高考导数应用问题归类解析,本文主要内容关键词为:导数论文,此文献不代表本站观点,内容供学术参考,文章仅供参考阅读下载。
导数进入高中数学教材后,给函数性质的研究,开辟了一条新的途径,特别是应用导数这一新工具,为分析和解决问题提供了新的视角、新的方法,与传统的方法相比,简捷明快,具有明显优势.因此,2004年高考对导数应用问题的考查是一个热点内容之一.本文对此类问题进行归类解析,以供复习参考.
一、研究函数的性质
1.应用导数求函数的单调区间
例1 (2004年全国卷一)已知a∈R,求函数
评注:运用导数求函数单调区间的方法简单,避免了运用定义法时繁杂的运算与高难度变形技巧.本题要注意分类讨论思想方法的应用.
2.运用导数判断函数的极值
所以a的取值范围为[-2,2].
评注:应用导数求闭区间上的最值,先求出其开区间上的极值,再与端点的函数值比较即可求解.对(3)中已知函数单调性,求函数中所含参数,只要运用f′(x)>0或f′(x)<0,解不等式即可求得.
二、应用导数解决不等式问题
1.应用导数求解不等式
例4 (2004年湖南卷)设f(x)、g(x)分别是定义在R上的奇函数和偶函数,当x<0时,f′(x)g(x)+f(x)g′(x)>0,且g(-3)=0,则不等式f(x)g(x)<0的解集是(
)
(A)(-3,0)∪(3,+∞)
(B)(-3,0)∪(0,3)
(C)(-∞,-3)∪(3,+∞)
(D)(-∞,-3)∪(0,3)
解析:设F(x)=g(x)f(x),易知F(x)为奇函数.由x<0,F′(x)>0且g(-3)=0,知F(x)在(-∞,0)和(0,+∞)上为增函数且过点(±3,0).
根据对称性知F(x)=f(x)g(x)<0的解集为(-∞,-3)∪(0,3).
所以选答案(D).
评注:本题应用了导数的性质先求出函数F(x)的单调区间,再利用函数奇偶性求得不等式的解集.
2.应用导数证明不等式
例5 (2004年全国卷二)设函数f(x)=ln(1+x)-
评注:利用函数单调性证明不等式,关键在于构造相应的函数,然后在相应区间上用导数的知识判定其单调性,再利用单调性得到所证明的不等式.
三、应用导数解决几何问题
例6 (2004年浙江卷)设曲线y=e[-x](x≥0)在点M(t,e[-t])处的切线l与x轴、y轴所围成的三角形面积为S(t).
(1)求切线l的方程;
(2)求S(t)的最大值.
(2)令y=0,得x=t+1.
又令x=0,得y=e[-t](t+1)
所以S(t)=(1/2)(t+1)·e[-t](t+1)
=(1/2)(t+1)[2]e[-t],
从而S′(t)=(1/2)e[-t](1-t)(1+t).
S′(t)=0时,t=1或t=-1(舍去).
因为当t∈(0,1)时,S′(t)>0;
当t∈(1,+∞)时,S′(t)<0,
所以S(t)的最大值为S(1)=2/e.
评注:函数y=f(x)在点x[,0]处导数的几何意义就是曲线y=f(x)在点(x[,0],f(x[,0]))处的切线斜率,即k=f′(x[,0]).通过面积S(t)对变量t求导数,应用求极值方法即可求出面积最值.
四、应用导数解决实际生产中的最值问题
例7 (2004年重庆卷)某工厂生产某种产品,已知该产品的月产量x(吨)与每吨产品的价格P(元/吨)之间的关系为P=24200-(1/5)x[2],且生产x吨的成本为R=50000+200x元.问该厂每月生产多少吨产品才能使利润达到最大?最大利润是多少?(利润=收入-成本)
解析:每月生产x吨时的利润为
f(x)=(24200-(1/5)x[2])x-(50000+200x)
=-(1/5)x[3]+24000x-50000(x≥0).
由f′(x)=-(3/5)x[2]+24000=0解得
x=200(x=-200舍去).
因f(x)在[0,+∞)内只有一个驻点x=200,故它就是最大值点,最大值为
f(200)=-(1/5)(200)[3]+24000×200-50000
=3150000(元).
答:每月生产20吨产品时,利润达到最大,最大利润为315万元.
评注:这是一道实际生产中的最大值问题,一般先建立目标函数,通过配凑变形转化为符合二元或三元均值不等式的形式求最值,但配凑过程是一个难点.运用导数知识求目标函数的最值则变得非常简单.可见,导数的引入开辟了求最值问题的新途径.