(通用版)2019版高考数学二轮复习课件+训练:第一部分专题三导数的几何意义及简单应用讲义理(重点生,含解析).pdf

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1、高清试卷 下载可打印 高清试卷 下载可打印 专题三 数的几何意义及简单应用专题三 数的几何意义及简单应用 卷卷卷 奇函数的定义及利用导数 的 几 何 意 义 求 切 线 方 程T52018 利用导数讨论函数的单调 性T21(1) 利用导数的几何意义求切线 方程T13 利用导数的几何意义 求参数值T14 导数的运算、利用导数求函 数极值T11 2017 利用导数讨论函数的单调 性T21(1)利用导数的极值点求参 数T21(1) _ 函数的奇偶性、利用 导数的几何意义求切 线方程T152016_ 导数的计算与几何意义、直 线方程、 斜率计算公式T16 利用导数公式直接求 导T21(1) 纵向 把握

2、 趋势 卷3 年 3 考,涉及导数 的几何意义以及讨论函数 的单调性,其中利用导数 求切线方程难度偏小,而 用导数讨论函数的单调性 难度偏大 预计 2019 年仍 会以解答题的形式考查函 数单调性的讨论 卷3 年 4 考,涉及导数的 运算、几何意义以及利用导 数求函数的极值,题型为选 择、填空题,难度适中预 计 2019 年高考会考查利用 导数讨论函数的单调性,难 度偏大 卷3 年 3 考,涉及 导数公式及导数几何 意义的应用,题型多 为填空题预计 2019 年仍会考查导数几何 意义的应用,另外, 要重点关注利用导数 研究函数的单调性 横向 把握 重点 1.高考对导数的几何意义的考查,多在选择

3、题、填空题中出现,难度较小 2高考重点考查导数的应用,即利用导数研究函数的单调性、极值、最值问题, 多在选择、填空的后几题中出现,难度中等,有时也出现在解答题第一问 3近几年全国卷对定积分及其应用的考查极少,题目一般比较简单,但也不能 忽略. 高清试卷 下载可打印 高清试卷 下载可打印 导数的几何意义 题组全练 1 (2018全国卷)设函数f (x)x3(a1)x2ax, 若f (x)为奇函数, 则曲线yf (x)在点(0,0)处的切线方程为( ) Ay2x Byx Cy2x Dyx 解析:选 D f (x)x3(a1)x2ax, f (x)3x22(a1)xa. 又f (x)为奇函数,f (

4、x)f (x)恒成立, 即x3(a1)x2axx3(a1)x2ax恒成立, a1,f (x)3x21,f (0)1, 曲线yf (x)在点(0,0)处的切线方程为yx. 2过点(0,1)的直线l与曲线yln x相切,则原点到l的距离为( ) A1 B.1 2 C. D. 2 2 2 解析:选 C 设切点为(x0,ln x0) 由yln x,得y , 1 x 所以直线l的斜率ky|xx0, 1 x0 所以切线方程为yln x0(xx0), 1 x0 即yxln x01. 1 x0 因为切线过点(0,1), 则1ln x01, 即x01, 所以切线方程为yx1, 即xy10, 所以原点到l的距离d

5、,故选 C. |1| 2 2 2 高清试卷 下载可打印 高清试卷 下载可打印 3(2018唐山模拟)曲线y与其在点(0,1)处的切线及直线x1 所围成的封 x1 x1 闭图形的面积为( ) A1ln 2 B22ln 2 C2ln 21 Dln 2 解析 : 选 C 因为y, 所以y, 则曲线y在(0, 1) x1 x1( x1 x1) 2 x12 x1 x1 处的切线的斜率k2,切线方程为y2x1,则曲线y与其在点(0,1)处的切线 x1 x1 及直线x1 所围成的封闭图形的面积S 2x1dx 2x11dxx22x 1 0 x1 x1 1 0 2 x1 2ln(x1) Error!2ln 21

