高考导数精选
导数常考题型归纳总结
导数常考题型归纳总结导数是微积分中的重要概念,是描述函数变化率的工具。
在高中数学中,导数是一个常考的内容。
为了帮助同学们更好地掌握导数的相关知识,本文将对导数常考题型进行归纳总结,以便同学们能够更好地应对考试。
一、常数函数求导常数函数的导数始终为零。
这个结论是很容易推导出来的,因为常数函数的图像是一条水平直线,斜率为零,所以导数为零。
二、幂函数求导对于幂函数(如x的n次方),我们可以利用求导的定义直接推导求导公式。
设y=x^n,其中n为常数,则有:dy/dx = n*x^(n-1)。
例如,对于y=x^2,求导后得到dy/dx=2x。
对于y=x^3,求导后得到dy/dx=3x^2。
这个公式是求解幂函数导数的基础公式,需要同学们熟练掌握。
三、指数函数求导对于指数函数(如e^x),其导数仍然是指数函数本身。
即dy/dx = e^x。
这个结论在微积分中是非常重要的,往往与幂函数求导相结合,可以解决很多复杂问题。
四、对数函数求导对于对数函数(如ln(x)),其导数可以通过指数函数的导数求出。
根据求导的链式法则,我们可以得到对数函数的导数公式:dy/dx = 1/x。
这个公式对于解决对数函数的导数问题非常有用。
五、三角函数求导对于三角函数(如sin(x)和cos(x)),它们的导数也具有一定的规律性。
我们可以根据求导的定义和三角函数的性质,得到以下导数公式:sin(x)的导数为cos(x);cos(x)的导数为-sin(x);tan(x)的导数为sec^2(x);cot(x)的导数为-csc^2(x)。
这些公式可以根据求导的定义进行推导,同学们需要牢记。
六、复合函数求导复合函数指的是由多个函数复合而成的函数。
对于复合函数的导数求解,我们可以利用链式法则。
链式法则的公式为:如果y=f(u),u=g(x),则有dy/dx = dy/du * du/dx。
通过链式法则,我们可以将复合函数的导数求解转化为简单函数的导数求解。
高考导数16个核心专题
高考导数16个核心专题
1、数列:解决数列问题的基本方法、等差数列、等比数列、定义数列的性质及其应用。
2、函数:函数的概念、函数的图形、一次函数、二次函数、奇偶性及其应用。
3、极限:极限的概念及计算方法、无穷小量、无穷大量及其应用。
4、微积分:定义积分、不定积分、定积分、积分的几何意义及应用。
5、向量:向量的概念、向量的运算、极坐标表示、曲线长、圆面积及应用。
6、三角函数:正弦、余弦及正切函数的概念、函数的图像、正弦定理及应用。
7、几何:多边形的面积、椭圆面积、空间三角形体积及应用。
8、统计:概率的概念、期望、方差、协方差及应用。
9、概率:事件的概率、独立事件、条件概率及其应用。
10、常用函数:对数函数、指数函数、幂函数及其应用。
11、方程:一元一次方程、一元二次方程、二元一次方程及其应用。
12、不等式:不等式的概念、不等式的解法、不等式的范围及应用。
13、解几何:直线、圆、椭圆、双曲线及其应用。
14、复数:复数的概念、实部、虚部、复数的运算及应用。
15、矩阵:矩阵的概念、计算、行列式及其应用。
16、空间几何:立体几何的概念、平面几何、平行四边形、直线与平面的位置关系及应用。
高考导数常用知识点
高考导数常用知识点导数作为高中数学中重要的概念之一,在高考中占据着很大的比重。
掌握导数的常用知识点是解决导数相关问题的基础。
本文将介绍高考中常出现的导数知识点,帮助同学们在备考过程中更好地掌握导数的应用。
一、导数的定义与求导法则1. 导数的定义导数表示函数在某一点处的变化率,定义为函数变化的极限。
对于函数y=f(x),导数可表示为f'(x)、dy/dx或者y',其中f'(x)表示导数的常用符号。
2. 常用求导法则(1) 基本导数法则- 常数函数的导数为0;- 幂函数求导,指数为n的幂函数的导数为nx^(n-1);- 指数函数求导,底数为e的指数函数的导数仍然是它自己;- 对数函数求导,以e为底的对数函数的导数为1/x。
(2) 基本四则运算法则- 和差法则:(f±g)'=f'±g';- 乘法法则:(f·g)'=f'·g+g'·f;- 商法则:(f÷g)'=(f'·g-g'·f)/g^2。
(3) 复合函数的求导法则- 链式法则:若y=f(g(x)),则y'=(dy/dg)·(dg/dx)。
二、常用导数函数1. 基本初等函数的导数(1) 常数函数的导数为0;(2) 幂函数的导数为nx^(n-1),其中n为常数;(3) 指数函数的导数为e^x;(4) 对数函数的导数为1/x。
2. 三角函数的导数(1) 正弦函数的导数为cosx;(2) 余弦函数的导数为-sinx;(3) 正切函数的导数为sec^2x。
3. 反三角函数的导数(1) 反正弦函数的导数为1/√(1-x^2);(2) 反余弦函数的导数为-1/√(1-x^2);(3) 反正切函数的导数为1/(1+x^2)。
三、高级求导法则1. 高阶导数高阶导数指多次求导后得到的导函数。
高中数学常用导数公式
高中数学常用导数公式导数是微积分中的重要基础概念,高中数学常用的导数公式有哪些呢?为此店铺为大家推荐了一些高中数学常用导数公式,欢迎大家参阅。
高中数学导数公式1.y=c(c为常数) y'=02.y=x^n y'=nx^(n-1)3.y=a^x y'=a^xlnay=e^x y'=e^x4.y=logax y'=logae/xy=lnx y'=1/x5.y=sinx y'=cosx6.y=cosx y'=-sinx7.y=tanx y'=1/cos^2x8.y=cotx y'=-1/sin^2x9.y=arcsinx y'=1/√1-x^210.y=arccosx y'=-1/√1-x^211.y=arctanx y'=1/1+x^212.y=arccotx y'=-1/1+x^2高中数学常用推导公式在推导的过程中有这几个常见的公式需要用到:1.y=f[g(x)],y'=f'[g(x)]•g'(x)『f'[g(x)]中g(x)看作整个变量,而g'(x)中把x看作变量』2.y=u/v,y'=u'v-uv'/v^23.y=f(x)的反函数是x=g(y),则有y'=1/x'证:1.显而易见,y=c是一条平行于x轴的直线,所以处处的切线都是平行于x的,故斜率为0。
用导数的定义做也是一样的:y=c,⊿y=c-c=0,lim⊿x→0⊿y/⊿x=0。
2.这个的推导暂且不证,因为如果根据导数的定义来推导的话就不能推广到n为任意实数的一般情况。
在得到 y=e^x y'=e^x和y=lnx y'=1/x这两个结果后能用复合函数的求导给予证明。
3.y=a^x,⊿y=a^(x+⊿x)-a^x=a^x(a^⊿x-1)⊿y/⊿x=a^x(a^⊿x-1)/⊿x如果直接令⊿x→0,是不能导出导函数的,必须设一个辅助的函数β=a^⊿x-1通过换元进行计算。
高三数学:2024届高考数学导数大题精选30题(解析版)(共31页)
2024届新高考数学导数大题精选30题1(2024·安徽·二模)已知函数f (x )=x 2-10x +3f (1)ln x .(1)求函数f (x )在点(1,f (1))处的切线方程;(2)求f (x )的单调区间和极值.【答案】(1)y =4x -13;(2)递增区间为(0,2),(3,+∞),递减区间为2,3 ,极大值-16+12ln2,极小值-21+12ln3.【分析】(1)求出函数f (x )的导数,赋值求得f (1),再利用导数的几何意义求出切线方程.(2)由(1)的信息,求出函数f (x )的导数,利用导数求出单调区间及极值.【详解】(1)函数f (x )=x 2-10x +3f (1)ln x ,求导得f(x )=2x -10+3f (1)x,则f (1)=-8+3f (1),解得f (1)=4,于是f (x )=x 2-10x +12ln x ,f (1)=-9,所以所求切线方程为:y +9=4(x -1),即y =4x -13.(2)由(1)知,函数f (x )=x 2-10x +12ln x ,定义域为(0,+∞),求导得f (x )=2x -10+12x =2(x -2)(x -3)x,当0<x <2或x >3时,f (x )>0,当2<x <3时,f (x )<0,因此函数f (x )在(0,2),(3,+∞)上单调递增,在(2,3)上单调递减,当x =2时,f (x )取得极大值f (2)=-16+12ln2,当x =3时,f (x )取得极小值f (3)=-21+12ln3,所以函数f (x )的递增区间为(0,2),(3,+∞),递减区间为(2,3),极大值-16+12ln2,极小值-21+12ln3.2(2024·江苏南京·二模)已知函数f (x )=x 2-ax +ae x,其中a ∈R .(1)当a =0时,求曲线y =f (x )在(1,f (1))处的切线方程;(2)当a >0时,若f (x )在区间[0,a ]上的最小值为1e,求a 的值.【答案】(1)x -ey =0(2)a =1【分析】(1)由a =0,分别求出f (1)及f (1),即可写出切线方程;(2)计算出f (x ),令f (x )=0,解得x =2或x =a ,分类讨论a 的范围,得出f (x )的单调性,由f (x )在区间[0,a ]上的最小值为1e,列出方程求解即可.【详解】(1)当a =0时,f (x )=x 2e x ,则f (1)=1e ,f (x )=2x -x 2ex,所以f (1)=1e ,所以曲线y =f (x )在(1,f (1))处的切线方程为:y -1e =1e(x -1),即x -ey =0.(2)f(x )=-x 2+(a +2)x -2a e x =-(x -2)(x -a )ex,令f (x )=0,解得x =2或x =a ,当0<a <2时,x ∈[0,a ]时,f (x )≤0,则f (x )在[0,a ]上单调递减,所以f (x )min =f (a )=a ea =1e ,则a =1,符合题意;当a >2时,x ∈[0,2]时,f (x )≤0,则f (x )在[0,2]上单调递减,x ∈(2,a ]时,f (x )>0,则f (x )在(2,a ]上单调递增,所以f (x )min =f (2)=4-a e2=1e ,则a =4-e <2,不合题意;当a =2时,x ∈[0,2]时,f (x )≤0,则f (x )在[0,2]上单调递减,所以f (x )min =f (2)==2e 2≠1e ,不合题意;综上,a =1.3(2024·浙江绍兴·模拟预测)已知f x =ae x -x ,g x =cos x . (1)讨论f x 的单调性.(2)若∃x 0使得f x 0 =g x 0 ,求参数a 的取值范围.【答案】(1)当a ≤0时,f x 在-∞,+∞ 上单调递减;当a >0时,f x 在-∞,-ln a 上单调递减,在-ln a ,+∞ 上单调递增.(2)-∞,1【分析】(1)对f x =ae x -x 求导数,然后分类讨论即可;(2)直接对a >1和a ≤1分类讨论,即可得到结果.【详解】(1)由f x =ae x -x ,知f x =ae x -1.当a ≤0时,有f x =ae x -1≤0-1=-1<0,所以f x 在-∞,+∞ 上单调递减;当a >0时,对x <-ln a 有f x =ae x -1<ae -ln a -1=1-1=0,对x >-ln a 有f x =ae x -1>ae -ln a -1=1-1=0,所以f x 在-∞,-ln a 上单调递减,在-ln a ,+∞ 上单调递增.综上,当a ≤0时,f x 在-∞,+∞ 上单调递减;当a >0时,f x 在-∞,-ln a 上单调递减,在-ln a ,+∞ 上单调递增.(2)当a >1时,由(1)的结论,知f x 在-∞,-ln a 上单调递减,在-ln a ,+∞ 上单调递增,所以对任意的x 都有f x ≥f -ln a =ae -ln a +ln a =1+ln a >1+ln1=1≥cos x =g x ,故f x >g x 恒成立,这表明此时条件不满足;当a ≤1时,设h x =ae x -x -cos x ,由于h -a -1 =ae -a -1+a +1-cos -a -1 ≥ae-a -1+a ≥-a e-a -1+a =a 1-e-a -1≥a 1-e 0=0,h 0 =ae 0-0-cos0=a -1≤0,故由零点存在定理,知一定存在x 0∈-a -1,0 ,使得h x 0 =0,故f x 0 -g x 0 =ae x 0-x 0-cos x 0=h x 0 =0,从而f x 0 =g x 0 ,这表明此时条件满足.综上,a 的取值范围是-∞,1 .4(2024·福建漳州·一模)已知函数f x =a ln x -x +a ,a ∈R 且a ≠0.(1)证明:曲线y =f x 在点1,f 1 处的切线方程过坐标原点.(2)讨论函数f x 的单调性.【答案】(1)证明见解析(2)答案见解析【分析】(1)先利用导数的几何意义求得f x 在1,f 1 处的切线方程,从而得证;(2)分类讨论a <0与a >0,利用导数与函数的单调性即可得解.【详解】(1)因为f x =a ln x -x +a x >0 ,所以f (x )=a x -1=a -xx,则f (1)=a ln1-1+a =a -1,f (1)=a -1,所以f x 在1,f 1 处的切线方程为:y -(a -1)=(a -1)(x -1),当x =0时,y -(a -1)=(a -1)(0-1)=-(a -1),故y =0,所以曲线y =f (x )在点1,f 1 处切线的方程过坐标原点.(2)由(1)得f (x )=ax -1=a -xx,当a<0时,a-x<0,则f x <0,故f(x)单调递减;当a>0时,令f (x)=0则x=a,当0<x<a时,f (x)>0,f(x)单调递增;当x>a时,f (x)<0,f(x)单调递减;综上:当a<0时,f(x)在(0,+∞)上单调递减;当a>0时,f(x)在(0,a)上单调递增,在(a,+∞)上单调递减.5(2024·山东·二模)已知函数f x =a2xe x-x-ln x.