2019高三数学(人教B文)一轮考点规范练:第三章 导数及其应用 15
2019届高考数学一轮复习第三章导数及其应用考点规范练14导数的概念及运算文新人教B版
考点规范练14 导数的概念及运算基础巩固1.已知函数f (x )=√x 3+1,则lim Δx →0f (1-Δx )-f (1)Δx 的值为 ()A.-13 B.13 C.23D.02.已知曲线y=ln x 的切线过原点,则此切线的斜率为() A.e B.-e C.1eD.-1e3.已知奇函数y=f (x )在区间(-∞,0]上的解析式为f (x )=x 2+x ,则切点横坐标为1的切线方程是() A.x+y+1=0 B.x+y-1=0 C.3x-y-1=0 D.3x-y+1=04.(2017江西上饶模拟)若点P 是曲线y=x 2-ln x 上任意一点,则点P 到直线y=x-2的距离的最小值为() A.1 B.√2 C.√22D.√35.曲线f (x )=x 3-x+3在点P 处的切线平行于直线y=2x-1,则点P 的坐标为() A.(1,3)B.(-1,3)C.(1,3)和(-1,3)D.(1,-3)6.已知直线y=kx+1与曲线y=x 3+ax+b 相切于点A (1,2),则a b等于() A.-8B.-6C.-1D.57.若函数y=f (x )的图象上存在两点,使得函数的图象在这两点处的切线互相垂直,则称y=f (x )具有T 性质.下列函数中具有T 性质的是() A.y=sin x B.y=ln x C.y=e xD.y=x 38.若存在过点(1,0)的直线与曲线y=x 3和y=ax 2+154x-9都相切,则a 等于() A.-1或-2564B.-1或214C.-74或-2564D.-74或79.(2017吉林长春二模)若函数f (x )=lnx x,则f'(2)=.10.(2017山西太原模拟)函数f (x )=x e x的图象在点(1,f (1))处的切线方程是. 11.曲线y=log 2x 在点(1,0)处的切线与坐标轴所围三角形的面积等于. 12.若函数f (x )=12x 2-ax+ln x 存在垂直于y 轴的切线,则实数a 的取值范围是.能力提升13.函数y=f (x ),y=g (x )的导函数的图象如图所示,则y=f (x ),y=g (x )的图象可能是()14.(2017广州深圳调研)如图,y=f (x )是可导函数,直线l :y=kx+2是曲线y=f (x )在x=3处的切线,令g (x )=xf (x ),g'(x )是g (x )的导函数,则g'(3)=()A.-1B.0C.2D.415.设直线l 1,l 2分别是函数f (x )={-lnx ,0<x <1,lnx ,x >1图象上点P 1,P 2处的切线,l 1与l 2垂直相交于点P ,且l 1,l 2分别与y 轴相交于点A ,B ,则△PAB 的面积的取值范围是() A.(0,1) B.(0,2) C.(0,+∞)D.(1,+∞)16.已知f (x ),g (x )分别是定义在R 上的偶函数和奇函数,且f (x )-g (x )=e x+x 2+1,则函数h (x )=2f (x )-g (x )在点(0,h (0))处的切线方程是.高考预测17.若函数f (x )=ln x-f'(1)x 2+5x-4,则f'(12)=.参考答案考点规范练14 导数的概念及运算1.A 解析limΔx →0f (1-Δx )-f (1)Δx =-lim Δx →0f (1-Δx )-f (1)-Δx=-f'(1)=-(13×1-23)=-13.2.C 解析由题意可得y=ln x 的定义域为(0,+∞),且y'=1x.设切点为(x 0,ln x 0),则切线方程为y-ln x 0=1x 0(x-x 0).因为切线过点(0,0),所以-ln x 0=-1,解得x 0=e,故此切线的斜率为1e.3.B 解析由函数y=f (x )为奇函数,可得f (x )在[0,+∞)内的解析式为f (x )=-x 2+x ,故切点为(1,0).因为y'=-2x+1,所以y'|x=1=-1, 故切线方程为y=-(x-1),即x+y-1=0.4.B 解析因为定义域为(0,+∞),所以y'=2x-1x ,令2x-1x=1,解得x=1,则曲线在点P (1,1)处的切线方程为x-y=0,所以两平行线间的距离为d=√2=√2.故所求的最小值为√2.5.C 解析∵f (x )=x 3-x+3,∴f'(x )=3x 2-1.设点P (x ,y ),则f'(x )=2,即3x 2-1=2,解得x=1或x=-1, 故P (1,3)或(-1,3).经检验,点(1,3),(-1,3)均不在直线y=2x-1上,符合题意.故选C . 6.A 解析由题意得y=kx+1过点A (1,2),故2=k+1,即k=1.∵y'=3x 2+a ,且直线y=kx+1与曲线y=x 3+ax+b 相切于点A (1,2),∴k=3+a ,即1=3+a ,∴a=-2.将点A (1,2)代入曲线方程y=x 3+ax+b ,可解得b=3, 即a b=(-2)3=-8.故选A .7.A 解析设曲线上两点P (x 1,y 1),Q (x 2,y 2),则由导数几何意义可知,两条切线的斜率分别为k 1=f'(x 1),k 2=f'(x 2). 若函数具有T 性质,则k 1·k 2=f'(x 1)·f'(x 2)=-1.A 项,f'(x )=cos x ,显然k 1·k 2=cos x 1·cos x 2=-1有无数组解,所以该函数具有性质T;B 项,f'(x )=1x(x>0),显然k 1·k 2=1x 1·1x 2=-1无解,故该函数不具有性质T;C 项,f'(x )=e x>0,显然k 1·k 2=e x 1·e x 2=-1无解,故该函数不具有性质T;D 项,f'(x )=3x 2≥0,显然k 1·k 2=3x 12×3x 22=-1无解,故该函数不具有性质T .综上,选A .8.A 解析因为y=x 3,所以y'=3x 2.设过点(1,0)的直线与y=x 3相切于点(x 0,x 03),则在该点处的切线斜率为k=3x 02,所以切线方程为y-x 03=3x 02(x-x 0),即y=3x 02x-2x 03.又点(1,0)在切线上,则x 0=0或x 0=32.当x 0=0时,由y=0与y=ax 2+154x-9相切,可得a=-2564; 当x 0=32时,由y=274x-274与y=ax 2+154x-9相切,可得a=-1. 9.1-ln24解析由f'(x )=1-lnxx 2,得f'(2)=1-ln24. 10.y=2e x-e 解析∵f (x )=x e x,∴f (1)=e,f'(x )=e x+x e x,∴f'(1)=2e,∴f (x )的图象在点(1,f (1))处的切线方程为y-e =2e(x-1),即y=2e x-e .11.12log 2e 解析∵y'=1xln2,∴k=1ln2, ∴切线方程为y=1ln2(x-1),∴所围三角形的面积为S=12×1×1ln2=12ln2=12log 2e .12.[2,+∞)解析∵f (x )=12x 2-ax+ln x ,∴f'(x )=x-a+1x .∵f (x )存在垂直于y 轴的切线, ∴f'(x )存在零点,∴x+1x -a=0有解, ∴a=x+1x ≥2(x>0).13.D 解析由y=f'(x )的图象知y=f'(x )在(0,+∞)内单调递减,说明函数y=f (x )的切线的斜率在(0,+∞)内也单调递减,故可排除A,C .又由图象知y=f'(x )与y=g'(x )的图象在x=x 0处相交,说明y=f (x )与y=g (x )的图象在x=x 0处的切线的斜率相同,故可排除B .故选D . 14.B 解析由题图可知曲线y=f (x )在x=3处的切线斜率等于-13,即f'(3)=-13.又g (x )=xf (x ),g'(x )=f (x )+xf'(x ),g'(3)=f (3)+3f'(3).由题图可知f (3)=1,所以g'(3)=1+3×(-13)=0. 15.A 解析由题意得P 1,P 2分别位于两段函数的图象上.设P 1(x 1,ln x 1),P 2(x 2,-ln x 2)(不妨设x 1>1,0<x 2<1),则由导数的几何意义易得切线l 1,l 2的斜率分别为k 1=1x 1,k 2=-1x 2.由已知得k 1k 2=-1,所以x 1x 2=1.所以x 2=1x 1.所以切线l 1的方程为y-ln x 1=1x 1(x-x 1),切线l 2的方程为y+ln x 2=-1x 2(x-x 2), 即y-ln x 1=-x 1(x -1x 1). 分别令x=0得A (0,-1+ln x 1),B (0,1+ln x 1). 又l 1与l 2的交点为P (2x11+x 12,lnx 1+1-x 121+x 12). ∵x 1>1,∴S △PAB =12|y A -y B |·|x P |=2x 11+x 12<1+x 121+x 12=1. ∴0<S △PAB <1,故选A .16.x-y+4=0解析∵f (x )-g (x )=e x+x 2+1,且f (x )是偶函数,g (x )是奇函数,∴f (-x )-g (-x )=f (x )+g (x )=e -x +x 2+1.∴f (x )=e x +e -x +2x 2+22,g (x )=e -x -e x2.∴h (x )=2f (x )-g (x )=e x +e -x +2x 2+2-e -x -e x2=32e x +12e -x +2x 2+2.∴h'(x )=32e x -12e -x +4x ,即h'(0)=32−12=1.又h(0)=4,∴切线方程为x-y+4=0.-2f'(1)x+5,17.5解析∵f'(x)=1x∴f'(1)=1-2f'(1)+5,解得f'(1)=2,)=2-2+5=5.∴f'(12。
2019版高考数学一轮复习第三章导数及其应用第一节导数的概念及运算实用课件理
第一节 导数的概念及运算
本节主要包括 2 个知识点: 1.导数的运算; 2.导数的几何意义.
突破点(一) 导数的运算
突破点(二) 导数的几何意义
01234
全国卷5年真题集中演练——明规律
课时达标检测
01 突破点(一) 导数的运算
抓牢双基·自学区 完成情况
[基本知识]
1.函数 y=f(x)在 x=x0 处的导数
法二:f(x)=(x+1)2(x-3)=x3-x2-5x-3,则 f′(x)=3x2 -2x-5.
(2)因为 f′(x)=ln x+1,所以 f′(1)=0+1=1,所以 f′(1)
+f(4)=1+4ln 4=1+8ln 2.故选 B.
(3)因为 f(x)=sin xcos φ-cos xsin φ-10<φ<π2,所以 f′(x)
分式形式
观察函数的结构特征,先化为整式函数或较 为简单的分式函数,再求导
对数形式 先化为和、差的形式,再求导
根式形式 先化为分数指数幂的形式,再求导
三角形式 先利用三角函数公式转化为和或差的形式, 再求导
含待定系数 如含f′(x0),a,b等的形式,先将待定系数 看成常数,再求导
复合函数 确定复合关系,由外向内逐层求导
f′(x)= _c_o_s__x__
基本初等函数 f(x)=xα (α∈Q *)
f(x)=cos x
导函数
f′(x)= _α_x_α_-_1 _
f′(x)= _-__s_i_n_x_
f′(x)= ex
f(x)=ax (a>0,a≠1)
1 f′(x)= x
f(x)=logax (a>0,a≠1)
f′(x)= __a_xl_n__a_ f′(x)=
2019届高考数学一轮复习第三章导数及其应用考点规范练15导数与函数的单调性极值最值文新人教B版
考点规范练15 导数与函数的单调性、极值、最值基础巩固1.函数f(x)=(x-3)e x的单调递增区间是()A.(-∞,2)B.(0,3)C.(1,4)D.(2,+∞)2.(2017山东烟台一模)已知函数f(x)=ax3+bx2+cx+d的图象如图所示,则下列结论成立的是()A.a>0,b>0,c>0,d<0B.a>0,b>0,c<0,d<0C.a<0,b<0,c>0,d>0D.a>0,b>0,c>0,d>03.定义域为R的可导函数y=f(x)的导函数f'(x),满足f(x)<f'(x),且f(0)=2,则不等式f(x)>2e x 的解集为()A.(-∞,0)B.(-∞,2)C.(0,+∞)D.(2,+∞)4.(2017河南濮阳一模)设f'(x)是函数f(x)定义在(0,+∞)上的导函数,满足xf'(x)+2f(x)=1x2,则下列不等式一定成立的是()A.f(e)e2>f(e2)eB.f(2)9<f(3)4C.f(2)e2>f(e)4D.f(e)e2<f(3)95.已知函数f(x)=-12x2+4x-3ln x在[t,t+1]上不单调,则t的取值范围是.6.若函数g(x)=ln x+ax2+bx,且g(x)的图象在点(1,g(1))处的切线与x轴平行.(1)确定a与b的关系;(2)若a≥0,试讨论函数g(x)的单调性.7.已知函数f(x)=ax 2+bx+ce x(a>0)的导函数y=f'(x)的两个零点为-3和0.(1)求f(x)的单调区间;(2)若f(x)的极小值为-e3,求f(x)的极大值及f(x)在区间[-5,+∞)内的最大值.8.设a>0,函数f (x )=e xx 2+a .(1)若a=59,求函数f (x )的单调区间;(2)当x=12时,函数f (x )取得极值,证明:对于任意的x 1,x 2∈[12,32],|f (x 1)-f (x 2)|≤3-e3√e .9.设函数f (x )=3x 2+axe x(a ∈R ).(1)若f (x )在x=0处取得极值,确定a 的值,并求此时曲线y=f (x )在点(1,f (1))处的切线方程; (2)若f (x )在[3,+∞)内为减函数,求a 的取值范围.能力提升10.(2017广西南宁一模)已知函数f(x)=-x2-6x-3,g(x)=2x3+3x2-12x+9,m<-2,若∀x1∈[m,-2),∃x2∈(0,+∞),使得f(x1)=g(x2)成立,则m的最小值为()A.-5B.-4C.-2√5D.-311.(2017河北邯郸二模)若函数f(x)=(x2-ax+a+1)e x(a∈N)在区间(1,3)内只有1个极值点,则曲线f(x)在点(0,f(0))处切线的方程为.12.设函数f(x)=x 2-1lnx.(1)求证:f(x)在(0,1)和(1,+∞)内都是增函数;(2)若在函数f(x)的定义域内,不等式af(x)>x恒成立,求a的取值范围.13.设函数f(x)=x3-ax-b,x∈R,其中a,b∈R.(1)求f(x)的单调区间;(2)若f(x)存在极值点x0,且f(x1)=f(x0),其中x1≠x0,求证:x1+2x0=0;.(3)设a>0,函数g(x)=|f(x)|,求证:g(x)在区间[-1,1]上的最大值不小于14高考预测14.已知函数f(x)=a ln x-ax-3(a∈R).(1)求函数f(x)的单调区间;(2)若函数y=f(x)的图象在点(2,f(2))处的切线的倾斜角为45°,对于任意的t∈[1,2],函数]在区间(t,3)内总不是单调函数,求m的取值范围.g(x)=x3+x2·[f'(x)+m2参考答案考点规范练15 导数与函数的单调性、极值、最值1.D 解析函数f (x )=(x-3)e x 的导数为f'(x )=[(x-3)e x ]'=e x +(x-3)e x =(x-2)e x.由函数导数与函数单调性的关系,得当f'(x )>0时,函数f (x )单调递增,此时由不等式f'(x )=(x-2)e x>0,解得x>2. 2.C 解析由题图可知f (0)=d>0,排除选项A,B;由f'(x )=3ax 2+2bx+c ,且由题图知(-∞,x 1),(x 2,+∞)是函数的单调递减区间,可知a<0,排除D .故选C . 3.C 解析设g (x )=f (x )e x,则g'(x )=f '(x )-f (x )e x. ∵f (x )<f'(x ),∴g'(x )>0,即函数g (x )在定义域内单调递增. ∵f (0)=2,∴g (0)=f (0)=2,∴不等式f (x )>2e x 等价于g (x )>g (0). ∵函数g (x )在定义域内单调递增. ∴x>0,∴不等式的解集为(0,+∞),故选C .4.B 解析∵xf'(x )+2f (x )=1x2,∴x 2f'(x )+2xf (x )=1x ,令g (x )=x 2f (x ),则g'(x )=2xf (x )+x 2f'(x )=1x>0,∴函数g (x )在(0,+∞)内单调递增. ∴g (2)=4f (2)<g (e)=e 2f (e)<g (3)=9f (3), ∴f (2)9<f (3)4.故选B .5.(0,1)∪(2,3)解析由题意知f'(x )=-x+4-3x=-x 2+4x -3x=-(x -1)(x -3)x .由f'(x )=0得x 1=1,x 2=3,可知1,3是函数f (x )的两个极值点.则只要这两个极值点有一个在区间(t ,t+1)内,函数f (x )在区间[t ,t+1]上就不单调,由t<1<t+1或t<3<t+1,得0<t<1或2<t<3.6.