专题15导数法妙解不等式、函数零点、方程根的问题备战高考高三数学一轮热点难点一网打尽

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1、考纲要求:1.导数在不等式中的应用问题是每年高考的必考内容,且以解答题的形式考查,难度较大,属中高档题常见的命题角度有:(1)证明不等式;(2)不等式恒成立问题;(3)存在型不等式成立问题2.了解函数在某点取得极值的必要条件和充分条件;会用导数求函数的极大值、极小值(对多项式函数不超过三次).3.会求闭区间上函数的最大值、最小值(对多项式函数不超过三次)基础知识回顾:1、求函数的极值(1)设函数在及其附近有定义,如果的值比附近所有各点的值都大(小),则称是函数的一个极大(小)值。(2)求函数的极值的一般步骤先求定义域,再求导,再解方程(注意和求交集),最后列表确定极值。一般地,函数在点连续时,

2、如果附近左侧0,右侧0,那么是极大值。一般地,函数在点连续时,如果附近左侧0,那么是极小值。(3)极值是一个局部概念。由定义,极值只是某个点的函数值与它附近点的函数值比较是最大或最小。并不意味着它在函数的整个的定义域内最大或最小。(4)函数的极值点一定出现在区间的内部,区间的端点不能成为极值点。而使函数取得最大值、最小值的点可能在区间的内部,也可能在区间的端点。(5)一般地,连续函数在点处有极值是=0的充分非必要条件。(6)求函数的极值一定要列表。2、用导数求函数的最值(1)设是定义在闭区间上的函数,在内有导数,可以这样求最值:求出函数在内的可能极值点(即方程在内的根);比较函数值,与,其中最

3、大的一个为最大值,最小的一个为最小值.(2)如果是开区间,则必须通过求导,求函数的单调区间,最后确定函数的最值。应用举例类型一、利用导数解决不等式恒成立问题【例1】【江西省南昌市2017-2018学年度高三第二轮复习测试卷(六)】已知函数(),()求函数的最大值;()当时,求证:对任意时,不等式恒成立.【答案】()()证明见解析.【详解】()因为,令解得当时,即在区间为增函数;当时,即在区间为减函数所以(),由第(1)问可知又因为,存在,使得,即当时,即在为减函数;当时,即在为增函数 所以-又因为,即带入中得令,当时,即在为减函数,【点睛】本题考查了导函数在函数中的综合应用,利用导数判断函数的

4、单调性,并证明不等式,综合性强,对思维能力要求高,属于高考中的压轴题,属于难题。类型二、利用导数解决存在型不等式成立问题【例2】【广东省深圳市2018届高考模拟测试二】已知向量,(为常数, 是自然对数的底数),曲线在点处的切线与轴垂直,()求的值及的单调区间;()已知函数(为正实数),若对于任意,总存在, 使得,求实数的取值范围【答案】(),的增区间为,减区间为()由,由的增区间为,减区间为(II)对于任意,总存在, 使得, 由(I)知,当时,取得最大值. 对于,其对称轴为 当时, ,从而 当时, ,从而综上可知: 类型三、利用导数证明不等式【例3】【江西省南昌市2017-2018学年度高三第

5、二轮复习测试卷(八)】已知函数,斜率为的直线过点,其中.()若函数的图象恒在直线的上方(点除外),求的值;()证明:.【答案】()()证明见解析【解析】【分析】(1)构造函数,求导得由于,所以最小值必为单调性说明其它情况不满足题意,(2)当时,再利用等差数列求和公式得结果.()证明:由()当时, 所以,即,令累加得:.即.【点睛】对于求不等式成立时的参数范围问题,一般有三个方法,一是分离参数法, 使不等式一端是含有参数的式子,另一端是一个区间上具体的函数,通过对具体函数的研究确定含参式子满足的条件.二是讨论分析法,根据参数取值情况分类讨论,三是数形结合法,将不等式转化为两个函数,通过两个函数图

6、像确定条件.类型四、利用导数研究方程的根或函数的零点【例4】【湖北省武汉市2018届高中毕业生四月调研测试】已知函数,.(1)当时,求的单调区间;(2)若有两个零点,求实数的取值范围.【答案】(1)见解析;(2)【解析】【分析】(1)求出函数的导数,解关于导函数的不等式,求出函数的单调区间即可;(2)记t=lnx+x,通过讨论a的范围,结合函数的单调性以及函数的零点的个数判断a的范围即可在时,在上单增,且,故无零点;在时,在上单增,又,故在上只有一个零点;在时,由可知在时有唯一的一个极小值.若,无零点;若,只有一个零点;若时,而,由于在时为减函数,可知:时,.从而,在和上各有一个零点.综上讨论

7、可知:时有两个零点,即所求的取值范围是.【点睛】已知函数有零点求参数取值范围常用的方法和思路(1)直接法:直接根据题设条件构建关于参数的不等式,再通过解不等式确定参数范围;(2)分离参数法:先将参数分离,转化成求函数值域问题加以解决;(3)数形结合法:先对解析式变形,在同一平面直角坐标系中,画出函数的图象,然后数形结合求解方法、规律归纳:1.利用导数解决不等式恒成立问题的“两种”常用方法(1)分离参数法:将原不等式分离参数,转化为不含参数的函数的最值问题,利用导数求该函数的最值,根据要求得所求范围.一般地,f(x)a恒成立,只需f(x)mina即可;f(x)a恒成立,只需f(x)maxa即可.

