一、导数应用1. 单调区间:一般地,设函数)(x f y =在某个区间可导,如果'f )(x 0>,则)(x f 为增函数; 如果'f 0)(<x ,则)(x f 为减函数;如果在某区间内恒有'f 0)(=x ,则)(x f 为常数;2.极点与极值:曲线在极值点处切线的斜率为0,极值点处的导数为0;曲线在极大值点左侧切线的斜率为正,右侧为负;曲线在极小值点左侧切线的斜率为负,右侧为正; 二、导数应用的细节1、导数与函数的单调性的关系㈠0)(>'x f 与)(x f 为增函数的关系。
0)(>'x f 能推出)(x f 为增函数,但反之不一定。
如函数3)(x x f =在),(+∞-∞上单调递增,但0)(≥'x f ,∴0)(>'x f 是)(x f 为增函数的充分不必要条件。
㈡0)(≠'x f 时,0)(>'x f 与)(x f 为增函数的关系。
若将0)(='x f 的根作为分界点,因为规定0)(≠'x f ,即抠去了分界点,此时)(x f 为增函数,就一定有0)(>'x f 。
∴当0)(≠'x f 时,0)(>'x f 是)(x f 为增函数的充分必要条件。
㈢0)(≥'x f 与)(x f 为增函数的关系。
)(x f 为增函数,一定可以推出0)(≥'x f ,但反之不一定,因为0)(≥'x f ,即为0)(>'x f 或0)(='x f 。
当函数在某个区间内恒有0)(='x f ,则)(x f 为常数,函数不具有单调性。
∴0)(≥'x f 是)(x f 为增函数的必要不充分条件。
㈣单调区间的求解过程,已知)(x f y =(1)分析)(x f y =的定义域; (2)求导数 )(x f y '='(3)解不等式0)(>'x f ,解集在定义域内的部分为增区间 (4)解不等式0)(<'x f ,解集在定义域内的部分为减区间。
我们在应用导数判断函数的单调性时一定要搞清以下三个关系,才能准确无误地判断函数的单调性。
以下以增函数为例作简单的分析,前提条件都是函数)(x f y =在某个区间内可导。
2、求极值、求最值。
用导数判别f (x 0)是极大、极小值的思路: 若0x 满足0)(0='x f ,且在0x 的两侧)(x f 的导数异号,则0x 是)(x f 的极值点,)(0x f 是极值,并且如果)(x f '在0x 两侧满足“左正右负”,则0x 是)(x f 的极大值点,)(0x f 是极大值;如果)(x f '在0x 两侧满足“左负右正”,则0x 是)(x f 的极小值点,)(0x f 是极小值1.设f (x )=ax 3+bx 2+cx +d (a >0),则f (x )为R 上增函数的充要条件是( ) A .b 2-4ac >0 B .b >0,c >0 C .b =0,c >0D .b 2-3ac <0[答案] D[解析] ∵a >0,f (x )为增函数, ∴f ′(x )=3ax 2+2bx +c >0恒成立,∴Δ=(2b )2-4×3a ×c =4b 2-12ac <0,∴b 2-3ac <0.2.(2014·广东,8)函数f (x )=(x -3)e x 的单调递增区间是( ) A .(-∞,2) B .(0,3) C .(1,4)D .(2,+∞)[答案] D[解析] 考查导数的简单应用.f ′(x )=(x -3)′e x +(x -3)(e x )′=(x -2)e x , 令f ′(x )>0,解得x >2,故选D.3.已知函数y =f (x )(x ∈R )上任一点(x 0,f (x 0))处的切线斜率k =(x 0-2)(x 0+1)2,则该函数的单调递减区间为( ) A .[-1,+∞)B .(-∞,2]C .(-∞,-1)和(1,2)D .[2,+∞)[答案] B[解析] 令k ≤0得x 0≤2,由导数的几何意义可知,函数的单调减区间为(-∞,2].4.已知函数y =xf ′(x )的图象如图(1)所示(其中f ′(x )是函数f (x )的导函数),下面四个图象中,y =f (x )的图象大致是( )[答案] C[解析] 当0<x <1时xf ′(x )<0∴f ′(x )<0,故y =f (x )在(0,1)上为减函数当x >1时xf ′(x )>0,∴f ′(x )>0,故y =f (x )在(1,+∞)上为增函数,因此否定A 、B 、D 故选C. 5.函数y =x sin x +cos x ,x ∈(-π,π)的单调增区间是( )A.⎝⎛⎭⎫-π,-π2和⎝⎛⎭⎫0,π2B.⎝⎛⎭⎫-π2,0和⎝⎛⎭⎫0,π2C.⎝⎛⎭⎫-π,-π2和⎝⎛⎭⎫π2,πD.⎝⎛⎭⎫-π2,0和⎝⎛⎭⎫π2,π [答案] A[解析] y ′=x cos x ,当-π<x <-π2时,cos x <0,∴y ′=x cos x >0, 当0<x <π2时,cos x >0,∴y ′=x cos x >0.6.对于R 上可导的任意函数f (x ),若满足(x -1)f ′(x )≥0,则必有( ) A .f (0)+f (2)<2f (1) B .f (0)+f (2)≤2f (1) C .f (0)+f (2)≥2f (1)D .f (0)+f (2)>2f (1)[答案] C[解析] 由(x -1)f ′(x )≥0得f (x )在[1,+∞)上单调递增,在(-∞,1]上单调递减或f (x )恒为常数, 故f (0)+f (2)≥2f (1).