6、. 4(2018全国卷)曲线y(ax1)ex在点(0,1)处的切线的斜率为2,则a _. 解析:y(axa1)ex,当x0 时,ya1, a12,解得a3. 答案:3 5已知曲线yxln x在点(1,1)处的切线与曲线yax2(a2)x1 相切,则a _. 解析 : 由yxln x,得y1 ,则曲线yxln x在点(1,1)处的切线斜率为 2, 1 x 故切线方程为y2x1,与yax2(a2)x1 联立,得ax2ax20,显然a0,所 以由a28a0a8. 答案:8 系统方法 1求过切点切线问题的基本思路 设曲线在(x0,y0)处的切线为l,则根据 Error! 2过非切点的切线的求法 设出切

7、点坐标(x0,f (x0),先求出在xx0处的切线方程,然后把所过点的坐标代入 即求出x0,从而得出切线方程 3由曲线的切线求参数的方法 已知曲线在某点处的切线求参数的关键是用“方程思想”来破解,先求出函数的导数, 从而求出在某点处的导数值 ; 再根据导数的几何意义与已知条件,建立关于参数的方程,通 高清试卷 下载可打印 高清试卷 下载可打印 过解方程求出参数的值 利用导数研究函数的单调性 多维例析 角度一 讨论函数的单调性或求函数单调区间 已知函数f (x)x22cos x,g(x)ex(cos xsin x2x2),其中 e 是自例1 然对数的底数 (1)求函数g(x)的单调区间; (2)

8、讨论函数h(x)g(x)af (x)(aR)的单调性 解 (1)g(x)(ex)(cos xsin x2x2)ex(cos xsin x2x2) ex(cos xsin x2x2sin xcos x2)2ex(xsin x) 记p(x)xsin x, 则p(x)1cos x. 因为 cos x1,1,所以p(x)1cos x0,所以函数p(x)在 R 上单调递增 而p(0)0sin 00,所以当x0 时,p(x)0,g(x)0,函数g(x)单调递增 综上,函数g(x)的单调递减区间为(,0),单调递增区间为(0,) (2)因为h(x)g(x)af (x)ex(cos xsin x2x2)a(x

9、22cos x), 所以h(x)2ex(xsin x)a(2x2sin x) 2(xsin x)(exa) 由(1)知,当x0 时, p(x)xsin x0;当x0, 所以x0 时,h(x)0,函数h(x)单调递增; x0 时,令h(x)2(xsin x)(exa)0,解得x1ln a,x20. 若 00,函数h(x)单调递增; x(ln a,0)时,exa0,h(x)0,h(x)0,函数h(x)单调递增 若a1,则 ln a0,所以xR 时,h(x)0,函数h(x)在 R 上单调递增 若a1,则 ln a0, 高清试卷 下载可打印 高清试卷 下载可打印 所以x(,0)时,exa0,函数h(x

10、)单调递增; x(0,ln a)时,exa0,h(x)0,函数h(x)单调递增 综上所述, 当a0 时,函数h(x)在(0,)上单调递增,在(,0)上单调递减; 当 01 时, 函数h(x)在(, 0), (ln a, )上单调递增, 在(0, ln a)上单调递减 类题通法 讨论含参函数的单调性, 其本质就是讨论导函数符号的变化情况, 所以讨 论的关键是抓住导函数解析式中的符号变化部分 讨论时要考虑参数所在的位置及参数取值 对导函数符号的影响,一般来说需要进行四个层次的分类: (1)最高次幂的系数是否为 0; (2)导函数是否有变号零点; (3)导函数的变号零点是否在函数定义域或指定区间内;

11、 (4)导函数的变号零点之间的大小关系 角度二 已知函数的单调性求参数范围 已知函数f (x)axb(a,bR)例2 x ex (1)若函数f (x)在 R 上是增函数,求实数a的取值范围; (2)若函数f (x)在(1,3)上单调,求实数a的取值范围 解 (1)f (x)a, exexx ex2 1xaex ex 设g(x)1xaex, 由题意知g(x)0 在 R 上恒成立, 即 1xaex0 在 R 上恒成立 由 ex0,分离参数可得a在 R 上恒成立 x1 ex 设h(x),则h(x), x1 ex 2x ex 由h(x)0,得x2, 所以h(x)在(,2)上单调递增,在(2,)上单调递

