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預(yù)習(xí)04利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的極值與最大(?。┲狄弧⒑瘮?shù)的極值1.極值的概念:若函數(shù)在點(diǎn)附近有定義,如果對(duì)附近的所有點(diǎn)都有,則稱(chēng)是函數(shù)的一個(gè)極大值,記作;如果對(duì)附近的所有點(diǎn)都有,則稱(chēng)是函數(shù)的一個(gè)極小值,記作;極大值與極小值統(tǒng)稱(chēng)為極值,稱(chēng)為極值點(diǎn).2.求可導(dǎo)函數(shù)極值的步驟求導(dǎo)函數(shù)求方程的根考查在方程的根附近的左右兩側(cè)導(dǎo)數(shù)值的符號(hào)如果左正右負(fù),那么在這個(gè)根處取得極大值;如果左負(fù)右正,那么在這個(gè)根處取得極小值.二、函數(shù)的最值1.最值的概念:函數(shù)的最值,即函數(shù)圖象上最高點(diǎn)的縱坐標(biāo)是最大值,圖象上最低點(diǎn)的縱坐標(biāo)是最小值,對(duì)于最值,我們有如下結(jié)論:一般地,如果在區(qū)間上函數(shù)的圖象是一條連續(xù)不斷的曲線,那么它必有最大值與最小值.2.求可導(dǎo)函數(shù)最值的步驟:求在內(nèi)的極值(極大值或極小值)將的各極值與和比較,其中最大的一個(gè)為最大值,最小的一個(gè)為最小值.三、函數(shù)的最值與極值的關(guān)系1.極值是對(duì)某一點(diǎn)附近(即局部)而言,最值是對(duì)函數(shù)的定義區(qū)間的整體而言;2.在函數(shù)的定義區(qū)間內(nèi),極大(小)值可能有多個(gè)(或者沒(méi)有),但最大(?。┲抵挥幸粋€(gè)(或者沒(méi)有);3.函數(shù)的極值點(diǎn)不能是區(qū)間的端點(diǎn),而最值點(diǎn)可以是區(qū)間的端點(diǎn);4.對(duì)于可導(dǎo)函數(shù),函數(shù)的最大(小)值必在極大(小)值點(diǎn)或區(qū)間端點(diǎn)處取得.考點(diǎn)01函數(shù)(導(dǎo)函數(shù))圖象與極值的關(guān)系【方法點(diǎn)撥】(1)對(duì)于原函數(shù),要注意其圖象在哪個(gè)區(qū)間內(nèi)單調(diào)遞增,在哪個(gè)區(qū)間內(nèi)單調(diào)遞減;(2)對(duì)于導(dǎo)函數(shù),則應(yīng)注意其函數(shù)值在哪個(gè)區(qū)間內(nèi)大于零,在哪個(gè)區(qū)間內(nèi)小于零【例1】(多選)函數(shù)的導(dǎo)函數(shù)的圖象如圖所示,則(
)A.是函數(shù)的極值點(diǎn) B.3是函數(shù)的極大值點(diǎn)C.在區(qū)間上單調(diào)遞減 D.1是函數(shù)的極小值點(diǎn)【答案】AC【分析】根據(jù)導(dǎo)函數(shù)的圖象,得出函數(shù)的單調(diào)區(qū)間,進(jìn)而即可得出函數(shù)的極值情況.【詳解】對(duì)于A項(xiàng),由圖象可知,當(dāng)時(shí),,所以在上單調(diào)遞增;當(dāng)時(shí),,所以在上單調(diào)遞減.所以,在處取得極大值.故A正確;對(duì)于B項(xiàng),由圖象可知,當(dāng)時(shí),恒成立,且不恒為0,所以在上單調(diào)遞減.所以,3不是函數(shù)的極大值點(diǎn).故B錯(cuò)誤;對(duì)于C項(xiàng),由B可知,在區(qū)間上單調(diào)遞減.故C正確;對(duì)于D項(xiàng),由B可知,在上單調(diào)遞減.所以,1不是函數(shù)的極小值點(diǎn).故D錯(cuò)誤.故選:AC.【例2】(多選)已知函數(shù)及其導(dǎo)函數(shù)的部分圖象如圖所示,設(shè)函數(shù),則(
)A.在區(qū)間上是減函數(shù) B.在區(qū)間上是增函數(shù)C.在時(shí)取極小值 D.在時(shí)取極小值【答案】BC【詳解】根據(jù)圖象得到的符號(hào),即可得到的符號(hào),進(jìn)而得到的單調(diào)性和極值.【分析】結(jié)合圖像可知,當(dāng)時(shí),當(dāng)時(shí),,當(dāng)時(shí),,,因,故當(dāng)時(shí),,在區(qū)間上單調(diào)遞減,當(dāng)時(shí),,在區(qū)間上單調(diào)遞增,當(dāng)時(shí),,在區(qū)間上單調(diào)遞減,故在處取得極小值,在處取得極大值,故選:BC【變式11】已知函數(shù)的定義域?yàn)?,?dǎo)函數(shù)在內(nèi)的圖像如圖所示,則函數(shù)在內(nèi)的極小值有(
)A.1個(gè) B.2個(gè) C.3個(gè) D.4個(gè)【答案】A【分析】根據(jù)導(dǎo)函數(shù)得到函數(shù)單調(diào)性,進(jìn)而得到和為極大值,為極小值,從而得到答案.【詳解】在內(nèi)的圖像如下,當(dāng)時(shí),單調(diào)遞增,時(shí),單調(diào)遞減,故為函數(shù)極大值點(diǎn),為極大值,當(dāng)時(shí),單調(diào)遞增,故為函數(shù)極小值點(diǎn),為極小值,當(dāng)時(shí),單調(diào)遞減,故為函數(shù)極大值點(diǎn),為極大值,故函數(shù)在內(nèi)的極小值有1個(gè).故選:A【變式12】(多選)已知函數(shù)的導(dǎo)函數(shù)的圖象如圖所示,則(
