最近給學生進行導數中的三角函數大題專項訓練,準備了九道題目,其中包含六道導數三角中的零點問題,三道恒成立求參問題,難度中等,适合對此類問題有一定熟練度的學生練手,很久之前給出過如下三期專項訓練,熟練掌握這些題目後,這種題型就可以放手了。
導數中與三角函數相關的大題訓練1
導數中與三角函數相關的大題訓練2
導數中與三角函數相關的大題訓練3
關于此類問題的解題注意事項可歸結為以下三個注意的點:
分析:第二問用到了類似于端點效應的思想,先确定定義域兩端點的值,可知f(0)=0,f(π)>0,f'(0)=0,以二階導在x=0的正負來确定參數的讨論情況,若二階導在x=0處大于等于0,則一階導數必有一段單增區間,原函數必有一段大于0的圖像,加之f(π)>0,若保證有一零點,則唯一的可能是存在唯一極小值等于0,由于對應的極值和極值點并不易求,這種情況根據f(x)本身的正負利用放縮來排除即可。
若f''(0)<0,此時滿足要求的函數圖像為先減後增,一階導的單調性和保号性都不能确定,二階導數在(π/2,π)上具有保号性,三階導函數在(0,π/2)上具有保号性,分類讨論即可。
分析:第一問f'(x)=e^x cosx sinx,考慮特殊點,f'(0)=0,因此隻需證明f'(x)單增即可,這裡用到了x≥sinx,|cosx|≤1
第二問根據第一問的結論可知當x≥0時g(x)的單調性,當x<0時g'(x)在(-3π/4,0)上具有單調性,當x<-3π/4這種大區間内不需要考慮單調性,根據指數和三角函數有界性确定此時g'(x)的保号性即可。
分析:依舊先考慮特殊值f(0)=0,一階導函數由于存在乘積的形式單調性不容易确定,由于存在參數a保号性也不容易确定,考慮二階導,二階導數依舊是乘積的形式,因此隻考慮保号性,當0<x<π/2時導函數單增,當π/2<x<π時導函數單減,此時f'(π/2)和f'(π)的符号确定,f'(0)=2-a符号不确定,讨論f'(0)的正負即可。
分析:第二問不含參,處理起來更容易一些,先考慮特殊點的值,g'(x)在(-π/2,π/2)上具有單調性,當x>π/2時,g'(x)也具有保号性,但是如果沒有給出參考數據e^(π/2),則保号性不容易确定,可通過g''(x)的保号性來确定g'(x)的單調性。
分析:本題和第二題相似,特殊值點為h(0)=0,導函數的單調性比保号性更容易确定,當x>3π/4這種大區間時,用三角函數整體的有界性更容易判定導函數的保号性。
分析:g(x)為奇函數,隻需判定(0,2π)上的零點個數即可,至于下面解析中為什麼以π/2為區間分割點,是從二階導函數的保号性決定的,但在判斷函數在(0,π/2)上有無零點時下面是直接用放縮來證明,但這種放縮不建議使用,一階導函數在(π,2π)上具有保号性,二階導函數在(0,π/2)上具有保号性,三階導數在(π/2,π)上具有保号性,結合特殊點的符号判斷函數單調性即可。
分析:第一問判斷f'(x)變号零點的個數,一階導在(0,π/2)上具有單調性,二階導數在(-π,0)上雖然具有單調性,不具有保号性,可确定出f'(x)在(-π,0)上先減後增,且f'(-π)<0,f'(0)=0,因此f'(x)在此區間上具有保号性,将區間(-π,0)進一步拆分的步驟有無皆可。
第二問求參和第一題類似,g(x)滿足g(0)=0,g'(0)≠0,用g'(0)的正負作為參數的讨論依據,注意當m>0時g'(x)不單調,但可根據指數放縮确定g'(x)的符号,無需二階導。
分析:這個題目很有意思,第二問的答案可以直接猜出來,但常規證明過程卻不簡單,h(x)≤0恒成立,且h(0)=0,因此在原點右側必定存在一個單減區間,在原點左側必定存在一個單增區間,利用端點效應兩者可确定出滿足要求時的a值等于1/2,若寫步驟時根據h'(0)的正負确定出對參數的讨論情況,a>1/2和a=1/2時很容易證,當a<1/2時,二階導單減但符号不确定,隻需原點左側找出一個單減矛盾區間即可。
分析:做法依舊類似,觀察特殊點g(0)=0,根據g'(0)的正負确定出對參數的分類依據即可,題目更像是常規的端點效應解法。
綜上所有題目,無論是判斷零點個數還是根據零點個數求參,亦或是恒成立求參,對此類問題的處理方法大緻相同,根據保号性和單調性切分區間,再根據特殊點的值判斷每段區間上函數的單調性,其中也會用到常規放縮進行符号的判斷,相比于其他類型導數大題,這種題目雖更具複雜性,但難度上卻不如常規題型。
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