【精选】新课标Ⅰ高考数学总复习专题03导数分项练习含解析文
专题03导数及其应用(解析版)
专题03 导数及其应用1.【2019年高考全国Ⅲ卷理数】已知曲线e ln x y a x x =+在点(1,a e )处的切线方程为y =2x +b ,则 A .e 1a b ==-, B .a=e ,b =1 C .1e 1a b -==,D .1e a -=,1b =-【答案】D【解析】∵e ln 1,x y a x '=++∴切线的斜率1|e 12x k y a ='==+=,1e a -∴=, 将(1,1)代入2y x b =+,得21,1b b +==-. 故选D .【名师点睛】本题求解的关键是利用导数的几何意义和点在曲线上得到含有a ,b 的等式,从而求解,属于常考题型.2.【2019年高考天津理数】已知a ∈R ,设函数222,1,()ln ,1.x ax a x f x x a x x ⎧-+≤=⎨->⎩若关于x 的不等式()0f x ≥在R 上恒成立,则a 的取值范围为 A .[]0,1 B .[]0,2 C .[]0,eD .[]1,e【答案】C【解析】当1x =时,(1)12210f a a =-+=>恒成立;当1x <时,22()22021x f x x ax a a x =-+≥⇔≥-恒成立,令2()1x g x x =-,则222(11)(1)2(1)1()111x x x x g x x x x -----+=-=-=----112201x x ⎛⎫⎛⎫=--+-≤-= ⎪ ⎪ ⎪-⎝⎭⎝⎭,当111x x-=-,即0x =时取等号, ∴max 2()0a g x ≥=,则0a >.当1x >时,()ln 0f x x a x =-≥,即ln xa x≤恒成立, 令()ln xh x x=,则2ln 1()(ln )x h x x -'=,当e x >时,()0h x '>,函数()h x 单调递增, 当0e x <<时,()0h x '<,函数()h x 单调递减, 则e x =时,()h x 取得最小值(e)e h =, ∴min ()e a h x ≤=,综上可知,a 的取值范围是[0,e]. 故选C.【名师点睛】本题考查分段函数的最值问题,分别利用基本不等式和求导的方法研究函数的最值,然后解决恒成立问题.3.(2019浙江)已知,a b ∈R ,函数32,0()11(1),032x x f x x a x ax x <⎧⎪=⎨-++≥⎪⎩.若函数()y f x ax b =--恰有3个零点,则 A .a <–1,b <0 B .a <–1,b >0 C .a >–1,b <0 D .a >–1,b >0【答案】C【解析】当x <0时,y =f (x )﹣ax ﹣b =x ﹣ax ﹣b =(1﹣a )x ﹣b =0,得x =b1−a , 则y =f (x )﹣ax ﹣b 最多有一个零点;当x ≥0时,y =f (x )﹣ax ﹣b =13x 3−12(a +1)x 2+ax ﹣ax ﹣b =13x 3−12(a +1)x 2﹣b ,2(1)y x a x =+-',当a +1≤0,即a ≤﹣1时,y ′≥0,y =f (x )﹣ax ﹣b 在[0,+∞)上单调递增, 则y =f (x )﹣ax ﹣b 最多有一个零点,不合题意;当a +1>0,即a >﹣1时,令y ′>0得x ∈(a +1,+∞),此时函数单调递增,令y ′<0得x ∈[0,a +1),此时函数单调递减,则函数最多有2个零点.根据题意,函数y =f (x )﹣ax ﹣b 恰有3个零点⇔函数y =f (x )﹣ax ﹣b 在(﹣∞,0)上有一个零点,在[0,+∞)上有2个零点, 如图:∴b1−a <0且{−b >013(a +1)3−12(a +1)(a +1)2−b <0, 解得b <0,1﹣a >0,b >−16(a +1)3,则a >–1,b <0. 故选C .【名师点睛】本题考查函数与方程,导数的应用.当x <0时,y =f (x )﹣ax ﹣b =x ﹣ax ﹣b =(1﹣a )x ﹣b 最多有一个零点;当x ≥0时,y =f (x )﹣ax ﹣b =13x 3−12(a +1)x 2﹣b ,利用导数研究函数的单调性,根据单调性画出函数的草图,从而结合题意可列不等式组求解.4.【2019年高考全国Ⅰ卷理数】曲线23()e xy x x =+在点(0)0,处的切线方程为____________. 【答案】30x y -=【解析】223(21)e 3()e 3(31)e ,x x x y x x x x x '=+++=++ 所以切线的斜率0|3x k y ='==,则曲线23()e x y x x =+在点(0,0)处的切线方程为3y x =,即30x y -=.【名师点睛】准确求导数是进一步计算的基础,本题易因为导数的运算法则掌握不熟,而导致计算错误.求导要“慢”,计算要准,是解答此类问题的基本要求.5.【2019年高考江苏】在平面直角坐标系xOy 中,P 是曲线4(0)y x x x=+>上的一个动点,则点P 到直线0x y +=的距离的最小值是 ▲ . 【答案】4 【解析】由4(0)y x x x =+>,得241y x'=-, 设斜率为1-的直线与曲线4(0)y x x x=+>切于0004(,)x x x +,由20411x -=-得0x =0x =, ∴曲线4(0)y x x x=+>上,点P 到直线0x y +=4=.故答案为4.【名师点睛】本题考查曲线上任意一点到已知直线的最小距离,渗透了直观想象和数学运算素养.采取导数法,利用数形结合和转化与化归思想解题.6.【2019年高考江苏】在平面直角坐标系xOy 中,点A 在曲线y =ln x 上,且该曲线在点A 处的切线经过点(-e ,-1)(e 为自然对数的底数),则点A 的坐标是 ▲ . 【答案】(e, 1)【解析】设出切点坐标,得到切线方程,然后求解方程得到横坐标的值,可得切点坐标. 设点()00,A x y ,则00ln y x =. 又1y x'=, 当0x x =时,01y x '=, 则曲线ln y x =在点A 处的切线为0001()y y x x x -=-, 即00ln 1xy x x -=-, 将点()e,1--代入,得00e1ln 1x x ---=-,即00ln e x x =,考察函数()ln H x x x =,当()0,1x ∈时,()0H x <,当()1,x ∈+∞时,()0H x >, 且()ln 1H x x '=+,当1x >时,()()0,H x H x '>单调递增, 注意到()e e H =,故00ln e x x =存在唯一的实数根0e x =, 此时01y =, 故点A 的坐标为()e,1.【名师点睛】导数运算及切线的理解应注意的问题:一是利用公式求导时要特别注意除法公式中分子的符号,防止与乘法公式混淆.二是直线与曲线公共点的个数不是切线的本质,直线与曲线只有一个公共点,直线不一定是曲线的切线,同样,直线是曲线的切线,则直线与曲线可能有两个或两个以上的公共点.7.【2019年高考北京理数】设函数()e e xxf x a -=+(a 为常数).若f (x )为奇函数,则a =________;若f (x )是R 上的增函数,则a 的取值范围是___________. 【答案】(]1,0--∞【解析】首先由奇函数的定义得到关于a 的恒等式,据此可得a 的值,然后利用()0f x '≥可得a 的取值范围.若函数()e e xxf x a -=+为奇函数,则()(),f x f x -=-即()ee e e xx x x a a --+=-+,即()()1e e0x xa -++=对任意的x 恒成立, 则10a +=,得1a =-.若函数()e e xxf x a -=+是R 上的增函数,则() e e 0x x f x a -'=-≥在R 上恒成立,即2e x a ≤在R 上恒成立, 又2e 0x >,则0a ≤,即实数a 的取值范围是(],0-∞.【名师点睛】本题考查函数的奇偶性、单调性、利用单调性确定参数的范围.解答过程中,需利用转化与化归思想,转化成恒成立问题.注重重点知识、基础知识、基本运算能力的考查.8.【2019年高考全国Ⅰ卷理数】已知函数()sin ln(1)f x x x =-+,()f x '为()f x 的导数.证明:(1)()f x '在区间(1,)2π-存在唯一极大值点; (2)()f x 有且仅有2个零点. 【答案】(1)见解析;(2)见解析.【解析】(1)设()()g x f 'x =,则1()cos 1g x x x =-+,21sin ())(1x 'x g x =-++. 当1,2x π⎛⎫∈- ⎪⎝⎭时,()g'x 单调递减,而(0)0,()02g'g'π><,可得()g'x 在1,2π⎛⎫- ⎪⎝⎭有唯一零点,设为α.则当(1,)x α∈-时,()0g'x >;当,2x α⎛π⎫∈ ⎪⎝⎭时,()0g'x <. 所以()g x 在(1,)α-单调递增,在,2απ⎛⎫ ⎪⎝⎭单调递减,故()g x 在1,2π⎛⎫- ⎪⎝⎭存在唯一极大值点,即()f 'x 在1,2π⎛⎫- ⎪⎝⎭存在唯一极大值点. (2)()f x 的定义域为(1,)-+∞.(i )当(1,0]x ∈-时,由(1)知,()f 'x 在(1,0)-单调递增,而(0)0f '=,所以当(1,0)x ∈-时,()0f 'x <,故()f x 在(1,0)-单调递减,又(0)=0f ,从而0x =是()f x 在(1,0]-的唯一零点.(ii )当0,2x ⎛π⎤∈ ⎥⎝⎦时,由(1)知,()f 'x 在(0,)α单调递增,在,2απ⎛⎫ ⎪⎝⎭单调递减,而(0)=0f ',02f 'π⎛⎫< ⎪⎝⎭,所以存在,2βαπ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭,使得()0f 'β=,且当(0,)x β∈时,()0f 'x >;当,2x βπ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭时,()0f 'x <.故()f x 在(0,)β单调递增,在,2βπ⎛⎫⎪⎝⎭单调递减.又(0)=0f ,1ln 1022f ππ⎛⎫⎛⎫=-+> ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,所以当0,2x ⎛π⎤∈ ⎥⎝⎦时,()0f x >.从而,()f x 在0,2⎛⎤⎥⎝⎦π没有零点. (iii )当,2x π⎛⎤∈π⎥⎝⎦时,()0f 'x <,所以()f x 在,2π⎛⎫π ⎪⎝⎭单调递减.而02f π⎛⎫> ⎪⎝⎭,()0f π<,所以()f x 在,2π⎛⎤π⎥⎝⎦有唯一零点. (iv )当(,)x ∈π+∞时,ln(1)1x +>,所以()f x <0,从而()f x 在(,)π+∞没有零点. 综上,()f x 有且仅有2个零点.【名师点睛】本题考查导数与函数极值之间的关系、利用导数解决函数零点个数的问题.解决零点问题的关键一方面是利用零点存在性定理或最值点来说明存在零点,另一方面是利用函数的单调性说明在区间内零点的唯一性,二者缺一不可.9.【2019年高考全国Ⅱ卷理数】已知函数()11ln x f x x x -=-+.(1)讨论f (x )的单调性,并证明f (x )有且仅有两个零点;(2)设x 0是f (x )的一个零点,证明曲线y =ln x 在点A (x 0,ln x 0)处的切线也是曲线e x y =的切线. 【答案】(1)函数()f x 在(0,1)和(1,)+∞上是单调增函数,证明见解析; (2)见解析.【解析】(1)f (x )的定义域为(0,1)(1,+∞).因为212()0(1)f 'x x x =+>-,所以()f x 在(0,1),(1,+∞)单调递增. 因为f (e )=e 110e 1+-<-,22222e 1e 3(e )20e 1e 1f +-=-=>--,所以f (x )在(1,+∞)有唯一零点x 1,即f (x 1)=0.又1101x <<,1111111()ln ()01x f x f x x x +=-+=-=-,故f (x )在(0,1)有唯一零点11x .综上,f (x )有且仅有两个零点. (2)因为0ln 01e x x -=,故点B (–ln x 0,01x )在曲线y =e x 上.由题设知0()0f x =,即0001ln 1x x x +=-,故直线AB 的斜率0000000000111ln 111ln 1x x x x x k x x x x x x +---===+-----. 曲线y =e x 在点001(ln ,)B x x -处切线的斜率是01x ,曲线ln y x =在点00(,ln )A x x 处切线的斜率也是01x , 所以曲线ln y x =在点00(,ln )A x x 处的切线也是曲线y =e x 的切线.【名师点睛】本题考查了利用导数求已知函数的单调性、考查了曲线的切线方程,考查了数学运算能力. 10.【2019年高考全国Ⅲ卷理数】已知函数32()2f x x ax b =-+.(1)讨论()f x 的单调性;(2)是否存在,a b ,使得()f x 在区间[0,1]的最小值为1-且最大值为1若存在,求出,a b 的所有值;若不存在,说明理由. 【答案】(1)见解析;(2)01a b =⎧⎨=-⎩或41a b =⎧⎨=⎩. 【解析】(1)2()622(3)f x x ax x x a '=-=-. 令()0f x '=,得x =0或3ax =. 若a >0,则当(,0),3a x ⎛⎫∈-∞+∞ ⎪⎝⎭时,()0f x '>;当0,3a x ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭时,()0f x '<.故()f x 在(,0),,3a ⎛⎫-∞+∞ ⎪⎝⎭单调递增,在0,3a ⎛⎫⎪⎝⎭单调递减;若a =0,()f x 在(,)-∞+∞单调递增;若a <0,则当,(0,)3a x ⎛⎫∈-∞+∞ ⎪⎝⎭时,()0f x '>;当,03a x ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭时,()0f x '<.故()f x 在,,(0,)3a ⎛⎫-∞+∞ ⎪⎝⎭单调递增,在,03a ⎛⎫ ⎪⎝⎭单调递减.(2)满足题设条件的a ,b 存在.(i )当a ≤0时,由(1)知,()f x 在[0,1]单调递增,所以()f x 在区间[0,l]的最小值为(0)=f b ,最大值为(1)2f a b =-+.此时a ,b 满足题设条件当且仅当1b =-,21a b -+=,即a =0,1b =-.(ii )当a ≥3时,由(1)知,()f x 在[0,1]单调递减,所以()f x 在区间[0,1]的最大值为(0)=f b ,最小值为(1)2f a b =-+.此时a ,b 满足题设条件当且仅当21a b -+=-,b =1,即a =4,b =1.(iii )当0<a <3时,由(1)知,()f x 在[0,1]的最小值为3327a a f b ⎛⎫=-+ ⎪⎝⎭,最大值为b 或2a b -+.若3127a b -+=-,b =1,则a =0<a <3矛盾.若3127a b -+=-,21a b -+=,则a =a =-a =0,与0<a <3矛盾. 综上,当且仅当a =0,1b =-或a =4,b =1时,()f x 在[0,1]的最小值为-1,最大值为1.【名师点睛】这是一道常规的函数导数和不等式的综合题,题目难度比往年降低了不少,考查函数的单调性、最大值、最小值这种基本量的计算. 11.【2019年高考北京理数】已知函数321()4f x x x x =-+. (Ⅰ)求曲线()y f x =的斜率为1的切线方程; (Ⅱ)当[2,4]x ∈-时,求证:6()x f x x -≤≤;(Ⅲ)设()|()()|()F x f x x a a =-+∈R ,记()F x 在区间[2,4]-上的最大值为M (a ).当M (a )最小时,求a 的值.【答案】(Ⅰ)y x =与6427y x =-;(Ⅱ)见解析;(Ⅲ)3a =-. 【解析】(Ⅰ)由321()4f x x x x =-+得23()214f x x x '=-+.令()1f x '=,即232114x x -+=,得0x =或83x =.又(0)0f =,88()327f =,所以曲线()y f x =的斜率为1的切线方程是y x =与88273y x -=-, 即y x =与6427y x =-.(Ⅱ)令()(),[2,4]g x f x x x =-∈-. 由321()4g x x x =-得23()24g'x x x =-.令()0g'x =得0x =或83x =. (),()g'x g x 的情况如下:所以()g x 的最小值为6-,最大值为0. 故6()0g x -≤≤,即6()x f x x -≤≤. (Ⅲ)由(Ⅱ)知,当3a <-时,()(0)|(0)|3M F g a a a ≥=-=->; 当3a >-时,()(2)|(2)|63M F a g a a ≥-=--=+>; 当3a =-时,()3M a =. 综上,当()M a 最小时,3a =-.【名师点睛】本题主要考查利用导函数研究函数的切线方程,利用导函数证明不等式,分类讨论的数学思想等知识,意在考查学生的转化能力和计算求解能力. 12.【2019年高考天津理数】设函数()e cos ,()xf x xg x =为()f x 的导函数.(Ⅰ)求()f x 的单调区间;(Ⅱ)当,42x ππ⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦时,证明()()02f x g x x π⎛⎫+-≥ ⎪⎝⎭;(Ⅲ)设n x 为函数()()1u x f x =-在区间2,242n n ππ⎛⎫π+π+ ⎪⎝⎭内的零点,其中n ∈N ,证明20022sin c s e o n n n x x x -πππ+-<-. 【答案】(Ⅰ)()f x 的单调递增区间为3ππ2π,2π(),()44k k k f x ⎡⎤-+∈⎢⎥⎣⎦Z 的单调递减区间为π5π2π,2π()44k k k ⎡⎤++∈⎢⎥⎣⎦Z .(Ⅱ)见解析;(Ⅲ)见解析. 【解析】(Ⅰ)由已知,有()e (cos sin )x f 'x x x =-.因此,当52,244x k k ππ⎛⎫∈π+π+ ⎪⎝⎭()k ∈Z 时,有sin cos x x >,得()0f 'x <,则()f x 单调递减;当32,244x k k ππ⎛⎫∈π-π+ ⎪⎝⎭()k ∈Z 时,有sin cos x x <,得()0f 'x >,则()f x 单调递增.所以,()f x 的单调递增区间为32,2(),()44k k k f x ππ⎡⎤π-π+∈⎢⎥⎣⎦Z 的单调递减区间为52,2()44k k k ππ⎡⎤π+π+∈⎢⎥⎣⎦Z . (Ⅱ)证明:记()()()2h x f x g x x π⎛⎫=+-⎪⎝⎭.依题意及(Ⅰ),有()e (cos sin )x g x x x =-,从而()2e sin x g'x x =-.当,42x ππ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭时,0()g'x <,故()()()()(1)()022h'x f 'x g'x x g x g'x x ππ⎛⎫⎛⎫=+-+-=-< ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭.因此,()h x 在区间,42ππ⎡⎤⎢⎥⎣⎦上单调递减,进而()022h x h f ππ⎛⎫⎛⎫≥== ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭. 所以,当,42x ππ⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦时,()()02f x g x x π⎛⎫+-≥ ⎪⎝⎭.(Ⅲ)证明:依题意,()()10n n u x f x =-=,即cos e 1n x n x =.记2n n y x n =-π,则,42n y ππ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭,且()()()22e cos ecos 2e n n yx n n n n n f y y x n n π--π==-π=∈N .由()()20e1n n f y f y -π==≤及(Ⅰ),得0n y y ≥.由(Ⅱ)知,当,42x ππ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭时,()0g'x <,所以()g x 在,42ππ⎡⎤⎢⎥⎣⎦上为减函数,因此()()004n g y g y g π⎛⎫≤<= ⎪⎝⎭.又由(Ⅱ)知,()()02n n n f y g y y π⎛⎫+-≥ ⎪⎝⎭,故()()()()()022*******2sin cos sin c e e e e os e n n n n n n y n n f y y g y g y g y y y x x -π-π-π-ππ--=-≤=--≤<. 所以,20022sin c s e o n n n x x x -πππ+-<-.【名师点睛】本小题主要考查导数的运算、不等式证明、运用导数研究函数的性质等基础知识和方法.考查函数思想和化归与转化思想.考查抽象概括能力、综合分析问题和解决问题的能力. 13.【2019年高考浙江】已知实数0a ≠,设函数()=ln 0.f x a x x >(1)当34a =-时,求函数()f x 的单调区间; (2)对任意21[,)e x ∈+∞均有()2f x a≤ 求a 的取值范围. 注:e=…为自然对数的底数.【答案】(1)()f x 的单调递增区间是()3,+∞,单调递减区间是()0,3;(2)0,4⎛ ⎝⎦. 【解析】(1)当34a =-时,3()ln 04f x x x =-+>.3()4f 'x x =-+=所以,函数()f x 的单调递减区间为(0,3),单调递增区间为(3,+∞).(2)由1(1)2f a ≤,得0a <≤.当0a <≤()f x ≤2ln 0x -≥. 令1t a=,则t ≥.设()22ln ,g t t x t =≥则2()2ln g t t x =.(i )当1,7x ⎡⎫∈+∞⎪⎢⎣⎭()2ln g t g x ≥=.记1()ln ,7p x x x =≥,则1()p'x x =-==.故所以,()(1)0p x p ≥=.因此,()2()0g t g p x ≥=≥.(ii )当211,e 7x ⎡⎫∈⎪⎢⎣⎭时,1()1g t g x ⎛+= ⎝.令211()(1),,e 7q x x x x ⎡⎤=++∈⎢⎥⎣⎦,则()10q'x =+>, 故()q x 在211,e 7⎡⎤⎢⎥⎣⎦上单调递增,所以1()7q x q ⎛⎫⎪⎝⎭.由(i )得,11(1)077q p p ⎛⎫⎛⎫=<= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭. 所以,()<0q x .因此1()10g t g x ⎛+=> ⎝.由(i )(ii )知对任意21,e x ⎡⎫∈+∞⎪⎢⎣⎭,),()0t g t ∈+∞, 即对任意21,e x ⎡⎫∈+∞⎪⎢⎣⎭,均有()2xf x a .综上所述,所求a 的取值范围是⎛⎝⎦. 【名师点睛】导数是研究函数的单调性、极值(最值)最有效的工具,而函数是高中数学中重要的知识点,对导数的应用的考查主要从以下几个角度进行:(1)考查导数的几何意义,往往与解析几何、微积分相联系.(2)利用导数求函数的单调区间,判断单调性;已知单调性,求参数.(3)利用导数求函数的最值(极值),解决生活中的优化问题.(4)考查数形结合思想的应用.14.【2019年高考江苏】设函数()()()(),,,f x x a x b x c a b c =---∈R 、()f 'x 为f (x )的导函数.(1)若a =b =c ,f (4)=8,求a 的值;(2)若a ≠b ,b =c ,且f (x )和()f 'x 的零点均在集合{3,1,3}-中,求f (x )的极小值;(3)若0,01,1a b c =<=,且f (x )的极大值为M ,求证:M ≤427. 【答案】(1)2a =;(2)见解析;(3)见解析.【解析】(1)因为a b c ==,所以3()()()()()f x x a x b x c x a =---=-.因为(4)8f =,所以3(4)8a -=,解得2a =.(2)因为b c =,所以2322()()()(2)(2)f x x a x b x a b x b a b x ab =--=-+++-, 从而2()3()3a b f 'x x b x +⎛⎫=-- ⎪⎝⎭.令()0f 'x =,得x b =或23a b x +=. 因为2,,3a ba b +都在集合{3,1,3}-中,且a b ≠, 所以21,3,33a ba b +===-. 此时2()(3)(3)f x x x =-+,()3(3)(1)f 'x x x =+-. 令()0f 'x =,得3x =-或1x =.列表如下:所以()f x 的极小值为2(1)(13)(13)32f =-+=-.(3)因为0,1a c ==,所以32()()(1)(1)f x x x b x x b x bx =--=-++,2()32(1)f 'x x b x b =-++.因为01b <≤,所以224(1)12(21)30b b b ∆=+-=-+>, 则()f 'x 有2个不同的零点,设为()1212,x x x x <.由()0f 'x =,得12x x ==. 列表如下:所以()f x 的极大值()1M f x =. 解法一:()321111(1)M f x x b x bx ==-++()221111211(1)[32(1)]3999b b x b b b x b x b x -+++⎛⎫=-++--+ ⎪⎝⎭()2321(1)(1)227927b b b b b --+++=++23(1)2(1)(1)2272727b b b b +-+=-+(1)24272727b b +≤+≤.因此427M ≤. 解法二:因为01b <≤,所以1(0,1)x ∈.当(0,1)x ∈时,2()()(1)(1)f x x x b x x x =--≤-. 令2()(1),(0,1)g x x x x =-∈,则1()3(1)3g'x x x ⎛⎫=-- ⎪⎝⎭. 令()0g'x =,得1x =.列表如下:所以当13x =时,()g x 取得极大值,且是最大值,故max 14()327g x g ⎛⎫== ⎪⎝⎭. 所以当(0,1)x ∈时,4()()27f x g x ≤≤,因此427M ≤. 【名师点睛】本题主要考查利用导数研究函数的性质,考查综合运用数学思想方法分析与解决问题以及逻辑推理能力.15.【河北省武邑中学2019届高三第二次调研考试数学】函数f(x)=x 2−2lnx 的单调减区间是A .(0,1]B .[1,+∞)C .(−∞,−1]∪(0,1]D .[−1,0)∪(0,1]【答案】A【解析】f′(x)=2x −2x =2x 2−2x(x >0),令f′(x)≤0,解得:0<x ≤1. 故选A .【名师点睛】本题考查了函数的单调性,考查导数的应用,是一道基础题.16.【江西省南昌市2019届高三模拟考试数学】已知f(x)在R 上连续可导,f ′(x)为其导函数,且f(x)=e x +e −x −f ′(1)x ⋅(e x −e −x ),则f ′(2)+f ′(−2)−f ′(0)f ′(1)= A .4e 2+4e −2 B .4e 2−4e −2 C .0D .4e 2【答案】C【解析】∵()e e (1)()(e e ()x x x x f x f x f x --'-=+=---), ∴()f x 是偶函数,两边对x 求导,得()()f x f x -'-=',即()()f x f x '-=-', 则()f x '是R 上的奇函数,则(0)0f '=,(2)(2)f f '-=-',即(2)(2)0f f '+'-=,则(2)(2)(0)(1)0f f f f ''''+--=. 故选C .【名师点睛】本题主要考查函数导数值的计算,根据条件判断函数的奇偶性是解决本题的关键,是中档题.17.【江西省新八校2019届高三第二次联考数学】若3()3()21f x f x x x +-=++对x ∈R 恒成立,则曲线()y f x =在点()()1,1f 处的切线方程为A .5250x y +-=B .10450x y +-=C .540x y +=D .204150x y --=【答案】B 【解析】()()3321f x f x x x +-=++……①,()()3321f x f x x x ∴-+=--+……②,联立①②,解得()31124f x x x =--+,则()2312f x x '=--, ()11511244f ∴=--+=-,()351122f '=--=-,∴切线方程为:()55142y x +=--,即10450x y +-=. 故选B.【名师点睛】本题考查利用导数的几何意义求解在某一点处的切线方程,关键是能够利用构造方程组的方式求得函数的解析式.18.【云南省玉溪市第一中学2019届高三第二次调研考试数学】函数2l ()n f x x x =的最小值为A .1e -B .1eC .12e-D .12e【答案】C【解析】由题得(0,)x ∈+∞,()2ln (2ln 1)f x x x x x x '=+=+, 令2ln 10x +=,解得12ex -=,则当12(0,e )x -∈时,()f x 为减函数,当12(e ,)x -∈+∞时,()f x 为增函数, 所以12e x -=处的函数值为最小值,且121(e )2ef -=-. 故选C.【名师点睛】本题考查用导数求函数最值,解此类题首先确定函数的定义域,其次判断函数的单调性,确定最值点,最后代回原函数求得最值.19.【四川省内江市2019届高三第三次模拟考试数学】若函数f(x)=12ax 2+xlnx −x 存在单调递增区间,则a 的取值范围是 A .1,1e ⎛⎫- ⎪⎝⎭B .1,e ⎛⎫-+∞ ⎪⎝⎭C .()1,-+∞D .1,e ⎛⎫-∞ ⎪⎝⎭【答案】B【解析】()ln f x ax x '=+, ∴()0f x '>在x ∈()0+∞,上成立, 即ax+ln x >0在x ∈()0+∞,上成立,即a ln xx->在x ∈()0+∞,上成立. 令g (x )ln x x =-,则g ′(x )21ln xx -=-, ∴g (x )ln xx =-在(0,e )上单调递减,在(e ,+∞)上单调递增,∴g (x )ln x x =-的最小值为g (e )=1e-,∴a >1e-. 故选B .【名师点睛】本题考查学生利用导数研究函数的单调性及转化化归思想的运用,属中档题.20.【山西省太原市2019届高三模拟试题(一)数学】已知定义在(0,+∞)上的函数f(x)满足xf ′(x)−f(x)<0,且f(2)=2,则f (e x )−e x >0的解集是 A .(−∞,ln2) B .(ln2,+∞) C .(0,e 2)D .(e 2,+∞)【答案】A 【解析】令g (x )=f (x )x,g ′(x )=xf ′(x )−f (x )x 2<0,∴g(x)在(0,+∞)上单调递减,且g (2)=f (2)2=1,故f (e x )−e x >0等价为f (e x )e x>f (2)2,即g (e x )>g (2),故e x <2,即x <ln2, 则所求的解集为(−∞,ln2). 故选A.【名师点睛】本题考查导数与单调性的应用,构造函数的思想,考查分析推理能力,是中档题. 21.【河南省焦作市2019届高三第四次模拟考试数学】已知a =ln √33,b =e −1,c =3ln28,则a,b,c 的大小关系为 A .b <c <a B .a >c >b C .a >b >cD .b >a >c【答案】D【解析】依题意,得ln33a ==,1lne e e b -==,3ln2ln888c ==.令f (x )=ln x x,所以f ′(x )=1−ln x x 2.所以函数f (x )在(0,e )上单调递增,在(e,+∞)上单调递减, 所以[f (x )]max =f (e )=1e =b ,且f (3)>f (8),即a >c , 所以b >a >c . 故选D.【名师点睛】本题主要考查了利用导数判断函数的单调性,构造出函数()ln xf x x=是解题的关键,属于中档题.22.【安徽省毛坦厂中学2019届高三校区4月联考数学】已知f (x )=lnx +1−ae x ,若关于x 的不等式f (x )<0恒成立,则实数a 的取值范围是 A .1,e ⎛⎫-∞ ⎪⎝⎭B .(),0-∞C .1,e⎡⎫+∞⎪⎢⎣⎭D .1,e ⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭【答案】D【解析】由()0f x <恒成立得ln 1ex x a +>恒成立, 设()ln 1e x x h x +=,则()1ln 1e xx x h x -='-. 设()1ln 1g x x x =--,则()2110g x x x'=--<恒成立,∴g (x )在(0,+∞)上单调递减,又∵g (1)=0,∴当0<x <1时,g (x )>g (1)=0,即ℎ′(x )>0; 当x >1时,g (x )<g (1)=0,即ℎ′(x )<0, ∴ℎ(x )在(0,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减, ∴ℎ(x)max =ℎ(1)=1e ,∴a >1e . 故选D.【名师点睛】本题考查利用导数求函数的最值,不等式恒成立问题,分离参数是常见的方法,属于中档题.23.【辽宁省丹东市2019届高三总复习质量测试】若1x =是函数()3221()(1)33f x x a x a a x =++-+-的极值点,则a 的值为 A .-2 B .3 C .-2或3D .-3或2【答案】B 【解析】()()()()32222113(3)(132)f x x a x a a f x x x a x a a '=++-=++-+-⇒+-,由题意可知(1)0f '=,即()212(1)303a a a a +-=+⇒-=+或2a =-,当3a =时,()222()2(1)389(9)(1)f x x a x a a x x x x +-'=++-=+-=+-,当1x >或9x <-时,()0f x '>,函数单调递增;当91x -<<时,()0f x '<,函数单调递减, 显然1x =是函数()f x 的极值点;当2a =-时,()2222()232(111))(0a a f x x a x x x x +-=-++=-=+-≥',所以函数()f x 是R 上的单调递增函数,没有极值,不符合题意,舍去. 故3a =. 故选B .【名师点睛】本题考查了已知函数的极值,求参数的问题.本题易错的地方是求出a 的值,没有通过单调性来验证1x =是不是函数的极值点,也就是说使得导函数为零的自变量的值,不一定是极值点. 24.【黑龙江省大庆市第一中学2019届高三下学期第四次模拟(最后一卷)考试】已知奇函数()f x 是定义在R 上的可导函数,其导函数为()f x ',当0x >时,有()()22f x xf x x '>+,则不等式()()()22018+2018420x f x f +-<+的解集为A .(),2016-∞-B .()2016,2012--C .(),2018-∞-D .()2016,0-【答案】A【解析】设()()2g x x f x =,因为()f x 为R 上的奇函数,所以()()()()22g x x f x x f x -=--=-,即()g x 为R 上的奇函数对()g x 求导,得()()()2f g f x x x x x '=+'⎡⎤⎣⎦, 而当0x >时,有()()220f x xf x x '>+≥,故0x >时,()0g x '>,即()g x 单调递增,所以()g x 在R 上单调递增,则不等式()()()22018+2018420x f x f +-<+即()()()22018+201842x f x f +<--, 即()()()22018+201842x f x f +<, 即()()20182g x g +<,所以20182x +<,解得2016x <-. 故选A.【名师点睛】本题考查构造函数解不等式,利用导数求函数的单调性,函数的奇偶性,题目较综合,有一定的技巧性,属于中档题.25.【重庆西南大学附属中学校2019届高三第十次月考数学】曲线21()ln 2f x x x x =+在点(1(1))f ,处的切线与直线10ax y --=垂直,则a =________. 【答案】12-【解析】因为21()ln 2f x x x x =+,所以()ln 1f x x x '=++, 因此,曲线21()ln 2f x x x x =+在点(1(1))f ,处的切线斜率为(1)112k f '==+=, 又该切线与直线10ax y --=垂直,所以12a =-. 故答案为12-. 【名师点睛】本题主要考查导数在某点处的切线斜率问题,熟记导数的几何意义即可求解,属于常考题型.26.【广东省深圳市高级中学2019届高三适应性考试(6月)数学】已知函数22,0,()e ,0,x x x f x x ⎧≤=⎨>⎩若方程2[()]f x a =恰有两个不同的实数根12,x x ,则12x x +的最大值是______.【答案】3ln 22-【解析】作出函数()f x 的图象如图所示,由()2f x a =⎡⎤⎣⎦,可得()1f x =>, 即1a >,不妨设12x x < ,则2212e x x =(1)t t =>,则12ln x x t ==,12ln x x t ∴+=令()ln g t t =()g t '= ∴当18t <<时,()0g t '>,g t 在()1,8上单调递增;当8t时,()0g t '<,g t 在()8,+∞上单调递减,∴当8t =时,g t 取得最大值,为(8)ln823ln22g =-=-.