)A.在區(qū)間上單調(diào)遞增B.在區(qū)間上有且僅有2個(gè)極值點(diǎn)C.在區(qū)間上最多有4個(gè)零點(diǎn)D.在區(qū)間上存在極大值點(diǎn)【答案】CD【分析】結(jié)合導(dǎo)數(shù)圖像的正負(fù)性,判斷原函數(shù)的單調(diào)性,進(jìn)而逐一對(duì)選項(xiàng)辨析即可.【詳解】由圖可知,在區(qū)間為負(fù),單調(diào)遞減,在區(qū)間為正,單調(diào)遞增,故A錯(cuò)誤;在區(qū)間上有3個(gè)零點(diǎn),且零點(diǎn)附近左右兩邊的值一正一負(fù),故有3個(gè)極值點(diǎn),故B錯(cuò)誤;在區(qū)間,為負(fù),單調(diào)遞減,在區(qū)間,為正,單調(diào)遞增,則在與時(shí)取得極小值,在時(shí)取得極大值,則當(dāng)與時(shí),,且時(shí),在區(qū)間上最多有4個(gè)零點(diǎn),故C正確;在區(qū)間上為正,單調(diào)遞增,在區(qū)間上為負(fù),單調(diào)遞減,則為極大值點(diǎn),故D正確;故選:CD.【變式13】(多選)已知定義域?yàn)镽的函數(shù),且函數(shù)的圖象如圖,則下列結(jié)論中正確的是(
)A.B.函數(shù)在區(qū)間上單調(diào)遞減C.當(dāng)時(shí),函數(shù)取得極小值D.當(dāng)時(shí),函數(shù)取得極小值【答案】AD【分析】根據(jù)題圖判斷原函數(shù)的函數(shù)符號(hào),進(jìn)而確定在對(duì)應(yīng)區(qū)間上的符號(hào),判斷區(qū)間單調(diào)性、極值.【詳解】由圖知:,即,A對(duì);由上,故,則在區(qū)間上單調(diào)遞增,B錯(cuò);和上,和上,所以、上,、上,故在、上遞增,、上遞減,則為極大值,為極小值,C錯(cuò),D對(duì).故選:AD考點(diǎn)02求不含參函數(shù)的極值【方法點(diǎn)撥】求可導(dǎo)函數(shù)的極值的步驟:①求函數(shù)的定義域;②求函數(shù)的導(dǎo)數(shù);③令,求出全部的根;④列表:方程的根將整個(gè)定義域分成若干個(gè)區(qū)間,把在每個(gè)區(qū)間內(nèi)的變化情況列在一個(gè)表格內(nèi);⑤判斷得結(jié)論:若導(dǎo)數(shù)在附近左正右負(fù),則在處取得極大值;若左負(fù)右正,則取得極小值.【例3】已知函數(shù)在處有極值.(1)求、的值;(2)求出的單調(diào)區(qū)間,并求極值.【答案】(1),(2)答案見(jiàn)解析【分析】(1)由題意可得出,即可解得實(shí)數(shù)、的值;(2)利用導(dǎo)數(shù)與函數(shù)單調(diào)性的關(guān)系可求得函數(shù)的增區(qū)間和減區(qū)間,由此可得出函數(shù)的極值.【詳解】(1)解:因?yàn)?,該函?shù)的定義域?yàn)?,,則,解得,此時(shí),,經(jīng)檢驗(yàn),,合乎題意.因此,,.(2)解:因?yàn)?,該函?shù)的定義域?yàn)?,,令,可得,列表如下:減極小值增所以,函數(shù)的遞減區(qū)間為,遞增區(qū)間為,函數(shù)的極小值為,無(wú)極大值.【例4】求下列函數(shù)的單調(diào)區(qū)間和極值.(1);(2).【答案】(1)在上單調(diào)遞增,沒(méi)有極值(2)在和上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增,極大值為1,極小值為0.【分析】利用導(dǎo)數(shù)求得函數(shù)的單調(diào)區(qū)間,進(jìn)而求得函數(shù)的極值.【詳解】(1)因?yàn)椋院銥檎?,在上單調(diào)遞增,因此沒(méi)有極值.(2).令,得或.1和2將區(qū)間分為三個(gè)區(qū)間,列表如下:1200遞減極小值0遞增極大值1遞減故在和上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增,因而極大值為1,極小值為0.【變式21】已知函數(shù)的極小值為(
)A. B. C. D.【答案】D【分析】利用極值的概念求解即可.【詳解】因?yàn)?,所以,令得,令得,令得,所以函?shù)在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減,所以的極小值為.故選:D【變式22】已知函數(shù),為的導(dǎo)函數(shù),,則(
)A.的極大值為,無(wú)極小值B.的極小值為,無(wú)極大值C.的極大值為,無(wú)極小值D.的極小值為,無(wú)極大值【答案】C【分析】本題考查利用導(dǎo)數(shù)判斷函數(shù)的極值,考查考生的運(yùn)算求解能力,可按下列順序求解:的單調(diào)性的極值情況【詳解】的定義域?yàn)椋?,所以,求?dǎo)得,令,得,當(dāng)時(shí),;當(dāng)時(shí),,所以函數(shù)在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減,且當(dāng)時(shí),取得極大值,無(wú)極小值.故選:C.【變式23】已知函數(shù)(1)求曲線在點(diǎn)處的切線方程;(2)求函數(shù)的極值.【答案】(1)(2)極大值為,極小值為【分析】(1)根據(jù)題意,求導(dǎo)得,由導(dǎo)數(shù)的幾何意義即可得到結(jié)果.(2)根據(jù)題意,求導(dǎo)得,令即可得到極值點(diǎn),從而得到結(jié)果【詳解】(1)因?yàn)?,且,則,所以曲線在點(diǎn)處的切線方程為,即.(2)因?yàn)?,令,解得或,?dāng)時(shí),,則函數(shù)單調(diào)遞增;當(dāng)時(shí),,則函數(shù)單調(diào)遞減;當(dāng)時(shí),,則函數(shù)單調(diào)遞增;當(dāng)時(shí),有極大值為,當(dāng)時(shí),有極小值為.綜上所述,極大值為,極小值為.