解(1)因为g (x )=ln x+ax 2+bx ,所以g'(x )=1x+2ax+b ,由题意,得g'(1)=1+2a+b=0,所以2a+b=-1. (2)当a=0时,g'(x )=-x -1x, 由g'(x )>0解得0<x<1,由g'(x )<0解得x>1,即函数g (x )在(0,1)内单调递增,在(1,+∞)内单调递减.当a>0时,令g'(x )=0,得x=1或x=12a ,若12a<1,即a>12,则由g'(x )>0解得x>1或0<x<12a,由g'(x )<0解得12a <x<1,即函数g (x )在(0,12a ),(1,+∞)内单调递增,在(12a ,1)内单调递减;若12a>1,即0<a<12,则由g'(x )>0解得x>12a或0<x<1,由g'(x )<0解得1<x<12a,即函数g (x )在(0,1),(12a ,+∞)内单调递增,在(1,12a)内单调递减; 若12a=1,即a=12,则在(0,+∞)上恒有g'(x )≥0, 即函数g (x )在(0,+∞)内单调递增.综上可得:当a=0时,函数g (x )在(0,1)内单调递增,在(1,+∞)内单调递减; 当0<a<12时,函数g (x )在(0,1)内单调递增,在(1,12a )内单调递减,在(12a,+∞)内单调递增; 当a=12时,函数g (x )在(0,+∞)内单调递增; 当a>12时,函数g (x )在(0,12a )内单调递增,在(12a,1)内单调递减,在(1,+∞)内单调递增. 7.解(1)因为f (x )=ax 2+bx+ce x,所以f'(x )=-ax 2+(2a -b )x+b -ce x,设g (x )=-ax 2+(2a-b )x+b-c.因为a>0,所以由题意知:当-3<x<0时,g (x )>0,即f'(x )>0; 当x<-3或x>0时,g (x )<0,即f'(x )<0.所以f (x )的单调递增区间是(-3,0),单调递减区间是(-∞,-3),(0,+∞). (2)由(1)知,x=-3是f (x )的极小值点,故有9a -3b+c e -3=-e 3.结合g (0)=b-c=0,g (-3)=-9a-3(2a-b )+b-c=0,解得a=1,b=5,c=5,所以f (x )=x 2+5x+5e x.因为f (x )的单调递增区间是(-3,0),单调递减区间是(-∞,-3),(0,+∞), 所以f (0)=5为函数f (x )的极大值,且f (x )在区间[-5,+∞)内的最大值为f (-5)和f (0)中的最大者. 而f (-5)=5e-5=5e 5>5=f (0),所以函数f (x )在区间[-5,+∞)内的最大值是5e 5.8.(1)解当a=59时,f'(x )=e x (x 2+a -2x )(x 2+a )2=e x [(x -1)2+a -1](x 2+a )2=e x [(x -1)2-49](x 2+59)2.令f'(x )>0,即(x-1)2-49>0,解得x<13或x>53.因此,函数f (x )在区间(-∞,13),(53,+∞)内单调递增. 令f'(x )<0,即(x-1)2-49<0,解得13<x<53. 因此,函数f (x )在区间(13,53)内单调递减. (2)证明当x=12时,函数f (x )取得极值,即f'(12)=0,所以(12)2+a-2×12=0.所以a=34.同理,由(1)易知,f (x )在区间(-∞,12),(32,+∞)内单调递增,在区间(12,32)内单调递减. 所以f (x )在x=12时取得极大值f (12)=√e ,在x=32时取得极小值f (32)=e √e3. 所以在区间[12,32]上,f (x )的最大值是f (12)=√e ,最小值是f (32)=e √e3. 所以对于任意的x 1,x 2∈[12,32],|f (x 1)-f (x 2)|≤√e −e3√e ,即|f (x 1)-f (x 2)|≤3-e3√e .9.解(1)对f (x )求导得f'(x )=(6x+a )e x -(3x 2+ax )e x(e x )2=-3x 2+(6-a )x+ae x.因为f (x )在x=0处取得极值,所以f'(0)=0,即a=0. 当a=0时,f (x )=3x 2e x ,f'(x )=-3x 2+6xe x ,故f (1)=3e ,f'(1)=3e ,从而f (x )在点(1,f (1))处的切线方程为y-3e=3e(x-1),化简,得3x-e y=0.(2)由(1)知f'(x )=-3x 2+(6-a )x+ae x.令g (x )=-3x 2+(6-a )x+a , 由g (x )=0解得x 1=6-a -√a 2+366,x 2=6-a+√a 2+366. 当x<x 1时,g (x )<0,即f'(x )<0,故f (x )为减函数; 当x 1<x<x 2时,g (x )>0,即f'(x )>0,故f (x )为增函数; 当x>x 2时,g (x )<0,即f'(x )<0,故f (x )为减函数. 由f (x )在[3,+∞)内为减函数,知x 2=6-a+√a 2+366≤3,解得a ≥-92,故a 的取值范围为[-92,+∞).10.A 解析∵g (x )=2x 3+3x 2-12x+9,∴g'(x )=6x 2+6x-12=6(x+2)(x-1),则当0<x<1时,g'(x )<0,函数g (x )递减,当x>1时,g'(x )>0,函数g (x )递增,∴当x>0时,g (x )min =g (1)=2.∵f (x )=-x 2-6x-3=-(x+3)2+6≤6,作函数y=(x )的图象,如图所示,当f (x )=2时,方程两根分别为-5和-1,则m 的最小值为-5,故选A . 11.x-y+6=0解析∵f'(x )=e x[x 2+(2-a )x+1],若f (x )在(1,3)内只有1个极值点,∴f'(1)·f'(3)<0,即(a-4)(3a-16)<0,解得4<a<163.∵a ∈N ,∴a=5.故f (x )=e x (x 2-5x+6),f'(x )=e x (x 2-3x+1),故f (0)=6,f'(0)=1,故切线方程是y-6=x ,故答案为x-y+6=0. 12.(1)证明f'(x )=2xlnx -x 2-1x(lnx )2=x(lnx )2(2lnx -x 2-1x 2)(x>0,x ≠1). 令g (x )=2ln x-x 2-1x 2,则g'(x )=2(x+1)(x -1)x 3. 当0<x<1时,g'(x )<0,g (x )是减函数,g (x )>g (1)=0. 于是f'(x )=x (lnx )2g (x )>0,故f (x )在(0,1)内为增函数.当x>1时,g'(x )>0,g (x )是增函数,g (x )>g (1)=0,于是f'(x )=x(lnx )2g (x )>0,故f (x )在(1,+∞)内为增函数.(2)解af (x )-x=a (x 2-1)lnx-x=x lnx [a (x 2-1)x -lnx].令h (x )=a (x 2-1)x-ln x (x>0),则h'(x )=ax 2-x+ax 2. 令φ(x )=ax 2-x+a ,当a>0,且Δ=1-4a 2≤0,即a ≥12时,此时φ(x )=ax 2-x+a>0在(0,1),(1,+∞)内恒成立,所以当a ≥12时h'(x )≥0,故h (x )在(0,1),(1,+∞)内为增函数,若0<x<1时,h (x )<h (1)=0, 所以af (x )-x=xlnx h (x )>0; 若x>1时,h (x )>h (1)=0,所以af (x )-x=xlnxh (x )>0, 所以当x>0,x ≠1时都有af (x )>x 成立,当0<a<12时,h'(x )<0,解得1-√1-4a 22a <x<1+√1-4a 22a,所以h (x )在(1,1+√1-4a 22a)内是减函数,h (x )<h (1)=0. 故af (x )-x=xlnxh (x )<0,不符合题意. 当a ≤0时,x ∈(0,1)∪(1,+∞),都有h'(x )<0,故h (x )在(0,1),(1,+∞)内为减函数,同理可知,在(0,1),(1,+∞)内af (x )-x=xlnxh (x )<0,不符合题意. 综上所述,a 的取值范围是a ≥12. 13.(1)解由f (x )=x 3-ax-b ,可得f'(x )=3x 2-a.下面分两种情况讨论:①当a ≤0时,有f'(x )=3x 2-a ≥0恒成立.所以f (x )的单调递增区间为(-∞,+∞).②当a>0时,令f'(x )=0,解得x=√3a3,或x=-√3a3.当x 变化时,f'(x ),f (x )的变化情况如下表:所以f (x )的单调递减区间为(-√3a 3,√3a3),单调递增区间为(-∞,-√3a3),(√3a3,+∞).(2)证明因为f (x )存在极值点,所以由(1)知a>0,且x 0≠0.由题意,得f'(x 0)=3x 02-a=0,即x 02=a 3,进而f (x 0)=x 03-ax 0-b=-2a 3x 0-b.又f (-2x 0)=-8x 03+2ax 0-b=-8a 3x 0+2ax 0-b=-2a 3x 0-b=f (x 0),且-2x 0≠x 0,由题意及(1)知,存在唯一实数x 1满足f (x 1)=f (x 0),且x 1≠x 0,因此x 1=-2x 0.所以x 1+2x 0=0.(3)证明设g (x )在区间[-1,1]上的最大值为M ,max{x ,y }表示x ,y 两数的最大值.下面分三种情况讨论:①当a ≥3时,-√3a 3≤-1<1≤√3a 3,由(1)知,f (x )在区间[-1,1]上单调递减,所以f (x )在区间[-1,1]上的取值范围为[f (1),f (-1)],因此M=max{|f (1)|,|f (-1)|}=max{|1-a-b|,|-1+a-b|}=max{|a-1+b|,|a-1-b|}={a -1+b ,b ≥0,a -1-b ,b <0.所以M=a-1+|b|≥2.②当34≤a<3时,-2√3a 3≤-1<-√3a 3<√3a 3<1≤2√3a 3,由(1)和(2)知f (-1)≥f (-2√3a 3)=f (√3a 3),f (1)≤f (2√3a 3)=f (-√3a 3), 所以f (x )在区间[-1,1]上的取值范围为[f (√3a 3),f (-√3a 3)],因此M=max {|f (√3a 3)|,|f (-√3a 3)|}=max {|-2a 9√3a -b|,|2a 9√3a -b|} =max {|2a 9√3a +b|,|2a 9√3a -b|}=2a 9√3a +|b|≥29×34×√3×34=14.③当0<a<34时,-1<-2√3a 3<2√3a 3<1,由(1)和(2)知f (-1)<f (-2√3a 3)=f (√3a 3),f (1)>f (2√3a 3)=f (-√3a 3),所以f (x )在区间[-1,1]上的取值范围为[f (-1),f (1)],因此M=max{|f (-1)|,|f (1)|}=max{|-1+a-b|,|1-a-b|}=max{|1-a+b|,|1-a-b|}=1-a+|b|>14.综上所述,当a>0时,g (x )在区间[-1,1]上的最大值不小于14.14.解(1)函数f (x )的定义域为(0,+∞),且f'(x )=a (1-x )x. 当a>0时,f (x )的单调递增区间为(0,1),单调递减区间为(1,+∞); 当a<0时,f (x )的单调递增区间为(1,+∞),单调递减区间为(0,1); 当a=0时,f (x )不是单调函数.(2)由(1)及题意得f'(2)=-a 2=1,即a=-2. ∴f (x )=-2ln x+2x-3,f'(x )=2x -2x. ∴g (x )=x 3+(m 2+2)x 2-2x ,∴g'(x )=3x 2+(m+4)x-2. ∵g (x )在区间(t ,3)内总不是单调函数,∴g'(x )=0在区间(t ,3)内有变号零点.∵g'(0)=-2,∴{g '(t )<0,g '(3)>0.∴g'(t )<0,即3t 2+(m+4)t-2<0对任意t ∈[1,2]恒成立, ∵g'(0)<0,∴只需g'(1)<0且g'(2)<0,即m<-5且m<-9,即m<-9;由g'(3)>0,即m>-373.∴-373<m<-9.即实数m 的取值范围是(-373,-9).。
(新课标)2019届高考数学一轮复习第三章导数及其应用3.2导数的
lnx (2016· 湛江模拟)函数 f(x)= 的单调递减区间是( x A.(e,+∞) C.(0,e) B.(1,+∞) D.(0,1)
)
1-lnx 解:f′(x)= 2 ,由 x>0 及 f′(x)<0 解得 x>e.故选 A. x
(2017· 浙江)函数 y=f(x)的导函数 y=f′(x)的图象 如图所示,则函数 y=f(x)的图象可能是( )
解:f′(x)=1-cosx>0 在(0,2π)上恒 成立,所以 f(x)在 R 上递增,在(0,2π) 上为增函数.故选 A.
1 3 (2)设函数 f(x)= x -(1+a)x2+4ax+24a,其中常数 a>1, 3 则 f(x)的单调减区间为________.
解:f′(x)=x2-2(1+a)x+4a=(x-2)(x-2a), 由 a>1 知,当 x<2 时,f′(x)>0,故 f(x)在区间(-∞,2) 上是增函数; 当 2<x<2a 时, f′(x)<0, 故 f(x)在区间(2, 2a)上是减函数; 当 x>2a 时, f′(x)>0, 故 f(x)在区间(2a, +∞)上是增函数. 综上,当 a>1 时,f(x)在区间(-∞,2)和(2a,+∞)上是增 函数,在区间(2,2a)上是减函数.故填(2,2a).
自查自纠
①单调递增 单调递减 ②常数函数
(2016· 宁夏模拟)函数 f(x)=x+elnx 的单调递增区 间为( ) B.(e,+∞) D.R A.(0,+∞) C.(-∞,0)和(0,+∞)
e 解:函数定义域为(0,+∞),f′(x)=1+ >0,故 x 单调递增区间是(0,+∞).故选 A.
【点拨】(1)利用导数求函数单调区间的关键是确定导数的 符号.不含参数的问题直接解导数大于 (或小于)零的不等式, 其解集即为函数的单调区间,含参数的问题,应就参数范围讨 论导数大于(或小于)零的不等式的解,其解集即为函数的单调 区间.(2)所有求解和讨论都在函数的定义域内,不要超出定义 域的范围.确定函数单调区间的步骤:①确定函数 f(x)的定义 域;②求 f′(x);③解不等式 f′(x)>0,解集在定义域内的部分为 单调递增区间;④解不等式 f′(x)<0,解集在定义域内的部分 为单调递减区间.应注意的是,个别导数为 0 的点不影响所在 区间的单调性,如函数 f(x)=x3,f′(x)=3x2≥0(x=0 时,f′(x) =0),但 f(x)=x3 在 R 上是增函数.
北京专用2019版高考数学一轮复习第三章导数及其应用第二节导数与函数的单调性课件文
1 2
xe3x,
x2
故g'(x)=
3 2
xe2x+
2
x
ex
1 2
x3
x2
=
1 2
xe3x=
5 2
xx2(x+21x)(x+412 )ex.
令g'(x)=0,解得x=0或x=-1或x=-4. 当x<-4时,g'(x)<0,故g(x)为减函数; 当-4<x<-1时,g'(x)>0,故g(x)为增函数; 当-1<x<0时,g'(x)<0,故g(x)为减函数; 当x>0时,g'(x)>0,故g(x)为增函数. 综上知,g(x)在(-∞,-4)和(-1,0)内为减函数, 在(-4,-1)和(0,+∞)内为增函数.
(2)证明:当a=-1时, f '(x)= x3 exx(2x>0x). 1
x2
令g(x)=x3+x2-x+1, 则g'(x)=3x2+2x-1=(3x-1)(x+1),
令g'(x)=(3x-1)(x+1)>0,得x> 1 ,
3
令g'(x)=(3x-1)(x+1)<0,得0<x< 1 ,
3
所以函数g(x)在
2.函数f(x)=(x-3)ex的单调递增区间是 ( D )
A.(-∞,2) B.(0,3) C.(1,4) D.(2,+∞)
答案 D 由f(x)=(x-3)ex,得f '(x)=(x-2)ex, 令f '(x)>0,得x>2,故f(x)的单调递增区间是(2,+∞).
2019-2020年高考数学一轮总复习第三章导数及应用题组训练15导数的概念及运算理
7.(xx ·山西名校联考 ) 若函数 f(x) 的导函数的图像关于 y 轴对称, 则 f(x) 的解析式可能为
() A. f(x) = 3cosx C. f(x) = 1+ sin2x
3
2
B. f(x) = x + x
D. f(x) = ex+ x
答案 C
解析 A 项中, f ′ (x) =- 3sinx ,是奇函数, 图像关于原点对称, 不关于 y 轴对称; B 项中,
答案 C 11.(xx ·《高考调研》原创题
) 设函数 f(x) 在 (0 ,+∞ ) 内可导,且 f(e x) = x+ ex,则 f ′
(2 017) = ( )
A. 1
B. 2
1 C. 2 017
2 018 D. 2 017
答案 D 解析 令 ex=t ,则 x =lnt ,所以 f(t) =lnt + t ,故 f(x) =lnx + x.
