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1.导数概念及其几何意义 (1)了解导数概念的实际背景. (2)理解导数的几何意义.
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3.导数在研究函数中的应用 (1)了解函数单调性和导数的关系;能利用导数研究函数的单调性,会求函数的单调区间(对多项式函数一般不超过三次). (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(对多项式函数一般不超过三次);会求闭区间上函数的最大值、最小值(对多项式函数一般不超过三次).
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4.生活中的优化问题 会利用导数解决某些实际问题.
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高考对导数的考查形式多样,难易均有,可以在选择题和填空题中出现,主要以导数的运算、导数的几何意义、导数的应用为主(研究单调性、极值和最值等);也更容易在解答题中出现,有时候作为压轴题,考查导数的综合应用,主要以函数为背景,以导数为工具,考查运用导数研究函数的单调性、极值和最值问题,在函数、不等式、解析几何等知识网络交汇点命题.
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导数几何意义的应用 函数y=f(x)在点x0处的导数f′(x0)就是曲线y=f(x)在点P(x0,f(x0))处的切线的斜率k. (1)曲线y=f(x)在点P(x0,y0)处的切线的方程为y-f(x0)=f′(x0)(x-x0).
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(2)求曲线y=f(x)过点P(x0,y0)的切线方程
①若P(x0,y0)是切点,则切线方程为y-y0=f′(x0)(x-x0); ②若P(x0,y0)不是切点,设切点为Q(x1,y1),则切线方程为y-y1=f′(x1)(x-x1), 再由切线过P点得y0-y1=f′(x1)(x0-x1)① 又y1=f(x1)② 由①②求出x1、y1的值, 即得出了过点P(x0,y0)的切线方程.
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求曲线y=3x4-2x3-9x2+4在点(1,-4)处的切线方程.
解析: f′(x)=12x3-6x2-18x,f′(1)=-12, ∴曲线在点(1,-4)处的切线方程为y+4=-12(x-1), 即12x+y-8=0.
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已知曲线C:y=x3-3x2+2x,直线l:y=kx,且直线l与曲线C相切于点(x0,y0)(x0≠0),求直线l的方程及切点坐标.
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利用导数求函数的单调区间的一般步骤: (1)求函数y=f(x)的定义域; (2)求导数f′(x); (3)解不等式f′(x)>0或f′(x)<0; (4)确认并指明函数的单调增区间、减区间.
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①当a>1时,1-2a<-1. 当x变化时,f′(x)与f(x)的变化情况如下表: x (-∞,1-2a) (1-2a,-1) (-1,+∞) f′(x) + - f(x) 单调递增 单调递减
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由此得,函数f(x)的单调增区间为(-∞,1-2a)和(-1,+∞),单调减区间为(1-2a,-1).
②当a=1时,1-2a=-1,此时有f′(x)≥0恒成立,且仅在x=-1处f′(x)=0, 故函数f(x)的单调增区间为R.
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③当a<1时,1-2a>-1, 同理可得,函数f(x)的单调增区间为(-∞,-1)和(1-2a,+∞),单调减区间为(-1,1-2a). 综上:当a>1时,函数f(x)的单调增区间为(-∞,1-2a)和(-1,+∞),单调减区间为(1-2a,-1); 当a=1时,函数f(x)的单调增区间为R; 当a<1时,函数f(x)的单调增区间为(-∞,-1)和(1-2a,+∞),单调减区间为(-1,1-2a).
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1.应用导数求函数极值的一般步骤: (1)确定函数f(x)的定义域; (2)解方程f′(x)=0的根; (3)检验f′(x)=0的根的两侧f′(x)的符号. 若左正右负,则f(x)在此根处取得极大值; 若左负右正,则f(x)在此根处取得极小值; 否则,此根不是f(x)的极值点.
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2.求函数f(x)在闭区间[a,b]上的最大值、最小值的方法与步骤:
(2)将(1)求得的极值与f(a)、f(b)相比较,其中最大的一个值为最大值,最小的一个值为最小值. 特别地,①当f(x)在[a,b]上单调时,其最小值、最大值在区间端点取得; ②当f(x)在(a,b)内只有一个极值点时,若在这一点处f(x)有极大(或极小)值,则可以断定f(x)在该点处取得最大(最小)值,这里(a,b)也可以是(-∞,+∞).
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已知函数f(x)=ax3+bx2+cx在点x0处取得极小值-4,使其导函数f′(x)>0的x的取值范围为(1,3).