(1)当a=1e时,求f x 的单调区间;(2)当a>0时,f x ≥2-a,求a的取值范围.【答案】(1)f x 的减区间为0,1,增区间为1,+∞(2)a≥1【分析】(1)当a=1e时,f x =xe x-1-x-ln x,x>0,求导得f x =x+1xxe x-1-1,令g x =xe x-1-1,求g x 确定g x 的单调性与取值,从而确定f x 的零点,得函数的单调区间;(2)求f x ,确定函数的单调性,从而确定函数f x 的最值,即可得a的取值范围.【详解】(1)当a=1e时,f x =xe x-1-x-ln x,x>0,则f x =x+1e x-1-1-1x=x+1xxe x-1-1,设g x =xe x-1-1,则g x =x+1e x-1>0恒成立,又g1 =e0-1=0,所以当x∈0,1时,f x <0,f x 单调递减,当x∈1,+∞时,f x >0,f x 单调递增,所以f x 的减区间为0,1,增区间为1,+∞;(2)f x =a2x+1e x-1-1x=x+1xa2xe x-1,设h x =a2xe x-1,则h x =a2x+1e x>0,所以h x 在0,+∞上单调递增,又h0 =-1<0,h1a2=e1a2-1>0,所以存在x0∈0,1 a2,使得h x0 =0,即a2x0e x0-1=0,当x∈0,x0时,f x <0,f x 单调递减,当x∈x0,+∞时,f x >0,f x 单调递增,当x=x0时,f x 取得极小值,也是最小值,所以f x ≥f x0=a2x0e x0-x0-ln x0=1-ln x0e x0=1+2ln a,所以1+2ln a≥2-a,即a+2ln a-1≥0,设F a =a+2ln a-1,易知F a 单调递增,且F1 =0,所以F a ≥F1 ,解得a≥1,综上,a≥1.6(2024·山东·一模)已知函数f(x)=ln x+12a(x-1)2.(1)当a=-12时,求函数f(x)的单调区间;(2)若函数g(x)=f(x)-2x+1有两个极值点x1,x2,且g(x1)+g(x2)≥-1-32a,求a的取值范围.【答案】(1)增区间(0,2),减区间(2,+∞)(2)[1,+∞)【分析】(1)将a=-12代入求导,然后确定单调性即可;(2)求导,根据导函数有两个根写出韦达定理,代入g(x1)+g(x2)≥-1-32a,构造函数,求导,研究函数性质进而求出a的取值范围.【详解】(1)当a=-12时,f(x)=ln x-14(x-1)2,x>0,则f (x)=1x-12(x-1)=-(x-2)(x+1)2x,当x∈(0,2),f (x)>0,f(x)单调递增,当x∈(2,+∞),f (x)<0,f(x)单调递减,所以f(x)的单调递增区间是(0,2),单调递减区间是(2,+∞);(2)g(x)=f(x)-2x+1=ln x+12a(x-1)2-2x+1,所以g (x)=1x+a(x-1)-2=ax2-(a+2)x+1x,设φ(x)=ax2-(a+2)x+1,令φ(x)=0,由于g(x)有两个极值点x1,x2,所以Δ=(a+2)2-4a=a2+4>0x1+x2=a+2a>0x1x2=1a>0,解得a>0.由x1+x2=a+2a,x1x2=1a,得g x1+g x2=ln x1+12a x1-12-2x1+1+ln x2+12a x2-12-2x2+1=ln x1x2+12a x1+x22-2x1x2-2x1+x2+2-2x1+x2+2=ln1a +12a a+2a2-2a-2⋅a+2a+2-2⋅a+2a+2=ln1a +a2-2a-1≥-1-32a,即ln a-12a-1a≤0,令m(a)=ln a-12a-1a,则m (a)=1a-12-12a2=-(a-1)22a2≤0,所以m(a)在(0,+∞)上单调递减,且m(1)=0,所以a≥1,故a的取值范围是[1,+∞).7(2024·湖北·二模)求解下列问题,(1)若kx-1≥ln x恒成立,求实数k的最小值;(2)已知a,b为正实数,x∈0,1,求函数g x =ax+1-xb-a x⋅b1-x的极值.【答案】(1)1(2)答案见解析【分析】(1)求导,然后分k≤0和k>0讨论,确定单调性,进而得最值;(2)先发现g0 =g1 =0,当a=b时,g x =0,当0<x<1,a≠b时,取ab=t,L x =tx+1-x-t x,求导,研究单调性,进而求出最值得答案.【详解】(1)记f x =kx-1-ln x x>0,则需使f x ≥0恒成立,∴f x =k-1xx>0,当k≤0时,f x <0恒成立,则f x 在(0,+∞)上单调递减,且在x>1时,f x <0,不符合题意,舍去;当k >0时.令f x =0,解得x =1k,则f x 在0,1k 上单调递减,在1k ,+∞ 上单调递增,所以f x min =f 1k =-ln 1k=ln k ,要使kx -1≥ln x 恒成立,只要ln k ≥0即可,解得k ≥1,所以k 的最小值为1;(2)g (x )=ax +(1-x )b -a x ⋅b 1-x ,x ∈[0,1],a >0,b >0,易知g 0 =g 1 =0,当a =b 时,g x =ax +a -ax -a =0,此时函数无极值;当0<x <1,a ≠b 时,g (x )=ax +(1-x )b -b ⋅a b x =b a b x +1-x -a b x,取ab=t ,t >0,t ≠1,L x =tx +1-x -t x ,t >0,t ≠1,x ∈0,1 ,则L x =t -1-t x ln t ,当t >1时,由L x ≥0得x ≤ln t -1ln tln t,由(1)知t -1≥ln t ,当t >1时,t -1ln t>1,因为x -1≥ln x ,所以1x -1≥ln 1x ,所以ln x ≥1-1x ,即x >0,当t >1时,ln t >1-1t,所以t >t -1ln t ,则ln t >ln t -1ln t >0,所以ln t -1ln tln t<1,即L x 在0,ln t -1ln t ln t 上单调递增,在ln t -1ln tln t,1单调递减.所以函数g x 极大=gln t -1lntln t,t =ab,a ≠b ,当0<t <1时,同理有ln t -1lntln t∈0,1 ,由Lx ≥0得x ≤ln t -1lntln t,即(x )在0,ln t -1lntln t上单调递增,在ln t -1lntln t,1上单调递减.所以函数g x 极大=gln t -1lntln t,t =a b,a ≠b ,综上可知,当a =b 时,函数g x 没有极值;当a ≠b 时,函数g x 有唯一的极大值g ln t -1lntln t,其中t =ab,没有极小值.【点睛】关键点点睛:取ab=t ,将两个参数的问题转化为一个参数的问题,进而求导解答问题.8(2024·湖北武汉·模拟预测)函数f (x )=tan x +sin x -92x ,-π2<x <π2,g (x )=sin n x -x n cos x ,x ∈0,π2,n ∈N +.(1)求函数f (x )的极值;(2)若g (x )>0恒成立,求n 的最大值.【答案】(1)极小值为f π3 =3(3-π)2,极大值为f -π3 =3(π-3)2;(2)3.【分析】(1)判断函数f (x )为奇函数,利用导数求出f (x )在区间0,π2上的极值,利用奇偶性即可求得定义域上的极值.(2)利用导数证明当n =1时,g (x )>0恒成立,当n >1时,等价变形不等式并构造函数F (x )=x -sin x cos 1nx,0<x <π2,利用导数并按导数为负为正确定n 的取值范围,进而确定不等式恒成立与否得解.【详解】(1)函数f (x )=tan x +sin x -92x ,-π2<x <π2,f (-x )=tan (-x )+sin (-x )-92(-x )=-f (x ),即函数f (x )为奇函数,其图象关于原点对称,当0<x <π2时,f (x )=sin x cos x +sin x -92x ,求导得:f(x )=1cos 2x +cos x -92=2cos 3x -9cos 2x +22cos 2x =(2cos x -1)(cos x -2-6)(cos x -2+6)2cos 2x,由于cos x ∈(0,1),由f (x )>0,得0<cos x <12,解得π3<x <π2,由f (x )<0,得12<cos x <1,解得0<x <π3,即f (x )在0,π3 上单调递减,在π3,π2上单调递增,因此函数f (x )在0,π2 上有极小值f π3 =3(3-π)2,从而f (x )在-π2,π2 上的极小值为f π3 =3(3-π)2,极大值为f -π3 =3(π-3)2.(2)当n =1时,g (x )>0恒成立,即sin x -x cos x >0恒成立,亦即tan x >x 恒成立,令h (x )=tan x -x ,x ∈0,π2 ,求导得h (x )=1cos 2x -1=1-cos 2x cos 2x=tan 2x >0,则函数h (x )在0,π2上为增函数,有h (x )>h (0)=0,因此tan x -x >0恒成立;当n >1时,g (x )>0恒成立,即不等式sin xn cos x>x 恒成立,令F (x )=x -sin x cos 1n x ,0<x <π2,求导得:F (x )=1-cos x ⋅cos 1nx -1n⋅cos1n-1x ⋅(-sin x )⋅sin xcos 2nx=1-cos1+n nx +1n⋅sin 2x ⋅cos1-n nxcos 2nx=1-cos 2x +1n ⋅sin 2xcos n +1nx =cosn +1nx -cos 2x -1n (1-cos 2x )cos n +1nx =cosn +1nx -1n -n -1ncos 2x cosn +1nx令G (x )=cos n +1nx -1n -n -1n cos 2x ,求导得则G (x )=n +1n cos 1nx ⋅(-sin x )-n -1n⋅2cos x ⋅(-sin x )=sin x n (2n -2)cos x -(n +1)cos 1n x =2n -2n ⋅sin x cos x -n +12n -2cos 1n x=2n -2n ⋅sin x ⋅cos 1n x cos n -1n x -n +12n -2,由n >1,x ∈0,π2 ,得2n -2n⋅sin x ⋅cos 1nx >0,当n +12n -2≥1时,即n ≤3时,G (x )<0,则函数G (x )在0,π2上单调递减,则有G (x )<G (0)=0,即F (x )<0,因此函数F (x )在0,π2 上单调递减,有F (x )<F (0)=0,即g (x )>0,当n +12n -2<1时,即n >3时,存在一个x 0∈0,π2 ,使得cos n -1n x 0=n +12n -2,且当x ∈(0,x 0)时,G (x )>0,即G (x )在(0,x 0)上单调递增,且G (x )>G (0)=0,则F (x )>0,于是F (x )在(0,x 0)上单调递增,因此F (x )>F (0)=0,即sin xn cos x<x ,与g (x )>0矛盾,所以n 的最大值为3.【点睛】方法点睛:对于利用导数研究不等式的恒成立与有解问题的求解策略:①通常要构造新函数,利用导数研究函数的单调性,求出最值,从而求出参数的取值范围;②利用可分离变量,构造新函数,直接把问题转化为函数的最值问题.③根据恒成立或有解求解参数的取值时,一般涉及分离参数法,但压轴试题中很少碰到分离参数后构造的新函数能直接求出最值点的情况,进行求解,若参变分离不易求解问题,就要考虑利用分类讨论法和放缩法,注意恒成立与存在性问题的区别.9(2024·湖北·模拟预测)已知函数f x =ax 2-x +ln x +1 ,a ∈R ,(1)若对定义域内任意非零实数x 1,x 2,均有f x 1 f x 2x 1x 2>0,求a ;(2)记t n =1+12+⋅⋅⋅+1n ,证明:t n -56<ln n +1 <t n .【答案】(1)a =12(2)证明见解析【分析】(1)求导可得f 0 =0,再分a ≤0与a >0两种情况分析原函数的单调性,当a >0时分析极值点的正负与原函数的正负区间,从而确定a 的值;(2)由(1)问的结论可知,1n -12n2<ln 1n +1 <1n ,再累加结合放缩方法证明即可.【详解】(1)f x 的定义域为-1,+∞ ,且f 0 =0;f x =2ax -1+1x +1=2ax -x x +1=x 2a -1x +1,因此f 0 =0;i.a ≤0时,2a -1x +1<0,则此时令f x >0有x ∈-1,0 ,令f x <0有x ∈0,+∞ ,则f x 在-1,0 上单调递增,0,+∞ 上单调递减,又f 0 =0,于是f x ≤0,此时令x 1x 2<0,有f x 1 f x 2x 1x 2<0,不符合题意;ii .a >0时,f x 有零点0和x 0=12a-1,若x 0<0,即a >12,此时令f x <0有x ∈x 0,0 ,f x 在x 0,0 上单调递减,又f 0 =0,则f x 0 >0,令x 1>0,x 2=x 0,有f x 1 f x 2x 1x 2<0,不符合题意;若x 0>0,即0<a <12,此时令f x <0有x ∈0,x 0 ,f x 在0,x 0 上单调递减,又f 0 =0,则f x 0 <0,令-1<x 1<0,x 2=x 0,有f x 1 f x 2x 1x 2<0,不符合题意;若x 0=0,即a =12,此时fx =x 2x +1>0,f x 在-1,+∞ 上单调递增,又f 0 =0,则x >0时f x >0,x <0时f x <0;则x ≠0时f x x >0,也即对x 1x 2≠0,f x 1 f x 2x 1x 2>0,综上,a =12(2)证:由(1)问的结论可知,a =0时,f x =-x +ln x +1 ≤0;且a =12时x >0,f x =12x 2-x +ln x +1 >0;则x>0时,x-12x2<ln x+1<x,令x=1n,有1n-12n2<ln1n+1<1n,即1n-12n2<ln n+1-ln n<1n,于是1n-1-12n-12<ln n-ln n-1<1n-11-12<ln2<1将上述n个式子相加,t n-121+122+⋅⋅⋅+1n2<ln n+1<t n;欲证t n-56<ln n+1<t n,只需证t n-56<t n-121+122+⋅⋅⋅+1n2,只需证1+122+⋅⋅⋅+1n2<53;因为1n2=44n2<44n2-1=212n-1-12n+1,所以1+122+⋅⋅⋅+1n2<1+213-15+15-17+⋅⋅⋅+12n-1-12n+1=53-22n+1<53,得证:于是得证t n-56<ln n+1<t n.