令 v= 0,得 t 2- 3t + 2= 0, t 1=1 或 t 2= 2.
2
x 5.(xx ·郑州质量检测 ) 已知曲线 y= - 3lnx 的一条切线的斜率为
2
2,则切点的横坐标为
()
A. 3
B. 2
1
C. 1
D. 2
答案 A
解析 设切点坐标为 (x 0, y 0) ,且 x 0>0,
3
3
由 y′= x- x,得
A. 4x- y+1= 0
B. 4x-y- 1= 0
C. 6x- y+1= 0
D. 6x-y- 1= 0
答案 D 1
解析 将点 (1 ,5) 代入 y= 5x + lnx 成立,即点 (1 ,5) 为切点.因为 y′= 5+ x ,所以 y ′ | x = 1
高中数学一轮复习:第三章 导数及其应用(选修1-2)课后跟踪训练15
课后跟踪训练(十五)基础巩固练一、选择题1.函数f (x )=(x -3)e x 的单调递增区间是( )A .(-∞,2)B .(0,3)C .(1,4)D .(2,+∞)[解析] f ′(x )=(x -3)′e x +(x -3)(e x )′=(x -2)e x ,令f ′(x )>0,解得x >2,故选D.[答案] D2.(2019·山西重点中学协作体一模)若函数y =x 3+x 2+mx +1是R 上的单调函数,则实数m 的取值范围是( )[解析] 若函数y =x 3+x 2+mx +1是R 上的单调函数,只需y ′=3x 2+2x +m ≥0恒成立,即Δ=4-12m ≤0,∴m ≥13.故选C.[答案] C3.(2019·南昌市一模)已知奇函数f ′(x )是函数f (x )(x ∈R )的导函数,若x >0时,f ′(x )>0,则( )A .f (0)>f (log 32)>f (-log 23)B .f (log 32)>f (0)>f (-log 23)C .f (-log 23)>f (log 32)>f (0)D .f (-log 23)>f (0)>f (log 32)[解析] 因为f ′(x )是奇函数,所以f (x )是偶函数.而|-log 23|=log 23>log 22=1,0<log 32<1,所以0<log 32<log 23.又当x >0时,f ′(x )>0,所以f (x )在(0,+∞)上是增函数,所以f (0)<f (log 32)<f (log 23),所以f (0)<f (log 32)<f (-log 23).故选C.[答案] C4.(2019·长沙市、南昌市高三第一次联考)若函数f (x )=(2x 2-mx +4)e x 在区间[2,3]上不是单调函数,则实数m 的取值范围是( )A.⎣⎢⎡⎦⎥⎤203,172B.⎝ ⎛⎭⎪⎫203,172 C.⎣⎢⎡⎦⎥⎤5,203 D.⎝ ⎛⎭⎪⎫5,203 [解析] 因为f (x )=(2x 2-mx +4)e x ,所以f ′(x )=[2x 2+(4-m )x +4-m ]e x ,因为函数f (x )在区间[2,3]上不是单调函数,所以f ′(x )=0在区间(2,3)上有根,即2x 2+(4-m )x +4-m =0在区间(2,3)上有根,所以m =2x 2+4x +4x +1在区间(2,3)上有根,令t =x +1,则x =t -1,t ∈(3,4),所以m =2(t -1)2+4(t -1)+4t =2t 2+2t =2(t +1t )在t ∈(3,4)上有根,从而求得m 的取值范围为⎝ ⎛⎭⎪⎫203,172.故选B. [答案] B5.(2019·四川乐山一模)已知函数f (x )=1x -ln x -1,则y =f (x )的图象大致为( )[解析] 令g (x )=x -ln x -1,则g ′(x )=1-1x =x -1x (x >0),由g ′(x )>0,得x >1,即函数g (x )在(1,+∞)上单调递增, 由g ′(x )<0得0<x <1,即函数g (x )在(0,1)上单调递减,所以当x =1时,函数g (x )有最小值,g (x )min =g (1)=0,于是对任意的x ∈(0,1)∪(1,+∞),有g (x )≥0,故排除B 、D , 因函数g (x )在(0,1)上单调递减,则函数f (x )在(0,1)上递增,故排除C ,故选A.[答案] A二、填空题6.函数f (x )=e x -3x 的单调递增区间是________.[解析] f ′(x )=e x -3,令f ′(x )>0,解得x >ln3,则函数f (x )=e x -3x 的单调递增区间为(ln3,+∞).[答案] (ln3,+∞)7.若f (x )=-12x 2+m ln x 在[1,+∞)是减函数,则实数m 的取值范围是________.[解析] 依题意知,f ′(x )=-x +m x≤0在[1,+∞)内恒成立, 所以m ≤x 2在[1,+∞)内恒成立,所以m ≤(x 2)min ,因为x ≥1,y =x 2的最小值为1,所以m ≤1.所以实数m 的取值范围是(-∞,1].[答案] (-∞,1]8.已知函数f (x )(x ∈R )满足f (1)=1,且f (x )的导数f ′(x )<12,则不等式f (x 2)<x 22+12的解集为________.[解析] 设F (x )=f (x )-12x ,∴F ′(x )=f ′(x )-12,∵f ′(x )<12,∴F ′(x )=f ′(x )-12<0,即函数F (x )在R 上单调递减.∵f (x 2)<x 22+12,∴f (x 2)-x 22<f (1)-12,∴F (x 2)<F (1),而函数F (x )在R 上单调递减,∴x 2>1,即x ∈(-∞,-1)∪(1,+∞).[答案] (-∞,-1)∪(1,+∞)三、解答题9.(1)求函数f (x )=3x -2x 2+ln x 的单调区间;(2)求函数f (x )=12e x -e -x -32x 的单调区间.[解] (1)f (x )=3x -2x 2+ln x 的定义域为(0,+∞),f ′(x )=1x -4x +3=-4x 2+3x +1x =-(4x +1)(x -1)x(x >0). 当x ∈(0,1),f ′(x )>0时,函数f (x )=3x -2x 2+ln x 单调递增. 当x ∈(1,+∞),f ′(x )<0时,函数f (x )=3x -2x 2+ln x 单调递减. 故函数f (x )的单调递增区间为(0,1),单调递减区间为(1,+∞).(2)f ′(x )=12e x [(e x )2-3e x +2]=12e x (e x -1)(e x -2),令f ′(x )=0,得e x =1或e x =2,即x =0或x =ln2.令f ′(x )>0,则x <0或x >ln2;令f ′(x )<0,则0<x <ln2.∴f (x )的递增区间是(-∞,0),(ln2,+∞);递减区间是(0,ln2).10.(2019·山东枣庄调研)已知函数f (x )=x e x-a ⎝ ⎛⎭⎪⎫12x 2+x (a ∈R ). (1)若a =0,求曲线y =f (x )在点(1,e)处的切线方程;(2)当a >0时,求函数f (x )的单调区间.[解] (1)a =0时,f ′(x )=(x +1)e x ,所以切线的斜率k =f ′(1)=2e.又f (1)=e ,所以y =f (x )在点(1,e)处的切线方程为y -e =2e(x -1),即2e x -y -e =0.(2)f ′(x )=(x +1)(e x -a ),令f ′(x )=0,得x =-1或x =ln a .①当a =1e 时,f ′(x )≥0恒成立,所以f (x )在R 上单调递增.②当0<a <1e 时,ln a <-1,由f ′(x )>0,得x <ln a 或x >-1;由f ′(x )<0,得ln a <x <-1,所以单调递增区间为(-∞,ln a ),(-1,+∞),单调递减区间为(ln a ,-1).③当a >1e 时,ln a >-1,由f ′(x )>0,得x <-1或x >ln a ;由f ′(x )<0,得-1<x <ln a ,所以单调递增区间为(-∞,-1),(ln a ,+∞),单调递减区间为(-1,ln a ).综上所述,当a =1e 时,f (x )在R 上单调递增;当0<a <1e 时,单调递增区间为(-∞,ln a ),(-1,+∞),单调递减区间为(ln a ,-1);当a >1e 时,单调递增区间为(-∞,-1),(ln a ,+∞),单调递减区间 为(-1,ln a ).能力提升练11.(2019·广西贵港联考)若函数f (x )=kx -2ln x 在区间(1,+∞)上单调递增,则k 的取值范围是( )A .(-∞,-2]B .(-∞,-1]C .[1,+∞)D .[2,+∞)[解析] 因为f (x )=kx -2ln x ,所以f ′(x )=k -2x .因为f (x )在区间(1,+∞)上单调递增,所以在区间(1,+∞)上f ′(x )=k -2x ≥0恒成立,即k ≥2x 恒成立,当x ∈(1,+∞)时,0<2x <2,所以k ≥2,故选D.[答案] D12.(2019·湖北襄阳调研)已知定义在R 上的可导函数f (x )的导函数y =f ′(x ),满足f ′(x )<f (x ),f (0)=1,则不等式f (x )<e x 的解集为( )A .(0,+∞)B .(1,+∞)C .(-2,+∞)D .(4,+∞)[解析] 令F (x )=f (x )e x ,则F (0)=1,F ′(x )=f ′(x )e x -f (x )e x e 2x=f ′(x )-f (x )e x <0,故F (x )为R 上的减函数,有f (x )<e x 等价于F (x )<1,即F (x )<F (0).故不等式f (x )<e x 的解集为(0,+∞).故选A.[答案] A13.已知函数f (x )=ax -x 3,若对区间(0,1)上的任意x 1,x 2,且x 1<x 2,都有f (x 2)-f (x 1)>x 2-x 1成立,则实数a 的取值范围是________.[解析] 问题等价于函数g (x )=f (x )-x 在区间(0,1)上为增函数,即g ′(x )=a -1-3x 2≥0,即a ≥1+3x 2在(0,1)上恒成立,即a ≥4,所以实数a 的取值范围是[4,+∞).[答案] [4,+∞)14.(2019·兰州市、张掖市联考)已知函数f (x )=ln x ,g (x )=f (x )+ax 2+bx ,其中函数g (x )的图象在点(1,g (1))处的切线平行于x 轴.(1)确定a 与b 的关系;(2)若a ≥0,试讨论函数g (x )的单调性.[解] (1)依题意得g (x )=ln x +ax 2+bx ,则g ′(x )=1x +2ax +b .由函数g (x )的图象在点(1,g (1))处的切线平行于x 轴得:g ′(1)=1+2a +b =0,∴b =-2a -1.(2)由(1)得g ′(x )=2ax 2-(2a +1)x +1x =(2ax -1)(x -1)x. ∵函数g (x )的定义域为(0,+∞),∴当a =0时,g ′(x )=-x -1x .由g ′(x )>0,得0<x <1,由g ′(x )<0,得x >1;当a >0时,令g ′(x )=0,得x =1或x =12a ,若12a <1,即a >12,由g ′(x )>0,得x >1或0<x <12a ,由g ′(x )<0,得12a <x <1;若12a >1,即0<a <12,由g ′(x )>0,得x >12a 或0<x <1,由g ′(x )<0,得1<x <12a ;若12a =1,即a =12,在(0,+∞)上恒有g ′(x )≥0.综上可得,当a =0时,函数g (x )在(0,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减;当0<a <12时,函数g (x )在(0,1)上单调递增,在⎝ ⎛⎭⎪⎫1,12a 上单调递减,在⎝ ⎛⎭⎪⎫12a ,+∞上单调递增; 当a =12时,函数g (x )在(0,+∞)上单调递增;当a >12时,函数g (x )在⎝ ⎛⎭⎪⎫0,12a 上单调递增, 在⎝ ⎛⎭⎪⎫12a ,1上单调递减,在(1,+∞)上单调递增. 拓展延伸练15.(2019·重庆四校联考)已知定义在R 上的函数f (x )满足f (x )=f (-x ),且当x ∈(-∞,0]时,f (x )+xf ′(x )<0成立,若a =20.1f (20.1),b =ln2f (ln2),c =log 218·f ⎝ ⎛⎭⎪⎫log 218,则a ,b ,c 的大小关系是( ) A .a >b >c B .c >b >aC .c >a >bD .a >c >b[解析] 设g (x )=xf (x ),则g ′(x )=[xf (x )]′=f (x )+xf ′(x ).由题意知当x ∈(-∞,0]时,g ′(x )=f (x )+xf ′(x )<0,∴函数y =g (x )在(-∞,0]上单调递减,且g (x )≥g (0)=0.∵f (x )满足f (x )=f (-x ),∴函数y =f (x )为偶函数,∴函数y =g (x )为奇函数,∴当x ∈(0,+∞)时,函数y=g (x )单调递减,且g (x )<0.∵2>20.1>1,0<ln2<1,log 218=-3,且g (-3)=-g (3)>0,∴g (-3)>g (ln2)>g (20.1),∴c >b >a .故选B.[答案] B16.已知函数f (x )=3x a -2x 2+ln x (a >0).若函数f (x )在[1,2]上为单调函数,则a 的取值范围是________.[解析] f ′(x )=3a -4x +1x ,若函数f (x )在[1,2]上为单调函数,即f ′(x )=3a -4x +1x ≥0或f ′(x )=3a -4x +1x ≤0在[1,2]上恒成立,即3a ≥4x -1x 或3a ≤4x -1x 在[1,2]上恒成立.令h (x )=4x -1x ,则h (x )在[1,2]上单调递增,所以3a ≥h (2)或3a ≤h (1),即3a ≥152或3a ≤3,又a >0,所以0<a ≤25或a ≥1.[答案] ⎝⎛⎦⎥⎤0,25∪[1,+∞)。
(新课标)19届高考数学一轮复习第三章导数及其应用3.3导数的应用(二)课件文
4.N 型曲线与直线 y=k 的位置关系问题
如图,方程 f(x)=0 有三个根 x1,x2,x3 时,极大值 f(a)>0 且极小值 f(b) <0. 曲线 y=f(x)与直线 y=k(k 是常数)有一个交点时,见图中的直线①或直 线②,极大值 f(a)______k 或极小值 f(b)______k; 曲线 y=f(x)与直线 y=k(k 是常数)有两个交点时,见图中的直线③或直 线④,极大值 f(a)______k 或极小值 f(b)______k; 曲线 y=f(x)与直线 y=k(k 是常数)有三个交点时,见图中的直线⑤. 以上这些问题, 常见于求参数的取值范围、 讨论不等关系等形式的题目.
k-1
(k-1,+∞) + ↗
所以,f(x)的单调递减区间是(-∞,k-1);单调递增 区间是(k-1,+∞).
(2)当 k-1≤0,即 k≤1 时,函数 f(x)在[0,1]上单调递 增, 所以 f(x)在区间[0,1]上的最小值为 f(0)=-k, 当 0<k-1<1,即 1<k<2 时, 由(1)知 f(x)在[0,k-1)上单调递减,在(k-1,1]上单调 递增, k -1 所以 f(x)在区间[0,1]上的最小值为 f(k-1)=-e . 当 k-1≥1,即 k≥2 时,函数 f(x)在[0,1]上单调递减, 所以 f(x)在区间[0,1]上的最小值为 f(1)=(1-k)e. 综上可知, 当 k≤1 时, f(x)min=-k; 当 1<k<2 时, f(x)min k -1 =-e ;当 k≥2 时,f(x)min=(1-k)e.
因此,f(x)的极大值为 f(-1)=1,极小值为 f(1)=-1.
3 2016 ·郑州模拟 (2)( )设 x1, x2 是函数 f(x)=x -2ax2+a2x 的两个极值点, 若 x1<2<x2, 则实数 a 的取值范围是________.
