2018届高考数学问题2_4如何利用导数处理参数范围问题提分练习

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1、深入理解课文,了解孙中山,了解“布衣”与总统的关系,了解布衣总统的来历及其布衣特色的体现,体会甘于淡泊精神对当代青年的教育意义。2.4如何利用导数处理参数范围问题一、考情分析导数是研究函数图象和性质的重要工具,有关导数问题是每年高考的必考试题之一,且相当一部分是高考数学试卷的压轴题.其中以函数为载体,以导数为工具,考查函数性质及应用的试题,已成为最近几年高考中函数与导数交汇试题的显著特点和命题趋向.随着高考对导数考查的不断深入,运用导数确定含参数函数中的参数取值范围成为一类常见的探索性问题,由于含参数的导数问题在解答时往往需要对参数进行讨论,因而它也是绝大多数考生答题的难点,具体表现在:他们不

2、知何时开始讨论、怎样去讨论.对这一问题不仅高中数学教材没有介绍过,而且在众多的教辅资料中也很少有系统介绍,本文通过一些实例介绍这类问题相应的解法,期望对考生的备考有所帮助.二、经验分享(1)研究含参数的函数的单调性,要依据参数对不等式解集的影响进行分类讨论(2)划分函数的单调区间时,要在函数定义域内讨论,还要确定导数为0的点和函数的间断点(3)函数在某个区间存在单调区间可转化为不等式有解问题(4)求函数f(x)极值的步骤确定函数的定义域;求导数f(x);解方程f(x)0,求出函数定义域内的所有根;列表检验f(x)在f(x)0的根x0左右两侧值的符号,如果左正右负,那么f(x)在x0处取极大值,

3、如果左负右正,那么f(x)在x0处取极小值(5)若函数yf(x)在区间(a,b)内有极值,那么yf(x)在(a,b)内绝不是单调函数,即在某区间上单调函数没有极值(6)求一个函数在闭区间上的最值和在无穷区间(或开区间)上的最值时,方法是不同的求函数在无穷区间(或开区间)上的最值,不仅要研究其极值情况,还要研究其单调性,并通过单调性和极值情况,画出函数的大致图象,然后借助图象观察得到函数的最值利用导数研究方程的根(函数的零点)的策略三、知识拓展(1)个别导数为0的点不影响所在区间的单调性,如f(x)x3,f(x)3x20(f(x)0在x0时取到),f(x)在R上是增函数(2)利用集合间的包含关系

4、处理:yf(x)在(a,b)上单调,则区间(a,b)是相应单调区间的子集(3) f(x)为增函数的充要条件是对任意的x(a,b)都有f(x)0且在(a,b)内的任一非空子区间上f(x)不恒为零,应注意此时式子中的等号不能省略,否则漏解(4)研究方程的根或曲线的交点个数问题,可构造函数,转化为研究函数的零点个数问题可利用导数研究函数的极值、最值、单调性、变化趋势等,从而画出函数的大致图象,然后根据图象判断函数的零点个数四、题型分析(一) 与函数单调性有关的类型用导数研究函数的单调性,这是导数最为基本的运用,相关结论是:若函数在区间上可导,则在区间上递增;递减.根据函数单调性求参数(函数中含参数或

5、区间中含参数)的取值范围(一般可用不等式恒成立理论求解),一般步骤是:首先求出后,若能因式分解则先因式分解,讨论=0两根的大小判断函数的单调性,若不能因式分解可利用函数单调性的充要条件转化为恒成立问题.【例1】已知函数f(x)exlnxaex(aR),若f(x)在(0,)上是单调函数,求实数a的取值范围【分析】利用导数判断函数的单调性,先确定在此区间上是单调增还是单调减函数若 f(x)为单调递减函数,则f(x)0,若f(x)为单调递增函数,则f(x)0,然后分离参数a,转化为函数求最值.故g(x)在(0,1)上为单调递减函数,在1,)上为单调递增函数,此时g(x)的最小值为g(x)1,但g(x

