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2021年高考数学北京19

  2022-05-03 08:26:39  

19.(15分)已知函数$f(x)=\dfrac{3-2x}{{x}^{2}+a}$.
(1)若$a=0$,求$y=f(x)$在$(1$,$f$(1)$)$处的切线方程;
(2)若函数$f(x)$在$x=-1$处取得极值,求$f(x)$的单调区间,以及最大值和最小值.
分析:(1)求得$a=0$时,$f(x)$的导数,可得切线的斜率和切点,由点斜式方程可得切线的方程;
(2)求得$f(x)$的导数,由题意可得$f\prime (-1)=0$,解得$a$,进而得到$f(x)$和导数,令导数大于0,可得增区间;导数小于0,可得减区间,进而得到所求最值.
解:(1)$f(x)=\dfrac{3-2x}{{x}^{2}}$的导数为$f\prime (x)=\dfrac{-2{x}^{2}-2x(3-2x)}{{x}^{4}}=\dfrac{2x-6}{{x}^{3}}$,
可得$y=f(x)$在$(1,1)$处的切线的斜率为$-4$,
则$y=f(x)$在$(1$,$f$(1)$)$处的切线方程为$y-1=-4(x-1)$,
即为$y=-4x+5$;
(2)$f(x)=\dfrac{3-2x}{{x}^{2}+a}$的导数为$f\prime (x)=\dfrac{-2({x}^{2}+a)-2x(3-2x)}{({x}^{2}+a)^{2}}$,
由题意可得$f\prime (-1)=0$,即$\dfrac{8-2a}{(a+1)^{2}}=0$,解得$a=4$,
可得$f(x)=\dfrac{3-2x}{{x}^{2}+4}$,
$f\prime (x)=\dfrac{2(x+1)(x-4)}{({x}^{2}+4)^{2}}$,
当$x>4$或$x<-1$时,$f\prime (x)>0$,$f(x)$递增;当$-1<x<4$时,$f\prime (x)<0$,$f(x)$递减.
函数$y=f(x)$的图象如右图,当$x\rightarrow -\infty$,$y\rightarrow 0$;$x\rightarrow +\infty$,$y\rightarrow 0$,

则$f(x)$在$x=-1$处取得极大值1,且为最大值1;在$x=4$处取得极小值$-\dfrac{1}{4}$,且为最小值$-\dfrac{1}{4}$.
所以$f(x)$的增区间为$(-\infty ,-1)$,$(4,+\infty )$,减区间为$(-1,4)$;
$f(x)$的最大值为1,最小值为$-\dfrac{1}{4}$.

点评:本题考查导数的运用:求切线的方程和单调性、极值和最值,考查方程思想和运算能力,属于中档题.

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