導數(shù)壓軸題的三種熱點題型之一是分類討論,對于多變量題目一般先采用減少變量的方法,當題目化簡成一式兩參時,便可時進行分類計論。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(shù)研究含參函數(shù)的單調(diào)性問題模板
根據(jù)導數(shù)與函數(shù)單調(diào)性的關系,由導函數(shù)f′(x)的符號得到函數(shù)的單調(diào)區(qū)間,研究函數(shù)的單調(diào)性問題其適用于所有的可導函數(shù).破解此類題的關鍵點如下
①求導數(shù),確定函數(shù)y=f(x)的定義域,根據(jù)基本初等函數(shù)的導數(shù)及求導法則求出函數(shù)f(x)的導函數(shù)f′(x).
②討論導函數(shù)的符號,不等式f′(x)>0的解集就是函數(shù)f(x)的單調(diào)遞增區(qū)間,不等式f′(x)<0的解集就是函數(shù)f(x)的單調(diào)遞減區(qū)間.
③得結論,根據(jù)上述解題過程,判定函數(shù)在每個相應區(qū)間上的單調(diào)性.
經(jīng)典例題:
注意:利用導數(shù)解決函數(shù)的單調(diào)性問題時需要注意:
(1)求可導函數(shù)f(x)的單調(diào)區(qū)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(shù)f(x)在指定區(qū)間D上單調(diào)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(shù)具有相同的單調(diào)性且單調(diào)區(qū)間不止一個,這些單調(diào)區(qū)間不能用“∪”連接,只能用“,”或“和”連接;
(4)涉及合參數(shù)的函數(shù)的單調(diào)性或單調(diào)區(qū)間問題的求解時,一定要弄清楚參數(shù)對導函數(shù)f′(x)在某一區(qū)間內(nèi)的符號是否有影響,若有影響,則必須分類討論.
?經(jīng)典例題:
已知函數(shù)f(x)=x2+2cosx,g(x)=ex(cosx﹣sinx+2x﹣2),其中e≈2.17828…是自然對數(shù)的底數(shù).
(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(diào)性并判斷有無極值,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(shù)u(x)在R上單調(diào)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(shù)h(x)在(0,+∞)單調(diào)遞增;
x<0時,h′(x)<0,函數(shù)h(x)在(﹣∞,0)單調(diào)遞減.
∴x=0時,函數(shù)h(x)取得極小值,h(0)=﹣1﹣2a.
當a=1時,lna=0,函數(shù)h(x)在R上單調(diào)遞增.
a>1時,函數(shù)h(x)在(﹣∞,0),(lna,+∞)上單調(diào)遞增;函數(shù)h(x)在(0,lna)上單調(diào)遞減.當x=0時,函數(shù)h(x)取得極大值,h(0)=﹣2a﹣1.當x=lna時,函數(shù)h(x)取得極小值,h(lna)=﹣a[ln2a﹣2lna+sin(lna)+cos(lna)+2].