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导数及其应用既是高考的重点,又是高考的热点,在理解导数的基本概念、基本知识,掌握通性通法的同时,应在审题和解题上加强训练,选择适当的解法,设计合理的解题途径,总结解题规律,形成一套完整的解题思路,从而达到简化运算过程、迅速而又准确地解题的目的,本文通过例子给出参数范围的确定几种方法
1 利用导数结合函数性质求参数的范围
例1、f(x)=x2-2ax-3在[1,2]上存在反函数的充分必要条件是()
A.a∈(-∞,1]B,a∈[2,+∞)C,a∈[1,2]D,a∈(-∞,1]∪[2,+x)
解:∵f′(x)=2x-2a,故y=f(x)在[1,2]上存在反函数的充要条件是:
在[1,2]f′(x)0或f′(x)0恒成立,即2x-2a0或2x-2a0 ,
∴ax或ax在[1,2]恒成立,在[1,2]上xmin=1,xmax=2,
∴a2或a1,故选“D”。
点评:本题表面上考查的是二次函数存在反函数的充要条件,而实际上考查的是二次函数的单调性,利用导数进一步求解,这是高考命题的趋势。
2 构造函数利用导数求参数范围
例2、已知函数f(x)=13x3-x2-3x+43,直线l∶9x+2y+c=0若当x∈[-2,2]时,y=f(x)的图像在直线l的下方,求实数c的取值范围。
解:令g(x)=f(x)-(-92x-c2),则g(x)=13x3-x2+32x+43+c2,
∴g′(x)=x2-2x+32=(x-1)2+12>0
∴g(x)在[-2,2]上的增函数,最大值为g(2)=3+c2,由3+c2<0得:c<-6
即实数c的取值范围为(-∞,-6)。
点评:函数y=f(x)的图像在直线l的下方可转化为g(x)=f(x)-(-92x-c2)在区间[-2,2]上的最大值小于0,即把几何图形下的位置关系转化为代数条件,整个解答体现了转化与化归思想。
3 利用恒成立的条件求参数范围
例3、试求实数a的取值范围,使不等式x4-4x3>2-a对任意实数x都恒成立。
解:不等式x4-4x3>2-a恒成立,即2-a 则2-a<(x4-4x3)min,
只须求出函数f(x)=x4-4x3在R上的最小值即可。
令f′(x)=4x3-12x3=0解得:x1=0,x2=3,
当x<0时,f′(x)<0;当03时,f′(x)>0;
故当x=3时,f(x)的最小值为-27,
∴2-a<-27,即a>29。
点评:通过导数结合恒成立的条件:af(x)在[m,n]恒成立af(x)minaf(x); 在[m,n]恒成立af(x)max,进一步求得参数的取值范围。
4 利用导数结合极值求参数范围
例4、已知f(x)=23x3-2ax2-3x(a∈R),若y=f(x)在(-1,1)内有且只有一个极值点,求a的取值范围。
解:设极值点为x0(-1 由f′(-1)·f′(1)<0,即(4a-1)(-4a-1)解得:a>14或a<-14,
∴当a>14,f′(-1)>0,f′(1)<0,
∴在(-1,x0)内f′(x)>0,在(x0,1)内f′(x)<0,
即f′(x)在(-1,x0)内是增函数,在(x0,1)内是减函数,
∴a>14时,f(x)在(-1,1)内有且只有一个极大值点,
同理可知:当a<-14时,f(x)在(-1,1)内有且只有一个极小值点,
当|a|14时,有f′(-1)0,又y=f′(x)图像的对称轴x=a∈(-1,1)
∴在(-1,1)内恒有f′(x)<0,∴f(x)在(-1,1)内没有极值,
故a的取值范围是:(-∞,-14)∪(14,+∞)。
点评:求函数极值的步骤:(1)求导,(2)令f′(x)=0求其根,(3)检验根的左右的符号;若左正右负,则f(x)在这个根处取得极大值;若左负右正,则f(x)在这个根处取得极小值。本题恰当利用极值点存在的条件:极值点左右两侧f′(x)函数值异号求得参数范围。
5 结合三角求参数范围
例5、已知f(x)=4x3-3x2cosθ+132(x∈R)且θ∈[0,π2],若f(x)的极小值大于零,求参数θ的取值范围。
解:f′(x)=12x2-6xcosθ,令f′(x)=0
解得:x1=0,x2=cosθ2,∵∈[0,π2],
当cosθ=0时,f(x)=4x3+132在(-∞,+∞)上是增函数无极值
∴cosθ>0,由f′(x)>0,解得:x>cosθ2或x<0,
