将会用三期的内容展示与三角函数有关的导数大题的题型分类,解决策略,以及需要注意的问题,虽此类问题在2019年已经考过了,但近期各省市模考中此类问题依旧很常见,看来对此类问题还是比较重视的。
若导数中添加了三角函数,导函数中也必定会出现,由于三角函数的周期性,若导函数中出现了三角函数与其他函数,很大可能并不能直接判断导函数的正负,也不能求出函数的极值点,但又由于三角函数是标准的有界函数,所以经常我们能根据三角函数的有界性判断出导函数在某些区间上的符号,所以放缩和分类讨论是含三角函数导数问题常用的处理方法。
关于分类讨论,这里用到更多的是把题目中给出的定义域拆分成能判断三角函数正负和值域的部分,特别是三角函数在给出的定义域中既有正数又有负数的时候。若三角函数不是单独存在而是与其他函数或变量相乘的形式,可把相乘部分提出去,将三角函数单独出来判断其正负。
关于放缩,这里的放缩方法并不多,常用的函数放缩是当x≥0时,sinx≤x,也可根据值域放缩,例如当0<x<π/2时,0<sinx<1,当定义域包含一个完整周期时可用|sinx|≤1,总之以能判断出导函数的符号或某点处的正负为目的。
与三角函数结合的导数题目常见的题型有以下几种:
1.单纯的不等式证明题
2.零点个数判定问题
3.恒成立求参或根据零点个数求参
解题方法与常规导数无异,只是在极值点的确定和导函数符号判定上有所不同。
第一问函数为偶函数,只需判断x≥0的部分即可,注意端点值在原函数和导函数中的值,本题目会发现f(0)=0,f'(0)=0,可用端点效应求a的取值范围,在此不选用这个方法,导函数中无法判断符号正负,也无法求根,求二阶导数后将三角函数独立出来,当x≥0时,|cosax|≤1,即可找到对a分类讨论的依据。
第二问相对简单一些,利用对数函数放缩将ln去掉,不等式左右两侧分别求最值即可。
函数是偶函数,只需判断(0,π)上的单调性即可,与上题不同,本题目导函数的零点很容易求的出来,单调区间也能判定出来。
由于f(x)为偶函数,只需判定当x>0时,f(x)有唯一零点即可,根据第一问的单调性,可判定出函数在(π/3,π)上存在零点,需判定当x>π时,函数无零点,导函数的极值点能求出,单调区间具有周期性,因此最值也能求出,判断单调性后求出最值,证明无零点即可。
和上题类似,只需证明当x>π时函数无零点即可,函数中有sinx,可把x>π分成可判定符号的(π,2π)和剩余部分,当x>2π时,利用sinx≤1去掉三角函数可直接判断原函数的正负,无需再求导数判断单调性。
若采用分离参数法:
无法确定g(x)的单调性,分参行不通,若在小题中可将题目转化为分析两函数图像高低的问题,但在大题中不建议使用图示法来解,对函数整体讨论求导之后二阶导数中含有sinx,且sinx在给定的定义域内恒为正数,所以当a≥0时可判断出二阶导恒正,一阶导单增,根据特定的点确定出函数的单调区间即可,这一步很容易判断,但当a<0时,二阶导函数符号无法确定,一阶导函数含有cosx,但cosx在所给区间内时变号的,可把定义域拆分成[1/e,π/2]和[π/2,π],先判断在[1/e,π/2]上存在唯一零点时a的范围,再确定在a的范围下,函数在区间[π/2,π]上无零点即可。但是这样做有问题,是否可以判断[π/2,π]上存在唯一零点,求出对应a的范围,再确定在a范围下,f(x)在[1/e,π/2]上无零点?有兴趣的可以自己试一下。
第一问依旧把定义域拆分,很简单不再解释,第二问直接求函数的值域,但会用到洛必达法则,有扣分的可能,若不用洛必达法则,可将分母去掉,转化为两个恒成立问题分类讨论即可。
有关三角函数的导数问题整理了三期内容,后面还有两期
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