例4  (2007年高考全国卷Ⅱ理科22题)已知函数f (x)=x3-x.

(Ⅰ)求曲线y=f (x)在点M(t,f (t))处的切线方程;

(Ⅱ)设a>0,如果过点(a,b)可作曲线y=f (x)的三条切线,证明:-a<b<f (a).

分析  (Ⅰ)问比较简单,f ¢(x0)的几何意义是曲线f(x)在点(x0,f (x0))处的切线的斜率,利用这一几何意义就可以求切线方程.(Ⅱ)问中条件“过点可作曲线y=f (x)的三条切线”,可转化为该点代入切线方程后所得方程有三个相异的实根,而研究根的个数仍然需要借助导数.

解  (Ⅰ)求函数f (x)的导数:f ¢(x)=3x2-1.

曲线y=f (x)在点M(t,f (t))处的切线方程为:y-f (t)=f ¢(t)(x-t),

即y=(3t2-1)x-2t3.

(Ⅱ)如果有一条切线过点(a,b),则存在t,使b=(3t2-1)a-2t3.

于是,若过点(a,b)可作曲线y=f (x)的三条切线,则方程2t3-3at2+a+b=0有三个相异的实数根.

记g(t)= 2t3-3at2+a+b,则g¢(t)=6t2-6at=6t(t-a).

当t变化时,g(t),g¢(t)变化情况如下表:

t
(-¥,0)
0
(0,a)
a
(a,+¥)
g¢(t)
+
0
-
0
+
g(t)
↗
极大值a+b
↘
极小值b-f (a)
↗

由g(t)的单调性,当极大值a+b<0或极小值b-f (a)>0时,方程g(t)=0最多有一个实数根;

当a+b=0时,解方程g(t)=0得,即方程g(t)=0只有两个相异的实数根;

当b-f (a)=0时,解方程g(t)=0得,即方程g(t)=0只有两个相异的实数根.

综上,如果过(a,b)可作曲线y=f (x)三条切线,即g(t)=0有三个相异的实数根,则即-a<b<f (a).

点评  利用导数研究一个三次方程f (x)=0根的个数问题是一类常见的题型,它可以看成是函数f (x)的图像与x轴的交点个数问题,因此与函数的极值有关.

由此可见,我们常常利用导数判断函数的单调性、求极值、求最值、求取值范围、证明不等式、求切线方程、判断方程根的个数,而这七个应用我们通过上面四个典型例题就可以学到.

例3  (2007年高考安徽卷理科18题)设a≥0,f (x)=x-1-ln2 x+2aln x(x>0).

(Ⅰ)令F(x)=x f ¢(x),讨论F(x)在(0,+¥)内的单调性并求极值;

(Ⅱ)求证:当x>1时,恒有x>ln2 x-2aln x+1.

分析  利用导数研究函数的单调性、极值和证明不等式是近年来高考中的常考题型,解题时有一套完整的流程,我们必须十分熟练.

(Ⅰ)解  根据求导法则有,

故F(x)=x f ¢(x)=x-2ln x+2a(x>0),于是,

列表如下:

x
(0,2)
2
(2,+¥)
F¢(x)
-
0
+
F(x)
↘
极小值F(2)
↗

故知F(x)在(0,2)内是减函数,在(2,+¥)内是增函数,所以,在x=2处取得极小值F(2)=2-2ln2+2a.

(Ⅱ)证明  由a≥0知,F(x)的极小值F(2)=2-2ln2+2a>0.

于是由上表知,对一切x∈(0,+¥),恒有F(x)=x f ¢(x)>0.

从而当x>0时,恒有f ¢(x)>0,故f (x)在(0,+¥)内单调增加.

所以当x>1时,f (x)>f (1)=0,即x-1-ln2 x+2aln x>0.

故当x>1时,恒有x>ln2 x-2aln x+1.

点评  本题主要考查函数导数的概念与计算,利用导数研究函数的单调性、极值和证明不等式的方法,考查综合运用有关知识解决问题的能力.需要注意的是(Ⅱ)问中的不等式经移项后不必构造新的函数,因为这就是已知函数f (x),并且f (x)的单调性也不用再求导研究,因为可以利用(Ⅰ)问中F(x)的单调性和极小值就可以找到f ¢(x)>0,从而得出f (x)的单调性.

例1某分公司经销某种品牌产品,每件产品的成本为3元,并且每件产品需向总公司交a元(3≤a≤5)的管理费,预计当每件产品的售价为x元(9≤x≤11)时,一年的销售量为 (12-x)2万件.

(Ⅰ)求分公司一年的利润L(万元)与每件产品的售价x的函数关系式;

(Ⅱ)当每件产品的售价为多少元时,分公司一年的利润L最大,并求出L的最大值Q(a).

分析  本题列出利润函数的关系式并不难,但由于函数是三次的,所以要求出最大的利润还需借助导数知识.

解  (Ⅰ)分公司一年的利润L(万元)与售价x的函数关系式为

L(x)=(x-3-a)(12-x)2,x∈[9,11].

(Ⅱ)L¢(x)=(12-x)2-2(x-3-a)(12-x)

          =(12-x)(18+2a-3x).

令L¢(x)=0得,或x=12(不合题意,舍去).

∵3≤a≤5,∴8≤≤.

(1)当8≤<9即3≤a<时,在[9,11]上L¢(x)<0,L(x)为减函数,

所以Lmax=L(9)=(9-3-a)(12-9)2=9(6-a).

(2)当9≤≤即≤a≤5时,在两侧L¢的值由正变负,L(x)由增函数变减函数,

所以.

综上所述,最大利润

答:若3≤a<,则当每件售价为9元时,分公司一年的利润L最大,且最大值Q(a)=9(6-a)(万元);若≤a≤5,则当每件售价为元时,分公司一年的利润L最大,且最大值(万元).

点评  本题考查了函数、导数及其应用等知识,考查了运用数学知识分析和解决实际问题的能力,还体现了分类讨论的思想方法.

 0  297758  297766  297772  297776  297782  297784  297788  297794  297796  297802  297808  297812  297814  297818  297824  297826  297832  297836  297838  297842  297844  297848  297850  297852  297853  297854  297856  297857  297858  297860  297862  297866  297868  297872  297874  297878  297884  297886  297892  297896  297898  297902  297908  297914  297916  297922  297926  297928  297934  297938  297944  297952  447090 

违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com

精英家教网