本题导读
本题考查求导法则。核心在于求导法求切线、列表法求极值与单调区间的灵活运用。
📌【题干】
Question
(2021年北京卷)已知函数 .
(1)若 ,求 在点 处的切线方程;
(2)若函数 在 处取得极值,求 的单调区间,以及最大值和最小值.
🔍【思路分析】
破题导航
(1)求切线方程:
导数的几何意义即曲线在某点处切线的斜率。已知 时,直接代入求出 。先计算切点坐标 ,再求导函数 ,将 代入求得斜率 。最后利用点斜式写出切线方程即可。
(2)求极值与最值:
函数在 处取得极值,根据极值的必要条件可知 。据此可以反解出参数 的值。
求出 后,需将 代回原函数,重新求导并因式分解,找出导函数变号的零点。通过列表分析 的正负,得出单调区间和极值。
注意点:题目要求的是“最大值和最小值”,而非“极大值和极小值”。因此在求出局部极值后,还需分析函数在无穷远处的极限或整体的值域分布,来论证局部极值即为全局最值。
✅【答案】
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(1)
(2) 增区间为 和 ,减区间为
最大值为 ,最小值为
✍【详细解析】
Abstract
(1)解:
当 时,。
对函数求导,根据商的求导法则:
将 代入原函数与导函数:
切点纵坐标:;
切线斜率:。
此时,曲线 在点 处的切线方程为:
整理得:。
(2)解:
对原函数 求导:
由题意,函数 在 处取得极值,故有 :
解得 。
(注:此时分母 ,符合题意)
将 代回导函数,得:
令 ,解得 ,。
由于分母 恒成立,所以导数 的符号完全由分子 决定。
列表分析 的单调性与极值:
x (−∞,−1) −1 (−1,4) 4 (4,+∞) 单调递增 极大值 单调递减 极小值 单调递增 由表格可知:
函数 的单调递增区间为 和 ;
单调递减区间为 。
最值分析:
函数在 处取得极大值:;
函数在 处取得极小值:。
因为当 时,,从而 ,所以 在区间 内的最大值即为 ;
当 时,,从而 。且当 时,(从下方趋近于 )。
所以极小值 也是全局的最小值,极大值 也是全局的最大值。
故函数 的最大值为 ,最小值为 。
💡【考点归纳与避坑指南】
Danger
核心考点:
商的求导法则:,运算中极易由于负号分配错误导致翻车,需要加倍小心。
极值的必要条件:若可导函数在 处取得极值,则必有 。此条件常用于反解参数。
极值与最值的区别:极大值不一定大于极小值,也不一定是整个函数的最大值。在求全局最值时,除了比较各个极值点外,还要分析函数的边界值、无穷远处的极限或正负性,来排除边缘趋向于无穷的情况。
📖【试题探源与推广】
Tip
试题探源:待补
结论推广:待补
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