【点睛】方法点睛:(1)此题考导数与函数的综合应用,找到合适的分类标准,设极值点,并确定函数正负区间是解此题的关键;(2)对累加结构的不等式证明,一般需要应用前问的结论,取特定参数值,得出不等式累加证明,遇到不能累加的数列结构,需要进行放缩证明.10(2024·湖南·一模)已知函数f x =sin x-ax⋅cos x,a∈R.(1)当a=1时,求函数f x 在x=π2处的切线方程;(2)x∈0,π2时;(ⅰ)若f x +sin2x>0,求a的取值范围;(ⅱ)证明:sin2x⋅tan x>x3.【答案】(1)πx-2y+2-π22=0.(2)(ⅰ)a≤3(ⅱ)证明见解析【分析】(1)令a=1时,利用导数的几何意义求出斜率,进行计算求出切线方程即可.(2)(ⅰ)设g(x)=2sin x+tan x-ax,x∈0,π2,由g x >0得a≤3,再证明此时满足g x >0.(ⅱ)根据(ⅰ)结论判断出F x =sin2x⋅tan x-x3在0,π2上单调递增,∴F(x)>F(0)=0,即sin2x tan x >x3.【详解】(1)当a=1时,f(x)=sin x-x⋅cos x,f (x)=cos x-(cos x-x⋅sin x)=x⋅sin x,fπ2=π2,fπ2=1.所以切线方程为:y-1=π2x-π2,即πx-2y+2-π22=0.(2)(ⅰ)f(x)+sin2x=sin x-ax⋅cos x+sin2x>0,即tan x-ax+2sin x>0,x∈0,π2,设g(x)=2sin x+tan x-ax,x∈0,π2,g (x )=2cos x +1cos 2x -a =1cos 2x(2cos 3x -a cos 2x +1).又∵g (0)=0,g (0)=3-a ,∴g (0)=3-a ≥0是g (x )>0的一个必要条件,即a ≤3.下证a ≤3时,满足g (x )=2sin x +tan x -ax >0,x ∈0,π2,又g (x )≥1cos 2x(2cos 3x -3cos 2x +1),设(t )=2t 3-3t 2+1,t ∈(0,1),h (t )=6t 2-6t =6t (t -1)<0,h (t )在(0,1)上单调递减,所以h (t )>h (1)=0,又x ∈0,π2 ,cos x ∈(0,1),∴g (x )>0,即g (x )在0,π2 单调递增.∴x ∈0,π2时,g (x )>g (0)=0;下面证明a >3时不满足g (x )=2sin x +tan x -ax >0,x ∈0,π2,,g (x )=2cos x +1cos 2x-a ,令h (x )=g (x )=2cos x +1cos 2x -a ,则h (x )=-2sin x +2sin x cos 3x =2sin x 1cos 3x-1,∵x ∈0,π2 ,∴sin x >0,1cos 3x-1>0,∴h (x )>0,∴h (x )=g (x )在0,π2为增函数,令x 0满足x 0∈0,π2,cos x 0=1a ,则g x 0 =2cos x 0+1cos 2x 0-a =2cos x 0+a -a >0,又g (0)=3-a <0,∴∃x 1∈0,x 0 ,使得g x 1 =0,当x ∈0,x 1 时,g (x )<g x 1 =0,∴此时g (x )在0,x 1 为减函数,∴当x ∈0,x 1 时,g (x )<g (0)=0,∴a >3时,不满足g (x )≥0恒成立.综上a ≤3.(ⅱ)设F (x )=sin 2x ⋅tan x -x 3,x ∈0,π2 ,F (x )=2sin x ⋅cos x ⋅tan x +sin 2x ⋅1cos 2x-3x 2=2sin 2x +tan 2x -3x 2=2(sin x -x )2+(tan x -x )2+2(2sin x +tan x )x -2x 2-x 2-3x 2.由(ⅰ)知2sin x +tan x >3x ,∴F (x )>0+0+2x ⋅3x -6x 2=0,,F x 在0,π2上单调递增,∴F (x )>F (0)=0,即sin 2x tan x >x 3.【点睛】关键点点睛:本题考查导数,解题关键是进行必要性探路,然后证明充分性,得到所要求的参数范围即可.11(2024·全国·模拟预测)已知函数f (x )=ln (1+x )-11+x.(1)求曲线y =f (x )在(0,f (0))处的切线方程;(2)若x ∈(-1,π),讨论曲线y =f (x )与曲线y =-2cos x 的交点个数.【答案】(1)y =32x -1;(2)2.【分析】(1)求导,即可根据点斜式求解方程,(2)求导,分类讨论求解函数的单调性,结合零点存在性定理,即可根据函数的单调性,结合最值求解.【详解】(1)依题意,f x =11+x +121+x 32,故f 0 =32,而f 0 =-1,故所求切线方程为y +1=32x ,即y =32x -1.(2)令ln 1+x -11+x =-2cos x ,故ln 1+x +2cos x -11+x=0,令g x =ln 1+x +2cos x -11+x ,g x =11+x -2sin x +121+x -32,令h x =g x =11+x -2sin x +121+x -32,hx =-11+x2-2cos x -341+x -52.①当x ∈-1,π2时,cos x ≥0,1+x 2>0,1+x-52>0,∴h x <0,∴h x 在-1,π2上为减函数,即gx 在-1,π2 上为减函数,又g 0 =1+12>0,g1 =12-2sin1+12⋅2-32<12-2⋅sin1+12<1-2×12=0,∴g x 在0,1 上有唯一的零点,设为x 0,即g x 0 =00<x 0<1 .∴g x 在-1,x 0 上为增函数,在x 0,π2上为减函数.又g 0 =2-1>0,g -π4 =ln 1-π4 +2cos -π4 -11-π4=ln 1-π4+2-11-π4<0,g π2=ln 1+π2 -11+π2>0,∴g x 在-1,x 0 上有且只有一个零点,在x 0,π2上无零点;②当x ∈π2,5π6 时,g x <11+x -1+121+x-32<0,g x 单调递减,又g π2 >0,g 5π6 =ln 1+5π6 -3-1+5π6-12<ln4-3<0,∴g x 在π2,5π6内恰有一零点;③当x ∈5π6,π 时,hx =-11+x2-2cos x -341+x -52为增函数,∴hx =h 5π6 =-11+5π62+1-34⋅1+5π6-52>0,∴g x 单调递增,又g π >0,g 5π6 <0,所以存在唯一x 0∈5π6,π ,g x 0 =0,当x ∈5π6,x 0 时,g x <0,g x 递减;当x ∈x 0,π 时,g x >0,g x 递增,g x ≤max g 5π6 ,g π <0,∴g x 在5π6,π内无零点.综上所述,曲线y =f x 与曲线y =-2cos x 的交点个数为2.【点睛】方法点睛:本题考查了导数的综合运用,求某点处的切线方程较为简单,利用导数求单调性时,如果求导后的正负不容易辨别,往往可以将导函数的一部分抽离出来,构造新的函数,利用导数研究其单调性,进而可判断原函数的单调性.在证明不等式时,常采用两种思路:求直接求最值和等价转化.无论是那种方式,都要敢于构造函数,构造有效的函数往往是解题的关键.12(2024·广东佛山·二模)已知f x =-12e 2x +4e x -ax -5.(1)当a =3时,求f x 的单调区间;(2)若f x 有两个极值点x 1,x 2,证明:f x 1 +f x 2 +x 1+x 2<0.【答案】(1)答案见解析(2)证明见解析【分析】(1)求导后,借助导数的正负即可得原函数的单调性;(2)借助换元法,令t =e x ,t 1=e x 1,t 2=e x 2,可得t 1、t 2是方程t 2-4t +a =0的两个正根,借助韦达定理可得t 1+t 2=4,t 1t 2=a ,即可用t 1、t 2表示f x 1 +f x 2 +x 1+x 2,进而用a 表示f x 1 +f x 2 +x 1+x 2,构造相关函数后借助导数研究其最大值即可得.【详解】(1)当a =3时,f x =-12e 2x +4e x -3x -5,f x =-e 2x +4e x -3=-e x -1 e x -3 ,则当e x ∈0,1 ∪3,+∞ ,即x ∈-∞,0 ∪ln3,+∞ 时,f x <0,当e x ∈1,3 ,即x ∈0,ln3 时,f x >0,故f x 的单调递减区间为-∞,0 、ln3,+∞ ,单调递增区间为0,ln3 ;(2)f x =-e 2x +4e x -a ,令t =e x ,即f x =-t 2+4t -a ,令t 1=e x 1,t 2=e x 2,则t 1、t 2是方程t 2-4t +a =0的两个正根,则Δ=-4 2-4a =16-4a >0,即a <4,有t 1+t 2=4,t 1t 2=a >0,即0<a <4,则f x 1 +f x 2 +x 1+x 2=-12e 2x 1+4e x 1-ax 1-5-12e 2x2+4e x 2-ax 2-5+x 1+x 2=-12t 21+t 22 +4t 1+t 2 -a -1 ln t 1+ln t 2 -10=-12t 1+t 2 2-2t 1t 2 +4t 1+t 2 -a -1 ln t 1t 2-10=-1216-2a +16-a -1 ln a -10=a -a -1 ln a -2,要证f x 1 +f x 2 +x 1+x 2<0,即证a -a -1 ln a -2<00<a <4 ,令g x =x -x -1 ln x -20<x <4 ,则g x =1-ln x +x -1x =1x-ln x ,令h x =1x -ln x 0<x <4 ,则h x =-1x 2-1x <0,则g x 在0,4 上单调递减,又g 1 =11-ln1=1,g 2 =12-ln2<0,故存在x 0∈1,2 ,使g x 0 =1x 0-ln x 0=0,即1x 0=ln x 0,则当x ∈0,x 0 时,g x >0,当x ∈x 0,4 时,g x <0,故g x 在0,x 0 上单调递增,g x 在x 0,4 上单调递减,则g x ≤g x 0 =x 0-x 0-1 ln x 0-2=x 0-x 0-1 ×1x 0-2=x 0+1x 0-3,又x 0∈1,2 ,则x 0+1x 0∈2,52 ,故g x 0 =x 0+1x 0-3<0,即g x <0,即f x 1 +f x 2 +x 1+x 2<0.【点睛】关键点点睛:本题关键点在于借助换元法,令t =e x ,t 1=e x 1,t 2=e x 2,从而可结合韦达定理得t 1、t 2的关系,即可用a 表示f x 1 +f x 2 +x 1+x 2,构造相关函数后借助导数研究其最大值即可得.13(2024·广东广州·模拟预测)已知函数f x =x e x -kx ,k ∈R .(1)当k =0时,求函数f x 的极值;(2)若函数f x 在0,+∞ 上仅有两个零点,求实数k 的取值范围.【答案】(1)极小值为-1e,无极大值(2)e ,+∞【分析】(1)求出导函数,然后列表求出函数的单调区间,根据极值定义即可求解;(2)把原函数有两个零点转化为g x =e x -kx 在0,+∞ 上仅有两个零点,分类讨论,利用导数研究函数的单调性,列不等式求解即可.【详解】(1)当k =0时,f x =xe x (x ∈R ),所以f x =1+x e x ,令f x =0,则x =-1,x -∞,-1-1-1,+∞f x -0+f x单调递减极小值单调递增所以f (x )min =f -1 =-e -1=-1e,所以f x 的极小值为-1e,无极大值.(2)函数f x =x e x -kx 在0,+∞ 上仅有两个零点,令g x =e x -kx ,则问题等价于g x 在0,+∞ 上仅有两个零点,易知g x =e x -k ,因为x ∈0,+∞ ,所以e x >1.①当k ∈-∞,1 时,g x >0在0,+∞ 上恒成立,所以g x 在0,+∞ 上单调递增,所以g x >g 0 =1,所以g x 在0,+∞ 上没有零点,不符合题意;②当k ∈1,+∞ 时,令g x =0,得x =ln k ,所以在0,ln k 上,g x <0,在ln k ,+∞ 上,g x >0,所以g x 在0,ln k 上单调递减,在(ln k ,+∞)上单调递增,所以g x 的最小值为g ln k =k -k ⋅ln k .因为g x 在0,+∞ 上有两个零点,所以g ln k =k -k ⋅ln k <0,所以k >e.因为g 0 =1>0,g ln k 2 =k 2-k ⋅ln k 2=k k -2ln k ,令h x =x -2ln x ,则h x =1-2x =x -2x,所以在0,2 上,h x <0,在2,+∞ 上,h x >0,所以h x 在0,2 上单调递减,在2,+∞ 上单调递增,所以h x ≥2-2ln2=ln e 2-ln4>0,所以g ln k 2 =k k -2ln k >0,所以当k >e 时,g x 在0,ln k 和(ln k ,+∞)内各有一个零点,即当k >e 时,g x 在0,+∞ 上仅有两个零点.综上,实数k 的取值范围是e ,+∞ .【点睛】方法点睛:求解函数单调区间的步骤:(1)确定f x 的定义域.(2)计算导数f x .(3)求出f x =0的根.