∴当x∈(-∞,0)和(cosθ2,+∞)时,f(x)单调递增,
当x∈(0,cosθ2)时,f(x)单调递减,
∴当x=cosθ2时,f(x)取得极小值为f(cosθ2),
由f(cosθ2)>0,即-14cos3θ+132>0,
∴0 点评:在“知识交汇处”命题是高考的一大亮点,加强对知识的理解与综合是平时训练的一个学习方向。
1 利用导数结合函数性质求参数的范围
例1、f(x)=x2-2ax-3在[1,2]上存在反函数的充分必要条件是()
A.a∈(-∞,1]B,a∈[2,+∞)C,a∈[1,2]D,a∈(-∞,1]∪[2,+x)
解:∵f′(x)=2x-2a,故y=f(x)在[1,2]上存在反函数的充要条件是:
在[1,2]f′(x)0或f′(x)0恒成立,即2x-2a0或2x-2a0 ,
∴ax或ax在[1,2]恒成立,在[1,2]上xmin=1,xmax=2,
∴a2或a1,故选“D”。
点评:本题表面上考查的是二次函数存在反函数的充要条件,而实际上考查的是二次函数的单调性,利用导数进一步求解,这是高考命题的趋势。
2 构造函数利用导数求参数范围
例2、已知函数f(x)=13x3-x2-3x+43,直线l∶9x+2y+c=0若当x∈[-2,2]时,y=f(x)的图像在直线l的下方,求实数c的取值范围。
解:令g(x)=f(x)-(-92x-c2),则g(x)=13x3-x2+32x+43+c2,
∴g′(x)=x2-2x+32=(x-1)2+12>0
∴g(x)在[-2,2]上的增函数,最大值为g(2)=3+c2,由3+c2<0得:c<-6
即实数c的取值范围为(-∞,-6)。
点评:函数y=f(x)的图像在直线l的下方可转化为g(x)=f(x)-(-92x-c2)在区间[-2,2]上的最大值小于0,即把几何图形下的位置关系转化为代数条件,整个解答体现了转化与化归思想。
3 利用恒成立的条件求参数范围
例3、试求实数a的取值范围,使不等式x4-4x3>2-a对任意实数x都恒成立。
解:不等式x4-4x3>2-a恒成立,即2-a
只须求出函数f(x)=x4-4x3在R上的最小值即可。
令f′(x)=4x3-12x3=0解得:x1=0,x2=3,
当x<0时,f′(x)<0;当0
故当x=3时,f(x)的最小值为-27,
∴2-a<-27,即a>29。
点评:通过导数结合恒成立的条件:af(x)在[m,n]恒成立af(x)minaf(x); 在[m,n]恒成立af(x)max,进一步求得参数的取值范围。
4 利用导数结合极值求参数范围
例4、已知f(x)=23x3-2ax2-3x(a∈R),若y=f(x)在(-1,1)内有且只有一个极值点,求a的取值范围。
解:设极值点为x0(-1
∴当a>14,f′(-1)>0,f′(1)<0,
∴在(-1,x0)内f′(x)>0,在(x0,1)内f′(x)<0,
即f′(x)在(-1,x0)内是增函数,在(x0,1)内是减函数,
∴a>14时,f(x)在(-1,1)内有且只有一个极大值点,
同理可知:当a<-14时,f(x)在(-1,1)内有且只有一个极小值点,
当|a|14时,有f′(-1)0,又y=f′(x)图像的对称轴x=a∈(-1,1)
∴在(-1,1)内恒有f′(x)<0,∴f(x)在(-1,1)内没有极值,
故a的取值范围是:(-∞,-14)∪(14,+∞)。
点评:求函数极值的步骤:(1)求导,(2)令f′(x)=0求其根,(3)检验根的左右的符号;若左正右负,则f(x)在这个根处取得极大值;若左负右正,则f(x)在这个根处取得极小值。本题恰当利用极值点存在的条件:极值点左右两侧f′(x)函数值异号求得参数范围。
5 结合三角求参数范围
例5、已知f(x)=4x3-3x2cosθ+132(x∈R)且θ∈[0,π2],若f(x)的极小值大于零,求参数θ的取值范围。
解:f′(x)=12x2-6xcosθ,令f′(x)=0
解得:x1=0,x2=cosθ2,∵∈[0,π2],
当cosθ=0时,f(x)=4x3+132在(-∞,+∞)上是增函数无极值
∴cosθ>0,由f′(x)>0,解得:x>cosθ2或x<0,
∴当x∈(-∞,0)和(cosθ2,+∞)时,f(x)单调递增,
当x∈(0,cosθ2)时,f(x)单调递减,
∴当x=cosθ2时,f(x)取得极小值为f(cosθ2),
由f(cosθ2)>0,即-14cos3θ+132>0,
∴0