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导数与函数单调性交汇
利用导数争辩函数单调性是高考考查的重点,重点以三次函数、指数函数、对数函数为载体,近几年常考查以下几种题型。下面举例说明。
一、 直接利用导数求单调区间
例1、已知函数,求导函数,并确定的单调区间.
解:.
令,得.
当,即时,的变化状况如下表:
0
当,即时,的变化状况如下表:
0
所以,当时,函数在上单调递减,
在上单调递增,在上单调递减.
当时,函数在上单调递减,
在上单调递增,在上单调递减.
当,即时,,
所以函数在上单调递减,在上单调递减.
二、 给出函数在某个区间上的单调性,求参数范围
例2、设a>0,函数在上是单调递增函数,求a的取值范围。
分析1:函数在上是单调递增函数,所以为函数的递增区间的子集,因此先求出函数的单调增区间。
解法1:,令,
得,或,故函数的单调递增区间为和
由于函数在上是单调递增函数,所以,得
所以a的取值范围是
分析2:由于函数在上是单调递增函数,所以当时,恒成立。
解法2:,由于函数在上是单调递增函数,所以当时,恒成立,即恒成立,这是要,
又当时,,所以,由于a>0,所以a的取值范围是
点评:“函数f(x)的单调递增(或递减)区间为A”与“函数f(x)在区间B内单调递增(或递减)”这两种说法是有区分的,它们的关系是,不要误认为是A=B.
例3、若函数,在区间(1,4)内是减函数,在区间上为增函数,求实数a的取值范围。
解:,由于函数在区间(1,4)内是减函数,在区间上为增函数,所以当时,恒成立;当时,恒成立。由于为二次函数,(大致图象如图所示)
所以,即,解得
所以a的取值范围是[5,7].
三、 综合应用
例4、已知函数(b,c为常数),
(1)若f(x)在x=1和x=3处取得极值,试求b,c的值;
(2)若f(x)在,上单调递增且在上单调递减,又满足,求证:;
(3)在(2)的条件下,若,试比较与的大小,并加以证明。
(1)解:由题意可得,由于f(x)在x=1和x=3处取得极值,所以的两根为1,3,从而有,所以
(2)证明:若f(x)在,上单调递增且在上单调递减,说明是方程=0的两根,则有,,由,
可得,即有.
(3)解:由(2)的条件,有,
从而有+x,
所以,
又,所以,
从而,故>.
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