(4)用f x =0的根将f x 的定义域分成若干个区间,判断这若干个区间内f x 的符号,进而确定f x 的单调区间.f x >0,则f x 在对应区间上单调递增,对应区间为增区间;f x <0,则f x 在对应区间上单调递减,对应区间为减区间.如果导函数含有参数,那么需要对参数进行分类讨论,分类讨论要做到不重不漏.14(2024·江苏南通·二模)已知函数f x =ln x -ax ,g x =2ax,a ≠0.(1)求函数f x 的单调区间;(2)若a >0且f x ≤g x 恒成立,求a 的最小值.【答案】(1)答案见解析(2)2e 3.【分析】(1)求导后,利用导数与函数单调性的关系,对a >0与a <0分类讨论即可得;(2)结合函数的单调性求出函数的最值,即可得解.【详解】(1)f x =1x -a =1-axx(a ≠0),当a <0时,由于x >0,所以f x >0恒成立,从而f x 在0,+∞ 上递增;当a >0时,0<x <1a ,f x >0;x >1a ,fx <0,从而f x 在0,1a 上递增,在1a,+∞ 递减;综上,当a <0时,f x 的单调递增区间为0,+∞ ,没有单调递减区间;当a >0时,f x 的单调递增区间为0,1a ,单调递减区间为1a ,+∞ .(2)令h x =f x -g x =ln x -ax -2ax,要使f x ≤g x 恒成立,只要使h x ≤0恒成立,也只要使h x max ≤0.h x =1x -a +2ax 2=-ax +1 ax -2 ax 2,由于a >0,x >0,所以ax +1>0恒成立,当0<x <2a 时,h x >0,当2a<x <+∞时,h x <0,所以h x max =h 2a =ln 2a -3≤0,解得:a ≥2e 3,所以a 的最小值为2e3.15(2024·山东济南·二模)已知函数f x =ax 2-ln x -1,g x =xe x -ax 2a ∈R .(1)讨论f x 的单调性;(2)证明:f x +g x ≥x .【答案】(1)答案见详解(2)证明见详解【分析】(1)求导可得fx =2ax 2-1x,分a ≤0和a >0两种情况,结合导函数的符号判断原函数单调性;(2)构建F x =f x +g x -x ,x >0,h x =e x -1x,x >0,根据单调性以及零点存在性定理分析h x 的零点和符号,进而可得F x 的单调性和最值,结合零点代换分析证明.【详解】(1)由题意可得:f x 的定义域为0,+∞ ,fx =2ax -1x =2ax 2-1x,当a ≤0时,则2ax 2-1<0在0,+∞ 上恒成立,可知f x 在0,+∞ 上单调递减;当a >0时,令f x >0,解得x >12a;令f x <0,解得0<x <12a;可知f x 在0,12a 上单调递减,在12a,+∞ 上单调递增;综上所述:当a ≤0时,f x 在0,+∞ 上单调递减;当a >0时,f x 在0,12a 上单调递减,在12a,+∞ 上单调递增.(2)构建F x =f x +g x -x =xe x -ln x -x -1,x >0,则F x =x +1 e x -1x -1=x +1 e x -1x,由x >0可知x +1>0,构建h x =e x -1x ,x >0,因为y =e x ,y =-1x在0,+∞ 上单调递增,则h x 在0,+∞ 上单调递增,且h 12=e -20,h 1 =e -1 0,可知h x 在0,+∞ 上存在唯一零点x 0∈12,1 ,当0<x <x 0,则h x <0,即Fx <0;当x >x 0,则h x >0,即F x >0;可知F x 在0,x 0 上单调递减,在x 0,+∞ 上单调递增,则F x ≥F x 0 =x 0e x 0-ln x 0-x 0-1,又因为e x 0-1x 0=0,则e x 0=1x 0,x 0=e -x 0,x 0∈12,1 ,可得F x 0 =x 0×1x 0-ln e -x-x 0-1=0,即F x ≥0,所以f x +g x ≥x .16(2024·福建·模拟预测)已知函数f (x )=a ln x -bx 在1,f 1 处的切线在y 轴上的截距为-2.(1)求a 的值;(2)若f x 有且仅有两个零点,求b 的取值范围.【答案】(1)2(2)b ∈0,2e 【分析】(1)借助导数的几何意义计算即可得;(2)借助函数与方程的关系,可将f x 有且仅有两个零点转化为方程b =2ln xx有两个根,构造对应函数并借助导数研究单调性及值域即可得.【详解】(1)f (x )=ax-b ,f 1 =a -b ,f (1)=a ×0-b =-b ,则函数f (x )=a ln x -bx 在1,f 1 处的切线为:y +b =a -b x -1 ,即y =a -b x -a ,令x =0,则有y =-a =-2,即a =2;(2)由a =2,即f (x )=2ln x -bx ,若f x 有且仅有两个零点,则方程2ln x-bx=0有两个根,即方程b=2ln xx有两个根,令g x =2ln xx,则gx =21-ln xx2,则当x∈0,e时,g x >0,则当x∈e,+∞时,g x <0,故g x 在0,e上单调递增,在e,+∞上单调递减,故g x ≤g e =2ln ee=2e,又x→0时,g x →-∞,x→+∞时,g x →0,故当b∈0,2 e时,方程b=2ln x x有两个根,即f x 有且仅有两个零点.17(2024·浙江杭州·二模)已知函数f x =a ln x+2-12x2a∈R.(1)讨论函数f x 的单调性;(2)若函数f x 有两个极值点,(ⅰ)求实数a的取值范围;(ⅱ)证明:函数f x 有且只有一个零点.【答案】(1)答案见解析;(2)(ⅰ)-1<a<0;(ⅱ)证明见解析【分析】(1)求出函数的导函数,再分a≤-1、-1<a<0、a≥0三种情况,分别求出函数的单调区间;(2)(ⅰ)由(1)直接解得;(ⅱ)结合函数的最值与零点存在性定理证明即可.【详解】(1)函数f x =a ln x+2-12x2a∈R的定义域为-2,+∞,且f x =ax+2-x=-x+12+a+1x+2,当a≤-1时,f x ≤0恒成立,所以f x 在-2,+∞单调递减;当-1<a<0时,令f x =0,即-x+12+a+1=0,解得x1=-a+1-1,x2=a+1-1,因为-1<a<0,所以0<a+1<1,则-2<-a+1-1<-1,所以当x∈-2,-a+1-1时f x <0,当x∈-a+1-1,a+1-1时f x >0,当x∈a+1-1,+∞时f x <0,所以f x 在-2,-a+1-1上单调递减,在-a+1-1,a+1-1上单调递增,在a+1-1,+∞上单调递减;当a≥0时,此时-a+1-1≤-2,所以x∈-2,a+1-1时f x >0,当x∈a+1-1,+∞时f x <0,所以f x 在-2,a+1-1上单调递增,在a+1-1,+∞上单调递减.综上可得:当a≤-1时f x 在-2,+∞单调递减;当-1<a<0时f x 在-2,-a+1-1上单调递减,在-a+1-1,a+1-1上单调递增,在a+1-1,+∞上单调递减;当a≥0时f x 在-2,a+1-1上单调递增,在a+1-1,+∞上单调递减.(2)(ⅰ)由(1)可知-1<a<0.(ⅱ)由(1)f x 在-2,-a+1-1上单调递减,在-a+1-1,a+1-1上单调递增,在a+1-1,+∞上单调递减,所以f x 在x=a+1-1处取得极大值,在x=-a+1-1处取得极小值,又-1<a<0,所以0<a+1<1,则1<a+1+1<2,又f x极大值=f a+1-1=a ln a+1+1-12a+1-12<0,又f-a+1-1<f a+1-1<0,所以f x 在-a+1-1,+∞上没有零点,又-1<a<0,则4a<-4,则0<e4a<e-4,-2<e4a-2<e-4-2,则0<e 4a-22<4,所以f e 4a-2=4-12e4a-22>0,所以f x 在-2,-a+1-1上存在一个零点,综上可得函数f x 有且只有一个零点.18(2024·河北沧州·模拟预测)已知函数f(x)=ln x-ax+1,a∈R.(1)讨论f x 的单调性;(2)若∀x>0,f x ≤xe2x-2ax恒成立,求实数a的取值范围.【答案】(1)答案见解析(2)-∞,2.【分析】(1)利用导数分类讨论判断函数f x 的单调性,即可求解;(2)先利用导数证明不等式e x≥x+1,分离变量可得a≤e2x-ln x+1x恒成立,进而e 2x-ln x+1x≥2x+ln x+1-(ln x+1)x=2,即可求解.【详解】(1)函数f x =ln x-ax+1,a∈R的定义域为0,+∞,且f (x)=1x-a.当a≤0时,∀x∈0,+∞,f (x)=1x-a≥0恒成立,此时f x 在区间0,+∞上单调递增;当a>0时,令f (x)=1x-a=1-axx=0,解得x=1a,当x∈0,1 a时,f x >0,f x 在区间0,1a上单调递增,当x∈1a,+∞时,f x <0,f x 在区间1a,+∞上单调递减.综上所述,当a≤0时,f x 在区间0,+∞上单调递增;当a>0时,f x 在区间0,1 a上单调递增,在区间1a,+∞上单调递减.(2)设g x =e x-x-1,则g x =e x-1,在区间(-∞,0)上,g x <0,g x 单调递减,在区间0,+∞上,g x >0,g x 单调递增,所以g x ≥g0 =e0-0-1=0,所以e x≥x+1(当且仅当x=0时等号成立).依题意,∀x>0,f x ≤xe2x-2ax恒成立,即a≤e2x-ln x+1x恒成立,而e2x-ln x+1x=xe2x-(ln x+1)x=e2x+ln x-(ln x+1)x≥2x+ln x+1-(ln x+1)x=2,当且仅当2x+ln x=0时等号成立.因为函数h x =2x+ln x在0,+∞上单调递增,h1e=2e-1<0,h(1)=2>0,所以存在x0∈1e,1,使得2x0+ln x0=0成立.所以a ≤e 2x -ln x +1xmin =2,即a 的取值范围是-∞,2 .【点睛】方法点睛:利用导数证明不等式的恒成立问题的求解策略:形如f x ≥g x 的恒成立的求解策略:1、构造函数法:令F x =f x -g x ,利用导数求得函数F x 的单调性与最小值,只需F x min ≥0恒成立即可;2、参数分离法:转化为a ≥φx 或a ≤φx 恒成立,即a ≥φx max 或a ≤φx min 恒成立,只需利用导数求得函数φx 的单调性与最值即可;3,数形结合法:结合函数y =f x 的图象在y =g x 的图象的上方(或下方),进而得到不等式恒成立.19(2024·广东·二模)已知f x =12ax 2+1-2a x -2ln x ,a >0.(1)求f x 的单调区间;(2)函数f x 的图象上是否存在两点A x 1,y 1 ,B x 2,y 2 (其中x 1≠x 2),使得直线AB 与函数f x 的图象在x 0=x 1+x22处的切线平行?若存在,请求出直线AB ;若不存在,请说明理由.【答案】(1)f (x )在(0,2)上单调递减,在(2,+∞)上单调递增.(2)不存在,理由见解析【分析】(1)求出导函数,根据导函数的正负来确定函数的单调区间;(2)求出直线AB 的斜率,再求出f (x 0),从而得到x 1,x 2的等式,再进行换元和求导,即可解出答案.【详解】(1)由题可得f(x )=ax +1-2a -2x =ax 2+(1-2a )x -2x =(ax +1)(x -2)x(x >0)因为a >0,所以ax +1>0,所以当x ∈(0,2)时,f (x )<0,f (x )在(0,2)上单调递减,当x ∈(2,+∞)时,f (x )>0,f (x )在(2,+∞)上单调递增.综上,f (x )在(0,2)上单调递减,在(2,+∞)上单调递增.(2)由题意得,斜率k =y 2-y 1x 2-x 1=12ax 22+(1-2a )x 2-2ln x 2 -12ax 21+(1-2a )x 1-2ln x 1 x 2-x 1=12a (x 22-x 21)+(1-2a )(x 2-x 1)-2ln x 2x 1x 2-x 1=a 2(x 1+x 2)+1-2a -2ln x2x 1x 2-x 1,f x 1+x 22 =a (x 1+x 2)2+1-2a -4x 1+x 2,由k =f x 1+x22 得,ln x2x 1x 2-x 1=2x 1+x 2,即ln x 2x 1=2(x 2-x 1)x 1+x 2,即ln x 2x 1-2x2x 1-1 x 2x1+1=0令t =x 2x 1,不妨设x 2>x 1,则t >1,记g (t )=ln t -2(t -1)t +1=ln t +4t +1-2(t >1)所以g(t )=1t -4t +1 2=t -1 2t t +1 2>0,所以g (t )在(1,+∞)上是增函数,所以g (t )>g (1)=0,所以方程g (t )=0无解,则满足条件的两点A ,B 不存在.20(2024·广东深圳·二模)已知函数f x =ax +1 e x ,f x 是f x 的导函数,且f x -f x =2e x .(1)若曲线y =f x 在x =0处的切线为y =kx +b ,求k ,b 的值;(2)在(1)的条件下,证明:f x ≥kx +b .【答案】(1)k =3,b =1;(2)证明见解析.【分析】(1)根据题意,求导可得a 的值,再由导数意义可求切线,得到答案;(2)设函数g x =2x +1 e x -3x -1,利用导数研究函数g (x )的单调性从而求出最小值大于0,可得证.【详解】(1)因为f x =ax +1 e x ,所以f x =ax +a +1 e x ,因为f x -f x =2e x ,所以a =2.则曲线y =f (x )在点x =0处的切线斜率为f 0 =3.又因为f 0 =1,所以曲线y =f (x )在点x =0处的切线方程为y =3x +1,即得k =3,b =1.(2)设函数g x =2x +1 e x -3x -1,x ∈R ,则g x =2x +3 e x -3,设h x =g x ,则h x =e x 2x +5 ,所以,当x >-52时,h x >0,g x 单调递增.又因为g0 =0,所以,x >0时,g x >0,g x 单调递增;-52<x <0时,g x <0,g x 单调递减.又当x ≤-52时,g x =2x +3 e x -3<0,综上g x 在-∞,0 上单调递减,在0,+∞ 上单调递增,所以当x =0时,g x 取得最小值g 0 =0,即2x +1 e x -3x -1≥0,所以,当x ∈R 时,f x ≥3x +1.21(2024·辽宁·二模)已知函数f x =ax 2-ax -ln x .(1)若曲线y =f x 在x =1处的切线方程为y =mx +2,求实数a ,m 的值;(2)若对于任意x ≥1,f x +ax ≥a 恒成立,求实数a 的取值范围.【答案】(1)a =-1,m =-2(2)12,+∞ 【分析】(1)根据导数几何意义和切线方程,可直接构造方程组求得结果;(2)构造函数g x =ax 2-ln x -a x ≥1 ,将问题转化为g x ≥0恒成立;求导后,分别在a ≤0、a ≥12和0<a <12的情况下,结合单调性和最值求得符合题意的范围.【详解】(1)∵f x =2ax -a -1x,∴f 1 =2a -a -1=a -1,∵y =f x 在x =1处的切线为y =mx +2,∴f 1 =a -1=mf 1 =0=m +2 ,解得:a =-1,m =-2.(2)由f x +ax ≥a 得:ax 2-ln x -a ≥0,令g x =ax 2-ln x -a x ≥1 ,则当x ≥1时,g x ≥0恒成立;。
