2022版高考數(shù)學(xué)一輪復(fù)習(xí)-高考大題規(guī)范解答系列函數(shù)與導(dǎo)數(shù)學(xué)案新人教版_第1頁
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2022版高考數(shù)學(xué)一輪復(fù)習(xí)高考大題規(guī)范解答系列—函數(shù)與導(dǎo)數(shù)學(xué)案新人教版2022版高考數(shù)學(xué)一輪復(fù)習(xí)高考大題規(guī)范解答系列—函數(shù)與導(dǎo)數(shù)學(xué)案新人教版PAGE2022版高考數(shù)學(xué)一輪復(fù)習(xí)高考大題規(guī)范解答系列—函數(shù)與導(dǎo)數(shù)學(xué)案新人教版2022版高考數(shù)學(xué)一輪復(fù)習(xí)高考大題規(guī)范解答系列—函數(shù)與導(dǎo)數(shù)學(xué)案新人教版年級(jí):姓名:高考大題規(guī)范解答系列(一)——函數(shù)與導(dǎo)數(shù)考點(diǎn)一利用導(dǎo)數(shù)解決與函數(shù)有關(guān)的極、最值問題例1(2020·北京,19,15分)已知函數(shù)f(x)=12-x2.(1)求曲線y=f(x)的斜率等于-2的切線方程;(2)設(shè)曲線y=f(x)在點(diǎn)(t,f(t))處的切線與坐標(biāo)軸圍成的三角形的面積為S(t),求S(t)的最小值.【標(biāo)準(zhǔn)答案】——規(guī)范答題步步得分(1)因?yàn)閒(x)=12-x2,所以f′(x)=-2x,1分………………eq\x(得分點(diǎn)①)令-2x=-2,解得x=1,2分………………eq\x(得分點(diǎn)②)又f(1)=11,所以所求切線方程為y-11=-2(x-1),整理得2x+y-13=0.4分……………………eq\x(得分點(diǎn)③)(2)由(1)可知f′(x)=-2x,所以曲線y=f(x)在點(diǎn)(t,f(t))處的切線斜率k=-2t,又f(t)=12-t2,所以切線方程為y-(12-t2)=-2t(x-t),6分…………eq\x(得分點(diǎn)④)整理得2tx+y-(t2+12)=0,當(dāng)x=0時(shí),y=t2+12,所以切線與y軸的交點(diǎn)為(0,t2+12),7分……………eq\x(得分點(diǎn)⑤)當(dāng)y=0時(shí),x=eq\f(t2+12,2t),所以切線與x軸的交點(diǎn)為eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(t2+12,2t),0)).8分………eq\x(得分點(diǎn)⑥)①當(dāng)t>0時(shí),S(t)=eq\f(1,2)·eq\f(t2+12,2t)·(t2+12)=eq\f(t2+122,4t),9分………eq\x(得分點(diǎn)⑦)則S′(t)=eq\f(3t2-4t2+12,4t2),10分……………eq\x(得分點(diǎn)⑧)當(dāng)0<t<2時(shí),S′(t)<0,此時(shí)S(t)在(0,2)上單調(diào)遞減;當(dāng)t>2時(shí),S′(t)>0,此時(shí)S(t)在(2,+∞)上單調(diào)遞增,所以S(t)min=S(2)=32.11分…………………eq\x(得分點(diǎn)⑨)②當(dāng)t<0時(shí),S(t)=-eq\f(t2+122,4t);12分………eq\x(得分點(diǎn)⑩)則S′(t)=-eq\f(3t2-4t2+12,4t2),13分…………eq\x(得分點(diǎn)?)當(dāng)t<-2時(shí),S′(t)<0,此時(shí)S(t)在(-∞,-2)上單調(diào)遞減;當(dāng)-2<t<0時(shí),S′(t)>0,此時(shí)S(t)在(-2,0)上單調(diào)遞增,所以S(t)min=S(-2)=32.14分………………eq\x(得分點(diǎn)?)綜上所述,當(dāng)t=±2時(shí),S(t)取最小值,為32.15分………eq\x(得分點(diǎn)?)【評(píng)分細(xì)則】①求對(duì)導(dǎo)函數(shù)得1分.②解對(duì)f′(x)=-2得1分.③寫對(duì)切線方程得2分.④寫對(duì)切線方程得2分.⑤求對(duì)與y軸交點(diǎn)得1分.⑥求對(duì)與x軸交點(diǎn)得1分.