2019高考数学一轮复习 第三章 导数及其应用 3.2 导数的应用练习 理
§3.2导数的应用考纲解读分析解读函数的单调性是函数的一条重要性质,也是高中阶段研究的重点.一是直接用导数研究函数的单调性、求函数的最值与极值,以及实际问题中的优化问题等,这是新课标的一个新要求.二是把导数与函数、方程、不等式、数列等知识相联系,综合考查函数的最值与参数的取值,常以解答题的形式出现.本节内容在高考中分值为17分左右,属难度较大题.1)函数f(x)的定义域为(-∞,+∞), f '(x)=2e2x-ae x-a2=(2e x+a)(e x-a).①若a=0,则f(x)=e2x,在(-∞,+∞)上单调递增.②若a>0,则由f '(x)=0得x=ln a.当x∈(-∞,ln a)时, f '(x)<0;当x∈(ln a,+∞)时, f '(x)>0.故f(x)在(-∞,ln a)上单调递减,在(ln a,+∞)上单调递增.③若a<0,则由f '(x)=0得x=ln.当x∈时, f '(x)<0;当x∈时, f '(x)>0.故f(x)在上单调递减,在上单调递增.(2)①若a=0,则f(x)=e2x,所以f(x)≥0.②若a>0,则由(1)得,当x=ln a时, f(x)取得最小值,最小值为f(ln a)=-a2ln a,从而当且仅当-a2ln a≥0,即a≤1时, f(x)≥0.③若a<0,则由(1)得,当x=ln时, f(x)取得最小值,最小值为f=a2.从而当且仅当a2≥0,即a≥-2时, f(x)≥0.综上,a的取值范围是[-2,1]五年高考考点一利用导数研究函数的单调性1.(2017山东,10,5分)若函数e x f(x)(e=2.718 28…是自然对数的底数)在f(x)的定义域上单调递增,则称函数f(x)具有M性质.下列函数中具有M性质的是( )A.f(x)=2-xB.f(x)=x2C.f(x)=3-xD.f(x)=cos x答案 A2.(2016课标全国Ⅰ,12,5分)若函数f(x)=x-sin 2x+asin x在(-∞,+∞)单调递增,则a的取值范围是( )A.[-1,1]B.C.D.答案 C3.(2015课标Ⅱ,12,5分)设函数f(x)=ln(1+|x|)-,则使得f(x)>f(2x-1)成立的x的取值范围是( )A. B.∪(1,+∞)C. D.∪答案 A4.(2014课标Ⅱ,11,5分)若函数f(x)=kx-ln x在区间(1,+∞)单调递增,则k的取值范围是( )A.(-∞,-2]B.(-∞,-1]C.[2,+∞)D.[1,+∞)答案 D5.(2017江苏,11,5分)已知函数f(x)=x3-2x+e x-,其中e是自然对数的底数.若f(a-1)+f(2a2)≤0,则实数a 的取值范围是.答案6.(2017课标全国Ⅱ,21,12分)设函数f(x)=(1-x2)e x.(1)讨论f(x)的单调性;(2)当x≥0时, f(x)≤ax+1,求a的取值范围.解析(1)f '(x)=(1-2x-x2)e x.令f '(x)=0,得x=-1-或x=-1+.当x∈(-∞,-1-)时, f '(x)<0;当x∈(-1-,-1+)时, f '(x)>0;当x∈(-1+,+∞)时, f '(x)<0.所以f(x)在(-∞,-1-),(-1+,+∞)上单调递减,在(-1-,-1+)上单调递增.(2)f(x)=(1+x)(1-x)e x.当a≥1时,设函数h(x)=(1-x)e x,h'(x)=-xe x<0(x>0),因此h(x)在[0,+∞)上单调递减,而h(0)=1,故h(x)≤1,所以f(x)=(x+1)h(x)≤x+1≤ax+1.当0<a<1时,设函数g(x)=e x-x-1,g'(x)=e x-1>0(x>0),所以g(x)在[0,+∞)上单调递增,而g(0)=0,故e x≥x+1.当0<x<1时, f(x)>(1-x)(1+x)2,(1-x)(1+x)2-ax-1=x(1-a-x-x2),取x0=,则x0∈(0,1),(1-x0)(1+x0)2-ax0-1=0,故f(x0)>ax0+1.当a≤0时,取x0=,则x0∈(0,1), f(x0)>(1-x0)(1+x0)2=1≥ax0+1.综上,a的取值范围是[1,+∞).7.(2017课标全国Ⅲ,21,12分)已知函数f(x)=ln x+ax2+(2a+1)x.(1)讨论f(x)的单调性;(2)当a<0时,证明f(x)≤--2.解析(1)f(x)的定义域为(0,+∞), f '(x)=+2ax+2a+1=.若a≥0,则当x∈(0,+∞)时, f '(x)>0,故f(x)在(0,+∞)上单调递增.若a<0,则当x∈时, f '(x)>0;当x∈时, f '(x)<0,故f(x)在上单调递增,在上单调递减.(2)由(1)知,当a<0时, f(x)在x=-处取得最大值,最大值为f=ln-1-.所以f(x)≤--2等价于ln-1-≤--2,即ln++1≤0.设g(x)=ln x-x+1,则g'(x)=-1.当x∈(0,1)时,g'(x)>0;当x∈(1,+∞)时,g'(x)<0.所以g(x)在(0,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减.故当x=1时,g(x)取得最大值,最大值为g(1)=0.所以当x>0时,g(x)≤0.从而当a<0时,ln++1≤0,即f(x)≤--2.8.(2016课标全国Ⅲ,21,12分)设函数f(x)=ln x-x+1.(1)讨论f(x)的单调性;(2)证明当x∈(1,+∞)时,1<<x;(3)设c>1,证明当x∈(0,1)时,1+(c-1)x>c x.解析(1)由题设知, f(x)的定义域为(0,+∞), f '(x)=-1,令f '(x)=0,解得x=1.当0<x<1时, f '(x)>0, f(x)单调递增;当x>1时, f '(x)<0, f(x)单调递减.(4分)(2)证明:由(1)知f(x)在x=1处取得最大值,最大值为f(1)=0.所以当x≠1时,ln x<x-1.故当x∈(1,+∞)时,ln x<x-1,ln<-1,即1<<x.(7分)(3)证明:由题设c>1,设g(x)=1+(c-1)x-c x,则g'(x)=c-1-c x ln c,令g'(x)=0,解得x0=.当x<x0时,g'(x)>0,g(x)单调递增;当x>x0时,g'(x)<0,g(x)单调递减.(9分)由(2)知1<<c,故0<x0<1.又g(0)=g(1)=0,故当0<x<1时,g(x)>0.所以当x∈(0,1)时,1+(c-1)x>c x.(12分)教师用书专用(9—24)9.(2013浙江,8,5分)已知函数y=f(x)的图象是下列四个图象之一,且其导函数y=f '(x)的图象如图所示,则该函数的图象是( )答案 B10.(2015四川,21,14分)已知函数f(x)=-2xln x+x2-2ax+a2,其中a>0.(1)设g(x)是f(x)的导函数,讨论g(x)的单调性;(2)证明:存在a∈(0,1),使得f(x)≥0恒成立,且f(x)=0在区间(1,+∞)内有唯一解.解析(1)由已知,得函数f(x)的定义域为(0,+∞),g(x)=f '(x)=2(x-1-ln x-a),所以g'(x)=2-=.当x∈(0,1)时,g'(x)<0,g(x)单调递减;当x∈(1,+∞)时,g'(x)>0,g(x)单调递增.(2)证明:由f '(x)=2(x-1-ln x-a)=0,解得a=x-1-ln x.令φ(x)=-2xln x+x2-2x(x-1-ln x)+(x-1-ln x)2=(1+ln x)2-2xln x,则φ(1)=1>0,φ(e)=2(2-e)<0.于是,存在x0∈(1,e),使得φ(x0)=0.令a0=x0-1-ln x0=u(x0),其中u(x)=x-1-ln x(x≥1).由u'(x)=1-≥0知,函数u(x)在区间(1,+∞)上单调递增.故0=u(1)<a0=u(x0)<u(e)=e-2<1.即a0∈(0,1).当a=a0时,有f '(x0)=0, f(x0)=φ(x0)=0.再由(1)知, f '(x)在区间(1,+∞)上单调递增,当x∈(1,x0)时, f '(x)<0,从而f(x)>f(x0)=0;当x∈(x0,+∞)时, f '(x)>0,从而f(x)>f(x0)=0;又当x∈(0,1]时, f(x)=(x-a0)2-2xln x>0.故x∈(0,+∞)时, f(x)≥0.综上所述,存在a∈(0,1),使得f(x)≥0恒成立,且f(x)=0在区间(1,+∞)内有唯一解.11.(2015天津,20,14分)已知函数f(x)=4x-x4,x∈R.(1)求f(x)的单调区间;(2)设曲线y=f(x)与x轴正半轴的交点为P,曲线在点P处的切线方程为y=g(x),求证:对于任意的实数x,都有f(x)≤g(x);(3)若方程f(x)=a(a为实数)有两个实数根x1,x2,且x1<x2,求证:x2-x1≤-+.解析(1)由f(x)=4x-x4,可得f '(x)=4-4x3.当f '(x)>0,即x<1时,函数f(x)单调递增;当f '(x)<0,即x>1时,函数f(x)单调递减.所以, f(x)的单调递增区间为(-∞,1),单调递减区间为(1,+∞).(2)证明:设点P的坐标为(x0,0),则x0=, f '(x0)=-12.曲线y=f(x)在点P处的切线方程为y=f '(x0)(x-x0),即g(x)=f '(x0)(x-x0).令函数F(x)=f(x)-g(x),即F(x)=f(x)-f '(x0)(x-x0),则F'(x)=f '(x)-f '(x0).由于 f '(x)=-4x3+4在(-∞,+∞)上单调递减,故F'(x)在(-∞,+∞)上单调递减.又因为F'(x0)=0,所以当x∈(-∞,x0)时,F'(x)>0,当x∈(x0,+∞)时,F'(x)<0,所以F(x)在(-∞,x0)上单调递增,在(x0,+∞)上单调递减,所以对于任意的实数x,F(x)≤F(x0)=0,即对于任意的实数x,都有f(x)≤g(x).(3)证明:由(2)知g(x)=-12(x-).设方程g(x)=a的根为x2',可得x2'=-+.因为g(x)在(-∞,+∞)上单调递减,又由(2)知g(x2)≥f(x2)=a=g(x2'),因此x2≤x2'.类似地,设曲线y=f(x)在原点处的切线方程为y=h(x),可得h(x)=4x.对于任意的x∈(-∞,+∞),有f(x)-h(x)=-x4≤0,即f(x)≤h(x).设方程h(x)=a的根为x1',可得x1'=.因为h(x)=4x在(-∞,+∞)上单调递增,且h(x1')=a=f(x1)≤h(x1),因此x1'≤x1.由此可得x2-x1≤x2'-x1'=-+.12.(2015福建,22,14分)已知函数f(x)=ln x-.(1)求函数f(x)的单调递增区间;(2)证明:当x>1时, f(x)<x-1;(3)确定实数k的所有可能取值,使得存在x0>1,当x∈(1,x0)时,恒有f(x)>k(x-1).解析(1)f '(x)=-x+1=,x∈(0,+∞).由f '(x)>0得解得0<x<.故f(x)的单调递增区间是.(2)证明:令F(x)=f(x)-(x-1),x∈(0,+∞).则有F'(x)=.当x∈(1,+∞)时,F'(x)<0,所以F(x)在[1,+∞)上单调递减,故当x>1时,F(x)<F(1)=0,即当x>1时, f(x)<x-1.(3)由(2)知,当k=1时,不存在x0>1满足题意.当k>1时,对于x>1,有f(x)<x-1<k(x-1),则f(x)<k(x-1),从而不存在x0>1满足题意.当k<1时,令G(x)=f(x)-k(x-1),x∈(0,+∞),则有G'(x)=-x+1-k=.由G'(x)=0得,-x2+(1-k)x+1=0.解得x1=<0,x2=>1.当x∈(1,x2)时,G'(x)>0,故G(x)在[1,x2)内单调递增.从而当x∈(1,x2)时,G(x)>G(1)=0,即f(x)>k(x-1),综上,k的取值范围是(-∞,1).13.(2015重庆,19,12分)已知函数f(x)=ax3+x2(a∈R)在x=-处取得极值.(1)确定a的值;(2)若g(x)=f(x)e x,讨论g(x)的单调性.解析(1)对f(x)求导得f '(x)=3ax2+2x,因为f(x)在x=-处取得极值,所以f '=0,即3a·+2·=-=0,解得a=.(2)由(1)得g(x)=e x,故g'(x)=e x+e x=e x=x(x+1)(x+4)e x.令g'(x)=0,解得x=0,x=-1或x=-4.当x<-4时,g'(x)<0,故g(x)为减函数;当-4<x<-1时,g'(x)>0,故g(x)为增函数;当-1<x<0时,g'(x)<0,故g(x)为减函数;当x>0时,g'(x)>0,故g(x)为增函数.综上,知g(x)在(-∞,-4)和(-1,0)内为减函数,在(-4,-1)和(0,+∞)内为增函数.14.(2014安徽,20,13分)设函数f(x)=1+(1+a)x-x2-x3,其中a>0.(1)讨论f(x)在其定义域上的单调性;(2)当x∈[0,1]时,求f(x)取得最大值和最小值时的x的值.解析(1)f(x)的定义域为(-∞,+∞), f '(x)=1+a-2x-3x2.令f '(x)=0,得x1=,x2=,x1<x2,所以f '(x)=-3(x-x1)(x-x2).当x<x1或x>x2时, f '(x)<0;当x1<x<x2时, f '(x)>0.故f(x)在(-∞,x1)和(x2,+∞)内单调递减,在[x1,x2]内单调递增.(2)因为a>0,所以x1<0,x2>0.(i)当a≥4时,x2≥1,由(1)知, f(x)在[0,1]上单调递增,所以f(x)在x=0和x=1处分别取得最小值和最大值.(ii)当0<a<4时,x2<1.由(1)知, f(x)在[0,x2]上单调递增,在[x2,1]上单调递减,因此f(x)在x=x2=处取得最大值.又f(0)=1, f(1)=a,所以当0<a<1时, f(x)在x=1处取得最小值;当a=1时, f(x)在x=0和x=1处同时取得最小值;当1<a<4时, f(x)在x=0处取得最小值.15.(2014重庆,19,12分)已知函数f(x)=+-ln x-,其中a∈R,且曲线y=f(x)在点(1, f(1))处的切线垂直于直线y=x.(1)求a的值;(2)求函数f(x)的单调区间与极值.解析(1)对f(x)求导得f '(x)=--,由f(x)在点(1, f(1))处的切线垂直于直线y=x知f '(1)=--a=-2,解得a=.(2)由(1)知f(x)=+-ln x-,则f '(x)=,令f '(x)=0,解得x=-1或x=5.因x=-1不在f(x)的定义域(0,+∞)内,故舍去.当x∈(0,5)时, f '(x)<0,故f(x)在(0,5)内为减函数;当x∈(5,+∞)时, f '(x)>0,故f(x)在(5,+∞)内为增函数.由此知函数f(x)在x=5时取得极小值f(5)=-ln 5.16.(2014湖北,21,14分)π为圆周率,e=2.718 28…为自然对数的底数.(1)求函数f(x)=的单调区间;(2)求e3,3e,eπ,πe,3π,π3这6个数中的最大数与最小数.解析(1)函数f(x)的定义域为(0,+∞).因为f(x)=,所以f '(x)=.当f '(x)>0,即0<x<e时,函数f(x)单调递增;当f '(x)<0,即x>e时,函数f(x)单调递减.故函数f(x)的单调递增区间为(0,e),单调递减区间为(e,+∞).(2)因为e<3<π,所以eln 3<eln π,πln e<πln 3,即ln 3e<ln πe,ln eπ<ln 3π.于是根据函数y=ln x,y=e x,y=πx在定义域上单调递增,可得3e<πe<π3,e3<eπ<3π.故这6个数的最大数在π3与3π之中,最小数在3e与e3之中.由e<3<π及(1)的结论,得f(π)<f(3)<f(e),即<<.由<,得ln π3<ln 3π,所以3π>π3;由<,得ln 3e<ln e3,所以3e<e3.综上,6个数中的最大数是3π,最小数是3e.17.(2014湖南,21,13分)已知函数f(x)=xcos x-sin x+1(x>0).(1)求f(x)的单调区间;(2)记x i为f(x)的从小到大的第i(i∈N*)个零点,证明:对一切n∈N*,有++…+<.解析(1)f '(x)=cos x-xsin x-cos x=-xsin x.令f '(x)=0,得x=kπ(k∈N*).当x∈(2kπ,(2k+1)π)(k∈N)时,sin x>0,此时f '(x)<0;当x∈((2k+1)π,(2k+2)π)(k∈N)时,sin x<0,此时f '(x)>0,故f(x)的单调递减区间为(2kπ,(2k+1)π)(k∈N),单调递增区间为((2k+1)π,(2k+2)π)(k∈N).