高考导数题型精选(分类处理,费了好大的劲)
单调区间和极值1. (最值应用,转换变量)设函数221()(2)ln (0)ax f x a x a x+=-+<.(1)讨论函数()f x 在定义域内的单调性;(2)当(3,2)a ∈--时,任意12,[1,3]x x ∈,12(ln 3)2ln 3|()()|m a f x f x +->-恒成立,求实数m 的取值范围.解:⑴221()2a f x a x x -'=+-222(2)1ax a x x+--=2(1)(21)ax x x +-=. 当2a <-时,112a -<,增区间为11(,)2a -,减区间为1(0,)a -,1(,)2+∞. 当2a =-时,112a -=,减区间为(0,)+∞.当20a -<<时,112a ->,增区间为11(,)2a -,减区间为1(0,)2,1(,)a-+∞.⑵由⑴知,当(3,2)a ∈--时,()f x 在[1,3]上单调递减,∴12,[1,3]x x ∈,12|()()|f x f x -≤(1)(3)f f -1(12)[(2)ln 36]3a a a =+--++, 即12|()()|f x f x -≤24(2)ln 33a a -+-. ∵12(ln 3)2ln 3|()()|m a f x f x +->-恒成立, ∴(ln 3)2ln 3m a +->24(2)ln 33a a -+-,即243ma a >-, 又0a <,∴243m a<-. ∵(3,2)a ∈--,∴132384339a -<-<-,∴m ≤133-.恒成立问题2. (最值应用)已知二次函数()g x 对x R ∀∈都满足2(1)(1)21g x g x x x -+-=--且(1)1g =-,设函数19()()ln 28f xg x m x =+++(m R ∈,0x >).(Ⅰ)求()g x 的表达式;(Ⅱ)若x R +∃∈,使()0f x ≤成立,求实数m 的取值范围;(Ⅲ)设1m e <≤,()()(1)H x f x m x =-+,求证:对于12[1,]x x m ∀∈,,恒有12|()()|1H x H x -<.解:(Ⅰ)设()2g x ax bx c =++,于是()()()()2211212212g x g x a x c x -+-=-+=--,所以121.a c ⎧=⎪⎨⎪=-⎩,又()11g =-,则12b =-.所以()211122g x x x =--. …………3分 (Ⅱ)()2191()ln ln (0).282f xg x m x x m x m x =+++=+∈>R ,当m >0时,由对数函数性质,f (x )的值域为R ;…………4分当m =0时,2()02x f x =>对0x ∀>,()0f x >恒成立; …………5分 当m <0时,由()0mf x x x m x'=+=⇒=-,列表: x (0)m -, m - ()m -+∞,()f x '- 0 + ()f x减极小增[]min ()()ln .2mf x f m m m =-=-+-这时, []minln 0()0e<0.20mm m f x m m ⎧-+->⎪>⇔⇒-<⎨⎪<⎩,所以若0x ∀>,()0f x >恒成立,则实数m 的取值范围是(e 0]-,.故0x ∃>使()0f x ≤成立,实数m 的取值范围()(,e]0-∞-+∞ ,.…………9分(Ⅲ)因为对[1]x m ∀∈,,(1)()()0x x m H x x --'=≤,所以()H x 在[1,]m 内单调递减.于是21211|()()|(1)()ln .22H x H x H H m m m m -≤-=--2121113|()()|1ln 1ln 0.2222H x H x m m m m m m-<⇐--<⇔--< 记13()ln (1e)22h m m m m m=--<≤,则()221133111()022332h'm m m m =-+=-+>, 所以函数13()ln 22h m m m m=--在(1e],是单调增函数, 所以()()e 3e 1e 3()(e)1022e 2eh m h -+≤=--=<,故命题成立. …………12分3. 设3x =是函数()()()23,xf x x ax b e x R -=++∈的一个极值点.(1)求a 与b 的关系式(用a 表示b ),并求()f x 的单调区间;(2)设()2250,4xa g x a e ⎛⎫>=+⎪⎝⎭,若存在[]12,0,4ξξ∈,使得()()121f g ξξ-< 成立,求a 的取值范围.解:(1)∵()()23xf x x ax b e-=++∴()()()()''32321x x f x x a e x ax b e --=++++-()232xx a x b a e-⎡⎤=-+-+-⎣⎦ 由题意得:()'30f=,即()23320a b a +-+-=,23b a =--∴()()2323xf x x ax a e-=+--且()()()'331x fx x x a e -=--++令()'0fx =得13x =,21x a =--∵3x =是函数()()()23,xf x x ax b ex R -=++∈的一个极值点∴12x x ≠,即4a ≠-故a 与b 的关系式为()23,4b a a =--≠-. 当4a <-时,213x a =-->,由()'0f x >得单增区间为:()3,1a --;由()'0fx <得单减区间为:(),3-∞和()1,a --+∞;当4a >-时,213x a =--<,由()'0f x >得单增区间为:()1,3a --;由()'0fx <得单减区间为:(),1a -∞--和()3,+∞;(2)由(1)知:当0a >时,210x a =--<,()f x 在[]0,3上单调递增,在[]3,4上单调递减,{},)32()4(),0(min )(3min e a f f x f +-==()()max 36f x f a ==+, ∴()f x 在[]0,4上的值域为]6,)32([3++-a e a . 易知()2254xg x a e ⎛⎫=+⎪⎝⎭在[]0,4上是增函数, ∴()g x 在[]0,4上的值域为2242525,44a a e ⎡⎤⎛⎫++ ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦. 由于()222516042a a a ⎛⎫⎛⎫+-+=-≥ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,又∵要存在[]12,0,4ξξ∈,使得()()121f g ξξ-<成立,∴必须且只须()2025614a a a >⎧⎪⎨⎛⎫+-+< ⎪⎪⎝⎭⎩解得:302a <<.所以,a 的取值范围为30,2⎛⎫⎪⎝⎭.4. (2011北京理18倒数第3大题,最值的直接应用) 已知函数2()()xk f x x k e =-。
导数高考题含答案
导数高考题1.已知函数fx=x3+ax+,gx=﹣lnxi当 a为何值时,x轴为曲线y=fx的切线;ii用min {m,n }表示m,n中的最小值,设函数hx=min { fx,gx}x>0,讨论hx零点的个数.解:if′x=3x2+a,设曲线y=fx与x轴相切于点Px0,0,则fx0=0,f′x0=0,∴,解得,a=.因此当a=﹣时,x轴为曲线y=fx的切线;ii当x∈1,+∞时,gx=﹣lnx<0,∴函数hx=min { fx,gx}≤gx<0,故hx在x∈1,+∞时无零点.当x=1时,若a≥﹣,则f1=a+≥0,∴hx=min { f1,g1}=g1=0,故x=1是函数hx的一个零点;若a<﹣,则f1=a+<0,∴hx=min { f1,g1}=f1<0,故x=1不是函数hx的零点;当x∈0,1时,gx=﹣lnx>0,因此只考虑fx在0,1内的零点个数即可.①当a≤﹣3或a≥0时,f′x=3x2+a在0,1内无零点,因此fx在区间0,1内单调,而f0=,f1=a+,∴当a≤﹣3时,函数fx在区间0,1内有一个零点,当a≥0时,函数fx在区间0,1内没有零点.②当﹣3<a<0时,函数fx在内单调递减,在内单调递增,故当x=时,fx取得最小值=.若>0,即,则fx在0,1内无零点.若=0,即a=﹣,则fx在0,1内有唯一零点.若<0,即,由f0=,f1=a+,∴当时,fx在0,1内有两个零点.当﹣3<a时,fx在0,1内有一个零点.综上可得:当或a<时,hx有一个零点;当a=或时,hx有两个零点;当时,函数hx有三个零点.2.设函数fx=e mx+x2﹣mx.1证明:fx在﹣∞,0单调递减,在0,+∞单调递增;2若对于任意x1,x2∈﹣1,1,都有|fx1﹣fx2|≤e﹣1,求m的取值范围.解:1证明:f′x=me mx﹣1+2x.若m≥0,则当x∈﹣∞,0时,e mx﹣1≤0,f′x<0;当x∈0,+∞时,e mx﹣1≥0,f′x>0.若m<0,则当x∈﹣∞,0时,e mx﹣1>0,f′x<0;当x∈0,+∞时,e mx﹣1<0,f′x>0.所以,fx在﹣∞,0时单调递减,在0,+∞单调递增.2由1知,对任意的m,fx在﹣1,0单调递减,在0,1单调递增,故fx在x=0处取得最小值.所以对于任意x1,x2∈﹣1,1,|fx1﹣fx2|≤e﹣1的充要条件是即设函数gt=e t﹣t﹣e+1,则g′t=e t﹣1.当t<0时,g′t<0;当t>0时,g′t>0.故gt在﹣∞,0单调递减,在0,+∞单调递增.又g1=0,g﹣1=e﹣1+2﹣e<0,故当t∈﹣1,1时,gt≤0.当m∈﹣1,1时,gm≤0,g﹣m≤0,即合式成立;当m>1时,由gt的单调性,gm>0,即e m﹣m>e﹣1.当m<﹣1时,g﹣m>0,即e﹣m+m>e﹣1.综上,m的取值范围是﹣1,13.函数fx=lnx+1﹣a>1.Ⅰ讨论fx的单调性;Ⅱ设a1=1,a n+1=lna n+1,证明:<a n≤.解:Ⅰ函数fx的定义域为﹣1,+∞,f′x=,①当1<a<2时,若x∈﹣1,a2﹣2a,则f′x>0,此时函数fx在﹣1,a2﹣2a上是增函数, 若x∈a2﹣2a,0,则f′x<0,此时函数fx在a2﹣2a,0上是减函数,若x∈0,+∞,则f′x>0,此时函数fx在0,+∞上是增函数.②当a=2时,f′x>0,此时函数fx在﹣1,+∞上是增函数,③当a>2时,若x∈﹣1,0,则f′x>0,此时函数fx在﹣1,0上是增函数,若x∈0,a2﹣2a,则f′x<0,此时函数fx在0,a2﹣2a上是减函数,若x∈a2﹣2a,+∞,则f′x>0,此时函数fx在a2﹣2a,+∞上是增函数.Ⅱ由Ⅰ知,当a=2时,此时函数fx在﹣1,+∞上是增函数,当x∈0,+∞时,fx>f0=0,即lnx+1>,x>0,又由Ⅰ知,当a=3时,fx在0,3上是减函数,当x∈0,3时,fx<f0=0,lnx+1<,下面用数学归纳法进行证明<a n≤成立,①当n=1时,由已知,故结论成立.②假设当n=k时结论成立,即,则当n=k+1时,a n+1=lna n+1>ln,a n+1=lna n+1<ln,即当n=k+1时,成立,综上由①②可知,对任何n∈N结论都成立.4.已知函数fx=e x﹣e﹣x﹣2x.Ⅰ讨论fx的单调性;Ⅱ设gx=f2x﹣4bfx,当x>0时,gx>0,求b的最大值;Ⅲ已知<<,估计ln2的近似值精确到.解:Ⅰ由fx得f′x=e x+e﹣x﹣2,即f′x≥0,当且仅当e x=e﹣x即x=0时,f′x=0,∴函数fx在R 上为增函数.Ⅱgx=f2x﹣4bfx=e2x﹣e﹣2x﹣4be x﹣e﹣x+8b﹣4x,则g′x=2e2x+e﹣2x﹣2be x+e﹣x+4b﹣2=2e x+e﹣x2﹣2be x+e﹣x+4b﹣4=2e x+e﹣x ﹣2e x+e﹣x+2﹣2b.①∵e x+e﹣x>2,e x+e﹣x+2>4,∴当2b≤4,即b≤2时,g′x≥0,当且仅当x=0时取等号,从而gx在R上为增函数,而g0=0,∴x>0时,gx>0,符合题意.②当b>2时,若x满足2<e x+e﹣x<2b﹣2即,得,此时,g′x <0,又由g0=0知,当时,gx<0,不符合题意.综合①、②知,b≤2,得b的最大值为2.Ⅲ∵<<,根据Ⅱ中gx=e2x﹣e﹣2x﹣4be x﹣e﹣x+8b﹣4x,为了凑配ln2,并利用的近似值,故将ln即代入gx的解析式中,得.当b=2时,由gx>0,得,从而;令,得>2,当时,由gx<0,得,得.所以ln2的近似值为.5.设函数fx=ae x lnx+,曲线y=fx在点1,f1处得切线方程为y=ex﹣1+2.