導數壓軸題的三種熱點題型之一是分類討論,對於多變量題目一般先採用減少變量的方法,當題目化簡成一式兩參時,便可進行分類討論。分類討論的一般模式是3+2類型,即在三種分類討論之下,其中一種情況下還要再分兩層討論。
由導數研究含參函數的單調性問題模板
根據導數與函數單調性的關係,由導函數f′(x)的符號得到函數的單調區間,研究函數的單調性問題其適用於所有的可導函數.破解此類題的關鍵點如下
①求導數,確定函數y=f(x)的定義域,根據基本初等函數的導數及求導法則求出函數f(x)的導函數f′(x).
②討論導函數的符號,不等式f′(x)>0的解集就是函數f(x)的單調遞增區間,不等式f′(x)<0的解集就是函數f(x)的單調遞減區間.
③得結論,根據上述解題過程,判定函數在每個相應區間上的單調性.
經典例題:
注意:利用導數解決函數的單調性問題時需要注意:
(1)求可導函數f(x)的單調區間,可以直接轉化為求f′(x)>0與f′(x)<0這兩個不等式的解集問題來處理;
(2)若可導函數f(x)在指定區間D上單調遞增(減),則將其轉化為f′(x)≥0 (f′(x)≤0)來處理;
(3)如果一個函數具有相同的單調性且單調區間不止一個,這些單調區間不能用「∪」連接,只能用「,」或「和」連接;
(4)涉及合參數的函數的單調性或單調區間問題的求解時,一定要弄清楚參數對導函數f′(x)在某一區間內的符號是否有影響,若有影響,則必須分類討論.
經典例題:
已知函數f(x)=x^2+2cosx,g(x)=e^x(cosx﹣sinx+2x﹣2),其中e≈2.17828…是自然對數的底數.
(Ⅰ)求曲線y=f(x)在點(π,f(π))處的切線方程;
(Ⅱ)令h(x)=g (x)﹣a f(x)(a∈R),討論h(x)的單調性並判斷有無極值,有極值時求出極值.
解析:(Ⅰ)f(π)=π^2﹣2.f′(x)=2x﹣2sinx,∴f′(π)=2π.∴曲線y=f(x)在點(π,f(π))處的切線方程為:y﹣(π^2﹣2)=2π(x﹣π).化為:2πx﹣y﹣π^2﹣2=0.(Ⅱ)h(x)=g (x)﹣a f(x)=e^x(cosx﹣sinx+2x﹣2)﹣a(x^2+2cosx)h′(x)=e^x(cosx﹣sinx+2x﹣2)+e^x(﹣sinx﹣cosx+2)﹣a(2x﹣2sinx)=2(x﹣sinx)(e^x﹣a)=2(x﹣sinx)(e^x﹣e^(lna)).令u(x)=x﹣sinx,則u′(x)=1﹣cosx≥0,∴函數u(x)在R上單調遞增.∵u(0)=0,∴x>0時,u(x)>0;x<0時,u(x)<0.(i)a≤0時,e^x﹣a>0,∴x>0時,h′(x)>0,函數h(x)在(0,+∞)單調遞增;x<0時,h′(x)<0,函數h(x)在(﹣∞,0)單調遞減.∴x=0時,函數h(x)取得極小值,h(0)=﹣1﹣2a.
當a=1時,lna=0,函數h(x)在R上單調遞增.
a>1時,函數h(x)在(﹣∞,0),(lna,+∞)上單調遞增;函數h(x)在(0,lna)上單調遞減.當x=0時,函數h(x)取得極大值,h(0)=﹣2a﹣1.當x=lna時,函數h(x)取得極小值,h(lna)=﹣a[ln2a﹣2lna+sin(lna)+cos(lna)+2].