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高中数学含参导数问题

高中数学含参导数问题
高中数学含参导数问题

由参数引起的案——

含参导数问题

、已知两个函数 f (x) 8x 2 16x k , g(x) 2x 3 5x 2 4x ,按以下条件求 k 的范围。

1)对于任意的 x [ 3,3] ,都有 f (x) g(x) 成立。 (构造新函数,恒成立问题)

2)若存在 x 0 [ 3,3],使得 f(x 0) g(x 0)成立。

3)若对于任意的 x 1、x 2 [ 3,3],都有 f (x 1) g(x 2).

5)若对于任意 x 0 3,3 ,总存在相应的 x 1,x 2 3,3 ,使得 g(x 1) f (x 0) 与( 4)相同)

12

、已知函数 f x aln x x 2 (1 a)x , a R

2

(1)函数 f(x)在区间 (2, ﹢∞ )上单调递增,则实数 a 的取值范围是 ,

(2)函数 f(x)在区间 (2, 3)上单调,则实数 a 的取值范围是

4) 对于任意的 x 1 [ 3,3],总存在 x 0

[ 3,3],使得g(x 0) f (x 1) 。

注意:哪个函数的值域含于哪个函

数的值域取决于:谁的

x 是任意取的,谁

的 x 是总存在

的。 )

与恒成立问题区别看待)

注意 x 1,x 2可以不是同一个 x )

g(x 2) 成立;

三、设函数f(x) 3x ax3( a R ) ,若对于任意的x 1,1 都有f (x) 1成立,求实数a 的取值范围

四、含参数导数问题的三个基本讨论点

求导后,考虑导函数为零是否有实根 (或导函数的分子能否分解因式) ,从而引起讨论求导后,导函数为零有实根(或导函数的分子能分解因式) ,但不知导函数为零的实根是否落在定义域内,从而引起讨论。

求导后,导函数为零有实根(或导函数的分子能分解因式) , 导函数为零的实根也落在定义域内,但不知这些实根的大小关系,从而引起讨论。

1

3 2 2

1x32ax23a2x a(a

3

例1、设函数f(x) R) .求函数f (x)的单调区间和极值;

可因式分解,比较两根大

小,注意别丢两根相等情况)

解:f (x) x2 4ax-3a2 (x a)(x 3a) ???????????5 分

a 0 时,f (x) 0 ,( , ) 是函数的单调减区间;无极值;?????6 分

a 0时,在区间( , a),(3 a, ) 上,f (x) 0;在区间(a,3a)上,f (x) 0,

因此( ,a),(3a, ) 是函数的单调减区间,(a,3a) 是函数的单调增区间,

43

函数的极大值是f (3a) a ;函数的极小值是f (a) a a3;??????8 分

3

a 0时,在区间( ,3 a ),( a, )上,f (x) 0 ;在区间(3a,a)上,f (x) 0,

因此( ,3a),( a, ) 是函数的单调减区间,(3a,a) 是函数的单调增区间

43 函数的极大值是f (a) a a3,函数的极小值是f(3a) a ??????10分

3

2

例1变式.若f '(x) x2 (a 1)x a,若x (0, ),讨论f (x)的单调性。(比较根大小,考虑定义域)

例 2、已知 a 是实数,函数 f x x x a 。(不知导函数为零的实根是否落在定义域内,从而引起 讨论) 求函数 f x 的单调区间; (主要看第一问,第二问选

看)

设 g a 为 f x 在区间 0,2 上的最小值。

i ) 写出 g a 的表达式;( ii )求 a 的取值范围,使得 6 ga 2。

解:(Ⅰ)函数的定义域为 0, ,

xa

x x

2 x

3x a 2x

0 ,由 f (x) 0 得

a x 。 3 a

考虑 3是否落在导函数 f '(x )的定义域 0, 内,需对参数

a 的取值分 a 0 及 a 0两种情况进行讨

论。

1

当 a 0 时,则 f '(x) 0 在 0, 上恒成立,所以 f x 的单调递增区间为 0, 。

2

当 a 0 时, 由 f '

(x)

0 ,得 x a ;由 f

3

(x) 0 ,得 0

a x 。 3

因此,当 a 0 时, f x 的单调递减区间为

0,a 3 , f x 的单调递增区间为 a ,

3

所以 0,2 , 即0

6 时, f

x 在 0,a 3 上单调递减,

a

,2 上单调递增,

3

2a a 2a 3a

9

当a 3

2,

,即

6 时, f

在 0,2 上单调递减,所以 ga a 。

综上所述,

0,

a0

ii )令

①若 a 0 ,无

解;

②若 0 a 6 ,由

2a 3 22a a 3,0 a ,a ~6

2

6 23a

3a

2 解得

3 a 6 ;

③ 若a 6

,由 6 2 2 a 2解得6 a 2 3 2 。 综上所述,

a 的取值范围为 3 a 2 3 2 。 例 3 已知函数 f

2

2ax a 2 1

x

2ax

2 a 1 x R 其中 a R 。当 a 0时,求函数 f x 的单调区间与极值。 x 2 1

1

' 2a x 2 1 2x 2ax a 2 1

2a x a x

a 解: 由于 a 0 ,所以 f ' x 2 2 a 。

22

x 2 1 x 2 1

II ) 设

a 1.