6、)无最大值(且无趋近值)故f(x)不可能是单调递减函数若f(x)为单调递增函数,则f(x)0,在x0时恒成立,即alnx0,在x0时恒成立,所以alnx,在x0时恒成立,由上述推理可知此时a1.故实数a的取值范围是(,1【点评】已知函数单调性,求参数范围的两个方法(1)利用集合间的包含关系处理:yf(x)在(a,b)上单调,则区间(a,b)是相应单调区间的子集(2)转化为不等式的恒成立问题:即“若函数单调递增,则f(x)0;若函数单调递减,则f(x)0”来求解【小试牛刀】【2018届广东深圳上学期期中】若函数在区间内单调递增,则a的取值范围是A. B. C. D. 【答案】B (二) 与不等式

7、有关的类型以导数作为工具,以含有参数的不等式作为载体在知识交汇处命题已成为如今各地联考和高考命题的热点之一,在利用不等式恒成立求参数取值范围时,常利用以下结论:若值域为,则不等式恒成立;不等式有解;若值域为,则不等式恒成立;若值域为则不等式恒成立.【例2】已知函数()判断函数的单调区间;()若对任意的,都有,求实数的最小值.【分析】()先求导可得,因为分母,可直接讨论分子的正负即可得导数的正负,根据导数大于0可得其单调增区间,导数小于0可得其单调减区间.()可将转化为,设函数,即转化为对任意的, 恒成立,即函数的最大值小于0.先求函数的导数,讨论其正负得函数的单调区间,根据单调性求其最值,根据

8、函数的最大值小于0即可求得的范围.【解析】() , 设,不妨令,则,当时,为增函数;当时,为减函数.所以,即,所以在时,所以在区间上为减函数. 当,在时,所以在为增函数,所以,不符合题意;当时,在时,所以在为减函数,所以,即在上成立,符合题意;综上,实数的最小值为.【点评】本题主要考查导数的运算、利用导数研究函数的单调性、利用导数研究函数的极值与最值、恒成立问题等数学知识,考查综合分析问题解决问题的能力和计算能力,考查函数思想和分类讨论思想.利用“要使成立,只需使函数的最小值恒成立即可;要使成立,只需使函数的最大值恒成立即可”.在此类问题中分类讨论往往是一个难点,这需要经过平时不断的训练和结累

9、方可达到的.【小试牛刀】【2018届甘肃高台县高三上学期第五次模拟】已知函数,若对任意, 恒成立,则实数的取值范围是( )A. B. C. D. 【答案】B【解析】函数对任意, 恒成立,恒成立,即x恒成立;设,xR;在同一坐标系内画出两个函数的图象,如图所示;则满足不等式恒成立的是h(x)的图象在g(x)图象下方,求的导数,且过图象上点的切线方程为,且该切线方程过原点(0,0),则,即,解得;切线斜率为,应满足a1e,即a1e;又a10,a1,实数a的取值范围是(1e, 1.故选B.(三) 与极值有关的类型极值这个概念在高中数学中可以说是一个与导数紧密相连的概念,基本上只要提到极值或极值点就会

10、想到导数,极值点个数的判定,一般是转化为使方程根的个数,一般情况下导函数若可以化成二次函数,我们可以利用判别式研究,若不是,我们可以借助图形研究.在完成此类题目时一定要注意极值与最值的区别,它们有本质的不同:极值是一个局部的概念,而最值是一个整体的概念.【例3】【2017湖北荆州高三上学期第一次质量检测】已知函数,为自然对数的底数.(1)当时,试求的单调区间;(2)若函数在上有三个不同的极值点,求实数的取值范围.【分析】(1)借助题设条件运用导数求解;(2)依据题设进行转化,构造函数运用导数知识探求.(2)由条件可知,在上有三个不同的根,即在上有两个不同的根,且,令,则,当单调递增,单调递减,

