01已知函數單調性球參數範圍的五大類型題
已知函數f(x)=1/3·x^3-a/2·x^2+2x。
⑴若f(x)在(-2,-1)上單調遞減,求a的取值範圍;
⑵若f(x)的單調遞減區間為(-2,-1),求a的值;
⑶若f(x)在(-2,-1)上存在單調遞減區間,求a的取值範圍;
⑷若f(x)在(-2,-1)上不單調,求a的取值範圍;
⑸若f(x)在R上是單調函數,求a的取值範圍。
這是導數在函數單調性中應用,也是高考常見的幾種類型題,這幾種類型題對應著不同的轉化,學好且會區分這些內容,該模塊也就變得簡單易求解。
學好這些題型就是這塊內容的突破點。
下面就每個類型題講解的過程中詳細的說明每個類型題轉化的條件。
02類型一以及轉化的條件和處理方法
類型一就是對應的第一小題——恆成立的問題。
模型:若函數f(x)在區間D上單調遞增(減),求參數m的範圍。
第一,可以轉化為一次導數f'(x)≥0(或f'(x)≤0)恆成立的問題。
第二,處理方法1——討論最值法:即再轉化成為[f'(x)]min≥0(或者[f'(x)]max≤0),從而構建出關於參數的不等式,要注意「=」是否取到;
處理方法2——分離參數法:若參數能夠分離出來,如果m≥g(x)恆成立,那麼可轉化為m≥g(x)min;如果m≤g(x)恆成立,那麼可轉化為m≤g(x)min .
⑴解題步驟:因為f(x)在(-2,-1)上單調遞減,則該函數的一次導數在區間(-2,-1)上的小於等於0恆成立。
因為f(x)=1/3·x^3-a/2·x^2+2x,則一次導數為f'(x)=x^2-ax+2.
則有上述條件轉化為x^2-ax+2≤0在區間(-2,-1)恆成立,求a的取值範圍?
根據二次函數的性質(詳細可見高中數學,二次函數的圖像和性質大全及兩大類型題,高考常考內容),即開口向上最大值只可能取兩端點,所以只要滿足f'(-2)≤0和f'(-1)≤0即可。
解得到a≤-3.
所以⑴中a的取值範圍為(-∞,-3]。
03類型二以及轉化條件和處理方法
類型二就是對應的第二小題——轉化成不等式解集。
這道題給出的區間就是整個函數的單調遞減區間,相當於解一次導數為f'(x)<0的解集為(-2,-1).
⑵解題步驟:
因為f(x)的單調遞減區間為(-2,-1),則f'(x)<0的解集為(-2,-1).
即f'(x)=x^2-ax+2=0的兩個根為-2、-1.
根據二次方程中根與係數之間的關係,則有-2+(-1)=a,解得到a=-3.
04類型三以及轉化條件和處理方法
類型三就是對應的第三小題——存在問題。
模型:已知函數f(x)在區間(a,b)上存在單調區間,求參數的範圍。
第一,一般轉化為f'(x)>0(或f'(x)<0)在區間(a,b)上有解的問題。
第二,處理方法1——討論最值法:即再轉化為[f'(x)]max≥0(或[f'(x)]min≤0),從而列出關於參數的不等式;
處理方法2——分離參數法:若參數能夠分離出來,如果m>g(x)在區間(a,b)上有解,那麼可轉化為m>g(x)min;如果m<g(x)在區間(a,b)上有即,那麼可轉化為m<g(x)max。
⑶解題步驟:因為f(x)在區間(-2,-1)上存在單調遞減區間,所以該問題轉化為f'(x)<0在(-2,-1)上有解。
則存在x∈(-2,-1),使f'(x)=x^2-ax+2<0成立,則有
a<[(x^2+2)/x]max=-2√2.
所以a的取值範圍為(-∞,-2√2)。
05類型四以及轉化條件和處理方法
類型四對應第4小題——函數不單調問題。
模型:已知函數f(x)在某個區間上不單調,求參數的範圍。
處理方法1:利用導數求單調區間,畫函數的草圖,根據草圖讓區間端點值在極值點的兩側即不單調,從而確定參數範圍。
處理方法2:補集思想。先求函數在該區間單調時參數的範圍,再求其補集。
處理方法3:可轉化為導函數f'(x)在相應區間上存在變號零點,通常採用參變量分離法求解。
⑷解題步驟:因為函數f(x)在(-2,-1)上不單調,則該問題轉化為f'(x)=0的根在區間(-2,-1)上,即函數f(x)的極值點落在區間(-2,-1)內。
則有f'(x)=x^2-ax+2=0在區間(-2,-1)內有解。
則有a=(x^2+2)/x,x∈(-2,-1).
將y=(x^2+2)/x看成一個函數,則y'=1-1/x^2>0,則函數y=(x^2+2)/x在區間(-2,-1)單調遞增的。
則函數y=(x^2+2)/x值域的區間就為(-3,-2√2)。
所以a的取值範圍為(-3,-2√2)。
06類型五以及條件轉化和處理方法
類型五對應的是5小題——單調函數。
模型:已知函數f(x)在某個區間上單調,求參數的範圍。
此情況沒有說明是增或者是減,兩種情況都可能存在,所以要分別說明f'(x)≥0恆成立和f'(x)≤0恆成立。
注意:應用結論「函數f(x)在(a,b)上單調遞增推出f'(x)≥0在區間(a,b)上恆成立;函數f(x)在(a,b)上單調遞減推出f'(x)≤0在區間(a,b)上恆成立」時,切記檢驗等號成立時導數是否在某個區間上恆成立為0。
⑸解題步驟:因為函數f(x)在R上單調遞增函數,且該函數的一次導數f'(x)=x^2-ax+2是開口向上的,不可能是小於等於0恆成立,所以該題轉化為f'(x)=x^2-ax+2≥0在R上恆成立。
則有判別式△=a^2-4×2≤0,則有-2√2≤a≤2√2.
此時a的取值範圍為[-2√2,2√2]。
07總結
該題重要的內容就是要會區分每個類型題,且要掌握每個類型題的轉化條件。
每個類型題,都不可能是一種解題方法,所以要想能夠解決每種類型題好要牢固的掌握該類型題的處理方法,且每種處理方式就對應著一大類型題。
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