导数及其应用[1].板块四.导数与其它知识综合1-函数.学生版
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1.导数与函数的性质、基本初等函数的结合,这是导数的最主要的考查内容;
常常涉及到函数与方程的知识,有时需要结合函数图象求解; 2.导数与数列的结合,要注意数列作为函数的特殊性;
3.导数与三角函数的结合;
4.导数在不等式的证明中的运用,经常需要构造函数,利用导数去求单调性,证明不等式.
题型一:导数与函数综合
方程的根的问题
【例1】 若方程0233
=+-ax x 有三个不同实根,则实数a 的取值范围为( )
A .0>a
B .1>a
C .31<<a
D .10<<a
【例2】 已知二次函数()y g x =的导函数的图像与直线2y x =平行,且()y g x =在1x =-处取得极小值
1(0)m m -≠.设()()g x f x x
=
.
⑴若曲线()y f x =上的点P 到点()02Q ,
m 的值; ⑵若函数()y f x kx =-有且仅有一个零点,求k 的值,并求出相应的零点. ⑶()k k ∈R 如何取值时,函数()y f x kx =-存在零点,并求出零点.
【例3】 已知函数32()(1)48(2)f x ax a x a x b =+-+-+为奇函数,
⑴求()f x 的解析式; ⑵求()f x 的单调区间. ⑶若()f x m =有三个不同的实根,求m 的取值范围.
【例4】 设函数()32()f x x bx cx x =++∈R ,已知()()()g x f x f x '=-是奇函数.
⑴求b 、c 的值.⑵求()g x 的单调区间与极值. ⑶若()g x m =有三个不同的实根,求m 的取值范围.
知识内容
典例分析
板块四.导数与其它知识综合
【例5】 设函数329
()62
f x x x x a =-+-.
⑴对于任意实数x ,()f x m '≥恒成立,求m 的最大值;
⑵若方程()0f x =有且仅有一个实根,求a 的取值范围.
【例6】 已知函数32()4f x ax bx x =++的极小值为8-,其导函数()y f x '=的图象经过点(20)-,
,如图所示. ⑴ 求()f x 的解析式;
⑵ 若函数()y f x k =-在区间[32]-,
上有两个不同的零点,求实数k 的取值范围.
【例7】 已知二次函数()f x 满足:①在1x =时有极值;②图象过点(03),
,且在该点处的切线与直线20x y +=平行.
⑴ 求()f x 的解析式;
⑵ 求函数2()()g x f x =的单调递增区间.
⑶求()g x
在[1-上的最大值与最小值.
⑷关于x 的方程()g x m =最多有几个解?并求出此时m 的取值范围.
【例8】 设函数()()ln f x x x m =-+,其中常数m 为整数.
⑴当m 为何值时,()0f x ≥;
⑵定理:若函数()g x 在[]a b ,上连续,且()g a 与()g b 异号,则至少存在一点()0x a b ∈,,使
()00g x =.(注:此定理在新课标的必修一中已经给出了)
试用上述定理证明:当整数1m >时,方程()0f x =在2e e m m m m -⎡⎤--⎣⎦,内有两个实根.
【例9】 已知()f x 是二次函数,不等式()0f x <的解集是(05),
,且()f x 在区间[]14-,上的最大值是12.
⑴求()f x 的解析式;
⑵是否存在自然数m ,使得方程37
()0f x x
+
=在区间(1)m m +,
内有且只有两个不等的实数根?若存在,求出m 的取值范围;若不存在,说明理由.
【例10】 设a 为实数,函数32()f x x x x a =--+,
⑴求()f x 的单调区间与极值;
⑵当a 在什么范围内取值时,方程()0f x =仅有一个根.
【例11】 已知函数()f x 321
3
x ax b =-+在2x =-处有极值.
⑴ 求函数()f x 的单调区间;
⑵ 若函数()f x 在区间[]3,3-上有且仅有一个零点,求b 的取值范围.
【例12】 已知函数()()32f x x ax b a b =-++∈R ,.
