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导数综合题求解策略 解决导数综合问题
2023-04-15 22:05  浏览:39

导数综合题求解策略 解决导数综合问题(1)

虽然全国各地高考数学使用试卷有所不同,但各地很多高考数学题目类型基本都是一样的,如导数综合运用问题。

导数的出现,毫不夸张的说是开辟了数学领域的新天地。因此,在高中数学学习才会将导数内容的引入,使高中数学学习的方法、工具和数学语言等等更加丰富,应用形式更加灵活多样,同时也有力地促进了新课程改革和考试改革。

正因为导数能很好体现高考数学选拔人才的功能,导数综合应用问题是目前高考数学命题的热点。纵观近几年的高考,导数的考查主要体现在:导数的几何意义;利用导数研究函数的性质、极值和最值;导数在不等式以及实际问题中的应用。

导数综合应用问题是高考数学热点,但很多考生因缺乏一定的方法和技能,造成遇到导数就退缩,甚至完全放弃。

因此,我们今天就聊聊高考热点:导数综合应用问题。

首先大家要熟记下面这些知识:

函数的单调性

在(a,b)内可导函数f(x),f′(x)在(a,b)任意子区间内都不恒等于0.

f′(x)≥0⇔f(x)在(a,b)上为增函数。

f′(x)≤0⇔f(x)在(a,b)上为减函数。

函数的极值

1、函数的极小值:

函数y=f(x)在点x=a的函数值f(a)比它在点x=a附近其它点的函数值都小,f′(a)=0,而且在点x=a附近的左侧f′(x)<0,右侧f′(x)>0,则点a叫做函数y=f(x)的极小值点,f(a)叫做函数y=f(x)的极小值。

2、函数的极大值:

函数y=f(x)在点x=b的函数值f(b)比它在点x=b附近的其他点的函数值都大,f′(b)=0,而且在点x=b附近的左侧f′(x)>0,右侧f′(x)<0,则点b叫做函数y=f(x)的极大值点,f(b)叫做函数y=f(x)的极大值。

极小值点,极大值点统称为极值点,极大值和极小值统称为极值。

函数的最值

1、在闭区间[a,b]上连续的函数f(x)在[a,b]上必有最大值与最小值。

2、若函数f(x)在[a,b]上单调递增,则f(a)为函数的最小值,f(b)为函数的最大值;若函数f(x)在[a,b]上单调递减,则f(a)为函数的最大值,f(b)为函数的最小值。

典型例题1:

导数综合题求解策略 解决导数综合问题(2)

(2)由(1)知f(x)=x3-12x+c;

f′(x)=3x2-12=3(x-2)(x+2)。

令f′(x)=0,得x1=-2,x2=2.

当x∈(-∞,-2)时,f′(x)>0,

故f(x)在(-∞,-2)上为增函数;

当x∈(-2,2)时,f′(x)<0,

故f(x)在(-2,2)上为减函数;

当x∈(2,+∞)时,f′(x)>0,

故f(x)在(2,+∞)上为增函数。

由此可知f(x)在x1=-2处取得极大值f(-2)=16+c,

f(x)在x1=2处取得极小值f(2)=c-16.

由题设条件知16+c=28,得c=12.

此时f(-3)=9+c=21,f(3)=-9+c=3,

f(2)=-16+c=-4,

因此f(x)在[-3,3]上的最小值为f(2)=-4.

我们一定要知道,高考导数压轴题考查的是一个人运用知识解决问题的能力,但能力高低首先要掌握好基础知识,如基本概念切线、单调性、非单调、极值、极值点、最值、恒成立、任意、存在等等。

导数综合运用问题突破重点在于式子的运算变形能力。

f′(x)>0与f(x)为增函数的关系:f′(x)>0能推出f(x)为增函数,但反之不一定。如函数f(x)=x3在(-∞,+∞)上单调递增,但f′(x)≥0,所以f′(x)>0是f(x)为增函数的充分不必要条件。

可导函数的极值点必须是导数为0的点,但导数为0的点不一定是极值点,即f′(x0)=0是可导函数f(x)在x=x0处取得极值的必要不充分条件。例如函数y=x3在x=0处有y′|x=0=0,但x=0不是极值点。此外,函数不可导的点也可能是函数的极值点。

导数综合题求解策略 解决导数综合问题(3)

可导函数的极值表示函数在一点附近的情况,是在局部对函数值的比较;函数的最值是表示函数在一个区间上的情况,是对函数在整个区间上的函数值的比较。

求可导函数单调区间的一般步骤和方法:

1、确定函数f(x)的定义域;

2、求f′(x),令f′(x)=0,求出它在定义域内的一切实数根;

3、把函数f(x)的间断点(即f(x)的无定义点)的横坐标和上面的各实数根按由小到大的顺序排列起来,然后用这些点把函数f(x)的定义区间分成若干个小区间;

4、确定f′(x)在各个开区间内的符号,根据f′(x)的符号判定函数f(x)在每个相应小开区间内的增减性。

典型例题2:

导数综合题求解策略 解决导数综合问题(4)

(2)由(1)知f(x)=2x3+3x2-12x+1,

所以f′(x)=6x2+6x-12=6(x-1)(x+2),

令f′(x)=0,

即6(x-1)(x+2)=0,

解得x=-2或x=1,

当x∈(-∞,-2)时,

f′(x)>0,

即f(x)在(-∞,-2)上单调递增;

当x∈(-2,1)时,

f′(x)<0,

即f(x)在(-2,1)上单调递减;

当x∈(1,+∞)时,

f′(x)>0,

即f(x)在(1,+∞)上单调递增。

从而函数f(x)在x=-2处取得极大值f(-2)=21,

在x=1处取得极小值f(1)=-6.

利用导数解决参数问题主要涉及以下方面:

1、已知不等式在某一区间上恒成立,求参数的取值范围:

一般先分离参数,再转化为求函数在给定区间上的最值问题求解。

2、已知函数的单调性求参数的取值范围:

转化为f′(x)≥0(或f′(x)≤0)恒成立的问题。

3、已知函数的零点个数求参数的取值范围:

利用函数的单调性、极值画出函数的大致图象,数形结合求解。

利用导数解决生活中的优化问题的一般步骤:

1、分析实际问题中各个量之间的关系,建立数学模型,写出函数关系式y=f(x);

2、求出函数的导函数f′(x),解方程f′(x)=0;

3、比较函数在区间端点和使f′(x)=0的点处的函数值的大小,最大(小)者为最大(小)值。

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