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数学-23个函数与导函数类型专题.pdf
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数学-23个函数与导函数类型专题.pdf
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23 个函数与导函数类型专题
1、函数第 1 题 已知函数
ln
()
x1
fx
x 1 x
,若
x0
,且
x1
,
ln
()
xk
fx
x 1 x
,求
k
的
取值范围.
解析:⑴ 将不等式化成
( )(*)k
模式
由
ln
()
xk
fx
x 1 x
得:
ln lnx 1 x k
x 1 x x 1 x
,化简得:
ln
2
2x x
k1
x1
①
⑵ 构建含变量的新函数
()gx
构建函数:
ln
()
2
2x x
gx
x1
(
x0
,且
x1
)
其导函数由
'
''
2
u u v uv
v
v
求得:
'( ) ( ln ln )
()
22
22
2
g x x x x x 1
x1
即:
'( ) [( ) ( )ln ]
()
22
22
2
g x x 1 x 1 x
x1
()
ln
()
22
2 2 2
2 x 1 x 1
x
x 1 x 1
②
⑶ 确定
()gx
的增减性
先求
()gx
的极值点,由
'( )
0
g x 0
得:
ln
2
0
0
2
0
x1
x0
x1
即:
ln
2
0
0
2
0
x1
x
x1
③
由基本不等式
ln x x 1
代入上式得:
2
0
0
2
0
x1
x1
x1
故:
2
0
0
2
0
x1
x 1 0
x1
即:
( )( )
0
2
0
1
x 1 1 0
x1
由于
2
0
1
1
x1
,即
2
0
1
10
x1
,故:
0
x 1 0
,即
0
x1
即:
()gx
的极值点
0
x1
在
0
x x 1
时,由于
2
2
x1
1
x1
有界,而
ln x0
无界
故:
ln
2
2
x1
x0
x1
即:在
0
x x 1
时,
'( )g x 0
,
()gx
单调递减;
那么,在
0
0xx
时,
()gx
单调递增.
满足③式得
0
x
恰好是
0
x1
⑷ 在
( , )x1
由增减性化成不等式
在
( , )x1
区间,由于
()hx
为单调递减函数,
故:
( ) lim ( )
x1
g x g x
ln
lim
2
x1
2x x
x1
应用不等式:
ln x x 1
得:
ln ( )
lim lim lim
22
x 1 x 1 x 1
2x x 2x x 1 2x
1
x1
x 1 x 1
即:
( ) ( )g x g 1 1
,即:
()gx
的最大值是
()g1
代入①式得:
()k 1 g x
,即:
()k 1 g 1
,即:
k0
④
⑸ 在
( , )x 0 1
由增减性化成不等式
在
( , )x 0 1
区间,由于
()gx
为单调递增函数,
故:
( ) lim ( )
x0
g x g x
ln
lim
2
x0
2x x
x1
由于极限
lim ln
x0
x x 0
,故:
()g x 0
,代入①式得:
k1
⑤
⑹ 总结结论
综合④和⑤式得:
k0
. 故:
k
的取值范围是
( , ]k0
本题的要点:求出
ln
2
2x x
1
x1
的最小值或最小极限值.
特刊:数值解析
由①式
ln
2
2x x
k1
x1
,设函数
ln
()
2
2x x
K x 1
x1
当
x1
时,用洛必达法则得:
ln ( ln )' (ln )
lim lim lim
()
22
x 1 x 1 x 1
2x x 2x x 2 x 1
1
2x
x 1 x 1
,则
()K 1 0
用数值解如下:
x
0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0
()Kx
0.2062 0.1273 0.0758 0.0422 0.0209 0.0083 0.0018 0.0000
x
1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8
()Kx
0.0015 0.0055 0.0114 0.0186 0.0269 0.0359 0.0454 0.0553
其中,
()Kx
的最小值是
()K 1 0
,即
( ) ( )K x K 1
,所以本题结果是
k0
.
