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导数是近代数学的重要概念之一.正确熟练地运用导数,可以更好地解决函数的单调性、极值、作图问题以及不等式等各类问题.因此与导数相关的题目已经逐渐成为高考的热点之一.笔者总结了合理运用导数解题的策略和心得,供同学们复习时参考.
点评:因为导数由极限定义,所以就能利用导数来求极限.
例2 如图1所示,单位圆中弧AB的长为x,f(x)表示阴影部分面积的2倍,则f(x)的图像是
解析:若给出同样的弧长增长量△x,由图1不难发现面积增长量的变化规律:f(x)的增长速度在阴影部分面积达到半圆之前逐渐提升,之后又逐渐减退.所以正确的f(x)的图像应当是两端“平缓”,中间“陡峭”;当x=π时,f(x)的图像的切线斜率最大.故正确答案为D.
例3 设f’(x)是函数f(x)的导数,y=f’(x)的图像如图2所示,则y=f(x)的图像最有可能是
解析:设O到上底面中心的距离 为x.则可以得出帐篷的体积V(x)=
点评:某点导数值为零,若该点左右导数值异号,则该点是原函数的极值点,左正右负者为极大值点,左负右正者为极小值点;若左右导数值同号,则该点不是极值点.原函数的最大(小)值是所有极大(小)值及端点上的值中的最大(小)者.
当导数问题出现在高考试卷的后半部分时,命题者往往会通过设置参数、改变设问方式,或与数列、不等式等知识点相结合的手段来增加其难度.
例7 已知函数f(x)=(1 x/1-x x)×e-ax
(1)设a>0,讨论y=f(x)的单调性;
(2)若对于任意x∈(0,1)恒有f(x)>1,求a的取值范围.
解析:(1)由题意可得函数f(x)=(1 x/1-x)×e-ax的定义域为(-∞,1)∪(1, ∞),且其导数为f’(x)=(ax2 2-a/(1-x)2)×e-ax所以原函数的单调性只取决于函数g(x)=-ax2 2-a的正负性.又因为已知a>0,故应针对2-a进行讨论:
①当0<a<2时,g(x)=ax2 2-a恒正,故原函数在(-∞,1),(1, ∞)上均递增;
②当a=2时,f’(x)只是在x=0时为0,x≠0时,f’(x)>0,故结论同①;
③当a>2时,g(x)=ax2 2-a=a(x2-a-2/a),其中0<a-2/a<1,讨论结果见表1.
综上所述,若对于任意x∈(0,1)恒有f(x)>1成立,a的取值范围为(-∞,2].
点评:如果导数值的正负性取决于参数的取值,或者各个根之间的大小关系不确定,我们就需要进行有序的分类讨论,从而让一个不确定的问题转化为几个能确定的问题.
本例问题(2)转化为“何时f(0)是f(x)在[0,1)上的最小值”这样一个更为直白的问题,是化难为易的一种策略.
例8设f(x)=3ax2 2bx c,若已知f(0)>0,f(1)>0,a b c=O,求证:方程,(x)=0在(0,1)内有两个实数根.
解析:设F(x)=ax3 bx2 cx,则它的导数为F’(x)=f(x)=3ax2 2bx c.又由已知条件a b c=O,f(0)>0,f(1)>0可知,f(x)=ax3 bx2 cx过(0,0),(1,0)两点,并且在这两点上递增,如图4所示.因此F(x)在(0,1)内有两个极值点,即其导函数f(x)在(0,1)内有两个实数根,所以命题得证.

点评:因为导数由极限定义,所以就能利用导数来求极限.
例2 如图1所示,单位圆中弧AB的长为x,f(x)表示阴影部分面积的2倍,则f(x)的图像是

解析:若给出同样的弧长增长量△x,由图1不难发现面积增长量的变化规律:f(x)的增长速度在阴影部分面积达到半圆之前逐渐提升,之后又逐渐减退.所以正确的f(x)的图像应当是两端“平缓”,中间“陡峭”;当x=π时,f(x)的图像的切线斜率最大.故正确答案为D.
例3 设f’(x)是函数f(x)的导数,y=f’(x)的图像如图2所示,则y=f(x)的图像最有可能是

解析:设O到上底面中心的距离 为x.则可以得出帐篷的体积V(x)=

点评:某点导数值为零,若该点左右导数值异号,则该点是原函数的极值点,左正右负者为极大值点,左负右正者为极小值点;若左右导数值同号,则该点不是极值点.原函数的最大(小)值是所有极大(小)值及端点上的值中的最大(小)者.
当导数问题出现在高考试卷的后半部分时,命题者往往会通过设置参数、改变设问方式,或与数列、不等式等知识点相结合的手段来增加其难度.
例7 已知函数f(x)=(1 x/1-x x)×e-ax
(1)设a>0,讨论y=f(x)的单调性;
(2)若对于任意x∈(0,1)恒有f(x)>1,求a的取值范围.
解析:(1)由题意可得函数f(x)=(1 x/1-x)×e-ax的定义域为(-∞,1)∪(1, ∞),且其导数为f’(x)=(ax2 2-a/(1-x)2)×e-ax所以原函数的单调性只取决于函数g(x)=-ax2 2-a的正负性.又因为已知a>0,故应针对2-a进行讨论:
①当0<a<2时,g(x)=ax2 2-a恒正,故原函数在(-∞,1),(1, ∞)上均递增;
②当a=2时,f’(x)只是在x=0时为0,x≠0时,f’(x)>0,故结论同①;
③当a>2时,g(x)=ax2 2-a=a(x2-a-2/a),其中0<a-2/a<1,讨论结果见表1.

综上所述,若对于任意x∈(0,1)恒有f(x)>1成立,a的取值范围为(-∞,2].
点评:如果导数值的正负性取决于参数的取值,或者各个根之间的大小关系不确定,我们就需要进行有序的分类讨论,从而让一个不确定的问题转化为几个能确定的问题.
本例问题(2)转化为“何时f(0)是f(x)在[0,1)上的最小值”这样一个更为直白的问题,是化难为易的一种策略.

例8设f(x)=3ax2 2bx c,若已知f(0)>0,f(1)>0,a b c=O,求证:方程,(x)=0在(0,1)内有两个实数根.
解析:设F(x)=ax3 bx2 cx,则它的导数为F’(x)=f(x)=3ax2 2bx c.又由已知条件a b c=O,f(0)>0,f(1)>0可知,f(x)=ax3 bx2 cx过(0,0),(1,0)两点,并且在这两点上递增,如图4所示.因此F(x)在(0,1)内有两个极值点,即其导函数f(x)在(0,1)内有两个实数根,所以命题得证.