聚焦导数应用的五大特点
2014-10-10樊宏标
樊宏标
纵观近几年高考,以导数为工具的试题,可谓亮点纷呈,尤其是利用导数解决函数的单调性、极值、闭区间上的最值以及参数的取值范围等问题,越来越受到命题者的青睐.本文归纳了导数应用的五大特点,与同学们分享.
一、研究函数的单调性——导数应用的基本点
例1. 已知可导函数f(x)(x∈R)满足f '(x)>f(x),则当a>0时,f(a)与eaf(0)之间的大小关系为( )
A. f(a)
C. f(a)=eaf(0) D. 不能确定,与或有关
解析:作函数F(x)=(x∈R),有F '(x)=>0因此F(x)是R上的单调增函数.
从而,对a>0,由F(a)>F(0),得>,得f(a)>eaf(0).故选B.
评注:此题首先构造函数F(x),再利用导数来研究F(x)的单调性,从而根据单调性来比较函数值的大小.一般地,若f(x)在(a,b)上满足f '(x)>0,则f(x)在(a,b)上单调递增;若f(x)在(a,b)上满足f '(x)<0,则f(x)在(a,b)上单调递减.
例2. 直角坐标平面bOa上的点集S={(b,a)|f(x)=ax3+bx2-3x为R上的单调函数},求a,b所满足的关系式.
解析:当a=0时,由f(x)在R上单调,知b=0.
当a≠0时,f(x)在R上单调圳f '(x)在R上不变号.
因为f '(x)=3ax2+2bx-3,所以,由驻=4b2+36a≤0,得a≤-b2.
综上可知,a,b所满足的关系式为a≤-b2.
评注:函数的单调性可由导数值的符号反映出来,若f(x)在(a,b)上单调,则f '(x)在(a,b)上恒有f '(x)≥0或f '(x)≤0.
二、求函数的解析式——导数应用的亮点
例3. 已知函数f(x)=x3+ax2+bx+a2在x=1处取得极值10,则实数对(a,b)为 .
解析:f '(x)=3x2+2ax+b,由函数在x=1处取得极值10,得f '(1)=0,f(1)=10,即3+2a+b=0,1+a+b+a2=10,解得a1=4,b1=-11,a2-3,b2=3.
把(a,b)=(4,-11)代入,有f(x)=x3+4x2-11x+16,f '(x)=3x2+8x-11=(x-1)(3x+11),可得f(x)在x=1时有最小值10.
把(a,b)=(-3,3)代入,有f(x)=x3-3x2+3x+9,f '(x)=3x2-6x+3=3(x-1)2≥0.
知f(x)在R上恒单调递增,故x=1不是f(x)的极值点.
综上,实数对(a,b)的值为(4,-11).
评注:从此题可以看出,f '(x)=0的值只是极值点的必要条件,而非充分条件,也即导数为零的点不一定是极值点.
三、求极值与最值——导数应用的重点
例4. 设函数f(x)=x-k(x≥1,为给定的实数,0 解析:当x>1时,f(x)的导数是f '(x)=1-. 令f '(t)=0,当t>1时,解得t=. 于是,f(t)=f()=,f(1)=1. 对f(x)的取值列表如下: ∴f(x)极小值……
