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导数在高考中是怎么应用的?

2020-09-20 来源:易榕旅网
导数在⾼考中是怎么应⽤的?

考纲原⽂

1.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(其中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(其中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(其中多项式函数⼀般不超过三次).2.⽣活中的优化问题会利⽤导数解决某些实际问题.

知识点详解

⼀、导数与函数的单调性⼀般地,在某个区间(a,b)内:

(1)如果 f'(x)>0,函数f (x)在这个区间内单调递增;(2)如果f'(x)<0,函数f (x)在这个区间内单调递减;(3)如果f'(x)=0,函数f (x)在这个区间内是常数函数.

注意:(注意:1)利⽤导数研究函数的单调性,要在函数的定义域内讨论导数的符号;

(3)函数f (x)在(a,b)内单调递增(减)的充要条件是f'(x)≥0(f'(x)≤0 )在(a,b)内恒成⽴,且 在(a,b)的任意⼦区间内都不恒等于0.这就是说,在区间内的个别点处有f'(x)=0 ,不影响函数f (x)在区间内的单调性.⼆、利⽤导数研究函数的极值和最值1.函数的极值

⼀般地,对于函数y=f (x),

(1)若在点x=a处有f ′(a)=0,且在点x=a附近的左侧f'(x)<0,右侧f'(x)>0,则称x=a为f (x)的极⼩值点, 叫做函数f (x)的极⼩值.

(2)若在点x=b处有f'(b)=0,且在点x=b附近的左侧f'(x)>0,右侧f'(x)<0 ,则称x=b为f (x)的极⼤值点,叫做函数f (x)的极⼤值.

(3)极⼩值点与极⼤值点通称极值点,极⼩值与极⼤值通称极值.2.函数的最值

函数的最值,即函数图象上最⾼点的纵坐标是最⼤值,图象上最低点的纵坐标是最⼩值,对于最值,我们有如下结论:⼀般地,如果在区间[a,b]上函数y=f(x)的图象是⼀条连续不断的曲线,那么它必有最⼤值与最⼩值.

设函数f(x) 在[a,b]上连续,在(a,b)内可导,求f(x)在[a,b]上的最⼤值与最⼩值的步骤为:(1)求f(x)在(a,b)内的极值;

(2)将函数f(x)的各极值与端点处的函数值f(a),f(b)⽐较,其中最⼤的⼀个是最⼤值,最⼩的⼀个是最⼩值.

3.函数的最值与极值的关系

(1)极值是对某⼀点附近(即局部)⽽⾔,最值是对函数的定义区间[a,b]的整体⽽⾔;󰀀

(2)在函数的定义区间[a,b]内,极⼤(⼩)值可能有多个(或者没有),但最⼤(⼩)值只有⼀个(或者没有);

(3)函数f (x)的极值点不能是区间的端点,⽽最值点可以是区间的端点;(4)对于可导函数,函数的最⼤(⼩)值必在极⼤(⼩)值点或区间端点处取得.三、⽣活中的优化问题

⽣活中经常遇到求利润最⼤、⽤料最省、效率最⾼等问题,这些问题通常称为优化问题.导数是求函数最值问题的有⼒⼯具.解决优化问题的基本思路是:

考向分析

考向⼀ 利⽤导数研究函数的单调性

1.利⽤导数判断或证明⼀个函数在给定区间上的单调性,实质上就是判断或证明不等式 f'(x)>0(f'(x)<0)在给定区间上恒成⽴.⼀般步骤为:(1)求f ′(x);

(2)确认f ′(x)在(a,b)内的符号;

(3)作出结论,f'(x)>0 时为增函数,f'(x)<0时为减函数.

注意:研究含参数函数的单调性时,需注意依据参数取值对不等式解集的影响进⾏分类讨论.注意:

2.在利⽤导数求函数的单调区间时,⾸先要确定函数的定义域,解题过程中,只能在定义域内讨论,定义域为实数集R可以省略不写.在对函数划分单调区间时,除必须确定使导数等于零的点外,还要注意在定义域内的不连续点和不可导点.