(2)由(1)知, f(x)在区间(0,π)上单调递减,又f=0,故x1=,当n∈N*时,因为f(nπ)f((n+1)π)=[(-1)n nπ+1]·[(-1)n+1(n+1)n+1]<0,且函数f(x)的图象是连续不断的,所以f(x)在区间(nπ,(n+1)π)内至少存在一个零点.又f(x)在区间(nπ,(n+1)π)上是单调的,故nπ<x n+1<(n+1)π.因此当n=1时,=<;当n=2时,+<(4+1)<;当n≥3时,++…+<<==<<.综上所述,对一切n∈N*,++…+<.18.(2014江西,18,12分)已知函数f(x)=(4x2+4ax+a2),其中a<0.(1)当a=-4时,求f(x)的单调递增区间;(2)若f(x)在区间[1,4]上的最小值为8,求a的值.解析(1)f(x)的定义域为[0,+∞).当a=-4时,由f '(x)==0得x=或x=2,由f '(x)>0得x∈或x∈(2,+∞),故函数f(x)的单调递增区间为和(2,+∞).(2)f '(x)=,a<0,由f '(x)=0得x=-或x=-.当x∈时,f(x)单调递增;当x∈时,f(x)单调递减;当x∈时,f(x)单调递增.易知 f(x)=(2x+a)2≥0,且f=0.①当-≤1,即-2≤a<0时,f(x)在[1,4]上的最小值为f(1),由f(1)=4+4a+a2=8,得a=±2-2,均不符合题意.②当1<-≤4,即-8≤a<-2时, f(x)在[1,4]上的最小值为f=0,不符合题意.③当->4,即a<-8时,f(x)在[1,4]上的最小值可能在x=1或x=4处取得,而f(1)≠8,由f(4)=2(64+16a+a2)=8得a=-10或a=-6(舍去),当a=-10时,f(x)在(1,4)上单调递减, f(x)在[1,4]上的最小值为f(4)=8,符合题意. 综上,a=-10.19.(2013课标全国Ⅰ,20,12分)已知函数f(x)=e x(ax+b)-x2-4x,曲线y=f(x)在点(0, f(0))处的切线方程为y=4x+4.(1)求a,b的值;(2)讨论f(x)的单调性,并求f(x)的极大值.解析(1)f '(x)=e x(ax+a+b)-2x-4.由已知得f(0)=4, f '(0)=4.故b=4,a+b=8.从而a=4,b=4.(2)由(1)知f(x)=4e x(x+1)-x2-4x,f '(x)=4e x(x+2)-2x-4=4(x+2).令f '(x)=0,得x=-ln 2或x=-2.从而当x∈(-∞,-2)∪(-ln 2,+∞)时, f '(x)>0;当x∈(-2,-ln 2)时, f '(x)<0.故f(x)在(-∞,-2),(-ln 2,+∞)上单调递增,在(-2,-ln 2)上单调递减.当x=-2时,函数f(x)取得极大值,极大值为f(-2)=4(1-e-2).20.(2013大纲全国,21,12分)已知函数f(x)=x3+3ax2+3x+1.(1)当a=-时,讨论f(x)的单调性;(2)若x∈[2,+∞)时, f(x)≥0,求a的取值范围.解析(1)当a=-时, f(x)=x3-3x2+3x+1,f '(x)=3x2-6x+3.令f '(x)=0,得x1=-1,x2=+1.(3分)当x∈(-∞,-1)时, f '(x)>0, f(x)在(-∞,-1)上是增函数;当x∈(-1,+1)时, f '(x)<0, f(x)在(-1,+1)上是减函数;当x∈(+1,+∞)时, f '(x)>0, f(x)在(+1,+∞)上是增函数.(6分)(2)由f(2)≥0得a≥-.(8分)当a≥-,x∈(2,+∞)时,f '(x)=3(x2+2ax+1)≥3=3(x-2)>0,所以f(x)在(2,+∞)上是增函数,于是当x∈[2,+∞)时,f(x)≥f(2)≥0.综上,a的取值范围是.(12分)21.(2013山东,21,12分)已知函数f(x)=ax2+bx-ln x(a,b∈R).(1)设a≥0,求f(x)的单调区间;(2)设a>0,且对任意x>0, f(x)≥f(1).试比较ln a与-2b的大小.解析(1)由f(x)=ax2+bx-ln x,x∈(0,+∞),得f '(x)=.①当a=0时, f '(x)=.(i)若b≤0,当x>0时, f '(x)<0恒成立,所以函数f(x)的单调递减区间是(0,+∞).(ii)若b>0,当0<x<时, f '(x)<0,函数f(x)单调递减,当x>时, f '(x)>0,函数f(x)单调递增.所以函数f(x)的单调递减区间是,单调递增区间是.②当a>0时,令f '(x)=0,得2ax2+bx-1=0.由Δ=b2+8a>0得x1=,x2=.显然,x1<0,x2>0.当0<x<x2时, f '(x)<0,函数f(x)单调递减;当x>x2时, f '(x)>0,函数f(x)单调递增.所以函数f(x)的单调递减区间是,单调递增区间是.综上所述,当a=0,b≤0时,函数f(x)的单调递减区间是(0,+∞);当a=0,b>0时,函数f(x)的单调递减区间是,单调递增区间是;当a>0时,函数f(x)的单调递减区间是,单调递增区间是.(2)由题意,函数f(x)在x=1处取得最小值,由(1)知是f(x)的唯一极小值点,故=1,整理得2a+b=1,即b=1-2a.令g(x)=2-4x+ln x.则g'(x)=.令g'(x)=0,得x=.当0<x<时,g'(x)>0,g(x)单调递增;当x>时,g'(x)<0,g(x)单调递减.因此g(x)≤g=1+ln=1-ln 4<0.故g(a)<0,即2-4a+ln a=2b+ln a<0,即ln a<-2b.22.(2013天津,20,14分)设a∈[-2,0],已知函数f(x)=(1)证明f(x)在区间(-1,1)内单调递减,在区间(1,+∞)内单调递增;(2)设曲线y=f(x)在点P i(x i, f(x i))(i=1,2,3)处的切线相互平行,且x1x2x3≠0.证明x1+x2+x3>-.证明(1)设函数f1(x)=x3-(a+5)x(x≤0),f2(x)=x3-x2+ax(x≥0),① f '1(x)=3x2-(a+5),由a∈[-2,0],从而当-1<x<0时,f '1(x)=3x2-(a+5)<3-a-5≤0,所以函数f1(x)在区间(-1,0]内单调递减.② f '2(x)=3x2-(a+3)x+a=(3x-a)(x-1),由于a∈[-2,0],所以当0<x<1时, f '2(x)<0;当x>1时, f '2(x)>0. 即函数f2(x)在区间[0,1)内单调递减,在区间(1,+∞)内单调递增.综合①,②及f1(0)=f2(0),可知函数f(x)在区间(-1,1)内单调递减,在区间(1,+∞)内单调递增.(2)由(1)知f '(x)在区间(-∞,0)内单调递减,在区间内单调递减,在区间内单调递增.因为曲线y=f(x)在点P i(x i, f(x i))(i=1,2,3)处的切线相互平行,从而x1,x2,x3互不相等,且f '(x1)=f '(x2)=f '(x3).不妨设x1<0<x2<x3,由3-(a+5)=3-(a+3)x2+a=3-(a+3)x3+a,可得3-3-(a+3)(x2-x3)=0,解得x2+x3=,从而0<x2<<x3.设g(x)=3x2-(a+3)x+a,则g<g(x2)<g(0)=a.由3-(a+5)=g(x2)<a,解得-<x1<0,所以x1+x2+x3>-+,设t=,则a=,因为a∈[-2,0],所以t∈,故x1+x2+x3>-t+=(t-1)2-≥-,即x1+x2+x3>-.23.(2013湖北,21,13分)设a>0,b>0,已知函数f(x)=.(1)当a≠b时,讨论函数f(x)的单调性;(2)当x>0时,称f(x)为a、b关于x的加权平均数.(i)判断f(1),f ,f 是否成等比数列,并证明f ≤f ;(ii)a、b的几何平均数记为G.称为a、b的调和平均数,记为H.若H≤f(x)≤G,求x的取值范围. 解析(1)f(x)的定义域为(-∞,-1)∪(-1,+∞),f '(x)==.当a>b时, f '(x)>0,函数f(x)在(-∞,-1),(-1,+∞)上单调递增;当a<b时, f '(x)<0,函数f(x)在(-∞,-1),(-1,+∞)上单调递减.(2)(i)计算得f(1)=>0, f=>0,f =>0,故f(1)f=·=ab=,即f(1)f=.①所以f(1),f ,f 成等比数列.因为≥,所以f(1)≥f .由①得f ≤f .(ii)由(i)知f =H,f =G.故由H≤f(x)≤G,得f ≤f(x)≤f .②当a=b时,f =f(x)=f =a.这时,x的取值范围为(0,+∞);当a>b时,0<<1,从而<,由f(x)在(0,+∞)上单调递增与②式,得≤x≤,即x的取值范围为;当a<b时,>1,从而>,由f(x)在(0,+∞)上单调递减与②式,得≤x≤,即x的取值范围为.24.(2013江苏,20,16分)设函数f(x)=ln x-ax,g(x)=e x-ax,其中a为实数.(1)若f(x)在(1,+∞)上是单调减函数,且g(x)在(1,+∞)上有最小值,求a的取值范围;(2)若g(x)在(-1,+∞)上是单调增函数,试求f(x)的零点个数,并证明你的结论.解析(1)令f '(x)=-a=<0,考虑到f(x)的定义域为(0,+∞),故a>0,进而解得x>a-1,即f(x)在(a-1,+∞)上是单调减函数.同理, f(x)在(0,a-1)上是单调增函数.由于f(x)在(1,+∞)上是单调减函数,故(1,+∞)⊆(a-1,+∞),从而a-1≤1,即a≥1.令g'(x)=e x-a=0,得x=ln a.当x<ln a时,g'(x)<0;当x>ln a时,g'(x)>0.又g(x)在(1,+∞)上有最小值,所以ln a>1,即a>e.综上,有a∈(e,+∞).(2)当a≤0时,g(x)必为单调增函数;当a>0时,令g'(x)=e x-a>0,解得a<e x,即x>ln a,因为g(x)在(-1,+∞)上是单调增函数,类似(1)有ln a≤-1,即0<a≤e-1.结合上述两种情况,有a≤e-1.(i)当a=0时,由f(1)=0以及f '(x)=>0,得f(x)存在唯一的零点.(ii)当a<0时,由于f(e a)=a-ae a=a(1-e a)<0, f(1)=-a>0,且函数f(x)在[e a,1]上的图象不间断,所以f(x)在(e a,1)上存在零点.另外,当x>0时, f '(x)=-a>0,故f(x)在(0,+∞)上是单调增函数,所以f(x)只有一个零点.(iii)当0<a≤e-1时,令f '(x)=-a=0,解得x=a-1.当0<x<a-1时, f '(x)>0,当x>a-1时, f '(x)<0,所以,x=a-1是f(x)的最大值点,且最大值为f(a-1)=-ln a-1.①当-ln a-1=0,即a=e-1时, f(x)有一个零点x=e.②当-ln a-1>0,即0<a<e-1时, f(x)有两个零点.实际上,对于0<a<e-1,由于f(e-1)=-1-ae-1<0, f(a-1)>0,且函数f(x)在[e-1,a-1]上的图象不间断,所以f(x)在(e-1,a-1)上存在零点.另外,当x∈(0,a-1)时, f '(x)=-a>0,故f(x)在(0,a-1)上是单调增函数,所以f(x)在(0,a-1)上只有一个零点.下面考虑f(x)在(a-1,+∞)上的情况.先证f(e a-1)=a(a-2-e a-1)<0.为此,我们要证明:当x>e时,e x>x2.设h(x)=e x-x2,则h'(x)=e x-2x,再设l(x)=h'(x)=e x-2x,则l'(x)=e x-2.当x>1时,l'(x)=e x-2>e-2>0,所以l(x)=h'(x)在(1,+∞)上是单调增函数.故当x>2时,h'(x)=e x-2x>h'(2)=e2-4>0,从而h(x)在(2,+∞)上是单调增函数,进而当x>e时,h(x)=e x-x2>h(e)=e e-e2>0.即当x>e时,e x>x2.当0<a<e-1,即a-1>e时, f(e a-1)=a-1-ae a-1=a(a-2-e a-1)<0,又f(a-1)>0,且函数f(x)在[a-1,e a-1]上的图象不间断,所以f(x)在(a-1,e a-1)上存在零点.又当x>a-1时, f '(x)=-a<0,故f(x)在(a-1,+∞)上是单调减函数,所以f(x)在(a-1,+∞)上只有一个零点.综合(i),(ii),(iii),当a≤0或a=e-1时, f(x)的零点个数为1,当0<a<e-1时,f(x)的零点个数为2.考点二利用导数研究函数的极值与最值1.(2016四川,6,5分)已知a为函数f(x)=x3-12x的极小值点,则a=( )A.-4B.-2C.4D.2答案 D2.(2014辽宁,12,5分)当x∈[-2,1]时,不等式ax3-x2+4x+3≥0恒成立,则实数a的取值范围是( )A.[-5,-3]B.C.[-6,-2]D.[-4,-3]答案 C3.(2015陕西,15,5分)函数y=xe x在其极值点处的切线方程为.答案y=-4.(2017北京,20,13分)已知函数f(x)=e x cos x-x.(1)求曲线y=f(x)在点(0, f(0))处的切线方程;(2)求函数f(x)在区间上的最大值和最小值.解析(1)因为f(x)=e x cos x-x,所以f '(x)=e x(cos x-sin x)-1, f '(0)=0.又因为f(0)=1,所以曲线y=f(x)在点(0, f(0))处的切线方程为y=1.(2)设h(x)=e x(cos x-sin x)-1,则h'(x)=e x(cos x-sin x-sin x-cos x)=-2e x sin x.当x∈时,h'(x)<0,所以h(x)在区间上单调递减.所以对任意x∈,有h(x)<h(0)=0,即f '(x)<0.所以函数f(x)在区间上单调递减.因此f(x)在区间上的最大值为f(0)=1,最小值为f=-.5.(2017江苏,20,16分)已知函数f(x)=x3+ax2+bx+1(a>0,b∈R)有极值,且导函数f '(x)的极值点是f(x)的零点.(极值点是指函数取极值时对应的自变量的值)(1)求b关于a的函数关系式,并写出定义域;(2)证明:b2>3a;(3)若f(x), f '(x)这两个函数的所有极值之和不小于-,求a的取值范围.解析(1)由f(x)=x3+ax2+bx+1,得f '(x)=3x2+2ax+b=3+b-.当x=-时, f '(x)有极小值b-.因为f '(x)的极值点是f(x)的零点,所以f =-+-+1=0,又a>0,故b=+.因为f(x)有极值,故f '(x)=0有实根,从而b-=(27-a3)≤0,即a≥3.当a=3时, f '(x)>0(x≠-1),故f(x)在R上是增函数, f(x)没有极值;当a>3时, f '(x)=0有两个相异的实根x1=,x2=.列表如下:故f(x)的极值点是x1,x2.从而a>3.因此b=+,定义域为(3,+∞).(2)证明:由(1)知,=+.设g(t)=+,则g'(t)=-=.当t∈时,g'(t)>0,从而g(t)在上单调递增.因为a>3,所以a>3,故g(a )>g(3)=,即>.因此b2>3a.(3)由(1)知, f(x)的极值点是x1,x2,且x1+x2=-a,+=.从而f(x1)+f(x2)=+a+bx1+1++a+bx2+1=(3+2ax1+b)+(3+2ax2+b)+a(+)+b(x1+x2)+2=-+2=0. 记f(x), f '(x)所有极值之和为h(a),因为f '(x)的极值为b-=-a2+,所以h(a)=-a2+,a>3.因为h'(a)=-a-<0,于是h(a)在(3,+∞)上单调递减.因为h(6)=-,于是h(a)≥h(6),故a≤6.因此a的取值范围为(3,6].6.(2015安徽,21,13分)已知函数f(x)=(a>0,r>0).(1)求f(x)的定义域,并讨论f(x)的单调性;(2)若=400,求f(x)在(0,+∞)内的极值.解析(1)由题意知x≠-r,所求的定义域为(-∞,-r)∪(-r,+∞).f(x)==,f '(x)==,所以当x<-r或x>r时,f '(x)<0,当-r<x<r时,f '(x)>0,因此,f(x)的单调递减区间为(-∞,-r),(r,+∞);f(x)的单调递增区间为(-r,r).(2)由(1)的解答可知f '(r)=0,f(x)在(0,r)上单调递增,在(r,+∞)上单调递减.因此,x=r是f(x)的极大值点,所以f(x)在(0,+∞)内的极大值为f(r)====100.教师用书专用(7—15)7.(2013福建,12,5分)设函数f(x)的定义域为R,x0(x0≠0)是f(x)的极大值点,以下结论一定正确的是( )A.∀x∈R, f(x)≤f(x0)B.