考點(diǎn)03求不含參函數(shù)的最值【方法點(diǎn)撥】求解函數(shù)在固定區(qū)間上的最值的步驟:①對(duì)函數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確求導(dǎo),并檢驗(yàn)的根是否在給定區(qū)間內(nèi);②研究函數(shù)的單調(diào)性,正確確定極值和端點(diǎn)函數(shù)值;③比較極值與端點(diǎn)函數(shù)值的大小,確定最值【例5】設(shè)函數(shù)(1)求的極大值點(diǎn)與極小值點(diǎn)及單調(diào)區(qū)間;(2)求在區(qū)間上的最大值與最小值.【答案】(1)極大值點(diǎn),極小值點(diǎn);單調(diào)遞增區(qū)間為,單調(diào)遞減區(qū)間為,(2)最大值為63,最小值為0【分析】(1)求函數(shù)的導(dǎo)數(shù),利用函數(shù)的導(dǎo)數(shù)和極值之間的關(guān)系求函數(shù)的極大值點(diǎn)與極小值點(diǎn)以及單調(diào)區(qū)間;(2)利用導(dǎo)數(shù)求出極值,端點(diǎn)的函數(shù)值,然后求函數(shù)的最大值和最小值.【詳解】(1)函數(shù)的導(dǎo)數(shù)為.令,解得,.由,得,即的單調(diào)遞增區(qū)間為,由,得或,即的單調(diào)遞減區(qū)間為,.的極大值點(diǎn),極小值點(diǎn).(2)列表當(dāng)x變化時(shí),,的變化表為:x0-0+極小值當(dāng)時(shí),,當(dāng)時(shí),,當(dāng)時(shí),.∴在區(qū)間上的最大值為63,最小值為0.【例6】當(dāng).時(shí),函數(shù)在區(qū)間上取最小值.【答案】【分析】求出函數(shù)的單調(diào)區(qū)間,根據(jù)函數(shù)的增減性確定極小值點(diǎn),再比較端點(diǎn)值即可得解.【詳解】,因?yàn)?,所以,由可得,解得或,即或,同理由可得,解得,故函?shù)在和上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減,所以函數(shù)的極小值點(diǎn)為,又,所以當(dāng)時(shí),有最小值.故答案為:【變式31】已知函數(shù).(1)求曲線在點(diǎn)處的切線方程;(2)求在上的最值.【答案】(1)(2)最小值為14,最大值為175【分析】(1)求出導(dǎo)函數(shù),求出和,然后代入點(diǎn)斜式直線方程化簡(jiǎn)即可求解;(2)利用導(dǎo)數(shù)求解函數(shù)的單調(diào)性區(qū)間,然后利用單調(diào)性求解最值即可.【詳解】(1)因?yàn)?,所?因?yàn)?,所以所求切線方程為,即.(2),令,得或.當(dāng)時(shí),;當(dāng)時(shí),.所以在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增.因?yàn)?,所?因?yàn)?,所以,故在上的最小值?4,最大值為175.【變式32】求下列函數(shù)的最值.(1);(2).【答案】(1)最小值;最大值18.(2)最小值0;最大值π.【分析】(1)(2)求出函數(shù)的導(dǎo)數(shù),確定函數(shù)的單調(diào)區(qū)間及單調(diào)性,再求出最值即得.【詳解】(1)函數(shù),求導(dǎo)得,當(dāng)或時(shí),,函數(shù)在,上單調(diào)遞增,當(dāng)時(shí),,函數(shù)在上單調(diào)遞減,而,,所以函數(shù)在處取得最小值,在取得最大值.(2)函數(shù),求導(dǎo)得,當(dāng)或時(shí),,函數(shù)在,上單調(diào)遞增,當(dāng)時(shí),,函數(shù)在上單調(diào)遞減,而,,所以函數(shù)在處取得最小值,在取得最大值.【變式33】已知函數(shù),若曲線在處的切線方程為.(1)求a,b的值;(2)求函數(shù)在區(qū)間上的最值.【答案】(1)(2)最大值是,最小值是【分析】(1)求導(dǎo),求出和,通過(guò)點(diǎn)斜式可得切線方程;(2)求導(dǎo),確定函數(shù)單調(diào)性,通過(guò)確定極值和端點(diǎn)值的大小來(lái)確定最值.【詳解】(1)函數(shù),,由題意得:.解得:(2)由(1)知,,令,解得:
列表如下:x(,2)2(2,e)e0+2e-2↘ln2↗由上表可知,函在區(qū)間[上的最大值是,最小值是.考點(diǎn)04已知函數(shù)的極值求參數(shù)【方法點(diǎn)撥】(1)利用函數(shù)的導(dǎo)數(shù)在極值點(diǎn)處的取值等于零來(lái)建立關(guān)于參數(shù)的方程,從而求出參數(shù)的值.(2)導(dǎo)函數(shù)在某點(diǎn)處的導(dǎo)數(shù)值等于零只是函數(shù)在該點(diǎn)處取得極值的必要條件,所以必須對(duì)求出的參數(shù)值進(jìn)行檢驗(yàn),看是否符合函數(shù)取得極值的條件.【例7】已知函數(shù)在處有極值0,則實(shí)數(shù)的值為(
)A.4 B.4或11 C.9 D.11【答案】D【分析】根據(jù)極值點(diǎn)列方程,結(jié)合函數(shù)的單調(diào)性確定其正確答案.【詳解】,則,即,解得或.當(dāng)時(shí),,不符合題意,舍去;當(dāng)時(shí),,令,得或;令,得.所以在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減,符合題意,則.故選:D【例8】若函數(shù)與函數(shù)有相等的極小值,則實(shí)數(shù)(