⑦分類討論t≥0時(shí)寫對(duì)S(t)得1分.⑧求對(duì)S(t)得1分.⑨求對(duì)S(t)的最小值得1分.eq\o(○,\s\up1(10))分類討論,t<0時(shí)寫對(duì)S(t)得1分.?求對(duì)S′(t)得1分.?求對(duì)S(t)最小值得1分.?總結(jié)敘述正確得1分.【名師點(diǎn)評(píng)】1.核心素養(yǎng):利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的極、最值問題,首先對(duì)函數(shù)求導(dǎo),分解因式,分類討論函數(shù)在給定區(qū)間的增減情況確定極最值,重點(diǎn)考查學(xué)生數(shù)學(xué)運(yùn)算、邏輯推理及分類的數(shù)學(xué)核心素養(yǎng).2.解題技巧:(1)求出切線與x軸、y軸交點(diǎn),并寫出三角形的積S(t).(2)對(duì)S(t)分類討論,分別求最值是本題關(guān)鍵點(diǎn).〔變式訓(xùn)練1〕(理)(2020·湖南期末統(tǒng)測(cè))已知函數(shù)f(x)=lnx+1-2a-x+eq\f(a,x)有兩個(gè)不同的極值點(diǎn)x1,x2.(1)求實(shí)數(shù)a的取值范圍.(2)求f(x)的極大值與極小值之和的取值范圍.(文)(2020·長(zhǎng)春市第二次質(zhì)量監(jiān)測(cè))已知函數(shù)f(x)=(a-1)·lnx-eq\f(a,x)-x(a∈R).(1)當(dāng)a=2時(shí),求曲線y=f(x)在點(diǎn)(2,f(2))處的切線方程;(2)若函數(shù)f(x)在[1,3]上的最大值為-2,求實(shí)數(shù)a的值.[解析]本題考查利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性、極值和最值.(理)(1)f(x)定義域?yàn)?0,+∞),f′(x)=eq\f(1,x)-1-eq\f(a,x2)=eq\f(-x2+x-a,x2).因?yàn)閒(x)有兩個(gè)不同的極值點(diǎn)x1,x2,且x>0,所以x2-x+a=0有兩個(gè)不同的正根,所以eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(Δ=1-4a>0,,x1+x2=1>0,,x1x2=a>0,))解得0<a<eq\f(1,4).故實(shí)數(shù)a的取值范圍為eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,\f(1,4))).(2)由(1)知x1x2=a,x1+x2=1,不妨設(shè)x1<x2,所以f(x)極小值=f(x1),f(x)極大值=f(x2),所以f(x)極小值+f(x)極大值=f(x1)+f(x2)=ln(x1x2)+2(1-2a)+eq\f(ax1+x2,x1x2)-(x1+x2)=lna+2-4a.令φ(a)=lna-4a+2,則φ′(a)=eq\f(1,a)-4,當(dāng)0<a<eq\f(1,4)時(shí),φ′(a)>0,所以φ(a)在eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,\f(1,4)))上單調(diào)遞增,所以φ(a)<φeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,4)))=-2ln2+1.又當(dāng)a→0時(shí),φ(a)→-∞,所以f(x)的極大值與極小值之和的取值范圍是(-∞,-2ln2+1).(文)(1)a=2時(shí),f(x)=lnx-eq\f(2,x)-x,f′(x)=eq\f(1,x)+eq\f(2,x2)-1,f(2)=ln2-3,f′(2)=0,所以曲線在點(diǎn)(2,f(2))處的切線方程為y=ln2-3.(2)f′(x)=eq\f(a-1,x)+eq\f(a,x2)-1=eq\f(-x+1x-a,x2)(1≤x≤3),當(dāng)a≤1時(shí),f′(x)≤0,f(x)在[1,3]上單調(diào)遞減,所以f(1)=-2,a=1;當(dāng)a≥3時(shí),f′(x)≥0,f(x)在[1,3]上單調(diào)遞增,所以f(3)=-2,a=eq\f(ln3+1,ln3-\f(1,3))<3,舍去;當(dāng)1<a<3時(shí),f(x)在(1,a)上單調(diào)遞增,在(a,3)上單調(diào)遞減,所以f(a)=-2,a=e.