【步步高】高考数学总复习 第三章 3.3导数的综合应用强化训练 理 北师大版(1).DOC

3.3导数的综合应用1 利用导数解决生活中的优化问题的一般步骤(1)分析实际问题中各量之间的关系，列出实际问题的数学模型，写出实际问题中变量之间的函数关系式yf(x)；(2)求函数的导数f(x)，解方程f(x)0；(3)比较函数在区间端点和f(x)0的点的函数值的大小，最大(小)者为最大(小)值；(4)回归实际问题作答2 不等式问题(1)证明不等式时，可构造函数，将问题转化为函数的极值或最值问题(2)求解不等式恒成立问题时，可以考虑将参数分离出来，将参数范围问题转化为研究新函数的值域问题1 判断下面结论是否正确(请在括号中打“”或“”)(1)连续函数在闭区间上必有最值()(2)函数f(x)x23x2的极小值也是最小值()(3)函数f(x)x1和g(x)x1都是在x0时取得最小值1.()(4)函数f(x)x2ln x没有最值()(5)已知x(0，)，则sin xx.()(6)若a2，则方程x3ax210在(0,2)上没有实数根()2 (2013福建)设函数f(x)的定义域为r，x0(x00)是f(x)的极大值点，以下结论一定正确的是()a任意xr，f(x)f(x0)bx0是f(x)的极小值点cx0是f(x)的极小值点dx0是f(x)的极小值点答案d解析a错，因为极大值未必是最大值b错，因为函数yf(x)与函数yf(x)的图像关于y轴对称，x0应是f(x)的极大值点c错，函数yf(x)与函数yf(x)的图像关于x轴对称，x0应为f(x)的极小值点d对，函数yf(x)与yf(x)的图像关于原点对称，x0应为yf(x)的极小值点3 设直线xt与函数f(x)x2，g(x)ln x的图像分别交于点m，n，则当|mn|达到最小时t的值为()a1 b. c. d.答案d解析|mn|的最小值，即函数h(x)x2ln x的最小值，h(x)2x，显然x是函数h(x)在其定义域内唯一的极小值点，也是最小值点，故t.4 若函数f(x)x33xa有3个不同的零点，则实数a的取值范围是_答案(2,2)解析由于函数f(x)是连续的，故只需要两个极值异号即可f(x)3x23，令3x230，得x1，只需f(1)f(1)0，即(a2)(a2)0，故a(2,2)5 若f(x)，0abe，则f(a)、f(b)的大小关系为_答案f(a)0，即f(x)0，f(x)在(0，e)上为增函数，又0abe，f(a)0.设两曲线yf(x)，yg(x)有公共点，且在该点处的切线相同(1)用a表示b，并求b的最大值；(2)求证：f(x)g(x)(x0)思维启迪(1)设公共点为(x0，y0)，则f(x0)g(x0)且f(x0)g(x0)可得a，b的关系；(2)构造函数f(x)f(x)g(x)，求f(x)的最值(1)解设两曲线的公共点为(x0，y0)，f(x)x2a，g(x)，由题意知f(x0)g(x0)，f(x0)g(x0)，即由x02a，得x0a或x03a(舍去)即有ba22a23a2ln aa23a2ln a.令h(t)t23t2ln t(t0)，则h(t)2t(13ln t)于是当t(13ln t)0，即0t0；当t(13ln t)e时，h(t)0)，则f(x)x2a(x0)故f(x)在(0，a)上为减函数，在(a，)上为增函数于是f(x)在(0，)上的最小值是f(a)f(x0)f(x0)g(x0)0.故当x0时，有f(x)g(x)0，即当x0时，f(x)g(x)思维升华利用导数证明不等式的步骤(1)构造新函数，并求其单调区间；(2)判断区间端点函数值与0的关系；(3)判断定义域内函数值与0的大小关系，证不等式当0xx.证明设f(x)tan x，则f(x)1x2tan2xx2(tan xx)(tan xx)因为0x，所以x0，即x时，f(x)为增函数所以x时，f(x)f(0)而f(0)0，所以f(x)0，即tan x0.故tan xx.题型二利用导数求参数的取值范围例2已知函数f(x)(ar)，g(x).(1)求f(x)的单调区间与极值；(2)若函数f(x)的图像与函数g(x)的图像在区间(0，e2上有公共点，求实数a的取值范围思维启迪(1)解f(x)0，根据函数值的变化得到单调区间、极值；(2)构造函数f(x)f(x)g(x)，通过f(x)的单调性和函数值的变化研究f(x)、g(x)的交点情况解(1)函数f(x)的定义域为(0，)，f(x).令f(x)0，得xe1a，当x(0，e1a)时，f(x)0，f(x)是增函数；当x(e1a，)时，f(x)0，得xe2a；令f(x)e2a，故函数f(x)在区间(0，e2a上是增函数，在区间e2a，)上是减函数当e2a0时，函数f(x)在区间(0，e2a上是增函数，在区间e2a，e2上是减函数，f(x)maxf(e2a)ea2.