.3利用导数研究函数的特性(1 / 1)

考试要点剖析

一、掌握用导数判断函数的单调性.

1. 单调性判别法

设y=f(x)在[a,b]上连续,在(a,b)内可导,

(1) 若f′(x)≥0,(x∈(a,b)),则y=f(x)在[a,b]上单调增加;

(2) 若f′(x)≤0,(x∈(a,b)),则y=f(x)在[a,b]上单调减少;

【注】确定函数的单调区间:用一阶导数等于零的点及一阶导数不存在点对定义域划分,然后判断导函数在每个区间上的符号.

【例3.7】求下列函数的单调区间(1) y=1+36x(x+3)2;(2) y=1-(x-2)23.

【解析】(1) y′=36(3-x)(x+3)3=0 ?? x1=3.

x(-∞,-3)(-3,3)3(3,+∞)

y′-+-

y单减单增单减

单调增加区间(-3,3],单调减区间(-∞,-3),[3,+∞).

(2) y′=-23(x-2)-13

x(-∞,2)2(2,+∞)

y′+-

y单增单减

二、理解函数的极值的概念,掌握求函数极值的方法和函数最大值、最小值的求法及其简单应用.

1. 极值定义

设函数f(x)在x0的某个邻域内有定义,且存在δ0,当x∈U(x0∧,δ)有f(x)f(x0)[或f(x)0(0时f(x0)为极小值,f(n)(x0)0,则在点

x0的某个空心邻域内,有1n!f(n)(x0)(x-x0)n0,从而f(x)f(x0),

此时

x0为

f(x)的极小值点;

f(n)(x0)0(在x=0的某空心领域);

由1-cosx0,有f(x)0=f(0),即f(x)在x=0取极小值,应选(D).

本题还可特殊选取满足题中条件的f(x)=x2显然,它在x=0取得极小值,其余的都不正确,这样本题仍选(D).

【例26】求函数y=x+3(1-x)13的极值.

【解析】令y′=1-1(1-x)23=0得驻点为x1=0,x2=2,而x3=1是导数不存在的点,得出下列表格

x(-∞,0)0(0,1)1(1,2)2(2,+∞)

y′+--+

y↑↓↓↑

由上表知,f(0)是f(x)的极大值;f(2)是f(x)的极小值.

【例27】设函数f(x)在(-∞,+∞)内连续,其导函数的图形如图所示,则f(x)有().

(A) 一个极小值点和两个极大值点(B) 两个极小值点和一个极大值点

(C) 两个极小值点和两个极大值点(D) 三个极小值点和一个极大值点

【分析】函数的极值点可能是驻点(一阶导数为零)

或导数不存在的点,极值点是极大值点还是极小值

点可进一步由取极值的第一或第二充分条件判定.

【解析】根据导函数的图形可知,一阶导数为零的

点有3个(导函数与x轴交点的个数);x=0是导数

不存在的点.

对3个一阶导数为零的点左右两侧导数符号均

不一致,故必为极值点,其中第一个交点左右两侧

导数符号由正变为负,是极大值点;第二个交点和第三个交点左右两侧导数符号由负变为正,是极小值点,则三个

驻点中有两个极小值点,一个极大值点;对导数不存在的点:x=0.左侧一阶导数为正,右侧一阶导数为负,可见x=0为极大值点.

故f(x)共有两个极小值点和两个极大值点,应选(C).

【例28】设函数f(x)在定义域内可导,y=f(x)的图形如右图所示,则导函数y=f′(x)的图形为().

【解析】从题设图形可见,在y轴的左侧,曲线y=f(x)是严格单调增加的,因此当 x0,对应y=f′(x)图形必在x轴的上方,由此可排除(A),(C);又 y=f(x)的图形在y轴右侧靠近y轴部分是单调增,所以在这一段内一定有f′(x)0,对应y=f′(x)图形必在x轴的上方,可排除(B),故正确答案为(D).

【题型七】凹凸性的判定与拐点的求法

求函数凹凸区间与拐点的方法程序:

1) 定域:求函数f(x)的定义域;

2) 找点:找出可能拐点,即f″(x)=0的点及f″(x)不存在的连续点;

3) 分段:用2)中求得的点分定义域为若干段子区间;

4) 判定:讨论每个子取间内f″(x)的符号,得出结论.

【例29】设函数f(x)在(-∞,+∞)内连续,其中2阶导函数f″(x)的图形如图所示,则曲线y=f(x)的拐点个数为().

(A) 0(B) 1

(C) 2(D) 3

【解析】曲线的拐点出现在二阶导数等于0,或二阶导数不存在的点,并且在这点的左右两侧二阶导函数异号.因此,由f″(x)的图形可得,曲线y=f(x)存在两个拐点.选(C).

【评注】本题图形若为f′(x)的图形,则答案为(B),请读者思考为什么?

【例30】求函数f(x)=(x-5)x23的拐点.

【解析】因为y=x5/3-5x2/3所以y′=53x2/3-103x-1/3=5(x+2)3x1/3.

所以y″=109x-1/3+109x-4/3=10(x+1)9x4/3.

当x=-1时,y″=0;x=0时,y″不存在.

在x=-1左右近旁y″异号,在x=0左右近旁均有y″0,且y(-1)=6.

故所求曲线的拐点为(-1,-6).

【例31】设f(x)=|x(1-x)|,则().

(A) x=0是f(x)的极值点,但(0,0)不是曲线y=f(x)的拐点

(B) x=0不是f(x)的极值点,但(0,0)是曲线y=f(x)的拐点

(C) x=0是f(x)的极值点,且(0,0)是曲线y=f(x)的拐点

(D) x=0不是f(x)的极值点,但(0,0)也不是曲线y=f(x)的拐点

【解析】f(x)=x2-x,x≤0

x-x2,0f(0)=0.得ex1+x+12x2.

【例34】证明:当0