綜上,a=1或a=e.考點(diǎn)二利用導(dǎo)數(shù)解決與不等式有關(guān)的函數(shù)問題例2(2020·課標(biāo)Ⅱ,21,12分)已知函數(shù)f(x)=sin2xsin2x.(1)討論f(x)在區(qū)間(0,π)的單調(diào)性;(2)證明:|f(x)|≤eq\f(3\r(3),8);(3)設(shè)n∈N*,證明:sin2xsin22xsin24x…sin22nx≤eq\f(3n,4n).【標(biāo)準(zhǔn)答案】——規(guī)范答題步步得分(1)f′(x)=cosx(sinxsin2x)+sinx(sinxsin2x)′=2sinxcosxsin2x+2sin2xcos2x=2sinxsin3x.2分……………eq\x(得分點(diǎn)①)當(dāng)x∈eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,\f(π,3)))∪eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2π,3),π))時(shí),f′(x)>0;當(dāng)x∈eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(π,3),\f(2π,3)))時(shí),f′(x)<0.所以f(x)在區(qū)間eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,\f(π,3))),eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2π,3),π))單調(diào)遞增,在區(qū)間eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(π,3),\f(2π,3)))單調(diào)遞減.4分………………eq\x(得分點(diǎn)②)(2)證明:因?yàn)閒(0)=f(π)=0,由(1)知,f(x)在區(qū)間[0,π]的最大值為feq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(π,3)))=eq\f(3\r(3),8),5分…………………eq\x(得分點(diǎn)③)最小值為feq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2π,3)))=-eq\f(3\r(3),8).6分…………………eq\x(得分點(diǎn)④)而f(x)是周期為π的周期函數(shù),故|f(x)|≤eq\f(3\r(3),8).7分…………eq\x(得分點(diǎn)⑤)(3)證明:由于(sin2xsin22x…sin22nx)eq\s\up4(\f(3,2))8分…………………eq\x(得分點(diǎn)⑥)=|sin3xsin32x…sin32nx|=|sinx||sin2xsin32x…sin32n-1xsin2nx||sin22nx|9分……………eq\x(得分點(diǎn)⑦)=|sinx||f(x)f(2x)…f(2n-1x)||sin22nx|10分……eq\x(得分點(diǎn)⑧)≤|f(x)f(2x)…f(2n-1x)|,11分…………………eq\x(得分點(diǎn)⑨)所以sin2xsin22x…sin22nx≤eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3\r(3),8)))eq\s\up7(\f(2n,3))=eq\f(3n,4n).12分……………eq\x(得分點(diǎn)⑩)【評(píng)分細(xì)則】①正確求得導(dǎo)函數(shù)并化簡(jiǎn)正確得2分.②討論f(x)的單調(diào)性,正確得2分.③求對(duì)f(x)的最大值得1分.④求對(duì)f(x)的最小值得1分.⑤證出|f(x)|≤eq\f(3\r(3),8)得1分.⑥變形正確得1分.⑦合理轉(zhuǎn)化得1分.⑧轉(zhuǎn)化出f(x)、f(2x)、…、f(2n-1x)得1分.⑨放縮正確得1分.⑩證出結(jié)論得1分.【名師點(diǎn)評(píng)】1.核心素養(yǎng):利用導(dǎo)數(shù)判斷函數(shù)的單調(diào)性及解決與不等式有關(guān)的函數(shù)問題是高考命題的熱點(diǎn)問題.