又f(e1a)0，f(e2)0，由图像，易知当0xe1a时，f(x)0；当e1a0，此时函数f(x)的图像与函数g(x)的图像在区间(0，e2上有1个公共点当e2ae2，即a0时，f(x)在区间(0，e2上是增函数，f(x)maxf(e2).若f(x)maxf(e2)0，即1a0时， 函数f(x)的图像与函数g(x)的图像在区间(0，e2上只有1个公共点；若f(x)maxf(e2)0，即a1时，函数f(x)的图像与函数g(x)的图像在区间(0，e2上没有公共点综上，满足条件的实数a的取值范围是1，)思维升华函数零点或函数图像交点问题的求解，一般利用导数研究函数的单调性、极值等性质，并借助函数图像，根据零点或图像的交点情况，建立含参数的方程(或不等式)组求解，实现形与数的和谐统一已知函数f(x)x33ax1，a0.(1)求f(x)的单调区间；(2)若f(x)在x1处取得极值，直线ym与yf(x)的图像有三个不同的交点，求m的取值范围解(1)f(x)3x23a3(x2a)，当a0，当a0时，由f(x)0，解得x.由f(x)0，解得x0时，f(x)的单调增区间为(，)，(，)，单调减区间为(，)(2)f(x)在x1处取得极值，f(1)3(1)23a0，a1.f(x)x33x1，f(x)3x23，由f(x)0，解得x11，x21.由(1)中f(x)的单调性可知，f(x)在x1处取得极大值f(1)1，在x1处取得极小值f(1)3.直线ym与函数yf(x)的图像有三个不同的交点，结合如图所示f(x)的图像可知：实数m的取值范围是(3,1)题型三生活中的优化问题例3某商场销售某种商品的经验表明，该商品每日的销售量y(单位：千克)与销售价格x(单位：元/千克)满足关系式y10(x6)2，其中3x6，a为常数已知销售价格为5元/千克时，每日可售出该商品11千克(1)求a的值；(2)若该商品的成本为3元/千克，试确定销售价格x的值，使商场每日销售该商品所获得的利润最大思维启迪(1)由x5时y11求a；(2)建立商场每日销售该商品所获利润和售价x的函数关系，利用导数求最值解(1)因为x5时，y11，所以1011，a2.(2)由(1)可知，该商品每日的销售量y10(x6)2.所以商场每日销售该商品所获得的利润f(x)(x3)10(x6)2210(x3)(x6)2,3x6.从而，f(x)10(x6)22(x3)(x6)30(x4)(x6)于是，当x变化时，f(x)，f(x)的变化情况如下表：x(3,4)4(4,6)f(x)0f(x)单调递增极大值42单调递减由上表可得，x4是函数f(x)在区间(3,6)内的极大值点，也是最大值点所以，当x4时，函数f(x)取得最大值，且最大值等于42.答当销售价格为4元/千克时，商场每日销售该商品所获得的利润最大思维升华在求实际问题中的最大值或最小值时，一般先设自变量、因变量、建立函数关系式，并确定其定义域，利用求函数最值的方法求解，注意结果应与实际情况相符合用导数求解实际问题中的最大(小)值，如果函数在区间内只有一个极值点，那么根据实际意义该极值点就是最值点某创业投资公司拟投资开发某种新能源产品，估计能获得10万元1 000万元的投资收益现准备制订一个对科研课题组的奖励方案：奖金y(万元)随投资收益x(万元)的增加而增加，且资金不超过9万元，同时奖金不超过投资收益的20%.(1)若建立函数f(x)模型制订奖励方案，试用数学语言表述公司对奖励函数f(x)模型的基本要求；(2)现有两个奖励函数模型：y2；y4lg x3.试分析这两个函数模型是否符合公司要求？解(1)设奖励函数模型为yf(x)，则公司对函数模型的基本要求是当x10,1 000时，f(x)是增函数，f(x)9恒成立，f(x)恒成立(2)对于函数模型f(x)2，当x10,1 000时，f(x)是增函数，则f(x)maxf(1 000)2.从而不恒成立，即f(x)不恒成立故该函数模型不符合公司要求对于函数模型f(x)4lg x3，当x10,1 000时，f(x)是增函数，则f(x)maxf(1 000)4lg 1 00039.所以f(x)9恒成立设g(x)4lg x3，则g(x).当x10时，g(x)0，所以g(x)在10,1 000上是减函数，从而g(x)g(10)10.所以4lg x30，即4lg x3，所以f(x)恒成立故该函数模型符合公司要求二审结论会转换典例：(12分)已知函数f(x)x2aln x.