-x0是f(-x)的极小值点C.-x0是-f(x)的极小值点D.-x0是-f(-x)的极小值点答案 D8.(2016天津,20,14分)设函数f(x)=x3-ax-b,x∈R,其中a,b∈R.(1)求f(x)的单调区间;(2)若f(x)存在极值点x0,且f(x1)=f(x0),其中x1≠x0,求证:x1+2x0=0;(3)设a>0,函数g(x)=|f(x)|,求证:g(x)在区间[-1,1]上的最大值.解析(1)由f(x)=x3-ax-b,可得f '(x)=3x2-a.下面分两种情况讨论:①当a≤0时,有f '(x)=3x2-a≥0恒成立,所以f(x)的单调递增区间为(-∞,+∞).②当a>0时,令f '(x)=0,解得x=,或x=-.当x变化时所以f(x)的单调递减区间为,单调递增区间为,.(2)证明:因为f(x)存在极值点,所以由(1)知a>0,且x0≠0.由题意,得 f '(x0)=3-a=0,即=,进而f(x0)=-ax0-b=-x0-b.又f(-2x0)=-8+2ax0-b=-x0+2ax0-b=-x0-b=f(x0),且-2x0≠x0,由题意及(1)知,存在唯一实数x1满足 f(x1)=f(x0),且x1≠x0,因此x1=-2x0.所以x1+2x0=0.(3)证明:设g(x)在区间[-1,1]上的最大值为M,max{x,y}表示x,y两数的最大值.下面分三种情况讨论:①当a≥3时,-≤-1<1≤,由(1)知, f(x)在区间[-1,1]上单调递减,所以f(x)在区间[-1,1]上的取值范围为[f(1), f(-1)],因此M=max{|f(1)|,|f(-1)|}=max{|1-a-b|,|-1+a-b|}=max{|a-1+b|,|a-1-b|}=所以M=a-1+|b|≥2.②当≤a<3时,-≤-1<-<<1≤,由(1)和(2)知f(-1)≥f =f , f(1)≤f =f ,所以f(x)在区间[-1,1]上的取值范围为 f , f ,因此M=max,=max=max=+|b|≥××=.③当0<a<时,-1<-<<1,由(1)和(2)知f(-1)<f =f , f(1)>f =f ,所以f(x)在区间[-1,1]上的取值范围为[f(-1), f(1)],因此M=max{|f(-1)|,|f(1)|}=max{|-1+a-b|,|1-a-b|}=max{|1-a+b|,|1-a-b|}=1-a+|b|>.综上所述,当a>0时,g(x)在区间[-1,1]上的最大值不小于.9.(2014天津,19,14分)已知函数f(x)=x2-ax3(a>0),x∈R.(1)求f(x)的单调区间和极值;(2)若对于任意的x1∈(2,+∞),都存在x2∈(1,+∞),使得f(x1)·f(x2)=1.求a的取值范围.解析(1)由已知,有f '(x)=2x-2ax2(a>0).令f '(x)=0,解得x=0或x=.当x变化时, f '(x), f(x)所以, f(x)的单调递增区间是;单调递减区间是(-∞,0),.当x=0时, f(x)有极小值,且极小值f(0)=0;当x=时,f(x)有极大值,且极大值f=.(2)由f(0)=f=0及(1)知,当x∈时, f(x)>0;当x∈时, f(x)<0.设集合A={f(x)|x∈(2,+∞)},集合B=.则“对于任意的x1∈(2,+∞),都存在x2∈(1,+∞),使得f(x1)·f(x2)=1”等价于A⊆B.显然,0∉B.下面分三种情况讨论:①当>2,即0<a<时,由f=0可知,0∈A,而0∉B,所以A不是B的子集.②当1≤≤2,即≤a≤时,有f(2)≤0,且此时f(x)在(2,+∞)上单调递减,故A=(-∞, f(2)),因而A⊆(-∞,0);由f(1)≥0,有f(x)在(1,+∞)上的取值范围包含(-∞,0),则(-∞,0)⊆B.所以,A⊆B.③当<1,即a>时,有f(1)<0,且此时f(x)在(1,+∞)上单调递减,故B=,A=(-∞,f(2)),所以A不是B 的子集.综上,a的取值范围是.10.(2014浙江,21,15分)已知函数f(x)=x3+3|x-a|(a>0).若f(x)在[-1,1]上的最小值记为g(a).(1)求g(a);(2)证明:当x∈[-1,1]时,恒有f(x)≤g(a)+4.解析(1)因为a>0,-1≤x≤1,所以(i)当0<a<1时,若x∈[-1,a],则f(x)=x3-3x+3a, f '(x)=3x2-3<0,故f(x)在(-1,a)上是减函数;若x∈[a,1],则f(x)=x3+3x-3a, f '(x)=3x2+3>0,故f(x)在(a,1)上是增函数.所以g(a)=f(a)=a3.(ii)当a≥1时,有x≤a,则f(x)=x3-3x+3a, f '(x)=3x2-3<0,故f(x)在(-1,1)上是减函数,所以g(a)=f(1)=-2+3a.综上,g(a)=(2)令h(x)=f(x)-g(a),(i)当0<a<1时,g(a)=a3,若x∈[a,1],h(x)=x3+3x-3a-a3,得h'(x)=3x2+3,则h(x)在(a,1)上是增函数,所以,h(x)在[a,1]上的最大值是h(1)=4-3a-a3,且0<a<1,所以h(1)≤4.故f(x)≤g(a)+4;若x∈[-1,a],h(x)=x3-3x+3a-a3,得h'(x)=3x2-3,则h(x)在(-1,a)上是减函数,所以,h(x)在[-1,a]上的最大值是h(-1)=2+3a-a3.令t(a)=2+3a-a3,则t'(a)=3-3a2>0,知t(a)在(0,1)上是增函数,所以,t(a)<t(1)=4,即h(-1)<4.故f(x)≤g(a)+4.(ii)当a≥1时,g(a)=-2+3a,故h(x)=x3-3x+2,得h'(x)=3x2-3,此时h(x)在(-1,1)上是减函数,因此h(x)在[-1,1]上的最大值是h(-1)=4.故f(x)≤g(a)+4.综上,当x∈[-1,1]时,恒有f(x)≤g(a)+4.11.(2014四川,21,14分)已知函数f(x)=e x-ax2-bx-1,其中a,b∈R,e=2.718 28…为自然对数的底数.(1)设g(x)是函数f(x)的导函数,求函数g(x)在区间[0,1]上的最小值;(2)若f(1)=0,函数f(x)在区间(0,1)内有零点,证明:e-2<a<1.解析(1)由f(x)=e x-ax2-bx-1,有g(x)=f '(x)=e x-2ax-b,所以g'(x)=e x-2a.当x∈[0,1]时,g'(x)∈[1-2a,e-2a],当a≤时,g'(x)≥0,所以g(x)在[0,1]上单调递增,因此g(x)在[0,1]上的最小值是g(0)=1-b;当a≥时,g'(x)≤0,所以g(x)在[0,1]上单调递减.因此g(x)在[0,1]上的最小值是g(1)=e-2a-b;当<a<时,令g'(x)=0,得x=ln(2a)∈(0,1).所以函数g(x)在区间[0,ln(2a)]上单调递减,在区间(ln(2a),1]上单调递增.于是,g(x)在[0,1]上的最小值是g(ln(2a))=2a-2aln(2a)-b.综上所述,当a≤时,g(x)在[0,1]上的最小值是g(0)=1-b;当<a<时,g(x)在[0,1]上的最小值是g(ln(2a))=2a-2aln(2a)-b;当a≥时,g(x)在[0,1]上的最小值是g(1)=e-2a-b.(2)设x0为f(x)在区间(0,1)内的一个零点,则由f(0)=f(x0)=0可知f(x)在区间(0,x0)上不可能单调递增,也不可能单调递减.则g(x)不可能恒为正,也不可能恒为负.故g(x)在区间(0,x0)内存在零点x1,同理,g(x)在区间(x0,1)内存在零点x2,所以g(x)在区间(0,1)内至少有两个零点.由(1)知,当a≤时,g(x)在[0,1]上单调递增,故g(x)在(0,1)内至多有一个零点.当a≥时,g(x)在[0,1]上单调递减,故g(x)在(0,1)内至多有一个零点,所以<a<.此时g(x)在区间[0,ln(2a)]上单调递减,在区间(ln(2a),1]上单调递增,因此x1∈(0,ln(2a)],x2∈(ln(2a),1),必有g(0)=1-b>0,g(1)=e-2a-b>0.由f(1)=0有a+b=e-1<2,有g(0)=a-e+2>0,g(1)=1-a>0,解得e-2<a<1.所以函数f(x)在区间(0,1)内有零点时,e-2<a<1.12.(2014陕西,21,14分)设函数f(x)=ln x+,m∈R.(1)当m=e(e为自然对数的底数)时,求f(x)的极小值;(2)讨论函数g(x)=f '(x)-零点的个数;(3)若对任意b>a>0,<1恒成立,求m的取值范围.解析(1)当m=e时, f(x)=ln x+,则 f '(x)=,∴当x∈(0,e)时, f '(x)<0, f(x)在(0,e)上单调递减;当x∈(e,+∞)时, f '(x)>0, f(x)在(e,+∞)上单调递增.∴当x=e时, f(x)取得极小值f(e)=ln e+=2,∴f(x)的极小值为2.(2)由题设知,g(x)=f '(x)-=--(x>0),令g(x)=0,得m=-x3+x(x>0).设φ(x)=-x3+x(x≥0),则φ'(x)=-x2+1=-(x-1)(x+1),当x∈(0,1)时,φ'(x)>0,∴φ(x)在(0,1)上单调递增;当x∈(1,+∞)时,φ'(x)<0,∴φ(x)在(1,+∞)上单调递减.∴x=1是φ(x)的唯一极值点,且是极大值点,因此x=1也是φ(x)的最大值点,∴φ(x)的最大值为φ(1)=.又φ(0)=0,结合y=φ(x)的图象(如图),可知①当m>时,函数g(x)无零点;②当m=时,函数g(x)有且只有一个零点;③当0<m<时,函数g(x)有两个零点;④当m≤0时,函数g(x)有且只有一个零点.综上所述,当m>时,函数g(x)无零点;当m=或m≤0时,函数g(x)有且只有一个零点;当0<m<时,函数g(x)有两个零点.(3)对任意的b>a>0,<1恒成立,等价于f(b)-b<f(a)-a恒成立.(*)设h(x)=f(x)-x=ln x+-x(x>0),∴(*)等价于h(x)在(0,+∞)上单调递减.由h'(x)=--1≤0在(0,+∞)上恒成立,得m≥-x2+x=-+(x>0)恒成立,∴m≥,∴m的取值范围是.13.(2013广东,21,14分)设函数f(x)=x3-kx2+x(k∈R).(1)当k=1时,求函数f(x)的单调区间;(2)当k<0时,求函数f(x)在[k,-k]上的最小值m和最大值M.解析 f '(x)=3x2-2kx+1.(1)当k=1时, f '(x)=3x2-2x+1,Δ=4-12=-8<0,∴f '(x)>0, f(x)在R上单调递增.(2)当k<0时, f '(x)=3x2-2kx+1,其图象开口向上,对称轴为直线x=,且过(0,1).(i)当Δ=4k2-12=4(k+)(k-)≤0,即-≤k<0时, f '(x)≥0, f(x)在[k,-k]上单调递增,从而当x=k时, f(x)取得最小值m=f(k)=k,当x=-k时, f(x)取得最大值M=f(-k)=-k3-k3-k=-2k3-k.(ii)当Δ=4k2-12=4(k+)(k-)>0,即k<-时,令f '(x)=3x2-2kx+1=0,解得x1=,x2=,注意到k<x2<x1<0,∴m=min{f(k), f(x1)},M=max{f(-k), f(x2)}.∵f(x1)-f(k)=-k+x1-k=(x1-k)(+1)>0,∴f(x)的最小值m=f(k)=k.∵f(x2)-f(-k)=-k+x2-(-k3-k·k2-k)=(x2+k)[(x2-k)2+k2+1]<0,∴f(x)的最大值M=f(-k)=-2k3-k.综上所述,当k<0时, f(x)的最小值m=f(k)=k,最大值M=f(-k)=-2k3-k.14.(2013浙江,21,15分)已知a∈R,函数f(x)=2x3-3(a+1)x2+6ax.(1)若a=1,求曲线y=f(x)在点(2, f(2))处的切线方程;(2)若|a|>1,求f(x)在闭区间[0,2|a|]上的最小值.解析(1)当a=1时, f '(x)=6x2-12x+6,所以f '(2)=6.又因为f(2)=4,所以切线方程为y=6x-8.(2)记g(a)为f(x)在闭区间[0,2|a|]上的最小值.f '(x)=6x2-6(a+1)x+6a=6(x-1)(x-a).令f '(x)=0,得到x1=1,x2=a.当a>1时,比较f(0)=0和f(a)=a2(3-a)的大小可得g(a)=当a<-1时,得g(a)=3a-1.综上所述, f(x)在闭区间[0,2|a|]上的最小值为g(a)=15.(2013重庆,20,12分)某村庄拟修建一个无盖的圆柱形蓄水池(不计厚度).设该蓄水池的底面半径为r米,高为h米,体积为V立方米.假设建造成本仅与表面积有关,侧面的建造成本为100元/平方米,底面的建造成本为160元/平方米,该蓄水池的总建造成本为12 000π元(π为圆周率).(1)将V表示成r的函数V(r),并求该函数的定义域;(2)讨论函数V(r)的单调性,并确定r和h为何值时该蓄水池的体积最大.解析(1)因为蓄水池侧面的建造成本为100·2πrh=200πrh元,底面的建造成本为160πr2元,所以蓄水池的总建造成本为(200πrh+160πr2)元.所以200πrh+160πr2=12 000π,所以h=(300-4r2),从而V(r)=πr2h=(300r-4r3).因为r>0,h>0,所以0<r<5,故函数V(r)的定义域为(0,5).(2)因为V(r)=(300r-4r3),故V'(r)=(300-12r2).令V'(r)=0,解得r1=5,r2=-5(r2=-5不在定义域内,舍去).当r∈(0,5)时,V'(r)>0,故V(r)在(0,5)上为增函数;当r∈(5,5)时,V'(r)<0,故V(r)在(5,5)上为减函数.由此可知,V(r)在r=5处取得最大值,此时h=8.即当r=5,h=8时,该蓄水池的体积最大.考点三导数的综合应用1.(2015安徽,10,5分)函数f(x)=ax3+bx2+cx+d的图象如图所示,则下列结论成立的是( )A.a>0,b<0,c>0,d>0B.a>0,b<0,c<0,d>0C.a<0,b<0,c>0,d>0D.a>0,b>0,c>0,d<0答案 A2.(2014课标Ⅰ,12,5分)已知函数f(x)=ax3-3x2+1,若f(x)存在唯一的零点x0,且x0>0,则a的取值范围是( )A.(2,+∞)B.(1,+∞)C.(-∞,-2)D.(-∞,-1)答案 C3.(2017山东,20,13分)已知函数f(x)=x3-ax2,a∈R.(1)当a=2时,求曲线y=f(x)在点(3, f(3))处的切线方程;(2)设函数g(x)=f(x)+(x-a)cos x-sin x,讨论g(x)的单调性并判断有无极值,有极值时求出极值.解析(1)由题意得f '(x)=x2-ax,所以当a=2时, f(3)=0, f '(x)=x2-2x,所以f '(3)=3,因此,当a=2时,曲线y=f(x)在点(3, f(3))处的切线方程是y=3(x-3),即3x-y-9=0.(2)因为g(x)=f(x)+(x-a)cos x-sin x,所以g'(x)=f '(x)+cos x-(x-a)sin x-cos x=x(x-a)-(x-a)sin x=(x-a)(x-sin x),令h(x)=x-sin x,则h'(x)=1-cos x≥0,所以h(x)在R上单调递增.因为h(0)=0,所以当x>0时,h(x)>0;当x<0时,h(x)<0.①当a<0时,g'(x)=(x-a)(x-sin x),当x∈(-∞,a)时,x-a<0,g'(x)>0,g(x)单调递增;当x∈(a,0)时,x-a>0,g'(x)<0,g(x)单调递减;当x∈(0,+∞)时,x-a>0,g'(x)>0,g(x)单调递增.所以当x=a时g(x)取到极大值,极大值是g(a)=-a3-sin a,当x=0时g(x)取到极小值,极小值是g(0)=-a.②当a=0时,g'(x)=x(x-sin x),当x∈(-∞,+∞)时,g'(x)≥0,g(x)单调递增;所以g(x)在(-∞,+∞)上单调递增,g(x)无极大值也无极小值.③当a>0时,g'(x)=(x-a)(x-sin x),当x∈(-∞,0)时,x-a<0,g'(x)>0,g(x)单调递增;当x∈(0,a)时,x-a<0,g'(x)<0,g(x)单调递减;当x∈(a,+∞)时,x-a>0,g'(x)>0,g(x)单调递增.所以当x=0时g(x)取到极大值,极大值是g(0)=-a;当x=a时g(x)取到极小值,极小值是g(a)=-a3-sin a.