12、减, 所以h(x)maxh(2),故a. 1 e2 1 e2 所以a的取值范围为. 1 e2,) (2)函数f (x)在(1,3)上单调,则函数f (x)在(1,3)上单调递增或单调递减 若函数f (x)在(1,3)上单调递增, 则f (x)0 在(1,3)上恒成立, 1xaex ex 高清试卷 下载可打印 高清试卷 下载可打印 即 1xaex0 在(1,3)上恒成立,所以a在(1,3)上恒成立 x1 ex 设h(x),则h(x),所以h(x)在(1,2)上单调递增,在(2,3)上单调递 x1 ex 2x ex 减, 所以h(x)maxh(2)(x(1,3),故a. 1 e2 1 e2 所以a

13、的取值范围为,. 1 e2 若函数f (x)在(1,3)上单调递减, 则f (x)0 在(1,3)上恒成立, 1xaex ex 即 1xaex0 在(1,3)上恒成立,所以a在(1,3)上恒成立 x1 ex 设h(x),则h(x),所以h(x)在(1,2)上单调递增,在(2,3)上单调递 x1 ex 2x ex 减 又h(1)2e,h(3). 11 e1 31 e3 2 e3 显然2eh(1)2e(x(1,3), 2 e3 所以a的取值范围为(,2e 综上,a的取值范围为(,2e. 1 e2,) 类题通法 由含参函数单调性求解参数范围问题的 2 个关注点 (1)准确把握函数单调性与导函数符号之

14、间的关系 : 若可导函数f (x)在区间M上单调递 增, 则f (x)0在区间M上恒成立 ; 若可导函数f (x)在区间M上单调递减, 则f (x)0 在区间M上恒成立 (2)注意参数在导函数解析式中的位置,先尝试分离参数,将问题的求解转化为求解对 应函数的最值问题 ; 若不能分离参数或分离参数后对应函数的单调性无法利用导数解决,则 可以直接转化为求解含参函数的最值问题 综合训练 1已知aR,函数f (x)(x2ax)ex(xR,e 为自然对数的底数) (1)当a2 时,求函数f (x)的单调递增区间; (2)若函数f (x)在(1,1)上单调递增,求a的取值范围; (3)函数f (x)是否为

15、 R 上的单调减函数?若是, 求出a的取值范围?若不是, 请说明理 高清试卷 下载可打印 高清试卷 下载可打印 由 解:(1)当a2 时,f (x)(x22x)ex, 所以f (x)(2x2)ex(x22x)ex(x22)ex. 令f (x)0,即(x22)ex0, 因为 ex0,所以x220, 解得0,所以x2(a2)xa0, 则a(x1)对x(1,1)都成立 x22x x1 x121 x1 1 x1 令g(x)(x1), 1 x1 则g(x)10. 1 x12 所以g(x)(x1)在(1,1)上单调递增 1 x1 所以g(x)0,所以x2(a2)xa0 对xR 都成立 所以(a2)24a0

16、,即a240,这是不可能的 故函数f (x)不可能在 R 上单调递减 2(2018合肥质检)已知f (x)ln(2x1) (aR) a x (1)讨论f (x)的单调性; (2)若f (x)ax恒成立,求a的值 解:(1)f (x)的定义域为, ( 1 2,) 高清试卷 下载可打印 高清试卷 下载可打印 f (x). 2 2x1 a x2 2x22axa 2x1x2 令g(x)2x22axa, 若 2x22axa0 的根的判别式4a28a0, 即当 0a2 时,对任意x,g(x)0 恒成立, ( 1 2,) 即当x时,f (x)0 恒成立, ( 1 2,) f (x)在上单调递增 ( 1 2,

17、) 若 2x22axa0 的根的判别式0,即当a2 或a0. a 2( 1 2) 1 2 对任意x,g(x)0 恒成立, ( 1 2,) 即对任意x,f (x)0 恒成立, ( 1 2,) f (x)在上单调递增 ( 1 2,) 当a2 时, 1,且g 0. a 2( 1 2) 1 2 记g(x)0 的两根分别为x1,x2,且x1 (a) ,x2 (a) 1 2 a22a 1 2 1 2 a22a 当x(x2,)时,g(x)0,当x(x1,x2)时,g(x)0,当x(x1,x2)时,f (x)2 时 ,f (x)在和, 上 单 调 递 增 , 在 ( 1 2, 1 2a a22a)(a) )