⑴若1a =,函数()f x 的图象能否总在直线y b =的下方?说明理由? ⑵若函数()f x 在()02,上是增函数,求a 的取值范围.
⑶设123x x x ,,为方程()0f x =的三个根,且()110x ∈-,,()201x ∈,,()()311x ∈-∞-+∞,,,
求证:1a >.
图象的交点问题
【例13】 已知直线y kx =与曲线ln y x =有交点,则k 的最大值为( )
A .1e -
B .e
C .2e
D .0
【例14】 直线e y x b =+(e 为自然对数的底数)与两个函数()e x f x =,()ln g x x =的图象至多有一个公
共点,则实数b 的取值范围是__________.
【例15】 已知函数3()31,0f x x ax a =--≠
⑴ 求()f x 的单调区间;
⑵ 若()f x 在1x =-处取得极值,直线y m =与()y f x =的图象有三个不同的交点,求m 的取值范围.
【例16】 已知函数()()()3315f x x ax g x f x ax '=+-=--,,其中()f x '是()f x 的导函数.
⑴对满足11a -≤≤的一切a 的值,都有()0g x <,求实数x 的取值范围;
⑵设2a m =-,当实数m 在什么范围内变化时,函数()y f x =的图象与直线3y =只有一个公共点.
【例17】 已知函数32()f x x x ax b =+++.
⑴ 当1a =-时,求函数()f x 的单调区间; ⑵ 若函数()f x 的图象与直线y ax =只有一个公共点,求实数b 的取值范围.
【例18】 已知函数()321
3
f x x ax bx =++,且()10f '-=.
⑴ 试用含a 的代数式表示b ; ⑵ 求()f x 的单调区间;
⑶ 令1a =-,设函数()f x 在()1212x x x x <,处取得极值,记点()()11M x f x ,,()()22N x f x ,, 证明:线段MN 与曲线()f x 存在异于M N ,的公共点.
【例19】 32()3(1)3(2)1f x mx m x m x =-++++,其中m ∈R .
⑴若0m <,求()f x 的单调区间;
⑵在⑴的条件下,当[]11x ∈-,时,函数()y f x =的图象上任意一点的切线斜率恒大于3m ,求m 的取值范围;
⑶设32()(32)34ln 1g x mx m x mx x m =-+++++,问是否存在实数m ,使得()y f x =的图象与()y g x =的图象有且只有两个不同的交点?若存在,求出m 的值;若不存在,说明理由.
【例20】 已知函数2()8()6ln f x x x g x x m =-+=+,.
⑴求()f x 在区间[]1t t +,上的最大值()h t ;
⑵是否存在实数m ,使得()y f x =的图象与()y g x =的图象有且只有三个不同的交点?若存在,求出m 的取值范围;若不存在,说明理由.
【例21】 已知3x =是函数()()2ln 110f x a x x x =++-的一个极值点.
⑴ 求a ;
⑵ 求函数()f x 的单调区间;
⑶ 若直线y b =与函数()y f x =的图象有3个交点,求b 的取值范围.
【例22】 已知函数432()41f x x x ax =-+-在区间[01],
上单调递增,在区间[12],上单调递减; ⑴求a 的值; ⑵是否存在实数b ,使得函数2()1g x bx =-的图象与函数()f x 的图象恰有2个交点,若存在,求出实数b 的值;若不存在,试说明理由.
其它
【例23】 已知()lg f x x =,函数()f x 定义域中任意的1212,()x x x x ≠,有如下结论:
①0(3)(3)(2)(2)f f f f ''<<-<;②0(3)(2)(3)(2)f f f f ''<<<-;
③
1212
()()
0f x f x x x ->-;④
1212()()22x x f x f x f ++⎛⎫< ⎪⎝⎭
. 上述结论中正确结论的序号是 .
【例24】 已知二次函数()y g x =的图象经过原点(00)O ,、点1(0)P m ,
和点2(11)P m m ++,(0m ≠,且1m ≠-). ⑴求函数()y g x =的解析式; ⑵设()()()f x x n g x =-(0m n >>),若()()0f a f b ''==,b a <,求证:b n a m <<<.