Ⅰ求a、b;Ⅱ证明:fx>1.解:Ⅰ函数fx的定义域为0,+∞,f′x=+,由题意可得f1=2,f′1=e,故a=1,b=2;Ⅱ由Ⅰ知,fx=e x lnx+,∵fx>1,∴e x lnx+>1,∴lnx>﹣,∴fx>1等价于xlnx>xe﹣x﹣,设函数gx=xlnx,则g′x=1+lnx,∴当x∈0,时,g′x<0;当x∈,+∞时,g′x>0.故gx在0,上单调递减,在,+∞上单调递增,从而gx在0,+∞上的最小值为g=﹣.设函数hx=xe﹣x﹣,则h′x=e﹣x1﹣x.∴当x∈0,1时,h′x>0;当x∈1,+∞时,h′x<0,故hx在0,1上单调递增,在1,+∞上单调递减,从而hx在0,+∞上的最大值为h1=﹣.综上,当x>0时,gx>hx,即fx>1.6.已知函数fx=x2+ax+b,gx=e x cx+d若曲线y=fx和曲线y=gx都过点P0,2,且在点P处有相同的切线y=4x+2.Ⅰ求a,b,c,d的值;Ⅱ若x≥﹣2时,fx≤kgx,求k的取值范围.解:Ⅰ由题意知f0=2,g0=2,f′0=4,g′0=4,而f′x=2x+a,g′x=e x cx+d+c,故b=2,d=2,a=4,d+c=4,从而a=4,b=2,c=2,d=2;Ⅱ由I知,fx=x2+4x+2,gx=2e x x+1,设Fx=kgx﹣fx=2ke x x+1﹣x2﹣4x﹣2,则F′x=2ke x x+2﹣2x﹣4=2x+2ke x﹣1,由题设得F0≥0,即k≥1,令F′x=0,得x1=﹣lnk,x2=﹣2,①若1≤k<e2,则﹣2<x1≤0,从而当x∈﹣2,x1时,F′x<0,当x∈x1,+∞时,F′x>0,即Fx在﹣2,x1上减,在x1,+∞上是增,故Fx在﹣2,+∞上的最小值为Fx1,而Fx1=﹣x1x1+2≥0,x≥﹣2时Fx≥0,即fx≤kgx恒成立.②若k=e2,则F′x=2e2x+2e x﹣e﹣2,从而当x∈﹣2,+∞时,F′x>0,即Fx在﹣2,+∞上是增,而F﹣2=0,故当x≥﹣2时,Fx≥0,即fx≤kgx恒成立.③若k>e2时,F′x>2e2x+2e x﹣e﹣2,而F﹣2=﹣2ke﹣2+2<0,所以当x>﹣2时,fx≤kgx不恒成立,综上,k的取值范围是1,e2.7.已知函数fx=e x﹣lnx+mΙ设x=0是fx的极值点,求m,并讨论fx的单调性;Ⅱ当m≤2时,证明fx>0.Ⅰ解:∵,x=0是fx的极值点,∴,解得m=1.所以函数fx=e x﹣lnx+1,其定义域为﹣1,+∞.∵.设gx=e x x+1﹣1,则g′x=e x x+1+e x>0,所以gx在﹣1,+∞上为增函数,又∵g0=0,所以当x>0时,gx>0,即f′x>0;当﹣1<x<0时,gx<0,f′x<0.所以fx在﹣1,0上为减函数;在0,+∞上为增函数;Ⅱ证明:当m≤2,x∈﹣m,+∞时,lnx+m≤lnx+2,故只需证明当m=2时fx>0.当m=2时,函数在﹣2,+∞上为增函数,且f′﹣1<0,f′0>0.故f′x=0在﹣2,+∞上有唯一实数根x0,且x0∈﹣1,0.当x∈﹣2,x0时,f′x<0,当x∈x0,+∞时,f′x>0,从而当x=x0时,fx取得最小值.由f′x0=0,得,lnx0+2=﹣x0.故fx≥=>0.综上,当m≤2时,fx>0.8.已知函数.I若x≥0时,fx≤0,求λ的最小值;II设数列{a n}的通项a n=1+.解:I由已知,f0=0,f′x==,∴f′0=0欲使x≥0时,fx≤0恒成立,则fx在0,+∞上必为减函数,即在0,+∞上f′x<0恒成立,当λ≤0时,f′x >0在0,+∞上恒成立,为增函数,故不合题意,若0<λ<时,由f′x>0解得x<,则当0<x<,f′x>0,所以当0<x<时,fx>0,此时不合题意,若λ≥,则当x>0时,f′x<0恒成立,此时fx在0,+∞上必为减函数,所以当x>0时,fx<0恒成立,综上,符合题意的λ的取值范围是λ≥,即λ的最小值为II令λ=,由I知,当x>0时,fx<0,即取x=,则于是a2n﹣a n+=++…++====>=ln2n﹣lnn=ln2,所以; 9.设函数fx=ax+cosx,x∈0,π.Ⅰ讨论fx的单调性;Ⅱ设fx≤1+sinx,求a的取值范围.解:Ⅰ求导函数,可得f'x=a﹣sinx,x∈0,π,sinx∈0,1;当a≤0时,f'x≤0恒成立,fx单调递减;当a≥1 时,f'x≥0恒成立,fx单调递增;当0<a<1时,由f'x=0得x1=arcsina,x2=π﹣arcsina当x∈0,x1时,sinx<a,f'x>0,fx单调递增当x∈x1,x2时,sinx>a,f'x<0,fx单调递减当x∈x2,π时,sinx<a,f'x>0,fx单调递增;Ⅱ由fx≤1+sinx得fπ≤1,aπ﹣1≤1,∴a≤.令gx=sinx﹣0≤x,则g′x=cosx﹣当x时,g′x>0,当时,g′x<0∵,∴gx≥0,即0≤x,当a≤时,有①当0≤x时,,cosx≤1,所以fx≤1+sinx;②当时,=1+≤1+sinx综上,a≤.10.已知函数fx=+,曲线y=fx在点1,f1处的切线方程为x+2y﹣3=0.Ⅰ求a、b的值;Ⅱ如果当x>0,且x≠1时,fx>+,求k的取值范围.解:由题意f1=1,即切点坐标是1,1,Ⅰ即解得a=1,b=1.由于直线x+2y﹣3=0的斜率为,且过点1,1,故,Ⅱ由Ⅰ知,所以.考虑函数x>0,则.i设k≤0,由知,当x≠1时,h′x<0.而h1=0,故当x∈0,1时,h′x<0,可得;当x∈1,+∞时,h′x<0,可得hx>0从而当x>0,且x≠1时,fx﹣+>0,即fx>+.ii设0<k<1.由于当x∈1,时,k﹣1x2+1+2x>0,故h′x>0,而h1=0,故当x∈1,时,hx>0,可得hx<0,与题设矛盾.iii设k≥1.此时h′x>0,而h1=0,故当x∈1,+∞时,hx>0,可得hx<0,与题设矛盾.综合得,k的取值范围为﹣∞,0.11.设函数fx=1﹣e﹣x.Ⅰ证明:当x>﹣1时,fx≥;Ⅱ设当x≥0时,fx≤,求a的取值范围.解:1当x>﹣1时,fx≥当且仅当e x≥1+x,令gx=e x﹣x﹣1,则g'x=e x﹣1当x≥0时g'x≥0,gx在0,+∞是增函数当x≤0时g'x≤0,gx在﹣∞,0是减函数于是gx在x=0处达到最小值,因而当x∈R时,gx≥g0时,即e x≥1+x,所以当x>﹣1时,fx≥2由题意x≥0,此时fx≥0当a<0时,若x>﹣,则<0,fx≤不成立;当a≥0时,令hx=axfx+fx﹣x,则fx≤当且仅当hx≤0因为fx=1﹣e﹣x,所以h'x=afx+axf'x+f'x﹣1=afx﹣axfx+ax﹣fxi当0≤a≤时,由1知x≤x+1fxh'x≤afx﹣axfx+ax+1fx﹣fx=2a﹣1fx≤0,hx在0,+∞是减函数,hx≤h0=0,即fx≤ii当a>时,由i知x≥fxh'x=afx﹣axfx+ax﹣fx≥afx﹣axfx+afx﹣fx=2a﹣1﹣axfx当0<x<时,h'x>0,所以h'x>0,所以hx>h0=0,即fx>综上,a的取值范围是0,12.已知函数fx=x+1lnx﹣x+1.Ⅰ若xf′x≤x2+ax+1,求a的取值范围;Ⅱ证明:x﹣1fx≥0.解:Ⅰ,xf′x=xlnx+1,题设xf′x≤x2+ax+1等价于lnx﹣x≤a.当0<x<1,g′x>0;当x≥1时,g′x≤0,x=1是gx的最大值点,gx≤g1=﹣1 综令gx=lnx﹣x,则,上,a的取值范围是﹣1,+∞.Ⅱ由Ⅰ知,gx≤g1=﹣1即lnx﹣x+1≤0.当0<x<1时,fx=x+1lnx﹣x+1=xlnx+lnx﹣x+1<0;当x≥1时,fx=lnx+xlnx﹣x+1==≥0所以x﹣1fx≥0.13.设函数fx=x2+aln1+x有两个极值点x1、x2,且x1<x2,Ⅰ求a的取值范围,并讨论fx的单调性;Ⅱ证明:fx2>.令gx=2x2+2x+a,其对称轴为.解:I,由题意知x1、x2是方程gx=0的两个均大于﹣1的不相等的实根,其充要条件为,得1当x∈﹣1,x1时,f'x>0,∴fx在﹣1,x1内为增函数;2当x∈x1,x2时,f'x<0,∴fx在x1,x2内为减函数;3当x∈x2,+∞时,f'x>0,∴fx在x2,+∞内为增函数;II由Ig0=a>0,∴,a=﹣2x22+2x2∴fx2=x22+aln1+x2=x22﹣2x22+2x2ln1+x2设hx=x2﹣2x2+2xln1+x,﹣<x<0则h'x=2x﹣22x+1ln1+x﹣2x=﹣22x+1ln1+x1当时,h'x>0,∴hx在单调递增;2当x∈0,+∞时,h'x<0,hx在0,+∞单调递减.∴故.14.已知函数fx=x3+3x2+ax+be﹣x.1如a=b=﹣3,求fx的单调区间;2若fx在﹣∞,α,2,β单调增加,在α,2,β,+∞单调减少,证明:β﹣α>6.解:Ⅰ当a=b=﹣3时,fx=x3+3x2﹣3x﹣3e﹣x,故f′x=﹣x3+3x2﹣3x﹣3e﹣x+3x2+6x﹣3e﹣x=﹣e﹣x x3﹣9x=﹣xx﹣3x+3e﹣x当x<﹣3或0<x<3时,f′x>0;当﹣3<x<0或x>3时,f′x<0.从而fx在﹣∞,﹣3,0,3单调增加,在﹣3,0,3,+∞单调减少;Ⅱf′x=﹣x3+3x2+ax+be﹣x+3x2+6x+ae﹣x=﹣e﹣x x3+a﹣6x+b﹣a.由条件得:f′2=0,即23+2a﹣6+b﹣a=0,故b=4﹣a,从而f′x=﹣e﹣x x3+a﹣6x+4﹣2a.因为f′α=f′β=0,所以x3+a﹣6x+4﹣2a=x﹣2x﹣αx﹣β=x﹣2x2﹣α+βx+αβ.将右边展开,与左边比较系数得,α+β=﹣2,αβ=a﹣2.故.,又β﹣2α﹣2<0,即αβ﹣2α+β+4<0.由此可得a<﹣6.于是β﹣α>6.。
高考数学导数知识点大全
高考数学导数知识点大全导数作为高中数学的重要内容,在高考中占据着重要的地位。
掌握好导数的相关知识点,不仅可以帮助同学们在高考中取得好成绩,更能为日后的学习和科研打下坚实的基础。
本文将为大家详细介绍高考数学导数的知识点,帮助各位同学夯实导数的基本概念和应用技巧。
一、导数的定义在高中数学中,我们通常使用极限的概念来定义导数。
设函数y=f(x),若当自变量x在某一点a的邻近时,函数值f(x)的增量f(x+△x)-f(x)与自变量增量△x之比的极限存在,记为f'(a),则称f'(a)为函数f(x)在点a处的导数。
在导数的定义中,需要注意的是导数是描述函数在特定点处的变化率的概念,表示为斜率,具有方向性。
当导数为正时,函数单调递增;当导数为负时,函数单调递减;当导数为零时,函数可能是极值点。
二、导数的基本性质导数作为函数的一种重要性质,具有一些基本的性质,这些性质在解题中经常被使用到。
1. 和的导数等于导数的和若函数f(x)和g(x)在点a处都有导数,则有(f+g)'(a) = f'(a) +g'(a)。
2. 常数倍的导数等于导数的常数倍若函数f(x)在点a处有导数,则对于任意常数k,有(kf)'(a) =kf'(a)。
3. 乘积的导数公式若函数f(x)和g(x)在点a处都有导数,则有(fg)'(a) = f'(a)g(a) + f(a)g'(a)。
4. 商的导数公式若函数f(x)和g(x)在点a处都有导数,且g(a)≠0,则有(f/g)'(a) = [f'(a)g(a) - f(a)g'(a)]/[g(a)]^2。
三、常见函数的导数掌握常见的函数对应的导数形式,能够帮助我们更好地理解导数的应用。
1. 幂函数的导数设f(x) = x^n,则有f'(x) = nx^(n-1)。
2. 指数函数的导数设f(x) = a^x,则有f'(x) = a^xlna。
高考数学导数公式大全
高考数学导数公式大全高考数学导数公式一、常用导数公式1、y=c(c为常数)y=02、y=x^ny=nx^(n-1)3、y=a^xy=a^xlna4、y=e^xy=e^x5、y=logaxy=logae/x6、y=lnxy=1/x7、y=sinxy=cosx8、y=cosxy=-sinx9、y=tanxy=1/cos^2x10、y=cotxy=-1/sin^2x11、y=arcsinxy=1/√1-x^212、y=arccosxy=-1/√1-x^213、y=arctanxy=1/1+x^214、y=arccotxy=-1/1+x^2高考数学复习的方法一、分类记忆法遇到数学公式较多,一时难于记忆时,可以将这些公式适当分组。
例如求导公式有18个,就可以分成四组来记:(1)常数与幂函数的导数(2个);(2)指数与对数函数的导数(4个);(3)三角函数的导数(6个);(4)反三角函数的导数(6个)。
求导法则有7个,可分为两组来记:(1)和、差、积、商复合函数的导数(4个);(2)反函数、隐函数、幂指数函数的导数(3个)。
二、推理记忆法许多数学知识之间逻辑关系比较明显,要记住这些知识,只需记忆一个,其余可利用推理得到,这种记忆称为推理记忆。
例如,平行四边形的性质,我们只要记住它的定义,由定义推理得它的任一对角线把它平分成两个全等三角形,继而推得它的对边相等,对角相等,相邻角互补,两条对角线互相平分等性质。
三、回想记忆法高考数学复习在重复记忆某一章节的知识时,不看具体内容,而是通过大脑回想达到重复记忆的目的,这种记忆称为回想记忆。
在实际记忆时,回想记忆法与标志记忆法是配合使用的。
高考数学复习的技巧1、数学基础知识的高考复习要充分重视知识的形成过程,解数学题(基础训练)要着重研究解题的思维过程,弄清基本数学方法和基本数学思想在解题中的意义和作用,研究运用不同的思维方法解决同一数学问题的多种途径,注意培养直觉猜想、归纳抽象、逻辑推理、演绎证明、运算求解等理性思维能力。
导数高考知识点总结(最全)
导数知识点归纳及应用●知识点归纳 一、相关概念 1.导数的概念函数y=f(x),y=f(x),如果自变量如果自变量x 在x 0处有增量x D ,那么函数y 相应地有增量y D =f (x 0+x D )-)-f f (x 0),比值x yDD 叫做函数y=f y=f((x )在x 0到x 0+x D 之间的平均变化率,即x y D D =x x f x x f D -D +)()(00。