故答案为3ln 22-.【名师点睛】本题主要考查方程的根与图象交点的关系,考查了利用导数判断函数的单调性以及求函数的极值与最值,属于难题.求函数()f x 的极值与最值的步骤:(1)确定函数的定义域;(2)求导数()f x ';(3)解方程()0,f x '=求出函数定义域内的所有根;(4)判断()f x '在()0f x '=的根0x 左右两侧值的符号,如果左正右负(左增右减),那么()f x 在0x 处取极大值,如果左负右正(左减右增),那么()f x 在0x 处取极小值.(5)如果只有一个极值点,则在该点处取得极值也是最值;(6)如果求闭区间上的最值还需要比较端点处的函数值与极值的大小.27.【山东省烟台市2019届高三3月诊断性测试(一模)数学】已知函数4211()42f x x ax =-,a ∈R . (1)当1a =时,求曲线()f x 在点(2,(2))f 处的切线方程;(2)设函数2()(22)e e ()x g x x x a f x =-+--,其中e 2.71828...=是自然对数的底数,讨论()g x 的单调性并判断有无极值,有极值时求出极值. 【答案】(1)6100x y --=;(2)当0a ≤时,()g x 在(,)-∞+∞上单调递增,无极值;当0a >时,()g x 在(,-∞和)+∞单调递增,在(单调递减,极大值为2e(2)e4g a =+,极小值为2e (4g a =-+. 【解析】(1)由题意3()f x x ax '=-,所以当1a =时,(2)2f =,(2)6f '=, 因此曲线()y f x =在点(2,(2))f 处的切线方程是26(2)y x -=-, 即6100x y --=.(2)因为2()(22)e e ()x g x x x a f x =-+--, 所以2()(22)e (22)e e '()x x g x x x x a f x '=-+-+--232()e e()()(e e )x x x a x ax x a x =---=--,令()e e x h x x =-,则()e e x h x '=-, 令()0h x '=得1x =,当(,1)x ∈-∞时,()0h x '<,()h x 单调递减, 当(1,)x ∈+∞时,()0h x '>,()h x 单调递增, 所以当1x =时,min ()(1)0h x h ==, 也就说,对于x ∀∈R 恒有()0h x ≥. 当0a ≤时,2()()()0g x x a h x '=-≥,()g x 在(,)-∞+∞上单调递增,无极值;当0a >时,令()0g x '=,可得x =当x <x >2()()()0g x x a h x '=-≥,()g x 单调递增,当x <<()0g x '<,()g x 单调递减,因此,当x =()g x 取得极大值2e(2)e4g a =+;当x =()g x 取得极小值2e (4g a =-+. 综上所述:当0a ≤时,()g x 在(,)-∞+∞上单调递增,无极值;当0a >时,()g x 在(,-∞和)+∞上单调递增,在(上单调递减, 函数既有极大值,又有极小值,极大值为2e(2)e4g a =+,极小值为2e (4g a =-+. 【名师点睛】本题考查了函数的单调性,极值问题,考查导数的应用以及分类讨论思想,转化思想,是一道综合题.28.【陕西省2019届高三第三次联考数学】已知函数f(x)=lnx −ax ,g(x)=x 2,a ∈R .(1)求函数f(x)的极值点;(2)若f(x)≤g(x)恒成立,求a 的取值范围.【答案】(1)极大值点为1a ,无极小值点.(2)a ≥−1.【解析】(1)()ln f x x ax =-的定义域为(0,+∞),f ′(x )=1x −a , 当a ≤0时,f ′(x )=1x −a >0,所以f (x )在(0,+∞)上单调递增,无极值点;当a >0时,解f ′(x )=1x −a >0得0<x <1a ,解f ′(x )=1x −a <0得x >1a , 所以f (x )在(0,1a )上单调递增,在(1a ,+∞)上单调递减,所以函数f (x )有极大值点,为1a ,无极小值点. (2)由条件可得ln x −x 2−ax ≤0(x >0)恒成立, 则当x >0时,a ≥ln x x−x 恒成立,令ℎ(x )=ln x x−x(x >0),则ℎ′(x )=1−x 2−ln xx 2,令k (x )=1−x 2−ln x(x >0),则当x >0时,k ′(x )=−2x −1x <0,所以k (x )在(0,+∞)上为减函数. 又k (1)=0,所以在(0,1)上,ℎ′(x )>0;在(1,+∞)上,ℎ′(x )<0. 所以ℎ(x )在(0,1)上为增函数,在(1,+∞)上为减函数, 所以ℎ(x )max =ℎ(1)=−1,所以a ≥−1.【名师点睛】对于函数恒成立或者有解求参的问题,常用方法有:变量分离,参变分离,转化为函数最值问题;或者直接求函数最值,使得函数最值大于或者小于0;或者分离成两个函数,使得一个函数恒大于或小于另一个函数.29.【山东省济宁市2019届高三二模数学】已知函数f(x)=lnx −xe x +ax(a ∈R).(1)若函数f(x)在[1,+∞)上单调递减,求实数a 的取值范围; (2)若a =1,求f(x)的最大值.【答案】(1)a ≤2e −1;(2)f(x)max =−1.【解析】(1)由题意知,f′(x)=1x −(e x +xe x )+a =1x −(x +1)e x +a ≤0在[1,+∞)上恒成立, 所以a ≤(x +1)e x −1x 在[1,+∞)上恒成立. 令g(x)=(x +1)e x −1x ,则g′(x)=(x +2)e x +1x 2>0,所以g(x)在[1,+∞)上单调递增,所以g(x)min =g(1)=2e −1, 所以a ≤2e −1.(2)当a =1时,f(x)=lnx −xe x +x(x >0). 则f′(x)=1x−(x +1)e x +1=(x +1)(1x−e x ),令m(x)=1x −e x ,则m′(x)=−1x 2−e x <0, 所以m(x)在(0,+∞)上单调递减.由于m(12)>0,m(1)<0,所以存在x 0>0满足m(x 0)=0,即e x 0=1x 0.当x ∈(0,x 0)时,m(x)>0,f′(x)>0;当x ∈(x 0,+∞)时,m(x)<0,f′(x)<0. 所以f(x)在(0,x 0)上单调递增,在(x 0,+∞)上单调递减. 所以f(x)max =f (x 0)=lnx 0−x 0e x 0+x 0, 因为e x 0=1x 0,所以x 0=−lnx 0,所以f(x 0)=−x 0−1+x 0=−1, 所以f(x)max =−1.【名师点睛】本题主要考查利用导数研究函数的单调性,最值,零点存在性定理及其应用,分类讨论的数学思想等知识,意在考查学生的转化能力和计算求解能力.30.【福建省龙岩市2019届高三5月月考数学】今年3月5日,国务院总理李克强作的政府工作报告中,提到要“惩戒学术不端,力戒学术不端,力戒浮躁之风”.教育部日前公布的《教育部2019年部门预算》中透露,2019年教育部拟抽检博士学位论文约6000篇,预算为800万元.国务院学位委员会、教育部2014年印发的《博士硕士学位论文抽检办法》通知中规定:每篇抽检的学位论文送3位同行专家进行评议,3位专家中有2位以上(含2位)专家评议意见为“不合格”的学位论文,将认定为“存在问题学位论文”.有且只有1位专家评议意见为“不合格”的学位论文,将再送2位同行专家进行复评,2位复评专家中有1位以上(含1位)专家评议意见为“不合格”的学位论文,将认定为“存在问题学位论文”.设每篇学位论文被每位专家评议为“不合格”的概率均为(01)p p <<,且各篇学位论文是否被评议为“不合格”相互独立.(1)记一篇抽检的学位论文被认定为“存在问题学位论文”的概率为()f p ,求()f p ;(2)若拟定每篇抽检论文不需要复评的评审费用为900元,需要复评的评审费用为1500元;除评审费外,其它费用总计为100万元.现以此方案实施,且抽检论文为6000篇,问是否会超过预算并说明理由.【答案】(1)−3p 5+12p 4−17p 3+9p 2;(2)若以此方案实施,不会超过预算.【解析】(1)因为一篇学位论文初评被认定为“存在问题学位论文”的概率为C 32p 2(1−p )+C 33p 3, 一篇学位论文复评被认定为“存在问题学位论文”的概率为C 31p (1−p )2[1−(1−p )2],所以一篇学位论文被认定为“存在问题学位论文”的概率为f (p )=C 32p 2(1−p )+C 33p 3+C 31p (1−p )2[1−(1−p )2]=3p 2(1−p )+p 3+3p (1−p )2[1−(1−p )2] =−3p 5+12p 4−17p 3+9p 2.(2)设每篇学位论文的评审费为X 元,则X 的可能取值为900,1500.P (X =1500)=C 31p (1−p )2, P (X =900)=1−C 31p (1−p )2, 所以E (X )=900×[1−C 31p (1−p )2]+1500×C 31p (1−p )2=900+1800p (1−p )2. 令g (p )=p (1−p )2,p ∈(0,1),g ′(p )=(1−p )2−2p (1−p )=(3p −1)(p −1). 当p ∈(0,13)时,g ′(p )>0,g (p )在(0,13)上单调递增;当p ∈(13,1)时,g ′(p )<0,g (p )在(13,1)上单调递减,所以g (p )的最大值为g (13)=427.所以实施此方案,最高费用为100+6000×(900+1800×427)×10−4=800(万元). 综上,若以此方案实施,不会超过预算.【名师点睛】本题主要考查互斥事件的概率和独立重复试验的概率的求法,考查随机变量的期望的求法,考查利用导数求函数的最大值,意在考查学生对这些知识的理解掌握水平和分析推理能力. 31.【北京市西城区2019届高三4月统一测试(一模)数学】设函数f(x)=m e x −x 2+3,其中m ∈R .(1)当f(x)为偶函数时,求函数ℎ(x)=xf(x)的极值;(2)若函数f(x)在区间[−2 , 4]上有两个零点,求m 的取值范围. 【答案】(1)极小值ℎ(−1)=−2,极大值ℎ(1)=2;(2)−2e <m <13e 4或m =6e 3.【解析】(1)由函数f(x)是偶函数,得f(−x)=f(x), 即m e −x −(−x)2+3=m e x −x 2+3对于任意实数x 都成立, 所以m =0. 此时ℎ(x)=xf(x)=−x 3+3x ,则ℎ′(x)=−3x 2+3. 由ℎ′(x)=0,解得x =±1. 当x 变化时,ℎ′(x)与ℎ(x)的变化情况如下表所示:所以ℎ(x)在(−∞,−1),(1,+∞)上单调递减,在(−1,1)上单调递增. 所以ℎ(x)有极小值ℎ(−1)=−2,极大值ℎ(1)=2. (2)由f(x)=m e x −x 2+3=0,得m =x 2−3e x.所以“f(x)在区间[−2 , 4]上有两个零点”等价于“直线y =m 与曲线g(x)=x 2−3e x,x ∈[−2 , 4]有且只有两个公共点”.对函数g(x)求导,得g ′(x)=−x 2+2x+3e x.由g ′(x)=0,解得x 1=−1,x 2=3. 当x 变化时,g ′(x)与g(x)的变化情况如下表所示:所以g(x)在(−2,−1),(3,4)上单调递减,在(−1,3)上单调递增. 又因为g(−2)=e 2,g(−1)=−2e ,g(3)=6e 3<g(−2),g(4)=13e 4>g(−1),所以当−2e <m <13e4或m =6e3时,直线y =m 与曲线g(x)=x 2−3e x,x ∈[−2 , 4]有且只有两个公共点.即当−2e <m <13e 4或m =6e3时,函数f(x)在区间[−2 , 4]上有两个零点.【名师点睛】利用函数零点的情况求参数值或取值范围的方法: (1)利用零点存在的判定定理构建不等式求解. (2)分离参数后转化为函数的值域(最值)问题求解. (3)转化为两熟悉的函数图象问题,从而构建不等式求解.。
高考数学试题分项版解析 专题03 导数 理(含解析)【含答案】
专题03 导数1.【2015高考福建,理10】若定义在R 上的函数()f x 满足()01f =- ,其导函数()f x ' 满足()1f x k '>> ,则下列结论中一定错误的是( )A .11f k k ⎛⎫<⎪⎝⎭ B .111f k k ⎛⎫> ⎪-⎝⎭ C .1111f k k ⎛⎫< ⎪--⎝⎭ D . 111k f k k ⎛⎫> ⎪--⎝⎭【答案】C【解析】由已知条件,构造函数()()g x f x kx =-,则''()()0g x f x k =->,故函数()g x 在R 上单调递增,且101k >-,故1()(0)1g g k >-,所以1()111k f k k ->---,11()11f k k >--,所以结论中一定错误的是C ,选项D 无法判断;构造函数()()h x f x x =-,则''()()10h x f x =->,所以函数()h x 在R 上单调递增,且10k >,所以1()(0)h h k >,即11()1f k k ->-,11()1f k k>-,选项A,B 无法判断,故选C .【考点定位】函数与导数.【名师点睛】联系已知条件和结论,构造辅助函数是高中数学中一种常用的方法,解题中若遇到有关不等式、方程及最值之类问题,设法建立起目标函数,并确定变量的限制条件,通过研究函数的单调性、最值等问题,常可使问题变得明了,属于难题.2.【2015高考陕西,理12】对二次函数2()f x ax bx c =++(a 为非零常数),四位同学分别给出下列结论,其中有且仅有一个结论是错误的,则错误的结论是( ) A .1-是()f x 的零点 B .1是()f x 的极值点 C .3是()f x 的极值 D. 点(2,8)在曲线()y f x =上 【答案】A【解析】若选项A 错误时,选项B 、C 、D 正确,()2f x ax b '=+,因为1是()f x 的极值点,3是()f x 的极值,所以()()1013f f '=⎧⎪⎨=⎪⎩,即203a b a b c +=⎧⎨++=⎩,解得:23b a c a =-⎧⎨=+⎩,因为点()2,8在曲线()y f x =上,所以428a b c ++=,即()42238a a a +⨯-++=,解得:5a =,所以10b =-,8c =,所以()25108f x x x =-+,因为()()()21511018230f -=⨯--⨯-+=≠,所以1-不是()f x 的零点,所以选项A 错误,选项B 、C 、D 正确,故选A .【考点定位】1、函数的零点;2、利用导数研究函数的极值.【名师点晴】本题主要考查的是函数的零点和利用导数研究函数的极值,属于难题.解题时一定要抓住重要字眼“有且仅有一个”和“错误”,否则很容易出现错误.解推断结论的试题时一定要万分小心,除了作理论方面的推导论证外,利用特殊值进行检验,也可作必要的合情推理.3.【2015高考新课标2,理12】设函数'()f x 是奇函数()()f x x R ∈的导函数,(1)0f -=,当0x >时,'()()0xf x f x -<,则使得()0f x >成立的x 的取值范围是( )A .(,1)(0,1)-∞-B .(1,0)(1,)-+∞C .(,1)(1,0)-∞--D .(0,1)(1,)+∞【答案】A【考点定位】导数的应用、函数的图象与性质.【名师点睛】联系已知条件和结论,构造辅助函数是高中数学中一种常用的方法,解题中若遇到有关不等式、方程及最值之类问题,设法建立起目标函数,并确定变量的限制条件,通过研究函数的单调性、最值等问题,常可使问题变得明了,属于难题.4.【2015高考新课标1,理12】设函数()f x =(21)xe x ax a --+,其中a 1,若存在唯一的整数0x ,使得0()f x 0,则a 的取值范围是( )(A)[-32e ,1) (B)[-32e ,34) (C)[32e ,34) (D)[32e,1)【答案】D【解析】设()g x =(21)xe x -,y ax a =-,由题知存在唯一的整数0x ,使得0()g x 在直线y ax a =-的下方.因为()(21)xg x e x '=+,所以当12x <-时,()g x '<0,当12x >-时,()g x '>0,所以当12x =-时,max [()]g x =12-2e-,当0x =时,(0)g =-1,(1)30g e =>,直线y ax a =-恒过(1,0)斜率且a ,故(0)1a g ->=-,且1(1)3g e a a --=-≥--,解得32e≤a <1,故选D.【考点定位】本题主要通过利用导数研究函数的图像与性质解决不等式成立问题【名师点睛】对存在性问题有三种思路,思路1:参变分离,转化为参数小于某个函数(或参数大于某个函数),则参数该于该函数的最大值(大于该函数的最小值);思路2:数形结合,利用导数先研究函数的图像与性质,再画出该函数的草图,结合图像确定参数范围,若原函数图像不易做,常化为一个函数存在一点在另一个函数上方,用图像解;思路3:分类讨论,本题用的就是思路2.5.【2015高考陕西,理16】如图,一横截面为等腰梯形的水渠,因泥沙沉积,导致水渠截面边界呈抛物线型(图中虚线表示),则原始的最大流量与当前最大流量的比值为 .【答案】1.2【解析】建立空间直角坐标系,如图所示:原始的最大流量是()11010222162⨯+-⨯⨯=,设抛物线的方程为22x py =(0p >),因为该抛物线过点()5,2,所以2225p ⨯=,解得254p =,所以2252x y =,即2225y x =,所以当前最大流量是O xy()()5323535522224022255255257575753x dx x x --⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎡⎤-=-=⨯-⨯-⨯--⨯-= ⎪ ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎣⎦⎰,故原始的最大流量与当前最大流量的比值是161.2403=,所以答案应填:1.2. 【考点定位】1、定积分;2、抛物线的方程;3、定积分的几何意义.【名师点晴】本题主要考查的是定积分、抛物线的方程和定积分的几何意义,属于难题.解题时一定要抓住重要字眼“原始”和“当前”,否则很容易出现错误.解本题需要掌握的知识点是定积分的几何意义,即由直线x a =,x b =,0y =和曲线()y f x =所围成的曲边梯形的面积是()baf x dx ⎰.6.【2015高考天津,理11】曲线2y x = 与直线y x = 所围成的封闭图形的面积为 . 【答案】16【考点定位】定积分几何意义与定积分运算.【名师点睛】本题主要考查定积分几何意义与运算能力.定积分的几何意义体现数形结合的典型示范,既考查微积分的基本思想又考查了学生的作图、识图能力以及运算能力.【2015高考湖南,理11】20(1)x dx ⎰-= .【答案】0. 【解析】试题分析:0)21()1(2220=-=-⎰x x dx x . 【考点定位】定积分的计算.【名师点睛】本题主要考查定积分的计算,意在考查学生的运算求解能力,属于容易题,定积分的计算通常有两类基本方法:一是利用牛顿-莱布尼茨定理;二是利用定积分的几何意义求解. 7.【2015高考新课标2,理21】(本题满分12分) 设函数2()mxf x ex mx =+-.(Ⅰ)证明:()f x 在(,0)-∞单调递减,在(0,)+∞单调递增;(Ⅱ)若对于任意12,[1,1]x x ∈-,都有12()()1f x f x e -≤-,求m 的取值范围. 【答案】(Ⅰ)详见解析;(Ⅱ)[1,1]-. 【解析】(Ⅰ)'()(1)2mxf x m ex =-+.若0m ≥,则当(,0)x ∈-∞时,10mxe -≤,'()0f x <;当(0,)x ∈+∞时,10mx e -≥,'()0f x >. 若0m <,则当(,0)x ∈-∞时,10mxe->,'()0f x <;当(0,)x ∈+∞时,10mx e -<,'()0f x >.所以,()f x 在(,0)-∞单调递减,在(0,)+∞单调递增.(Ⅱ)由(Ⅰ)知,对任意的m ,()f x 在[1,0]-单调递减,在[0,1]单调递增,故()f x 在0x =处取得最小值.所以对于任意12,[1,1]x x ∈-,12()()1f x f x e -≤-的充要条件是:(1)(0)1,(1)(0)1,f f e f f e -≤-⎧⎨--≤-⎩即1,1,m me m e e m e -⎧-≤-⎪⎨+≤-⎪⎩①,设函数()1t g t e t e =--+,则'()1tg t e =-.当0t <时,'()0g t <;当0t >时,'()0g t >.故()g t 在(,0)-∞单调递减,在(0,)+∞单调递增.又(1)0g =,1(1)20g e e --=+-<,故当[1,1]t ∈-时,()0g t ≤.当[1,1]m ∈-时,()0g m ≤,()0g m -≤,即①式成立.当1m >时,由()g t 的单调性,()0g m >,即1m e m e ->-;当1m <-时,()0g m ->,即1me m e -+>-.综上,m 的取值范围是[1,1]-.【考点定位】导数的综合应用. 【名师点睛】(Ⅰ)先求导函数'()(1)2mxf x m ex =-+,根据m 的范围讨论导函数在(,0)-∞和(0,)+∞的符号即可;(Ⅱ)12()()1f x f x e -≤-恒成立,等价于12max ()()1f x f x e -≤-.由12,x x 是两个独立的变量,故可求研究()f x 的值域,由(Ⅰ)可得最小值为(0)1f =,最大值可能是(1)f -或(1)f ,故只需(1)(0)1,(1)(0)1,f f e f f e -≤-⎧⎨--≤-⎩,从而得关于m 的不等式,因不易解出,故利用导数研究其单调性和符号,从而得解.8.【2015高考江苏,19】(本小题满分16分) 已知函数),()(23R b a b ax x x f ∈++=. (1)试讨论)(x f 的单调性;(2)若a c b -=(实数c 是a 与无关的常数),当函数)(x f 有三个不同的零点时,a的取值范围恰好是),23()23,1()3,(+∞--∞ ,求c 的值.【答案】(1)当0a =时, ()f x 在(),-∞+∞上单调递增;当0a >时, ()f x 在2,3a ⎛⎫-∞- ⎪⎝⎭,()0,+∞上单调递增,在2,03a ⎛⎫- ⎪⎝⎭上单调递减; 当0a <时, ()f x 在(),0-∞,2,3a ⎛⎫-+∞ ⎪⎝⎭上单调递增,在20,3a ⎛⎫- ⎪⎝⎭上单调递减.(2) 1.c =当0a <时,()2,0,3a x ⎛⎫∈-∞-+∞ ⎪⎝⎭时,()0f x '>,20,3a x ⎛⎫∈- ⎪⎝⎭时,()0f x '<,所以函数()f x 在(),0-∞,2,3a ⎛⎫-+∞ ⎪⎝⎭上单调递增,在20,3a ⎛⎫- ⎪⎝⎭上单调递减.(2)由(1)知,函数()f x 的两个极值为()0f b =,324327a f a b ⎛⎫-=+ ⎪⎝⎭,则函数()f x 有三个 零点等价于()32400327a f f b a b ⎛⎫⎛⎫⋅-=+< ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,从而304027a a b >⎧⎪⎨-<<⎪⎩或304027a b a <⎧⎪⎨<<-⎪⎩. 又b c a =-,所以当0a >时,34027a a c -+>或当0a <时,34027a a c -+<. 设()3427g a a a c =-+,因为函数()f x 有三个零点时,a 的取值范围恰好是 ()33,31,,22⎛⎫⎛⎫-∞-+∞ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,则在(),3-∞-上()0g a <,且在331,,22⎛⎫⎛⎫+∞ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭上()0g a >均恒成立, 从而()310g c -=-≤,且3102g c ⎛⎫=-≥⎪⎝⎭,因此1c =. 此时,()()()3221111f x x ax a x x a x a ⎡⎤=++-=++-+-⎣⎦,因函数有三个零点,则()2110x a x a +-+-=有两个异于1-的不等实根,所以()()22141230a a a a ∆=---=+->,且()()21110a a ---+-≠, 解得()33,31,,22a ⎛⎫⎛⎫∈-∞-+∞ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭. 综上1c =.【考点定位】利用导数求函数单调性、极值、函数零点【名师点晴】求函数的单调区间的步骤:①确定函数y =f(x)的定义域;②求导数y′=f′(x),令f′(x)=0,解此方程,求出在定义区间内的一切实根;③把函数f(x)的间断点(即f(x)的无定义点)的横坐标和上面的各实数根按由小到大的顺序排列起来,然后用这些点把函数f(x)的定义区间分成若干个小区间;④确定f′(x)在各个区间内的符号,根据符号判定函数在每个相应区间内的单调性.已知函数的零点个数问题处理方法为:利用函数的单调性、极值画出函数的大致图像,数形结合求解. 已知不等式解集求参数方法:利用不等式解集与对应方程根的关系找等量关系或不等关系. 9.【2015高考福建,理20】已知函数f()ln(1)x x =+,(),(k ),g x kx R =? (Ⅰ)证明:当0x x x ><时,f();(Ⅱ)证明:当1k <时,存在00x >,使得对0(0),x x Î任意,恒有f()()x g x >;(Ⅲ)确定k 的所以可能取值,使得存在0t >,对任意的(0),x Î,t 恒有2|f()()|x g x x -<. 【答案】(Ⅰ)详见解析;(Ⅱ)详见解析;(Ⅲ) =1k .【解析】解法一:(1)令()f()ln(1),(0,),F x x x x x x =-=+-??则有1()11+1+xF x x x¢=-=- 当(0,),x ?? ()0F x ¢<,所以()F x 在(0,)+?上单调递减; 故当0x >时,()(0)0,F x F <=即当0x >时,x x f()<. (2)令G()f()()ln(1),(0,),x x g x x kx x =-=+-??则有1(1k)()1+1+kx G x k x x-+-¢=-=当0k £ G ()0x ¢>,所以G()x 在[0,)+?上单调递增, G()(0)0x G >=(3)当1k >时,由(1)知,对于(0,),x "违+()f()g x x x ,>>故()f()g x x >, |f()()|()()k ln(1)x g x g x f x x x -=-=-+, 令2M()k ln(1),[0)x x x x x =-+-违,+,则有21-2+(k-2)1M ()k 2=,11x x k x x x x+-¢=--++故当0x Î(时,M ()0x ¢>,M()x 在[0上单调递增,故M()M(0)0x >=,即2|f()()|x g x x ->,所以满足题意的t 不存在.当1k <时,由(2)知存在00x >,使得对任意的任意的0(0),x x ,Î恒有f()()x g x >. 此时|f()()|f()()ln(1)k x g x x g x x x -=-=+-,令2N()ln(1)k ,[0)x x x x x =+--违,+,则有2'1-2-(k+2)1()2=,11x x k N x k x x x-+=--++故当0x Î(时,N ()0x ¢>,M()x 在[0上单调递增,故N()(0)0x N >=,即2f()()x g x x ->,记0x 1x ,则当21(0)|f()()|x x x g x x ?>,时,恒有,故满足题意的t 不存在.当=1k ,由(1)知,(0,),x 违当+|f()()|()()ln(1)x g x g x f x x x -=-=-+,令2H()ln(1),[0)x x x x x =-+-违,+,则有21-2H ()12=,11x xx x x x-¢=--++当0x >时,H ()0x ¢<,所以H()x 在[0+¥,)上单调递减,故H()(0)0x H <=, 故当0x >时,恒有2|f()()|x g x x -<,此时,任意实数t 满足题意. 综上,=1k .解法二:(1)(2)同解法一.(3)当1k >时,由(1)知,对于(0,),x "违+()f()g x x x >>,, 故|f()()|()()k ln(1)k (k 1)x g x g x f x x x x x x -=-=-+>-=-, 令2(k 1),01x x x k -><<-解得,从而得到当1k >时,(0,1)x k ?对于恒有2|f()()|x g x x ->,所以满足题意的t 不存在. 当1k <时,取11k+1=12k k k <<,从而 由(2)知存在00x >,使得0(0),x x Î任意,恒有1f()()x k x kx g x >>=. 此时11|f()()|f()()(k)2kx g x x g x k x x --=->-=, 令21k 1k ,022x x x --><<解得,此时 2f()()x g x x ->, 记0x 与1-k 2中较小的为1x ,则当21(0)|f()()|x x x g x x ?>,时,恒有,【考点定位】导数的综合应用.【名师点睛】在解函数的综合应用问题时,我们常常借助导数,将题中千变万化的隐藏信息进行转化,探究这类问题的根本,从本质入手,进而求解,利用导数研究函数的单调性,再用单调性来证明不等式是函数、导数、不等式综合中的一个难点,解题技巧是构造辅助函数,把不等式的证明转化为利用导数研究函数的单调性或最值,从而证得不等式,注意()()f x g x >与min max ()()f x g x >不等价,min max ()()f x g x >只是()()f x g x >的特例,但是也可以利用它来证明,在2014年全国Ⅰ卷理科高考21题中,就是使用该种方法证明不等式;导数的强大功能就是通过研究函数极值、最值、单调区间来判断函数大致图象,这是利用研究基本初等函数方法所不具备的,而是其延续. 10.【2015江苏高考,17】(本小题满分14分)某山区外围有两条相互垂直的直线型公路,为进一步改善山区的交通现状,计划修建一条连接两条公路的山区边界的直线型公路,记两条相互垂直的公路为12l l ,,山区边 界曲线为C ,计划修建的公路为l ,如图所示,M ,N 为C 的两个端点,测得点M 到12l l , 的距离分别为5千米和40千米,点N 到12l l ,的距离分别为20千米和2.5千米,以12l l , 所在的直线分别为x ,y 轴,建立平面直角坐标系xOy ,假设曲线C 符合函数2ay x b=+ (其中a ,b 为常数)模型. (1)求a ,b 的值;(2)设公路l 与曲线C 相切于P 点,P 的横坐标为t .①请写出公路l 长度的函数解析式()f t MP②当t 为何值时,公路l 的长度最短?求出最短长度.【答案】(1)1000,0;a b ==(2)①()f t =定义域为[5,20],②min ()t f t == 【解析】(1)由题意知,点M ,N 的坐标分别为()5,40,()20,2.5.将其分别代入2ay x b =+,得4025 2.5400ab a b ⎧=⎪⎪+⎨⎪=⎪+⎩,解得10000a b =⎧⎨=⎩.(2)①由(1)知,21000y x =(520x ≤≤),则点P 的坐标为21000,t t ⎛⎫⎪⎝⎭, 设在点P 处的切线l 交x ,y 轴分别于A ,B 点,32000y x '=-, 则l 的方程为()2310002000y x t t t -=--,由此得3,02t ⎛⎫A ⎪⎝⎭,230000,t ⎛⎫B ⎪⎝⎭. 故()f t ==,[]5,20t ∈. ②设()624410g t t t ⨯=+,则()6516102g t t t⨯'=-.令()0g t '=,解得t =当(t ∈时,()0g t '<,()g t 是减函数;当()t ∈时,()0g t '>,()g t 是增函数.从而,当t =()g t 有极小值,也是最小值,所以()min 300g t =, 此时()min f t =.答:当t =l的长度最短,最短长度为千米. 【考点定位】利用导数求函数最值,导数几何意义【名师点晴】解决实际应用问题首先要弄清题意,分清条件和结论,理顺数量关系,初步选择数学模型,然后将自然语言转化为数学语言,将文字语言转化为符号语言,利用数学知识,建立相应的数学模型;本题已直接给出模型,只需确定其待定参数即可.求解数学模型,得出数学结论,这一步骤在应用题中要求不高,难度中等偏下,本题是一个简单的利用导数求最值的问题.首先利用导数的几何意义是切点处切线的斜率,然后再利用导数求极值与最值.11.【2015高考山东,理21】设函数()()()2ln 1f x x a x x =++-,其中a R ∈. (Ⅰ)讨论函数()f x 极值点的个数,并说明理由; (Ⅱ)若()0,0x f x ∀>≥成立,求a 的取值范围.【答案】(I ):当0a < 时,函数()f x 在()1,-+∞上有唯一极值点; 当809a ≤≤时,函数()f x 在()1,-+∞上无极值点; 当89a >时,函数()f x 在()1,-+∞上有两个极值点; (II )a 的取值范围是[]0,1.(2)当0a > 时, ()()28198a a a a a ∆=--=-①当809a <≤时,0∆≤ ,()0g x ≥ 所以,()0f x '≥,函数()f x 在()1,-+∞上单调递增无极值; ②当89a >时,0∆>设方程2210ax ax a ++-=的两根为1212,(),x x x x <因为1212x x +=-所以,1211,44x x <->-由()110g -=>可得:111,4x -<<-所以,当()11,x x ∈-时,()()0,0g x f x '>> ,函数()f x 单调递增; 当()12,x x x ∈时,()()0,0g x f x '<< ,函数()f x 单调递减; 当()2,x x ∈+∞时,()()0,0g x f x '>> ,函数()f x 单调递增; 因此函数()f x 有两个极值点. (3)当0a < 时,0∆> 由()110g -=>可得:11,x <-当()21,x x ∈-时,()()0,0g x f x '>> ,函数()f x 单调递增; 当()2,x x ∈+∞时,()()0,0g x f x '<< ,函数()f x 单调递减; 因此函数()f x 有一个极值点. 综上:当0a < 时,函数()f x 在()1,-+∞上有唯一极值点; 当809a ≤≤时,函数()f x 在()1,-+∞上无极值点; 当89a >时,函数()f x 在()1,-+∞上有两个极值点; (II )由(I )知, (1)当809a ≤≤时,函数()f x 在()0,+∞上单调递增, 因为()00f =所以,()0,x ∈+∞时,()0f x > ,符合题意; (2)当819a <≤ 时,由()00g ≥ ,得20x ≤所以,函数()f x 在()0,+∞上单调递增,又()00f =,所以,()0,x ∈+∞时,()0f x > ,符合题意; (3)当1a > 时,由()00g < ,可得20x > 所以()20,x x ∈ 时,函数()f x 单调递减; 又()00f =所以,当()20,x x ∈时,()0f x < 不符合题意; (4)当0a <时,设()()ln 1h x x x =-+ 因为()0,x ∈+∞时,()11011x h x x x '=-=>++当11x a>-时,()210ax a x +-< 此时,()0,f x < 不合题意. 综上所述,a 的取值范围是[]0,1【考点定位】1、导数在研究函数性质中的应用;2、分类讨论的思想.【名师点睛】本题考查了导数在研究函数性质中的应用,着重考查了分类讨论、数形结合、转化的思想方法,意在考查学生结合所学知识分析问题、解决问题的能力,其中最后一问所构造的函数体现了学生对不同函数增长模型的深刻理解.12.【2015高考安徽,理21】设函数2()f x x ax b =-+.(Ⅰ)讨论函数(sin )f x 在(,)22ππ-内的单调性并判断有无极值,有极值时求出极值; (Ⅱ)记2000()f x x a x b =-+,求函数0(sin )(sin )f x f x -在[]22ππ-,上的最大值D ;(Ⅲ)在(Ⅱ)中,取000a b ==,求24a zb =-满足D 1≤时的最大值.【答案】(Ⅰ)极小值为24a b -;(Ⅱ)00||||D a a b b =-+-; (Ⅲ)1.【解析】(Ⅰ)2(sin )sin sin sin (sin )f x x a x b x x a b =-+=-+,22x ππ-<<.[(sin )]'(2sin )cos f x x a x =-,22x ππ-<<.因为22x ππ-<<,所以cos 0,22sin 2x x >-<<.①当2,a b R ≤-∈时,函数(sin )f x 单调递增,无极值. ②当2,a b R ≥∈时,函数(sin )f x 单调递减,无极值. ③当22a -<<,在(,)22ππ-内存在唯一的0x ,使得02sin x a =. 02x x π-<≤时,函数(sin )f x 单调递减;02x x π<<时,函数(sin )f x 单调递增.因此,22a -<<,b R ∈时,函数(sin )f x 在0x 处有极小值20(sin )()24a a f x fb ==-.(Ⅱ)22x ππ-≤≤时,00000|(sin )(sin )||()sin |||||f x f x a a x b b a a b b -=-+-≤-+-,当00()()0a a b b --≥时,取2x π=,等号成立,当00()()0a a b b --<时,取2x π=-,等号成立,由此可知,函数0(sin )(sin )f x f x -在[]22ππ-,上的最大值为00||||D a a b b =-+-.(Ⅲ)D 1≤,即||||1a b +≤,此时201,11a b ≤≤-≤≤,从而214a z b =-≤. 取0,1a b ==,则||||1a b +≤,并且214a z b =-=. 由此可知,24a zb =-满足条件D 1≤的最大值为1.【考点定位】1.函数的单调性、极值与最值;2.绝对值不等式的应用.【名师点睛】函数、导数解答题中贯穿始终的是数学思想方法,在含有参数的试题中,分类与整合思想是必要的,由于是函数问题,所以函数思想、数形结合思想也是必要的,把不等式问题转化为函数最值问题、把方程的根转化为函数零点问题等,转化与化归思想也起着同样的作用,解决函数、导数的解答题要充分注意数学思想方法的应用.13.【2015高考天津,理20(本小题满分14分)已知函数()n ,nf x x x x R =-∈,其中*n ,n 2N ∈≥. (I)讨论()f x 的单调性;(II)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:对于任意的正实数x ,都有()()f x g x ≤;(III)若关于x 的方程()=a(a )f x 为实数有两个正实根12x x ,,求证: 21|-|21ax x n<+- 【答案】(I) 当n 为奇数时,()f x 在(,1)-∞-,(1,)+∞上单调递减,在(1,1)-内单调递增;当n 为偶数时,()f x 在(,1)-∞-上单调递增,()f x 在(1,)+∞上单调递减. (II)见解析; (III)见解析.(2)当n 为偶数时,当()0f x '>,即1x <时,函数()f x 单调递增; 当()0f x '<,即1x >时,函数()f x 单调递减.所以,()f x 在(,1)-∞-上单调递增,()f x 在(1,)+∞上单调递减. (II)证明:设点P 的坐标为0(,0)x ,则110n x n-=,20()f x n n '=-,曲线()y f x =在点P 处的切线方程为()00()y f x x x '=-,即()00()()g x f x x x '=-,令()()()F x f x g x =-,即()00()()()F x f x f x x x '=--,则0()()()F x f x f x '''=-由于1()n f x nxn -'=-+在()0,+∞上单调递减,故()F x '在()0,+∞上单调递减,又因为0()0F x '=,所以当0(0,)x x ∈时,0()0F x '>,当0(,)x x ∈+∞时,0()0F x '<,所以()F x 在0(0,)x 内单调递增,在0(,)x +∞内单调递减,所以对任意的正实数x 都有0()()0F x F x ≤=,即对任意的正实数x ,都有()()f x g x ≤. (III)证明:不妨设12x x ≤,由(II)知()()2()g x n n x x =--,设方程()g x a =的根为2x ',可得202.ax x n n'=+-,当2n ≥时,()g x 在(),-∞+∞上单调递减,又由(II)知222()()(),g x f x a g x '≥==可得22x x '≤.类似的,设曲线()y f x =在原点处的切线方程为()y h x =,可得()h x nx =,当(0,)x ∈+∞,()()0n f x h x x -=-<,即对任意(0,)x ∈+∞,()().f x h x <设方程()h x a =的根为1x ',可得1ax n'=,因为()h x nx =在(),-∞+∞上单调递增,且111()()()h x a f x h x '==<,因此11x x '<.由此可得212101ax x x x x n''-<-=+-. 因为2n ≥,所以11112(11)111n n n Cn n ---=+≥+=+-=,故1102n nx -≥=,所以2121ax x n-<+-. 【考点定位】1.导数的运算;2.导数的几何意义;3.利用导数研究函数性质、证明不等式.【名师点睛】本题主要考查函数的性质与导数之间的关系以及利用函数证明不等式.第(I)小题求导后分n 为奇偶数讨论函数的单调性,体现了数学分类讨论的重要思想;第(II)(III)中都利用了构造函数证明不等式这一重要思想方法,体现数学中的构造法在解题中的重要作用,是拨高题.14.【2015高考重庆,理20】 设函数()()23xx axf x a R e+=∈(1)若()f x 在0x =处取得极值,确定a 的值,并求此时曲线()y f x =在点()()1,1f 处的切线方程; (2)若()f x 在[)3,+∞上为减函数,求a 的取值范围。