综上所述:当a<0时,函数g(x)在(-∞,a)和(0,+∞)上单调递增,在(a,0)上单调递减,函数既有极大值,又有极小值,极大值是g(a)=-a3-sin a,极小值是g(0)=-a;当a=0时,函数g(x)在(-∞,+∞)上单调递增,无极值;当a>0时,函数g(x)在(-∞,0)和(a,+∞)上单调递增,在(0,a)上单调递减,函数既有极大值,又有极小值,极大值是g(0)=-a,极小值是g(a)=-a3-sin a.4.(2017天津,19,14分)设a,b∈R,|a|≤1.已知函数f(x)=x3-6x2-3a(a-4)x+b,g(x)=e x f(x).(1)求f(x)的单调区间;(2)已知函数y=g(x)和y=e x的图象在公共点(x0,y0)处有相同的切线,(i)求证:f(x)在x=x0处的导数等于0;(ii)若关于x的不等式g(x)≤e x在区间[x0-1,x0+1]上恒成立,求b的取值范围.解析(1)由f(x)=x3-6x2-3a(a-4)x+b,可得f '(x)=3x2-12x-3a(a-4)=3(x-a)[x-(4-a)].令f '(x)=0,解得x=a,或x=4-a.由|a|≤1,得a<4-a.当x变化时, f '(x), f(x)所以, f(x)的单调递增区间为(-∞,a),(4-a,+∞),单调递减区间为(a,4-a).(2)(i)证明:因为g'(x)=e x[f(x)+f '(x)],由题意知所以解得所以, f(x)在x=x0处的导数等于0.(ii)因为g(x)≤e x,x∈[x0-1,x0+1],g(x)=e x f(x),所以由e x>0,可得f(x)≤1.又因为f(x0)=1, f '(x0)=0,故x0为f(x)的极大值点,由(1)知x0=a.由于|a|≤1,故a+1<4-a,由(1)知f(x)在(a-1,a)内单调递增,在(a,a+1)内单调递减,故当x0=a时, f(x)≤f(a)=1在[a-1,a+1]上恒成立,从而g(x)≤e x在[x0-1,x0+1]上恒成立.由f(a)=a3-6a2-3a(a-4)a+b=1,得b=2a3-6a2+1,-1≤a≤1.令t(x)=2x3-6x2+1,x∈[-1,1],所以t'(x)=6x2-12x,令t'(x)=0,解得x=2(舍去),或x=0.因为t(-1)=-7,t(1)=-3,t(0)=1,因此,t(x)的值域为[-7,1].所以,b的取值范围是[-7,1].5.(2015课标Ⅰ,21,12分)设函数f(x)=e2x-aln x.(1)讨论f(x)的导函数f '(x)零点的个数;(2)证明:当a>0时, f(x)≥2a+aln.解析(1)f(x)的定义域为(0,+∞), f '(x)=2e2x-(x>0).当a≤0时, f '(x)>0, f '(x)没有零点;当a>0时,因为y=e2x单调递增,y=-单调递增,所以f '(x)在(0,+∞)上单调递增.又f '(a)>0,当b满足0<b<且b<时, f '(b)<0,。
2019高三数学人教B文一轮考点规范练:第三章 导数及其
考点规范练16导数的综合应用基础巩固1.已知函数f(x)=x3+ax2+bx+c在x=-与x=1处都取得极值.(1)求a,b的值及函数f(x)的单调区间;(2)若对于x∈[-1,2],不等式f(x)<c2恒成立,求c的取值范围.2.设函数f(x)=ax2-a-ln x,g(x)=,其中a∈R,e=2.718…为自然对数的底数.(1)讨论f(x)的单调性;(2)证明:当x>1时,g(x)>0;(3)确定a的所有可能取值,使得f(x)>g(x)在区间(1,+∞)内恒成立.3.已知函数f(x)=a ln x(a>0),e为自然对数的底数.(1)若过点A(2,f(2))的切线斜率为2,求实数a的值;(2)当x>0时,求证:f(x)≥a-;>1恒成立,求实数a的取值范围.(3)若在区间(1,e)内,-4.已知函数f(x)=sin x-ax,ln 2>sin ,ln .(1)对于x∈(0,1),f(x)>0恒成立,求实数a的取值范围;(2)当a=0时,h(x)=x(ln x-1)-f'(x),证明h(x)存在唯一极值点.能力提升5.已知函数f(x)=ax2+bx-c-ln x(x>0)在x=1处取极值,其中a,b为常数.(1)若a>0,求函数f(x)的单调区间;(2)若函数f(x)在x=1处取极值-1-c,且不等式f(x)≥-2c2恒成立,求实数c的取值范围;(3)若a>0,比较ln a与-2b的大小.6.设函数f(x)=x2+bx-a ln x.(1)若x=2是函数f(x)的极值点,1和x0是函数f(x)的两个不同零点,且x0∈(n,n+1),n∈N,求n.(2)若对任意b∈[-2,-1],都存在x∈(1,e),使得f(x)<0成立,求实数a的取值范围.7.已知函数f(x)=-2(x+a)ln x+x2-2ax-2a2+a,其中a>0.(1)设g(x)是f(x)的导函数,讨论g(x)的单调性;(2)证明:存在a∈(0,1),使得f(x)≥0在区间(1,+∞)内恒成立,且f(x)=0在区间(1,+∞)内有唯一解.高考预测8.已知函数f(x)=x ln x,g(x)=(-x2+ax-3)e x(a为实数).(1)当a=5时,求函数y=g(x)在x=1处的切线方程;(2)求f(x)在区间[t,t+2](t>0)上的最小值;(3)若方程g(x)=2e x f(x)存在两个不等实根x1,x2,且x1,x2∈,求实数a的取值范围.参考答案考点规范练16导数的综合应用1.解(1)∵f(x)=x3+ax2+bx+c,∴f'(x)=3x2+2ax+b.又f(x)在x=-与x=1处都取得极值,∴f'-a+b=0,f'(1)=3+2a+b=0,两式联立解得a=-,b=-2,∴f(x)=x3-x2-2x+c,f'(x)=3x2-x-2=(3x+2)(x-1),令f'(x)=0,得x1=-,x2=1,当x变化时,f'(x),f(x)的变化情况如下表:∴函数f(x)的单调递增区间为--与(1,+∞);单调递减区间为-.(2)f(x)=x3-x2-2x+c,x∈[-1,2],当x=-时,f-+c为极大值,而f(2)=2+c,则f(2)=2+c为最大值,要使f(x)<c2(x∈[-1,2])恒成立,只需c2>f(2)=2+c,解得c<-1或c>2.∴c的取值范围为(-∞,-1)∪(2,+∞).2.(1)解f'(x)=2ax--(x>0).当a≤0时,f'(x)<0,f(x)在(0,+∞)内单调递减.当a>0时,由f'(x)=0有x=.当x∈时,f'(x)<0,f(x)单调递减;当x∈时,f'(x)>0,f(x)单调递增.(2)证明令s(x)=e x-1-x,则s'(x)=e x-1-1.当x>1时,s'(x)>0,所以e x-1>x,从而g(x)=>0.-(3)解由(2),当x>1时,g(x)>0.当a≤0 x>1时,f(x)=a(x2-1)-ln x<0.故当f(x)>g(x)在区间(1,+∞)内恒成立时,必有a>0.当0<a<时,>1.由(1)有f<f(1)=0,而g>0,所以此时f(x)>g(x)在区间(1,+∞)内不恒成立.当a≥时,令h(x)=f(x)-g(x)(x≥1 .当x>1时,h'(x)=2ax--e1-x>x-=-->0.因此,h(x)在区间(1,+∞)内单调递增.又因为h(1)=0,所以当x>1时,h(x)=f(x)-g(x)>0,即f(x)>g(x)恒成立.综上,a∈.3.(1)解∵f'(x)=,∴f'(2)==2,∴a=4.(2)证明令g(x)=a-,则g'(x)=a-.令g'(x)>0,得x>1;g'(x)<0,得0<x<1;所以g(x)在(0,1)内单调递减,在(1,+∞)内单调递增.所以g(x)的最小值为g(1)=0,所以f(x ≥a-.>1在区间(1,e)内恒成立,(3)解要使--1>0在区间(1,e)内恒成立,即使-即->0在区间(1,e)内恒成立.-令h(x)=a ln x+1-x,则h'(x)=-1.令h'(x)>0,解得x<a.当a>e时,h(x)在(1,e)内单调递增,所以h(x)>h(1)=0.当1<a≤e时,h(x)在(1,a)内单调递增,在(a,e)内单调递减,所以只需h e ≥0 即a≥e-1,所以e-1≤a≤e;当0<a≤1时,h(x)在(1,e)内单调递减,则需h e ≥0 而h(e)=a+1-e<0,不符合题意.综上,实数a的取值范围为[e-1,+∞).4.(1)解由f(x)>0,得sin x-ax>0.∵0<x<1,∴a<.令g(x)=,则g'(x)=-.令m(x)=x cos x-sin x,则m'(x)=cos x-x sin x-cos x=-x sin x<0,故m(x)在(0,1)内单调递减,∴m(x)<m(0)=0,∴g'(x)<0,即g(x)在(0,1)内单调递减,∴g(x)>g(1)=sin1,∴a≤sin1 故a的取值范围是(-∞,sin1).(2)证明∵h(x)=x ln x-x-cos x,∴h'(x)=ln x+sin x.当x∈[1,e]时,ln x≥0 sin x>0,∴h'(x)>0;当x∈(e,+∞)时,ln x>1,sin x≥-1,∴h'(x)>0;当x∈(0,1)时,令y=ln x+sin x,则y'=+cos x>0,∴y=ln x+sin x在(0,1)内单调递增,由ln2>sin,ln,知h'=ln+sin<0,h'=ln+sin>0.故存在x0∈使得h'(x0)=0,且当x∈(0,x0)时,h'(x)<0;当x∈(x0,1)时,h'(x)>0.综上,当x∈(0,x0)时,h'(x)<0,h(x)在(0,x0)内单调递减;当x∈(x0,+∞)时,h'(x)>0,h(x)在(x0,+∞)内单调递增;∴h(x)存在唯一极值点x=x0.5.解(1)因为f(x)=ax2+bx-c-ln x(x>0),所以f'(x)=2ax+b-(x>0).因为函数f(x)在x=1处取极值,所以f'(1)=2a+b-1=0,所以b=1-2a,所以f'(x)=2ax+1-2a-=(x-1)(x>0).当a>0时,+2a>0,则当x∈(0,1)时,f'(x)<0;当x∈(1,+∞)时,f'(x)>0.所以函数f(x)的单调递增区间为(1,+∞),单调递减区间为(0,1].(2)由(1)知f(x)=ax2+(1-2a)x-c-ln x.因为函数f(x)在x=1处取极值-1-c,所以f(1)=-a+1-c=-1-c,可得a=2.因为a>0,由(1)可知函数f(x)在区间(1,+∞)内单调递增,在区间(0,1]上单调递减,所以f(x)min=f(1)=-1-c.因为不等式f(x ≥-2c2恒成立,所以有-1-c≥-2c2,解得c≥1或c≤-,所以实数c的取值范围是c≥1或c≤-.(3)由(1)知b=1-2a,故ln a-(-2b)=ln a-4a+2.构造函数g(a)=ln a-4a+2,则g'(a)=-4.令g'(a)=0,可得a=.当a变化时,g'(a),g(a)的变化情况如下表:所以g(a)max=g=ln+1=ln<0,所以g(a)<0恒成立,即ln a<-2b.6.解(1)∵f(x)=x2+bx-a ln x,∴f'(x)=2x+b-(x>0).∵x=2是函数f(x)的极值点,∴f'(2)=4+b-=0.∵1是函数f(x)的零点,∴f(1)=1+b=0.由-解得a=6,b=-1.∴f(x)=x2-x-6ln x,f'(x)=2x-1-.令f'(x)<0,得0<x<2,令f'(x)>0,得x>2,∴f(x)在(0,2)内单调递减,在(2,+∞)内单调递增.故函数f(x)至多有两个零点,其中1∈(0,2),x0∈(2,+∞).∵f(2)<f(1)<0,f(3)=6(1-ln3)<0,f(4)=6(2-ln4)=12(1-ln2)>0,∴x0∈(3,4),故n=3.(2)令g(b)=xb+x2-a ln x,b∈[-2,-1],则g(b)为关于b的一次函数,且为增函数,根据题意,对任意b∈[-2,-1],都存在x∈(1,e),使得f(x)<0成立,则g(b)max=g(-1)=x2-x-a ln x<0在x∈(1,e)有解,令h(x)=x2-x-a ln x,只需存在x0∈(1,e)使得h(x0)<0即可,由于h'(x)=2x-1---,令φ(x)=2x2-x-a,x∈(1,e),则φ'(x)=4x-1>0,故φ(x)在(1,e)内单调递增,φ(x)>φ(1)=1-a.①当1-a≥0 即a≤1时,φ(x)>0,即h'(x)>0,h(x)在(1,e)内单调递增,∴h(x)>h(1)=0,不符合题意.②当1-a<0,即a>1时,φ(1)=1-a<0,φ(e)=2e2-e-a,若a≥2e2-e>1,则φ(e)<0,∴在(1,e)内φ(x)<0恒成立,即h'(x)<0恒成立,∴h(x)在(1,e)内单调递减,∴存在x0∈(1,e),使得h(x0)<h(1)=0,符合题意.若2e2-e>a>1,则φ(e)>0,∴在(1,e)上一定存在实数m,使得φ(m)=0,∴在(1,m)内φ(x)<0恒成立,即h'(x)<0恒成立,h(x)在(1,m)内单调递减,∴存在x0∈(1,m),使得h(x0)<h(1)=0,符合题意.综上所述,当a>1时,对任意b∈[-2,-1],都存在x∈(1,e),使得f(x)<0成立.7.(1)解由已知,函数f(x)的定义域为(0,+∞),g(x)=f'(x)=2(x-a)-2ln x-2,所以g'(x)=2---.当0<a<时,g(x)在区间---内单调递增,在区间---内单调递减;当a≥时,g(x)在区间(0,+∞)内单调递增.(2)证明由f'(x)=2(x-a)-2ln x-2=0,解得a=---.令φ(x)=-2---ln x+x2-2---x-2------.则φ(1)=1>0,φ(e)=----2--<0.故存在x0∈(1,e),使得φ(x0)=0.令a0=---,u(x)=x-1-ln x(x≥1 .由u'(x)=1-≥0知,函数u(x)在区间(1,+∞)内单调递增.所以0=-=a0<---<1.即a0∈(0,1).当a=a0时,有f'(x0)=0,f(x0)=φ(x0)=0.由(1)知,f'(x)在区间(1,+∞)内单调递增,故当x∈(1,x0)时,f'(x)<0,从而f(x)>f(x0)=0;当x∈(x0,+∞)时,f'(x)>0,从而f(x)>f(x0)=0.所以,当x∈(1,+∞)时,f(x ≥0.综上所述,存在a∈(0,1),使得f(x ≥0在区间(1,+∞)内恒成立,且f(x)=0在区间(1,+∞)内有唯一解.8.解(1)因为当a=5时,g(x)=(-x2+5x-3)e x,所以g(1)=e,g'(x)=(-x2+3x+2)e x.所以切线的斜率为g'(1)=4e.所以所求切线方程为y-e=4e(x-1),即y=4e x-3e.(2)f'(x)=ln x+1,令f'(x)=0,得x=.当x变化时,f'(x),f(x)的变化情况如下表:①当t≥时,f(x)在区间[t,t+2]上为增函数,所以[f(x)]min=f(t)=t ln t.②当0<t<时,f(x)在区间内为减函数,在区间上为增函数,所以[f(x)]min=f=-.(3)由g(x)=2e x f(x),可得2x ln x=-x2+ax-3.所以a=x+2ln x+.令h(x)=x+2ln x+,则h'(x)=1+-.当x变化时,h'(x),h(x)的变化情况如下表:因为h+3e-2,h(1)=4,h(e)=+e+2,所以h(e)-h=4-2e+<0.所以方程g(x)=2e x f(x)存在两个不等实根时,实数a的取值范围为4<a≤e+2+.。
2019年高考数学文一轮分层演练:第3章导数及其应用 章末总结