本題主要考查“邏輯推理”及“數(shù)學(xué)運(yùn)算”的核心素養(yǎng).2.解題技巧:(1)討論函數(shù)的單調(diào)性首先要明確函數(shù)的定義域,一般用導(dǎo)數(shù)的方法,對(duì)導(dǎo)數(shù)解不等式.(2)求出f(x)的最值是證明第2問的關(guān)鍵.(3)將不等式左邊變形與f(x)及第2問結(jié)合起來是完成第3問的關(guān)鍵.〔變式訓(xùn)練2〕(理)(2020·河南省鄭州市高三第二次質(zhì)量預(yù)測(cè))設(shè)函數(shù)f(x)=ax2-(x+1)lnx(a∈R),曲線y=f(x)在點(diǎn)(1,f(1))處的斜率為0.(1)求a的值;(2)求證:當(dāng)0<x≤2時(shí),f(x)>eq\f(1,2)x.(文)(2018·課標(biāo)全國(guó)Ⅰ,21)已知函數(shù)f(x)=aex-lnx-1,a∈R.(1)設(shè)x=2是f(x)的極值點(diǎn),求a,并求f(x)的單調(diào)區(qū)間;(2)證明:當(dāng)a≥eq\f(1,e)時(shí),f(x)≥0.[分析](文)(1)看到x=2是f(x)的極值點(diǎn),想到f′(2)=0且兩邊異號(hào),看到求單調(diào)區(qū)間想到求函數(shù)定義域,并對(duì)函數(shù)求導(dǎo).(2)看到證明當(dāng)a≥eq\f(1,e)時(shí),f(x)≥0想到用eq\f(1,e)替換a進(jìn)行放縮,構(gòu)造函數(shù)y=eq\f(ex,e)-lnx-1,從而求此函數(shù)的最小值.[解析](理)(1)f′(x)=2ax-lnx-1-eq\f(1,x),由題意可得f′(1)=2a-2=0,∴a=1.(2)要證f(x)>eq\f(1,2)x(0<x≤2),只需證x-eq\f(lnx,x)-lnx>eq\f(1,2),即證x-lnx>eq\f(lnx,x)+eq\f(1,2),令g(x)=x-lnx,h(x)=eq\f(lnx,x)+eq\f(1,2),由g′(x)=1-eq\f(1,x)=0,解得x=1,g(x)在(0,1)上單調(diào)遞減,在(1,2]上單調(diào)遞增,故g(x)min=g(1)=1,由h′(x)=eq\f(1-lnx,x2)可知h(x)在(0,2]上單調(diào)遞增,故h(x)max=h(2)=eq\f(1+ln2,2)<1=g(x)min,故h(x)<g(x),即f(x)>eq\f(1,2)x.(文)(1)f(x)的定義域?yàn)?0,+∞),f′(x)=aex-eq\f(1,x).由題設(shè)知,f′(2)=0,所以a=eq\f(1,2e2).從而f(x)=eq\f(1,2e2)ex-lnx-1,f′(x)=eq\f(1,2e2)ex-eq\f(1,x).當(dāng)0<x<2時(shí),f′(x)<0;當(dāng)x>2時(shí),f′(x)>0.所以f(x)在(0,2)上單調(diào)遞減,在(2,+∞)上單調(diào)遞增.(2)當(dāng)a≥eq\f(1,e)時(shí),f(x)≥eq\f(ex,e)-lnx-1.設(shè)g(x)=eq\f(ex,e)-lnx-1,則g′(x)=eq\f(ex,e)-eq\f(1,x).當(dāng)0<x<1時(shí),g′(x)<0;當(dāng)x>1時(shí),g′(x)>0.所以x=1是g(x)的最小值點(diǎn).故當(dāng)x>0時(shí),g(x)≥g(1)=0.因此,當(dāng)a≥eq\f(1,e)時(shí),f(x)≥0.考點(diǎn)三利用導(dǎo)數(shù)解決與函數(shù)零點(diǎn)有關(guān)的問題例3(2021·山東省青島市高三模擬檢測(cè))已知函數(shù)f(x)=aex-x-a,e=2.71828…是自然對(duì)數(shù)的底數(shù).(1)討論函數(shù)f(x)的單調(diào)性;(2)若f(x)恰有2個(gè)零點(diǎn),求實(shí)數(shù)a的取值范圍.【分析】①看到單調(diào)性想到求函數(shù)f(x)的導(dǎo)數(shù).②看到f(x)恰有2個(gè)零點(diǎn),想到f(x)=0有兩解或y=f(x)圖象與x軸有兩個(gè)交點(diǎn).