高中数学选修本(文科)导数的应用（一）VIP免费

导数的应用（一）【考点指津】1．函数的导数与单调性的关系：若f'(x)>0，则f(x)为增函数；若f'(x)恒等于零，则f(x)为常数；若f(x)<0，则f(x)为减函数．2．从函数图象出发，通过数形结合的方法直观了解可导函数的单调性与其导数的关系，熟练掌握用导数的符号判别函数增减性的方法．【知识在线】1．函数y=x2-x+1的单调递减区间是（）A．(-∞，)B．(，+∞)C．(-∞，-)D．(-，+∞)2．若函数f(x)=ax+b上是R上的单调函数，则a、b应满足（）A．a>0，b>0B．a>0，b∈RC．a<0，b∈RD．a≠0，b∈R3．已知函数f(x)=x2(x-3)，则f(x)在R上的单调递减区间是，单调递增区间为．4．若三次函数f(x)=x3+kx在（-∞，+∞）内是增函数，则实数k的取值范围是．5．证明函数f(x)=x2-4x+1在区间(-∞，2)上是减函数．【讲练平台】例1函数y=x2-x3的单调递增区间为，单调递减区间为．分析先求函数的导数f'(x)，再根据f'(x)>0（或f'(x)<0）解得f(x)的递增（或递减）区间．解由y=x2-x3可得y'=2x-x2令y'>0，即2x-x2>0，解得02因此，当x∈(-∞，0)或(2，+∞)时，函数为增函数，即单调递增区间为（-∞，0）或(2，+∞)．点评本题也可用函数单调性的定义来解，但在判断函数的单调性时，“导数法”要比“定义法”简捷得多．例2函数y=f(x)的导数y'>0是函数f(x)单调递增的（）A．充要条件B．充分不必要条件C．必要不充分条件D．既不充分也不必要条件分析借助函数的导数与单调性之间的关系，充分性即可判定．必要性可结合具体的例子来加以说明．解由函数的导数与单调性的关系：导数为正，函数为增；导数为负，函数为减．因此不难知道：y'>0可推出函数f(x)单调递增．但反之不然，例如对于函数y=x3来说，它在R上是增函数，而它在x=0处的导数等于0，因此并不能推出y'>0．故选B．点评应当注意函数在它的单调区间内某点处的导数可能为零，并非一定要恒大于零或恒小于零．例3若函数f(x)=ax3+x，(1)求实数a的取值范围，使f(x)在R上是增函数．(2)求实数a的取值范围，使f(x)恰好有三个单调区间．分析若条件(1)成立，则f'(x)>0对x∈R恒成立，据此可解得a的范围；若条件(2)成立，则方程f'(x)=0应当有两个不等实根，可由判别式大于0求得a的范围．解f'(x)=3ax2+1(1) f'(x)=3ax2+1对x∈R恒成立，f(x)在R上是增函数，∴当a≥0时，f'(x)>0(2)令3ax2+1=0有两个不等实根，∴Δ=-12a>0，∴a<0点评求函数的导数和解相关的不等式是研究函数单调性的常用手段和关键所在．例4设a＞0，函数f(x)=x3-ax在[1，+)上是单调函数．（1）求实数a的取值范围；（2）设x0≥1，f(x)≥1，且f(f(x0))=x0，求证：f(x0)=x0．分析（1）因为最高次的系数为大于0，故在区间[1，+∞）是单调函数只能是单调增函数，对于任意x1．x2∈[1，+]且x1＜x2，则f(x2)-f(x1)＜0恒成立的a的取值范围．解（1）任取x1．x2∈[1，+]且x1＜x2，则f(x2)-f(x1)=(x23-ax2)-(x13-ax1)=(x2-x1)(x22+x1x2+x12-a)， 1≤x1＜用心爱心专心115号编辑x2，∴x22+x1x2+x12＞3，显然，不存在一个常数a，使得x22+x1x2+x12-a恒为负数， f(x)有确定的单调性，∴必存在一个常数a，使x22+x1x2+x12-a恒为正数，即x22+x1x2+x12＞a，∴a≤3，这时有f(x2)＞f(x1)，∴f(x)在[1，+]上是增函数，故a的取值范围是（0，3）．（2）设f(x0)=u，则f(u)=x0，于是，则（）-a(x0-u)=u-x0即（x0-u）（x02+x0u+u2+1-a)=0， x0≥1，u≥1，x02+x0u+u2≥3，又 0＜a≤3，∴x02+x0u+u2+1-a＞0，∴x0-u=0，即u=x0，故f(x0)=x0．点评方程思想是见的数学思想，本题第二小题就是设变量列方程解题．其次本题第二小题还可以利用反证法来证明．【知能集成】求函数单调区间的步骤为：(1)确定函数的定义域；(2)求导数f'(x);(3)解不等式f'(x)>0，得f(x)的递增区间；解不等式f'(x)<0，得f(x)的递减区间．【训练反馈】1．若函数f(x)=x3+x2+mx+1是R上的单调函数，则实数m的取值范围是（）A．(，+∞)B．(-∞，)C．[，+∞]D．(-∞，)2．若f(x)=ax2+bx在区间(0，+∞)单调递增，则a、b应满足（）A．a>0，b=0B．a=0，b>0C．a>0，b=0或a=0，b>0D．以...