18、上单调递减(a),(a) (2)f (x)ax恒成立等价于对任意x,f (x)ax0 恒成立 ( 1 2,) 令h(x)f (x)axln(2x1) ax, a x 高清试卷 下载可打印 高清试卷 下载可打印 则h(x)0h(1)恒成立, 即h(x)在x1 处取得最大值 h(x). 2ax32ax22axa x22x1 由h(1)0,得a1. 当a1 时,h(x), 1x2x2x1 x22x1 当x时,h(x)0; ( 1 2,1) 当x(1,)时,h(x)0,求函数f (x)在区间m,2m上的最大值 解 (1)因为函数f (x)的定义域为(0,),且f (x), 1ln x x2 由Erro

19、r!得 0e. 所以函数f (x)的单调递增区间为(0, e), 单调递减区间为(e, ), 且f (x)极大值f (e) 1,无极小值 1 e (2)当Error!即 00 时,若f (x)在区间1,e上的最小值为2,求a的取值范围 解 (1)当a1 时,f (x)x23xln x(x0), 所以f (x)2x3 , 1 x 2x23x1 x 所以f (1)2,f (1)0. 所以切线方程为y20. (2)函数f (x)ax2(a2)xln x的定义域为(0,), 当a0 时,f (x)2ax(a2) , 1 x 2ax2a2x1 x 2x1ax1 x 令f (x)0,解得x 或x . 1

20、2 1 a 当 01)在1,2上的值域为p(a),q(a),求 (a)q(a)p(a)的最小值 解:(1)因为f (x)x33x2,所以f (x)3x26x, 所以曲线yf (x)在点P(1,2)处的切线的斜率为f (1)3, 所以切线方程为y(2)3(x1), 即 3xy10. (2)因为g(x)2x33(a1)x26ax, 所以g(x)6x26(a1)x6a6(x1)(xa) 令g(x)0,得x1 或xa, 若 10,所以g(x)在(a,2)上单调递增 若g(1)g(2),即 1g(2),即 . ( 5 3,2) 8 27 若a2, 当x1,2时,g(x)0,所以g(x)在1,2上单调递减

21、, 所以q(a)g(1)3a1,p(a)g(2)4, 所以(a)3a143a5(a2), 所以(a)在2,)上的最小值为(2)1. 综上,(a)的最小值为. 8 27 2已知函数f (x)x23x . a x (1)若a4,讨论f (x)的单调性; (2)若f (x)有 3 个极值点,求实数a的取值范围 解:(1)因为a4 时,f (x)x23x , 4 x 所以f (x)2x3 4 x2 2x33x24 x2 2x34x2x24 x2 x22x2x2 x2 (x0), 令f (x)0,得x2;令f (x)0,得x1 或x0, 得a1, 故10,所以g(x)在(1,)上有唯一零点 综上可知,实

22、数a的取值范围是(1,0) 重难增分 函数与导数的综合应用 典例细解 (2015全国卷)设函数f (x)ex(2x1)axa,其中a0,故f (x)在(,1)上单调递减,在(1,)上单调递增 注意到f (1)e0,所以在(1,)内不存在正整数x0使得f (x0)ex(2x1) 当x1 时,有a1,这与题设矛盾,舍去; ex2x1 x1 当x0;当 0 时,g(x)0,所以 1 2 1 2 当x 时,g(x)min2e 1 2 , 1 2 因为g(0)10,直线yaxa恒过点(1,0),且斜率为a,画出函数的 大致图象如图所示, 故ag(0)1,g(1)3e1aa,解得a0,f (x)在1,)上

23、单 高清试卷 下载可打印 高清试卷 下载可打印 调递增,有f (x)f (1)0.可见(*)式也是充分的 于是,a的取值范围就是a0 时,xf (x)f (x)0 成立的x的取值范围是( ) A(,1)(0,1) B(1,0)(1,) C(,1)(1,0) D(0,1)(1,) 解析 令g(x)(x0),则g(x) f x x , 当x0 时,xf (x)f (x)0 时,由f (x)0,得g(x)0,由图知 00,得g(x)0 成立的x的取值范围是(,1)(0,1) 答案 A 启思维 本题考查了导数运算的逆运算,通过xf (x)f (x)0(或0(或0(或0(或0 时,g(x)f (x)x0

