导数经典例题精析
经典例题精析
类型一:导数的运算与导数的几何意义
1、已知点为曲线上一点,直线满足:(1)过点;(2)与曲线在点的切线垂直;(3)在轴的正半轴上的截距最小.求点.
思路点拨:首先设出点的坐标,再利用导数得切线的斜率,求出直线的方程,最后求出直线在轴上的截距最小时的点的坐标.
解析:设出点的坐标,
?,?,
?直线的方程:
令,则直线在轴上的截距
?,?,
?
令,即,得或(舍去)
列
表
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:
- 0 +
极小值
?当时,取得极小值,就是最小值,
?点的坐标
举一反三:
1
【变式1】已知曲线的一条切线与直线平行,求切线.
【答案】设切点,
?切线与直线平行,?,
?,?,解得,
?切点,故切线:.
【变式2】在曲线C:上,求斜率最小的切线所对应的切点.
【答案】
?当时,取得最小值-13
又当时,
?斜率最小的切线对应的切点为;
类型二:函数的单调性、极值、最值
2、设函数,求的单调区间和极值.
思路点拨:先对求导,令 ,再对字母进行讨论即可.
解析:
令得 即,解得或,
(1)当时,,在上单调递减,没有极值;
(2)当时,由得,由得或,
?当或时,,单调递减;
当时,,单调递增;
?,,
?的递减区间为,;递增区间为;
2
,.
(3)当时,由得,由得或,
?当或时,,单调递减;
当时,,单调递增;
?,,
?的递减区间为,;递增区间为;
,.
举一反三:
【变式1】已知函数 ,求证:函数在区间上为递增函数;
【答案】?,
记(),则 ,
?,?,?在上单调递增,
?,?当时,
?当时,?在上单调递增。
【变式2】是否存在正实数,使函数在上递减,在
上递增,若存在,求出的值.
【答案】,
由题意知:当时,当时,
3
?,即,解得或
?,?
验证:当时,
?若,则;若, 则, 符合题意;
综上可知,存在使在上递减,在上递增.
【变式3】已知,讨论导数的极值点的个数.
【答案】
令,得
(1)当,
即或时,方程有两个不同的实根、,不防设,
于是,从而有下表:
+ 0 — 0 +
? ? ? 为极大值 为极小值
即此时有两个极值点;
(2)当即时,方程有两个相同的实根
,于是,故当时,;当时,,因此无极值;
(3)当即时,,
而,
4
故为增函数.此时无极值;
?当时,有两个极值点;当时,无极值点.
3、已知函数(为实数)
(1)若在处有极值,求的值;
(2)若在上是增函数,求的取值范围.
思路点拨:函数在点处有极值的必要条件为;当在上是增函数时,在恒成立.
解析:
(1)由已知得的定义域为,
由题设得 ,即,?;
(2)由题设知:对恒成立,即
对恒成立,
?, ?对恒成立,
即对恒成立,
令,则恒成立
(?)当时,不符合;
(?)当时,抛物线开口向下,对称轴为,
?,即,解得;
(?)当时,抛物线开口向上,对称轴为,
5
?,即,解得,这与矛盾;
综上可知:所求的取值范围为.
总结
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升华:
1(注意到可导函数在点处有极值的必要条件为,利用这一必要条件切入讨论,在必
要条件的基础上讨论或求索,此为解决比较复杂问题的基本方略.
2(这里的已知条件经过了两次转化:已知在某区间上的单调性?某不等式在给定区间上恒成立
?另一函数的最值问题,展示了上述三个问题之间相互联系,相互贯通的密切联系.
3(借助导数,这里将函数的单调性证明转化为关于导函数的(条件)不等式,展示了在导数背景之下
单调性与不等式更为密切的联系.
举一反三:
【变式1】设函数,其中.
?若在处取得极值,求常数a的值;
?若在上为增函数,求a的取值范围.
【答案】
(?)
因取得极值,所以 解得
经检验知当为极值点.
(?)令
当和上为增
函数,故当上为增函数.
当上为增函数,
从而上也为增函数.
综上所述,当上为增函数.
6
【变式2】已知函数在处取得极值0,若曲线过点
且在点P处的切线与直线垂直.
(1)求;
(2)若在区间上递增,求的取值范围.
【答案】
(1),
由题设得 ,即,
解得:,,,
故
(2),
由,得或,
法一:由题设得:在上恒成立,
令,则在上有成立,
又?抛物线的开口向上,对称轴为,且即
?或,解得或,
?所求m的取值范围为 .
法二:由得或,
?在区间上递增,
?或,
即或,解得或,
7
?所求的最值范围为
【变式3】已知定义在R上的函数 ,,问:是否存在这样的区间,对任意的a的可能取值,函数在该区间上都是单调递增的,若存在,求出这样的区间;若不存在,请说明理由.
【答案】,,
令,则为的一次(型)函数,
?对任意恒成立不等式对任意恒成立,
?即,解得或
?当或时对任意恒成立
?对任意,在或上都是单调递增的
?存在区间和,对任意的,函数在该区间内均是单调递增函数.
类型三:定积分及其应用
4(求定积分
(1); (2);
(3); (4).
思路点拨:本题的几个被积函数比较复杂,要先化简再利用微积分基本定理积分.
解析:
(1)?,
?
(2)?
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?,
(3)
(4)?
? .
总结升华:化简被积函数是积分的前提,直到最简为止.
举一反三:
【变式1】计算下列定积分的值.
(1); (2); (3).
【答案】
(1),
(2).
(3).
【变式2】求定积分:
【答案】?是偶函数,
?.
【变式3】求定积分:
【答案】
5(求直线与抛物线所围成的图形面积.
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思路点拨: 先画出符合题意的图形,由图形可以看出所求的面积是一个梯形与曲边梯形之差,进而可以用定积分求解.为了确定定积分的上下限,
要求
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出两条曲线的交点的横坐标.
解析:如图,由得交点,,
所求面积:
.
总结升华:
应用定积分求图形面积解答步骤:
1(画出图形,确定积分变量;
2(求出交点,确定被积函数和上下限;
3(写出定积分表达式,一般是位置在上面的函数减去位置在下面的函数的差作为被积函数;
4(求出平面图形的面积.
举一反三:
【变式1】求由曲线围成的平面图形的面积.
【答案】由 得;
由 得.
所求面积:
【变式2】在曲线上的某点A处作一切线使之与曲线以及轴所围成的面积为. 试
求:切点A的坐标以及切线方程.
【答案】设点,则切线,即,
则由,得点,
?,
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?,即,解得.
?切点,切线.
【变式3】已知函数与直线(为常数且),若直线与的图象以及轴所围成封闭图形的面积是, 直线与的图象所围成封闭图形的面积是,设
,当取最小值时,求的值(
【答案】
据题意, 直线与的图象的交点:
,,
由定积分的几何意义知
=
=
而
令或(不合题意,舍去)
当
故当时,有最小值.
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