11、的最大值为,而.【点评】导数是研究函数的单调性和极值最值问题的重要而有效的工具.本题就是以函数解析式为背景,精心设置了两个问题,旨在考查导数知识与函数单调性和极值的关系等方面的综合运用以及分析问题解决问题的能力.本题的第一问是求函数的单调区间,求解时运用求导法则借助的范围及导数与函数的单调性的关系,分别求出求出其单调区间;第二问则通过构造函数,运用求导法则及转化化归思想,分析推证建立不等式,从而求出,使得问题获解.【小试牛刀】【2018届江西省南昌上学期第三次月考】若函数存在唯一的极值点,且此极值小于0,则实数的取值范围为( )A. B. C. D. 【答案】D【解析】,x0,f(x)=a(x

12、1)ex+1=(x1)(aex),由f(x)=0得到x=1或aex(*)由于f(x)仅有一个极值点,关于x的方程(*)必无解,当a=0时,(*)无解,符合题意,当a0时,由(*)得,a=,a由于这两种情况都有,当0x1时,f(x)0,于是f(x)为增函数,当x1时,f(x)0,于是f(x)为减函数,x=1为f(x)的极值点,f(1)=ae-10,又a,综上可得a的取值范围是故选D(四) 与方程有关的类型在现在高中数学命题中常出现有关参数的方程问题、根的分布问题,有时甚至出现在一些高考试题的压轴题中.完成此类问题正确的转化是解题最为关键的地方,基础较差的学生可能出现复杂问题简单化的现象(当然是错

13、误的理解而已),这种题型往往能很好的考查学生运用所学知识解决新问题的能力,这也正是它的魅力所在.【例4】【2015河北省“五个一名校联盟” 高三教学质量监测】已知函数().()若函数在定义域内单调递增,求实数的取值范围;()若,且关于的方程在上恰有两个不等的实根,求实数的取值范围.【分析】()求出的定义域及导函数,由函数在定义域内单调递增知,0在定义域内恒成立,通过参变分离化为在定义域内恒成立,求出的最小值,即即为的取值范围;()先将关于的方程在1,4上恰有两个不等实根转化为方程 =在1,4上恰有两个不等实根,即函数y=(x1,4)图像与y=b恰有两个不同的交点,利用导数通过研究函数y=(x1

14、,4)的单调性、极值、最值及图像,结合y=(x1,4)的图像,找出y=(x1,4)与y=b恰有两个交点时b的取值范围,即为所求【解析】()函数的定义域为,依题意在时恒成立,则在时恒成立,即,当时,取最小值-1,所以的取值范围是 【点评】本题考查了常见函数的导数、导数的运算法则、导数函数单调性关系、导数的综合应用和利用导数证明不等式,考查了学生的转化能力和运算求解能力.在某一区间内有关方程根的分布情况,所涉及方程往往有两类:一类为一元二次方程,它可充分利用三个二次的关系进行处理问题;另一类为非一元二次方程,此时一般要构造新的方程或函数进行研究,运用导数作为工具,数形结合处理此类问题.【小试牛刀】

15、 【2017河北石家庄第一次质检】若存在正实数,使得关于的方程有两个不同的根,其中为自然对数的底数,则实数的取值范围是 ( )A B C. D【答案】D【解析】当时,方程只有一个解,不满足题意,所以,所以原方程等价于方程有两解令,则设,则,当时,当时,所以在上单调递减,在上单调递增,所以,且当时,当时,所以要使存在两解,则需,所以且,即,所以的取值范围为,故选D五、迁移运用1【2018届四川省成都市第七中学高三上学期半期考】已知,若关于的方程恰好有4个不相等的实数解,则实数的取值范围为A. B. C. D. 【答案】C【解析】,当时, , ,当时,即在内为增函数,当时, ,即在内为减函数,当时, ,即在内为减函数作出,函数的图象如图所示:函数在内有个最大值,设,当时,方程有1个解

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