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高中数学含参导数问题

由参数引起的案——含参导数问题一、已知两个函数k x x x f -+=168)(2,x x x x g 452)(23++=,按以下条件求k 的范围。

(1)对于任意的]3,3[-∈x ,都有)()(x g x f ≤成立。

(构造新函数,恒成立问题)(2)若存在成立。

,使得)()(]3,3[000x g x f x ≤-∈ (与恒成立问题区别看待)(3)若对于任意的).()(]3,3[2121x g x f x x ≤-∈,都有、 (注意21,x x 可以不是同一个x )(4)对于任意的)()(],3,3[]3,3[1001x f x g x x =-∈-∈使得,总存在。

(注意:哪个函数的值域含于哪个函数的值域取决于:谁的x 是任意取的,谁的x 是总存在的。

)(5)若对于任意0x []3,3∈-,总存在相应的[]12,3,3x x ∈-,使得102()()()g x f x g x ≤≤成立; (与(4)相同)二、已知函数()21ln (1)2f x a x x a x =+-+, a R ∈ (1)函数f (x )在区间(2,﹢∞)上单调递增,则实数a 的取值范围是 ,(2)函数f (x )在区间(2,3)上单调,则实数a 的取值范围是 .三、设函数3()3f x x ax =- (a R ∈),若对于任意的[]1,1-∈x 都有()1f x ≤成立,求实数a 的取值范围.四、含参数导数问题的三个基本讨论点一、 求导后,考虑导函数为零是否有实根(或导函数的分子能否分解因式),从而引起讨论。

二、 求导后,导函数为零有实根(或导函数的分子能分解因式),但不知导函数为零的实根是否落在定义域内,从而引起讨论。

三、 求导后,导函数为零有实根(或导函数的分子能分解因式), 导函数为零的实根也落在定义域内,但不知这些实根的大小关系,从而引起讨论。

例1、设函数3221()23()3f x x ax a x a a R =-+-+∈.求函数)(x f 的单调区间和极值;(可因式分解,比较两根大小,注意别丢两根相等情况)解: 22()4-3()(3)f x x ax a x a x a '=-+=--- ……………………………5分 0a =时,()0f x '≤,(,)-∞∞是函数的单调减区间;无极值;……………6分 0a >时,在区间(,),(3,)a a -∞∞上,()0f x '<; 在区间(,3)a a 上,()0f x '>, 因此(,),(3,)a a -∞∞是函数的单调减区间,(,3)a a 是函数的单调增区间, 函数的极大值是(3)f a a =;函数的极小值是34()3f a a a =-;………………8分 0a <时,在区间(,3),(,)a a -∞∞上,()0f x '<; 在区间(3,)a a 上,()0f x '>,因此(,3),(,)a a -∞∞是函数的单调减区间,(3,)a a 是函数的单调增区间 函数的极大值是34()3f a a a =-,函数的极小值是(3)f a a = ………………10分 例1变式.若2'()(1)f x x a x a =-++,若(0,)x ∈+∞,讨论()f x 的单调性。

(比较根大小,考虑定义域)例2、已知a 是实数,函数())f x x a =-。

(不知导函数为零的实根是否落在定义域内,从而引起讨论)(Ⅰ)求函数()f x 的单调区间;(主要看第一问,第二问选看) (Ⅱ)设()g a 为()f x 在区间[]0,2上的最小值。

(i )写出()g a 的表达式;(ii )求a 的取值范围,使得()62g a -≤≤-。

解:(Ⅰ)函数的定义域为[)0,+∞,())'30a x f x x ⎛⎫- ⎪===>,由'()0f x =得3ax =。

考虑3a 是否落在导函数'()f x 的定义域()0,+∞内,需对参数a 的取值分0a ≤及0a >两种情况进行讨论。

(1) 当0a ≤时,则'()0f x >在()0,+∞上恒成立,所以()f x 的单调递增区间为[)0,+∞。

(2) 当0a >时,由'()0f x >,得3a x >;由'()0f x <,得03a x <<。

因此,当0a >时,()f x 的单调递减区间为0,3a ⎡⎤⎢⎥⎣⎦,()f x 的单调递增区间为,3a⎡⎫+∞⎪⎢⎣⎭。

① 当()0,23a ∈,即06a <<时,()f x 在0,3a ⎡⎤⎢⎥⎣⎦上单调递减,在,23a ⎡⎤⎢⎥⎣⎦上单调递增, 所以()3a g a f ⎛⎫== ⎪⎝⎭932a a -=。