8、(2)函数思想法:将不等式转化为某含待求参数的函数的最值问题,利用导数求该函数的极值(最值),然后构建不等式求解.2.涉及函数的零点问题、方程解的个数问题、函数图像交点个数问题,一般先通过导数研究函数的单调性、最大值、最小值、变化趋势等,再借助函数的大致图象判断零点、方程根、交点的情况,归根到底还是研究函数的性质,如单调性、极值,然后通过数形结合的思想找到解题的思路.实战演练:1【江西省南昌市2017-2018学年度高三第二轮复习测试卷(四)】已知函数()若时,求函数的最大值;()若时,恒有,求的取值范围.【答案】(1)0;(2).令 ,由知 在单调递减 即在上单调递减,由洛必达法则知: 恒成

9、立即.【点睛】导数问题经常会遇见恒成立的问题:(1)根据参变分离,转化为不含参数的函数的最值问题;(2)若就可讨论参数不同取值下的函数的单调性和极值以及最值,最终转化为,若恒成立,转化为;(3)若恒成立,可转化为.2【2018年普通高等学校招生全国统一考试模拟试题(二)】已知函数,. (1)若函数在定义域内单调递增,求实数的取值范围;(2)证明:方程有且只有一个实数根.【答案】(1) (2) 见解析 (2)令,即,即 ,也就是证明函数的图象与直线有且只有一个交点.由,得 记 ,所以 令 ,当时, ,在区间内单调递减;当时, ,在区间内单调递增,所以当时, 有有极小值 ,故,因此在区间内单调递增

10、,又因为当,且时, ,当时, ,因此函数的图象与直线有且只有一个交点,故方程有且只有一个实数根.【点睛】已知函数有零点求参数取值范围常用的方法和思路(1)直接法:直接根据题设条件构建关于参数的不等式,再通过解不等式确定参数范围;(2)分离参数法:先将参数分离,转化成求函数值域问题加以解决;(3)数形结合法:先对解析式变形,在同一平面直角坐标系中,画出函数的图象,然后数形结合求解3【广东省广州市仲元中学2018届高三七校联合体考前冲刺交流考试】已知函数 ,其中(1)设是的导函数,讨论的单调性;(2)证明:存在,使得恒成立,且在区间内有唯一解【答案】(1)增,减(0,1)(2)见解析【详解】(1)

11、解:由已知,函数的定义域为, 所以 当时,单调递减 当时,单调递增 (2)证明:由 ,解得 令 则 于是,存在,使得 令 由()知:,即 当时,有 由()知,在区间上单调递增 故:当时, 当时, 又当时,所以,当时,. 综上述,存在,使得恒成立,且在区间内有唯一解 4【江西省南昌市2017-2018学年度高三第二轮复习测试卷】已知函数,斜率为的直线过点,其中.()若函数的图象恒在直线的上方(点除外),求的值;()证明:.【答案】(1);(2)见解析.【详解】()直线的方程为, 令,有,当 单调增,(不合题意);当令得所以在单调增,(不合题意);当令得,有在单调减,在单调增,所以在处取得最小值(

12、合题意);当令得所以在单调减,(不合题意);综上可得()证明:由()当时, 所以,即, 累加得:.即.【点睛】本题主要考查导数在函数中的应用,以及不等式的证明,着重考查了转化与化归思想、逻辑推理能力与计算能力,对导数的应用的考查主要从以下几个角度进行:(1)考查导数的几何意义,求解曲线在某点处的切线方程;(2)利用导数求函数的单调区间,判断单调性;已知单调性,求参数;(3)利用导数求函数的最值(极值),解决函数的恒成立与有解问题,同时注意数形结合思想的应用.5【四川省成都市双流中学2017-2018学年考前模拟试卷】已知函数f(x)=alnxex;(1)讨论f(x)的极值点的个数;(2)若a=

13、2,求证:f(x)0【答案】(1)当a0时,f(x)无极值点;当a0时,函数y=f(x)有一个极大值点,无极小值点;(2)见解析 6【海南省海南中学2018届高三第五次月考】己知函数 .讨论函数的单调区间;设,当时,若对任意的都有,求实数的取值范围;(3)求证:.【答案】(1)见解析(2)(3)见解析【解析】【分析】求出函数的导函数,分类讨论,可得函数的单调区间 时可得,对任意的都有恒成立,可得时,分离参数,利用函数的单调性,即可求出答案当时,取,则,再利用叠加法即可证明结论(2)当时,由(1)知时对任意的都有恒成立即,恒成立即,恒成立即,恒成立令,则,即在上递增,故所以(3)当时,由(1)知

14、,单调递增,则时,即取,则故.上式叠加得:即【点睛】本题考查了导数知识的综合应用,在求函数的单调区间时一定要对参量进行分类讨论;含有任意性的不等式问题时将其转化为最值问题,最后一问的不等式证明需要运用赋值法,然后进行叠加,本题还是有一定难度。7【北京市通州区2018届下学期高三年级三模考试】已知函数的定义域是 ,且有极值点()求实数的取值范围;()求证:方程恰有一个实根【答案】(1)(2)见解析【详解】()解:由的定义域是,知得,由得,故当 时,函数在上单调递增,无极值点所以实数的取值范围为 ()证明:由()知函数的两个极值点为,+极大值极小值极小值下面证明: 记 ,所以在上是单调递增函数所以当时,即由知,这说明在上无解又,且在上单调递增,所以在上恰有一解.综上所述

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