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1、专题4.2 应用导数研究函数的单调性新课程考试要求1. 了解函数单调性和导数的关系,会用导数研究函数的单调性,会求函数的单调区间.核心素养本节涉及所有的数学核心素养:逻辑推理(多例)、数学建模、直观想象(例4.5)、数学运算(多例)、数据分析等.考向预测(1)以研究函数的单调性、单调区间等问题为主,根据函数的单调性确定参数的值或范围,与不等式、函数与方程、函数的图象相结合; (2)单独考查利用导数研究函数的某一性质以小题呈现;大题常与不等式、方程等结合考查,综合性较强.其中研究函数的极值、最值,都绕不开研究函数的单调性【知识清单】1利用导数研究函数的单调性在内可导函数,在任意子区间内都不恒等于
2、0.在上为增函数在上为减函数【考点分类剖析】考点一 :判断或证明函数的单调性【典例1】(2020·辽宁高三期中)已知函数.(1)讨论函数的单调性;(2)若函数在区间上是增函数,求实数的取值范围.【典例2】(2020·全国高考真题(理)已知函数f(x)=sin2xsin2x.(1)讨论f(x)在区间(0,)的单调性;【规律方法】1利用导数证明或判断函数单调性的思路求函数f(x)的导数f(x):(1)若f(x)>0,则yf(x)在(a,b)上单调递增;(2)若f(x)<0,则yf(x)在(a,b)上单调递减;(3)若恒有f(x)0,则yf(x)是常数函数,不具有单调
3、性2.利用导数研究函数的单调性的方法步骤:确定函数f(x)的定义域;求导数f'(x);由f'(x)>0(或f'(x)<0)解出相应的x的取值范围,当f'(x)>0时,f(x)在相应区间上是增函数;当f'(x)<0时,f(x)在相应区间上是减增函数.【变式探究】1. (2020·全国高考真题(文)已知函数.(1)当时,讨论的单调性;2.已知函数,。()若 ,求的值;()讨论函数的单调性。【易错提醒】1.利用导数研究函数的单调性的关键在于准确判定导数的符号,易错点是忽视函数的定义域.2.当f(x)含参数时,需依据参数取值对不
4、等式解集的影响进行分类讨论讨论的标准有以下几种可能:(1)f(x)0是否有根;(2)若f(x)0有根,求出的根是否在定义域内;(3)若在定义域内有两个根,比较两个根的大小考点二 :求函数的单调区间【典例3】(2021·安徽芜湖市·高三二模(文)已知函数(1)若,求函数的单调区间;(2)若函数为定义域内的单调递增函数,求实数的取值范围【总结提升】利用导数求函数单调区间的方法(1)当导函数不等式可解时,解不等式f(x)0或f(x)0求出单调区间(2)当方程f(x)0可解时,解出方程的实根,按实根把函数的定义域划分区间,确定各区间f(x)的符号,从而确定单调区间(3)若导函数的方
5、程、不等式都不可解,根据f(x)结构特征,利用图象与性质确定f(x)的符号,从而确定单调区间温馨提醒:所求函数的单调区间不止一个,这些区间之间不能用并集“”及“或”连接,只能用“,”“和”字隔开【变式探究】(2020·金华市曙光学校高二月考)已知,那么单调递增区间_;单调递减区间_.考点三 :利用函数的单调性研究函数图象【典例4】(2021·浙江高考真题)已知函数,则图象为如图的函数可能是( )ABCD【典例5】(2018·全国高考真题(理)函数的图像大致为 ()ABCD【规律方法】1.函数图象的辨识主要从以下方面入手:(1)从函数的定义域,判断图象的左右位置;从
6、函数的值域,判断图象的上下位置(2)从函数的单调性,判断图象的变化趋势;(3)从函数的奇偶性,判断图象的对称性;(4)从函数的特征点,排除不合要求的图象.2函数的图象与函数的导数关系的判断方法(1)对于原函数,要重点考查其图象在哪个区间内单调递增,在哪个区间内单调递减(2)对于导函数,则应考查其函数值在哪个区间内大于零,在哪个区间内小于零,并考查这些区间与原函数的单调区间是否一致【变式探究】1.(2020·安徽金安六安一中高三其他(文)已知函数f(x)ex(x1)2(e为2.718 28),则f(x)的大致图象是( )ABCD2.(2019·云南高考模拟(文)函数y=fx的
7、导函数y=f'x的图象如图所示,则函数y=fx的图象可能是( )ABCD考点四 :利用函数的单调性解不等式【典例6】(2021·云南昆明市·昆明一中高三其他模拟(文)已知函数,若,则实数的取值范围是( )ABCD【总结提升】比较大小或解不等式的思路方法(1)根据导数计算公式和已知的不等式构造函数,利用不等关系得出函数的单调性,即可确定函数值的大小关系,关键是观察已知条件构造出恰当的函数(2)含有两个变元的不等式,可以把两个变元看作两个不同的自变量,构造函数后利用单调性确定其不等关系【变式探究】(2020·山东奎文潍坊中学高二月考)【多选题】设f(x),g(
8、x)分别是定义在R上的奇函数和偶函数,f(x),g'(x)为其导函数,当x0时,f(x)g(x)+f(x)g'(x)0且g(3)0,则使得不等式f(x)g(x)0成立的x的取值范围是( )A(,3)B(3,0)C(0,3)D(3,+)考点五 :利用函数的单调性比较大小【典例7】(2021·昆明市·云南师大附中高三月考(文)已知,则,的大小关系为( )ABCD【总结提升】在比较,的大小时,首先应该根据函数的奇偶性与周期性将,通过等值变形将自变量置于同一个单调区间,然后根据单调性比较大小【变式探究】(2020·新泰市第二中学高三其他)【多选题】已知定义
9、在()上的函数,是的导函数,且恒有成立,则( )ABCD考点六 :利用函数的单调性求参数的范围(值)【典例8】(2020·全国高三其他模拟(文)若函数在上单调递增,则实数的取值范围是( )ABCD【典例9】(2021·宁夏石嘴山市·高三二模(文)设函数,(1)求的单调区间;(2)设函数是单调递增函数,求实数的值【总结提升】1.由函数的单调性求参数的取值范围的方法(1)可导函数在区间(a,b)上单调,实际上就是在该区间上f(x)0(或f(x)0)恒成立,得到关于参数的不等式,从而转化为求函数的最值问题,求出参数的取值范围注意检验参数取“”时是否满足题意(2)可导函数
10、在区间(a,b)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,从而转化为不等式问题,求出参数的取值范围再验证参数取“”时f(x)是否满足题意(3)若已知f(x)在区间I上的单调性,区间I上含有参数时,可先求出f(x)的单调区间,令I是其单调区间的子集,从而求出参数的取值范围2恒成立问题的重要思路(1)mf(x)恒成立mf(x)max(2)mf(x)恒成立mf(x)min【变式探究】1.(2020·山东肥城高二期中)若函数在区间单调递增,则的取值范围是_;若函数在区间内不单调,则的取值范围是_.2(2021·全国高三专题练习(理)设函数.(1)若,求函数的单调区间;(2)若在定义域上是增函数,求实数a的取值范围.