(1)若a1，求函数f(x)的极值，并指出是极大值还是极小值；(2)若a1，求函数f(x)在1，e上的最大值和最小值；(3)若a1，求证：在区间1，)上，函数f(x)的图像在函数g(x)x3的图像的下方求f(x)的极值(从结论出发向条件转化，注意隐含条件定义域)求f(x)0的解，即f(x)的极值点(转化为求函数值)将极值点代入f(x)求对应的极大、极小值(转化为研究单调性)求f(x)在1，e上的单调性(转化为求函数值)比较端点值、极值，确定最大、最小值(构造函数进行转化)f(x)f(x)g(x)(将图像的上、下关系转化为数量关系)求证f(x)1时，f(x)0，故f(x)在区间1，)上是减函数，又f(1)0，在区间1，)上，f(x)0恒成立即f(x)0 (f(x)0在有限个点处取到)2 利用导数解决实际生活中的优化问题，要注意问题的实际意义a组专项基础训练(时间：40分钟)一、选择题1 在r上可导的函数f(x)的图像如图所示，则关于x的不等式xf(x)0的解集为()a(，1)(0,1)b(1,0)(1，)c(2，1)(1,2)d(，2)(2，)答案a解析由f(x)的图像知，当x1时，f(x)0；当1x1时，f(x)0，xf(x)2 bm2cm0，f(x)，令g(x)2x2mx1，x(0，)，当0时，g(0)10恒成立，m0成立，当0时，则m280，2m0，即a23a180.a6或a0)在1，)上的最大值为，则a的值为()a. b. c.1 d.1答案d解析f(x)，当x时，f(x)0，f(x)单调递减，当x0，f(x)单调递增，当x时，令f(x)，0，即x(0,1时，f(x)kx33x10可化为k.设g(x)，则g(x)，所以g(x)在区间(0，上单调递增，在区间，1上单调递减，因此g(x)maxg()4，从而k4；当xln 21且x0时，exx22ax1.(1)解由f(x)ex2x2a，xr知f(x)ex2，xr.令f(x)0，得xln 2.于是当x变化时，f(x)，f(x)的变化情况如下表：x(，ln 2)ln 2(ln 2，)f(x)0f(x)单调递减2(1ln 2a)单调递增故f(x)的单调递减区间是(，ln 2)，单调递增区间是(ln 2，)，f(x)在xln 2处取得极小值，极小值为f(ln 2)eln 22ln 22a2(1ln 2a)(2)证明设g(x)exx22ax1，xr，于是g(x)ex2x2a，xr.由(1)知当aln 21时，g(x)取最小值为g(ln 2)2(1ln 2a)0.于是对任意xr，都有g(x)0，所以g(x)在r内单调递增于是当aln 21时，对任意x(0，)，都有g(x)g(0)而g(0)0，从而对任意x(0，)，都有g(x)0.即exx22ax10，故exx22ax1.10统计表明，某种型号的汽车在匀速行驶中每小时的耗油量y(升)关于行驶速度x(千米/小时)的函数解析式可以表示为yx3x8(0x120)已知甲、乙两地相距100千米(1)当汽车以40千米/小时的速度匀速行驶时，从甲地到乙地要耗油多少升？(2)当汽车以多大的速度匀速行驶时，从甲地到乙地耗油最少？最少为多少升？解(1)当x40时，汽车从甲地到乙地行驶了小时，共耗油(403408)17.5(升)因此，当汽车以40千米/小时的速度匀速行驶时，从甲地到乙地要耗油17.5升(2)当速度为x千米/小时时，汽车从甲地到乙地行驶了小时，设耗油量为h(x)升，依题意得h(x)(x3x8)x2(0x120)，h(x)(0x120)令h(x)0，得x80.当x(0,80)时，h(x)0，h(x)是增函数，当x80时，h(x)取得极小值h(80)11.25.易知h(80)是h(x)在(0,120上的最小值故当汽车以80千米/小时的速度匀速行驶时，从甲地到乙地耗油最少，为11.25升b组专项能力提升(时间：30分钟)1 已知yf(x)是奇函数，当x(0,2)时，f(x)ln xax(a)，当x(2,0)时，f(x)的最小值为1，则a等于()a. b. c. d1答案d解析f(x)是奇函数，f(x)在(0,2)上的最大值为1.当x(0,2)时，f(x)a，令f(x)0得x，又a，02.当x0，f(x)在(0，)上单调递增；当x时，f(x)0，f(x)在(，2)上单调递减，f(x)maxf()ln a1，解得a1.2 已知函数f(x)的定义域为r，其导函数f(x)的图像如图所示，则对于任意x1，x2r(x1x2)，下列结论正确的是()f(x)0恒成立；(x1x2)f(x1)f(x2)0；f()；f().a bc d答案d解析由函数f(x)的导函数的图像可得，函数f(x)是减函数，且随着自变量的增大，导函数越来越大，即函数f(x)图像上的点向右运动时，该点的切线的斜率为负，且值越来越大，由此可作出函数f(x)的草图如图所示，由图示可得0且f()1时，f(x)0，函数f(x)单调递增；当x1时，f(x)g(x)；(3)是否存在正实数a，使f(x)的最小值是3？若存在，求出a的值