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摘要: 导数的广泛应用,为我们解决函数问题提供了有力的工具,用导数可以解决函数中的最值问题,不等式问题,还可以与解析几何相联系,在知识的网络交汇处设计问题.因此,在教学中,要突出导数的应用.
关键词: 导数应用函数
导数是高中数学的一个重要内容,它的引入为解决中学数学问题提供了新的视野,不论是研究函数的性质,还是解决不等式的问题和方程根的问题,也不论是探求函数的极值、最值,还是解决曲线的切线问题,导数都发挥着非常重要的作用,在近几年的高考中,对导数的考查在逐步加强.一般的高考对导数的考查形式多样,难易均有,可以在填空题中出现,也更容易在解答题中出现,有时候作为压轴题,主要考查导数的综合应用.我拟就导数在函数中的应用,谈谈个人的感悟和体会.
1.求曲线y=f(x)在点(x■,y■)处的切线的斜率,运用导数的几何意义.
函数在某点的导数,其几何意义是曲线在该点处切线的斜率,利用导数可以十分便捷地分析处理解析几何中的有关切线问题.
(2010湖北文)设函数f(x)=x■ 2ax■ bx a,g(x)=x■-3x 2,其中x∈R,a、b为常数,已知曲线y=f(x)与y=g(x)在点(2,0)处有相同的切线l.求a、b的值,并写出切线l的方程.
【解析】f′(x)=3x■ 4ax b,g′(x)=2x-3,由于曲线y=f(x)与y=g(x)在点(2,0)处有相同的切线,故有f(2)=g(2)=0,f′(2)=g′(2)=1,由此解得:a=-2,b=5,切线l的方程:x-y-2=0.
2.利用导数求函数极(最)值.
解答这类问题的方法是:①根据求导法则求出函数的导数;②令导数等于0,解出导函数的零点;③分区间讨论,得出函数的单调区间;④判断极值点,求出极值;⑤求出区间端点值与极值进行比较,求出最值.
(2010江西理)设f(x)=-■x■ ■x■ 2ax.当0<a<2时,f(x)在[1,4]上的最小值为-■,求f(x)在该区间上的最大值.
【解析】f′(x)=-x■ x 2a=-(x-■)■ ■ 2a,
令f′(x)=0,得两根x■=■,x■=■.
所以f(x)在(-∞,x■),(x■, ∞)上单调递减,在(x■,x■)上单调递增.
当0<a<2时,有x■<1<x■<4,所以f(x)在[1,4]上的最大值为f(x■).
又f(4)-f(1)=-■ 6a<0,即f(4)<f(1),
所以f(x)在[1,4]上的最小值为f(4)=8a-■=-■,得a=1,x■=2,
从而f(x)在[1,4]上的最大值为f(2)=■.
3.以导数知识为工具研究函数单调性,对函数单调性的研究,导数作为强有力的工具提供了简单、程序化的方法,具有普遍性的可操作方法.
(2010辽宁卷)已知函数f(x)=(a 1)lnx ax■ 1.讨论函数f(x)的单调性.
【解析】f(x)的定义域为(0, ∞),f′(x)=■ 2ax=■.
当a≥0时,f′(x)>0,故f(x)在(0, ∞)单调递增;
当a≤-1时,f′(x)<0, 故f(x)在(0, )单调递减;
当-1<a<0时,令f′(x)=0,解得x=■.当x∈(0,■ )时,f′(x)>0;
当x∈(■ , ∞)时,f′(x)<0.故f(x)在(0,■)单调递增,在(■, ∞)单调递减.
4.证明不等式彰显导数方法运用的灵活性.
把要证明的一元不等式通过构造函数转化为f(x)>0(<0),再通过求f(x)的最值,实现对不等式证明.导数为解决此类问题开辟了新的路子,使过去不等式的证明方法从特殊技巧变为通法,彰显导数方法运用的灵活性、普适性.
(2010全国卷2)设函数f(x)=1-e■,证明:当x>-1时,f(x)≥■.
【解析】当x>-1时,f(x)≥■,当且仅当e■≥1 x
令g(x)=e■-x-1,则g′(x)=e■-1.
当x≥0时,g′(x)≥0,则g(x)在[0, ∞)是增函数;
当x≤0时,g′(x)≤0,则g(x)在(-∞,0]是减函数,
于是g(x)在x=0处取得最小值,因而当x∈R时,g(x)≥g(0),即e■≥1 x,所以当x>-1时,f(x)≥■.
总之,导数作为解决数学问题的有力工具,全面体现了数学的价值,既给学生提供了一种新的方法,又给学生提供了一种重要的思想,在解决数学问题时使用非常方便,尤其是利用导数来解决函数的单调性,极值,最值,以及切线问题.在导数的应用过程中,要加强对基础知识的理解,重视数学思想方法的应用,达到优化解题思维,简化解题过程的目的.