)A. B. C.2 D.【答案】B【分析】由對(duì)勾函數(shù)可知:的極小值,對(duì)求導(dǎo),利用導(dǎo)數(shù)判斷的單調(diào)性和極值,運(yùn)算求解即可.【詳解】由對(duì)勾函數(shù)可知:在時(shí)取到極小值,對(duì)于,則有:當(dāng)時(shí),在定義域內(nèi)單調(diào)遞減,無(wú)極值,不合題意;當(dāng)時(shí),,令,解得;令,解得;則在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增,所以的極小值為,解得.故選:B.【變式41】已知函數(shù)在處取得極小值5.(1)求實(shí)數(shù)a,b的值;(2)當(dāng)時(shí),求函數(shù)的最小值.【答案】(1),(2)【分析】(1)由題意得到,,求出,,檢驗(yàn)后得到答案;(2)求導(dǎo),得到函數(shù)單調(diào)性,進(jìn)而得到極值和最值情況,得到答案.【詳解】(1),因?yàn)樵谔幦O小值5,所以,得,此時(shí)所以在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增所以在時(shí)取極小值,符合題意所以,.又,所以.(2),所以列表如下:0123001↗極大值6↘極小值5↗10由于,故時(shí),.【變式42】已知函數(shù)在處取得極大值,求的值.【答案】【分析】求出導(dǎo)函數(shù),根據(jù)已知得出,代入求解方程組即可得出的值.進(jìn)而求出函數(shù)的單調(diào)區(qū)間,檢驗(yàn)極值即可.【詳解】由已知可得,所以有,即,解得,所以.解可得,,.解可得,或,所以在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞增;解可得,,所以在上單調(diào)遞減.所以,在處取得極大值,滿足題意.所以,.【變式43】若函數(shù)在區(qū)間內(nèi)只有極小值,無(wú)極大值,則實(shí)數(shù)的取值范圍是.【答案】【分析】利用函數(shù)極小值與導(dǎo)數(shù)的關(guān)系,列式計(jì)算即可.【詳解】因?yàn)樵趨^(qū)間內(nèi)只有極小值,無(wú)極大值,所以0在區(qū)間內(nèi)只有一個(gè)左負(fù)右正的異號(hào)根,即關(guān)于的方程在區(qū)間內(nèi)只有一個(gè)左負(fù)右正的異號(hào)根,所以,得.故答案為:.考點(diǎn)05利用極值研究方程根的方法【方法點(diǎn)撥】(1)研究方程根的問(wèn)題可以轉(zhuǎn)化為研究相應(yīng)函數(shù)的圖象問(wèn)題.一般地,方程的根就是函數(shù)的圖象與軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo),方程的根就是函數(shù)與的圖象的交點(diǎn)的橫坐標(biāo).(2)利用導(dǎo)數(shù)可以判斷函數(shù)的單調(diào)性,研究函數(shù)的極值情況,并能在此基礎(chǔ)上畫(huà)出函數(shù)的大致圖象,從直觀上判斷函數(shù)圖象與軸的交點(diǎn)或兩個(gè)函數(shù)圖象的交點(diǎn)的個(gè)數(shù),從而為研究方程根的個(gè)數(shù)問(wèn)題提供了方便.【例9】已知函數(shù)在處取得極值.(1)求實(shí)數(shù)的值;(2)若函數(shù)在內(nèi)有零點(diǎn),求實(shí)數(shù)的取值范圍.【答案】(1);(2).【分析】(1)根據(jù),求出的值,再驗(yàn)證即可;(2)利用導(dǎo)數(shù)得出函數(shù)在是的最值,由求解即可.【詳解】(1)解:∵,所以,又在處取得極值,∴,解得.經(jīng)驗(yàn)證時(shí),,當(dāng)時(shí),;當(dāng)時(shí),,所以在處取得極值.所以;(2)解:由(1)知,,∴的極值點(diǎn)為,將,,在內(nèi)的取值列表如下:0(0,1)1(1,2)2-0+b單調(diào)遞減極小值b-2單調(diào)遞增b+2∵在內(nèi)有零點(diǎn),∴,解得,∴實(shí)數(shù)的取值范圍是.【例10】已知函數(shù).(1)當(dāng)時(shí),求曲線在點(diǎn)處的切線方程;(2)若函數(shù)有三個(gè)不同的零點(diǎn),求實(shí)數(shù)m的取值范圍.【答案】(1)(2).【分析】(1)求出導(dǎo)數(shù),計(jì)算出切點(diǎn)及斜率,寫(xiě)出直線方程即可;(2)利用導(dǎo)數(shù)求出單調(diào)區(qū)間以及極值,要使函數(shù)有三個(gè)不同的零點(diǎn),只需滿足計(jì)算即可.【詳解】(1)當(dāng)時(shí),,.所以,,所以切線l:,即(2)令,得或.當(dāng)或時(shí),;當(dāng)時(shí),.∴的增區(qū)間為,;減區(qū)間為.∴的極大值為,的極小值為.∴,解得:.此時(shí),,所以函數(shù)有三個(gè)不同的零點(diǎn),所以.【變式51】設(shè)函數(shù).(1)若,求函數(shù)的單調(diào)區(qū)間;(2)若函數(shù)恰有一個(gè)零點(diǎn),求實(shí)數(shù)的取值范圍.【答案】(1)遞增區(qū)間為,,遞減區(qū)間為;(2).【分析】(1)利用導(dǎo)數(shù)研究的符號(hào),即可得的單調(diào)區(qū)間.(2)討論、、,結(jié)合的極值,要使恰有一個(gè)零點(diǎn),有極大值小于0或極小值大于0,即可求參數(shù)范圍.【詳解】(1)由題設(shè),,而,則,由于的關(guān)系為:極大值極小值遞增遞減遞增所以的遞增區(qū)間為,,遞減區(qū)間為;(2)當(dāng)時(shí),由(1),極大值,極小值,要使有且僅有一個(gè)零點(diǎn),所以或,解得,所以;當(dāng)時(shí)單調(diào)遞增,顯然有且只有一個(gè)零點(diǎn),符合題意;當(dāng)時(shí),遞增區(qū)間為,,遞減區(qū)間為;極大值,極小值,要使有且僅有一個(gè)零點(diǎn),所以或,解得,所以;綜上:.【變式52】已知函數(shù)在處有極值0.(1)討論函數(shù)的單調(diào)性;(2)記,若函數(shù)有三個(gè)零點(diǎn),求實(shí)數(shù)k的取值范圍.【答案】(1)增區(qū)間,,減區(qū)間上單調(diào)遞減(2)【分析】(1)求得,根據(jù)題意列出方程組,求得的值,進(jìn)而求得函數(shù)的單調(diào)區(qū)間;(2)根據(jù)題意得到,求得,由(1)中函數(shù)的單調(diào)性,求得函數(shù)極值,結(jié)合題意列出不等式組,即可求解.