高中数学复习提升专题03 解三角形中的最值、范围问题(解析版)
专题03 解三角形中的最值、范围问题高考对正弦定理和余弦定理的考查较为灵活,题型多变,选择题、填空题的形式往往独立考查正弦定理或余弦定理,解答题往往综合考查定理在确定三角形边角中的应用,多与三角形周长、面积有关;有时也会与平面向量、三角恒等变换、不等式、导数等结合考查,试题难度控制在中等以下,主要考查灵活运用公式求解计算能力、推理论证能力、数学应用意识、数形结合思想等.本专题围绕解三角形中的最值、范围问题精选例题,并给出针对性练习,以期求得热点难点的突破.【热点难点突破】例1.【2018年江苏卷】在中,角所对的边分别为,,的平分线交于点D,且,则的最小值为________.【答案】9【解析】由题意可知,,由角平分线性质和三角形面积公式得,化简得,因此当且仅当时取等号,则的最小值为.例2.【2018年文北京卷】若的面积为,且∠C为钝角,则∠B=_________;的取值范围是_________.【答案】【解析】分析:根据题干结合三角形面积公式及余弦定理可得,可求得;再利用,将问题转化为求函数的取值范围问题.详解:,,即,,则,为钝角,,,故.例3.锐角的内角,,的对边分别为,,,已知的外接圆半径为,且满足.(1)求角的大小; (2)若,求周长的最大值.【答案】(1);(2)当为正三角形时,周长的最大值为6.【解析】(1)由正弦定理,得,再结合,得,解得,由为锐角三角形,得.(2)由、及余弦定理,得,即,结合,得,解得(当且仅当时取等号),所以(当且仅当时取等号),故当为正三角形时,周长的最大值为6.例4. 在ABC ∆中,角A ,B ,C 所对的边分别是a ,b ,c ,且2a =,242cos sin 25B C A ++=. (1)若满足条件的ABC ∆有且只有一个,求b 的取值范围; (2)当ABC ∆的周长取最大值时,求b 的值. 【答案】(1)10(0,2]{}3;(210【解析】 (1)2442cossin 1cos()sin 255B C A B C A ++=⇒+++=,即1sin cos 5A A -=-, 又∵0A π<<,且22sin cos 1A A +=,有3sin 54cos 5A A ⎧=⎪⎪⎨⎪=⎪⎩,若满足条件的ABC ∆有且只有一个,则有sin a b A =或a b ≥,则b 的取值范围为10(0,2]{}3;(2)设ABC ∆的周长为l ,由正弦定理得 10(sin sin )2[sin sin()]sin 3a l abc a B C B A B A =++=++=+++102(sin sin cos cos sin )22(3sin cos )2210)3B A B A B B B B θ=+++=++=++, 其中θ为锐角,且10sin 10310cos θθ⎧=⎪⎪⎨⎪=⎪⎩,max 2210l =+10cos B =,310sin B = 此时sin 10sin ab B A==例5. 【2016年北京卷】在∆ABC 中,2222+=a c b ac . (1)求B ∠ 的大小;(22cos cos A C + 的最大值. 【答案】(1)4π;(2)1. 【解析】(1)由余弦定理及题设得22222cos 222a cb ac B ac ac +-===,又∵0B π<∠<,∴4B π∠=;(2)由(1)知34A C π∠+∠=, 32cos 2cos()4A C A A π+=+-22222A A A =-+ 22cos()4A A A π==-,因为304A π<∠<,所以当4A π∠=2cos A C +取得最大值1.例6. 如图,有一码头P 和三个岛屿,,A B C , 303,90mi ,30PC mile PB n le AB n mile ===,0120PCB ∠=, 090ABC ∠=.(1)求,B C 两个岛屿间的距离;(2)某游船拟载游客从码头P 前往这三个岛屿游玩,然后返回码头P .问该游船应按何路线航行,才能使得总航程最短?求出最短航程.【答案】(1)3mile (2)(30603307n mile +【解析】(1)在PBC ∆中, 090,3,120PB PC PCB ==∠=,由正弦定理得,sin sin PB PCPCB PBC=∠∠,即0903sin120sin PBC =∠, 解得1sin 2PBC ∠=, 又因为在PBC ∆中, 00060PBC <∠<,所以030PBC ∠=, 所以030BPC ∠=,从而303BC PC == 即,B C 两个岛屿间的距离为3mile ;(2)因为090,30ABC PBC ∠=∠=,所以000903060PBA ABC PBC ∠=∠-∠=-=, 在PAB ∆中, 90,30PB AB ==,由余弦定理得,2202212?cos609030290303072PA PB AB PB AB =+-=+-⨯⨯⨯= 根据“两点之间线段最短”可知,最短航线是“P A B C P →→→→”或“P C B A P →→→→”,其航程为3073030330330603307S PA AB BC CP =+++=+=+所以应按航线“P A B C P →→→→”或“P C B A P →→→→”航行, 其航程为(30603307n mile +. 【方法总结】1.已知两角一边可求第三角,解这样的三角形只需直接用正弦定理代入求解即可.2.已知两边和一边对角,解三角形时,利用正弦定理求另一边的对角时要注意讨论该角,这是解题的难点,应引起注意.3.已知两边和其中一边的对角,解三角形时,注意解的情况.如已知a ,b ,A ,则A 为锐角 A 为钝角或直角图形关系式a <b sin Aa =b sin Ab sin A <a <ba ≥ba >ba ≤b解的个数无解一解两解一解一解无解4.在△ABC 中有如下结论sin A >sin B ⇔a >b .5.已知三边(a b c 如、、),由余弦定理求A B 、,再由180A B C ++=求角C ,在有解时只有一解. 已知两边和夹角(a b C 如、、),余弦定理求出对对边.5.当b 2+c 2-a 2>0时,角A 为锐角,若可判定其他两角也为锐角,则三角形为锐角三角形; 当b 2+c 2-a 2=0时,角A 为直角,三角形为直角三角形; 当b 2+c 2-a 2<0时,角A 为钝角,三角形为钝角三角形.【精选精练】1. ABC ∆各角的对应边分别为c b a ,,,满足1≥+++ba cc a b ,则角A 的范围是( ) A .(0,]3πB .(0,]6πC .[,)3ππD .[,)6ππ 【答案】A 【解析】由1≥+++ba cc a b ,得()()()()b a c a c a c b a b ++≥+++,整理得bc a c b ≥-+222,由余弦定理得2122cos 222≥≥-+=bc bc bc a c b A ,⎥⎦⎤⎝⎛∈∴3,0πA . 2.为了竖一块广告牌,要制造三角形支架,如图,要求60ACB ∠=︒, BC 的长度大于1米,且AC 比AB 长0.5米,为了稳固广告牌,要求AC 越短越好,则AC 最短为( )A. 312⎛⎫+⎪ ⎪⎝⎭米 B. 2米 C. (13米 D. (23+米 【答案】D【解析】由题意设(1)BC x x =>米, (0)AC t t =>米,依题设0.50.5AB AC t =-=-米,在ABC 中,由余弦定理得: 22202cos60AB AC BC ACBC =+-,即()2220.5t t x tx -=+-,化简并整理得:20.25(1)1x t x x -=>-,即0.75121t x x =-++-,因1x >,故0.7512231t x x =-++≥+-312x =+时取等号),此时t 取最小值23,应选答案D 3.在ABC ∆中,角A ,B ,C 所对的边分别为a ,b ,c 满足222b c a bc +-=,0AB BC >,3a = 则b+c 的取值范围是( ) A. 31,2⎛⎫ ⎪⎝⎭B.3322⎛⎫ ⎪ ⎪⎝⎭C.13,22⎛⎫ ⎪⎝⎭D.13,22⎛⎤⎥⎝⎦ 【答案】B【解析】由222b c a bc +-=得:2221cos 22b c a A bc +-==,则A=3π,由0AB BC >可知:B 为钝角, 21sin aR A==,则sin ,sin b B c C ==,sin sin sin b c B C B +=+=+2sin(3π)B -33=sin cos 3sin()226B B B π+=+,由于223B ππ<<,25366B πππ<+<,所以13sin()23B π<+<332b c <+<,选B 4.在ABC ∆中,三内角A ,B ,C 的对边分别为a ,b ,c 且222a b c bc =++,3a S 为ABC ∆的面积,则3cos S B C 的最大值为( )(A )1 (B 31+ (C 3 (D )3 【答案】C【解析】∵222a b c bc =++,∴2221cos 22b c a A bc +-==-,∴23A π=,设ABC ∆外接圆的半径为R ,则3222sin sin 3a R A π===,∴1R =, ∴133cos sin 3cos 3cos 2S B C bc A B C B C ==+ 3sin 3cos 3)B C B C B C =+=-,故3cos S B C 3C .5.已知,,a b c 分别为内角,,A B C 的对边,其面积满足214ABC S a ∆=,则cb的最大值为( ) A.21 B. 2 C. 21 D. 22+【答案】C【解析】根据题意,有211sin 42ABC S a bc A ∆==,应用余弦定理,可得222cos 2sin b c bc A bc A +-=,于是212cos 2sin t t A t A +-=,其中c t b =.于是22sin 2cos 1t A t A t +=+,所以122sin 4A t t π⎛⎫+=+ ⎪⎝⎭,从而122t t+≤,解得t 21.选C.6.在ABC ∆中,角,,A B C 的对边分别为,,a b c ,且2cos 2c B a b =+,若ABC ∆的面积为32S =,则ab 的最小值为__________. 【答案】12【解析】由正弦定理可得()2sin cos 2sin sin 2sin sin C B A B B C B =+=++,即2sin cos 2sin cos 2sin cos sin C B B C C B B =++,∴2sin cos sin 0B C B +=,∴1cos 2C =-, 23C π=,由133sin 2S ab C =⋅==,∴12c ab =,再由余弦定理可得2222cos c a b ab C =+-⋅,整理可得2222134a b a b ab ab =++≥,当且仅当a b =时,取等号,∴12ab ≥故答案为12. 7.在平面四边形ABCD 中,∠A =∠B =∠C =75°,BC =2,则AB 的取值范围是 . 【答案】626+2)【解析】如图所示,延长BA ,CD 交于E ,平移AD ,当A 与D 重合与E 点时,AB 最长,在△BCE 中,∠B =∠C =75°,∠E =30°,BC =2,由正弦定理可得sin sin BC BE E C =∠∠,即o o2sin 30sin 75BE=,解得BE =6+2,平移AD ,当D 与C 重合时,AB 最短,此时与AB 交于F ,在△BCF 中,∠B =∠BFC =75°,∠FCB =30°,由正弦定理知,sin sin BF BC FCB BFC =∠∠,即o o2sin 30sin 75BF =,解得BF =62-,所以AB 的取值范围为(62-,6+2).8. 在中,内角的对边分别为,且满足,为锐角,则的取值范围为__________. 【答案】【解析】分 由结合正弦定理可得:,且,为锐角,则:,即,据此有:,,,,即,,据此可得:,则的取值范围为.9.在ABC ∆中,角A ,B ,C 的对边分别为a ,b ,c ,已知向量()B A m cos ,cos =,()b c a n -=2,,且n m //.(1)求角A 的大小;(2)若4=a ,求ABC ∆面积的最大值. 【答案】(1)3π;(2)34. 【解析】 n m //,所以()0cos 2cos =--A b c B a ,由正弦定理得-B A cos sin ()0cos sin sin 2=-A B C ,A C AB B A cos sin 2cos sin cos sin =+∴()A C B A cos sin 2sin =+∴,由π=++C B A ,A C C cos sin 2sin =∴由于π<<C 0,因此0sin >C ,所以21cos =A ,由于π<<A 0,3π=∴A (2)由余弦定理得A bc c b a cos 2222-+=bc bc bc bc c b =-≥-+=∴21622,因此16≤bc ,当且仅当4==c b 时,等号成立;因此ABC ∆面积34sin 21≤=A bc S ,因此ABC ∆面积的最大值34. 10. 已知3x π=是函数()sin2cos2f x m x x =-的图象的一条对称轴.(1)求函数()f x 的单调递增区间;(2)设ABC ∆中角,,A B C 所对的边分别为,,a b c ,若()2f B =,且3b =2ca -的取值范围. 【答案】(1)(),63k k k Z ππππ⎡⎤-+∈⎢⎥⎣⎦(2)33⎛ ⎝ 【解析】试题分析: (1)3x π=是函数()f x 的一条对称轴213f m π⎛⎫⇒=+⎪⎝⎭21m -+3m ⇒=()2sin 26f x x π⎛⎫⇒=- ⎪⎝⎭,根据三角函数的性质,即可求出单调性;(2)()2f B = 可得3B π=,又3b =由正弦定理得: 2sin sin(+=3sin 236c a A A A ππ⎛⎫-=-- ⎪⎝⎭,由230,3sin 3362A A ππ⎛⎛⎫⎛⎫∈⇒-∈- ⎪ ⎪ ⎝⎭⎝⎭⎝,即可求出结果. 试题解析: (1)3x π=是函数()sin2cos2f x m x x =-的一条对称轴213f m π⎛⎫⇒=+ ⎪⎝⎭21m -+3m ⇒=()2sin 26f x x π⎛⎫⇒=- ⎪⎝⎭⇒增区间: (),63k k k Z ππππ⎡⎤-+∈⎢⎥⎣⎦(2)()2f B = sin 2163B B ππ⎛⎫⇒-=⇒= ⎪⎝⎭ 又3b =2sin ,2sin 2sin 3a A c C A π⎛⎫===+ ⎪⎝⎭2sin sin(+=3sin 236c a A A A ππ⎛⎫⇒-=-- ⎪⎝⎭ 210,,sin ,1366262A A A πππππ⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫∈⇒-∈-⇒-∈- ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭33sin 36A π⎛⎛⎫⇒-∈ ⎪ ⎝⎭⎝,即332c a ⎛⇒-∈ ⎝ 11. 在锐角ABC ∆中,内角,,A B C 的对边分别是,,a b c ,满足cos2cos22cos cos 066A B B B ππ⎛⎫⎛⎫-+-+= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭.(1)求角A 的值; (2)若3b =b a ≤,求a 的取值范围.【答案】(1) 3A π=;(2) )3,3a ∈.【解析】试题分析:(1)根据余弦的二倍角公式以及两角和与差的余弦公式化简cos2cos22cos cos 066A B B B ππ⎛⎫⎛⎫-+-+= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,可得sin A 的值,从而求得A 的值;(2)3b a =≤,∴c a ≥,∴32C ππ≤<,63B ππ<≤,再由正弦定理可得结果.试题解析:(1)由已知cos2cos22cos cos 066A B B B ππ⎛⎫⎛⎫-+-+=⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭得2222312sin 2sin 2cos sin 044B A B B ⎛⎫-+-=⎪⎝⎭化简得3sin 2A =,又三角形ABC 为锐角三角形,故原创精品资源学科网独家享有版权,侵权必究! 11 3A π=. (2)∵3b a =≤,∴c a ≥,∴32C ππ≤<, 63B ππ<≤由正弦定理得: sin sin a b A B =即: 3sin 32a B =,即32sin a B =由13sin ,22B ⎛⎤∈ ⎥ ⎝⎦知)3,3a ⎡∈⎣. 12. 如图,是两个小区所在地,到一条公路的垂直距离分别为,两端之间的距离为.(1)某移动公司将在之间找一点,在处建造一个信号塔,使得对的张角与对的张角相等,试确定点的位置;(2)环保部门将在之间找一点,在处建造一个垃圾处理厂,使得对所张角最大,试确定点的位置.【答案】(1)4;(2). 【解析】试题分析:(1)利用张角相等的相似性即可确定点P 的位置;(2)由题意得到三角函数,换元之后结合对勾函数的性质可得当时满足题意. 试题解析:(1)张角相等,∴,∴ (2)设,∴, ∴,, ,设,,,, ∴,,当且仅当时,等号成立,此时,即。
专题03 基本函数及其性质-十年(2012-2021)高考数学真题分项详解(全国通用)(解析版)
2
=
f
−
5 2
+
2
=
f
−
1 2
f
−
1 2
=
f
−
3 2
+1
=
−
f
3 2
+ 1
=
−
f
5 2
−
f
5 2
=
−
f
1 2
+
2
=
−
f
−
1 2
+
2
=
−
f
3 2
所以
f
9 2
=
−
f
3 2
=
5 2
.
思路二:从周期性入手
由两个对称性可知,函数 f ( x) 的周期T = 4 .
列命题中为真命题的是( )
A. p q
B. p q
C. p q
D. ( p q)
【答案】A
【分析】由于 −1 sin x 1 ,所以命题 p 为真命题; 由于 x 0 ,所以 e|x| 1 ,所以命题 q 为真命题;
所以 p q 为真命题, p q 、 p q 、 ( p q) 为假命题. 故选:A.
4.(2021 年全国高考甲卷数学(文)试题)下列函数中是增函数的为( )
A. f ( x) = −x
B.
f
(x)
=
2 3
x
C. f ( x) = x2
D. f ( x) = 3 x
【答案】D
【分析】对于 A, f ( x) = −x 为 R 上的减函数,不合题意,舍.
对于
B,
f
(x)
新课标I(第03期)-2014届高三名校数学(理)试题分省分项汇编 专题03 导数解析版Word版含解析
一.基础题组1. 【河南省郑州市2014届高中毕业年级第一次质量预测试题】已知曲线23ln 4x y x =-的一条切线的斜率为12-,则切点的横坐标为( ) A .3 B .2 C .1 D .122. 【山西省忻州一中、康杰中学、临汾一中、长治二中四校2014届高三第二次联考】定积分=-⎰-dx x x 2222( ) A.5B.6C.7D.83. 【山西省太原市太远五中2014届高三12月月考】已知函数xe xx f cos )(=,则函数)(x f 在点))0(,0(f 处切线方程为 . 【答案】10x y +-= 【解析】试题分析:∵'2sin cos ()()x xx xe xe f x e --=,∴1k =-,(0)1f =,∴1y x -=-,即10x y +-=. 考点:利用导数求曲线的切线.4. 【唐山市2013-2014学年度高三年级第一学期期末考试】已知0a >,函数32f(x)x ax bx c =+++在区间[2,2]-单调递减,则4a b +的最大值为 .5. 【河北省衡水中学2014届高三上学期四调考试】设()ln af x x x x=+, 32()3g x x x =--.(Ⅰ)当2a =时,求曲线()y f x =在1x =处的切线的方程;(Ⅱ)如果存在12,[0,2]x x ∈,使得12()()g x g x M -≥成立,求满足上述条件的最大整数M ;(Ⅲ)如果对任意的1,[,2]2s t ∈,都有()()f s g t ≥成立,求实数a 的取值范围.6. 【河北省唐山市一中2014届高三12月月考】(本小题满分12分)某地区注重生态环境建设,每年用于改造生态环境总费用为x 亿元,其中用于风景区改造为y 亿元。
该市决定制定生态环境改造投资方案,该方案要求同时具备下列三个条件:①每年用于风景区改造费用随每年改造生态环境总费用增加而增加;②每年改造生态环境总费用至少a 亿元,至多b 亿元;③每年用于风景区改造费用不得低于每年改造生态环境总费用的15%,但不得高于每年改造生态环境总费用的25%.若1=a ,4=b ,请你分析能否采用函数模型y =31(416)100x x ++作为生态环境改造投资方案.二.能力题组1. 【河北省唐山市一中2014届高三12月月考】已知函数()f x 对于一切实数x,y 均有()()()21f x y f y x x y +-=++成立,且()()110,0,21g 2a f x f x o x ⎛⎫=∈+ ⎪⎝⎭则当,不等式< 恒成立时,实数a 的取值范围是 .2. 【山西省太原市太远五中2014届高三12月月考】由曲线sin ,cos y x y x ==与直线0,2x x π==所围成的平面图形(图中的阴影部分)的面积是 .【答案】2 【解析】3. 【山西省忻州一中、康杰中学、临汾一中、长治二中四校2014届高三第二次联考】(本小题满分12分) 已知函数ln(1)()2x x f x x -=-.(Ⅰ)讨论函数()f x 的单调性;(Ⅱ)设2()23g x x x =++,证明:对任意1(1,2)(2,)x ∈+∞ ,总存在2x R ∈,使得12()()f x g x >.试题解析:(1)''2212ln(1)1[ln(1)]ln(1)1()(2)(2)x x x x x x x f x x x --+------==-- .................1分设1()2ln(1)11h x x x x =--+---, 22'22(1)2(1)1(2)()0(1)(1)x x x h x x x ---+-==≥--∴()h x 在(1,)+∞是增函数,又(2)0h = ………………3分 ∴当(1,2)x ∈时, ()0h x < ,则'()0f x <,()f x 是单调递减函数; 当(2,)x ∈+∞时, ()0h x > ,则'()0f x >,()f x 是单调递增函数. 综上知:()f x 在(1,2)单调递减函数,()f x 在(2,)+∞单调递增函数 ……………………6分三.拔高题组1. 【山西省忻州一中、康杰中学、临汾一中、长治二中四校2014届高三第二次联考】0.50.521log log 1(1)(7)x mx x x +>---对任意x ∈[2,4]恒成立,则m 的取值范围为 .∴当4x =时,max 45y =,∴45m >.考点:1.对数函数的单调性;2.恒成立问题;3.利用导数求函数最值.2. 【唐山市2013-2014学年度高三年级第一学期期末考试】(本题满分12分)已知函数(x)1x x e f xe =+.(1)证明:0(x)1f <≤; (2)当0x >时,21(x)1f ax >+,求a 的取值范围.试题解析:(Ⅰ)设(x)xe 1x g =+,则'(x)(x 1)e xg =+.当(,1)x ∈-∞-时,'(x)0g <,(x)g 单调递减; 当(1,)x ∈-+∞时,'(x)0g >,(x)g 单调递增. 所以1(x)g(1)1e0g -≥-=->.又0xe >,故(x)0f >.…2分'2(1e )(x)(xe 1)x x x e f -=+ 当(,0)x ∈-∞时,'(x)0f >,(x)f 单调递增; 当(0,)x ∈+∞时,'(x)0f <,(x)f 单调递减. 所以(x)f(0)1f ≤=. 综上,有0(x)1f <≤.…5分3. 【河北省唐山市一中2014届高三12月月考】(本小题满分12分)已知)0()(>-=a e x x f ax.(1)曲线y=f (x )在x=0处的切线恰与直线012=+-y x 垂直,求a 的值;(2)若x ∈[a ,2a]求f (x )的最大值; (3)若f (x 1)=f (x 2)=0(x 1<x 2),求证:.【答案】(1)13a =;(2)当ln a a a >,即a e <时,max ()()f x f a a e ==-,当ln 2a a a a ≤≤,即2e a e ≤≤时,max ()(ln )ln f x f a a a a a ==-,当2ln a a a <,即2a e >时,2max ()(2)2f x f a a e ==-;(3)证明过程详见解析. 【解析】试题分析:本题主要考查导数的运算,利用导数研究函数的单调性、最值、切线方程以及不等式的证明等基础知识,考查分类讨论思想,综合分析和解决问题的能力.第一问,对()f x 求导,将0x =代入得到切线的斜率,由已知切线与直线210x y -+=垂直得出方程,解出a 的值;第二问,先对()f x 求导,利用导数的正负判断出函数的单调区间,再讨论已知[,2]x a a ∈和单调区间的关系来决定最值的位置;第三问,利用第二问的结论,得出max ()ln f x a a a =-,因为12()()0f x f x ==,所以数形结合,得max ()0f x >,解得a e >,数形结合得出两组点的横坐标的关系21ln x x a a a ->-,又利用12()()0f x f x ==,得出11x a x e =,22x ax e =,进行转换得到所求证的不等式.(3)由(2)知,max ()(ln )ln f x f a a a a a ==-,∵12()()0f x f x ==,∴max ()(ln )ln 0f x f a a a a a ==->, ∴ln 1a >,得a e >,∴()0f a a e =->,且(ln )0f a a >. 得21ln x x a a a ->-,又11x a x e =,22x ax e =,∴1211()(ln )12x x a a a a a x e e e x a--=<=. 考点:1.利用导数求切线的斜率;2.两条直线垂直的充要条件;3.利用导数判断函数的单调性;4.利用导数求函数的最值.4. 【河南省郑州市2014届高中毕业年级第一次质量预测试题】(本小题满分12分)已知函数()ln f x x x =,()(1)g x k x =-.(1)若()()f x g x ≥恒成立,求实数k 的值;(2)若方程()()f x g x =有一根为11(1)x x >,方程''()()f x g x =的根为0x ,是否存在实数k ,使1x k x =?若存在,求出所有满足条件的k 值;若不存在,说明理由. 试题解析:⑴解:注意到函数()f x 的定义域为(0,)+∞, 所以()()f x g x ≥恒成立()()f xg x x x⇔≥恒成立, 设(1)()ln (0)k x h x x x x-=->, 则221()k x kh x x x x -'=-=, ------------2分当0k ≤时,()0h x '>对0x >恒成立,所以()h x 是(0,)+∞上的增函数, 注意到(1)0h =,所以01x <<时,()0h x <不合题意.-------4分5. 【山西省曲沃中学2014届高三上学期期中考试】已知函数()e x f x =,点(,0)A a 为一定点,直线()x t t a =≠分别与函数()f x 的图象和x 轴交于点M ,N ,记AMN ∆的面积为()S t . (1)当0a =时,求函数()S t 的单调区间;(2)当2a >时, 若0[0,2]t ∃∈,使得0()e S t ≥, 求实数a 的取值范围.(II )因为1()||e 2t S t t a =-,其中t a ≠ 当2a >,[0,2]t ∈时,1()()e 2tS t a t =-因为0[0,2]t ∃∈,使得0()e S t ≥,所以()S t 在[0,2]上的最大值一定大于等于e1'()[(1)]e 2t S t t a =---,令'()0S t =,得1t a =- …………………8分6. 【山西省太原市太远五中2014届高三12月月考】已知函数ln 1af x x a x =+∈+R ()(). (1)当92a =时,如果函数g x f x k =-()()仅有一个零点,求实数k 的取值范围; (2)当2a =时,试比较f x ()与1的大小; (3)求证:1111ln 135721n n +>+++++ ()n ∈*N ()一个交点,所以关键是()y f x =的图像,对()f x 求导,令'()0f x >和'()0f x <判断函数的单调性,确定函数的极值和最值所在位置,求出具体的数值,便可以描绘出函数图像,来决定k 的位置;第二问,先将2=a 代入,得到()f x 解析式,作差法比较大小,得到新函数()h x ,判断()h x 的正负即可,通过对()h x 求导,可以看出()h x 在(0,)+∞上是增函数且(1)0h =,所以分情况会出现3种大小关系;第三问,法一:利用第二问的结论,得到表达式1211ln+>+k k k ,再利用不等式的性质得到所证表达式的右边,左边是利用对数的运算性质化简,得证;法二,用数学归纳法证明,先证明当1n =时不等式成立,再假设当n k =时不等式成立,然后利用假设的结论证明当1n k =+时不等式成立即可.①当1>x 时,0)1()(=>h x h ,即1)(>x f ; ②当10<<x 时,0)1()(=<h x h ,即1)(<x f ;③当1=x 时,0)1()(==h x h ,即1)(=x f . ……………………………8分(3)(法一)根据(2)的结论,当1>x 时,112ln >++x x ,即11ln +->x x x . 令k k x 1+=,则有1211ln +>+k k k , ∑∑==+>+∴n k nk k k k 111211ln . ∑=+=+nk k k n 11ln )1ln( , 1215131)1ln(++++>+∴n n . …………………………………12分。
专题03 导数(2)(第02期)-2021年高三数学(理)最新模拟调研试题精选分项汇编(解析版)