关键词: 导数应用函数
导数是高中数学的一个重要内容,它的引入为解决中学数学问题提供了新的视野,不论是研究函数的性质,还是解决不等式的问题和方程根的问题,也不论是探求函数的极值、最值,还是解决曲线的切线问题,导数都发挥着非常重要的作用,在近几年的高考中,对导数的考查在逐步加强.一般的高考对导数的考查形式多样,难易均有,可以在填空题中出现,也更容易在解答题中出现,有时候作为压轴题,主要考查导数的综合应用.我拟就导数在函数中的应用,谈谈个人的感悟和体会.
1.求曲线y=f(x)在点(x■,y■)处的切线的斜率,运用导数的几何意义.
函数在某点的导数,其几何意义是曲线在该点处切线的斜率,利用导数可以十分便捷地分析处理解析几何中的有关切线问题.
(2010湖北文)设函数f(x)=x■ 2ax■ bx a,g(x)=x■-3x 2,其中x∈R,a、b为常数,已知曲线y=f(x)与y=g(x)在点(2,0)处有相同的切线l.求a、b的值,并写出切线l的方程.
【解析】f′(x)=3x■ 4ax b,g′(x)=2x-3,由于曲线y=f(x)与y=g(x)在点(2,0)处有相同的切线,故有f(2)=g(2)=0,f′(2)=g′(2)=1,由此解得:a=-2,b=5,切线l的方程:x-y-2=0.
2.利用导数求函数极(最)值.
解答这类问题的方法是:①根据求导法则求出函数的导数;②令导数等于0,解出导函数的零点;③分区间讨论,得出函数的单调区间;④判断极值点,求出极值;⑤求出区间端点值与极值进行比较,求出最值.
(2010江西理)设f(x)=-■x■ ■x■ 2ax.当0<a<2时,f(x)在[1,4]上的最小值为-■,求f(x)在该区间上的最大值.
【解析】f′(x)=-x■ x 2a=-(x-■)■ ■ 2a,
令f′(x)=0,得两根x■=■,x■=■.
所以f(x)在(-∞,x■),(x■, ∞)上单调递减,在(x■,x■)上单调递增.
当0<a<2时,有x■<1<x■<4,所以f(x)在[1,4]上的最大值为f(x■).
又f(4)-f(1)=-■ 6a<0,即f(4)<f(1),
所以f(x)在[1,4]上的最小值为f(4)=8a-■=-■,得a=1,x■=2,
从而f(x)在[1,4]上的最大值为f(2)=■.
3.以导数知识为工具研究函数单调性,对函数单调性的研究,导数作为强有力的工具提供了简单、程序化的方法,具有普遍性的可操作方法.
(2010辽宁卷)已知函数f(x)=(a 1)lnx ax■ 1.讨论函数f(x)的单调性.
【解析】f(x)的定义域为(0, ∞),f′(x)=■ 2ax=■.
当a≥0时,f′(x)>0,故f(x)在(0, ∞)单调递增;
当a≤-1时,f′(x)<0, 故f(x)在(0, )单调递减;
当-1<a<0时,令f′(x)=0,解得x=■.当x∈(0,■ )时,f′(x)>0;
当x∈(■ , ∞)时,f′(x)<0.故f(x)在(0,■)单调递增,在(■, ∞)单调递减.
4.证明不等式彰显导数方法运用的灵活性.
把要证明的一元不等式通过构造函数转化为f(x)>0(<0),再通过求f(x)的最值,实现对不等式证明.导数为解决此类问题开辟了新的路子,使过去不等式的证明方法从特殊技巧变为通法,彰显导数方法运用的灵活性、普适性.
(2010全国卷2)设函数f(x)=1-e■,证明:当x>-1时,f(x)≥■.
【解析】当x>-1时,f(x)≥■,当且仅当e■≥1 x
令g(x)=e■-x-1,则g′(x)=e■-1.
当x≥0时,g′(x)≥0,则g(x)在[0, ∞)是增函数;
当x≤0时,g′(x)≤0,则g(x)在(-∞,0]是减函数,
于是g(x)在x=0处取得最小值,因而当x∈R时,g(x)≥g(0),即e■≥1 x,所以当x>-1时,f(x)≥■.
总之,导数作为解决数学问题的有力工具,全面体现了数学的价值,既给学生提供了一种新的方法,又给学生提供了一种重要的思想,在解决数学问题时使用非常方便,尤其是利用导数来解决函数的单调性,极值,最值,以及切线问题.在导数的应用过程中,要加强对基础知识的理解,重视数学思想方法的应用,达到优化解题思维,简化解题过程的目的.