【詳解】(1)解:由函數(shù),可得,因?yàn)樵谔幱袠O值0,可得,即,解得或,當(dāng)時(shí),,此時(shí)函數(shù)在R上單調(diào)遞增,不滿足在時(shí)有極值,故舍去,故,,所以,可得,∴當(dāng)時(shí),,單調(diào)遞增;當(dāng)時(shí),,單調(diào)遞減;當(dāng)時(shí),,單調(diào)遞增,所以函數(shù)在,上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減.(2)解:由(1),可得,則,由(1)知在和上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減,所以的極大值為,的極小值為,要使函數(shù)有三個(gè)零點(diǎn),則須滿足,解得,故實(shí)數(shù)k的取值范圍為.【點(diǎn)睛】方法點(diǎn)睛:已知函數(shù)有零點(diǎn)(方程有根)求參數(shù)值(取值范圍)常用的方法:(1)直接法:直接求解方程得到方程的根,再通過(guò)解不等式確定參數(shù)范圍;(2)分離參數(shù)法:先將參數(shù)分離,轉(zhuǎn)化成求函數(shù)的值域問(wèn)題加以解決;(3)數(shù)形結(jié)合法:先對(duì)解析式變形,進(jìn)而構(gòu)造兩個(gè)函數(shù),然后在同一平面直角坐標(biāo)系中畫(huà)出函數(shù)的圖象,利用數(shù)形結(jié)合的方法求解【變式53】已知三次函數(shù)的極大值是20,其導(dǎo)函數(shù)的圖象經(jīng)過(guò)點(diǎn),.如圖所示.(1)求的單調(diào)區(qū)間;(2)求a,b,c的值;(3)若函數(shù)有三個(gè)零點(diǎn),求m的取值范圍.【答案】(1)單調(diào)遞減區(qū)間是;單調(diào)遞增是和.(2)(3)【分析】(1)通過(guò)導(dǎo)函數(shù)的圖象與原函數(shù)單調(diào)性的聯(lián)系可得結(jié)果;(2)由導(dǎo)函數(shù)零點(diǎn)與原函數(shù)極值點(diǎn)可建立方程組,從而解得a,b,c的值;(3)由圖象可知函數(shù)的單調(diào)性及極值,函數(shù)有三個(gè)零點(diǎn)等價(jià)于與有三個(gè)交點(diǎn),繼而可得m的取值范圍.【詳解】(1)根據(jù)圖象可知時(shí),,即單調(diào)遞減;和時(shí),,即單調(diào)遞增;故答案為:?jiǎn)握{(diào)遞減區(qū)間是;單調(diào)遞增是和.(2)由已知可得:和是的兩個(gè)根,由(1)可得的極大值在處取得,故解得:故答案為:(3)由(2)知,的極小值為:結(jié)合的單調(diào)性可作其草圖,如下所示函數(shù)有三個(gè)零點(diǎn)等價(jià)于與有三個(gè)交點(diǎn),所以.故答案為:考點(diǎn)06已知函數(shù)的最值求參數(shù)【方法點(diǎn)撥】已知函數(shù)最值求參數(shù)的步驟:①求出函數(shù)在給定區(qū)間上的極值及函數(shù)在區(qū)間端點(diǎn)處的函數(shù)值.;②通過(guò)比較它們的大小,判斷出哪個(gè)是最大值,哪個(gè)是最小值;③結(jié)合已知求出參數(shù),進(jìn)而使問(wèn)題得以解決.注意分類(lèi)討論思想的應(yīng)用.【例11】若函數(shù)的最小值為,則實(shí)數(shù)(
)A. B. C.4 D.【答案】B【分析】分三種情況,利用導(dǎo)數(shù)討論函數(shù)單調(diào)性,求出每種情況下的函數(shù)最小值,進(jìn)而確定的值?!驹斀狻恳?yàn)?,所以,由題意,易知,當(dāng)時(shí),當(dāng)時(shí),,單調(diào)遞減,當(dāng)時(shí),,單調(diào)遞增,所以在時(shí),取得最小值,即,解得;當(dāng)時(shí),當(dāng)時(shí),,單調(diào)遞增,當(dāng)時(shí),,單調(diào)遞減,所以無(wú)最小值,故舍去;綜上,實(shí)數(shù).故選:B.【例12】(多選)函數(shù),的最大值為,最小值為,則(
)A.或 B.若,則C.若,可得 D.或【答案】AB【分析】對(duì)實(shí)數(shù)的取值進(jìn)行分類(lèi)討論,利用導(dǎo)數(shù)分析函數(shù)在上的單調(diào)性,結(jié)合函數(shù)的最值可得出關(guān)于、的方程組,解出這兩個(gè)未知數(shù)的值,即可得出合適的選項(xiàng).【詳解】因?yàn)?,,則,當(dāng)時(shí),則為常值函數(shù),不合乎題意;當(dāng)時(shí),由可得,由可得,所以,函數(shù)在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減,此時(shí),,則,又因?yàn)?,,因?yàn)?,則,解得;當(dāng)時(shí),由可得,由可得,所以,函數(shù)在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增,此時(shí),,解得,又因?yàn)?,,因?yàn)?,則,解得.綜上所述,或,AB都對(duì),CD都錯(cuò).故選:AB.【變式61】如果函數(shù)在上的最大值是2,那么在上的最小值是.【答案】/0.5【分析】利用導(dǎo)數(shù)求函數(shù)單調(diào)區(qū)間,由最大值得值,結(jié)合單調(diào)性可求最小值.【詳解】,則,令,得或.當(dāng)時(shí),,則為增函數(shù);當(dāng)時(shí),,則為減函數(shù).∴當(dāng)時(shí),取得最大值為a,得,又,.∴在上,的最小值為.故答案為:.【變式62】已知函數(shù).(1)當(dāng)時(shí),求曲線在點(diǎn)處的切線方程;(2)當(dāng)時(shí),若函數(shù)有最小值2,求a的值.