如果对任意

x 1,x 2 (0, ),| f(x 1) f(x 2) 4|x 1 x 2 |,求 a 的取值范围。

a1 f '(x) 2ax x

当a 0时, f '(x)>0,故 f ( x )在( 0, +∞)单调增加; 当 a

1时, f '(x) <0,故 f (x) 在( 0, +∞)单调减少;

当-1

( 1) 当

a 0

时,

则 x 1 x 2 。易得 f x 在区间

1 , , a, 内为减函数,在区间

1 1

,a 为增函

a

a

数。故函数

f x 在 x 1

1

处取得极小值

f 1

a 2;函数 f x 在 x 2 a 处取得极大值 f

a 1 。

a a

( 2) 当

a 0

时, 则 x 1 x 2 。易得 f x 在区间 ( ,a) , ( 1

,

) 内为增函数,在区间 (a,

1

)

为减函

a

a

故函数 f x 在 x 1

1 处取得极小值 f 1

2 a ;

函数 f x 在 x 2 a 处取得极大值 f a

1。

a

a

例 4、已知函数 f (x)

(

a 2 1)ln x ax 2

1

'

1

由 f ' x 0,得 x 1

,x 2 a 。这两个实根都在定义域 R 内,但不知它们之间的大小。因此,需对参数 a

a 的取值分 a 0 和 a 0 两种情况进行讨论。

I ) 讨论函数 f ( x)的单调性;

(*第二问选做 *)

2ax 2 a 1

x

则当 x (0,

a 2a 1

)时,

故 f (x) 在 (0,

a 2a 1) 单调增加,在 ( a 2a 1

) 单调减少

解:(Ⅰ) f (x) 的定义域为( 0,+∞)

f '(x)>0; x )时, f '(x) <0.

Ⅱ)不妨假设 x 1 x 2,而 a <-1 ,由(Ⅰ)知在( 0, +∞)单调减少,从而

例 5、已知函数 f ( x )=In(1+ x )- x + x 2( k ≥0)。

2

当 k 0时, f '(x)

x

. 所以,在区间 ( 1,0)上, f '(x) 0;在区间 (0, )上, f '(x) 1x

故 f (x) 得单调递增区间是 ( 1,0) ,单调递减区间是 (0, ) . 当0 k 1时,由 f '(x) x(kx k 1) 0,得 x 1 0, x 2 1 k 0

1 x 1

2 k

1 k 1 k

所以,在区间 ( 1,0) 和(1 k , )上, f '(x) 0 ;在区间 (0,1 k )上, f '(x) 0

kk

1 k 1 k 故 f (x) 得单调递增区间是 ( 1,0) 和 ( , ) ,单调递

减区间是 (0, ) . kk

2

当 k 1时, f '(x) x

故 f (x) 得单调递增区间是 ( 1, ).

1x

当k 1时, f '(x) x(kx k 1) 0,得 x 1 1 k ( 1,0) , x 2 0.

1 x k 1 k 1 k

所以没在区间 ( 1,1 k )和(0, )上, f '(x) 0;在区间 (1 k ,0) 上, f '(x) 0 kk

1 k 1 k

故 f ( x)得单调递增区间是 ( 1, )和 (0, ) ,单调递减区间是 ( ,0)

kk

参数讨论流程: 1.一般先去求两根,最好是将导函数因式分解,方便直接看出根。有时甚至要考虑导函数等于零 是否有根,如二次函数判别式小于零时就没根。

2.两根大小不确定时需要对参数分情况讨论两根大小(别忽略了二次函数两根相等情况) 。

3.如果原函数有定义域,或者参数有自己的取值范围,必须对这些进行考虑。

4.如果二次函数的二项式系数有参数,必须考虑二次函数的开口方向,也要小心系数为零的情况。

易错点归类: 1.复合函数求导反复检查保证无误。

2.没有考虑原函数的定义域。

3.没有考虑题干中参数的取值范围。 3.把原函数图象和导函数图象弄混。

4.写结论的时候,用并集去写单调区间

解:(I )当 k 2 时,

f (x) ln(1

x) x

2 x , 1

f '(x) 1 2x

1x

由于

f(1) ln 2 , f '(1)

3

2,

所以曲线

y f (x) 在点 (1,f (1))处的切线方程为

3

y ln 2

(x 1)

2

即 3x 2y 2ln 2 3 0

(II ) f '(x) x(kx k 1),x

(

1, ).

( Ⅰ)当k =2时,求曲线 y = f ( x )在点(1, f (1)) 处的切线方程; (Ⅱ) 求 f ( x )的单调区间。

1x

等价于

x 1,x 2

(0, ), f (x 1) f (x 2) 4 x 1 x 2

x 1,x 2 (0,

),

f(x 2) 4x 2 f(x 1)

4x 1

令 g(x) f (x) 4x , 则

g'(x) a 1 2ax

x

4 ①等价于 g(x) 在 0, +∞)单调减少,即

a 1

2ax x

4 0.

4x 从而 a

42x 2x 2 1

1 (2x 1)

2 4x 2

2 (2x 1)2 2x 2 1 2 2 故 a 的取值范围为( 2x 2

1 - ∞, -2].

0.

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