湖北省十堰市房县第一中学 442100
导数是高考必考查的一个模块,利用导数研究函数的单调性、极值、最值等问题,常常需要进行分类讨论,如何分类讨论?常见的有哪些类型?本文来支支招。
导数为零的点与定义域或给定的区间的相对位置关系的讨论
例1、已知 ,求函数 在区间[0,1]上的最小值。
解析: ,由
①当 在区间[0,1]上是减函数,
此时 在区间[0,1]上的最小值是
②当 在区间[0,1]上是增函数,
在区间[0,1]上的最小值是
③当
所以当 时,函数 取得极大值,又 ,因此当 时, 在区间[0,1]上的最小值是 ,当 时, 在区间[0,1]上的最小值是 。
综上,当 时, 在区间[0,1]上的最小值是 ;
当 时, 在区间[0,1]上的最小值是 。
评析:当求出的导数为零的点不能确定是否在给定区间内时,常常要分零点在区间的左侧、右侧(这两种情况函数一般是单调函数)和在区间内(此时函数一定有极值)三种情况讨论。
2、对代数式正负的讨论
例2、设函6570 ,求函数 的单调区间。
解析: ,
当 ,所以函数 的单调增区间是 ;
,所以函数 的单调减区间是
当 ,所以函数 的单调减区间是 ; ,所以函数 的单调增区间是 。
评析:研究函数的单调性时,常常需要解不等式,当不等式两边同除一个代数式时,要分此式为正、为0和为负三种情况分别讨论。
3、对判别式 的讨论
例3、已知函数 ,讨论 的极值。
解析:函数 的定义域为
设 方程 的判别式 = 。
Ⅰ、当 = 时, 恒成立, 不存在极值。
Ⅱ、当 = 时, 恒成立,不存在极值。
Ⅲ、当 = 时,方程 有两个不同的实根
当x变化时, 、 的变化情况如下表:
|
|
|
|
|
|
| + | 0 | — | 0 | + |
| 递增 | 极大值 | 递减 | 极小值 | 递增 |
由表知,当 时, 取得极大值,当 时, 取得极小值。
评析:当函数求导后能转化为二次函数或二次不等式问题,它们对应的二次方程是否有解不能确定时,往往要对判别式进行讨论,此时要特别注意,当判别式 =0时,虽然导数为0有根,但根的左右两侧符号相同,不存在极值。
4、对两根大小的讨论
例4、已知函数 ,试讨论函数 的单调性。
解析: 的定义域为 ,
方程
①当 时,由 ,所以函数 在 上是增函数; ,所以函数 在 上是减函数。
②当 时,同理可得函数 在 上是增函数;函数 在 上是减函数。
③当 , ,所以 在 上是增函数。
评析:求函数的单调区间有时转化为解一元二次或高次不等式,这时必须理清对应方程和根的大小,否则就要对根大小进行分类讨论。