【答案】(1)(2)【分析】(1)求出函數(shù)的導(dǎo)數(shù),根據(jù)導(dǎo)數(shù)的幾何意義求得答案;(2)對(duì)求導(dǎo),得到的單調(diào)性,可得,再令,證得,即,可得出答案.【詳解】(1)當(dāng)時(shí),,的定義域?yàn)?,則,則,,由于函數(shù)在點(diǎn)處切線方程為,即.(2)的定義域?yàn)椋?,?dāng)時(shí),令,解得:;令,解得:,所以在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增,所以,,即則令,設(shè),,令,解得:;令,解得:,所以在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減,所以,所以,解得:.【變式63】設(shè).當(dāng)時(shí),在上的最小值為-,求在該區(qū)間上的最大值.【答案】【分析】通過(guò)導(dǎo)數(shù)判斷單調(diào)性,得到,從而可得,進(jìn)而可得.【詳解】由題,,因?yàn)?,則其對(duì)應(yīng)判別式為:,令得兩根,顯然,令,解得或;令解得;所以在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增.又注意到,當(dāng)時(shí),有,則在上遞增,在上遞減.所以在上的最大值為.,注意到,即,所以在上的最小值為,從而在上的最大值為.考點(diǎn)07與函數(shù)最值有關(guān)的恒成立問(wèn)題【方法點(diǎn)撥】(1)不等式恒成立問(wèn)題的轉(zhuǎn)化技巧:①或恒成立或;②或)恒有解或);③恒成立其中);④恒有解其中).(2)對(duì)于函數(shù),若存在,使得或成立,則或.【例13】已知函數(shù)(1)當(dāng)時(shí),求的最小值;(2)若關(guān)于x的不等式恒成立,求a的取值范圍.【答案】(1)(2)【分析】(1)由題意寫(xiě)出函數(shù)解析式,利用導(dǎo)數(shù)研究其單調(diào)性,求得其最值;(2)根據(jù)函數(shù)解析式求得導(dǎo)數(shù),結(jié)合分類(lèi)討論思想,可得答案.【詳解】(1)當(dāng)時(shí),,則由,得,由,得,則在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增,故.(2)由題意可得.當(dāng)時(shí),由,得,由,得,則在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增,故.因?yàn)椴坏仁胶愠闪?,所以,解得.?dāng)時(shí),,不符合題意.綜上,a的取值范圍是.【例14】已知函數(shù)在處有極值10.(1)求實(shí)數(shù),的值;(2)若方程在區(qū)間內(nèi)有解,求實(shí)數(shù)的取值范圍.【答案】(1)(2)【分析】(1)依題意得,解方程可得的值,最后檢驗(yàn)即可;(2)分析在上的單調(diào)性,結(jié)合極值即可求解的取值范圍.【詳解】(1)由可得又為極值點(diǎn),所以,又極值為10,即,則,可得:或,當(dāng)時(shí),,(不恒為0),在上單調(diào)遞增,無(wú)極值.當(dāng)時(shí),,,100單調(diào)遞增極大值單調(diào)遞減極小值單調(diào)遞增綜上.(2)由(1)知,時(shí),為減函數(shù),時(shí),為增函數(shù),又因?yàn)榉匠淘趨^(qū)間內(nèi)有解,所以實(shí)數(shù)的取值范圍為.【變式71】若在上有解,則實(shí)數(shù)a的取值范圍是(
)A. B. C. D.【答案】B【分析】由變形為,令,從而利用的單調(diào)性可得在上有解,參變分離后可得,令,求導(dǎo)后利用單調(diào)性即可求解.【詳解】因?yàn)椋?,令,則,因?yàn)樵赗上都是增函數(shù),所以在R上是增函數(shù),所以在上有解,即,令,則所以當(dāng)時(shí),,在上單調(diào)遞增,所以.故選:B【點(diǎn)睛】方法點(diǎn)睛:函數(shù)存在性和恒成立問(wèn)題,構(gòu)造新函數(shù)并利用新函數(shù)的性質(zhì)是解答此類(lèi)問(wèn)題的關(guān)鍵,并注意把握下述結(jié)論:①存在解;恒成立;②存在解;恒成立;③存在解;恒成立;④存在解;恒成立【變式72】已知不等式恒成立,則的取值范圍是.【答案】【分析】根據(jù)給定條件,分離參數(shù)構(gòu)造函數(shù),求出函數(shù)的最大值即得.【詳解】當(dāng)時(shí),不等式,令,,依題意,恒成立,由,求導(dǎo)得,當(dāng)時(shí),,當(dāng)時(shí),,因此函數(shù)在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減,則,從而,即,所以的取值范圍是.故答案為:【點(diǎn)睛】方法點(diǎn)睛:解決不等式恒成立問(wèn)題常用分離參數(shù)法:將原不等式分離參數(shù),轉(zhuǎn)化為不含參數(shù)的函數(shù)的最值問(wèn)題,利用導(dǎo)數(shù)求該函數(shù)的最值,根據(jù)要求得所求范圍.一般地,恒成立,只需即可;恒成立,只需即可.【變式73】已知函數(shù),其中.(1)若函數(shù)在處取得極值,求實(shí)數(shù)a;(2)若函數(shù)在上恒成立,求實(shí)數(shù)a的取值范圍.【答案】(1)(2)【分析】(1)根據(jù)題意,求導(dǎo)得,由條件可得,求得,然后代入檢驗(yàn)即可;(2)根據(jù)題意,由條件可得在上恒成立,構(gòu)造函數(shù),求得其最大值,即可得到結(jié)果.【詳解】(1)因?yàn)楹瘮?shù),定義域?yàn)?,且,由函?shù)在處取得極值,可得,所以,當(dāng)時(shí),,當(dāng)時(shí),,則單調(diào)遞減,當(dāng)時(shí),,則單調(diào)遞增,所以當(dāng)時(shí),取得極小值,綜上所述,.