一.基础题组1.【河北衡水中学2017届上学期一调,8】定义在R 上的函数()f x 满足()()1f x f x '+>,()04f =,则不等式()e e 3x x f x >+(其中e 为自然对数的底数)的解集为( )A .()0,+∞B .()(),03,-∞+∞C .()(),00,-∞+∞D .()3,+∞【答案】A2.【河北衡水中学2017届上学期一调,9】若实数a ,b ,c ,d 满足()()2223ln 20b a a c d +-+-+=,则()()22a cb d -+-的最小值 为( ) A 2 B .2C .22D .8【答案】D 【解析】考点:利用导数研究曲线在某点的切线方程及其应用.3.【河北衡水中学2017届上学期一调,11】设函数()32133f x x x x =+-,若方程()()210f x t f x ++=有12个不同的根,则实数t 的取值范围为( ) A .10,23⎛⎫-- ⎪⎝⎭B .(),2-∞-C .34,215⎛⎫-- ⎪⎝⎭D .()1,2-【答案】C考点:根的存在性及根的个数判断.4.【湖北2017届百所重点校高三联考,3】已知函数()2111x f x x ++=+,则曲线()y f x =在点()()1,1f 处切线的斜率为( )A .1B .-1C .2D .-2 【答案】A考点:导数的几何意义及运用.5.【四川巴中市2017届“零诊”,5】函数x x x f sin )(=,)('x f 为)(x f 的导函数,则)('x f 的图象是( )【答案】D. 【解析】试题分析:'()sin cos f x x x x =+,∴'()f x 是奇函数,故排除B ,取x π=,'()0f ππ=-<, 排除A ,取2x π=,'()102f π=>,排除C ,故选D.考点:导数的运用.6.【河北衡水中学2017届上学期一调,14】函数e x y mx =-在区间(]0,3上有两个零点,则m 的取值范围是_________.【答案】3e e,3⎛⎤ ⎥⎝⎦考点:利用导数研究函数的单调性及极值(最值).7.【河北衡水中学2017届上学期一调,15】已知函数()3223f x x mx nx m =+++在1x =-时有极值0,则m n +=_________. 【答案】11 【解析】试题分析:因为()3223f x x mx nx m =+++,所以()236f x x mx n '=++,所以(1)0(1)0f f -=⎧⎨'-=⎩2130360m n m m n ⎧-+-+=⇒⎨-+=⎩,解得29m n =⎧⎨=⎩或13m n =⎧⎨=⎩,当1,3m n ==时,函数()32331f x x x x =+++,则()223633(1)0f x x x x '=++=+≥,函数在R 单调递增,函数无极值,所以m n +=11.考点:利用导数研究函数的极值.二.能力题组1.【河北唐山市2017届上学期高三摸底考,12】设函数()()3213853f x x x a x a =-+---,若存在唯一的正整数0x ,使得()00f x <,则a 的取值范围是( ) A .11,156⎛⎤⎥⎝⎦ B .11,154⎛⎤ ⎥⎝⎦ C .11,64⎛⎤ ⎥⎝⎦ D .15,418⎛⎤⎥⎝⎦【答案】A .考点:1、利用导数研究函数的单调性;2、利用导数研究函数的极值;3、导数的综合应用.2.【河北衡水中学2017届上学期一调,12】设曲线()e x f x x =--(e 为自然对数的底数)上任意一点处的切线为1l ,总存在曲线()32cos g x ax x =+上某点处的切线2l ,使得12l l ⊥,则实数a 的取值范围为( ) A .[]1,2- B .()3,+∞ C .21,33⎡⎤-⎢⎥⎣⎦ D .12,33⎡⎤-⎢⎥⎣⎦【答案】D考点:利用导数研究曲线在某点的切线方程.3.【河南百校联考2017届高三9月质检,12】已知函数()2ln 2,03,02xx x x f x x x x ->⎧⎪=⎨+≤⎪⎩的图象上有且仅有四个不同的点关于直线1y =-的对称点在1y kx =-的图象上,则实数k 的取值范围是( )A .1,12⎛⎫⎪⎝⎭ B .13,24⎛⎫ ⎪⎝⎭ C .1,13⎛⎫ ⎪⎝⎭ D .1,22⎛⎫⎪⎝⎭【答案】A考点:函数零点(2)在研究函数性质特别是单调性、最值、零点时,要注意用好其与图象的关系,结合图象研究.4.【广西南宁二中、柳州高中、玉林高中2017届高三8月联考,12】设函数()f x 是定义在(0,)+∞上的可导函数,其导函数为'()f x ,且有'22()()f x xf x x +>,则不等式2(2014)(2014)4(2)0x f x f --->的解集为( )A .(2012,)+∞B .(0,2012)C .(0,2016)D .(2016,)+∞ 【答案】D 【解析】试题分析:由'22()()f x xf x x +>且0x >,得2'32()()0xf x x f x x +>>.令2()()g x x f x =(0)x >,则2'()2()()0g x xf x x f x '=+>,所以()g x 在(0,)+∞上单调递增.因为(2)4(2)g f =,(2014)g x -=2(2014)(2014)x f x --,所以不等式2(2014)(2014)4(2)0x f x f --->等价于(2014)(2)g x g ->,所以20142x ->,解得2016x >,故选D .考点:1、利用导数研究函数的单调性;2、不等式的解法.5.【河北省衡水中学2017届高三上学期第三次调,11】已知函数()21,g x a x x e e e ⎛⎫=-≤≤ ⎪⎝⎭为自然对数的底数与()2ln h x x =的图象上存在关于x 轴对称的点,则实数a 的取值范围是( ) A .211,2e ⎡⎤+⎢⎥⎣⎦ B .21,2e ⎡⎤-⎣⎦ C .2212,2e e ⎡⎤+-⎢⎥⎣⎦D .)22,e ⎡-+∞⎣ 【答案】B6.【湖北2017届百所重点校高三联考,12】若存在两个正实数,x y ,使得等式()()324ln ln 0x a y ex y x +--=成立,其中e 为自然对数的底数,则实数a 的取值范围是( )A .(),0-∞B .30,2e ⎛⎤ ⎥⎝⎦C .3,2e ⎡⎫+∞⎪⎢⎣⎭ D .()3,0,2e ⎡⎫-∞+∞⎪⎢⎣⎭【答案】D 【解析】试题分析:由()()324ln ln 0x a y ex y x +--=可得0ln )42(3=-+x y e x y a ,令t xy=,则原方程可化为0ln )2(23=-+t e t a ,若0=a ,等式不成立,故0≠a ,所以t e t aln )2(23-=-,令t e t t h ln )2()(-=,则t e t t h 21ln )(/-+=,故021)(2//>+=t e t t h ,即tet t h 21ln )(/-+=是增函数,所以当e t >时, 02221ln )()(//>->-+=>t et e t e h t h ,函数t e t t h ln )2()(-=是单调递增函数,当et <<0时,02221ln )()(//<-<-+=<tet e t e h t h , 函数t e t t h ln )2()(-=是单调递减函数,所以当e t =时,函数t e t t h ln )2()(-=取最小值e e e e e h -=-=ln )2()(,即e a -≥-23,也即e a≤23.当0<a 时,成立;当0>a 时,则e a 23≥,综上所求实数a 的取值范围是),23[)0,(+∞-∞e ,应选D.考点:函数方程思想综合运用.【易错点晴】导数是研究函数的单调性和极值问题的重要工具,也高考和各级各类考试的重要内容和考点.解答本题时充分利用题设中提供的有关信息,先运用换元法将问题0ln )42(3=-+xye x y a 进行化归和转化为t e t aln )2(23-=-,再构造函数t e t t h ln )2()(-=运用求导法则求导,判断函数t e t t h ln )2()(-=的单调性,利用最小值建立不等式e a -≥-23,最后通过解不等式e a-≥-23求出a 的范围是),23[)0,(+∞-∞e.7.【四川巴中市2017届“零诊”,12】已知函数||)(xxe x f =,方程)(01)()(2R t x tf x f ∈=+-有四个实数根,则t 的取值范围为( )A .),1(2+∞+e eB .)1,(2e e +--∞C .2),1(2-+-e eD .)1,2(2ee + 【答案】A.考点:函数与方程.8.【广西南宁二中、柳州高中、玉林高中2017届高三8月联考,16】若直线y kx b =+是曲线ln 1y x =+的切线,也是曲线ln(2)y x =+的切线,则b =_________. 【答案】ln 29.【河北邯郸2017届9月联考,16】函数()ln f x x =在点00(,())P x f x 处的切线l 与函数()x g x e =的图象也相切,则满足条件的切点P 的个数有_______个. 【答案】2.考点:1、导数的几何意义;2、函数的图像及其性质.10.【江苏南通市如东县、徐州丰县2017届10月联考,12】定义在R 上的可导函数()f x ,已知()f x y e =′的图象如图所示,则()y f x =的增区间是 ▲ .【答案】(﹣∞,2) 【解析】考点:函数单调区间11.【江苏南通市如东县、徐州丰县2017届10月联考,13】若实数,,,a b c d 满足24ln 220b a a c d +-+-+=,则()()22a cb d -+-的最小值为 ▲ .【答案】5考点:利用导数求最值【方法点睛】利用导数解答函数最值的一般步骤:第一步:利用f′(x)>0或f′(x)<0求单调区间;第二步:解f′(x)=0得两个根x 1、x 2;第三步:比较两根同区间端点的大小;第四步:求极值;第五步:比较极值同端点值的大小.12.【江苏南通市如东县、徐州丰县2017届10月联考,14】已知函数()()31,ln 4f x x mxg x x =++=-.{}min ,a b 表示,a b 中的最小值,若函数()()(){}()min ,0h x f x g x x =>恰有三个零点,则实数m 的取值范围是 ▲ . 【答案】()53,44--xy 121 O【解析】试题分析:()23f x x m '=+,因为()10g =,所以要使()()(){}()min ,0h x f x g x x =>恰有三个零点,须满足()10,()0,03m f f m -><<,解得5153,43244m m m ->->⇒-<<-13.【四川巴中市2017届“零诊”,16】设函数222)2(ln )()(a x a x x f -+-=,其中0>x ,R a ∈,若存在0x 使得54)(0≤x f 成立,则实数a 的值是 . 【答案】15. 【解析】试题分析:由题意得,问题等价于min 4()5f x ≤,而()f x 的集合意义为函数2()ln (0)g x x x =>上任意一考点:1.导数的综合运用;2.数形结合的数学思想;3.转化的数学思想.三.拔高题组1.【江苏南通市如东县、徐州丰县2017届10月联考,17】(本小题满分14分)已知函数()1ln ,f x a x a R x=+∈. (1) 求函数()f x 的单调递减区间;(2) 当1,12x ⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦时,()f x 的最小值是0,求实数a 的值.【答案】(1) 0a ≤时,()f x 的单调递减区间为()0,+∞,0a >时,()f x 的单调递减区间为10,a ⎛⎫⎪⎝⎭.(2) 2ln 2a =考点:利用导数求函数单调区间,利用导数研究函数最值【思路点睛】导数与函数的单调性(1)函数单调性的判定方法:设函数y=f(x)在某个区间内可导,如果f′(x)>0,则y=f(x)在该区间为增函数;如果f′(x)<0,则y=f(x)在该区间为减函数.2.【河南百校联考2017届高三9月质检,22】(本小题满分12分)设函数()ln af x x x x=+-. (1)当2a =-时,求()f x 的极值; (2)当1a =时,证明:()10x f x x e-+>在()0,+∞上恒成立. 【答案】(1)()f x 在2x =处取得极大值()()2ln 23,f f x =-无极小值(2)详见解析考点:利用导数求函数极值,利用导数证明不等式 【方法点睛】函数极值问题的常见类型及解题策略(1)知图判断函数极值的情况.先找导数为0的点,再判断导数为0的点的左、右两侧的导数符号. (2)已知函数求极值.求f ′(x )―→求方程f ′(x )=0的根―→列表检验f ′(x )在f ′(x )=0的根的附近两侧的符号―→下结论.(3)已知极值求参数.若函数f (x )在点(x 0,y 0)处取得极值,则f ′(x 0)=0,且在该点左、右两侧的导数值符号相反.3.【河北邯郸2017届9月联考,21】(本小题满分12分)设函数22()(2)ln f x x ax x bx =-+,,a b R ∈.(Ⅰ)当1a =,1b =-时,设2()(1)ln g x x x x =-+,求证:对任意的1x >,2()()xg x f x x x e e ->++-; (Ⅱ)当2b =时,若对任意[1,)x ∈+∞,不等式22()3f x x a >+恒成立.求实数a 的取值范围. 【答案】(Ⅰ)详见解析;(Ⅱ)(,1)-∞. 【解析】试题分析:(Ⅰ)首先将所证问题“对任意的1x >,2()()xg x f x x x e e ->++-”转化为“2()()x g x f x x x e e ->++-”,进而转化为“ln 0x e x e +->”,然后令()ln xh x e x e =+-,并求出其导函数并判断其函数的单调性,进而得出所证的结果;(Ⅱ)首先将问题“对任意[1,)x ∈+∞,不等式22()3f x x a >+恒成立”转化为“22(24)ln 0x ax x x a -+->”,然后构造函数22()(24)ln p x x ax x x a =-+-,[1,)x ∈+∞,并求出导函数并进行分类讨论:当1a ≤时和当1a >时,并分别求出其导函数并判断其单调性,最后结合已知条件即可得出所求的结果. 试题解析:(Ⅰ)当1a =,1b =-时,22()(2)ln f x x x x x =--, 所以2()()xg x f x x x e e ->++-等价于ln 0x e x e +->. 令()ln xh x e x e =+-,则1'()0x h x e x=+>,可知函数()h x 在(1,)+∞上单调递增, 所以()(1)h x h >,即ln x e x e +>,亦即ln 0x e x e +->, 所以2()()xg x f x x x e e ->++-.所以()q a 在(1,)+∞上单调递减.又(1)0q =,所以()(1)0q a q <=与条件矛盾.综上可知,实数a 的取值范围为(,1)-∞.考点:1.利用导函数判断函数的单调性与极值;2.构造函数.【方法点睛】本题考查导致与函数单调性的关系、不等式的证明与恒成立问题,以及逻辑思维能力、等价转化能力、运算求解能力、分类讨论的思想与转化思想.利用导数处理不等式问题.在解答题中主要体现为不等式的证明与不等式的恒成立问题.常规的解决方法是首先等价转化不等式,然后构造新函数,利用导数研究新函数的单调性和最值来解决,当然要注意分类讨论思想的应用.4.【广西南宁二中、柳州高中、玉林高中2017届高三8月联考,21】(本小题满分12分)已知函数1()ln 1af x x ax x-=-+-(a R ∈). (1)当12a ≤时,讨论函数()f x 的单调性; (2)设24()23g x x bx =-+,当13a =时,若对任意1(0,2)x ∈,存在2[1,3]x ∈,使12()()f x g x ≥,求实数b 的取值范围.【答案】(1)当0a ≤时,增区间为(1,)+∞,减区间为(0,1);当102a <<时,增区间为1(1,)aa-,减区间为(0,1)和1(,)a a -+∞;当12a =时,减区间为(0,)+∞;(2)2b ≥.(2)当13a =时,由(1)知()f x 在(0,2),min 2(1)3f f ==-,依题意有2min 2()3g x f ≤=-, ∵2[1,3]x ∈⇒2222b x x ≥+在2[1,3]x ∈上有解, 令2()h x x x=+,知()h x 在2)单调递减,在2,3)单调递增, ∴min ()(2)22h x h ==∴min 2()222b h x b ≥=⇒,∴b 的取值范围为2b ≥或用min min ()()f x g x ≥,而min 2(1)3f f ==-,对min ()g x 分三种情况: ①min 172()(1)233b g x g b ≤⎧⎪⎨==-≤-⎪⎩⇒无解;②2min 1342()()33b g x g b b <<⎧⎪⎨==-≤-⎪⎩ ⇒23b ≤<;③min 3312()(3)633b g x g b ≤⎧⎪⎨==-≤-⎪⎩⇒3b ≤.综上:∴b 的取值范围为2b ≥考点:1、利用导数研究函数的单调性;2、不等式恒成立问题;3、函数的最值.5.【河北省衡水中学2017届高三上学期第三次调,20】(本小题满分12分)已知函数()()()()212ln f x a x x a R =---∈.(1)若曲线 ()()g x f x x =+上点()()1,g 1处的切线过点()0,2,求函数()g x 的单调减区间; (2)若函数()y f x =在10,2⎛⎫ ⎪⎝⎭上无零点,求a 的最小值. 【答案】(1)()0,2;(2)24ln 2-.(2)因为()0f x <在区间10,2⎛⎫ ⎪⎝⎭上恒成立不可能, 故要使函数()f x 在10,2⎛⎫ ⎪⎝⎭上无零点,只要对任意的()10,,02x f x ⎛⎫∈> ⎪⎝⎭恒成立, 即对12ln 0,,221xx a x ⎛⎫∈>- ⎪-⎝⎭恒成立................................8分 令()2ln 12,0,12x I x x x ⎛⎫=-∈ ⎪-⎝⎭, 则()()()()222212ln 2ln 211x x x x x I x x x --+-'==--.................10分 再令()212ln 2,0,2m x x x x ⎛⎫=+-∈ ⎪⎝⎭, 则()()2221220x m x x x x--'=-+=<,故()m x 在10,2⎛⎫ ⎪⎝⎭上为减函数,于是()122ln 202m x m ⎛⎫>=->⎪⎝⎭, 从而,()0I x '>,于是()I x 在10,2⎛⎫ ⎪⎝⎭上为增函数,所以()124ln 22I x I ⎛⎫<=- ⎪⎝⎭, 故要使2ln 21xa x >--恒成立,只要[)24ln 2,a ∈-+∞, 综上,若函数()f x 在10,2⎛⎫ ⎪⎝⎭上无零点,则a 的最小值为24ln 2-..................12分 考点:1、函数的零点;2、导数的几何意义;3、利用导数研究函数的单调性.【方法点睛】利用导数解决不等式恒成立问题的“两种”常用方法(1)分离参数法:将原不等式分离参数,转化为不含参数的函数的最值问题,利用导数求该函数的最值,根据要求得所求范围.一般地,()f x a ≥恒成立,只需()min f x a ≥即可;()f x a ≤恒成立,只需max ()f x a ≤即可;(2)函数思想法:将不等式转化为某含待求参数的函数的最值问题,利用导数求该函数的极值(最值),然后构建不等式求解.6.【河北省衡水中学2017届高三上学期第三次调,21】(本小题满分12分)已知()(),,,1p x m q x a ==+,二次函数()1f x p q =+,关于x 的不等式()()2211f x m x m >-+-的解集为()(),1,m m -∞++∞,其中m 为非零常数,设()()1f xg x x =-. (1)求a 的值;(2)若存在一条与y 轴垂直的直线和函数()()ln x g x x x Γ=-+的图象相切,且切点的横坐标0x 满足0013x x -+>,求实数m 的取值范围;(3)当实数k 取何值时,函数()()()ln 1x g x k x ϕ=--存在极值?并求出相应的极值点. 【答案】(1)2a =-;(2)12m >;(3)若0m >时,k ∈R ,函数()x ϕ极小值点为2x ;若0m <时,当2k m >-时,函数()x ϕ极小值点为2x ,极大值点为1x (其中2124k k mx +-+=,2224k k m x +++=)(2)由(1)得()()()2211111f x x x m mg x x x x x -++===-+---,∴()()()()21ln ln 1,11mmx g x x x x x x x x Γ=-+=-+Γ=---,∵存在一条与y 轴垂直的直线和()x Γ的图象相切,且切点的横坐标为0x ,∵0013x x -+>,∴02x >.....................5分令()()122h x x x x =+->,则()()()221111x x h x x x +-'=-=,当2x >时,()()()2211110x x h x x x +-'=-=>,∴()12h x x x =+-在()2,+∞上为增函数,从而()()00011+222h x x h x =->=,∴12m >.....................7分(3)()()()()()ln 11ln 11mx g x k x x k x x ϕ=--=-+---的定义域为()1,+∞,∴()()()()222211111x k x k m m k x x x x ϕ-++-+'=--=---方程()2210x k x k m -++-+= (*)的判别式()()222414k k m k m ∆=+--+=+.下面只需考虑0∆>的情况,由0∆>,得2k m <--或2k m >-,当2k m <--221224241,1k k m k k m x x +-++++=<=<, 故()1,x ∈+∞时,()0x ϕ'>,∴函数()x ϕ在()1,+∞上单调递增,∴函数()x ϕ没有极值................................11分当2k m >-221224241,1k k m k k m x x +-++++=>=>, 则()11,x x ∈时,()()120;,x x x x ϕ'>∈时,()()20;,x x x ϕ'<∈+∞时,()0x ϕ'>,∴函数()x ϕ在()11,x 上单调递增,在()12,x x 上单调递减,在()2,x +∞上单调递增,此时函数()x ϕ存在极大值和极小值,极小值点2x ,有极大值点1x .综上所述,若0m >时,k 可取任意实数,此时函数()x ϕ有极小值且极小值点为2x ;若0m <时,当2k m >-()x ϕ有极大值和极小值,此时极小值点为2x ,极大值点为1x (其中22122424k k m k k m x x +-++++==).......................12分 考点:1、不等式的解法;2、方程的根;3、导数的几何意义;4、函数极值与导数的关系.7.【江苏南通市如东县、徐州丰县2017届10月联考,18】(本小题满分16分)在互联网时代,网校培训已经成为青年学习的一种趋势,假设某网校的套题每日的销售量()h x (单位:千套)与销售价格x (单位:元/套)满足的关系式()()()h x f x g x =+(37x <<,m 为常数),其中()f x与()3x -成反比,()g x 与()7x -的平方成正比,已知销售价格为5元/套时,每日可售出套题21千套,销售价格为3.5元/套时,每日可售出套题69千套.(1) 求()h x 的表达式;(2) 假设网校的员工工资,办公等所有开销折合为每套题3元(只考虑销售出的套数),试确定销售价格x 的值,使网校每日销售套题所获得的利润最大.(保留1位小数)【答案】(1) ()()210473h x x x =+-- (37x <<)(2) 13 4.33x =≈(2) 由(1)可知,套题每日的销售量()()210473h x x x =+--, 设每日销售套题所获得的利润为()F x 则()()()()()2210347104733F x x x x x x ⎡⎤=-+-=+--⎢⎥-⎣⎦32468364578x x x =-+- ………………………………………10分考点:利用导数求函数最值8.【江苏南通市如东县、徐州丰县2017届10月联考,20】(本小题满分16分)给出定义在()+∞,0上的两个函数2()ln f x x a x =-,()g x x a x =-.(1)若()f x 在1=x 处取最值.求a 的值;(2)若函数2()()()h x f x g x =+在区间(]0,1上单调递减,求实数a 的取值范围;(3)试确定函数()()()6m x f x g x =--的零点个数,并说明理由.【答案】(1) 2a = (2) a ≥2(3)两个零点.【解析】试题分析:(1) 开区间的最值在极值点取得,因此()f x 在1=x 处取极值,即(1)0f =′,解得2a = ,需验证(2) ()h x 在区间(]0,1上单调递减,转化为()0h x ′≤在区间(]0,1上恒成立,再利用变量分离转化为对应函数最值:241x a x +≥的最大值,根据分式函数求最值方法求得()241x F x x =+最大值2(3)先利用导数研究函数()x m 单调性:当()1,0∈x 时,递减,当()+∞∈,1x 时,递增;再考虑区间端点函数值的符号:()10m <, 4)0m e ->( , 4()0m e >,结合零点存在定理可得零点个数试题解析:(1) ()2a f x x x=-′ 由已知,(1)0f =′即: 20a -=, 解得:2a = 经检验 2a = 满足题意所以 2a = ………………………………………4分(2) ()2222()()()ln 2ln h x f x g x x a x x ax x a x x =+=-+-=-+(3)函数()()()6m x f x g x =--有两个零点.因为()22ln 26m x x x x x =--+所以())()2122222221x x x x x x x x m x x x x x --+=--+==′ ………12分当()1,0∈x 时,()0<'x m ,当()+∞∈,1x 时,()0>'x m所以()()min 140m x m ==-<, ……………………………………14分3241-e)(1+e+2e )(=0e m e -<() ,8424812(21))0e e e m e e -++-=>( 4442()1)2(7)0m e e e e =-+->( 故由零点存在定理可知:函数()x m 在4(,1)e - 存在一个零点,函数()x m 在4(1,)e 存在一个零点,所以函数()()()6m x f x g x =--有两个零点. ……………………………………16分考点:函数极值与最值,利用导数研究函数零点,利用导数研究函数单调性【思路点睛】对于方程解的个数(或函数零点个数)问题,可利用函数的值域或最值,结合函数的单调性、草图确定其中参数范围.从图象的最高点、最低点,分析函数的最值、极值;从图象的对称性,分析函数的奇偶性;从图象的走向趋势,分析函数的单调性、周期性等.9.【湖南永州市2017届高三第一次模拟,21】(本小题满分12分)已知函数()x f x e ax a =+-,()2x g x xe =.(Ⅰ)讨论函数()y f x =的单调性;(Ⅱ)若不等式()()f x g x >有唯一正整数解,求实数a 的取值范围.【答案】(Ⅰ)当0a ≥时,()f x 在R 上单调递增,当0a <时,()f x 在()()ln ,a -+∞上单调递增,在()(),ln a -∞-上单调递减;(Ⅱ)32532e e ⎛⎫ ⎪⎝⎭,.(Ⅱ)由()()f x g x >得:()()121x a x e x ->-当1x =时,不等式显然不成立,又x 为正整数,所以1x >,()211x e x a x ->-,………………………………………………………………………………7分 记()()211x e x x x ϕ-=-,则()()()223'1x e x x x x ϕ-=-,∴()x ϕ在区间312⎛⎫ ⎪⎝⎭,上单调递减,在区间32⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭,上单调递增,…………………………10分 且32342e a ϕ⎛⎫=< ⎪⎝⎭,所以()()23a aϕϕ⎧<⎪⎨≥⎪⎩,解得3 25 32e e a<≤,综上所述,a的取值范围为32532ee⎛⎫⎪⎝⎭,.…………………………………………………………12分考点:导数的应用.【方法点睛】本题主要考查导数的两大方面的应用:(一)函数单调性的讨论:运用导数知识来讨论函数单调性时,首先考虑函数的定义域,再求出)('xf,有)('xf的正负,得出函数)(xf的单调区间;(二)函数的最值(极值)的求法:由确认的单调区间,结合极值点的定义及自变量的取值范围,得出函数)(xf极值或最值.10.【四川巴中市2017届“零诊”,21】(本小题满分12分)已知函数23)(bxaxxf+=在1=x处取得极值61.(1)求ba,的值;(2)若对任意的),0[+∞∈x,都有)1ln()('+≤xkxf成立(其中)('xf是函数)(xf的导函数),求实数k的最小值;(3)证明:11ln(1)2nini=<++∑(*∈Nn).【答案】(1)31-=a,21=b;(2)1k=;(3)详见解析.考点:1.导数的综合运用;2.等价转化的数学思想.【思路点睛】1.可导函数在某点处取得极值的充要条件;2.用求导法、分类讨论思想探寻恒成立有关的逆向求参问题;3.用特殊赋值法构造“零件”不等式,然后通过叠加、放缩证明难度较大的数列不等式. 11.【河南濮阳市一高2017届高三上学期第二次检测,20】(本小题满分12分)已知函数()sin 2cos f x x a x x =++在点6x π=处取得极值. (1)求实数a 的值;(2)当7[,]66x ππ∈-时,求函数()f x 的最大值.【答案】(1)4a =;(2)536π+.(2)()sin 24cos f x x x x =++,22'()2cos 24sin 12(12sin )4sin 14sin 4sin 3(2sin 3)(2sin 1)f x x x x x x x x x =-+=--+=--+=-+-∵7[,]66x ππ∈-,∴5'()0(,)66f x x ππ<⇒∈,57'()0[,)(,]6666f x x ππππ>⇒∈-, ∴()f x 在[,]66ππ-,57[,]66ππ上都是增函数,在5[,]66ππ上是减函数, 又353()23666f πππ=+=+,737733()23666f πππ=-=, 7()()43066f f πππ-=>, ∴7()()66f f ππ>,()f x 在7[,]66x ππ∈-536π+. 考点:1、利用导数研究函数的极值;2、利用导数研究函数的单调性及最值. 12.【江西九江地区2017届高三七校联考,20】(本小题满分12分)某店销售进价为2元/件的产品A ,假设该店产品A 每日的销售量y (单位:千件)与销售价格x (单位:元/件)满足的关系式2104(6)2y x x =+--,其中26x <<. (1)若产品A 销售价格为4元/件,求该店每日销售产品A 所获得的利润;(2)试确定产品A 销售价格x 的值,使该店每日销售产品A 所获得的利润最大.(保留1位小数点)【答案】(1)42(2)3.3(2)该店每日销售产品A 所获得的利润223210()(2)[4(6)]104(6)(2)456240278(26)2f x x x x x x x x x x =-+-=+--=-+-<<- 从而2'()121122404(310)(6)(26)f x x x x x x =-+=--<<.………………8分令'()0f x =,得103x =,且在10(2,)3上,'()0f x >,函数()f x 单调递增; 在10(,6)3上,'()0f x <,函数()f x 单调递减,………………10分 所以103x =是函数()f x 在(2,6)内的极大值点,也是最大值点,………………11分 所以当10 3.33x =≈时,函数()f x 取得最大值. 故当销售价格为3.3元/件时,利润最大.………………12分考点:利用导数求函数最值13.【湖北2017届百所重点校高三联考,21】(本小题满分12分)已知函数()()1ln 0a x f x a x a x a a ⎛⎫=+--> ⎪⎝⎭. (1)求函数()f x 的单调区间和极值;(2)证明:当1,22a ⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦时,函数()f x 没有零点(提示:ln 20.69≈).【答案】(1)单调增区间为()2,a +∞,单调减区间为()20,a ,极小值为()()2222111ln f a a a a a ⎡⎤=+--⎣⎦;(2)证明见解析.(2)由(1)可知:当2x a =时,()f x 取得极小值,亦即最小值()()2222111ln f a a a a a ⎡⎤=+--⎣⎦,又因为122a ≤≤,所以2144a ≤≤,设()()111ln 44g x x x x x ⎛⎫=+--≤≤ ⎪⎝⎭,则()1ln g x x x '=-,......................... 7分 因为()g x '在1,44⎡⎤⎢⎥⎣⎦上单调递减,且()()10,20g g ''><, 所以()g x '有唯一的零点()1,2m ∈,使得()g x 在1,4m ⎡⎫⎪⎢⎣⎭上单调递增,在(],4m 上单调递减,.....9分 又由于()156ln 20,456ln 2044g g -⎛⎫=>=-> ⎪⎝⎭,...................10分 所以()0g x >恒成立,从而()()2222111ln 0f a a a a a ⎡⎤=+-->⎣⎦恒成立,则()0f x >恒成立, 考点:导数的知识和函数的零点等有关知识的综合运用.14.【湖北2017届百所重点校高三联考,22】(本小题满分12分)已知函数()()ln ,,0x ae b x f x a b R a x+=∈≠且. (1)若曲线()y f x =在点()()1,1f 处的切线与y 轴垂直,且()f x 有极大值,求实数a 的取值范围; (2)若1a b ==,试判断()f x 在()0,+∞上的单调性,并加以证明.(提示:2334169,94e e ><). 【答案】(1)(),0-∞;(2)证明见解析.(2)当1a b ==时,()ln x e x f x x+=,则()()211ln x e x x f x x -+-'=, 设()()11ln x g x e x x =-+-,则()21x g x x e x ⎛⎫'=- ⎪⎝⎭,考点:导数的知识及函数的性质等有关知识的综合运用.【易错点晴】导数是研究函数的单调性和极值最值问题的重要而有效的工具.本题就是以含参数b a ,的函数解析式为背景,考查的是导数知识在研究函数单调性和极值等方面的综合运用和分析问题解决问题的能力.本题的第一问求解时借助题设中有极大值这一信息,对参数a 进行分类分析极大值取得的条件,从而求出参数a 的取值范围是(),0-∞;第二问中的推证过程中先构造函数()()11ln x g x e x x =-+-,然后再借助导数,运用导数的知识推证出()0g x >,进而得到()0f x '>,从而证得()f x 在()0,+∞上递增,使得问题简捷巧妙获解.。
2023届高考数学导数满分通关:曲线的公切线方程