② 当[)2,3a∈+∞,即6a ≥时,()f x 在[]0,2上单调递减,所以()())22g a f a ==-。

综上所述,())0,062,~6a g a a a a ⎧≤⎪⎪=<<⎨-≥ (ii )令()62g a -≤≤-。

①若0a ≤,无解; ②若06a <<,由62-≤≤-解得36a ≤<;③ 若6a ≥,由)622a -≤-≤-解得62a ≤≤+。

综上所述,a的取值范围为32a ≤≤+例3已知函数()()22211ax a f x x R x -+=∈+其中a R ∈。

当0a ≠时,求函数()f x 的单调区间与极值。

解:由于0a ≠,所以()()()()()()22'2222122122111a x a x a x x ax a a f x x x ⎛⎫--+ ⎪+--+⎝⎭==++。

由()'0f x =,得121,x x a a=-=。

这两个实根都在定义域R 内,但不知它们之间的大小。

因此,需对参数a 的取值分0a >和0a <两种情况进行讨论。

(1) 当0a >时,则12x x <。

易得()f x 在区间1,a ⎛⎫-∞-⎪⎝⎭,(),a +∞内为减函数,在区间1,a a ⎛⎫- ⎪⎝⎭为增函数。

故函数()f x 在11x a =-处取得极小值21f a a ⎛⎫-=- ⎪⎝⎭;函数()f x 在2x a =处取得极大值()1f a =。

(2) 当0a <时,则12x x >。

易得()f x 在区间),(a -∞,),1(+∞-a内为增函数,在区间)1,(a a -为减函数。

故函数()f x 在11x a =-处取得极小值21f a a ⎛⎫-=- ⎪⎝⎭;函数()f x 在2x a =处取得极大值()1f a =。

例4、已知函数1ln )1()(2+++=ax x a x f 。

(I ) 讨论函数)(x f 的单调性; (*第二问选做*)(II ) 设1-<a .如果对任意),0(,21+∞∈x x ,||4)()(|2121x x x f x f -≥-,求a 的取值范围。

解:(Ⅰ)()f x 的定义域为(0,+∞). 2121'()2a ax a f x ax x x+++=+=. 当0a ≥时,'()f x >0,故()f x 在(0,+∞)单调增加; 当1a ≤-时,'()f x <0,故()f x 在(0,+∞)单调减少;当-1<a <0时,令'()f x =0,解得x =则当x ∈时,'()f x >0;)x ∈+∞时,'()f x <0. 故()f x在单调增加,在)+∞单调减少.(Ⅱ)不妨假设12x x ≥,而a <-1,由(Ⅰ)知在(0,+∞)单调减少,从而 12,(0,)x x ∀∈+∞,1212()()4f x f x x x -≥-等价于 12,(0,)x x ∀∈+∞,2211()4()4f x x f x x +≥+ ①令()()4g x f x x =+,则1'()24a g x ax x +=++①等价于()g x 在(0,+∞)单调减少,即 1240a ax x+++≤. 从而22222241(21)42(21)2212121x x x x a x x x ------≤==-+++ 故a 的取值范围为(-∞,-2]. 例5、已知函数f (x )=In(1+x )-x +22x x (k ≥0)。

(Ⅰ)当k =2时,求曲线y =f (x )在点(1,f (1))处的切线方程;(Ⅱ)求f (x )的单调区间。

解:(I )当2k =时,2()ln(1)f x x x x =+-+,1'()121f x x x=-++ 由于(1)ln 2f =,3'(1)2f =, 所以曲线()y f x =在点(1,(1))f 处的切线方程为 3ln 2(1)2y x -=- 即 322ln 230x y -+-= (II )(1)'()1x kx k f x x+-=+,(1,)x ∈-+∞.当0k =时,'()1xf x x=-+. 所以,在区间(1,0)-上,'()0f x >;在区间(0,)+∞上,'()0f x <.故()f x 得单调递增区间是(1,0)-,单调递减区间是(0,)+∞.当01k <<时,由(1)'()01x kx k f x x+-==+,得10x =,210kx k -=> 所以,在区间(1,0)-和1(,)k k -+∞上,'()0f x >;在区间1(0,)kk-上,'()0f x < 故()f x 得单调递增区间是(1,0)-和1(,)k k -+∞,单调递减区间是1(0,)kk-. 当1k =时,2'()1x f x x=+ 故()f x 得单调递增区间是(1,)-+∞.当1k >时,(1)'()01x kx k f x x+-==+,得11(1,0)kx k -=∈-,20x =. 所以没在区间1(1,)k k --和(0,)+∞上,'()0f x >;在区间1(,0)kk-上, '()0f x < 故()f x 得单调递增区间是1(1,)k k --和(0,)+∞,单调递减区间是1(,0)kk -1.一般先去求两根,最好是将导函数因式分解,方便直接看出根。

有时甚至要考虑导函数等于零是否有根,如二次函数判别式小于零时就没根。

2.两根大小不确定时需要对参数分情况讨论两根大小(别忽略了二次函数两根相等情况)。

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