⑶在例题⑵
的条件下,若m n +=()y f x =相切的两条直线能否互相垂直?若能,请给出证明;若不能,请说明理由.
【例25】 设函数()y f x =在(,)a b 上的导函数为()f x ',()f x '在(,)a b 上的导函数为()f x '',若在(,)a b 上,
()0f x ''<恒成立,则称函数()f x 在(,)a b 上为“凸函数”.已知432113
()1262
f x x mx x =--.
⑴若()f x 为区间(1,3)-上的“凸函数”,试确定实数m 的值;
⑵若当实数m 满足||2m ≤时,函数()f x 在(,)a b 上总为“凸函数”,求b a -的最大值.
【例26】 已知函数()f x 的图象在[,]a b 上连续不断,定义:
1()min{()|}f x f t a t x =≤≤([,])x a b ∈,2()max{()|}f x f t a t x =≤≤([,])x a b ∈.
其中,min{()|}f x x D ∈表示函数()f x 在D 上的最小值,max{()|}f x x D ∈表示函数()f x 在D 上
的最大值.若存在最小正整数k ,使得21()()()f x f x k x a --≤对任意的[,]x a b ∈成立,则称函数()f x 为[,]a b 上的“k 阶收缩函数”.
⑴若()cos f x x =,[0,π]x ∈,试写出1()f x ,2()f x 的表达式;
⑵已知函数2()f x x =,[1,4]x ∈-,试判断()f x 是否为[1,4]-上的“k 阶收缩函数”,如果是,求出对应的k ;如果不是,请说明理由; ⑶已知0b >,函数32()3f x x x =-+是[0,]b 上的2阶收缩函数,求b 的取值范围.
【例27】 设()f x 是定义在区间()1+∞,上的函数,其导函数为()f x '.如果存在实数a 和函数()h x ,
其中()h x 对任意的()1x ∈+∞,都有()0h x >,使得()()()21f x h x x ax '=-+,则称函数()f x 具有性质()P a .
⑴设函数2
()ln (1)1
b f x x x x +=+
>+,其中b 为实数, (ⅰ)求证:函数()f x 具有性质()P b ; (ⅱ)求函数()f x 的单调区间.
⑵已知函数()g x 具有性质()2P .给定1x ,()21x ∈+∞,,12x x <,设m 为实数,
()121mx m x α=+-,()121m x mx β=-+,且1α>,1β>,若()()()()12g g g x g x αβ-<-,求m 的取值范围.
【例28】 已知函数2()f x x =,()1g x x =-,
⑴已知函数()log 2m x x x ψ=-,如果()()()1
2
h x f x x ψ=+是增函数,且()h x 的导函数()h x '存在正零点,求m 的值;
⑵设()()()21F x f x tg x t t =-+--,且()F x 在[]01,
上单调递增,求实数t 的取值范围. ⑶试求实数p 的个数,使得对于每个p ,关于x 的方程()()21xf x pg x p =++都有满足2009x <的偶数根.
【例29】 定义在区间D 上的函数()f x ,如果满足:对x D ∀∈,∃常数A ,都有()f x A ≥成立,则称
函数..()f x 在区间...D 上有下界....,其中A 称为函数的下界.....
. ⑴试判断函数()348
f x x x
=+
在()0+∞,上是否有下界?并说明理由; ⑵又具有下图特征的函数称为在区间D 上有上界.
请你类比函数有下界的定义,给出函数()f x 在区间D 上有上界的定义,并判断⑴中的函数在()0-∞,上是否有上界?并说明理由;
⑶若函数()f x 在区间D 上既有上界又有下界,则称函数()f x 在区间D 上有界,函数()f x 叫
做有界函数.试探究函数()3b
f x ax x
=+(00a b a b >>,
,,是常数)是否是[]m n ,(0m >,0n >,m 、n 是常数)上的有界函数?。