专题03 曲线的公切线方程【方法总结】解决此类问题通常有两种方法(1)利用其中一曲线在某点处的切线与另一曲线相切,列出关系式求解;(2)设公切线l 在y =f (x )上的切点P 1(x 1,f (x 1)),在y =g (x )上的切点P 2(x 2,g (x 2)),则f ′(x 1)=g ′(x 2)=f (x 1)-g (x 2)x 1-x 2.注意:求两条曲线的公切线,如果同时考虑两条曲线与直线相切,头绪会比较乱,为了使思路更清晰,一般是把两条曲线分开考虑,先分析其中一条曲线与直线相切,再分析另一条曲线与直线相切,直线与抛物线相切可用判别式法.【例题选讲】[例1](1)(2020·全国Ⅲ)若直线l 与曲线y =x 和圆x 2+y 2=15都相切,则l 的方程为( )A .y =2x +1B .y =2x +12C .y =12x +1D .y =12x +12答案 D 解析 易知直线l 的斜率存在,设直线l 的方程y =kx +b ,则|b |k 2+1=55①.设直线l 与曲线y =x 的切点坐标为(x 0,x 0)(x 0>0),则y ′|x =x 0=12x 0-12=k ②,x 0=kx 0+b ③,由②③可得b =12x 0,将b =12x 0,k =12x 0-12代入①得x 0=1或x 0=-15(舍去),所以k =b =12,故直线l 的方程y =12x +12.(2)已知f (x )=e x (e 为自然对数的底数),g (x )=ln x +2,直线l 是f (x )与g (x )的公切线,则直线l 的方程为 .答案 y =e x 或y =x +1 解析 设l 与f (x )=e x 的切点为(x 1,y 1),则y 1=1e x ,f ′(x )=e x ,∴f ′(x 1)=1e x,∴切点为(x 1,1e x),切线斜率k =1e x,∴切线方程为y -1e x=1e x(x -x 1),即y =1e x·x -11e xx +1e x,①,同理设l 与g (x )=ln x +2的切点为(x 2,y 2),∴y 2=ln x 2+2,g ′(x )=1x ,∴g ′(x 2)=1x 2,切点为(x 2,ln x 2+2),切线斜率k =1x 2,∴切线方程为y -(ln x 2+2)=1x 2(x -x 2),即y =1x 2·x +ln x 2+1,②,由题意知,①与②相同,∴111122121e e , e e ln 1,x x x x x x x x -⎧=⇒=⎪⎨⎪-+=+⎩③④把③代入④有-11e x x +1e x =-x 1+1,即(1-x 1)(1e x -1)=0,解得x 1=1或x 1=0,当x 1=1时,切线方程为y =e x ;当x 1=0时,切线方程为y =x +1,综上,直线l 的方程为y =e x 或y =x +1.(3)曲线C 1:y =ln x +x 与曲线C 2:y =x 2有________条公切线.答案 1 解析 由y =ln x +x 得y ′=1x+1,设点(x 1,ln x 1+x 1)是曲线C 1上任一点,∴曲线C 1在点(x 1,ln x 1+x 1)处的切线方程为y -(ln x 1+x 1)=⎝⎛⎭⎫1x 1+1(x -x 1),即y =⎝⎛⎭⎫1x 1+1x +ln x 1-1.同理可得曲线C 2在点(x 2,x 22)处的切线方程为y -x 22=2x 2(x -x 2),即y =2x 2x -x 22.依题意知两切线重合,∴⎩⎪⎨⎪⎧1x 1+1=2x 2,ln x 1-1=-x 22,消去x 2得1x 21+2x 1+4ln x 1-3=0,①,令f (x )=1x 2+2x +4ln x -3(x >0),则f ′(x )=-2x 3-2x 2+4x =4x 2-2x -2x 3=2(2x +1)(x -1)x 3,当x ∈(0,1)时,f ′(x )<0;当x ∈(1,+∞)时,f ′(x )>0,∴f (x )在(0,1)上单调递减,在(1,+∞)上单调递增,∴f (x )min =f (1)=0,∴f (x )只有一个零点.即方程①只有一个解,故曲线C 1与C 2只有1条公切线.(4)已知曲线y =x +ln x 在点(1,1)处的切线与曲线y =ax 2+(a +2)x +1相切,则a = . 答案 8 解析 方法一 因为y =x +ln x ,所以y ′=1+1x ,y ′|x =1=2.所以曲线y =x +ln x 在点(1,1)处的切线方程为y -1=2(x -1),即y =2x -1.因为y =2x -1与曲线y =ax 2+(a +2)x +1相切,所以a ≠0(当a =0时曲线变为y =2x +1与已知直线平行).由⎩⎪⎨⎪⎧y =2x -1,y =ax 2+(a +2)x +1,消去y ,得ax 2+ax +2=0.由Δ=a 2-8a =0,解得a =8.方法二 同方法一得切线方程为y =2x -1.设y =2x -1与曲线y =ax 2+(a +2)x +1相切于点(x 0,ax 20+(a +2)x 0+1).因为y ′=2ax +(a +2),所以0|x x y '==2ax 0+(a +2).由⎩⎪⎨⎪⎧2ax 0+(a +2)=2,ax 20+(a +2)x 0+1=2x 0-1,解得⎩⎪⎨⎪⎧x 0=-12,a =8.(5) (2016·课标全国Ⅱ)若直线y =kx +b 是曲线y =ln x +2的切线,也是曲线y =e x 的切线,则b =________. 答案 0或1 解析 设直线y =kx +b 与曲线y =ln x +2的切点为(x 1,y 1),与曲线y =e x 的切点为(x 2,y 2),y =ln x +2的导数为y ′=1x ,y =e x 的导数为y ′=e x ,可得k =e x 2=1x 1.又由k =y 2-y 1x 2-x 1=e x 2-ln x 1-2x 2-x 1,消去x 2,可得(1+ln x 1)·(x 1-1)=0,则x 1=1e 或x 1=1,则直线y =kx +b 与曲线y =ln x +2的切点为⎝⎛⎭⎫1e ,1或(1,2),与曲线y =e x 的切点为(1,e)或(0,1),所以k =e -11-1e =e 或k =1-20-1=1,则切线方程为y =e x 或y =x +1,可得b =0或1.(6)已知曲线f (x )=ln x +1与g (x )=x 2-x +a 有公共切线,则实数a 的取值范围为 .答案 8 解析 设切线与f (x )=ln x +1相切于点P (x 0,ln x 0+1),f ′(x 0)=1x 0,∴切线方程为y -(ln x 0+1)=1x 0(x -x 0),即y =1x 0x +ln x 0,联立⎩⎪⎨⎪⎧y =1x 0x +ln x 0,y =x 2-x +a ,得x 2-⎝⎛⎭⎫1+1x 0x +a -ln x 0=0,∴Δ=⎝⎛⎭⎫1+1x 02-4(a -ln x 0)=0,即1x 20+2x 0+1-4a +4ln x 0=0,即4a =1x 20+2x 0+1+4ln x 0有解,令φ(x )=1x 2+2x +1+4ln x (x >0),φ′(x )=-2x 3-2x 2+4x =4x 2-2x -2x 3=2(2x +1)(x -1)x 3,当x ∈(0,1)时,φ′(x )<0,当x ∈(1,+∞)时,φ′(x )>0,∴φ(x )在(0,1)上单调递减,在(1,+∞)上单调递增,∴φ(x )min =φ(1)=4,又x →+∞时,φ(x )→+∞,故φ(x )的值域为[4,+∞),所以4a ≥4,即a ≥1,故实数a 的取值范围是[1,+∞).【对点训练】1.若直线l 与曲线y =e x 及y =-14x 2都相切,则直线l 的方程为________.1.答案 y =x +1 解析 设直线l 与曲线y =e x 的切点为(x 0,0x e ),直线l 与曲线y =-14x 2的切点为⎝⎛⎭⎫x 1,-x 214,因为y =e x 在点(x 0,0x e )处的切线的斜率为y ′|x =x 0=0x e ,y =-x 24在点⎝⎛⎭⎫x 1,-x 214处的切线的斜率为y ′|x =x 1=⎝⎛⎭⎫-x 2|x =x 1=-x 12,则直线l 的方程可表示为y =0x e x -x 0e 0x e +0x e 或y =-12x 1x +14x 21,所以⎩⎨⎧0x e =-x 12,-x 0x e+0x e =x 214,所以0x e =1-x 0,解得x 0=0,所以直线l 的方程为y =x +1.2.已知函数f (x )=x 2的图象在x =1处的切线与函数g (x )=e xa的图象相切,则实数a 等于( )A .eB .e e 2C .e2D .e e2.答案 B 解析 由f (x )=x 2,得f ′(x )=2x ,则f ′(1)=2,又f (1)=1,所以函数f (x )=x 2的图象在x =1处 的切线方程为y -1=2(x -1),即y =2x -1.设y =2x -1与函数g (x )=e xa 的图象相切于点(x 0,y 0),由g ′(x )=e x a ,可得00000e 2,e 21,x x g x a g x x a ⎧()==⎪⎪⎨⎪()===-⎪⎩′解得x 0=32,a =321e 2=e e 2. 3.已知函数f (x )=x +1,g (x )=a ln x ,若在x =14处函数f (x )与g (x )的图象的切线平行,则实数a 的值为( )A .14B .12C .1D .43.答案 A 解析 由题意可知f ′(x )=12x -12,g ′(x )=a x ,由f ′(14)=g ′(14),得12×(14)-12=a 14,可得a =14,经检验,a =14满足题意.4.若f (x )=ln x 与g (x )=x 2+ax 两个函数的图象有一条与直线y =x 平行的公共切线,则a 等于( ) A .1 B .2 C .3 D .3或-14.答案 D 解析 设在函数f (x )=ln x 处的切点为(x ,y ),根据导数的几何意义得到k =1x =1,解得x =1,故切点为(1,0),可求出切线方程为y =x -1,此切线和 g (x )=x 2+ax 也相切,故x 2+ax =x -1,化简得到x 2+(a -1)x +1=0,只需要满足Δ=(a -1)2-4=0,解得a =-1或a =3.5.若直线y =kx +b 是曲线y =ln x +2的切线,也是曲线y =ln(x +1)的切线,则b =________.5.答案 1-ln 2 解析 y =ln x +2的切线为y =1x 1·x +ln x 1+1(设切点横坐标为x 1).y =ln(x +1)的切线为y =1x 2+1x +ln(x 2+1)-x 2x 2+1(设切点横坐标为x 2).∴⎩⎨⎧1x 1=1x 2+1,ln x 1+1=ln(x 2+1)-x2x 2+1,解得x 1=12,x 2=-12,∴b =ln x 1+1=1-ln2.6.已知f (x )=ln x ,g (x )=12x 2+mx +72(m <0),直线l 与函数f (x ),g (x )的图象都相切,与f (x )图象的切点为(1,f (1)),则m =________.6.答案 -2 解析 ∵f ′(x )=1x ,∴直线l 的斜率k =f ′(1)=1.又f (1)=0,∴切线l 的方程为y =x -1.g ′(x )=x +m ,设直线l 与g (x )的图象的切点为(x 0,y 0),则有x 0+m =1,y 0=x 0-1,y 0=12x 20+mx 0+72,m <0,∴m =-2.7.已知定义在区间(0,+∞)上的函数f (x )=-2x 2+m ,g (x )=-3ln x -x ,若以上两函数的图象有公共点, 且在公共点处切线相同,则m 的值为( )A .2B .5C .1D .07.答案 C 解析 根据题意,设两曲线y =f (x )与y =g (x )的公共点为(a ,b ),其中a >0,由f (x )=-2x 2+ m ,可得f ′(x )=-4x ,则切线的斜率为k =f ′(a )=-4a ,由g (x )=-3ln x -x ,可得g ′(x )=-3x -1,则切线的斜率为k =g ′(a )=-3a -1,因为两函数的图象有公共点,且在公共点处切线相同,所以-4a =-3a -1,解得a =1或a =-34(舍去),又g (1)=-1,即公共点的坐标为(1,-1),将点(1,-1)代入f (x )=-2x 2+m ,可得m =1.8.若直线y =kx +b 是曲线y =e xe 2的切线,也是曲线y =e x -1的切线,则k +b 等于( )A .-ln 22B .1-ln 22C .ln 2-12D .ln 228.答案 D 解析 设直线y =kx +b 与曲线y =e x e 2相切于点P (x 1,y 1),y ′=e x e2=e x -2,k 1=12e x -;直线y =kx +b 与曲线y =e x -1相切于点Q (x 2,y 2),y ′=e x ,k 2=2e x ,∴l 1:y =1112221e e e x x x x x ---+-,l 2:y =2222e e 1e x x x x x +--,12112222212e e e e e e 1x x x x x x x x ⎧=⎪⎨=⎪⎩---,∴---,∴x 2=-ln 2,∴k +b =2222e e 1e x x x x +--=12+12-1-(-ln 2)×12=ln 22.9.设曲线y =e x 在点(0,1)处的切线与曲线y =1x (x >0)在点P 处的切线垂直,则P 的坐标为________.9.答案 (1,1) 解析 y ′=e x ,曲线y =e x 在点(0,1) 处的切线的斜率k 1=e 0=1.设P (m ,n ),y =1x (x>0)的导数为y ′=-1x 2(x >0),曲线y =1x (x >0)在点P 处的切线斜率k 2=-1m 2(m >0),因为两切线垂直,所以k 1k 2=-1,所以m =1,n =1,则点P 的坐标为(1,1).10.已知曲线f (x )=x 3+ax +14在x =0处的切线与曲线g (x )=-ln x 相切,则a 的值为 .10.答案 -e34- 解析 由f (x )=x 3+ax +14,得f ′(x )=3x 2+a .∵f ′(0)=a ,f (0)=14,∴曲线y =f (x )在x =0处的切线方程为y -14=ax .设直线y -14=ax 与曲线g (x )=-ln x 相切于点(x 0,-ln x 0),又∵g ′(x )=-1x,∴⎩⎪⎨⎪⎧-ln x 0-14=ax 0,①a =-1x,②将②代入①得ln x 0=34,∴x 0=e 34,∴a =-1e 34=-e 34-.11.已知曲线y =e x 在点(x 1,1e x )处的切线与曲线y =ln x 在点(x 2,ln x 2)处的切线相同,则(x 1+1)(x 2-1)=( ) A .-1 B .-2 C .1 D .211.答案 B 解析 已知曲线y =e x 在点(x 1,1e x )处的切线方程为y -1e x =1e x (x -x 1),即y =1111e e e x x x x x -+ ,曲线y =ln x 在点(x 2,ln x 2)处的切线方程为y -ln x 2=1x 2(x -x 2),即y =1x 2x -1+ln x 2,由题意得⎩⎪⎨⎪⎧1e x =1x 2,1e x -1e x x 1=-1+ln x 2,得x 2=11e x ,111e e x x x -=-1+ln x 2=-1+1ln 1e x =-1-x 1,则1e x =x 1+1x 1-1.又x 2=11e x ,所以x 2=x 1-1x 1+1,所以x 2-1=x 1-1x 1+1-1=-2x 1+1,所以(x 1+1)(x 2-1)=-2. 12.曲线C 1:y =x 2与曲线C 2:y =a e x (a >0)存在公切线,则a 的取值范围是________.12.答案 ⎝⎛⎦⎤0,4e 2 解析 设公切线在y =x 2上的切点为(x 1,x 21),在y =a e x (a >0)上的切点为(x 2,2e x a ).函 数y =x 2,y =a e x (a >0)的导数分别为y ′=2x ,y ′=a e x,则公切线的斜率为2x 1=222112e e x x x a a x x =--,整理得a=2241e x x ()-.由a >0可知,x 2>1,令f (x )=4x -1e x ,x ∈(1,+∞),则f ′(x )=4e x 2-x e x 2=8-4xe x,f ′(x )>0⇒1<x <2;f ′(x )<0⇒x >2,∴f (x )在区间(1,2)上单调递增,在区间(2,+∞)上单调递减,f (x )max =f (2)=4e 2;当x →+∞时,f (x )→0,即0<f (x )≤4e2,∴a ∈⎝⎛⎦⎤0,4e 2. 13.若存在过点O (0,0)的直线l 与曲线y =x 3-3x 2+2x 和y =x 2+a 都相切,求a 的值. 13.解析 易知点O (0,0)在曲线y =x 3-3x 2+2x 上.(1)当O (0,0)是切点时,由y ′=3x 2-6x +2,得y ′|x =0=2,即直线l 的斜率为2,故直线l 的方程为y =2x .由⎩⎪⎨⎪⎧y =2x ,y =x 2+a ,得x 2-2x +a =0,依题意Δ=4-4a =0,得a =1.(2)当O (0,0)不是切点时,设直线l 与曲线y =x 3-3x 2+2x 相切于点P (x 0,y 0), 则y 0=x 30-3x 20+2x 0,且k =y ′|x =x 0=3x 20-6x 0+2,①,又k =y 0x 0=x 20-3x 0+2,②, 联立①②,得x 0=32(x 0=0舍去),所以k =-14,故直线l 的方程为y =-14x .由⎩⎪⎨⎪⎧y =-14x ,y =x 2+a ,得x 2+14x +a =0,依题意,Δ=116-4a =0,得a =164.综上,a =1或a =164.14.已知函数f (x )=ax 3+3x 2-6ax -11,g (x )=3x 2+6x +12和直线m :y =kx +9,且f ′(-1)=0.(1)求a 的值;(2)是否存在k ,使直线m 既是曲线y =f (x )的切线,又是曲线y =g (x )的切线?如果存在,求出k 的值;如果不存在,请说明理由.14.解析 (1)由已知得f ′(x )=3ax 2+6x -6a ,∵f ′(-1)=0,∴3a -6-6a =0,∴a =-2.(2)存在.由已知得,直线m 恒过定点(0,9),若直线m 是曲线y =g (x )的切线,则设切点为(x 0,3x 20+6x 0+12). ∵g ′(x 0)=6x 0+6,∴切线方程为y -(3x 20+6x 0+12)=(6x 0+6)(x -x 0), 将(0,9)代入切线方程,解得x 0=±1.当x 0=-1时,切线方程为y =9;当x 0=1时,切线方程为y =12x +9. 由(1)知f (x )=-2x 3+3x 2+12x -11,①由f ′(x )=0得-6x 2+6x +12=0,解得x =-1或x =2.在x =-1处,y =f (x )的切线方程为y =-18;在x =2处,y =f (x )的切线方程为y =9, ∴y =f (x )与y =g (x )的公切线是y =9.②由f ′(x )=12得-6x 2+6x +12=12,解得x =0或x =1.在x =0处,y =f (x )的切线方程为y =12x -11;在x =1处,y =f (x )的切线方程为y =12x -10; ∴y =f (x )与y =g (x )的公切线不是y =12x +9.综上所述,y=f(x)与y=g(x)的公切线是y=9,此时k=0.。
高考复习专题03 导数及其应用选择填空题(含解析)三年高考试题
1.【2019年新课标3理科06】已知曲线y=ae x+xlnx在点(1,ae)处的切线方程为y=2x+b,则()A.a=e,b=﹣1B.a=e,b=1C.a=e﹣1,b=1D.a=e﹣1,b=﹣12.【2019年新课标3理科07】函数y在[﹣6,6]的图象大致为()A.B.C.⊈D.3.【2019年新课标1理科05】函数f(x)在[﹣π,π]的图象大致为()A.B.C.D.4.【2018年新课标1理科05】设函数f(x)=x3+(a﹣1)x2+ax.若f(x)为奇函数,则曲线y=f(x)在点(0,0)处的切线方程为()A.y=﹣2x B.y=﹣x C.y=2x D.y=x5.【2018年新课标2理科03】函数f(x)的图象大致为()A.B.C.D.6.【2018年新课标3理科07】函数y=﹣x4+x2+2的图象大致为()A.B.C.D.7.【2018年浙江05】函数y=2|x|sin2x的图象可能是()A.B.C.D.8.【2017年新课标2理科11】若x=﹣2是函数f(x)=(x2+ax﹣1)e x﹣1的极值点,则f (x)的极小值为()A.﹣1B.﹣2e﹣3C.5e﹣3D.19.【2017年新课标3理科11】已知函数f(x)=x2﹣2x+a(e x﹣1+e﹣x+1)有唯一零点,则a =()A.B.C.D.110.【2017年浙江07】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()A.B.C.D.11.【2019年新课标1理科13】曲线y=3(x2+x)e x在点(0,0)处的切线方程为.12.【2019年北京理科13】设函数f(x)=e x+ae﹣x(a为常数).若f(x)为奇函数,则a =;若f(x)是R上的增函数,则a的取值范围是.13.【2019年江苏10】在平面直角坐标系xOy中,P是曲线y=x(x>0)上的一个动点,则点P到直线x+y=0的距离的最小值是.14.【2019年江苏11】在平面直角坐标系xOy中,点A在曲线y=lnx上,且该曲线在点A 处的切线经过点(﹣e,﹣1)(e为自然对数的底数),则点A的坐标是.15.【2019年浙江16】已知a∈R,函数f(x)=ax3﹣x.若存在t∈R,使得|f(t+2)﹣f(t)|,则实数a的最大值是.16.【2018年江苏11】若函数f(x)=2x3﹣ax2+1(a∈R)在(0,+∞)内有且只有一个零点,则f(x)在[﹣1,1]上的最大值与最小值的和为.17.【2018年新课标2理科13】曲线y=2ln(x+1)在点(0,0)处的切线方程为.18.【2018年新课标3理科14】曲线y=(ax+1)e x在点(0,1)处的切线的斜率为﹣2,则a=.19.【2017年江苏11】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.1.【2019年新课标3理科06】已知曲线y=ae x+xlnx在点(1,ae)处的切线方程为y=2x+b,则()A.a=e,b=﹣1B.a=e,b=1C.a=e﹣1,b=1D.a=e﹣1,b=﹣1【解答】解:y=ae x+xlnx的导数为y′=ae x+lnx+1,由在点(1,ae)处的切线方程为y=2x+b,可得ae+1+0=2,解得a=e﹣1,又切点为(1,1),可得1=2+b,即b=﹣1,故选:D.2.【2019年新课标3理科07】函数y在[﹣6,6]的图象大致为()A.B.C.⊈D.【解答】解:由y=f(x)在[﹣6,6],知f(﹣x),∴f(x)是[﹣6,6]上的奇函数,因此排除C又f(4),因此排除A,D.故选:B.3.【2019年新课标1理科05】函数f(x)在[﹣π,π]的图象大致为()A.B.C.D.【解答】解:∵f(x),x∈[﹣π,π],∴f(﹣x)f(x),∴f(x)为[﹣π,π]上的奇函数,因此排除A;又f(),因此排除B,C;故选:D.4.【2018年新课标1理科05】设函数f(x)=x3+(a﹣1)x2+ax.若f(x)为奇函数,则曲线y=f(x)在点(0,0)处的切线方程为()A.y=﹣2x B.y=﹣x C.y=2x D.y=x【解答】解:函数f(x)=x3+(a﹣1)x2+ax,若f(x)为奇函数,可得a=1,所以函数f(x)=x3+x,可得f′(x)=3x2+1,曲线y=f(x)在点(0,0)处的切线的斜率为:1,则曲线y=f(x)在点(0,0)处的切线方程为:y=x.故选:D.5.【2018年新课标2理科03】函数f(x)的图象大致为()A.B.C.D.【解答】解:函数f(﹣x)f(x),则函数f(x)为奇函数,图象关于原点对称,排除A,当x=1时,f(1)=e0,排除D.当x→+∞时,f(x)→+∞,排除C,故选:B.6.【2018年新课标3理科07】函数y=﹣x4+x2+2的图象大致为()A.B.C.D.【解答】解:函数过定点(0,2),排除A,B.函数的导数f′(x)=﹣4x3+2x=﹣2x(2x2﹣1),由f′(x)>0得2x(2x2﹣1)<0,得x或0<x,此时函数单调递增,由f′(x)<0得2x(2x2﹣1)>0,得x或x<0,此时函数单调递减,排除C,也可以利用f(1)=﹣1+1+2=2>0,排除A,B,故选:D.7.【2018年浙江05】函数y=2|x|sin2x的图象可能是()A.B.C.D.【解答】解:根据函数的解析式y=2|x|sin2x,得到:函数的图象为奇函数,故排除A和B.当x时,函数的值也为0,故排除C.故选:D.8.【2017年新课标2理科11】若x=﹣2是函数f(x)=(x2+ax﹣1)e x﹣1的极值点,则f (x)的极小值为()A.﹣1B.﹣2e﹣3C.5e﹣3D.1【解答】解:函数f(x)=(x2+ax﹣1)e x﹣1,可得f′(x)=(2x+a)e x﹣1+(x2+ax﹣1)e x﹣1,x=﹣2是函数f(x)=(x2+ax﹣1)e x﹣1的极值点,可得:f′(﹣2)=(﹣4+a)e﹣3+(4﹣2a﹣1)e﹣3=0,即﹣4+a+(3﹣2a)=0.解得a=﹣1.可得f′(x)=(2x﹣1)e x﹣1+(x2﹣x﹣1)e x﹣1,=(x2+x﹣2)e x﹣1,函数的极值点为:x=﹣2,x=1,当x<﹣2或x>1时,f′(x)>0函数是增函数,x∈(﹣2,1)时,函数是减函数,x=1时,函数取得极小值:f(1)=(12﹣1﹣1)e1﹣1=﹣1.故选:A.9.【2017年新课标3理科11】已知函数f(x)=x2﹣2x+a(e x﹣1+e﹣x+1)有唯一零点,则a =()A.B.C.D.1【解答】解:因为f(x)=x2﹣2x+a(e x﹣1+e﹣x+1)=﹣1+(x﹣1)2+a(e x﹣1)=0,所以函数f(x)有唯一零点等价于方程1﹣(x﹣1)2=a(e x﹣1)有唯一解,等价于函数y=1﹣(x﹣1)2的图象与y=a(e x﹣1)的图象只有一个交点.①当a=0时,f(x)=x2﹣2x≥﹣1,此时有两个零点,矛盾;②当a<0时,由于y=1﹣(x﹣1)2在(﹣∞,1)上递增、在(1,+∞)上递减,且y=a(e x﹣1)在(﹣∞,1)上递增、在(1,+∞)上递减,所以函数y=1﹣(x﹣1)2的图象的最高点为A(1,1),y=a(e x﹣1)的图象的最高点为B(1,2a),由于2a<0<1,此时函数y=1﹣(x﹣1)2的图象与y=a(e x﹣1)的图象有两个交点,矛盾;③当a>0时,由于y=1﹣(x﹣1)2在(﹣∞,1)上递增、在(1,+∞)上递减,且y=a(e x﹣1)在(﹣∞,1)上递减、在(1,+∞)上递增,所以函数y=1﹣(x﹣1)2的图象的最高点为A(1,1),y=a(e x﹣1)的图象的最低点为B(1,2a),由题可知点A与点B重合时满足条件,即2a=1,即a,符合条件;综上所述,a,故选:C.10.【2017年浙江07】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()A.B.C.D.【解答】解:由当f′(x)<0时,函数f(x)单调递减,当f′(x)>0时,函数f(x)单调递增,则由导函数y=f′(x)的图象可知:f(x)先单调递减,再单调递增,然后单调递减,最后单调递增,排除A,C,且第二个拐点(即函数的极大值点)在x轴上的右侧,排除B,故选:D.11.【2019年新课标1理科13】曲线y=3(x2+x)e x在点(0,0)处的切线方程为.【解答】解:∵y=3(x2+x)e x,∴y'=3e x(x2+3x+1),∴当x=0时,y'=3,∴y=3(x2+x)e x在点(0,0)处的切线斜率k=3,∴切线方程为:y=3x.故答案为:y=3x.12.【2019年北京理科13】设函数f(x)=e x+ae﹣x(a为常数).若f(x)为奇函数,则a =;若f(x)是R上的增函数,则a的取值范围是.【解答】解:根据题意,函数f(x)=e x+ae﹣x,若f(x)为奇函数,则f(﹣x)=﹣f(x),即e﹣x+ae x=﹣(e x+ae﹣x),变形可得a=﹣1,函数f(x)=e x+ae﹣x,导数f′(x)=e x﹣ae﹣x若f(x)是R上的增函数,则f(x)的导数f′(x)=e x﹣ae﹣x≥0在R上恒成立,变形可得:a≤e2x恒成立,分析可得a≤0,即a的取值范围为(﹣∞,0];故答案为:﹣1,(﹣∞,0].13.【2019年江苏10】在平面直角坐标系xOy中,P是曲线y=x(x>0)上的一个动点,则点P到直线x+y=0的距离的最小值是.【解答】解:由y=x(x>0),得y′=1,设斜率为﹣1的直线与曲线y=x(x>0)切于(x0,),由,解得(x0>0).∴曲线y=x(x>0)上,点P()到直线x+y=0的距离最小,最小值为.故答案为:4.14.【2019年江苏11】在平面直角坐标系xOy中,点A在曲线y=lnx上,且该曲线在点A 处的切线经过点(﹣e,﹣1)(e为自然对数的底数),则点A的坐标是.【解答】解:设A(x0,lnx0),由y=lnx,得y′,∴,则该曲线在点A处的切线方程为y﹣lnx0,∵切线经过点(﹣e,﹣1),∴,即,则x0=e.∴A点坐标为(e,1).故答案为:(e,1).15.【2019年浙江16】已知a∈R,函数f(x)=ax3﹣x.若存在t∈R,使得|f(t+2)﹣f(t)|,则实数a的最大值是.【解答】解:存在t∈R,使得|f(t+2)﹣f(t)|,即有|a(t+2)3﹣(t+2)﹣at3+t|,化为|2a(3t2+6t+4)﹣2|,可得2a(3t2+6t+4)﹣2,即a(3t2+6t+4),由3t2+6t+4=3(t+1)2+1≥1,可得0<a,可得a的最大值为.故答案为:.16.【2018年江苏11】若函数f(x)=2x3﹣ax2+1(a∈R)在(0,+∞)内有且只有一个零点,则f(x)在[﹣1,1]上的最大值与最小值的和为.【解答】解:∵函数f(x)=2x3﹣ax2+1(a∈R)在(0,+∞)内有且只有一个零点,∴f′(x)=2x(3x﹣a),x∈(0,+∞),①当a≤0时,f′(x)=2x(3x﹣a)>0,函数f(x)在(0,+∞)上单调递增,f(0)=1,f(x)在(0,+∞)上没有零点,舍去;②当a>0时,f′(x)=2x(3x﹣a)>0的解为x,∴f(x)在(0,)上递减,在(,+∞)递增,又f(x)只有一个零点,∴f()1=0,解得a=3,f(x)=2x3﹣3x2+1,f′(x)=6x(x﹣1),x∈[﹣1,1],f′(x)>0的解集为(﹣1,0),f(x)在(﹣1,0)上递增,在(0,1)上递减,f(﹣1)=﹣4,f(0)=1,f(1)=0,∴f(x)min=f(﹣1)=﹣4,f(x)max=f(0)=1,∴f(x)在[﹣1,1]上的最大值与最小值的和为:f(x)max+f(x)min=﹣4+1=﹣3.17.【2018年新课标2理科13】曲线y=2ln(x+1)在点(0,0)处的切线方程为.【解答】解:∵y=2ln(x+1),∴y′,当x=0时,y′=2,∴曲线y=2ln(x+1)在点(0,0)处的切线方程为y=2x.故答案为:y=2x.18.【2018年新课标3理科14】曲线y=(ax+1)e x在点(0,1)处的切线的斜率为﹣2,则a=.【解答】解:曲线y=(ax+1)e x,可得y′=ae x+(ax+1)e x,曲线y=(ax+1)e x在点(0,1)处的切线的斜率为﹣2,可得:a+1=﹣2,解得a=﹣3.故答案为:﹣3.19.【2017年江苏11】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.【解答】解:函数f(x)=x3﹣2x+e x的导数为:f′(x)=3x2﹣2+e x2+20,可得f(x)在R上递增;又f(﹣x)+f(x)=(﹣x)3+2x+e﹣x﹣e x+x3﹣2x+e x0,可得f(x)为奇函数,则f(a﹣1)+f(2a2)≤0,即有f(2a2)≤﹣f(a﹣1)由f(﹣(a﹣1))=﹣f(a﹣1),f(2a2)≤f(1﹣a),即有2a2≤1﹣a,解得﹣1≤a,故答案为:[﹣1,].。
(新课标Ⅰ)2018年高考数学总复习专题03导数分项练习(含解析)理
专题03 导数一.基础题组1. 【2010新课标,理3】曲线y =2x +x在点(-1,-1)处的切线方程为( ) A .y =2x +1 B .y =2x -1 C .y =-2x -3 D .y =-2x -2 【答案】A2. 【2008全国1,理6】若函数(1)y f x =-的图像与函数1y =的图像关于直线y x =对称,则()f x =( ) A .21x e-B .2xeC .21x e+D .22x e+【答案】B.【解析】由()()()()212121,1,y x x y x ef x e f x e --=⇒=-==.3. 【2012全国,理21】已知函数f (x )满足f (x )=f ′(1)e x -1-f (0)x +12x 2. (1)求f (x )的解析式及单调区间; (2)若f (x )≥12x 2+ax +b ,求(a +1)b 的最大值. 【解析】(1)由已知得f ′(x )=f ′(1)e x -1-f (0)+x .所以f ′(1)=f ′(1)-f (0)+1,即f (0)=1. 又f (0)=f ′(1)e -1,所以f ′(1)=e. 从而f (x )=e x-x +12x 2. 由于f ′(x )=e x -1+x ,故当x ∈(-∞,0)时,f ′(x )<0; 当x ∈(0,+∞)时,f ′(x )>0.从而,f (x )在(-∞,0)上单调递减,在(0,+∞)上单调递增. (2)由已知条件得e x-(a +1)x ≥b .①(ⅰ)若a +1<0,则对任意常数b ,当x <0,且11b x a -<+时,可得e x-(a +1)x <b ,因此①式不成立.(ⅱ)若a +1=0,则(a +1)b =0.所以f (x )≥12x 2+ax +b 等价于 b ≤a +1-(a +1)ln(a +1).②因此(a +1)b ≤(a +1)2-(a +1)2ln(a +1). 设h (a )=(a +1)2-(a +1)2ln(a +1), 则h ′(a )=(a +1)(1-2ln(a +1)).所以h (a )在(-1,12e 1-)上单调递增,在(12e 1-,+∞)上单调递减, 故h (a )在12=e 1a -处取得最大值. 从而e ()2h a ≤,即(a +1)b ≤e 2. 当12=e 1a -,12e2b =时,②式成立, 故f (x )≥12x 2+ax +b . 综合得,(a +1)b 的最大值为e 2. 4. 【2009全国卷Ⅰ,理22】设函数)(x f =x 3+3bx 2+3cx 有两个极值点x 1、x 2,且x 1∈-1,0],x 2∈1,2].(Ⅰ)求b 、c 满足的约束条件,并在下面的坐标平面内,画出满足这些条件的点(b , c )的区域;(Ⅱ)证明:-10≤f(x 2)≤21-.满足这些条件的点(b,c)的区域为图中阴影部分.(Ⅱ)由题设知f′(x 2)=3x 22+6bx 2+3c=0,故c x bx 2121222--=. 于是f(x 2)=x 22+3bx 22+3cx 2=2322321x cx +-. 由于x 2∈1,2],而由(Ⅰ)知c≤0,故 -4+3c≤f(x 2)≤c 2321+-. 又由(Ⅰ)知-2≤c≤0,所以-10≤f(x 2)≤21-. 5. 【2008全国1,理19】(本小题满分12分) 已知函数32()1f x x ax x =+++,a ∈R . (Ⅰ)讨论函数()f x 的单调区间;(Ⅱ)设函数()f x 在区间2133⎛⎫-- ⎪⎝⎭,内是减函数,求的取值范围.(2)23313a ⎧--⎪⎪-≤,且23a>解得:74a ≥二.能力题组1. 【2011全国新课标,理9】由曲线y =,直线y =x -2及y 轴所围成的图形的面积为( ) A .103B . 4C .163D . 6【答案】C 【解析】2. 【2011全国,理8】曲线y =e -2x+1在点(0,2)处的切线与直线y =0和y =x 围成的三角形的面积为( ) A.13 B .12 C .23D .1 【答案】:A【解析】:200|(2)|2x x x y e -=='=-=-,故曲线21x y e -=+在点(0,2)处的切线方程为22y x =-+,易得切线与直线0y =和y x =围成的三角形的面积为13。
专题03 导数及其应用专项高考真题总汇(带答案与解析)
专题03导数及其应用(选择题、填空题)1.【2021·全国高考真题】若过点(),a b 可以作曲线e x y =的两条切线,则()A .e b a <B .e a b <C .0e b a <<D .0e ab <<【答案】D【分析】解法一:根据导数几何意义求得切线方程,再构造函数,利用导数研究函数图象,结合图形确定结果;解法二:画出曲线x y e =的图象,根据直观即可判定点(),a b 在曲线下方和x 轴上方时才可以作出两条切线.【解析】在曲线x y e =上任取一点(),tP t e,对函数xy e=求导得e x y '=,所以,曲线x y e =在点P 处的切线方程为()tty e e x t -=-,即()1tty e x t e =+-,由题意可知,点(),a b 在直线()1tty e x t e =+-上,可得()()11tttb ae t e a t e =+-=+-,令()()1tf t a t e =+-,则()()tf t a t e '=-.当t a <时,()0f t '>,此时函数()f t 单调递增,当t a >时,()0f t '<,此时函数()f t 单调递减,所以,()()max af t f a e ==,由题意可知,直线y b =与曲线()y f t =的图象有两个交点,则()max ab f t e <=,当1t a <+时,()0f t >,当1t a >+时,()0f t <,作出函数()f t 的图象如下图所示:由图可知,当0a b e <<时,直线y b =与曲线()y f t =的图象有两个交点.故选:D.解法二:画出函数曲线x y e =的图象如图所示,根据直观即可判定点(),a b 在曲线下方和x 轴上方时才可以作出两条切线.由此可知0a b e <<.故选:D.【点睛】解法一是严格的证明求解方法,其中的极限处理在中学知识范围内需要用到指数函数的增长特性进行估计,解法二是根据基于对指数函数的图象的清晰的理解与认识的基础上,直观解决问题的有效方法.2.【2021·浙江高考真题】已知函数21(),()sin 4f x xg x x =+=,则图象为如图的函数可能是()A .1()()4y f x g x =+-B .1()()4y f x g x =--C .()()y f x g x =D .()()g x y f x =【答案】D【分析】由函数的奇偶性可排除A 、B ,结合导数判断函数的单调性可判断C ,即可得解.【解析】对于A ,()()21sin 4y f x g x x x =+-=+,该函数为非奇非偶函数,与函数图象不符,排除A ;对于B ,()()21sin 4y f x g x x x =--=-,该函数为非奇非偶函数,与函数图象不符,排除B ;对于C ,()()21sin 4y f x g x x x ⎛⎫==+⎪⎝⎭,则212sin cos 4y x x x x ⎛⎫'=++ ⎪⎝⎭,当4x π=时,210221642y ππ⎛⎫'=⨯++⨯> ⎪⎝⎭,与图象不符,排除C.故选:D.3.【2021·全国高考真题(理)】设2ln1.01a =,ln1.02b =,1c =-.则()A .a b c <<B .b c a<<C .b a c<<D .c a b<<【答案】B【分析】利用对数的运算和对数函数的单调性不难对a ,b 的大小作出判定,对于a 与c ,b 与c 的大小关系,将0.01换成x ,分别构造函数()()2ln 11f x x =+-,()()ln 121g x x =+-,利用导数分析其在0的右侧包括0.01的较小范围内的单调性,结合f (0)=0,g (0)=0即可得出a 与c ,b 与c 的大小关系.【解析】()()2222ln1.01ln1.01ln 10.01ln 120.010.01ln1.02a b ===+=+⨯+>=,所以b a <;下面比较c 与,a b 的大小关系.记()()2ln 11f x x =+-,则()00f =,()2121xf x x --='=+由于()()2214122x x x x x x +-+=-=-所以当0<x <2时,()21410x x+-+>,()1x >+,()0f x '>,所以()f x 在[]0,2上单调递增,所以()()0.0100ff >=,即2ln1.011>,即a c >;令()()ln 121g x x =+-,则()00g =,()212212x g x x --==+',由于()2214124x x x +-+=-,在x >0时,()214120x x +-+<,所以()0g x '<,即函数()g x 在[0,+∞)上单调递减,所以()()0.0100gg <=,即ln1.021<,即b <c ;综上,b c a <<,故选:B.【点睛】本题考查比较大小问题,难度较大,关键难点是将各个值中的共同的量用变量替换,构造函数,利用导数研究相应函数的单调性,进而比较大小,这样的问题,凭借近似估计计算往往是无法解决的.4.【2021·全国高考真题(理)】设0a ≠,若x a =为函数()()()2f x a x a x b =--的极大值点,则()A .a b <B .a b>C .2ab a <D .2ab a >【答案】D【分析】结合对a 进行分类讨论,画出()f x 图象,由此确定正确选项.【解析】若a b =,则()()3f x a x a =-为单调函数,无极值点,不符合题意,故a b ¹.依题意,x a =为函数()()()2f x a x a x b =--的极大值点,当0a <时,由x b >,()0f x ≤,画出()f x 的图象如下图所示:由图可知b a <,0a <,故2ab a >.当0a >时,由x b >时,()0f x >,画出()f x 的图象如下图所示:由图可知b a >,0a >,故2ab a >.综上所述,2ab a >成立.