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2025全国高考真题数学汇编:利用导数研究函数的性质

更新时间:作者:小小条

一、函数奇偶性与解析式求解

核心性质:定义在\(\mathbb{R}\)上的奇函数满足\(f(0)=0\)且\(f(x)=-f(-x)\),这是求解不同区间解析式的关键依据。应用场景:已知\(x>0\)时的函数表达式,可通过\(f(x)=-f(-x)\)推导\(x<0\)时的解析式(如第 1 题 B 选项),需注意代入时符号的准确变换,避免因符号错误导致解析式出错。

二、导数与函数极值

极值点判定求导后令\(f'(x)=0\),解得可能的极值点;判断极值点两侧导数的符号:若左侧\(f'(x)>0\)、右侧\(f'(x)<0\),则该点为极大值点;若左侧\(f'(x)<0\)、右侧\(f'(x)>0\),则为极小值点(如第 1 题 D 选项、第 2 题)。极值点与参数关系已知极值点求参数:将极值点代入导数等于 0 的方程,求解参数后需验证该点是否真为极值点(如第 2 题,代入\(x=2\)得\(f'(2)=0\)求a,再验证\(x=2\)两侧单调性);含参函数极值存在性:对参数分类讨论,分析导数零点的个数及两侧单调性,确定是否存在极大值 / 极小值(如第 3 题 (2),分\(m\leq0\)、\(0<m<2\)、\(m=2\)、\(m>2\)讨论,确定\(m>0\)且\(m≠2\)时存在极大值)。

三、导数与函数单调性

单调性判定:若在区间内\(f'(x)>0\),函数单调递增;若\(f'(x)<0\),函数单调递减(贯穿多道题目,如第 1 题 D 选项判断\(x<-1\)和\(x∈(-1,0)\)的单调性、第 3 题 (1) 判断\(s(x)=x+\ln x\)的单调性)。应用场景:结合单调性解不等式(如第 3 题 (1),利用\(s(x)\)的单调性将\(s(x)\geq s(1)\)转化为\(x\geq1\))、证明函数极值点 / 零点的唯一性(如第 4 题 (1),通过导数判断\(f(x)\)先增后减,结合端点函数值证明唯一极值点和零点)。

四、导数与函数零点

零点存在性判定:利用函数单调性 + 端点函数值符号:若函数在\([a,b]\)上单调,且\(f(a)\cdot f(b)<0\),则区间内存在唯一零点(如第 4 题 (1),\(f(0)=0\),\(x→+∞\)时\(f(x)<0\),且\(f(x)\)先增后减,故存在唯一零点\(x_2\))。零点与极值点关系:通过构造辅助函数(如第 4 题 (2) 的\(g(t)=f(x_1+t)-f(x_1-t)\)),利用辅助函数的单调性比较极值点与零点的大小(如第 4 题 (2)(ii) 证明\(2x_1>x_2\))。

五、导数的几何意义

切线方程:曲线\(y=f(x)\)在点\((x_0,f(x_0))\)处的切线斜率为\(f'(x_0)\),切线方程为\(y-f(x_0)=f'(x_0)(x-x_0)\)(如第 5 题 (2) 求直线\(l_1\)的方程、第 7 题 (1) 求\(a=1\)时\(f(x)\)在\((1,f(1))\)处的切线方程)。切线与曲线位置关系:构造函数\(h(x)=f(x)-\)切线方程,通过判断\(h(x)\)的单调性和最值,证明曲线在切线的上方 / 下方(如第 5 题 (2),证明\(h(x)\geq h(a)=0\),故除切点外曲线在切线\(l_1\)上方)。垂直切线的应用:若两直线垂直,其斜率乘积为\(-1\),可据此求另一条切线方程,进而求解切线与坐标轴交点的横坐标(如第 5 题 (3),由\(l_1\)与\(l_2\)垂直得\(l_2\)的斜率,再求\(x_1\)、\(x_2\))。

六、含参函数零点问题

分离参数法:将含参函数\(f(x)=0\)转化为\(a=g(x)\)的形式,通过分析\(g(x)\)的单调性、极值、极限值,确定a的取值范围(如第 7 题 (2)(i),令\(a=\frac{(\ln x)^2}{x}\),分析\(g(x)=\frac{(\ln x)^2}{x}\)的单调性和极值,得\(0<a<\frac{4}{e^2}\)时\(f(x)\)有 3 个零点)。零点关系证明:通过换元(如第 7 题 (2)(ii) 令\(\ln x_1=t_1\)、\(\ln x_2=t_2\)、\(\ln x_3=t_3\)),结合对数均值不等式、构造函数求最值,证明零点相关的不等式(如证明\((\ln x_2-\ln x_1)\cdot\ln x_3<\frac{4e}{e-1}\))。

七、导数与三角函数性质

三角函数求导:\((\cos x)'=-\sin x\),\((\sin x)'=\cos x\),结合三角恒等变换(如\(\cos 5x\)的展开式)简化函数表达式(如第 6 题 (1) 将\(f(x)=5\cos x-\cos 5x\)转化为\(20\cos^3 x-16\cos^5 x\))。三角函数最值:通过求导找到导数零点,分析区间内的单调性,确定最大值 / 最小值(如第 6 题 (1),令\(f'(x)=10\cos 3x\sin 2x\),判断\(x∈[0,\frac{\pi}{4}]\)内的单调性,得最大值为\(3\sqrt{3}\))。三角函数不等式证明:利用余弦函数的周期性、单调性及反证法,证明存在性问题(如第 6 题 (2),反证 “任意\(y∈[a-\theta,a+\theta]\)都有\(\cos y>\cos \theta\)” 不成立,故存在y满足\(\cos y\leq\cos \theta\))。

八、辅助函数构造

构造目的:通过构造辅助函数,将复杂问题转化为函数单调性、最值的问题,常见构造方向包括:比较函数值大小:如第 4 题 (2)(i) 构造\(g(t)=f(x_1+t)-f(x_1-t)\),通过\(g'(t)<0\)证明其单调递减;证明不等式:如第 5 题 (2) 构造\(h(x)=f(x)-\)切线方程,通过\(h(x)\)的最值证明曲线与切线的位置关系。构造技巧:结合题目已知条件(如极值点、零点、切线方程),将待证结论或需分析的关系融入辅助函数,确保辅助函数的单调性或最值可通过导数分析。

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