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文档简介
高中数学:导数中的数学思想
数形结合思想
数形结合是利用“数”和“形”的相互转化来解决数学问题的思想方
法.它为代数问题和几何问题的相互转化架起了桥梁,数形结合重在结
合,它们完美的结合,往往能起到事半功倍的效果.
例、已知函数32,当xe(0,1)时取得极大值,当
b-2
xeQ2)时取得极小值,求点(a,与对应的区域的面积以及二T的取值范
围.
分析:利用极值的有关知识判断导函数方程的根的范围,再由导函数的图
象与相应二次方程的根的关系得到关于出力的线性不等关系,点(内刃所
b-2
对应的区域.第(2)问利用斜率求出二T的取值范围.
解:函数,㈤的导数为,S)=/+ax+23,当xe(0,1)时取得极大值,当
xeQ2)时取得极小值,则方程V+ax+26=0有两个根,一个根在区间
(QD内,另一个根在区间(1,2)内.
由二次函数/(»=/+"+2占的图象与方程x2+ax+2b=0的根的分布之间
,/((0)>0,仅>0,
</\1)<0,=<0+28+1<0,
的关系可以得到l/'Q)>ft[a+b+2>0.
口。3平面内满足约束条件的点(。,与所对应的区域为(不包括边
界,其中点
&-31),5(-10),。(-2,0)如右图所示).
△可少的面积为义血=(4为点上到Oa轴的距离)
b-26-2
点CQ2)与点(a,与连线的斜率为显然二山,即
整体代换思想
我们在思考问题的时侯,如果能根据题目中的结构特点,把问题中貌似独
立,但实质上又相互联系的量看成一个整体,从而在宏观上寻求解决问题
的途径,这种思想称之为整体思想.整体思想主要有整体代换、整体求
值、整体变形、整体构造等.
例、已知—+苏+cx+d是定义在R上的函数,其图象交x轴于
因B,C三点.若点B的坐标为(2,0),且了。)在~L0]和[4,习上有相同的
单调性,在[02]和[4,5]上有相反的单调性.
(1)求。的值;
(2)在函数了⑸的图象上是否存在一点做(%%),使得了。)在点般的
切线斜率为比?
(3)求M3的取值范围.
解:(1);了㈤在[一则和[02]上有相反的单调性,
.•.x=0是/⑴的一个极值点.
故/(工)=0,即3ax?+2占x+c=0有一个解为五=0,
c=0.
(2)因为了⑴交x轴于点3(2,0),所以弘+4占+々=0,即d=-4@+2a).
令/(工)=0,得3ax2+2bx=0,
2b
...演x-一uA,=~~3~a.
因为了㈤在[。2]和[4,5]上有相反的单调性,
假设存在点河(如此),使得了。)在点河的切线斜率为劭.
则/'(%)=比,
即3ax;+2bx0-%=0.
A=(2b)2-4x%x(一%)=482+36ab=Aabf—+9
b
而a,A<0.
故不存在点做(6此),使得了㈤在点M的切线斜率为先.
(3)由题意,设/(*)=。/+分2+6+々的函数图象交x轴于点工的坐标为
(a。)、点C的坐标为(40).
则/(x)=^(x-a)(x-2)(x-0=a[^一(2+)+jff)x2+(2a+2#+o^x-2矽],
a+fi=---Z
a
b--a(2+a+jS)f<d
比较系数得id=-2a效.得用一一五.
所以Mb=\a~网=J(a+附-4邮
凡=3.故34|阂《4道
本题的第(2)、(3)两问都用到了整体代换的思想,避免了求。,小的
值,大大简化了运算.运用整体思想解题是不是很巧妙?
分类讨论思想
分类讨论是中学数学的一种解题思想,对某一问题进行正确地分类讨论要
有一种全局的观点,注意在分类时要不重不漏.
例1、已知aeR,求/(x)='e⑻的单调区间.
解:函数/㈤的导数/(x)=(2x+a/)*
(1)当a=0时,若x<0,则/'(力<。;若x>0,则/‘5)>0.
则”X)在(一8,0)内为减函数,在+8)内为增函数.
2
2x+ax'>0=x<一—
(2)当a>0时,由々或x>0,
(-8,二〕
则在I4或(。+8)内为增函数,在Ia'J内为减函数.
2
2x+以/>0=0<x<--
(3)当a<0时,由
则“X)在-j内为增函数,在(-8,0)和(-Z'+sj内为减函数.
从该例的解答中可以看出必须熟练掌握一些初等函数的导数,理解给定区
间上/5)函数为增函数,/0)4°函数为减函数.但要确定尸(X)的
符号,须对参数进行分类讨论.
例2、已知/(x)=ln(l+x)-x,g(x)=xlnx.
(1)求函数/(x)的最大值.
0<g(a)+g0)--a)ln2
(2)设0<a<5,证明:
解:(1)了⑶的定义域是(一1+8),则/⑶=不
当时•,/V)>0;
当x>0时,/V)<0.
又,(0)=0,则当且仅当x=0时、/⑴取最大值0.
⑵因即…设力g3)+g(x)2(誓)
=lnx—ln言
则L12〃2
当0<x〈a时,F'(x)<。,
因此尸(“)在(。。)内为减函数;
当x>a时,尸3>0,
因此F(x)在(a,+8)内为增函数.
从而当x=a时、尸(x)有极小值F3).
又因尸(a)=0,b>a,
所以矶>0,即。"⑷+幽闻竽)
设G(x)=尸(*)—(x—a)ln2,
QUG'(x)=lnx_ln2=lnx-ln(a+x)
当x>0时,G(x)<0,G⑶在(Q
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