如果当0®D x 时,x y D D 有极限,我们就说函数y=f(x)y=f(x)在点在点x 0处可导,并把这个极限叫做f (x )在点x 0处的导数,记作f’(x 0)或y’|0x x =。
即f (x 0)=0lim ®D x x y D D=0lim ®D x x x f x x f D -D +)()(00。
说明:(1)函数f (x )在点x 0处可导,是指0®D x 时,x y D D 有极限。
如果xyD D 不存在极限,就说函数在点x 0处不可导,或说无导数。
处不可导,或说无导数。
(2)x D 是自变量x 在x 0处的改变量,0¹D x 时,而y D 是函数值的改变量,可以是零。
以是零。
由导数的定义可知,求函数y=f y=f((x )在点x 0处的导数的步骤:处的导数的步骤: ① 求函数的增量y D =f =f((x 0+x D )-)-f f (x 0); ② 求平均变化率x y D D =xx f x x f D -D +)()(00;③ 取极限,得导数f’(x 0)=xyx D D ®D 0lim 。
例:设f(x)= x|x|, f(x)= x|x|, 则则f ′( 0)= . [解析]:∵0||lim ||lim )(lim )0()0(lim 0000=D =D D D =D D =D -D +®D ®D ®D ®D x x xx x x f x f x f x x x x ∴f ′( 0)=02.导数的几何意义函数y=f y=f((x )在点x 0处的导数的几何意义是曲线y=f y=f((x )在点p (x 0,f (x 0))处的切线的斜率。
(完整版)高考导数专题(含详细解答)
导数及其应用导数的运算1. 几种常有的函数导数:①、 c( c 为常数); ②、( x n )( n R ); ③、 (sin x) = ;④、 (cos x) =;⑤、( a x ); ⑥、 ( ex); ⑦、 (log a x ) ; ⑧、 (ln x ).2. 求导数的四则运算法规:(u v)u v ; (uv) u vu'u v ' uv 'u ( v0 ) 注:① u, v 必定是可导函数 .uv ; (u)vuvvvv 223. 复合函数的求导法规:f x ( ( x))f (u) ? ( x) 或 y xy u ? u x一、求曲线的切线(导数几何意义)导数几何意义: f (x 0 ) 表示函数 y f (x) 在点 ( x 0 , f (x 0 ) )处切线 L 的斜率;函数 y f (x) 在点 ( x 0 , f (x 0 ) )处切线 L 方程为 y f (x 0 )f (x 0 )(x x 0 )1. 曲线在点 处的切线方程为( )。
A:B:C:D:答案详解 B 正确率 : 69%, 易错项 : C解析 :本题主要观察导数的几何意义、导数的计算以及直线方程的求解。
对 求导得,代入 得 即为切线的斜率, 切点为,因此切线方程为即。
故本题正确答案为B 。
2.3. 设函数f ( x) g( x) x2,曲线 y g(x) 在点 (1,g(1)) 处的切线方程为 y 2x 1,则曲线 y f ( x) 在点 (1, f (1))处切线的斜率为( )A .41C.21B . D .4 24. 已知函数 f ( x) 在R上满足 f ( x) 2 f (2 x) x28x 8,则曲线y f (x) 在点 (1, f (1)) 处的切线方程是()A . y2x 1 B. y x C. y3x 2 D. y2x 3变式二:5. 在平面直角坐标系xoy 中,点P在曲线C : y x310 x 3 上,且在第二象限内,已知曲线 C 在点 P 处的切线的斜率为 2,则点 P 的坐标为.6. 设曲线 yx n 1 (n N * ) 在点( 1,1)处的切线与 x 轴的交点的横坐标为 x n ,令 a n lg x n ,则 a 1 a 2 L a 99 的值为.7. 已知点 P 在曲线 y=4 上, 为曲线在点 P 处的切线的倾斜角,则的取值范围是e x1, 3]D 、 [ 3,A 、 [0, )B 、 [, ) C 、 ( )44 22 4 4变式三:8. 已知直线y =x+ 1 与曲线y ln( x a) 相切,则α的值为( )A . 1 B. 2 C. - 1 D. - 29. 若存在过点 (1,0)的直线与曲线 yx 3 和 y ax 2 15 x 9 都相切,则 a 等于4( )A . 1或 -25B . 1或21C . 7 或 - 25D .7或 76444 6441 110. 若曲线 yx 2 在点 a, a 2 处的切线与两个坐标围成的三角形的面积为18,则 aA 、64B 、 32C 、 16D 、811. (本小题满分 13 分) 设 f ( x)ae x 1b( a 0) . ( I )求 f ( x) 在 [0, ) 上的最小值;ae x3x ;求 a,b 的值 .( II )设曲线 yf ( x) 在点 (2, f (2)) 的切线方程为 y212. 若曲线 f x ax2Inx 存在垂直于y轴的切线,则实数 a 的取值范围是.二、求单调性或单调区间1、利用导数判断函数单调性的方法:设函数y f (x) 在某个区间 D 内可导,若是 f ( x) >0,则y f (x) 在区间D上为增函数;若是 f ( x) <0,则y f (x) 在区间 D 上为减函数;若是 f ( x) =0恒成立,则y f (x) 在区间 D 上为常数 .2、利用导数求函数单调区间的方法:不等式 f ( x) >0的解集与函数y f (x) 定义域的交集,就是y f ( x) 的增区间;不等式 f ( x) <0的解集与函数y f (x) 定义域的交集,就是y f (x) 的减区间 .1、函数f (x) ( x 3)e x的单调递加区间是( )A . ( ,2) B. (0,3) C. (1,4) D . (2, )2. 函数f (x)x315x233x 6 的单调减区间为.3. 已知函数,,谈论的单调性。
高考数学常见的导数公式
高考数学常见的导数公式高考数学必考:常见的导数公式导数公式是高考数学必考知识点,数学给予人们的不仅是知识,更重要的是能力,这种能力包括观察实验、收集信息、归纳类比、直觉判断、逻辑推理、建立模型和精确计算。
下面是小编为大家整理的高考数学常见的导数公式,希望能帮助到大家!高考数学常见的导数公式1、y=c(c为常数)y'=0。
2、y=xAn y'=nx^(n-1)。
3、y=aAx y'=aAxlna,y=eAxy'=eAx。
4、y=logax y'=logae/x,y=Inx y'=1/x。
5、y=sinx y'=cosx。
6、y=cosx y'=-sinx。
7、y=tanx y'=1/cos^2x。
8、y=cotx y'=-1/sin A2x。
9、y=arcsinx y'=1/V1-x^2。
10、y=arccosx y'=-1/V1-x^2。
11、y=arctanx y'=1/1+x^2。
12、y=arccotx y'=-1/1+xA2。
导数知识点导数是微积分中的重要基础概念。
当自变量的增量趋于零时,因变量的增量与自变量的增量之商的极限。
一个函数存在导数时,称这个函数可导或者可微分。
可导的函数一定连续。
不连续的函数一定不可导。
导数实质上就是一个求极限的过程,导数的四则运算法则来源于极限的四则运算法则。
可以利用导数的性质对上述式子进行证明,导数即为函数在某点的切线的斜率,即为在该点附近函数值得增量与自变量的增量之比(当自变量增量趋近于0时)。
高中数学解题方法①背例题:首先背例题的主要原因就是能够在考场上遗忘了一些重要公式的时候,可以用题来套公式,这样可以更好的帮助你理解试题,更好的解决试题中遇到的问题。
②课前预习:很多人可能觉着课前预习对于巧妙解题并没有什么影响,实则不然,课前预习主要是让你了解课内出现的一些知识,自然就会有更多的方法来解答自己不会的题目啦。
导数的基本公式14个例题
导数的基本公式14个例题一、导数的基本公式。
1. 常数函数的导数:若y = C(C为常数),则y^′=0。
- 例如:y = 5,求y^′。
- 解析:根据常数函数导数公式,y^′ = 0。
2. 幂函数的导数:若y=x^n,则y^′ = nx^n - 1。
- 例如:y=x^3,求y^′。
- 解析:根据幂函数导数公式,n = 3,所以y^′=3x^2。
- 例如:y = x^(1)/(2),求y^′。
- 解析:n=(1)/(2),根据公式y^′=(1)/(2)x^(1)/(2)-1=(1)/(2)x^-(1)/(2)=(1)/(2√(x))。
3. 正弦函数的导数:若y = sin x,则y^′=cos x。
- 例如:y=sin x,求y^′。
- 解析:根据正弦函数导数公式,y^′=cos x。
4. 余弦函数的导数:若y=cos x,则y^′ =-sin x。
- 例如:y = cos x,求y^′。
- 解析:根据余弦函数导数公式,y^′=-sin x。
5. 指数函数y = a^x的导数(a>0,a≠1):y^′=a^xln a。
- 例如:y = 2^x,求y^′。
- 解析:根据指数函数导数公式,a = 2,所以y^′=2^xln2。
6. 对数函数y=log_ax的导数(a>0,a≠1,x>0):y^′=(1)/(xln a)。
- 例如:y=log_2x,求y^′。
- 解析:根据对数函数导数公式,a = 2,所以y^′=(1)/(xln2)。
- 特别地,当a = e时,y=ln x,y^′=(1)/(x)。
- 例如:y=ln x,求y^′。
- 解析:根据自然对数函数导数公式,y^′=(1)/(x)。
7. 正切函数的导数:若y=tan x=(sin x)/(cos x),则y^′=sec^2x=(1)/(cos^2)x。
- 例如:y = tan x,求y^′。
- 解析:根据正切函数导数公式,y^′=sec^2x=(1)/(cos^2)x。
高中数学导数公式大全
高中数学导数公式大全
八个公式:
y=c(c为常数)y'=0;
y=x^n y'=nx^(n-1);
y=a^x y'=a^xlna y=e^x y'=e^x;
y=logax y'=logae/x y=lnx y'=1/x;
y=sinx y'=cosx;
y=cosx y'=-sinx;
y=tanx y'=1/cos^2x;
y=cotx y'=-1/sin^2x。
导数(derivative),也叫导函数值。
又名微商,是微积分中的重要基础概念。
当函数y=f(x)的自变量x在一点x0上产生一个增量δx时,函数输出值的增量δy与自变量增量δx的比值在δx趋于0时的极限a如果存在,a即为在x0处的导数,记作f'(x0)或df(x0)/dx。
导数就是函数的局部性质。
一个函数在某一点的导数叙述了这个函数在这一点附近的变化率。
如果函数的自变量和值域都就是实数的话,函数在某一点的导数就是该函数所代表的曲线在这一点上的切线斜率。
导数的本质就是通过音速的概念对函数展开局部的线性迫近。
例如在运动学中,物体的位移对于时间的导数就是物体的瞬时速度。
不是所有的函数都存有导数,一个函数也不一定在所有的点上都存有导数。
若某函数在某一点导数存有,则表示其在这一点可微,否则称作不容Auron。
然而,可微的函数一定已连续;不已连续的函数一定不容Auron。
微积分基本定理说明了求原函数与积分是等价的。
求导和积分是一对互逆的操作,它们都是微积分学中最为基础的概念。
高中导数公式大全24个
高中导数公式大全24个原函数:y=c(c为常数),导数:y'=0原函数:y=x^n (n不等于0),导数:y'=nx^(n-1)原函数:y=tanx,导数:y'=sec^2x原函数:y=cotx,导数:y'=-csc^2x原函数:y=a^x,导数:y'=a^xlna (a>0且a不等于1)原函数:y=e^x,导数:y'=e^x原函数:y=logax,导数:y'=logae/x (a>0且a不等于1)原函数:y=lnx,导数:y'=1/x原函数:y=sinx,导数:y'=cosx原函数:y=cosx,导数:y'=-sinx原函数:y=tanx,导数:y'=sec^2x原函数:y=cotx,导数:y'=-csc^2x原函数:y=secx,导数:y'=secxtanx原函数:y=cscx,导数:y'=-cscxcotx原函数:y=arcsinx,导数:y'=1/√(1-x^2)原函数:y=arccosx,导数:-1/√(1-x^2)原函数:y=arctanx,导数:y'=1/(1+x^2)原函数:y=arccotx,导数:-1/(1+x^2)原函数:y=shx (双曲正弦函数),导数:y'=chx (双曲余弦函数)原函数:y=chx (双曲余弦函数),导数:y'=shx (双曲正弦函数)原函数:y=thx (双曲正切函数),导数:y'=cthx (双曲余切函数)原函数:y=cthx (双曲余切函数),导数:y'=thx (双曲正切函数)原函数:y=arctanx,导数:y'=1/(1+x^2)原函数:y=arccotx,导数:-1/(1+x^2)。
高中导数公式大全24个
高中导数公式大全24个摘要:1.导数的概念和重要性2.高中导数公式的分类和作用3.常见基本函数的导数公式4.导数的计算方法和技巧5.导数在实际问题中的应用正文:导数是微积分中的重要基础概念,它在数学、物理、化学等学科中都有着广泛的应用。
对于高中生来说,掌握导数公式是提高数学成绩的关键。
本文将为大家详细介绍高中导数公式大全,帮助大家更好地理解和运用导数。
一、导数的概念和重要性导数是函数在某一点的局部性质,描述了函数在这一点附近的变化率。
导数是微积分的基础,也是解决实际问题的关键工具。
在高中阶段,我们要掌握导数的概念和计算方法,为以后的学习和研究打下坚实的基础。
二、高中导数公式的分类和作用高中导数公式主要包括以下几类:1.常数函数的导数:常数函数的导数为0。
2.幂函数的导数:幂函数y = x^n 的导数为y" = n * x^(n-1)。
3.指数函数的导数:指数函数y = a^x 的导数为y" = a^x * ln(a)。
4.对数函数的导数:对数函数y = log_a(x) 的导数为y" = 1/(x * ln(a))。
