当前位置: 首页 > 高中职教教研 > 用导数解决含参函数的单调区间题型分类(数学)

用导数解决含参函数的单调区间题型分类(数学)

2022年10月29日 17:19:27 访问量:1679次 作者:康彦朋

用导数解决含参函数的单调区间题型分类(数学)

河北省石家庄市鹿泉区第一中学  康彦朋

函数的单调性是函数非常重要的一条性质,求函数的极值、最值、解决函数的零点问题都会涉及函数的单调性。在导数知识的考查中,讨论函数的单调区间是比较常见的题型,且学生在学习解一元二次不等式时,已经学习了含参二次不等式的解法。所以对于中等层次的学生来说有一定的学习基础,这一部分知识还是可以掌握的。

首先梳理一下利用导数研究函数的单调区间的步骤:

(1)确定的定义域;

(2)求导函数;

(3) 求方程根

(4)确定导函数的正负并指出函数的单调递增区间、递减区间.

下面对这一题型进行一下整理:

题型一   讨论是否有根

例1、设函数  讨论函数的单调性

分析:函数定义域为, 分母,所以只需判断分子的正负。在判断分子的正负之前先求 的根即。因为  所以时方程无解。 所以讨论和。

  解: 函数定义域为,  即

故当时,无解,分母,所以只需结合 图像,所以函数 在上单调递增;

  当 时   结合的图像,所以函数在上单调递增;

当时,得,因为, 所以 ,结合 图像所以函数在上单调递减.在上单调递增;

综上,当时,函数在上单调递增;

当时,函数在上单调递增,在上单调递减.

例2、已知函数,e=2.71828…是自然对数的底数,讨论函数的单调性

分析:,   即  因为 所以只有时方程  才有解,所以讨论, ,

解:  ,  即        

    当时, 此时在上单调递增

    当时,,恒成立,此时在上单调递增

当时, ,解得 结合导函数图像 ,,函数单调递减,当, ,函数单调递增.

综上:①当时,此时在(-∞,+∞)上单调递增

②当时,若,,函数单调递减,当,        ,函数单调递增.

例3、已知函数讨论的单调性

     分析:求导得 求根之前先判断 有3种情况即导函数与x轴交点的不同情况,从而判断导数的正负。

  解:  的定义域为R,,

①当时,即时,  ∴在为增函数;

②当,即时,∴在为增函数,减函数,(为增函数

综上:时,在为增函数

      ,在为增函数,减函  数,为增函数

 

题型二    有根,讨论两根大小

例    已知函数(a为常数,)求函数的单调递增区间

分析:函数求导通过十字相乘求出两根。我们不能确定两根大小,所以需要讨论两根大小。然后根据导函数图像写出单调区间。

解: , 

①当时, ,函数的单调递增区间为;

②当时, ,解得,函数的单调递增区间为,;

③当时, ,解得,函数的单调递增区间为,;

综上:当时,函数的单调递增区间为;

当时,函数的单调递增区间为,;

当时,函数的单调递增区间为,;

 

题型三    讨论根是否在定义域内

例    已知函数.求函数的单调区间;

分析:∵  ,定义域为讨论a与定义域的关系

解: ∵

∴    ,分母 所以根据的图像定义域为

时   函数在单调递增

时   函数 在上单调递减,在上单调递增 

    时   函数在单调递增

综上: 时   函数 在上单调递减,在上单调递增 

          时   函数在单调递增

题型四  讨论最高次系数

例   已知函数().求的单调区间.

分析:求导通分得()此时只需判断分子的正负,a是最高次系数,首先讨论,分子变为,根据图像写出单调区间,时,分子是二次函数所以需要讨论开口方向,同时时,又需要讨论与另一根2的大小关系

解: ()

()

① 时  只需判断 在内正负,所以为单调递增区间,为单调递减区间。

②当 时,,开口向下,所以在区间上, ;在区间上 ,故的单调递增区间是,单调递减区间是.

③当,,在区间和,上,;

在区间上 ,故的单调递增区间是和,单调递减区间是.

③当时,,故的单调递增区间是.

④当  时,在区间和上,;在区间上,故的单调递增区间是和,单调递减区间是.

高考再现

(2018 全国卷I)已知函数

讨论的单调性;

【答案】解:函数的定义域为,
可得:
设,
判别式,
①当时,即,即恒成立,
此时函数在上是减函数,
②当或,有两解.令得,

当时两根均大于0

所以在上是减函数,在上是增函数.

当时,两根均小于0,结合g(x)图像,在上是减函数
综上:当时,在上是减函数,
当时,在和上是减函数,在上是增函数.

(2)略

本题考查了判断二次方程根的个数(题型一)和根与定义域关系(题型三)两个点,首先通过判别式是否有根进行分类,再在有根的条件下判断根是否在定义域内,本题的难点在于分析两个根的正负且两根之积为正。

(2017.  全国卷I)已知函数

(1)讨论的单调性;

(2)若有两个零点,求a的取值范围.

  解:(1)的定义域为,

(i)若,则,函数单调递减

(ii)若,则由,得,

当 时,;当 时,;

所以在单调递减 ,   在单调递增。

(3)(i)由(1)知,至多有一个零点

(ii)若,由(1)得,时,取得最小值,最小值为

①当时,由于,故只有一个零点

②当时,由于,即故没有零点

③当时,,即又故在有一个零点

设正整数满足则,由于,因此在有一个零点。

综上,a的范围为

   本题考查了 讨论a,即相当于讨论“最高次”即题型四和,时讨论是否有根即题型一的例2.本题(2)的零点问题又是以(1)的讨论单调区间为前提,所以函数的单调性是研究函数的首要问题,涉及到函数的极值、最值、零点问题都得先研究函数的单调性。

以上是比较常见的几个讨论方向,且在学习其他知识时都涉及到此类讨论。在试题中可能考查一个讨论点或任意几个个讨论点结合。只要理解讨论的原因,掌握求单调区间的步骤。这一类题对于学生还是可以掌握的。重要的是通过训练可以培养学生的抽象思维能力及分析问题和解决问题的能力,渗透数形结合和分类讨论思想。通过解决问题的过程培养学生细心观察、认真分析、严谨论证的良好思维习惯。

  河北省石家庄市鹿泉区第一中学   康彦朋    

电话 132****9740   微信号  132****9740   邮箱132****9****@163.com

  身份证号:130****9811027562X       银行账号  :建设银行   6217 0001 3003 5441 012

 

 

 

 

 

 

 

  • 附件(1个)
  • 含参讨论单调区间.docx (320kb) 下载
编辑:鹿泉一中
评论区
发表评论

评论仅供会员表达个人看法,并不表明网校同意其观点或证实其描述
教育部 中国现代教育网 不良信息举报中心 垃圾信息举报中心 网警110
郑重声明:本站全部内容均由本单位发布,本单位拥有全部运营和管理权,任何非本单位用户禁止注册。本站为教育公益服务站点,禁止将本站内容用于一切商业用途;如有任何内容侵权问题请务必联系本站站长,我们基于国家相关法律规定严格履行【通知—删除】义务。本单位一级域名因备案流程等原因,当前临时借用网校二级域名访问,使用此二级域名与本单位官网权属关系及运营管理权无关。鹿泉区教研网 特此声明。
鹿泉区教研网 版权所有
联系地址:
北京网笑科技有限公司 仅提供技术支持 违法和不良信息举报中心