故选:D【点睛】本小题主要考查三次函数的图象与性质,利用数形结合的数学思想方法可以快速解答.5.【2021·全国高考真题(理)】曲线212x y x -=+在点()1,3--处的切线方程为__________.【答案】520x y -+=【分析】先验证点在曲线上,再求导,代入切线方程公式即可.【解析】由题,当1x =-时,3y =-,故点在曲线上.求导得:()()()()222221522x x y x x +--==++',所以1|5x y =-='.故切线方程为520x y -+=.故答案为:520x y -+=.6.【2021·全国高考真题】函数()212ln f x x x =--的最小值为______.【答案】1【分析】由解析式知()f x 定义域为(0,)+∞,讨论102x <≤、112x <≤、1x >,并结合导数研究的单调性,即可求()f x 最小值.【解析】由题设知:()|21|2ln f x x x =--定义域为(0,)+∞,∴当102x <≤时,()122ln f x x x =--,此时()f x 单调递减;当112x <≤时,()212ln f x x x =--,有2()20f x x'=-≤,此时()f x 单调递减;当1x >时,()212ln f x x x =--,有2()20f x x'=->,此时()f x 单调递增;又()f x 在各分段的界点处连续,∴综上有:01x <≤时,()f x 单调递减,1x >时,()f x 单调递增;∴()(1)1f x f ≥=故答案为:1.7.【2020年高考全国Ⅰ卷理数】函数43()2f x x x =-的图像在点(1(1))f ,处的切线方程为A .21y x =--B .21y x =-+C .23y x =-D .21y x =+【答案】B【解析】()432f x x x =- ,()3246f x x x '∴=-,()11f ∴=-,()12f '=-,因此,所求切线的方程为()121y x +=--,即21y x =-+.故选:B .【点睛】本题考查利用导数求解函图象的切线方程,考查计算能力,属于基础题.8.【2020年高考全国III 卷理数】若直线l 与曲线yx 2+y 2=15都相切,则l 的方程为A .y =2x +1B .y =2x +12C .y =12x +1D .y =12x +12【答案】D【解析】设直线l在曲线y =上的切点为(0x ,则00x >,函数y =的导数为y '=,则直线l的斜率k =,设直线l的方程为)0y x x =-,即00x x -+=,由于直线l 与圆2215x y +==两边平方并整理得2005410x x --=,解得01x =,015x =-(舍),则直线l 的方程为210x y -+=,即1122y x =+.故选:D .【点睛】本题主要考查了导数的几何意义的应用以及直线与圆的位置的应用,属于中档题.9.【2019年高考全国Ⅲ卷理数】已知曲线e ln x y a x x =+在点(1,a e )处的切线方程为y =2x +b ,则A .e 1a b ==-,B .a=e ,b =1C .1e 1a b -==,D .1e a -=,1b =-【答案】D【解析】∵e ln 1,x y a x '=++∴切线的斜率1|e 12x k y a ='==+=,1e a -∴=,将(1,1)代入2y x b =+,得21,1b b +==-.故选D .【名师点睛】本题求解的关键是利用导数的几何意义和点在曲线上得到含有a ,b 的等式,从而求解,属于常考题型.10.【2019年高考天津理数】已知a ∈R ,设函数222,1,()ln ,1.x ax a x f x x a x x ⎧-+≤=⎨->⎩若关于x 的不等式()0f x ≥在R 上恒成立,则a 的取值范围为A .[]0,1B .[]0,2C .[]0,eD .[]1,e【答案】C【解析】当1x =时,(1)12210f a a =-+=>恒成立;当1x <时,22()22021x f x x ax a a x =-+≥⇔≥-恒成立,令2()1x g x x =-,则222(11)(1)2(1)1()111x x x x g x x x x -----+=-=-=----112201x x ⎛⎫⎛⎫=--+-≤--= ⎪ ⎪ ⎪-⎝⎭⎝⎭,当111x x-=-,即0x =时取等号,∴max 2()0a g x ≥=,则0a >.当1x >时,()ln 0f x x a x =-≥,即ln xa x≤恒成立,令()ln xh x x=,则2ln 1()(ln )x h x x -'=,当e x >时,()0h x '>,函数()h x 单调递增,当0e x <<时,()0h x '<,函数()h x 单调递减,则e x =时,()h x 取得最小值(e)e h =,∴min ()e a h x ≤=,综上可知,a 的取值范围是[0,e].故选C.【名师点睛】本题考查分段函数的最值问题,分别利用基本不等式和求导的方法研究函数的最值,然后解决恒成立问题.11.【2019年高考浙江】已知,a b ∈R ,函数32,0()11(1),032x x f x x a x ax x <⎧⎪=⎨-++≥⎪⎩.若函数()y f x ax b =--恰有3个零点,则A .a <–1,b <0B .a <–1,b >0C .a >–1,b <0D .a >–1,b >0【答案】C【解析】当x <0时,y =f (x )﹣ax ﹣b =x ﹣ax ﹣b =(1﹣a )x ﹣b =0,得x ,则y =f (x )﹣ax ﹣b 最多有一个零点;当x ≥0时,y =f (x )﹣ax ﹣bx 3(a +1)x 2+ax ﹣ax ﹣bx3(a +1)x 2﹣b ,2(1)y x a x =+-',当a +1≤0,即a ≤﹣1时,y ′≥0,y =f (x )﹣ax ﹣b 在[0,+∞)上单调递增,则y =f (x )﹣ax ﹣b 最多有一个零点,不合题意;当a +1>0,即a >﹣1时,令y ′>0得x ∈(a +1,+∞),此时函数单调递增,令y ′<0得x ∈[0,a +1),此时函数单调递减,则函数最多有2个零点.根据题意,函数y =f (x )﹣ax ﹣b 恰有3个零点⇔函数y =f (x )﹣ax ﹣b 在(﹣∞,0)上有一个零点,在[0,+∞)上有2个零点,如图:∴0且,解得b <0,1﹣a >0,b (a +1)3,则a >–1,b <0.故选C .【名师点睛】本题考查函数与方程,导数的应用.当x <0时,y =f (x )﹣ax ﹣b =x ﹣ax﹣b =(1﹣a )x ﹣b 最多有一个零点;当x ≥0时,y =f (x )﹣ax ﹣bx 3(a +1)x 2﹣b ,利用导数研究函数的单调性,根据单调性画出函数的草图,从而结合题意可列不等式组求解.12.【2020年高考北京】为满足人民对美好生活的向往,环保部门要求相关企业加强污水治理,排放未达标的企业要限期整改、设企业的污水摔放量W 与时间t 的关系为()W f t =,用()()f b f a b a---的大小评价在[,]a b 这段时间内企业污水治理能力的强弱,已知整改期内,甲、乙两企业的污水排放量与时间的关系如下图所示.给出下列四个结论:①在[]12,t t 这段时间内,甲企业的污水治理能力比乙企业强;②在2t 时刻,甲企业的污水治理能力比乙企业强;③在3t 时刻,甲、乙两企业的污水排放都已达标;④甲企业在[][][]112230,,,,,t t t t t 这三段时间中,在[]10,t 的污水治理能力最强.其中所有正确结论的序号是____________________.【答案】①②③【解析】()()f b f a b a ---表示区间端点连线斜率的负数,在[]12,t t 这段时间内,甲的斜率比乙的小,所以甲的斜率的相反数比乙的大,因此甲企业的污水治理能力比乙企业强;①正确;甲企业在[][][]112230,,,,,t t t t t 这三段时间中,甲企业在[]12,t t 这段时间内,甲的斜率最小,其相反数最大,即在[]12,t t 的污水治理能力最强.④错误;在2t 时刻,甲切线的斜率比乙的小,所以甲切线的斜率的相反数比乙的大,甲企业的污水治理能力比乙企业强;②正确;在3t 时刻,甲、乙两企业的污水排放量都在污水打标排放量以下,所以都已达标;③正确;故答案为:①②③【点睛】本题考查斜率应用、切线斜率应用、函数图象应用,考查基本分析识别能力,属中档题.13.【2019年高考全国Ⅰ卷理数】曲线23()e xy x x =+在点(0)0,处的切线方程为____________.【答案】30x y -=【解析】223(21)e 3()e 3(31)e ,x x x y x x x x x '=+++=++所以切线的斜率0|3x k y ='==,则曲线23()e x y x x =+在点(0,0)处的切线方程为3y x =,即30x y -=.【名师点睛】准确求导数是进一步计算的基础,本题易因为导数的运算法则掌握不熟,而导致计算错误.求导要“慢”,计算要准,是解答此类问题的基本要求.14.【2019年高考江苏】在平面直角坐标系xOy 中,P 是曲线4(0)y x x x =+>上的一个动点,则点P 到直线0x y +=的距离的最小值是▲.【答案】4【解析】由4(0)y x x x =+>,得241y x'=-,设斜率为1-的直线与曲线4(0)y x x x=+>切于0004(,)x x x +,由20411x -=-得0x =0x =舍去),∴曲线4(0)y x x x =+>上,点P 到直线0x y +=的距离最小,最小值为4=.故答案为4.【名师点睛】本题考查曲线上任意一点到已知直线的最小距离,渗透了直观想象和数学运算素养.采取导数法,利用数形结合和转化与化归思想解题.15.【2019年高考江苏】在平面直角坐标系xOy 中,点A 在曲线y =ln x 上,且该曲线在点A 处的切线经过点(-e ,-1)(e 为自然对数的底数),则点A 的坐标是▲.【答案】(e, 1)【解析】设出切点坐标,得到切线方程,然后求解方程得到横坐标的值,可得切点坐标.设点()00,A x y ,则00ln y x =.又1y x'=,当0x x =时,01y x '=,则曲线ln y x =在点A 处的切线为0001()y y x x x -=-,即00ln 1x y x x -=-,将点()e,1--代入,得00e 1ln 1x x ---=-,即00ln e x x =,考察函数()ln H x x x =,当()0,1x ∈时,()0H x <,当()1,x ∈+∞时,()0H x >,且()ln 1H x x '=+,当1x >时,()()0,H x H x '>单调递增,注意到()e e H =,故00ln e x x =存在唯一的实数根0e x =,此时01y =,故点A 的坐标为()e,1.【名师点睛】导数运算及切线的理解应注意的问题:一是利用公式求导时要特别注意除法公式中分子的符号,防止与乘法公式混淆.二是直线与曲线公共点的个数不是切线的本质,直线与曲线只有一个公共点,直线不一定是曲线的切线,同样,直线是曲线的切线,则直线与曲线可能有两个或两个以上的公共点.16.【2019年高考北京理数】设函数()e e x xf x a -=+(a 为常数).若f (x )为奇函数,则a =________;若f (x )是R 上的增函数,则a 的取值范围是___________.【答案】(]1,0--∞【解析】首先由奇函数的定义得到关于a 的恒等式,据此可得a 的值,然后利用()0f x '≥可得a 的取值范围.若函数()e e x x f x a -=+为奇函数,则()(),f x f x -=-即()e e e e x x x x a a --+=-+,即()()1e e 0x x a -++=对任意的x 恒成立,则10a +=,得1a =-.若函数()e e xx f x a -=+是R 上的增函数,则() e e 0x x f x a -'=-≥在R 上恒成立,即2e x a ≤在R 上恒成立,又2e 0x >,则0a ≤,即实数a 的取值范围是(],0-∞.【名师点睛】本题考查函数的奇偶性、单调性、利用单调性确定参数的范围.解答过程中,需利用转化与化归思想,转化成恒成立问题.注重重点知识、基础知识、基本运算能力的考查.。
新课标Ⅰ高考数学总复习专题03导数分项练习含解析理
——教学资料参考参考范本——新课标Ⅰ高考数学总复习专题03导数分项练习含解析理______年______月______日____________________部门一.基础题组1. 【20xx 新课标,理3】曲线y =在点(-1,-1)处的切线方程为( )2x +x A .y =2x +1 B .y =2x -1 C .y =-2x -3 D .y =-2x -2 【答案】A2. 【20xx 全国1,理6】若函数的图像与函数的图像关于直线对称,则( )(1)y f x =-ln 1y x =+y x =()f x = A .B .C .D .21x e -2x e 21x e +22x e +【答案】B.【解析】由.()()()()21212ln 1,1,y x x y x x e f x e f x e --=+⇒=-==3. 【20xx 全国,理21】已知函数f (x)满足f(x)=f′(1)ex-1-f(0)x +x2.12(1)求f(x)的解析式及单调区间;(2)若f(x)≥x2+ax +b ,求(a +1)b 的最大值.12【解析】(1)由已知得f′(x)=f′(1)ex-1-f(0)+x.所以f′(1)=f′(1)-f(0)+1,即f(0)=1. 又f(0)=f′(1)e-1,所以f′(1)=e. 从而f(x)=ex -x +x2.12由于f′(x)=ex -1+x ,故当x∈(-∞,0)时,f′(x)<0; 当x∈(0,+∞)时,f′(x)>0.从而,f(x)在(-∞,0)上单调递减,在(0,+∞)上单调递增. (2)由已知条件得ex -(a +1)x≥b.①(ⅰ)若a +1<0,则对任意常数b ,当x <0,且时,可得ex -(a +1)x <b ,因此①式不成立.11bx a -<+ (ⅱ)若a +1=0,则(a +1)b =0.所以f(x)≥x2+ax +b 等价于12b≤a+1-(a +1)ln(a +1).②因此(a +1)b≤(a+1)2-(a +1)2ln(a +1). 设h(a)=(a +1)2-(a +1)2ln(a +1), 则h′(a)=(a +1)(1-2ln(a +1)).所以h(a)在(-1,)上单调递增,在(,+∞)上单调递减,12e 1-12e 1- 故h(a)在处取得最大值.12=e 1a - 从而,即(a +1)b≤.e ()2h a ≤e2当,时,②式成立,12=e 1a -12e 2b = 故f(x)≥x2+ax +b.12综合得,(a +1)b 的最大值为.e 24. 【20xx 全国卷Ⅰ,理22】设函数=x3+3bx2+3cx 有两个极值点x1、x2,且x1∈-1,0],x2∈1,2].)(x f(Ⅰ)求b 、c 满足的约束条件,并在下面的坐标平面内,画出满足这些条件的点(b , c )的区域;(Ⅱ)证明:-10≤f(x2)≤.21-满足这些条件的点(b,c)的区域为图中阴影部分.(Ⅱ)由题设知f′(x2)=3x22+6bx2+3c=0,故.c x bx 2121222--= 于是f(x2)=x22+3bx22+3cx2=.2322321x c x +- 由于x2∈1,2],而由(Ⅰ)知c≤0,故 -4+3c≤f(x2)≤.c 2321+- 又由(Ⅰ)知-2≤c≤0, 所以-10≤f(x2)≤.21-5. 【20xx 全国1,理19】(本小题满分12分)已知函数,.32()1f x x ax x =+++a ∈R (Ⅰ)讨论函数的单调区间;()f x(Ⅱ)设函数在区间内是减函数,求的取值范围.()f x 2133⎛⎫-- ⎪⎝⎭,(2),且解得:2232333133a a a a ⎧----⎪⎪⎨-+-⎪-⎪⎩≤≥23a >74a ≥二.能力题组1. 【20xx 全国新课标,理9】由曲线,直线y =x -2及y 轴所围成的图形的面积为( )y x = A .B . 4C .D . 6103163【答案】C 【解析】2. 【20xx 全国,理8】曲线y =e -2x +1在点(0,2)处的切线与直线y =0和y =x 围成的三角形的面积为( )A. B . C . D .1131223【答案】:A【解析】:,故曲线在点(0,2)处的切线方程为,易得切线与直线和围成的三角形的面积为。
专题03 导数计算(解析版)-高考数学计算题型精练(新高考通用版)
导数计算1.求下列函数的导数:(1)cos sin cos xy x x -=;(2)221e x y x +=.【答案】(1)()21sin cos x x --;(2)()222141exx ++【详解】(1)()()()()22sin sin cos cos sin cos 1sin cos sin cos x x x x x xy x x x x ---+'==---;(2)()()22221221221e 21e 41e xx x y x x x +++''=++=+.2.求下列函数的导数.(1)()()221f x x =-+;(2)()()ln 41f x x =-;(3)()322x f x +=;(4)()f x =;【答案】(1)84x -(2)441x -(3)3232ln2x +⨯【详解】(1)因为()()2221441f x x x x =-+=-+,所以()84f x x '=-.(2)因为()()ln 41f x x =-,所以()441f x x '=-.(3)因为()322x f x +=,所以()3232ln2x f x +'=⨯(4)因为()f x =,所以()f x '==3.求下列函数的导数:(1)32235y x x =-+;(2)241y x x =++;(3)2log y x =;(4)e n xy x =;(5)31sin x y x-=;(6)sin sin cos xy x x=+.【答案】(1)266x x -(2)()22241x x ----+(3)1ln 2x (4)()1e n xx n x -+(5)()2323sin 1cos sin x x x x x--(6)11sin 2x+【详解】(1)()()32223566y x x x x ''''=-+=-.(2)()()()22242411y x x x x ''--'=+=+++()22241x x --=--+.(3)()21log ln 2y x x ''==.(4)()()()11e e e e e n x n x n x n x n x y x x nx x x n x --'''=+=+=+.(5)()()()()33321sin 1sin 1sin sin x x x x x y x x '''---⎛⎫-'== ⎪⎝⎭()2323sin 1cos sin x x x x x --=.(6)()sin sin cos x y x x ''=+()()()()2sin sin cos sin sin cos sin cos x x x x x x x x ''+-+=+()()()2cos sin cos sin cos sin sin cos x x x x x x x x +--=+()2111sin 2sin cos x x x ==++.4.求下列函数的导数:(1)1)1y ⎫=+-⎪⎭;(2)3ln (0,1)x y x a a a =+>≠;(3)sin 2cos 222y x x x ππ⎛⎫⎛⎫=++ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭(4)2ln(23)1x y x +=+.【答案】(1)11y x ⎫'=+⎪⎭;(2)3ln (0xy a a a x '=+>且1)a ≠;(3)1sin 42cos 42y x x x --'=;(4)y '()()222212(23)ln(23)(23)1x x x x x x +-++=++【详解】(1)1)11y ⎫==-=⎪⎭,11y x '⎛⎫'∴===+⎪⎭⎝.(2)()'33ln ln (0,1)xxy x aa a a a x=+=+>≠'.(3)11sin 2cos 2sin(4)sin 42222y x x x x x x x πππ⎛⎫⎛⎫=++=+=- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭ ,111sin 44cos 4sin 42cos 4222x x x x x x y '∴=--⋅=--.(4)()()()2222[ln(23)]1ln(23)11x x x x y x ''++-++'=+()()222(23)12ln(23)231x x x x x x '+⋅+-++=+()()222212(23)ln(23)(23)1x x x x x x +-++=++.5.求下列函数的导数:(1)23cos =+y x x ;(2)()1ln =+y x x ;(3)sin cos 22x y xx =-;【答案】(1)6sin =-'y x x ;(2)1ln +='+x y x x ;(3)11cos 2y x '=-.【详解】(1)因为23cos =+y x x ,所以6sin =-'y x x ;(2)因为()1ln =+y x x ,所以1ln +='+x y x x;(3)因为1sin cos sin 222y x x x x x =-=-,所以11cos 2y x '=-;6.求下列函数的导数.(1)22y x x -=+;(2)2ln 1xy x =+【答案】(1)322y x x -=-';(2)()()22112ln 1x x xy x-+'=+【详解】(1)322y x x -=-';(2)()()()()()22222212ln ln 1ln 111x x xx x x x x y xx ⎛⎫+-'' ⎪+-+⎝⎭'==++()()()2222112ln 12ln 11x x x x x x x x x -+-+==++.7.求下列函数的导数:(1)2()(1sin )(1)f x x x =+-;(2)()31x xf x x =-+.【答案】(1)()2cos 12(1sin )x x x x --+;(2)213ln 3(1)x x -+.【详解】(1)22()(1sin )(1)(1sin )(1)f x x x x x '''=+-++-2cos (1)(1sin )(2)x x x x =-++-()2cos 12(1sin )x x x x =--+(2)()((3)1x xf x x '''=-+2()(1)(1)3ln 3(1)x x x x x x ''+-+=-+213ln 3(1)x x =-+.8.求下列函数的导数:(1)22log (3);y x x =(2)cos(21).x y x+=【答案】(1)22log (3).ln 2x y x x '=+(2)()22sin 21cos(21).x x x y x -+-+'=【详解】(1)[]2222()log (3)log (3)y x x x x '''=+2232log (3)3ln 2x x xx =+22log (3)ln 2xx x =+.(2)[]2cos(21)cos(21)x x x x y x''+-+'=()22sin 21cos(21)x x x x -+-+=.9.求下列函数的导数:(1)111x y x x+=+-;(2)ln(21)y x x =+.【答案】(1)22221(1)x x y x x +-'=-(2)2ln(21)21xy x x '=+++.【详解】(1)2222(1)(1)(1)121(1)(1)x x y x x x x --+⨯-'=-=---22221(1)x x x x +-=-;(2)12ln(21)2ln(21)2121xy x x x x x '=++⋅⋅=++++.10.求下列函数的导数:(1)()ln 21x y x+=;(2)()ln 25y x =-;(3)sin 2cos 222y x x x ππ⎛⎫⎛⎫=++ ⎪ ⎝⎭⎝⎭.【答案】(1)()()()2221ln 2121x x x y x x-++'=+(2)225y x '=-(3)1sin 42cos 42y x x x --'=【详解】(1)()()()()()2221ln21ln 21ln 21ln 2121x x x x x x x x x y x x x '+'⋅-+''+-+⎡⎤+⎡⎤⎣⎦+'===⎢⎥⎣⎦()()()()222ln 21221ln 212121xx x x x x x x x -+-+++==+.(2)令25u x =-,ln y u =,则()112ln 222525y u u u x x '''=⋅=⋅=⋅=--.(3)因为()11sin 2cos 2sin 4sin 42222y x x x x x x x πππ⎛⎫⎛⎫=++=+=- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,所以()11111sin 4sin 4sin 44cos 4sin 42cos 422222y x x x x x x x x x x''⎛⎫⎛⎫=-+-=--⋅=-- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭'.11.求下列函数的导函数.(1)324ln 1y x x x =+-+;(2)24cos 2xy x -=+;(3)21e sin +=x y x .【答案】(1)21122x x x +-(2)()()2222sin 2cos 82x x x x x x ++-+(3)()212sin cos e x x x ++【详解】(1)'21122y x x x=+-;(2)()()()()()22'2222sin 224cos 2sin 2cos 822x x x x xx x x xy xx+--++-==++;(3)()'2121212e sin e cos 2sin cos e x x x y x x x x +++=+=+.12.求下列函数的导数.(1)(11y⎛=+ ⎝;(2)ln xy x=.【答案】(1)'y =,(2)'21ln x y x -=【详解】解:(1)因为(11221111y x x-⎛=+==- ⎝,所以31'22211111)22222x y x x x --+=--=-=-,(2)由ln x y x =,得'21ln x y x -=13.求下列函数的导数:(1)5log 2y x =;(2)8x y =;(3)cos 2y x =;(4)()432y x =.【答案】(1)1ln 5y x '=(2)8ln8x y '=(3)2sin 2y x '=-(4)1013323y x =【详解】(1)555log 2log 2log x x =+ 1ln 5y x '∴=(2)8ln8x y '=(3)令2,t x =则cos y t =()()()cos 2cos 2sin 22sin 2x t x y y t x t x t x''''''∴=⋅⇒=⋅=-⨯=-,故2sin 2y x '=-(4)()10444414313333334222233y x x y xx -'==⋅∴=⨯= 14.求下列函数的导数:(1)8y x =;(2)4x y =;(3)3log y x =;(4)sin(2y x π=+;(5)2e y =.【答案】(1)'78y x =;(2)'4ln 4x y =⋅;(3)'1ln 3y x =⋅;(4)'sin y x =-;(5)'0y =.【详解】(1)8y x =,'78y x =;(2)4x y =,'4ln 4x y =⋅;(3)3log y x =,'1ln 3y x =⋅;(4)sin()cos 2y x x π=+=,'sin y x =-;(5)2e y =,'0y =.15.求下列函数的导数.(1)12y x =;(2)41y x=;(3)3x y =;(4)ln y x =;(5)cos y x =.【答案】(1)1112y x '=(2)54y x'=-(3)3ln 3xy '=(4)1y x '=(5)sin y x '=-【详解】(1)()121112y x x ''==(2)()4545144y x x x x --'⎛⎫''===-=- ⎪⎝⎭(3)()ln 333x x y ''==(4)()1ln y x x''==(5)()cos sin y x x''==-16.求下列函数的导函数(1)4235+6y x x x =--;(2)21y x x=+;(3)2cos y x x =;(4)tan y x =【答案】(1)3465y x x =--';(2)321y x '=-;(3)22cos sin y x x x x -'=;(4)21cos y x'=【详解】(1)由4235+6y x x x =--,则3465y x x =--';(2)由21y x x =+,则321y x '=-;(3)由2cos y x x =,则22cos sin y x x x x -'=;(4)由sin tan cos x y x x ==,则2222cos sin 1cos cos x x y x x+'==.17.求下列函数的导函数.(1)()3224f x x x =-+;(2)()32113f x x x ax =-++(3)()cos ,(0,1)f x x x x =+∈;(4)2()3ln f x x x x =-+-(5)sin y x =;(6)11x y x +=-【答案】(1)2()68f x x x =-+(2)2()2f x x x a'=-+(3)()sin 1f x x '=-+(4)1()23f x x x'=--+(5)cos y x '=(6)22(1)y x '=--【详解】解:(1)由()3224f x x x =-+,则()'268f x x x =-+;(2)由()32113f x x x ax =-++,则()'22f x x x a =-+;(3)由()cos ,(0,1)f x x x x =+∈,则()1sin ,(0,1)f x x x =-∈;(4)由2()3ln f x x x x =-+-,则'1()23f x x x=-+-;(5)由sin y x =,则'cos y x =;(6)由11x y x +=-,则'''22(1)(1)(1)(1)2(1)(1)x x x x y x x +⨯--+⨯-==---.18.求下列函数的导数:(1)221()(31)y x x =-+;(2)cos x y e x =;【答案】(1)y ′=18x 2+4x -3;(2)y ′=ex (cos x -sin x ).【详解】(1)2222(21)(31)(21)(31)4(31)3(21)1843y x x x x x x x x x '''=-++-+=++-=+-,(2)()cos (cos )cos sin (cos sin )x x x x x y e x e x e x e x e x x '''=+=-=-.19.求下列函数在指定点处的导数.(1)()πf x x =,1x =;(2)()sin f x x =,π2x =.【答案】(1)π(2)0【详解】(1)解:因为()πf x x =,所以()1f x x ππ-'=,所以()1f π'=.(2)解:因为()sin f x x =,所以()cos f x x '=,所以cos 022f ππ⎛⎫'== ⎪⎝⎭.20.求下列函数的导数.(1)12y x =;(2)41y x=;(3)3x y =;(4)5log y x =.【答案】(1)1112y x '=(2)54y x '=-(3)3ln3xy '=(4)1=ln5y x '【详解】(1)12y x =,则1112y x '=(2)441y x x -==,则41544y x x --'-==-(3)3x y =,则3ln3x y '=(4)5log y x =,则1=ln 5y x '21.求下列函数的导数:(1)23cos =+y x x ;(2)()1ln =+y x x ;【答案】(1)6sin =-'y x x ;(2)1ln 1y x x'=++【详解】解:(1)因为23cos =+y x x所以()()23cos 6sin y x x x x '''=+=-,即6sin =-'y x x(2)因为()1ln =+y x x所以()()()()111ln 1ln ln 1ln 1y x x x x x x x x x '''=+++=++⋅=++,即1ln 1y x x'=++22.求下列函数的导数.(1)()()22331y x x =+-;(2)1sin 1cos xy x-=+.【答案】(1)21849y x x '=-+(2)21cos sin (1cos )'--+=+x x y x 【详解】(1)解:因为326293y x x x =-+-,所以21849y x x '=-+(2)()()2cos (1cos )1sin sin (1cos )x x x x y x -+---=+',21cos sin (1cos )x xx --+=+.23.求下列函数的导数.(1)()()ln sin f x x x x =+;(2)()()521exx f x +=.【答案】(1)()ln sin cos 1f x x x x x '=+++(2)()()()42192e xx x f x +-'=【详解】(1)()()()1ln sin ln sin ln sin cos f x x x x x x x x x x x x ⎛⎫'''=+++=+++ ⎪⎝⎭ln sin cos 1x x x x =+++.(2)()()()()()()454525e 212121e 102121e e x x x xx x x x x f x '++-++-+'==()()()()442110212192e ex xx x x x +--+-==.24.求下列函数的导数:(1)()2sin 2x f x x x=+(2)()()3e ln 24xf x x =+【答案】(1)()()()()222cos 2sin 222x x x x x f x x x +-+'=+(2)()()33e 3e ln 224xxf x x x =+++'【详解】(1)()2sin 2xf x x x=+,()()()()222cos 2sin 222x x x x x f x xx +-+'=+(2)()()3e ln 24xf x x =+,()()()3333e 3e ln 242242e 3e ln 24x xxxx f x x x x '=++++=++.25.求下列函数的导数:(1)()f x =(2)()cos 21x y x+=.【答案】(1)21x x +(2)()()22sin 21cos 21x x x x -+-+(2)求商的导数,[]2()()()()()()()f x f x g x f x g x g x g x '''⎡⎤-=⎢⎥⎣⎦,由复合函数的的导数得[]cos(21)sin(21)(21)2sin(21)x x x x ''+=-++=-+ .【详解】(1)因为()f x =所以()()122'211221x x x f x x -+⋅===+'.(2)()()()'2cos 21cos 21x x x x f x x ⎡⎤+-+⎣⎦''=()22sin 21cos(21)x x x x -+-+=.26.求下列函数的导函数.(1)()()22331y x x =+-;(2)233x y x +=+.【答案】(1)21849x x -+(2)()222633x x x--++【详解】(1)()()22331y x x =+- ,()()()()()()2222233123314313231849y x x x x x x x x x '''∴=+-++-=-++=-+;(2)233x x y +=+ ,()()()()()()()()()2222222222333332363333x x x x x x x x x xxxy ''∴++-+++-+--+=='=+++.27.求下列函数的导数:(1)32234y x x =--;(2)ln xy x=.【答案】(1)266x x -(2)21ln x x -【详解】(1)322(2)(3)(4)66y x x x x ''''=--=-(2)()2221ln ln ln ()1ln x xx x x x x x y x x x ⋅-''⋅-⋅-'===28.求下列函数的导数:(1)31x x y e-=(2)ln(52)y x =+(3)cos(21)x y x +=【答案】(1)3231e x x x y -+'+=(2)552y x '=+(3)22sin(21)cos(21)x x x y x +++'=-【详解】(1)∵31xx y e-=,则()()()()()()''333232221e 1e 31e 31e e e x xxxx xx x xx x x y ----++-++===',故3231e xx x y -+'+=.(2)设52u x =+,则ln ,52u y u u x ==+,则()()()()''''15ln 52552u y y u u x u x '==+=⨯=+,故552y x '=+.(3)∵cos(21)x y x+=,则[]()2222sin(21)cos(21)2sin(21)cos(cos(21)cos 2121)x x x x x x y x x x x x x x ''+⋅-+⋅⎡⎤⎣⎦'==-+-++++=-,故22sin(21)cos(21)x x x y x +++'=-.29.求下列函数的导数.(1)n 1l y x x =+;(2)sin cos 22x y x x =-;(3)cos ex xy =【答案】(1)211y x x '=-.