2、函数第 2 题 已知函数
( ) ln
2
f x x ax
,
a0
,
x0
,
()fx
连续,若存在均属于区
间
[ , ]13
的
,
,且
1
,使
( ) ( )ff
,证明:
ln ln ln3 2 2
a
53
解析:⑴ 求出函数
()fx
的导函数
函数:
( ) ln
2
f x x ax
①
其导函数:
'( )
2
1 1 2ax
f x 2ax
xx
( )( )1 2ax 1 2ax
x
②
⑵ 给出函数
()fx
的单调区间
由于
x0
,由②式知:
'( )fx
的符号由
()1 2ax
的符号决定.
当
1 2ax 0
,即:
1
x
2a
时,
'( )f x 0
,函数
()fx
单调递增;
当
1 2ax 0
,即:
1
x
2a
时,
'( )f x 0
,函数
()fx
单调递减;
当
1 2ax 0
,即:
1
x
2a
时,
'( )f x 0
,函数
()fx
达到极大值.
⑶ 由区间的增减性给出不等式
由
,
均属于区间
[ , ]13
,且
1
,得到:
[ , ]12
,
[ , ]23
若
( ) ( )ff
,则
,
分属于峰值点
1
x
2a
的两侧
即:
1
2a
,
1
2a
.
所以:
所在的区间为单调递增区间,
所在的区间为单调递减区间.
故,依据函数单调性,在单调递增区间有:
( ) ( ) ( )f 1 f f 2
③
在单调递减区间有:
( ) ( ) ( )f 2 f f 3
④
⑷ 将数据代入不等式
由①式得:
()f 1 a
;
( ) lnf 2 2 4a
;
( ) lnf 3 3 9a
代入③得:
( ) lna f 2 4a
,即:
lna 2 4 a
,即:
ln2
a
3
⑤
代入④式得:
ln ( ) ln2 4a f 3 9a
,即:
ln ln2 4a 3 9a
,
即:
ln ln32
a
5
⑥
⑸ 总结结论
结合⑤和⑥式得:
ln ln ln3 2 2
a
53
. 证毕.
本题的要点:用导数来确定函数的单调区间,利用单调性来证明本题 .
特刊:特值解析
由⑶已得:
[ , ]12
,
[ , ]23
,且:
( ) ln
2
fa
,
( ) ln
2
fa
若:
( ) ( )ff
,则:
ln ln
22
aa
即:
( ) ln ln
22
a
,故:
ln ln
22
a
当:
2
,
1
时,
ln2
a
3
当:
3
,
2
时,
ln ln32
a
5
故:
a
处于这两个特值之间,即:
ln ln ln3 2 2
a
53
3、函数第 3 题 已知函数
( ) ln ( )
2
f x x ax 2 a x
.若函数
()y f x
的图像与
x
轴交于
,AB
两点,线段
AB
中点的横坐标为
0
x
,试证明:
0
1
x
a
.
解析:⑴ 求出函数
()fx
导函数
函数
()fx
的定义域由
ln x
可得:
x0
.
导函数为:
'( ) ( )
1
f x 2ax 2 a
x
( )( )
1
1 2x a
x
①
⑵ 确定函数的单调区间
当
1
a0
x
,即
( , )
1
x0
a
时,
'( )f x 0
,函数
()fx
单调递增;
当
1
a0
x
,即
( , )
1
x
a
时,
'( )f x 0
,函数
()fx
单调递减;
当
1
a0
x
,即
1
x
a
时,
'( )f x 0
,函数
()fx
达到极大值
()
1
f
a
.
( ) ln ( ) ( )
2
1 1 1 1
f a 2 a
a a a a
ln
11
1
aa
②
⑶ 分析图像与
x
轴的交点,求出
a
区间
由于
lim ( )
x
f x 0
,
lim ( )
x0
f x 0
若
()fx
与
x
轴交于
,AB
两点,则其极值点必须
()
1
f0
a
.
即:
ln
11
10
aa
,即:
ln
11
1
aa
③
考虑到基本不等式
ln
11
1
aa
及③式得:
ln
1 1 1
11
a a a
即:
11
11
aa
,即:
2
2
a
,即:
a1
结合
ln
1
a
,即:
a0
得:
( , )a 0 1
④
⑷ 求出
,AB
点以及
A
关于极值点的对称点
C
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xiaomaodiaoyu520
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