【標(biāo)準(zhǔn)答案】——規(guī)范答題步步得分(1)f′(x)=aex-1,1分……………eq\x(得分點(diǎn)①)當(dāng)a≤0時(shí),f′(x)=aex-1<0,所以x∈(-∞,+∞),f′(x)<0,故f(x)在(-∞,+∞)上單調(diào)遞減,2分…eq\x(得分點(diǎn)②)當(dāng)a>0時(shí),令f′(x)=aex-1=0,得x=-lna;所以x∈(-∞,-lna)時(shí),f′(x)<0,f(x)在(-∞,-lna)上單調(diào)遞減;x∈(-lna,+∞)時(shí),f′(x)>0,f(x)在(-lna,+∞)上單調(diào)遞增.4分………………eq\x(得分點(diǎn)③)(2)由(1)知,當(dāng)a≤0時(shí),f(x)在(-∞,+∞)上單調(diào)遞減;又知f(0)=0,所以f(x)僅有1個(gè)零點(diǎn);5分……eq\x(得分點(diǎn)④)當(dāng)0<a<1時(shí),f(0)=0,所以f(-lna)<0,取f(-2lna)=eq\f(1,a)+2lna-a,令函數(shù)g(a)=eq\f(1,a)+2lna-a,得g′(a)=-eq\f(a-12,a2)<0,所以g(a)>g(1)=0,所以f(-2lna)=eq\f(1,a)+2lna-a>0得f(x)在(-lna,-2lna)上也有1個(gè)零點(diǎn),8分……………………eq\x(得分點(diǎn)⑤)當(dāng)a=1時(shí),f(x)≥f(0)=0,所以f(x)僅有1個(gè)零點(diǎn),9分……eq\x(得分點(diǎn)⑥)當(dāng)a>1時(shí),f(0)=0,所以f(-lna)<0,令函數(shù)h(a)=a-lna,a>1得h′(a)=1-eq\f(1,a)>0,所以h(a)>h(1)>0,所以a>lna,∴-a<-lna,取f(-a)=ae-a>0,得f(x)在(-a,-lna)上也有1個(gè)零點(diǎn),綜上可知:若f(x)恰有2個(gè)零點(diǎn),則a∈(0,1)∪(1,+∞).12分……………eq\x(得分點(diǎn)⑦)【評(píng)分細(xì)則】①求對(duì)導(dǎo)函數(shù)得1分.②求對(duì)a≤0單調(diào)區(qū)間得1分.③求對(duì)a>0單調(diào)區(qū)間得2分.④求對(duì)a≤0時(shí)f(x)只有一個(gè)零點(diǎn)得1分.⑤求對(duì)0<a<1時(shí)f(x)有兩個(gè)零點(diǎn)得3分.⑥求對(duì)a=1時(shí)f(x)有一個(gè)零點(diǎn)得1分.⑦求對(duì)a>1時(shí)f(x)有兩個(gè)零點(diǎn),并進(jìn)行綜述得3分.【名師點(diǎn)評(píng)】1.核心素養(yǎng):本題主要考查導(dǎo)數(shù)與函數(shù)單調(diào)性的關(guān)系、零點(diǎn)存在性定理,考查考生的數(shù)形結(jié)合能力、推理論證能力以及運(yùn)算求解能力,考查的數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)是直觀想象、邏輯推理、數(shù)學(xué)運(yùn)算.2.解題技巧:(1)通過求導(dǎo),分類討論,進(jìn)而求單調(diào)區(qū)間.(2)通過(1)的分析知道函數(shù)f(x)的單調(diào)性、最值,討論f(x)零點(diǎn)的個(gè)數(shù),從而得出結(jié)論.〔變式訓(xùn)練3〕(2020·全國(guó)Ⅲ,21)設(shè)函數(shù)f(x)=x3+bx+c,曲線y=f(x)在點(diǎn)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2),f\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))))處的切線與y軸垂直.(1)求b.(2)若f(x)有一個(gè)絕對(duì)值不大于1的零點(diǎn),證明:f(x)所有零點(diǎn)的絕對(duì)值都不大于1.[解析]本題考查導(dǎo)數(shù)的幾何意義及利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性、極值、零點(diǎn).(1)f′(x)=3x2+b.依題意得f′eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))=0,即eq\f(3,4)+b=0,故b=-eq\f(3,4).(2

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