24、,则不等式f (x)0, g(x)1,不等式f (x)0, 解得 02, 故函数f (x)的单调递增 2x25x2 x x22x1 x 1 2 区间是和(2,) (0, 1 2) 3(2018石家庄模拟)已知f (x),其中 e 为自然对数的底数,则( ) ln x x Af (2)f (e)f (3) Bf (3)f (e)f (2) Cf (e)f (2)f (3) Df (e)f (3)f (2) 解析 : 选D 由f (x),得f (x),令f (x)0,解得xe,当x(0,e) ln x x 1ln x x2 时,f (x)0,函数f (x)单调递增,当x(e,)时,f (x)f (

25、3)f (2),故选 D. 4(2019 届高三广州调研)已知直线ykx2 与曲线yxln x相切,则实数k的值 为( ) Aln 2 B1 C1ln 2 D1ln 2 解析 : 选 D 由yxln x知yln x1,设切点为(x0,x0ln x0),则切线方程为yx0ln x0(ln x01)(xx0),因为切线ykx2过定点(0,2),所以2x0ln x0(ln x01)(0 x0),解得x02,故k1ln 2,选D. 5已知定义在 R 上的可导函数f (x)的导函数为f (x),满足f (x)f (x),且f (x3)为偶函数,f (6)1,则不等式f (x)ex的解集为( ) A(2,

26、) B(0,) C(1,) D(4,) 解析:选 B 因为f (x3)为偶函数, 所以f (3x)f (x3), 因此f (0)f (6)1. 设h(x),则原不等式即h(x)h(0) f x ex 又h(x), f xexf xex ex2 f xf x ex 依题意f (x)f (x),故h(x)0, 因此函数h(x)在 R 上是增函数, 所以由h(x)h(0),得x0.故选 B. 高清试卷 下载可打印 高清试卷 下载可打印 6已知定义在R上的函数yf (x)满足f (x)f (x),当x(0,2时,f (x)ln xax ,当x2,0)时,f (x)的最小值为 3,则a的值等于( ) (

27、a 1 2) Ae2 Be C2 D1 解析:选 A 因为定义在 R 上的函数yf (x)满足f (x)f (x), 所以yf (x)为奇函数,其图象关于原点对称, 因为当x2,0)时,f (x)的最小值为 3, 所以当x(0,2时,f (x)ln xax的最大值为3. (a 1 2) 又f (x)(00; 1 a 当 0, ax2 1 x 1ax22x x 2x10 有实数解当a0 时,显然满足 ; 当a0,11. 答案:(1,) 8 已知函数f (x)exmx1 的图象为曲线C, 若曲线C存在与直线yex垂直的切线, 则实数m的取值范围是_ 解析:函数f(x)的导数f(x)exm,设切点为

28、(x0,ex0mx01),即切线斜率k e x0m,若曲线C存在与直线yex垂直的切线,则满足(e x0m)e1, 即 e x0m 有解, 1 e 即me x0 有解, 1 e e x0 ,m . 1 e 1 e 1 e 高清试卷 下载可打印 高清试卷 下载可打印 答案:(1 e,) 9 已知x0为函数f (x)(ea)x3x的极值点, 若x0(e 为自然对数的底 e 3, 1 3e 数), 则实数a的取值范围是_ 解析 :f(x)aeax3,则f(x0)3aeax00,由于 eax00,则a0,则x0 ln t,构造函数g(t) ln t(t0),g(t) ln t ( 3 a) 3 a t

29、 3 t 3 1 3 (ln t1),当 00,g(t)为增函数,且g(t)0 恒成立,当t 时, 1 3 1 3 1 e 1 e g(t)0 时,g(x)0 在x(1,2)上恒成立, 则g(x)在(1,2)上是增函数,此时g(x)在区间(1,2)上的值域B为, ( 2 3m, 2 3m) 则Error! 解得m (ln 22)3 ln 2. 3 2 3 2 当m0 恒成立,函数f (x)在(0,)上单调递增,则函数f (x)不存在两个不同的零 点 当a0 时, 由f (x)0, 得x, 当 00, 函数f (x)单调递增, 1 2a 1 2a 当x时,f (x)0, ( 1 2a) 1 2

