导数大题基本知识点梳理(1)

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导数大题基本知识点梳理(1)

2023-04-07 23:02| 来源: 网络整理| 查看: 265

高考对导数部分的考察有点极端,第一问简单易算,第二问对大部分同学来说就是劝退题。

其实,微积分是现代数学的标志之一,内容博大精深却又贴近现实,是大学数学学习的主要内容,高中阶段只能算是初识庐山。所以第一问算是一件见面礼,第二问就让大家感受下高山仰止的感觉。

第二问很难,有很多原因,

比如连题面意思都读不出来,

天津2013年第20题:已知 f(x)=x^2lnx ,证明对任意的t>0,存在唯一的s,使得t=f(s);

比如各种恒成立问题的等价判定,

已知 f(x)=lnx+\frac{1}{4}x,g(x)=x^2-bx+4 ,若对任意的 x_{1}\in(0,2) ,存在 x_2\in[1,2] ,使得 f(x_1)\geq g(x_2) ,求b的范围。

还有,比如构造函数问题,比如与二次函数根的分布知识结合问题,比如多次求导问题等等。

我们在这里梳理清楚导数大题第二问经常考察的一些基本知识点,然后吃透这些基本知识点,以期再遇到大题第二问的时候不会望而却步。

这篇内容我们梳理这个知识点:函数f(x)=xlnx、f(x)=x^2lnx、f(x)=x^3lnx、f(x)=lnx/x的图像

总结梳理高考导数大题可以发现,经常会考察上面几个函数的性质。或者是一次求导或者二次求导后就是上面几个函数了。

如果能够迅速画出上述函数的图像,对于解答题目或者理解题目都有非常大帮助。

一、我们首先一起来画函数f(x)=xlnx的图像1)定义域为x>0;2)特殊点:x=1时,f(x)=0;3)极值点和单调性:fˊ(x)=lnx+1令fˊ(x)=0,则极值点为x=1/3, f(x)_{min}=f(\frac{1}{e})=-\frac{1}{e} 。0y=xlnx的图像

两点说明:

1)函数的凹凸性是大学里学的东西,简单的理解就是函数图像“向下凹",还是“向上凸”。比如 y=x^2 的图像是向下凹,而 y=-x^2 的图像是向上凸。可以通过二次导数来确定:二次导数大于0,向下凹;二次导数小于0,向上凸。比如 y=x^2,y^{''}=2>0 ,则函数图像向下凹。

函数凹凸性在高中阶段不做要求,所以在描绘xlnx的图像时可以不考虑。但如果学有余力的话建议延伸学习,一方面可以加深对导数的理解,另一方面高考经常会考察大学里的一些知识点,而凹凸性是一个比较好考的点。

2)极限。也是大学的知识,是微积分和数学分析的精髓所在,高中阶段从字面理解就可以了。比如函数y=xlnx,当 x\rightarrow+\infty 时,xlnx是两个正无穷大相乘,结果自然趋向于正无穷大;当x\rightarrow0^{+} 时,lnx趋向于负无穷,而x趋向于0,两者相乘会是什么结果呢?这时就需要比较二者的“阶数”或者“趋势”了,用洛必达法则很容易求解: \lim_{x \rightarrow 0}{xlnx}=\lim_{x \rightarrow 0}{\frac{lnx}{\frac{1}{x}}}=\lim_{x \rightarrow 0}{\frac{(lnx)'}{(\frac{1}{x})'}}=\lim_{x \rightarrow 0}{-x}=0

二、绘制 y=x^2lnx 的图像1)定义域:x>02)特殊点:x=1时,f(x)=0;3)极值点和单调性:f'(x)=x(2lnx+1)令f'(x)=0,可得 x=\frac{1}{\sqrt{e}} ,此时, f(x)_{min}=-\frac{1}{2e} .当00,函数单调递增.4)凹凸性:f''(x)=2(lnx+1)+1=2lnx+3,所以,当00,函数下凹.5)极限: x\rightarrow+\infty ,f(x)\rightarrow+\infty ,x\rightarrow0^{+} ,f(x)\rightarrow+\infty ,

从而根据上述特殊点和单调性,可以绘制出函数的基本轮廓:

三、 y=x^3lnx和y=\frac{lnx}{x} 的图像

感兴趣的同学,可以自己推导这两个函数的图像。推导的过程也是非常好的锻炼过程。

四、例题

我们回过头来看看最开始提到的题目:

已知函数f(x)= x^2lnx ,求证:对任意的t>0,存在唯一的s,使得t=f(s).

翻译成图像的语言是这样的:求证直线y=t与直线y=(x)在t>0时只有一个交点。

通过图像可以很直观的理解题目的意思,虽然对很多同学来说要组织严谨的论证过程还是很困难。但至少你可以用自己的语言来这样描述:函数y=f(x)在x>1时恒大于0,且单调递增,所以对于任意的t>0,都有唯一的x与之对应。

我想有上面这几句话,至少可以得到一半的分数了,因为标准答案的实质也就是这样的:

令h(x)=f(x)-t,那么h'(x)=x(2lnx+1),当x>1时h'(x)恒大于0,即x>1时,h(x)单调递增.又因为h(1)=-th(e^t)=t(e^t-1)>0 ,所以,必然存在 1


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