5.三角函数的导数:正弦函数y = sin(x) 的导数为y" = cos(x),余弦函数y = cos(x) 的导数为y" = -sin(x)。
6.反三角函数的导数:反正弦函数y = arcsin(x) 的导数为y" = 1/(1 - x^2),反余弦函数y = arccos(x) 的导数为y" = -1/(1 - x^2)。
这些导数公式为我们计算函数的导数提供了基本的工具。
在实际问题中,我们还需要掌握更多的导数计算方法和技巧,以便更好地解决实际问题。
三、常见基本函数的导数公式在高中阶段,我们要熟练掌握常见基本函数的导数公式,包括:1.线性函数的导数:线性函数y = kx + b 的导数为y" = k。
导数知识点归纳总结高三
导数知识点归纳总结高三一、导数的定义和基本概念导数的定义:设函数f(x)在点x0的某个邻域内有定义,如果极限①若存在,称函数f(x)在点x0处可导,该极限值称为函数f(x)在点x0处的导数,记作f'(x0)。
②若极限不存在,称函数f(x)在点x0不可导。
基本性质:①导数存在的必要条件是函数在该点连续;② f(x)在x0(闭区间内)可导,则f(x)在x0(闭区间内)连续;二、常见函数的导数1. 幂函数幂函数f(x) = xn,其中n为常数,x为自变量。
导数有如下规律:① f'(x) = nx^(n-1);2. 指数函数和对数函数指数函数f(x) = a^x (a>0,a≠1),对数函数f(x)=loga(x) (a>0,a≠1,x>0)。
导数有如下规律:① (a^x)' = a^x * ln(a);② (loga(x))' = 1 / (x * ln(a));3. 三角函数和反三角函数三角函数包括sin(x),cos(x),tan(x),cot(x),sec(x),csc(x),反三角函数包括arcsin(x),arccos(x),arctan(x),arccot(x),arcsec(x),arccsc(x)。
导数有如下规律:三角函数的导数:① (sin(x))' = cos(x);② (cos(x))' = -sin(x);③ (tan(x))' = sec^2(x);④ (cot(x))' = -csc^2(x);⑤ (sec(x))' = sec(x) * tan(x);⑥ (csc(x))' = -csc(x) * cot(x);反三角函数的导数:⑦ (arcsin(x))' = 1 / sqrt(1-x^2);⑧ (arccos(x))' = -1 / sqrt(1-x^2);⑨ (arctan(x))' = 1 / (1+x^2);⑩ (arccot(x))' = -1 / (1+x^2);⑪ (arcsec(x))' = 1 / (x * sqrt(x^2-1));⑫ (arccsc(x))' = -1 / (x * sqrt(x^2-1));4. 反函数的导数若y = f(x)是函数f(x)在区间I上的可逆函数,导数可表示为:①若f'(x0)≠0,则(g(f(x)))' = g'(y0) * f'(x0);②若f'(x0)=0且g'(y0)≠0,则(g(f(x)))'在x=x0时取不到导数;③若f'(x0)=0且g'(y0)=0,要结合极限来研究(g(f(x)))'的存在性。
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1.已知函数2()ln ()f x ax x a R =-∈ . (1)若()f x 的极小值为1,求a 的值.(2)若对任意(0,1]x ∈ ,都有()1f x ≥ 成立,求a 的取值范围. 【答案】(1)213a e =(2)21[,)3a e ∈+∞ 【解析】试题分析:(1)先求导,利用导数的性质求出存在极小值的条件,然后求解即可;(2)利用导数的求出函数的单调性,然后在求出函数在(0,1]上的极小值,可得极小值大于等于1,解之即可.试题解析:(1)因为2()ln ()f x ax x a R =-∈,所以32121()2,0ax f x ax x x x-'=-=> 当a ≤0时,321()0ax f x x-'=<,所以()f x 在定义域(0,+∞上单调递减,不存在极小值;当a>0时,令321()0ax f x x -'==,可得 x = ,当)x ∈ 时,有()0f x '<,()f x 单调递减;当)x ∈+∞时,由()0f x '>,()f x 单调递增,所以x =是函数()f x 的极小值点,故函数()f x 的极小值为11ln(3)133f a =+=,解得213a e =.(2)由(1)可知,当a ≤0时,()f x 在定义域(0,+∞上单调递减,且()f x 在x=0附近趋于正无穷大,而(1)0f a =≤,由零点存在定理可知函数()f x 在(0,1]内存在一个零点,()1f x ≥不恒成立;当a>0时,若()1f x ≥恒成立,则(1)1f ≥,即a ≥1,结合(1)a ≥1时,函数()f x 在(0,1]内先减后增,要使()1f x ≥恒成立,则()f x 的极小值大于或等于1成立,所以011ln(3)133a f a ≥⎧⎪⎨=+≥⎪⎩即3013a a e ≥⎧⎪⎨≥⎪⎩,可得313a e ≥,综上可得21[,)3a e ∈+∞.考点:1.求函数的导数和利用导数求函数的单调性;(2)利用导数由不等式恒成立问题求出参数.2.设函数()1ln 1af x x ax x-=-+-. (1)当1a =时,求曲线()f x 在1x =处的切线方程; (2)当13a =时,求函数()f x 的单调区间; (3)在(2)的条件下,设函数()25212g x x bx =--,若对于1x ∀∈[1,2], 2x ∃∈[0,1],使()()12f x g x ≥成立,求实数b 的取值范围.【答案】(1) 2y =-;(2)递增区间为(1,2),递减区间为(0,1),(2,)+∞;(3)1[,)2+∞. 【解析】试题分析:(1)将1a =代入,分别得到(1)2f =-,(1)0f '=,再由点斜式得到()f x 在1x =处的切线方程为2y =-;(2)将13a =代入得到22232(1)(2)()33x x x x f x x x-+--'=-=-,从而得到递增区间为(1,2),递减区间为(0,1),(2,)+∞;(3)先将题设条件转化为()g x 在[0,1]上的最小值不大于()f x 在[1,2]上的的最小值.再得到()222552(),[0,1]1212g x x bx x b b x =--=---∈,然后讨论b 的范围,又()f x 在[1,2]上最小值为()213f =-.由单调性及min 2()3g x ≤-从而得到b 的取值范围为1[,)2+∞.试题解析:(1)函数()f x 的定义域为(0,)+∞211()a f x a x x-'=--, 当1a =时,()ln 1f x x x =--,(1)2f =-,1()1f x x'=-,故(1)0f '=. 所以()f x 在1x =处的切线方程为2y =-.(2) 当13a =时,22232(1)(2)()33x x x x f x x x -+--'=-=-.故当01x <<或2x >时,()0f x '<;当12x <<时,()0f x '>.所以函数的递增区间为(1,2),递减区间为(0,1),(2,)+∞. (3)由(2)知,()f x 在(1,2)上为增函数, 所以()f x 在[1,2]上的最小值为()213f =-, 若对于1x ∀∈[1,2],2x ∃∈[0,1],使()()12f x g x ≥成立()g x ⇔在[0,1]上的最小值不大于()f x 在[1,2]上的的最小值. 又()222552(),[0,1]1212g x x bx x b b x =--=---∈, 当0b <时,()g x 在[0,1]上为增函数,min 52()(0)123g x g ==->-与题设不符. 当01b ≤≤时,2m i n 5()()12g x g b b ==--,由252123b --≤-及01b ≤≤,得112b ≤≤; 当1b >时,()g x 在[0,1]上为减函数,min 72()(1)2123g x g b ==-≤-及1b >得1b >. 综上所述,b 的取值范围为1[,)2+∞.考点:1.导数;2.直线的方程;3.函数的单调性与最值.3.设函数22)1ln()1()(x x x f +-+=(1)求函数)(x f 的单调区间;(2)若当]1,11[--∈e e x 时,不等式m x f <)(恒成立,求实数m 的取值范围;(3)若关于x 的方程a x x x f ++=2)(在区间]2,0[上恰好有两个相异的实根,求实数a 的取值范围。
【答案】 (1)(-2,-1)和(0,+∞)(2)m>e 2-2(3)2-ln4<a ≤3-ln9 【解析】解析:依题意知1x ≠-,又因为x x x f x x x f +-+='+-+=12)1(2)()1ln()1()(22所以(1)令0120]11)1[(212)1(2)(2>++⇒>+-+=+-+='x xx x x x x x f12-<<-⇒x 或x>0,所以f(x)的单调增区间为(-2,-1)和(0,+∞);…(3分)令0120]11)1[(212)1(2)(2<++⇒<+-+=+-+='x xx x x x x x f)(,201x f x x 所以或-<<<-⇒的单调减区间(-1,0)和(-∞,-2)。
……(5分)(2)令201)1(0)(2-==⇒=+⇒='x x x x f 或(舍),由(1)知,f(x)连续,.2)(,]1,11[,,2)1(,1)0(,21)11(222---∈-=-=+=-e x f e e x e e f f ee f 的最大值为时当所以因此可得:f(x)<m 恒成立时,m>e2-2 (9分)(3)原题可转化为:方程a=(1+x)-ln(1+x)2在区间[0,2]上恰好有两个相异的实根。
,9ln 3)2(,4ln 2)1(,1)0(,20)()12(.)2,1()(,0)(,)2,1(,)1,0()(,0)(,)1,0(,1:,0)(,121)(,)1ln()1()(2-=-====∴>'∈∴<'∈=='+-='+-+=g g g x x x g x g x g x x g x g x x x g xx g x x x g 又点处连续和在分单调递增在时当单调递减在时当解得令则令且2-ln4<3-ln9<1,∴)(x g 的最大值是1,)(x g 的最小值是2-ln4。
所以在区间[0,2]上原方程恰有两个相异的实根时实数a 的取值范围是:2-ln4<a ≤3-ln9 ………………… (14分)4.已知函数22()ln(21)2()3x f x ax x ax a R =++--∈ (1)若2x =为()f x 的极值点,求实数a 的值;(2)若()y f x =在[)3,+∞上为增函数,求实数a 的取值范围;(3)当12a =-时,方程3(1)(1)3x b f x x--=+有实根,求实数b 的最大值. 【答案】(1)0a =;(2);(3)0. 【解析】试题分析:(1)先求导数,因为2x =为()f x 的极值点,所以(2)0f '=,所以得出0a =;(2)因为()f x 在区间[3,)+∞ 上为增函数,所以'()0f x ≥恒成立,通过对0a =和0a ≠进行讨论;(3)将12a =-代入方程,得到2[ln ]b x x x x =+-,所以本题转化成y b =与2[ln ]y x x x x =+-的交点问题,所以通过求导判断函数的单调性,画出函数2[ln ]y x x x x =+-的图像,得到b 的取值范围.试题解析:(1)解:222[2(14)(42)]2()222121x ax a x a a f x x x a ax ax +--+'=+--=++1分因为2x =为()f x 的极值点,所以(2)0f '= 2分 即22041aa a -=+,解得:0a = 3分又当0a =时,()(2)f x x x '=-,从而2x =为()f x 的极值点成立. 4分 (2)解:∵()f x 在区间[3,)+∞ 上为增函数,∴22[2(14)(42)]()021x ax a x a f x ax +--+'=+≥在区间[3,)+∞ 上恒成立. 5分 ①当0a =时,()(2)0f x x x '=-≥在[3,)+∞ 上恒成立,所以()f x 在[3,)+∞ 上为增函数,故0a =符合题意. 6分②当0a ≠时,由函数()f x 的定义域可知,必须有210ax +>对3x ≥恒成立,故只能0a >,所以222(14)(42)0ax a x a +--+≥在区间[3,)+∞ 上恒成立. 7分 令22()2(14)(42)g x ax a x a =+--+,其对称轴为114a- 8分 ∵0a >,∴1114a-<,从而()0g x ≥在[3,)+∞ 上恒成立,只要(3)0g ≥即可,由2(3)4610g a a =-++≥a 9分∵0a >,∴0a <.综上所述,a 的取值范围为 10分 (3)解:12a =-时,方程3(1)(1)3xb f x x --=+可化为,2ln (1)(1)bx x x x --+-=. 问题转化为2[ln ]b x x x x =+-在(0,)+∞ 上有解11分令2()ln h x x x x =+-,则(21)(1)1()12x x h x x x x+-'=+-=ks5u 12分当01x <<时,()0h x '>,∴()h x 在(0,1)上为增函数 当1x >时,()0h x '<,∴()h x 在(1,)+∞上为减函数故()(1)0h x h ≤=,而0x >,故()0b xh x =≤,即实数b 的最大值是0. 14分 考点:1.用导数求极值;2.用导数判断单调性.5.已知函数1ln )1()(+-+=x x x b x f ,斜率为1的直线与)(x f 相切于(1,0)点. (Ⅰ)求()()ln h x f x x x =-的单调区间;(Ⅱ)当实数01a <<时,讨论21()()()ln 2g x f x a x x ax =-++的极值点。