3.由函数f(x)的单调性求参数的取值范围的⽅法

(1)可导函数在某⼀区间上单调,实际上就是在该区间上f'(x)≥0 (或f'(x)≤0 )( f'(x)在该区间的任意⼦区间内都不恒等于0)恒成⽴,然后分离参数,转化为求函数的最值问题,从⽽获得参数的取值范围;(2)可导函数在某⼀区间上存在单调区间,实际上就是f'(x)>0 (或f'(x)<0 )在该区间上存在解集,这样就把函数的单调性问题转化成了不等式问题;

(3)若已知f(x) 在区间I上的单调性,区间I中含有参数时,可先求出f(x)的单调区间,令I是其单调区间的⼦集,从⽽可求出参数的取值范围.

4.利⽤导数解决函数的零点问题时,⼀般先由零点的存在性定理说明在所求区间内⾄少有⼀个零点,再利⽤导数判断在所给区间内的单调性,由此求解.考向⼆ 利⽤导数研究函数的极值和最值1.函数极值问题的常见类型及解题策略

(1)函数极值的判断:先确定导数为0的点,再判断导数为0的点的左、右两侧的导数符号.(2)求函数f(x)极值的⽅法:①确定函数f(x)的定义域.②求导函数f'(x).③求⽅程f'(x)=0的根.

④检查 f'(x)在⽅程的根的左、右两侧的符号,确定极值点.如果左正右负,那么f(x)在这个根处取得极⼤值;如果左负右正,那么 f(x) 在这个根处取得极⼩值;如果f'(x) 在这个根的左、右两侧符号不变,则fx() 在这个根处没有极值.

(3)利⽤极值求参数的取值范围:确定函数的定义域,求导数f'(x),求⽅程f'(x)=0 的根的情况,得关于参数的⽅程(或不等式),进⽽确定参数的取值或范围.2.求函数f (x)在[a,b]上最值的⽅法

(1)若函数f (x)在[a,b]上单调递增或递减,f (a)与f (b)⼀个为最⼤值,⼀个为最⼩值.

(2)若函数f (x)在区间(a,b)内有极值,先求出函数f (x)在区间(a,b)上的极值,与f (a)、f (b)⽐较,其中最⼤的⼀个是最⼤值,最⼩的⼀个是最⼩值.

(3)函数f (x)在区间(a,b)上有唯⼀⼀个极值点时,这个极值点就是最⼤(或最⼩)值点.注意:

(1)若函数中含有参数时,要注意分类讨论思想的应⽤.

(2)极值是函数的“局部概念”,最值是函数的“整体概念”,函数的极值不⼀定是最值,函数的最值也不⼀定是极值.要注意利⽤函数的单调性及函数图象直观研究确定.3.利⽤导数解决不等式恒成⽴问题的“两种”常⽤⽅法:

(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.

考向三 (导)函数图象与单调性、极值、最值的关系

1.导数与函数变化快慢的关系:如果⼀个函数在某⼀范围内导数的绝对值较⼤,那么函数在这个范围内变化得快,这时函数的图象就⽐较“陡峭”(向上或向下);反之,函数的图象就“平缓”⼀些.

2.导函数为正的区间是函数的增区间,导函数为负的区间是函数的减区间,导函数图象与x轴的交点的横坐标为函数的极值点.考向四 ⽣活中的优化问题

1.实际⽣活中利润最⼤,容积、⾯积最⼤,流量、速度最⼤等问题都需要利⽤导数来求解相应函数的最⼤值.若在定义域内只有⼀个极值点,且在极值点附近左增右减,则此时唯⼀的极⼤值就是最⼤值.2.实际⽣活中⽤料最省、费⽤最低、损耗最⼩、最节省时间等问题都需要利⽤导数求解相应函数的最⼩值.⽤料最省、费⽤最低问题出现的形式多与⼏何体有关,解题时根据题意明确哪⼀项指标最省(往往要从⼏何体的⾯积、体积⼊⼿),将这⼀指标表⽰为⾃变量x的函数,利⽤导数或其他⽅法求出最值,但⼀定要注意⾃变量的取值范围.

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