30、1 2 1 2 1 2 即 ln 2a0 对任意的x1 恒成立, 则m 的最大值为( ) A2 B3 C4 D5 解析 : 选 B 法一 : 因为f (x)xxln x,且f (x)m(x1)0 对任意的x1 恒成立, 等价于m1) ( xxln x x1) 令g(x)(x1), 所以g(x).易知g(x)0必有实根, 设为x0, xxln x x1 x2ln x x12 则x02ln x00, 且g(x)在(1,x0)上单调递减, 在(x0, )上单调递增, 此时g(x)min 高清试卷 下载可打印 高清试卷 下载可打印 g(x0)x0,因此m0,又mZ,故m的最大值为 3.故选 B. 法二

31、:f (x)m(x1)在(1,)上恒成立, 而f (x)2ln x,得f (x)在(0,e2)上单调递减,在(e2,)上单调递增, 由图象可知,过点(1,0)的直线ym(x1)必在f (x)的图象下方,设过点(1,0)且与f (x)的图象相切的直线的斜率为k,则m0, 所以 e0,aR 恒成立, 则实数m 的最大值为( ) A. B2e Ce D3 解析 : 选 B b(a2)2ln b(a1)2等价于点P(b,ln b)与点 Q(a2,a 1)距离的平方,易知点P,Q 分别在曲线C:yln x及直线l:yx1 上 令f (x)ln x,则f (x) ,令f (x)1,得x1,故与直线l平行且

32、与曲线C 1 x 相切的直线l与曲线C的切点为(1,0),所以|PQ|min,所以m2m2,解得 2 2 2 1m2,所以m的最大值为 2.故选 B. 5设函数f (x)exax,g(x)ln(x3)4exa,其中 e 为自然对数的底数,若 存在实数x0,使得f (x0)g(x0)2 成立,则实数a的值为( ) A2ln 2 B1ln 2 C1ln 2 D2ln 2 解析:选 D 由已知得f (x)g(x)exaxln(x3)4exa, 设h(x)exa4exa,u(x)xln(x3), 所以h(x)exa4exa24,当且仅当 exa2 时等号成立exa4exa u(x)1(x3), 1 x

33、3 x2 x3 令u(x)0,得x2; 令u(x)0,若直线MNx轴,则M,N两点间的距离的最小值为( ) A1 B2 C3 D4 解析:选 A 设h(x1)|MN|,由题意知h(x1)x2x1,x11, 由MNx轴可得g(x2)f (x1), 即x2ex11 (x11)21, 1 2 所以h(x1)x2x1ex11 (x11)2x11,h(x1)e x11x1,h(x1)e 1 2 x111, 因为h(x1)h(1)0, 所以h(x1)在1,)上是增函数, 所以h(x1)h(1)0, 因此h(x1)在1,)上是增函数,所以h(x1)h(1)1,故选 A. 7若对任意的x,e 为自然对数的底数

34、,总存在唯一的y1,1,使得 ln 1 e,1 xx1ay2ey成立,则实数a的取值范围为( ) A. B. 1 e,e)( 2 e,e C. D. 2 e,) 2 e,e 1 e 解析:选 B 设f (x)ln xx1a, 则f (x) 1. 1 x 1x x 因为x,所以f (x)0,f (x)在上单调递增,所以f (x). 1 e,1 1 e,1a 1 e,a 设g(y)y2ey,y1,1, 则g(y)y(y2)ey. 由g(y)0,得 00 时,f (x)f (x3)0; 当x (0,3)时,f (x), 其中 e 是自然对数的底数, 且 e2.72, 则方程 6f (x)x0 在 e

35、ln x x 9,9上的解的个数为( ) A4 B5 C6 D7 解析 : 选 D 依题意,当x(0,3)时,f (x),令f (x)0 得xe, e1ln x x2 故函数f (x)在区间(0, e)上单调递增, 在区间(e,3)上单调递减, 故在区间(0,3)上,f (x)maxf (e)1.又函数f (x)是定义在 R 上的奇函数, 且当x0 时,f (x)f (x3) 0,即f (x3)f (x),f (0)0.由 6f (x)x0, 得f (x) .在同一坐标系内作出函数yf x 6 (x)与y 在区间9,9 上的图象如图所示 由图可知, 函数yf (x)与y 的图象有 x 6 x 6 7 个交点,即方程 6f (x)x0 的解的个数为 7.故选 D.

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