(2)11cos 2y x '=-(3)sin cos e x x x y +'=-.【详解】(1)22111(ln )(y x x x x''=+=-;(2)由已知1sin 2y x x =-,所以11cos 2y x '=-;(3)22(cos )e cos (e )sin e cos e sin cos (e )e e x x x x x x xx x x x x xy ''--⋅-⋅+'===-.30.求下列函数的导数:(1)21y x x=+;(2)e sin x y x =;(3)()2ln 3=+y x x x .【答案】(1)312y x -=-'(2)()e sin cos x y x x '=+(3)y '=()223ln 33x x x x ++++【详解】(1)解:()331212--=+-⋅=-'y x x(2)解:()()()e sin e sin e sin e cos e sin cos x x x x x y x x x x x x '''=+=+=+(3)解:()()()22223()ln 3ln 3ln 33+'⎡⎤'=+++=++'⎣⎦+x y x x x x x x x x x .31.()2ln 3=+y x x x .【答案】y '=()223ln 33x x x x ++++【详解】()()22ln 3ln 3y x x x x x x '⎡⎤''=+++⎣⎦()()221ln 3233x x x x x x =++⋅⋅++()223ln 33x x x x +=+++.32.21y x x =+;【答案】312y x -=-'【详解】221y x x x x-=+=+,()2312y x x x --'''=+=-.33.求下列函数的导数(1)2(2)(31)y x x =-+;(2)2cos 2x y x=【答案】(1)2272411y x x '=--(2)y '222cos(2)2sin(2)(cos 2)x x x x x +=【详解】(1)因为2232(2)(31)(2)(961)912112y x x x x x x x x =-+=-++=---,所以()()()32291211272411y x x x x x ''''=--=--(2)222222()cos 2(cos 2)2cos 2(2sin 2)cos 2(cos 2)(cos 2)x x x x x x x x x y x x x '''⎛⎫---'=== ⎪⎝⎭222cos(2)2sin(2)(cos 2)x x x x x +=34.求下列函数的导数(1)()2112f x x x x=--;(2)()e ln sin x f x x x =++【答案】(1)()3221x x f x x -+'=;(2)()1e cos xf x x x '=++【详解】(1)解:因为()2112f x x x x =--,则()3222111x x f x x x x -+=-+='.(2)解:因为()e ln sin x f x x x =++,则()1e cos xf x x x'=++.35.求下列函数的导数.(1)ln(21)y x =+;(2)sin cos x y x=;(3)()2ln 1y x x =+;(4)1()23()()y x x x =+++.【答案】(1)221y x '=+;(2)21cos y x =';(3)()2222ln 11x x xy +++'=;(4)231211y x x =++'.【详解】(1)函数ln(21)y x =+,所以()12212121y x x x '=⋅+=++'.(2)函数sin cos x y x =,所以()()''22222sin cos sin cos cos sin 1cos cos cos x x x x x x y x x x -+=='=.(3)函数2)ln(1y x x =+,所以22222212ln(1(1)())ln 111x x x x x x y x '++⋅⋅+=++++'=.(4)依题意,32123()()()6116y x x x x x x ==++++++,所以231211y x x =++'.36.求下列函数的导函数.(1)()4ln =+f x x x ;(2)()sin cos =-x f x x x;(3)()21e xf x -=.【答案】(1)31()4f x x x '=+;(2)()2cos sin sin x x xf x x x'-=+;(3)21()2e x f x '-=.【详解】(1)31()4f x x x '=+;(2)()2cos sin sin x x xf x x x'-=+.(3)2121(21()e )e 2x x x x f --'==⋅-'.37.求下列函数的导数.(1)y =(2)()()()123y x x x =+++;(3)y =【答案】(1)52322332sin cos 2x x x x x x y ---=-+-+';(2)231211y x x =++';(3)()221y x '=-【详解】(1) 13523222sin sin x x x x y x x x x -++==++∴()()3322sin y x x x x --'⎛⎫'''=++ ⎪⎝⎭52322332sin cos 2x x x x x x ---=-+-+.(2) ()()2323236116y x x x xx x =+++=+++,∴231211y x x =++'.(3)21y x===-∴()()()222122111y x x x '-'⨯-⎛⎫=== ⎪-⎝⎭--.38.求下列函数的导数:(1)()()311y x x =--;(2)sin 3y x =;(3)21ex x y +=.【答案】(1)32431y x x =--';(2)3cos 3y x =';(3)221e xx x y -+'=-【详解】(1)()()()()()()''3332321111131431y x x x x x x x x x =--+--=-+--'=-;(2)令3u x =,则sin y u =,所以()()''3sin 3cos 3cos3y x u u x =⋅==';(3)()()()()()()''2222221e 1e 2e 1e 21e e e x xx xxx xxx x x x x y +-+-+-+=='=-.39.求下列函数的导数:(1)πsin tan 0,2y x x x ⎛⎫⎛⎫=+∈ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭;(2)()2ln 35y x =+.【答案】(1)21πcos 0,cos 2y x x x ⎛⎫'=+∈ ⎪⎝⎭;(2)()2223563535x x y x x '+'==++【详解】(1)πsin tan 0,2y x x x ⎛⎫⎛⎫=+∈ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭()()()22cos cos sin sin sin 1πsin cos cos ,0,cos cos 2cos x x x x x y x x x x x x x '⋅-⋅-⎛⎫⎛⎫''=+=+=+∈ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭(2)()2ln 35y x =+()2223563535x xy x x '+'==++40.求下列函数的导数:(1)21y x x =+;(2)()2ln 3=+y x x x .【答案】(1)312y x -=-'(2)()223ln 33x x x x ++++【详解】(1)解:()331212--=+-⋅=-'y x x ;(2)()()()22223()ln 3ln 3ln 33+'⎡⎤'=+++=++'⎣⎦+x y x x x x x x x x x .41.求下列函数的导数.(1)()2ln 2xx f x x +=;(2)()()3ln 45f x x =+.【答案】(1)()312ln ln 222xx x x -+-;(2)1245x +【详解】(1)函数()2ln 2xx f x x +=的定义域为()0+∞,.所以()()()()()()22232ln 2ln 212ln ln 222xxxx x x x x x f x x x ''+-+-+-'==(2)函数()()()3ln 453ln 45f x x x =+=+的定义域为54⎛⎫-+∞ ⎪⎝⎭,.所以()()'345124545x f x x x +==++'42.求下列函数的导数:(1)()2321cos y x x x =++;(2)2y =(3)18sin ln y x x x =+-;(4)32cos 3log xy x x x =-;(5)33sin 3log xy x x =-;(6)e cos tan x y x x =+.【答案】(1)()2(62)cos 321sin x x x x x +-++;(2)132291122x x --+;(3)17118cos x x x+-;(4)()332ln 2cos 2sin 3log 3log e x x x x x ---;(5)()313ln 3sin 3cos 3log e x x x x x +-⋅;(6)21e cos e sin cos x xx x x-+.【详解】(1)()()()22321cos 321cos y x x x x x x '''=+++++⋅()2(62)cos 321sin x x x x x =+-++.(2)3122235y x x x -==+-+,所以1222213331311222912y x x x x --'=⨯⋅+-⋅=-+.(3)17118cos y x x x'=+-.(4)()()()()332cos 2cos 3log log x x y x x x x x x'⎡⎤''''=+-+⎢⎥⎣⎦()332ln 2cos 2sin 3log 3log e x x x x x =---.(5)()()13sin 3sin 3ln 3x xy x x x '''=+-⋅()313ln 3sin 3cos 3log e x x x x x=+-⋅.(6)sin e cos tan e cos cos x xxy x x x x=+=+,故()()()()2sin cos cos sin e cos e cos cos x x x x x xy x x x''-'''=+⋅+21=e cos e sin cos x x x x x-+.43.求下列函数的导数:(1)2e axbxy -+=;(2)2sin(13)y x =-;(3)y(4)y =(5)2lg sin 2x y x ⎡⎤⎛⎫=+ ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦;(6)221cos e x x y ⎛⎫+= ⎪⎝⎭.【答案】(1)2(2)eax bxax b -+-+(2)6cos(13)x --(3)()()()231cos 2sin 22ln 213x x x x x --+⋅+⋅+(4)cos 2(1sin )x x +(5)22cos 122lg e 2sin 2x x x x x ⎛⎫+ ⎪⎛⎫⎝⎭+⋅⋅ ⎪⎛⎫⎝⎭+ ⎪⎝⎭(6)22(1)1sin 2e e x x x x ⎛⎫-+ ⎪⎝⎭【详解】(1)因为函数2e axbxy -+=可以看做函数e u y =和2u ax bx =-+的复合函数,根据复合函数求导公式可得,xu x y y u '''=⋅()()2e u ax bx ''=⋅-+()e 2u ax b =⨯-+2(2)e axbxax b -+=-+;(2)因为函数2sin(13)y x =-可以看做函数2sin y μ=和13u x =-的复合函数,根据复合函数求导公式可得,xu x y y u '''=⋅()()2sin 13x μ''=⋅-()2cos 3μ=⨯-6cos(13)x =--;(3)因为函数y =y =()cos 2xu x =+的复合函数,根据复合函数求导公式可得,xu x y y u '''=⋅,又因为函数()cos 2xu x =+可以看做函数cos t μ=和2x t x =+的复合函数,根据复合函数求导公式可得,xt x t μμ'''=⋅所以x u t xy y u t ''''=⋅⋅()()cos2xt x'''=⋅⋅+()()231sin2ln213xtμ-⎛⎫=⨯-⨯+⎪⎝⎭()()()231cos2sin22ln213x x xx x-⎡⎤=+-+⨯+⎣⎦()()()231cos2sin22ln213x x xx x-=-+⋅+⋅+;(4)函数y=()1ln1sin2y x=+因为函数()1ln1sin2y x=+可以看做函数1ln2yμ=和1sinu x=+的复合函数,根据复合函数求导公式可得,x u xy y u'''=⋅,所以x u xy y u'''=⋅()1ln1sin2xμ'⎛⎫'=⋅+⎪⎝⎭1cos2xμ⎛⎫=⨯⎪⎝⎭cos2(1sin)xx=+;(5)因为函数2lg sin2xy x⎡⎤⎛⎫=+⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦可以看做函数lgy u=和2sin2xu x⎛⎫=+⎪⎝⎭的复合函数,根据复合函数求导公式可得,x u xy y u'''=⋅,又因为函数2sin2xu x⎛⎫=+⎪⎝⎭可以看做函数sin tμ=和22xt x=+的复合函数,根据复合函数求导公式可得,x t xtμμ'''=⋅所以x u t xy y u t''''=⋅⋅()()2lg sin2xt xμ'⎛⎫''=⋅⋅+⎪⎝⎭()11cos2ln102t xμ⎛⎫⎛⎫=⨯⨯+⎪⎪⎝⎭⎝⎭22cos122lg e2sin2x xxx x⎛⎫+⎪⎛⎫⎝⎭=+⋅⋅⎪⎛⎫⎝⎭+⎪⎝⎭;(6)函数221cos e x x y ⎛⎫+= ⎪⎝⎭可化为211cos 2e 2x x y ⎛⎫++ ⎪⎝⎭=,因为函数2221cos e 2xx y ⎛⎫++ ⎪⎝⎭=可以看做函数1cos 2y μ+=和222e xx u +=的复合函数,根据复合函数求导公式可得,x u x y y u '''=⋅,所以xu x y y u '''=⋅21cos 222e xx μ''⎛⎫++⎛⎫= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭()224e e 221sin 2e x x x x x μ⎡⎤-+⎢⎥=-⋅⎢⎥⎣⎦21242sin 2e x x x μ⎛⎫-+-=-⋅ ⎪⎝⎭22(1)1sin 2e e x x x x ⎛⎫-+= ⎪⎝⎭.44.求下列函数的导数.(1)()()1ln 2y x x =+;(2)21e x y x+=.【答案】(1)y '()1ln 21x x =++(2)212122e ex x x y x ++-='【详解】(1)()()()()()()()111ln 21ln 2ln 21ln 21y x x x x x x x x x'=+++=++⋅=++⎡⎤⎣'⎦'(2)()2121212122e e 2e e x x x x x x x y x x ++++'⋅-⋅-==''45.求下列函数的导数.(1)y =(2)()621e 1x y x -+=-【答案】(1)()241y x -'=-;(2)()()521e 182x y x x -+'=--【详解】(1)2211221x y x ++===-()()()()()22212212211x x x x x y x x '''+--+-+⎛⎫'== ⎪-⎝⎭-()()()()222122411x x x x --+-==--(2)()()()()666212121e 1e 1e 1x x x y x x x -+-+-+'''⎡⎤⎡⎤'=-=-+-⎣⎦⎣⎦()()()()6552121212e 1e 61e 182x x x x x x x -+-+-+=--+⋅-=--46.求下列函数的导数.(1)52234y x x =--;(2)e sin xy x=.【答案】(1)4106y x x '=-;(2)2e sin e cos sin x x x xy x-'=【详解】(1)()()()5252423423106y x x x x x x ''''-==--=-(2)()()2e sin sin e e sin sin x x xx x y x x '''-⎛⎫'== ⎪⎝⎭2e sin e cos sin x x x x x -47.求下列函数的导数:(1)2sin y x x =;(2)n 1l y x x=+;(3)tan y x x =⋅;(4)()()()123y x x x =+++;(5)()()22332y x x =+-;(6)cos e xxy =.【答案】(1)22sin cos y x x x x '=+(2)211y x x'=-(3)2tan cos x y x x '=+(4)231211y x x =++'(5)21889y x x '=-+(6)sin cos e xx xy +'=-【详解】(1)()()()2222sin sin sin 2sin cos y x x x x x x x x x x ''''==+=+;(2)()21111ln ln y x x x x x x''⎛⎫⎛⎫''=+=+=- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭;(3)()()222sin cos sin tan tan tan tan tan cos cos x x x y x x x x x x x x x x x x '+⎛⎫'''=⋅=+=+⋅=+⋅ ⎪⎝⎭2tan cos x x x =+;(4)()()()()()()123123y x x x x x x '''=+++++++⎡⎤⎡⎤⎣⎦⎣⎦()()()()()()()()()123123123x x x x x x x x x '''=+++++++++++()()()()()()231312x x x x x x =++++++++231211x x =++.(5)()()()()()()2222233223324323231889y x x x x x x x x x '''=+-+++=-++=-+;(6)()2cos 1111sin cos cos cos sin cos e e e e e e e x x x x x x xx x x y x x x x ''+⎛⎫⎛⎫⎛⎫''==+=-⋅+⋅-⋅=- ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭.。
专题03 用导数研究函数的极值(学生版) -2025年高考数学压轴大题必杀技系列导数
专题3 用导数研究函数的极值函数与导数一直是高考中的热点与难点, 研究函数的极值是导数在函数中的一个重要应用,也是高考考查的重点,本专题从求函数的极值、确定函数极值点的个数、由函数极值点个数确定参数范围、含参数的函数极值的讨论、由极值点满足条件求解不等式问题等几个方面帮助高三学生把握极值问题的求解.(一) 求函数的极值1.函数的极值与导数的关系(1)函数的极小值与极小值点若函数f(x)在点x=a处的函数值f(a)比它在点x=a附近其他点的函数值都小,f′(a)=0,而且在点x=a附近的左侧f′(x)<0,右侧f′(x)>0,则点a叫做函数的极小值点,f(a)叫做函数的极小值.(2)函数的极大值与极大值点若函数f(x)在点x=b处的函数值f(b)比它在点x=b附近其他点的函数值都大,f′(b)=0,而且在点x=b附近的左侧f′(x)>0,右侧f′(x)<0,则点b叫做函数的极大值点,f(b)叫做函数的极大值.2.求函数f(x)极值的步骤:①确定函数的定义域;②求导数f′(x);③解方程f′(x)=0,求出函数定义域内的所有根;④列表检验f′(x)在f′(x)=0的根x0左右两侧值的符号.如果左正右负,那么f(x)在x0处取极大值;如果左负右正,那么f(x)在x0处取极小值.3.对极值理解:(1)极值点不是点,注意极值与极值点的区别;(2)若f(x)在(a,b)内有极值,那么f(x)在(a,b)内绝不是单调函数,即在区间上单调的函数没有极值;(3)根据函数的极值可知函数的极大值f(x0)比在点x0附近的点的函数值都大,在函数的图象上表现为极大值对应的点是局部的“高峰”;函数的极小值f(x0)比在点x0附近的点的函数值都小,在函数的图象上表现为极小值对应的点是局部的“低谷”.一个函数在其定义域内可以有许多极小值和极大值,在某一点处的极小值也可能大于另一个点处的极大值,极大值与极小值的大小没有必然的联系,即极小值不一定比极大值小,极大值不一定比极小值大;(4)使f ′(x )=0的点称为函数f (x )的驻点,可导函数的极值点一定是它的驻点.驻点可能是极值点,也可能不是极值点.例如f (x )=x 3的导数f ′(x )=3x 2在点x =0处有f ′(0)=0,即x =0是f (x )=x 3的驻点,但从f (x )在(-∞,+∞)上为增函数可知,x =0不是f (x )的极值点.因此若f ′(x 0)=0,则x 0不一定是极值点,即f ′(x 0)=0是f (x )在x =x 0处取到极值的必要不充分条件,函数y =f ′(x )的变号零点,才是函数的极值点;(5)函数f (x )在[a ,b ]上有极值,极值也不一定不唯一.它的极值点的分布是有规律的,相邻两个极大值点之间必有一个极小值点,同样相邻两个极小值点之间必有一个极大值点.一般地,当函数f (x )在[a ,b ]上连续且有有限个极值点时,函数f (x )在[a ,b ]内的极大值点、极小值点是交替出现的.【例1】(2024届湖南师范大学附属中学高三下学期模拟三) 已知函数()()1ln e xf x x ax x a=++(a<0).(1)求函数()f x 的极值;(2)若集合(){}1x f x ³-有且只有一个元素,求a 的值.【解析】(1)由()()1e 1xf x x x a æö=++çè¢÷ø,因为a<0,所以()f x 的定义域为(),0¥-,则1e0xx a+<,因为(),1x ¥Î--时,()0f x ¢>;()1,0x Î-时,()0f x ¢<.所以()f x 的单调递增区间为(),1¥--;单调递减区间为()1,0-,所以=1x -是()f x 的极大值点,()f x 的极大值是()()111ln ef a a -=-+--,无极小值.(2)由(1)可得()()()max 111ln ef x f a a =-=-+--,要使得集合(){}1x f x ³-有且只有一个元素,则只需要()11ln 1ea a -+--=-设()()11ln e g x x x =-+--,则()2211e 1e e x g x x x x +=¢=+,因为1,e x ¥æöÎ--ç÷èø时,()0g x ¢<;1,0e x æöÎ-ç÷èø时,()0g x ¢>,所以()g x 的单调递减区间为1,e ¥æö--ç÷èø;单调递增区间为1,0e æö-ç÷èø.所以()min 11e g x g æö=-=-ç÷èø,所以关于a 的方程()11ln 1e a a -+--=-有解时,只能是1a e =-,所以集合(){}1x f x ³-有且只有一个元素时1a e=-.(二)函数极值点的个数问题可导函数()f x 的极值点的个数,通常转化为方程()0f x ¢=实根个数,再根据()f x ¢的单调性或图象求解,求解时要注意()0f x ¢=是0x 的必要不充分条件.可导函数()f x 在点0x 处取得极值的充要条件是:0x 是导函数的变号零点,即0()0f x ¢=,且在0x 左侧与右侧,()f x ¢的符号异号.另外,不可导函数也会有极值,如函数()f x x =,在极小值点00x =处是不可导的.【例2】(2024届北京市景山学校高三上学期考试)已知函数()32()2e (R)xf x ax x a =-Î.(1)当1a =-时,求()f x 的单调区间;(2)求证:当0a >时,函数()f x 有三个不同的极值点.【解析】(1)当1a =-时,()32()2e x f x x x =--,()()()3232234e 254e x x f x x x x x x x x ¢=--=-----()()()254e 14e x x x x x x x x =-++=-++,所以在区间()()()(),4,1,0,0,f x f x ¢-¥-->单调递增,在区间()()()()4,1,0,,0,f x f x ¢--+¥<单调递减.所以()f x 的增区间为()(),4,1,0-¥--;减区间为()()4,1,0,--+¥.(2)依题意()32()2e (0)xf x ax x a =->,()()()32232234e 324e x x f x ax x ax x ax a x x ¢éù=-+-=+--ëû()2324e xx ax a x éù=+--ëû,对于函数()()()23240g x ax a x a =+-->,()()2040,32160g a a =-¹D =-+>,所以()g x 有两个零点,设为12,x x ,则1240x x a-×=<,不妨设120x x <<,所以在区间()()()()12,,0,,0,x x f x f x ¢-¥<单调递减;在区间()()()()12,0,,,0,x x f x f x ¢+¥>单调递增,所以()f x 有三个不同的极值点13,0,x x .(三)由函数极值点个数确定参数范围此类问题一般是先把问题转化为()0f x ¢=实根个数问题,可借助图象分析,若()0f x ¢=可化为二次方程问题,可利用二次方程根的分布求解.【例3】(2024届山西省晋中市高三下学期5月适应训练)已知函数()313f x x ax =+,a ÎR (1)讨论()f x 的单调性;(2)若函数()()2ln g x f x x =+存在两个极值点,求实数a 的取值范围.【解析】(1)由()313f x x ax =+,知()2f x x a ¢=+.当0a ³时,()0f x ¢³恒成立,所以()f x 在R 上单调递增;当a<0时,有()(2f x x a x x =+=¢,从而对<x x >有()0f x ¢>,对<<x ()0f x ¢<.所以()f x 在(,¥-和)¥+上单调递增,在éë上单调递减.综上,当0a ³时,()f x 在R 上单调递增;当a<0时,()f x 在(,¥-和)¥+上单调递增,在éë上单调递减.(2)由于()312ln 3g x x ax x =++,故()22g x x a x=++¢.记()()h x g x =¢,则()()3222122x h x x x x -=-=¢.从而对01x <<有()0h x ¢<,对1x >有()0h x ¢>. 所以()g x ¢在(]0,1上单调递减,在[)1,+¥上单调递增.当3a ³-时,对()()0,11,x ¥ÎÈ+均有()()130g x g a >=+¢³¢,所以()g x ¢不可能有两个零点,从而()g x 不可能有两个极值点;当3a <-时,由2240g a a æö=÷ø¢->çè,()130g a =¢+<,0g ¢>,结合零点存在定理可知()g x ¢存在两个零点2,1u a æöÎ-ç÷èø,(v Î.再结合()g x ¢的单调性知()g x ¢在()()0,,x u v ¥ÎÈ+时取正值,在(),x u v Î时取负值,所以()g x 有极大值点x u =和极小值点x v =.综上,a 的取值范围是(),3¥--. (四)含参数的函数极值的讨论求含参数函数()f x 的极值,通常转化为不等式()0f x ¢>或()0f x ¢<的解集问题,求解时要注意对参数进行分类讨论.【例4】(2024届河宁夏银川一中、昆明一中高三下学期二模)已知函数22()e xx ax af x -+=,其中R a Î.(1)当1a =时,求曲线()y f x =在()()0,0f 处的切线方程;(2)讨论()f x 的极值.【解析】(1)222(4)e e (2)2(4)2()(e )e x x x xx a x ax a x a x af x ---+-++-==¢Q ,当1a =时,2252()exx x f x -+-=¢,(0)2f ¢=-,又(0)1f =Q ,故曲线()y f x =在()()0,0f 处的切线方程为()120y x -=--,即210x y +-=.(2)22(4)2(2)(2)()0e e x xx a x a x a x f x -++--+-==¢=Q ,解得12x =,22a x =,①若4a <,可得2a x <或2x >时,()0f x ¢<,当22ax <<时,()0f x ¢>,所以()f x 在,2a æö-¥ç÷èø,()2,+¥递减,,22a æöç÷èø递增,所以()f x 的极小值为2()2e a a a f =,()f x 的极大值为28(2)e a f -=. ②若4a =,则()0f x ¢£,所以函数()f x 在R 上单调递减,无极值;③若4a >,当2x <或2ax >时,()0f x ¢<,当22ax <<时,()0f x ¢>,所以()f x 在(,2)-¥,,2a æö+¥ç÷èø递减,2,2a æöç÷èø递增,所以()f x 的极小值为28(2)e a f -=,()f x 的极大值为2()2e a a a f =.综上,当4a <时,()f x 的极小值为2()2e a a a f =,()f x 的极大值为28(2)e a f -=. 当4a =时,函数()f x 无极值.当4a >时,()f x 的极小值为28(2)e a f -=,()f x 的极大值为2(2e a a af = (五)由极值点满足条件求解不等式问题此类问题一般是给出极值点个数或给出与极值点有关的等式不等式,证明与极值点有关的不等式或根据不等式恒成立求参数范围,前者通常构造函数与方程求解,后者通常转化为函数最值或通过分类参数求解.【例5】(2024届四川省成都市树德中学高三下学期适应性考试)已知函数()ln ,R f x x a x a =-Î.(1)当2a =时,曲线()y f x =与曲线()2f x x m =-+恰有一条公切线y x t =-+,求实数m 与t 的值;(2)若函数()1ln h x x a x x =--有两个极值点()1212,x x x x <且()()214e h x h x -³-,求a 的取值范围.【解析】(1)解:当2a =时,()2ln f x x x =-,可得()21f x x¢=-,令()211f x x=-=-¢,可得1x =,又由()11f =,所以切点()1,1在直线y x t =-+上,则2t =,因为2y x m =-+,所以2y x ¢=-,令1y ¢=-,则12x =,在直线2y x =-+方程中,令12x =,可得32y =,又因为点13,22æöç÷èø在曲线2y x m =-+上,所以74m =.(2)解:函数()1ln h x x a x x =--,可得()()2221110a x ax h x x x x x-+=-+=>¢,由函数()h x 有两个极值点,所以210x ax -+=有两个不等正根,则1212121201x x ax x a x x +=ìï=ïí>ïï<<<î,由()()2122112111ln ln h x h x x a x x a x x x -=---++()()21211212ln ln x x x x a x x x x -=-+-+1111111422ln e x x x x x æöæö=-++³-ç÷ç÷èøèø,可得11111112ln e x x x x x æöæö-++³-ç÷ç÷èøèø,令()()11ln 01g x x x x x x x æö=-++<<ç÷èø,22221111()11ln 11ln 0g x x x x x x x æöæö=--+-++=->ç÷ç÷èøèø¢,所以()g x 在区间()0,1上单调递增,因为()1112e e 1e e e e g æöæö=-++´-=-ç÷ç÷èøèø,所以由11111112ln e x x x x x æöæö-++³-ç÷ç÷èøèø,可得111e x £<,令函数()11,,1e m x x x x éö=+Î÷êëø,可得()2221110x m x x x-=-=<¢,所以()m x 在1[,1)e 上单调递减,可得()()()max 1112,e e e m x m m x m æö>===+ç÷èø,又因为111a x x =+,所以a 的取值范围是12,e e æù+çúèû.【例6】(2024届四川省成都市第七中学高三上学期考试)已知函数()ln 1f x a x ax =-+,R a Î.(1)若经过点()0,0的直线与函数()f x 的图像相切于点()()22f ,,求实数a 的值;(2)设()()2112g x f x x =+-,若()g x 有两个极值点为1x ,()212x x x ¹,且不等式()()()1212g x g x x x l +<+恒成立,求实数l 的取值范围.【解析】(1)()f x 的定义域为(0,)+¥,由()ln 1f x a x ax =-+,得()af x a x ¢=-,则()222a a f a ¢=-=-,因为经过点()0,0的直线与函数()f x 的图像相切于点()()22f ,,所以(2)22f a k ==-,所以ln 221a a a -+=-,解得11ln 2a =-,(2)()()22111ln 22g x f x x a x ax x =+-=-+,则()2(0)a x ax ag x a x x x x -+¢=-+=>,因为()g x 有两个极值点为1x ,()212x x x ¹,所以()20x ax ag x x-+¢==在(0,)+¥上有两个不同的根,此时方程20x ax a -+=在(0,)+¥上有两个不同的根,则240a a D =->,且12120,0x x a x x a +=>=>,解得4a >,若不等式()()()1212g x g x x x l +<+恒成立,则()()1212g x g x x x l +>+恒成立,因为221211122211()()(ln )(ln )22g x g x a x x x a x x x +=-++-+221212121ln()()()2a x x a x x x x =-+++2121212121ln()()()22a x x a x x x x x x éù=-+++-ëû21ln 2a a a a =--不妨设()()212121ln 12()ln 1(4)2a a a ag x g x h a a a a x x a --+===-->+,则112()22ah a a a-¢=-=,因为4a >,所以()0h a ¢<,所以()h a 在(4,)+¥上递减,所以()(4)2ln 23h a h <=-,所以2ln 23l ³-,即实数l 的取值范围为[2ln 23,)-+¥.【例1】(2024届山东省泰安肥城市高考仿真模拟)已知函数2e ()xf x x =,2()ln tg x t x x =+.(1)求函数()g x 单调区间;(2)若函数()()()H x f x g x =-在(0,2)有两个极值点,求实数t 的取值范围.【解析】(1)由题意可知,函数定义域为(0,)+¥,导数222(2)()t t t x g x x x x -¢=-+=0=t 时,()0g x ¢=恒成立0t >时,当2,()0x g x ¢>>;当02,()0x g x ¢<<<0t <时,当2,()0x g x ¢><;当02,()0x g x ¢<<>综上可知:0=t 时为常函数,无单调区间0t >时,单调增区间为:(2,)+¥,单调减区间为:(0,2)0t <时,单调增区间为:(0,2),单调减区间为:(2,)+¥.(2)因为2e 2()ln (0)x t H x t x x x x =-->,所以3(2)(e )()x x tx H x x --¢=,因为()H x 在()0,2上有两个极值点,则e 0xtx -=,即e xt x=在()0,2上有两个根,令e ()x p x x =,2e (1)()x x p x x -¢=当01x <<时,()0p x ¢<,()p x 单调递减当12x <<时,()0p x ¢>,()p x 单调递增又因为0x →时()p x →+¥ ,(1)e p =,2e (2)2p =,所以()h x 在(0,2)上有2个极值点需满足2ee 2t <<.综上所述,当2e e 2t <<时,函数()H x 在(0,2)上有两个极值点.【例2】(2024届山东省智慧上进高三下学期5月大联考)已知函数()12ln 2f x a x x x æö=++-ç÷èø,其中R a Î.(1)当1a ³时,判断()f x 的单调性;(2)若()f x 存在两个极值点()1221,0x x x x >>.(ⅰ)证明:2122x x a-+>;(ⅱ)证明:()1,x Î+¥时,()322221452f x x x x >-+-.