(1)求f(x)的解析式及f(x)的极大值; (2)当x∈[2,3]时,求g(x)=f′(x)+6(m-2)x的最大值.
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解析: (1)由题意知f′(x)=3ax2+2bx+c=3a(x-1)(x-3)(a<0)
∴在(-∞,1)上f′(x)<0,f(x)是减函数, 在(1,3)上f′(x)>0,f(x)是增函数, 在(3,+∞)上f′(x)<0,f(x)是减函数. 因此,f(x)在x0=1处取得极小值-4,在x=3处取得极大值.
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由函数y=f(x)在区间(a,b)上单调递增(减),求参数的取值范围的基本思路是由题设把问题转化为对x∈(a,b)恒有f′(x)≥0(或f′(x)≤0)成立来解.
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已知函数f(x)=ax3+3x2-x+1在(-∞,+∞)上是减函数,求a的取值范围.
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利用导数可以解决生产、生活中的最优化问题,如利润最大、效率最高、用料最省、面积、容积最大等问题.解决这类问题的关键是正确建立实际问题的数学模型,运用导数解决.
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甲方是一农场,乙方是一工厂,由于乙方生产需占用甲方的资源,因此甲方有权向乙方索赔以弥补经济损失并获得一定净收入.在乙方不赔付甲方的情况下,乙方的年利润x(元)与年产量t(吨)满足函数关系x=2 000.若乙方每生产一吨产品必须赔付甲方s元(以下称s为赔付价格). (1)将乙方的年利润w(元)表示为年产量t(吨)的函数,并求出乙方获得最大利润的年产量;
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(2)甲方每年受乙方生产影响的经济损失金额y=0
(2)甲方每年受乙方生产影响的经济损失金额y=0.002t2(元),在乙方按照获得最大利润的产量进行生产的前提下,甲方要在索赔中获得最大净收入,应向乙方要求的赔付价格s是多少?
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解析: y′=2ax,于是切线的斜率k =y′|x=1=2a,
∴2a=2⇒a=1. 答案: A
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答案: D
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3.已知函数f(x)的导数f′(x)=4x3-4x,当函数f(x)取得极大值时x的值为( )
A.- B.0 C. D.±1
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解析: 令f′(x)=4x3-4x=0,得x=0或x=±1.
当x<-1时,f′(x)<0,函数f(x)单调递减; 当-1<x<0时,f′(x)>0,函数f(x)单调递增; 当0<x<1时,f′(x)<0,函数f(x)单调递减; 当x>1时,f(x)>0,函数f(x)单调递增. 故x=0时,f(x)取得极大值.故选B. 答案: B
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4.若函数f(x)=ax3-3x在(-1,1)上单调递减,则实数a的取值范围是( )
A.a<1 B.a≤1 C.0<a<1 D.0<a≤1
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答案: B
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答案: 1
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6.设a∈R,若函数y=ex+ax(x∈R)有大于零的极值点,则a的取值范围是________.
解析: ∵y=ex+ax,∴y′=ex+a, 令y′=ex+a=0,则ex=-a, 即x=ln(-a),又∵x>0, ∴-a>1,即a<-1. 答案: a<-1
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8.已知函数f(x)=x3+ax2+b的图象上一点P(1,0),且在点P处的切线与直线3x+y=0平行.
(2)求函数f(x)在区间[0,t](0<t<3)上的最大值和最小值; (3)在(1)的结论下,关于x的方程f(x)=c在区间[1,3]上恰有两个相异的实根,求实数c的取值范围.
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解析: (1)因为f′(x)=3x2+2ax,曲线在P(1,0)处的切线斜率为:f′(1)=3+2a,
即3+2a=-3,a=-3. 又函数过(1,0)点,即-2+b=0,b=2. 所以a=-3,b=2,f(x)=x3-3x2+2.
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(2)由f(x)=x3-3x2+2,f′(x)=3x2-6x,
①当0<t≤2时, 在区间(0,t)上,f′(x)<0,f(x)在[0,t]上是减函数, 所以f(x)max=f(0)=2,f(x)min=f(t)=t3-3t2+2. ②当2<t<3时,当x变化时,f′(x),f(x)的变化状态见表:
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x (0,2) 2 (2,t) t f′(x) - + 3t2-6t f(x) -2 t3-3t2+2
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练考题、验能力、轻巧夺冠
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