(2)函數(shù)在上恒成立,即在上恒成立,即在上恒成立,令,即,又,當(dāng)時(shí),,所以在單調(diào)遞減,則,所以,則實(shí)數(shù)a的取值范圍為.【點(diǎn)睛】關(guān)鍵點(diǎn)點(diǎn)睛:涉及不等式恒成立問(wèn)題,將給定不等式等價(jià)轉(zhuǎn)化,構(gòu)造函數(shù),利用函數(shù)思想是解決問(wèn)題的關(guān)鍵.考點(diǎn)08利用導(dǎo)數(shù)解決實(shí)際問(wèn)題【方法點(diǎn)撥】①分析實(shí)際問(wèn)題中各量之間的關(guān)系,找出實(shí)際問(wèn)題的數(shù)學(xué)模型,寫(xiě)出實(shí)際問(wèn)題中變量之間的函數(shù)關(guān)系式;②求函數(shù)的導(dǎo)數(shù),解方程;③比較函數(shù)在區(qū)間端點(diǎn)和極值點(diǎn)的函數(shù)值大小,最大(小)者為最大(小)值;④把所得數(shù)學(xué)結(jié)論回歸到數(shù)學(xué)問(wèn)題中,看是否符合實(shí)際情況并下結(jié)論.【例13】已知函數(shù)(1)當(dāng)時(shí),求的最小值;(2)若關(guān)于x的不等式恒成立,求a的取值范圍.【答案】(1)(2)【分析】(1)由題意寫(xiě)出函數(shù)解析式,利用導(dǎo)數(shù)研究其單調(diào)性,求得其最值;(2)根據(jù)函數(shù)解析式求得導(dǎo)數(shù),結(jié)合分類(lèi)討論思想,可得答案.【詳解】(1)當(dāng)時(shí),,則由,得,由,得,則在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增,故.(2)由題意可得.當(dāng)時(shí),由,得,由,得,則在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增,故.因?yàn)椴坏仁胶愠闪?,所以,解得.?dāng)時(shí),,不符合題意.綜上,a的取值范圍是.【例14】已知函數(shù)在處有極值10.(1)求實(shí)數(shù),的值;(2)若方程在區(qū)間內(nèi)有解,求實(shí)數(shù)的取值范圍.【答案】(1)(2)【分析】(1)依題意得,解方程可得的值,最后檢驗(yàn)即可;(2)分析在上的單調(diào)性,結(jié)合極值即可求解的取值范圍.【詳解】(1)由可得又為極值點(diǎn),所以,又極值為10,即,則,可得:或,當(dāng)時(shí),,(不恒為0),在上單調(diào)遞增,無(wú)極值.當(dāng)時(shí),,,100單調(diào)遞增極大值單調(diào)遞減極小值單調(diào)遞增綜上.(2)由(1)知,時(shí),為減函數(shù),時(shí),為增函數(shù),又因?yàn)榉匠淘趨^(qū)間內(nèi)有解,所以實(shí)數(shù)的取值范圍為.【變式71】若在上有解,則實(shí)數(shù)a的取值范圍是(
)A. B. C. D.【答案】B【分析】由變形為,令,從而利用的單調(diào)性可得在上有解,參變分離后可得,令,求導(dǎo)后利用單調(diào)性即可求解.【詳解】因?yàn)?,所以,令,則,因?yàn)樵赗上都是增函數(shù),所以在R上是增函數(shù),所以在上有解,即,令,則所以當(dāng)時(shí),,在上單調(diào)遞增,所以.故選:B【點(diǎn)睛】方法點(diǎn)睛:函數(shù)存在性和恒成立問(wèn)題,構(gòu)造新函數(shù)并利用新函數(shù)的性質(zhì)是解答此類(lèi)問(wèn)題的關(guān)鍵,并注意把握下述結(jié)論:①存在解;恒成立;②存在解;恒成立;③存在解;恒成立;④存在解;恒成立【變式72】已知不等式恒成立,則的取值范圍是.【答案】【分析】根據(jù)給定條件,分離參數(shù)構(gòu)造函數(shù),求出函數(shù)的最大值即得.【詳解】當(dāng)時(shí),不等式,令,,依題意,恒成立,由,求導(dǎo)得,當(dāng)時(shí),,當(dāng)時(shí),,因此函數(shù)在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減,則,從而,即,所以的取值范圍是.故答案為:【點(diǎn)睛】方法點(diǎn)睛:解決不等式恒成立問(wèn)題常用分離參數(shù)法:將原不等式分離參數(shù),轉(zhuǎn)化為不含參數(shù)的函數(shù)的最值問(wèn)題,利用導(dǎo)數(shù)求該函數(shù)的最值,根據(jù)要求得所求范圍.一般地,恒成立,只需即可;恒成立,只需即可.【變式73】已知函數(shù),其中.(1)若函數(shù)在處取得極值,求實(shí)數(shù)a;(2)若函數(shù)在上恒成立,求實(shí)數(shù)a的取值范圍.【答案】(1)(2)【分析】(1)根據(jù)題意,求導(dǎo)得,由條件可得,求得,然后代入檢驗(yàn)即可;(2)根據(jù)題意,由條件可得在上恒成立,構(gòu)造函數(shù),求得其最大值,即可得到結(jié)果.【詳解】(1)因?yàn)楹瘮?shù),定義域?yàn)?,且,由函?shù)在處取得極值,可得,所以,當(dāng)時(shí),,當(dāng)時(shí),,則單調(diào)遞減,當(dāng)時(shí),,則單調(diào)遞增,所以當(dāng)時(shí),取得極小值,綜上所述,.(2)函數(shù)在上恒成立,即在上恒成立,即在上恒成立,令,即,又,當(dāng)時(shí),,所以在單調(diào)遞減,則,所以,則實(shí)數(shù)a的取值范圍為.【點(diǎn)睛】關(guān)鍵點(diǎn)點(diǎn)睛:涉及不等式恒成立問(wèn)題,將給定不等式等價(jià)轉(zhuǎn)化,構(gòu)造函數(shù),利用函數(shù)思想是解決問(wèn)題的關(guān)鍵.一、單選題1.函數(shù)的導(dǎo)函數(shù)的圖像如圖所示,以下命題錯(cuò)誤的是(