章末总结二、根置教材,考在变中一、选择题 1.(选修1-1 P 110A 组T 2(2)改编)曲线f (x )=e x ln x 在x =1处的切线与坐标轴围成的三角形的面积为( )A .eB .e2C .e 4D .2e解析:选B.f ′(x )=e xln x +e x x =e x (ln x +1x),所以f ′(1)=e ,f (1)=0,所以曲线f (x )=e x ln x 在x =1处的切线方程为y =e(x -1),令x =0,得y =-e ,令y =0,得x =1.所以切线与坐标轴围成的三角形面积为S =12×e ×1=e2,故选B. 2.(选修1-1 P 104 A 组T 2改编)将一边长为4的正方形铁片四角截去大小相同的四个小正方形后,做成一个无盖方盒,则方盒的最大容积为( )A .4B.12827C .6D .8 解析:选B.设截去的小正方形的边长为x ,则做成的方盒体积V (x )=x (4-2x )2=4x 3-16x 2+16x (0<x <2),V ′(x )=12x 2-32x +16=4(3x 2-8x +4)=4(x -2)(3x -2),当V ′(x )=0时,x =23;V ′(x )>0时,0<x <23;V ′(x )<0时,23<x <2,所以V (x )在⎝⎛⎭⎫0,23上是增函数,在⎝⎛⎭⎫23,2上是减函数, 所以V (x )max =V ⎝⎛⎭⎫23=12827.选B.3.(选修1-1 P 99 B 组(3)改编)已知e 是自然对数的底数,若函数f (x )=e x -x +a 的图象始终在x 轴的上方,则实数a 的取值范围为( )A .[-2,2]B .(-∞,-2)∪(2,+∞)C .(-1,+∞)D .(-∞,-2]∪[2,+∞)解析:选C.因为函数f (x )=e x -x +a 的图象始终在x 轴的上方,所以f (x )=e x -x +a 的最小值大于零.由f ′(x )=e x -1=0,得x =0,当x ∈(-∞,0)时,f ′(x )<0,f (x )单调递减;当x ∈(0,+∞)时,f ′(x )>0,f (x )单调递增.所以f (x )=e x -x +a 的最小值为f (0)=1+a ,由1+a >0,得实数a 的取值范围为(-1,+∞).4.(选修1-1 P 99 A 组T 6(2)改编)已知函数f (x )=x 3+3x 2-9x +1,若f (x )在区间[k ,2]上的最大值为28,则( )A .k ≥-3B .k >-3C .k ≤-3D .k <-3解析:选C.由题意知f ′(x )=3x 2+6x -9,令f ′(x )=0,解得x =1或x =-3,所以f ′(x ),f选C.二、填空题5.(选修1-1 P 99 B 组(4)改编)已知f (x )是奇函数,当x ∈(0,2)时,f (x )=ln x -ax (a >12),当x ∈(-2,0)时,f (x )的最小值为1,则a 的值为________.解析:因为f (x )是奇函数,所以f (x )在(0,2)上的最大值为-1,当x ∈(0,2)时,f ′(x )=1x-a ,令f ′(x )=0,得x =1a ,又a >12,所以0<1a <2.令f ′(x )>0,得x <1a ,所以f (x )在(0,1a )上单调递增;令f ′(x )<0,得x >1a ,所以f (x )在(1a ,2)上单调递减.所以当x ∈(0,2)时,f (x )max =f (1a )=ln 1a -a ·1a =-1,所以ln 1a=0,所以a =1.答案:1 6.(选修1-1 P 98练习(2)改编)设函数f (x )=kx 3-3x +1(x ∈R ),若对于任意x ∈[-1,1],都有f (x )≥0成立,则实数k 的值为________.解析:若x =0,则不论k 取何值,f (x )≥0都成立; 当x >0,即x ∈(0,1]时,f (x )=kx 3-3x +1≥0可化为k ≥3x 2-1x 3.设g (x )=3x 2-1x 3,则g ′(x )=3(1-2x )x 4,所以g (x )在区间⎝⎛⎦⎤0,12上单调递增, 在区间⎣⎡⎦⎤12,1上单调递减, 因此g (x )max =g ⎝⎛⎭⎫12=4,从而k ≥4; 当x <0,即x ∈[-1,0)时,f (x )=kx 3-3x +1≥0可化为k ≤3x 2-1x 3,g (x )=3x 2-1x 3在区间[-1,0)上单调递增,因此g (x )min =g (-1)=4,从而k ≤4,综上k =4. 答案:4 三、解答题 7.(选修1-1 P 99B 组(4)改编)已知函数f (x )=ln x -x .(1)判断函数f (x )的单调性;(2)函数g (x )=f (x )+x +12x -m 有两个零点x 1,x 2,且x 1<x 2.求证:x 1+x 2>1.解:(1)由题意得,函数f (x )的定义域为(0,+∞). f ′(x )=1x -1=1-x x ,由f ′(x )=1-x x >0,得0<x <1;由f ′(x )=1-x x<0,得x >1.所以函数f (x )的单调递增区间为(0,1),函数f (x )的单调递减区间为(1,+∞). (2)证明:根据题意得,g (x )=ln x +12x -m (x >0),因为x 1,x 2是函数g (x )=ln x +12x -m 的两个零点,所以ln x 1+12x 1-m =0,ln x 2+12x 2-m =0.两式相减,可得lnx 1x 2=12x 2-12x 1, 即ln x 1x 2=x 1-x 22x 2x 1,故x 1x 2=x 1-x 22lnx 1x 2.所以x 1=x 1x 2-12ln x 1x 2,x 2=1-x 2x 12ln x 1x 2.令t =x 1x 2,其中0<t <1,则x 1+x 2=t -12ln t +1-1t 2ln t =t -1t 2ln t .构造函数h (t )=t -1t -2ln t (0<t <1),则h ′(t )=(t -1)2t 2.因为0<t <1,所以h ′(t )>0恒成立,故h (t )<h (1),即t -1t -2ln t <0.又因为ln t <0,所以t -1t2ln t>1,故x 1+x 2>1.8.(选修1-1 P 99B 组(1)(3)改编)设函数f (x )=e x +a sin x +b .(1)当a =1,x ∈[0,+∞)时,f (x )≥0恒成立,求b 的范围; (2)若f (x )在x =0处的切线为x -y -1=0,求a 、b 的值.并证明当x ∈(0,+∞)时,f (x )>ln x .解:(1)由f (x )=e x +a sin x +b , 当a =1时,得f ′(x )=e x +cos x .当x ∈[0,+∞)时,e x ≥1,cos x ∈[-1,1],且当cos x =-1时,x =2k π+π,k ∈N ,此时e x >1.所以f ′(x )=e x +cos x >0,即f (x )在[0,+∞)上单调递增,所以f (x )min =f (0)=1+b ,由f (x )≥0恒成立,得1+b ≥0,所以b ≥-1.(2)由f (x )=e x +a sin x +b 得f ′(x )=e x +a cos x ,且f (0)=1+b .由题意得f ′(0)=e 0+a =1,所以a =0. 又(0,1+b )在切线x -y -1=0上. 所以0-1-b -1=0.所以b =-2. 所以f (x )=e x -2.先证e x -2>x -1,即e x -x -1>0(x >0), 令g (x )=e x -x -1(x >0),则g ′(x )=e x -1>0, 所以g (x )在(0,+∞)上是增函数. 所以g (x )>g (0)=0,即e x -2>x -1.①再证x -1≥ln x ,即x -1-ln x ≥0(x >0),令φ(x )=x -1-ln x ,则φ′(x )=1-1x =x -1x,φ′(x )=0时,x =1,φ′(x )>0时,x >1,φ′(x )<0时,0<x <1.所以φ(x )在(0,1)上是减函数,在(1,+∞)上是增函数,所以φ(x )min =φ(1)=0.即x -1-ln x ≥0,所以x -1≥ln x .②由①②得e x -2>ln x ,即f (x )>ln x 在(0,+∞)上成立.。
近年高考数学一轮复习第3章导数及其应用章末总结演练文(2021年整理)
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第3章导数及其应用章末总结一、点在纲上,源在本里二、根置教材,考在变中一、选择题1.(选修1.1 P110A组T2(2)改编)曲线f(x)=e x ln x在x=1处的切线与坐标轴围成的三角形的面积为( )A.e B.错误!C.错误!D.2e解析:选B.f′(x)=e x ln x+e xx=e x(ln x+错误!),所以f′(1)=e,f(1)=0,所以曲线f(x)=e x ln x在x=1处的切线方程为y=e(x-1),令x=0,得y=-e,令y=0,得x=1.所以切线与坐标轴围成的三角形面积为S=错误!×e×1=错误!,故选B.2.(选修1 1 P104 A组T2改编)将一边长为4的正方形铁片四角截去大小相同的四个小正方形后,做成一个无盖方盒,则方盒的最大容积为()A.4 B。
错误!C.6 D.8解析:选B.设截去的小正方形的边长为x,则做成的方盒体积V(x)=x(4-2x)2=4x3-16x2+16x(0〈x〈2),V′(x)=12x2-32x+16=4(3x2-8x+4)=4(x-2)(3x-2),当V′(x)=0时,x=错误!;V′(x)〉0时,0<x〈错误!;V′(x)〈0时,23<x〈2,所以V(x)在错误!上是增函数,在错误!上是减函数,所以V(x)max=V错误!=错误!。
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������(������)
������'(������) - ������(������)
3.C 解析设 g(x)= ������������ ,则 g'(x)= ������������ .
∵f(x)<f'(x), ∴g'(x)>0,即函数 g(x)在定义域内单调递增. ∵f(0)=2,∴g(0)=f(0)=2, ∴不等式 f(x)>2ex 等价于 g(x)>g(0). ∵函数 g(x)在定义域内单调递增. ∴x>0,∴不等式的解集为(0,+∞),故选 C.
点(0,f(0))处切线的方程为 .
������2 - 1
12.设函数 f(x)= ������������������ .
(1)求证:f(x)在(0,1)和(1,+∞)内都是增函数; (2)若在函数 f(x)的定义域内,不等式 af(x)>x 恒成立,求 a 的取值范围.
13.设函数 f(x)=x3-ax-b,x∈R,其中 a,b∈R. (1)求 f(x)的单调区间; (2)若 f(x)存在极值点 x0,且 f(x1)=f(x0),其中 x1≠x0,求证:x1+2x0=0;
9������ - 3������ + ������
(2)由(1)知,x=-3 是 f(x)的极小值点,故有 ������ - 3 =-e3.
������2 + 5������ + 5
结合 g(0)=b-c=0,g(-3)=-9a-3(2a-b)+b-c=0,解得 a=1,b=5,c=5,所以 f(x)= ������������ .
的关系,得当 f'(x)>0 时,函数 f(x)单调递增,此时由不等式 f'(x)=(x-2)ex>0,解得 x>2.
2.C 解析由题图可知 f(0)=d>0,排除选项 A,B;
由 f'(x)=3ax2+2bx+c,
且由题图知(-∞,x1),(x2,+∞)是函数的单调递减区间,可知 a<0,排除 D.故选 C.
B.(-∞,2)
C.(0,+∞)
D.(2,+∞)
1
4.(2017 河南濮阳一模)设 f'(x)是函数 f(x)定义在(0,+∞)上的导函数,满足 xf'(x)+2f(x)=������2,则下列不等式
一定成立的是( )
������(������)
A. ������2
>
������(������2) ������
1
1
若2������=1,即 a=2,则在(0,+∞)上恒有 g'(x)≥0,
即函数 g(x)在(0,+∞)内单调递增.
综上可得:当 a=0 时,函数 g(x)在(0,1)内单调递增,在(1,+∞)内单调递减;
( ) ( ) 当
1
0<a<2时,函数
g(x)在(0,1)内单调递增,在
1,21������
������(2)
∴9
<
������(3)
4 .故选
B.
5.(0,1)∪(2,3) 解析由题意知
3
f'(x)=-x+4-������
=
- ������2 + 4������ - 3 (������ - 1)(������ - 3)
������ =- ������ .
由 f'(x)=0 得 x1=1,x2=3,可知 1,3 是函数 f(x)的两个极值点. 则只要这两个极值点有一个在区间(t,t+1)内,函数 f(x)在区间[t,t+1]上就不单调,由 t<1<t+1 或 t<3<t+1, 得 0<t<1 或 2<t<3.
能力提升
10.(2017 广西南宁一模)已知函数 f(x)=-x2-6x-3,g(x)=2x3+3x2-12x+9,m<-2,若∀x1∈[m,-2),∃x2∈(0,+∞),
使得 f(x1)=g(x2)成立,则 m 的最小值为
( )
A.-5
B.-4
C.-2 5
D.-3
11.(2017 河北邯郸二模)若函数 f(x)=(x2-ax+a+1)ex(a∈N)在区间(1,3)内只有 1 个极值点,则曲线 f(x)在
������(2) < ������(3) B. 9 4
������(2) > ������(������)
C. ������2
4
������(������) < ������(3)
D. ������2
9
1
5.已知函数 f(x)=-2x2+4x-3ln x 在[t,t+1]上不单调,则 t 的取值范围最值
基础巩固
1.函数 f(x)=(x-3)ex 的单调递增区间是( )
A.(-∞,2)
B.(0,3)
C.(1,4)
D.(2,+∞)
2.(2017 山东烟台一模)已知函数 f(x)=ax3+bx2+cx+d 的图象如图所示,则下列结论成立的是( )
1
6.解(1)因为 g(x)=lnx+ax2+bx,所以 g'(x)=������+2ax+b,
由题意,得 g'(1)=1+2a+b=0,所以 2a+b=-1.
������ - 1
(2)当 a=0 时,g'(x)=- ������ ,
由 g'(x)>0 解得 0<x<1,由 g'(x)<0 解得 x>1, 即函数 g(x)在(0,1)内单调递增,在(1,+∞)内单调递减.
[ ] ������'(������)
+
������ 2
在区间(t,3)内总不是单调函数,求
m
的取值范围.
参考答案
考点规范练 15 导数与函数的单调性、极值、最值
1.D 解析函数 f(x)=(x-3)ex 的导数为 f'(x)=[(x-3)ex]'=ex+(x-3)ex=(x-2)ex.由函数导数与函数单调性
[( ) ] 8.(1)解当
������������(������2 + ������ - 2������)
5
(������2 + ������)2
a=9时,f'(x)=
=
������������[(������ - 1)2 (������2 +
+ ������ ������)2
-
1]
=
������������
1
(3)设 a>0,函数 g(x)=|f(x)|,求证:g(x)在区间[-1,1]上的最大值不小于4.
高考预测
14.已知函数 f(x)=aln x-ax-3(a∈R).
(1)求函数 f(x)的单调区间; (2)若函数 y=f(x)的图象在点(2,f(2))处的切线的倾斜角为 45°,对于任意的 t∈[1,2],函数 g(x)=x3+x2·
(1)求 f(x)的单调区间; (2)若 f(x)的极小值为-e3,求 f(x)的极大值及 f(x)在区间[-5,+∞)内的最大值.
������������
8.设 a>0,函数 f(x)=������2 + ������.
5
(1)若 a=9,求函数 f(x)的单调区间;
[ ] 1
13
3 - ������
11
1
1
当 a>0 时,令 g'(x)=0,得 x=1 或 x=2������,若2������<1,即 a>2,则由 g'(x)>0 解得 x>1 或 0<x<2������,由 g'(x)
( ) ( ) 1
<0 解得2������<x<1,即函数
g(x)在
0,21������
,(1,+∞)内单调递增,在
( ) 1
1
(2)证明当 x=2时,函数 f(x)取得极值,即 f' 2 =0,
( )1 2
1
3
所以 2 +a-2×2=0.所以 a=4.
( ) ( ) ( ) 同理,由(1)易知,f(x)在区间
1
- ∞,2
,
3
2,
+
∞
内单调递增,在区间
13
2,2
内单调递减.
( ) ( ) 1
1 = ������
3
内单调递减,在
1
2������,
+
∞
内单调递增;
1
当 a=2时,函数 g(x)在(0,+∞)内单调递增;
( ) ( ) 当
1
a>2时,函数
g(x)在
0,21������
内单调递增,在
21������,1
内单调递减,在(1,+∞)内单调递增.
������������2 + ������������ + ������
- ������������2 + (2������ - ������)������ + ������ - ������
7.解(1)因为 f(x)= ������������ ,所以 f'(x)=
������������