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例2 【名师点评】 在解决已知函数单调区间求参数值或范围时,要注意两种题型的区别,一是已知f(x)单调区间为D,求参数范围,二是已知f(x)在D上单调,求参数范围. 变式训练2 已知f(x)=x2+2x+alnx,若f(x)在区间(0,1]上恒为单调函数,则实数a的取值范围为________. ∴2x2+2x+a≥0或2x2+2x+a≤0在区间(0,1]上恒成立,即a≥-(2x2+2x)或a≤-(2x2+2x), 而函数y=-2x2-2x在区间(0,1]的值域为[-4,0), ∴a≥0或a≤-4. 答案:a≥0或a≤-4 导数与函数的极(最)值 利用导数求函数极(最)值的步骤 (1)确定函数的定义域;(2)求导数f′(x);(3)解方程f′(x)=0,求出函数定义域内的所有根;(4)列表检验f′(x)在f′(x)=0的根x0左右两侧值的符号,如果左正右负,那么f(x)在x0处取极大值,如果左负右正,那么f(x)在x0处取极小值. 例3 【思路分析】 先求出函数f(x)的导函数f′(x),再令导函数f′(x)=0,并求出其根,然后对a分a0、a0两种情况,列表讨论f′(x)与f(x)的变化情况,最后由f′(x)与f(x)的变化情况确定出函数的极值. 【名师点评】 本题是三次函数的极值点问题,三次函数求导后,导函数为二次函数,因而讨论时可结合二次函数的知识,尤其是二次函数的图象来研究. 变式训练3 (2010年高考重庆卷)已知函数f(x)=ax3+x2+bx(其中常数a,b∈R),g(x)=f(x)+f′(x)是奇函数. (1)求f(x)的表达式; (2)讨论g(x)的单调性,并求g(x)在区间[1,2]上的最大值与最小值. 1.一般地,设函数y=f(x)在某个区间内可导.如果f(x)>0,则f(x)为增函数;如果f(x)<0,则f(x)为减函数.单调性是导数应用的重点内容,主要有四类问题:①运用导数判断单调区间;②证明单调性;③已知单调性求参数;④先证明其单调性,再运用单调证明不等式等问题. 2.函数的单调性 设函数f(x)是定义在(a,b)上的可导函数,则f‘(x)0,(f’(x)0)是f(x)在(a,b)上单调递增(递减)的充分不必要条件.如f(x)=x3在R上是增函数,但当x=0时, f (0)=0. 2.求单调区间的一般步骤: ①求导数f (x); ②在函数f(x)的定义域内解不等式 f (x)0(f (x)0); ③确定单调区间. 特别注意: (1)考虑定义域; (2)定义区间上的不连续点和不可导点. 3.函数的极值是在局部对函数值的比较,它只能是函数定义域中的内点,而不能是端点;而最值是在整个定义域上对函数值的比较,它可以在端点处取得. 9、生活中的优化问题 导数在实际生活中的应用主要体现在求利润最大、用料最省、效率最高等问题中,解决这类问题的关键是建立恰当的数学模型(函数关系),再利用导数研究其单调性和最值.解题过程中要时刻注意实际问题的意义. 【例3】(2011·山东高考)某企业拟 建造如图所示的容器(不计厚度,长 度单位:米),其中容器的中间为圆 柱形,左右两端均为半球形,按照设 计要求容器的容积为 立方米,且l≥2r.假设该容器的建造费用仅与其表面积有关.已知圆柱形部分每平方米建造费用为3千元,半球形部分每平方米建造费用为c(c>3)千元.设该容器的建造费用为y千元. (1)写出y关于r的函数表达式,并求该函数的定义域; (2)求该容器的建造费用最小时的r. 【解题指南】本题为应用题,(1)先求出l和r的关系,再根据问题情境列出函数解析式,注意函数的定义域.(2)利用导数求函数的最值.先求导,再判断函数的单调性,然后根据单调性求出极值,再由函数的定义域求出最值. 【规范解答】(1)因为容器的容积为 立方米, 所以 解得 ,由于l≥2r,因此0<r≤2. 所以圆柱的侧面积为 两端两个半球的表面积之和为4πr2, 所以建造费用y= ,定义域为(0,2]. (2)因为y′= = 由于c3,所以c-20, 所以令y′>0得: 令y′<0得:0<r< , ①当3<c≤ ,即 ≥2时,函数y在(0,2]上是单调递减 的,故建造费用最小时r=2. ②当c> ,即0< <2时,函数y在(0,2]上是先减后增 的,故建造费用最小时r= . 【反思·感悟】1.解决实际问题,数学建模是关键,恰当变量的选择,决定了解答过程的繁简;函数模型的确定,决定了能否解决这个问题. 2.解决实际问题必须考虑实际意义,忽视定义域是这类题目失分的主要原因. * 导
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