)A.是函數(shù)的最小值B.是函數(shù)的極值C.在區(qū)間上單調(diào)遞增D.在處的切線的斜率大于0【答案】A【分析】根據(jù)導(dǎo)函數(shù)圖象可判定導(dǎo)函數(shù)的符號(hào),從而確定函數(shù)的單調(diào)性,得到極值點(diǎn),以及根據(jù)導(dǎo)數(shù)的幾何意義可知在某點(diǎn)處的導(dǎo)數(shù)即為在該點(diǎn)處的切線斜率.【詳解】根據(jù)導(dǎo)函數(shù)圖象可知當(dāng)時(shí),,在時(shí),,則函數(shù)在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增,故C正確;易知是函數(shù)的極值,故B正確;因?yàn)樵谏蠁握{(diào)遞增,則不是函數(shù)的最小值,故A錯(cuò)誤;因?yàn)楹瘮?shù)在處的導(dǎo)數(shù)大于0,即切線的斜率大于零,故D正確.故選:A.2.若函數(shù)在處取得極小值,則(
)A.4 B.2 C.2 D.4【答案】A【分析】先由,求得的值,再代入導(dǎo)函數(shù),根據(jù)函數(shù)的單調(diào)性,進(jìn)行驗(yàn)證.【詳解】由題意可得,則,解得.當(dāng)時(shí),,當(dāng)或時(shí),,則在,單調(diào)遞增,當(dāng)時(shí),,則在單調(diào)遞減,所以,函數(shù)在處取得極小值,此時(shí).故選:A3.函數(shù)在區(qū)間上的最大值是(
)A.0 B. C. D.【答案】C【分析】對(duì)函數(shù)求導(dǎo)利用函數(shù)導(dǎo)數(shù)的單調(diào)性求函數(shù)極值,在計(jì)算端點(diǎn)值,比較得出最大值.【詳解】因?yàn)?,所以,令或,又,所以?dāng)時(shí),,所以在上單調(diào)遞增,當(dāng)時(shí),,所以在上單調(diào)遞減,所以函數(shù)有極大值,又,所以函數(shù)在上的最大值為:,故選:C.4.如圖,某幾何體由兩個(gè)相同的圓錐組成,且這兩個(gè)圓錐有一個(gè)共同的底面,若該幾何體的表面積為,體積為V,則的最大值為(
)A. B. C. D.【答案】A【分析】設(shè)其中一個(gè)圓錐的底面半徑為r,高為h,由表面積為可解得取值范圍,再由體積公式列出的表達(dá)式,通過(guò)換元法和求導(dǎo)即可求出的最大值.【詳解】設(shè)其中一個(gè)圓錐的底面半徑為r,高為h,則,則,解得,∴,,令,設(shè),求導(dǎo),令,解得,當(dāng),,函數(shù)單調(diào)遞增;當(dāng),,函數(shù)單調(diào)遞減;∴,∴的最大值為.故選:A.5.已知函數(shù)在處取得極值5,則(
)A. B. C.3 D.7【答案】A【分析】求出函數(shù)的導(dǎo)數(shù),得到關(guān)于,的方程組,解出即可.【詳解】函數(shù),則,因?yàn)樵谔幦O值5,所以,解得:,經(jīng)檢驗(yàn)滿足題意.故.故選:A6.若方程有解,則實(shí)數(shù)的取值范圍是(
)A. B. C. D.【答案】B【分析】分離參數(shù)為,構(gòu)建新函數(shù),再求新函數(shù)的值域即可作答.【詳解】因,則有,,令,則,時(shí)時(shí),在上遞增,在上遞減,時(shí),,即值域?yàn)?,方程有解,即有解,必有,所以?shí)數(shù)的取值范圍是.故選:B二、多選題7.已知函數(shù)的定義域?yàn)镽,函數(shù)的導(dǎo)函數(shù)的圖象如圖所示,則下列選項(xiàng)正確的是(
)A.函數(shù)的單調(diào)遞減區(qū)間是B.函數(shù)的單調(diào)遞增區(qū)間是,C.處是函數(shù)的極值點(diǎn)D.時(shí),函數(shù)的導(dǎo)函數(shù)小于0【答案】BD【分析】綜合應(yīng)用函數(shù)的單調(diào)性與導(dǎo)函數(shù)的關(guān)系即可解決.【詳解】根據(jù)導(dǎo)函數(shù)的圖象,對(duì)于A項(xiàng),在上,,可得函數(shù)的單調(diào)遞減區(qū)間是,故A錯(cuò)誤;對(duì)于B項(xiàng),在上,,在上,可得函數(shù)的單調(diào)遞增區(qū)間是,,故B正確;對(duì)于C項(xiàng),是的變號(hào)零點(diǎn),且時(shí),,當(dāng)時(shí),,故是函數(shù)的極大值點(diǎn),是的不變號(hào)零點(diǎn),不是函數(shù)的極值點(diǎn),故C錯(cuò)誤;對(duì)于D項(xiàng),,故D正確.故選:BD.8.下列函數(shù)中,存在極值點(diǎn)的是(
)A. B.C. D.【答案】CD【分析】根據(jù)極值的定義以及導(dǎo)數(shù)符號(hào)對(duì)選項(xiàng)一一驗(yàn)證即可.【詳解】對(duì)于A,,定義域?yàn)椋鋵?dǎo)數(shù),則函數(shù)在和上單調(diào)遞增,沒(méi)有極值點(diǎn),故A錯(cuò)誤;對(duì)于B,在定義域上單調(diào)遞減,沒(méi)有極值點(diǎn),故B錯(cuò)誤;對(duì)于C,,定義域?yàn)?,其?dǎo)數(shù),再時(shí),,函數(shù)單調(diào)遞減,再時(shí),,函數(shù)單調(diào)遞增,則當(dāng)時(shí),函數(shù)取得極小值,故C正確;對(duì)于D,,定義域?yàn)?,其?dǎo)數(shù),當(dāng)時(shí),,函數(shù)單調(diào)遞減,當(dāng)時(shí),,函數(shù)單調(diào)遞增,則當(dāng)時(shí),函數(shù)取得極小值,故D正確;故選:CD.9.已知函數(shù)的最大值為3,最小值為,則的值可能為(
)A. B. C. D.【答案】AC
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