故应选C.7.已知y =13x 3+bx 2+(b +2)x +3在R 上不是单调增函数,则b 的范围为________.[答案] b <-1或b >2[解析] 若y ′=x 2+2bx +b +2≥0恒成立,则Δ=4b 2-4(b +2)≤0,∴-1≤b ≤2, 由题意b <-1或b >2.8.已知函数f (x )=ax -ln x ,若f (x )>1在区间(1,+∞)内恒成立,实数a 的取值范围为________. [答案] a ≥1[解析] 由已知a >1+ln xx 在区间(1,+∞)内恒成立.设g (x )=1+ln x x ,则g ′(x )=-ln xx 2<0 (x >1),∴g (x )=1+ln xx 在区间(1,+∞)内单调递减,∴g (x )<g (1), ∵g (1)=1, ∴1+ln xx<1在区间(1,+∞)内恒成立, ∴a ≥1.9.设函数f (x )=x 3-3ax 2+3bx 的图象与直线12x +y -1=0相切于点(1,-11). (1)求a 、b 的值;(2)讨论函数f (x )的单调性.[解析] (1)求导得f ′(x )=3x 2-6ax +3b .由于f (x )的图象与直线12x +y -1=0相切于点(1,-11),所以f (1)=-11,f ′(1)=-12,即⎩⎪⎨⎪⎧1-3a +3b =-113-6a +3b =-12,解得a =1,b =-3. (2)由a =1,b =-3得f ′(x )=3x 2-6ax +3b =3(x 2-2x -3) =3(x +1)(x -3).令f ′(x )>0,解得x <-1或x >3;又令f ′(x )<0,解得-1<x <3. 所以当x ∈(-∞,-1)时,f (x )是增函数;当x ∈(3,+∞)时,f (x )也是增函数;当x ∈(-1,3)时,f (x )是减函数.10.32()32f x x x =-+在区间[]1,1-上的最大值是(A)-2 (B)0 (C)2 (D)4 解:2()363(2)f x x x x x '=-=-,令()0f x '=可得x =0或2(2舍去),当-1≤x <0时,()f x '>0,当0<x ≤1时,()f x '<0,所以当x =0时,f (x )取得最大值为2。
选C11.若f(x)=x 3+3ax 2+3(a +2)x +1有极大值和极小值,则a 的取值范围是__ _。
答案: a>2或a<-1。
提示:2()363(2),f x x ax a '=+++ ∵f(x) 既有极大值又有极小值 , 2363(2)x ax a +++=0有两个不同的解。
12.f (x )= 1+3sin x + 4cos x 取得最大值时,tan x =解答:f′(X )=3cosx -4sinx=0 tanx=43,f(X)在tanx=43时取得最大值,即填43。
13设函数()32()f x x bx cx x R =++∈,已知()()()g x f x f x '=-是奇函数。
(Ⅰ)求b 、c 的值。
(Ⅱ)求()g x 的单调区间与极值。
思路分析:先求出'()f x ,再利用奇函数定义即可求出b,c 的值,再利用导数这一工具,可求出函数的单调区间及极值解析:(Ⅰ)∵()32f x x bx cx =++,∴()232f x x bx c '=++。
从而322()()()(32)g x f x f x x bx cx x bx c '=-=++-++=32(3)(2)x b x c b x c +-+--是一个奇函数,所以(0)0g =得0c =,由奇函数定义得3b =;(Ⅱ)由(Ⅰ)知3()6g x x x =-,从而2()36g x x '=-,令2()36g x x '=-=0,解得2x =±,由2()360,22g x x x x '=->><-解得或,2()360,22g x x x '=-<-<<解得由此可知,函数()g x 的单调递增区间是(,2)-∞-和(2,)+∞;单调递减区间是(2,2)-; 进而得()g x 在2x =-时,取得极大值,极大值为42,()g x 在2x =时,取得极小值,极小值为42-。
14设a 为实数,函数.)(23a x x x x f +--= 求)(x f 的极值.解:(I)'()f x =32x -2x -1若'()f x =0,则x ==-13,x =1 当x 变化时,'()f x ,()f x 变化情况如下表:x (-∞,-13) -13 (-13,1) 1 (1,+∞)'()f x + 0 - 0 + ()f x 极大值 极小值∴()f x 的极大值是15()327f a -=+,极小值是(1)1f a =- 15已知a 为实数,))(4()(2a x x x f --=(1)若0)1(=-'f ,求)(x f 在[-2,2] 上的最大值和最小值;思路分析:(1)按照利用导数求函数的最值的步骤去求解。