【解析】(1)函数()12ln 2f x a x x x æö=++-ç÷èø的定义域为()0,¥+,则()221ln ln 112xa x x f x a x x x x x+--æö¢=++-=ç÷èø,令()1ln x g x a x +=-,()0,x Î+¥,则()2ln ¢=xg x x,所以当01x <<时()0g x ¢<,当1x >时()0g x ¢>,所以()g x 在()0,1上单调递减,在()1,+¥上单调递增,所以()g x 在1x =处取得极小值,即最小值,所以()()min 110g x g a ==-³,所以()0f x ¢³在()0,¥+上恒成立,所以()f x 在()0,¥+上单调递增;(2)(ⅰ)由(1)可知()g x 在()0,¥+上的最小值为()11g a =-,当0x →时()g x ¥→+,当x →+¥时()g x a →,若()f x 存在两个极值点()1221,0x x x x >>,则()0g x =有两个不相等的实数根()1221,0x x x x >>,所以()0110a g a >ìí=-<î,解得01a <<,又10e g a æö=>ç÷èø,所以1211e x x <<<,且当10x x <<时()0g x >,即()0f x ¢>,则()f x 单调递增,当12x x x <<时()0g x <,即()0f x ¢<,则()f x 单调递减,当2x x >时()0g x >,即()0f x ¢>,则()f x 单调递增,所以1x 为()f x 的极大值点,2x 为()f x 的极小值点,因为11221ln 01ln 0x a x x a x +ì-=ïïí+ï-=ïî,所以11221ln 1ln x x ax x a +ì=ïïí+ï=ïî,要证2122x x a -+>,即证2122x x a >-+,又111ex <<,只需证221x a >-,即证222211ln x x x >-+,即证2221ln 01x x x -->+,令()()1ln 11x p x x x x -=->+,则()()()222121011x p x x x x x +¢=-=>++,所以()p x 在()1,+¥上单调递增,所以()()10p x p >=,即2221ln 01x x x -->+成立,所以2122x x a-+>;(ⅱ)由(ⅰ)知21x >,221ln x a x +=,且当21x x <<时()0f x ¢<,当2x x >时()0f x ¢>,所以()f x 在()21,x 上单调递减,在()2,x +¥上单调递增,所以()()222212ln 2f x f x a x x x æö³=++-ç÷èø222221ln 12ln 2x x x x x æö+=++-ç÷èø()222222ln ln 22x x x x ++-=,令()()1ln 1H x x x x=+>,则()221110x H x x x x -¢=-=>,所以()H x 在()1,+¥上单调递增,所以()()11H x H >=,即1ln 10x x>->()1x >,所以()22222222322222211211222ln ln 221452x x x x x x x x x x x æöæö-+-+-ç÷ç÷++-èøèø>=-+-,所以()322221452f x x x x >-+-.【例3】(2025届云南省三校高三联考)(1)证明:当01x <<时,2sin x x x x -<<;(2)已知函数()()2cos ln 1f x ax x =--,若0x =是()f x 的极小值点,求a 的取值范围.【解析】(1)证明:令2()sin (01)g x x x x x =--<<,则()12cos g x x x -¢=-,令()()12cos m x g x x x ==--¢则()2sin 0m x x =-+<¢恒成立,则()g x ¢在(0,1)上单调递减,则()(0)0g x g ¢¢<=,所以()g x 在(0,1)上单调递减,则()(0)0g x g <=,即2sin x x x -<;同理,令()sin (01)h x x x x =-<<,则()cos 10h x x ¢=-<,则()h x 在(0,1)上单调递减,则()(0)0h x h <=,即sin x x <,故当01x <<时,sin x x x x 2-<<. (2)解:由题22()sin 1x f x a ax x ¢=-+-,令()()22sin 1xn x f x a ax x =+¢=--,则()()()()22222222212222cos cos 11x x xx n x a ax a ax x x -+×+=-+=-+--¢,又()()200,02f n a ¢=-¢=+,则①若()2020n a =->¢,即a <<易知存在0d >,使得,()0x d Î时,()0n x ¢>,()f x ¢\在(0,)d 上单调递增,则()(0)0f x f ¢¢>=,则()f x 在(0,)d 上单调递增,与0x =是()f x 的极大值点矛盾,舍去.②若()2020n a =-<¢,即a <a >易知存在0d >,使得(,)x d d Î-时,()0f x ¢¢<,()f x ¢\在(,)d d -上单调递减,又(0)0f ¢=,\当0x d -<<时,()0f x ¢>,()f x 单调递增,当0x d <<时,()0f x ¢<,()f x 单调递减,满足0x =是()f x 的极大值点,符合题意.③若()2020n a =-=¢,即a =()f x为偶函数,不妨只考虑a =此时22()),(0,1)1xf x x x ¢=+Î-,2221()22(1)011x f x x x x x¢>-+=->--,()f x \在(0,1)上单调递增,这与0x =是()f x 的极大值点矛盾,舍去.综上所述,a的取值范围为(,)-¥+¥U .【例4】(2024届浙江省绍兴市柯桥区三模)若函数()x a 有且仅有一个极值点m ,函数()x b 有且仅有一个极值点n ,且m n >,则称()x a 与()x b 具有性质//m n a b ->.(1)函数21()sin x x x j =-与()2e x x x j =-是否具有性质120//0x j j ->?并说明理由.(2)已知函数()()e ln 1x f x a x =-+与()()ln e 1xg x x a =+-+具有性质12//f g x x ->.(i )求a 的取值范围;(ii )证明:()12g x x >.【解析】(1)函数21()sin x x x j =-与()2e x x x j =-具有性质120//0x j j ->,理由如下:1()cos 2x x x j ¢=-,令()()1cos 2h x x x x j ¢==-,则()sin 20h x x =-¢-<,故()1x j ¢单调递减,又()10cos0010j ¢=-=>,()11cos120j ¢=-<,故存在()00,1x Î,使()100x j ¢=,则()1x j 在()0,x ¥-上单调递增,在()0,x ¥+上单调递减,故1()x j 有且仅有一个极值点()00,1x Î,()2e 1x x j ¢=-,则当0x <时,()20x j ¢<,当0x >时,()20x j ¢>,故2()x j 在(),0¥-上单调递减,在()0,¥+上单调递增,故2()x j 有且仅有一个极值点0,故函数21()sin x x x j =-与()2e x x x j =-具有性质120//0x j j ->;(2)(i )()1e 1xf x a x =¢-+, 又10x +>,故1x >-,当0a £时,()1e 01xf x a x =-<+¢,此时()f x 没有极值点,故舍去,当0a >时, 令()()1e 1xm x f x a x =-¢=+,则()()21e 01x m x a x =+>+¢恒成立,故()f x ¢在()1,¥-+上单调递增,()1e x g x x a-+¢=,0x a +>,故x a >-,由0a >,令()()1e x n x g x x a==-+¢,则()()21e 0x n x x a =--<+¢恒成立,故()g x ¢在(),a ¥-+上单调递减,当()0,1a Î时,有()010e 1001f a a =-=-<+¢,又x →+¥时,()f x ¥¢→+,故此时存在()10,x ¥Î+,使()f x 在()11,x -上单调递减,在()1,x ¥+上单调递增,则()f x 有唯一极值点()10,x ¥Î+,有()0110e 10g a a¢=-=->,又x →+¥时,()g x ¥¢→-,故此时存在()20,x ¥Î+,使()g x 在()2,a x -上单调递增,在()2,x ¥+上单调递减,则()g x 有唯一极值点()20,x ¥Î+,即有()1111e 01x f x a x =-=+¢,()2221e 0x g x x a=-=+¢,即()111e 1x a x =+,221e x x a=+,此时需满足120x x >>,则12e e x x >,故有()12111a x x a >++,即21x ax >,即211x a x <<,故()0,1a Î符合要求;当()1,a ¥Î+时,()010e 1001f a a =-=->+¢,又1x →-时,()f x ¥¢→-,故此时存在()11,0x Î-,使()f x 在()11,x -上单调递减,在()1,x ¥+上单调递增,则()f x 有唯一极值点()11,0x Î-,有()0110e 10g a a¢=-=-<,又x a →-时,()g x ¥¢→+,故此时存在()2,0x a Î-,使()g x 在()2,a x -上单调递增,在()2,x ¥+上单调递减,则()g x 有唯一极值点()2,0x a Î-,同理可得()12111a x x a >++,此时需满足120x x >>,即21x ax >,则21x a x >,由211x x <,()1,a ¥Î+,故该不等式成立,故()1,a ¥Î+符合要求;当1a =时,有()010e 1001f a a =-=-=+¢,()0110e 10g a a¢=-=-=,此时120x x ==,即()f x 、()g x 的极值点都为0,不符合要求,故舍去;综上,故()()0,11,a ¥ÎÈ+;(ii )当()0,1a Î时,有120x x >>,则2021e e 1x x a=>=+,故201x a <+<,()g x 在()2,a x -上单调递增,在()2,x ¥+上单调递减,则()()()()2122221ln e 1ln 1x g x g x x a x a x a<=+-+=+-++,令()20,1t x a =+Î,则()21ln 1g x t t =-+,令()1ln 1t t t m =-+,()0,1t Î则()2110t t t m =+>¢,故()t m 在()0,1上单调递增,则()()211ln 11ln1101g x t t m =-+<=-+=,故()()12g x g x >,要证()12g x x >,只需证()120g x x +<,()()()222212222221ln e 1ln e 11e 0ex x x x g x x g x x x a x x +<+=+-++=-++=-<,即当()0,1a Î,有()12g x x >;当()1,a ¥Î+时,有120x x >>,则2021e e 1x x a=<=+,即21x a +>,()g x 在()2,a x -上单调递增,在()2,x ¥+上单调递减,则()()()010ln 0e 1ln 0g x g a a >=+-+=>,即要证()12g x x >,只需证()120g x x +>,()()()11121222ln e 1ln e 1x x g x x x a x x a x +=+-++>+-++111202221lne 1e 11e 1e 0ex x x x x x x =-++=--++=->-=,即当()1,a ¥Î+,有()12g x x >;综上所述,()12g x x >.1. (2024届西藏拉萨市第三高级中学高三下学期5月月考)已知函数()()212ln R 2f x x x ax a =+-Î.(1)讨论()f x 的单调性:(2)若()f x 有两个极值点12,x x ,求证:()123ln24f x x +<-.2.(2024届河南省鹤壁市外国语学校高三上学期11月检测)已知函数()()2e R xf x ax a =-Î,其中e 为自然对数的底数.(1)若函数()f x 在()0,¥+上有2个极值点,求a 的取值范围;(2)设函数()()12e e cos x x g xf x ax x -=+-++,()0,2πx Î,证明:()g x 的所有零点之和大于2π.3.(2024辽宁省沈阳市第一二〇中学高三最后一卷)设函数()21ln 2f x x x x ax =--的两个极值点分别为()1212,x x x x <.(1)求实数a 的取值范围;(2)若不等式()12a x x l <+恒成立,求正数l 的取值范围(其中e 271828=L.为自然对数的底数).4.(2024届四川省百师联盟2024届高三联考)已知函数()ln 2f x ax x x b =-+(a ,b ÎR )在点()()1,1f 处的切线方程为y x =-.(1)求函数()f x 的极值;(2)设()1e 2x g x xfmx x éùæö=++ç÷êúèøëû(m ÎR ),若()0g x ³恒成立,求m 的取值范围.5.(2024届湖南省长沙市雅礼中学高三下学期二模)极值的广义定义如下:如果一个函数在一点的一个邻域(包含该点的开区间)内处处都有确定的值,而以该点处的值为最大(小),这函数在该点处的值就是一个极大(小)值.对于函数()y f x =,设自变量x 从0x 变化到0x x +D ,当0x D >,()()000lim x f x x f x xD →+D -D 是一个确定的值,则称函数()y f x =在点0x 处右可导;当0x D <,()()000limx f x x f x xD →+D -D 是一个确定的值,则称函数()y f x =在点0x 处左可导.当函数()y f x =在点0x 处既右可导也左可导且导数值相等,则称函数()y f x =在点0x 处可导.(1)请举出一个例子,说明该函数在某点处不可导,但是该点是该函数的极值点;(2)已知函数()22132e sin e ax f x x x x x +=--.(ⅰ)求函数()21e sin e axg x x x +=--在0x =处的切线方程;(ⅱ)若0x =为()f x 的极小值点,求a 的取值范围.6.(2024届河北省名校联盟高考三模)已知函数()cos 2f x x x =+.(1)当(),0x Î-¥时,证明:()e xf x <.(2)若函数()()()ln 1e xg x x f x =++-,试问:函数()g x 是否存在极小值?若存在,求出极小值;若不存在,请说明理由.7.(2024届四川省攀枝花市高考数学三模)已知函数()ln 1(R)af x x a x=+-Î.(1)求函数()f x 的极值;(2)设函数()f x 的导函数为()f x ¢,若12()()f x f x ¢¢=(12x x ¹),证明:()()1211f x f x a++>.8.(2024届江苏省扬州市高三下学期高考考前调研测试)已知函数()()sin ,f x x g x x ==.(1)求函数()()()()2,0,2πh x f x x x =Î的极值;(2)函数()()()π,0,2g x x x f x j æö=Îç÷èø.①讨论函数()x j 的单调性;②函数()()()1cos 0F x a x x x j j =××-<,求实数a 的取值范围.9.(2024届江苏省南通市模拟预测)设0a >,函数3()21f x ax x =-+.(1)当1a =时,求过点(0,1)-且与曲线()y f x =相切的直线方程:(2)12,x x 是函数()f x 的两个极值点,证明:()()12f x f x +为定值.10.(2024届广西贵港市高考模拟预测)已知函数ln ln 1()e ax x a f x a x++=-.(1)当1a =时,请判断()f x 的极值点的个数并说明理由;(2)若2()2f x a a ³-恒成立,求实数a 的取值范围.11.(2024届江苏省苏州大学高三下学期高考考前指导卷)已知函数()2ln a f x ax x x =--在区间1,e e æöç÷èø内有两个极值点.(1)求实数a 的取值范围;(2)若()f x 的极大值和极小值的差为M ,求实数M 的取值范围.12.(2024届北京市顺义区第一中学高三下学期考前适应性检测)已知函数()()2ln 21f x x x ax =+-.(1)求曲线()y f x =在点()()0,0f 处的切线方程;(2)当0a <时,求证:函数()f x 存在极小值;(3)求函数()f x 的零点个数.13.(2024届河北省雄安新区部分高中高考三模)已知函数()()2ln 3f x x x ax x a =--ÎR .(1)若1x =是()f x 的一个极值点,求a 的值;(2)若()f x 有两个极值点1x ,2x ,其中12x x <,求a 的取值范围.14.(2024届天津市民族中学高三下学期4月模拟)已知函数()()22ln 0f x x x a x a =-+>.(1)当2a =时,试求函数图象在点()()1,1f 处的切线方程;(2)若函数()f x 有两个极值点1x 、()212x x x <;(ⅰ)求a 的取值范围;(ⅱ)不等式()12f x mx ³恒成立,试求实数m 的取值范围.15.(2024届贵州省毕节市高三第三次诊断性考试)(1)证明:当ππ2x <<时,cos πcos sin 2x x x x <-<;(2)已知函数()2tan f x ax x =-在ππ,22x æöÎ-ç÷èø上有两个极值点,求实数a 的取值范围.。
高考数学解答题(新高考)三角函数的图象与性质(零点或根的问题)(典型例题+题型归类练)(解析版)
专题03 三角函数的图象与性质(零点或根的问题)(典型例题+题型归类练)一、必备秘籍()()sin f x A x k ωϕ=+=实根问题,换元法令t x ωϕ=+将函数()f x 化简为sin y A t =,在利用正弦函数sin t 的图象来解决交点(根,零点)的问题.二、典型例题例题1.(2022·河南驻马店·高一期中(文))已知函数()()sin 0,0,2f x A x A πωϕωϕ⎛⎫=+>>< ⎪⎝⎭在一个周期内的图像如图所示. (1)求函数()f x 的解析式; (2)设02x π<<,且方程()f x m =有两个不同的实数根,求实数m 的取值范围.第(2)问思路点拨:本小题要求时,方程有两个根,求的取值范围,可采用换元法解答过程:由(1)知,令,由,则,作出函数的图象,根据图象讨论的的个数.图象可知:与的图象在内有两个不同的交点时,,故实数的取值范围为.【答案】(1)()2sin 26f x x π⎛⎫=+ ⎪⎝⎭(2)()1,2(1)显然2A =,又1121212T ππππω⎛⎫=--== ⎪⎝⎭,所以2ω=, 所以()()2sin 2f x x ϕ=+,又函数过点,012π⎛⎫- ⎪⎝⎭,所以2sin 06πϕ⎛⎫-+= ⎪⎝⎭,所以()Z 6k k πϕπ-+=∈,又2πϕ<,所以6π=ϕ, 所以所求的函数的解析式为()2sin 26f x x π⎛⎫=+ ⎪⎝⎭.(2)02x π<<,且方程()f x m =有两个不同的实数根,即()y f x =与y m =的图像在02x π<<内有两个不同的交点,令26t x π=+,则7,66t ππ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭,作出函数2sin y t =的图像如下:由图像可知:2sin y t =与y m =的图像在7,66t ππ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭内有两个不同的交点时,12m <<,故实数m 的取值范围为()1,2.例题2.(2022·山东德州·高一期中)已知()3sin ,sin cos a x x x ωωω=+,()1cos ,cos sin 2b x x x ωωω⎛⎫=- ⎪⎝⎭()01ω<≤,函数()1f x a b =⋅+,直线6x π=是函数()f x 图像的一条对称轴.(1)求函数()f x 的解析式;(2)当[]0,x π∈时,讨论方程()0f x m -=的根的情况.【答案】(1)()sin 216f x x π⎛⎫=++ ⎪⎝⎭(2)答案见解析(1)已知()3sin ,sin cos a x x x ωωω=+,()()1cos ,cos sin 012b x x x ωωωω⎛⎫=-<≤ ⎪⎝⎭,第(2)问思路点拨:本小题要求时,讨论方程的根的情况,可采用换元法解答过程:由(1)知,令,由,则,则讨论方程的根的情况,转化为的根的情况.作出的图象.1.当或,即或时,有0个根; 2.当或,即或时,有1个根;3.当或,即或时,有2个根;4.当,即时,有3个根由图象可知则()12cos 21sin 2126f x x x x πωωω⎛⎫++=++ ⎪⎝⎭, 由于直线6x π=是函数()f x 图像的一条对称轴.所以26f π⎛⎫= ⎪⎝⎭或0,所以2662k πππωπ⋅⋅+=+,()k ∈Z ,所以31k ω=+. 由于01ω<≤,所以,当0k =时,1ω=,所以()sin 216f x x π⎛⎫=++ ⎪⎝⎭(2)由题意得sin 216x m π⎛⎫+=- ⎪⎝⎭,因为[]0,x π∈,所以132,666x πππ⎡⎤+∈⎢⎥⎣⎦, 令26u x π=+,13,66u ππ⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦, 则sin 1u m =-,如图.1.当11m ->或11m -<-,即0m <或2m >时,()f x 有0个根; 2.当11m -=或11m -=-,即0m =或2m =时,()f x 有1个根; 3.当1112m <-<或1112m -<-<,即322m <<或302m <<时,()f x 有2个根;4.当112m -=,即32m =时,()f x 有3个根 综上,当0m <或2m >时,()f x 有0个根; 当0m =或2m =时,()f x 有1个根; 当322m <<或302m <<时,()f x 有2个根;32m =时,()f x 有3个根.例题3.(2022·山东·日照青山学校高一期中)已知函数()2sin f x x =,将()f x的图象向右平移3π个单位长度,再把所有点的横坐标缩小为原来的12(纵坐标不变),得到函数()y g x =的图象. (1)求函数()g x 的解析式及单调递增区间; (2)方程()25g x =在17,612ππ⎛⎫ ⎪⎝⎭上的根从小到大依次为123,,x x x ,求1232x x x ++的值.第(2)问思路点拨:方程在上的根从小到大依次为,求的值.可采用换元法解答过程:由(1)知,令,由,则其中,;即,, ,,.根据图象作答转化为:方程在有个解,作出图象和问题转化作图象,找交点【答案】(1)()2sin 23g x x π⎛⎫=- ⎪⎝⎭,单调递增区间为()5,1212k k k ππππ-++⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦Z (2)123823x x x π++= (1)2sin 33f x x ππ⎛⎫⎛⎫-=- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,()2sin 23g x x π⎛⎫∴=- ⎪⎝⎭;令()222232k x k k πππππ-+≤-≤+∈Z ,解得:()51212k x k k ππππ-+≤≤+∈Z , ()f x ∴的单调递增区间为()5,1212k k k ππππ-++⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦Z(2)令()22sin 235g x x π⎛⎫=-= ⎪⎝⎭,即1sin 235x π⎛⎫-= ⎪⎝⎭;17,612x ππ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭,520,32x ππ⎡⎤∴-∈⎢⎥⎣⎦,设23x πθ=-,其中50,2πθ⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦,即1sin 5θ=, 结合正弦函数5sin 02y x x π⎛⎫=≤≤⎪⎝⎭的图象可知:方程1sin 5θ=在50,2πθ⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦有3个解123,,θθθ,其中12θθπ+=,233θθπ+=; 即122233x x πππ-+-=,2322333x x πππ-+-=,1256x x π∴+=,23116x x π+=,123823x x x π∴++=. 三、题型归类练1.(2022·河南驻马店·高一期中(理))已知点()()11,A x f x ,()()22,B x f x 是函数()()2sin 0,02f x x πωϕωϕ⎛⎫=+>-<< ⎪⎝⎭图象上的任意两点,且角ϕ的终边经过点(1,P ,()()124f x f x -=时,12x x -的最小值为3π. (1)求函数()f x 的解析式;(2)()y f x m =-在0,3x π⎛⎫∈ ⎪⎝⎭内有两个不同的零点,求实数m 的取值范围.【答案】(1)()2sin 33f x x π⎛⎫=- ⎪⎝⎭;2m <.(1)角ϕ的终边经过点(1,P ,∴tan ϕ=∵02πϕ-<<,∴3πϕ=-,由()()124f x f x -=时,12x x -的最小值为3π, 得23T π=,即223ππω=,∴3ω=,∴()2sin 33f x x π⎛⎫=- ⎪⎝⎭;(2)∵()y f x m =-在0,3x π⎛⎫∈ ⎪⎝⎭内有两个不同的零点,即()y f x =与y m =的图象在0,3x π⎛⎫∈ ⎪⎝⎭内有两个不同的交点,令33t x π=-,由0,3x π⎛⎫∈ ⎪⎝⎭,则2,33t ππ⎛⎫∈- ⎪⎝⎭, 即2sin y t =与y m =在2,33t ππ⎛⎫∈- ⎪⎝⎭上有两个交点,2m <.2.(2022·辽宁·大连市第一中学高一期中)已知函数()4cos cos 1(0)3f x x x πωωω⎛⎫=⋅-- ⎪>⎝⎭的部分图像如图所示,若288AB BC π⋅=-,B ,C 分别为最高点与最低点.(1)求函数()f x 的解析式;(2)若函数()y f x m =-在130,12π⎡⎤⎢⎥⎣⎦,上有且仅有三个不同的零点1x ,2x ,3x ,(123x x x <<),求实数m 的取值范围,并求出123 cos (2)x x x ++的值.【答案】(1)()2sin 26f x x π⎛⎫=+ ⎪⎝⎭(2)m ⎡∈⎣,12(1)解:)()2cos cos 1f x xx x ωωω=+-,2cos 2cos 1x x x ωωω=⋅+-,2cos 2x x ωω=+,2sin 26x πω⎛⎫=+ ⎪⎝⎭,设函数()f x 的周期为T ,则,24T AB ⎛⎫= ⎪⎝⎭,,42T BC ⎛⎫=- ⎪⎝⎭,则228888T AB BC π⋅=-=-,所以T π=.故22T ππω==,故1ω=, 所以()2sin 26f x x π⎛⎫=+ ⎪⎝⎭.(2)由题意,函数()y f x m =-在130,12π⎡⎤⎢⎥⎣⎦上有且仅有三个不同的零点,1x ,2x ,3x ,即曲线()y f x =与y m =在130,12π⎡⎤⎢⎥⎣⎦上有且仅有三个不同的交点.设26t x π=+,当130,12x π⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦时,7,63t ππ⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦.则2sin y t =,7,63t ππ⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦,则m ⎡∈⎣,12t t π+=,233t t π+=,所以12324t t t π++=,即12322224666x x x ππππ⎛⎫⎛⎫⎛⎫+++++= ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭,即123523x x x π++=, 所以12351cos(2)cos32π++==x x x .3.(2022·四川省内江市第六中学高一期中(文))已知函数()()2sin cos 23f x x x x π=+. (1)求函数f (x )的最小正周期T 及()1003f π的值;(2)若关于x 的方程()12f x a π+=在20,3π⎡⎤⎢⎥⎣⎦上有2个解,求实数a 的取值范围.【答案】(1)最小正周期π,(2)1142a ⎡⎫∈⎪⎢⎣⎭,.(1)解:()2sin cos 3f x x x x π⎛⎫=+ ⎪⎝⎭12sin cos 2x x x x ⎛⎫= ⎪ ⎪⎝⎭2sin cos x x x x =1sin22x x =1sin22x =T π=,100133sin 233323f f f πππππ⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫=+==⨯= ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭(2)解:sin 22126f x a x a ππ⎛⎫⎛⎫+=⇒+= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭. 23023662x x ππππ⎡⎤⎡⎤∈⇒+∈⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦,,,设32,[,]662t x t πππ=+∈,所以sin 2t a =有两个解, 结合图像可知1212a ≤< 故1142a ⎡⎫∈⎪⎢⎣⎭,.4.(2022·山东潍坊·高一期中)已知函数()33sin 26sin sin 644f x x x x πππ⎛⎫⎛⎫⎛⎫=+-++ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭.(1)求函数()f x 的最小正周期和单调递增区间;(2)若函数()y f x k =-在区间130,12π⎡⎤⎢⎥⎣⎦上有且仅有两个零点12,x x ,求k 的取值范围,并求12x x +的值.【答案】(1)最小正周期π,单调递增区间为(),63k k k ππππ⎡⎤-+∈⎢⎥⎣⎦Z ;(2)k 的范围为()33,0,32⎛⎫--⋃ ⎪⎝⎭,12x x +为53π或23π.(1)因为()33sin 26sin sin 644f x x x x πππ⎛⎫⎛⎫⎛⎫=+-++ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭()()3cos 223sin cos sin cos 2x x x x x x =++-()22cos 223sin c 3s 2o x x x x =+-cos 223cos 223x x x =- 63sin 2x π⎛⎫=- ⎪⎝⎭,所以()f x 的最小正周期22T ππ==, 令222262k x k πππππ-≤-≤+,k ∈Z ,则()63k x k k ππππ-≤≤+∈Z ,所以()f x 的单调递增区间为(),63k k k ππππ⎡⎤-+∈⎢⎥⎣⎦Z .(2)由题意,()0f x k -=在130,12π⎡⎤⎢⎥⎣⎦上有且仅有两个解12,x x ,即()y f x =与y k =在130,12π⎡⎤⎢⎥⎣⎦上有且仅有两个交点,由130,12x π⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦,则2,266x πππ⎡⎤-∈-⎢⎥⎣⎦,设26t x π=-,则3sin ,,26y t t ππ⎡⎤=∈-⎢⎥⎣⎦, 3sin ,,26y t t ππ⎡⎤=∈-⎢⎥⎣⎦的图象如下,由图知:k 的取值范围为()33,0,32⎛⎫--⋃ ⎪⎝⎭, 设3sin y t =与y k =在,26ππ⎡⎤-⎢⎥⎣⎦上的两个交点的横坐标分别为12,t t , 当33,2k ⎛⎫∈-- ⎪⎝⎭时12,t t 关于32t π=对称,即12,x x 关于56x π=对称,则1253x x π+=; 当()0,3k ∈时12,t t 关于2t π=对称,即12,x x 关于3x π=对称,则1223x x π+=; 综上,12x x +的值是53π或23π. 5.(2022·辽宁·鞍山一中高一期中)已知函数()()sin 22f x x πϕϕ⎛⎫=+< ⎪⎝⎭的图像向左平移6π个单位,得到函数()g x 的图像,且()g x 为偶函数.(1)求函数()f x 和()g x 的解析式;(2)若对a ∀,[]0,b m ∈.当a b <时,都有()()()()f b f a g a g b ->-成立,求m 的取值范围;(3)若关于x 的方程()()f x g x k +=在130,6π⎡⎤⎢⎥⎣⎦上恰有四个不等实根1x ,2x ,3x ,()41234x x x x x <<<,求k 的取值范围和123422x x x x +++的值.【答案】(1)()sin 26f x x π⎛⎫+ ⎝=⎪⎭,()cos2g x x =(2)012m π<≤.(3)32<k ,132π (1)由题意()sin 263g x f x x ππϕ⎛⎫⎛⎫=+=++ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭, 因为()g x 为偶函数,所以()()g x g x -=,即sin 2sin 233x x ππϕϕ⎛⎫⎛⎫-++=++ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,所以32k ππϕπ+=+,k Z ∈, 而2πϕ<,故0k =,6π=ϕ,()sin 26f x x π⎛⎫+ ⎝=⎪⎭,()sin 2cos 22π⎛⎫=+= ⎪⎝⎭g x x x . (2)对a ∀,[]0,b m ∈,a b <,都有()()()()f b f a g a g b ->-,()()()()f b g b f a g a +>+,设()()()h x f x g x =+,则()h x 在[]0,m 单调递增.又()()()3sin 2cos 22cos 22623h x f x g x x x x x x ππ⎛⎫⎛⎫=+=++=+=+ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,令23u x π=+,则,233u m ππ⎡⎤∈+⎢⎥⎣⎦,y u =在,233u m ππ⎡⎤∈+⎢⎥⎣⎦递增, 故232m ππ+≤,012m π<≤.(3)()()()23h x f x g x x π⎛⎫=+=+ ⎪⎝⎭,令23t x π=+,则14,33t ππ⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦, 则sint =恰有4个不等实根1t ,2t ,3t ,4t ,则32<k ,不妨设1234t t t t <<<, 函数()sin t t ϕ=,14,33t ππ⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦与函数y =4个交点,如图所示(略),()sin t t ϕ=在,32ππ⎡⎤⎢⎥⎣⎦,35,22ππ⎡⎤⎢⎥⎣⎦,79,22ππ⎡⎤⎢⎥⎣⎦递增,在3,22ππ⎡⎤⎢⎥⎣⎦,57,22ππ⎡⎤⎢⎥⎣⎦,914,22ππ⎡⎤⎢⎥⎣⎦递减,1433ππϕϕ⎛⎫⎛⎫== ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭591222πππϕϕϕ⎛⎫⎛⎫⎛⎫=== ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭,37122ππϕϕ⎛⎫⎛⎫==- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭, 12322t t π+=,23522t t π+=,34722t t π+=,12342215t t t t π+++=, ()1234222215x x x x ππ++++=,123413222x x x x π+++=. 6.(2022·陕西·西安建筑科技大学附属中学高一阶段练习)已知函数()()cos f x A x ωϕ=+(0A >,0>ω,2πϕ≤)的部分图象大致如图.(1)求()f x 的单调递增区间.(2)将函数()f x 的图象向右平移4π个单位长度得到曲线C ,把C 上各点的横坐标保持不变,纵坐标变为原来的2倍得到函数()g x 的图象.若关于x 的方程()0g x m -=在0,2π⎡⎤⎢⎥⎣⎦上有两个不同的实数解,求实数m 的取值范围.【答案】(1)5,1212k k ππππ⎡⎤-++⎢⎥⎣⎦,Z k ∈(2)[)1,2 (1)根据图象,可得1A =,由124312πππω⋅=-,得2ω=. 所以()()cos 2f x x φ=+,由2012πϕ⨯+=,得6πϕ=-, 所以()cos 26f x x π⎛⎫=- ⎪⎝⎭. 令2226k x k ππππ-≤-≤,Z k ∈,得51212k x k ππππ-+≤≤+,Z k ∈, 所以()f x 的单调递增区间为5,1212k k ππππ⎡⎤-++⎢⎥⎣⎦,Z k ∈. (2)将函数()y f x =的图象向右平移4π个单位长度得到曲线C :cos 2sin 2466y x x πππ⎡⎤⎛⎫⎛⎫=--=- ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎣⎦,再把C 上各点的横坐标保持不变,纵坐标变为原来的2倍得到()2sin 26g x x π⎛⎫=- ⎪⎝⎭的图象. 由()0g x m -=在0,2π⎡⎤⎢⎥⎣⎦上有两个不同的实数解,即2sin 26m x π⎛⎫=- ⎪⎝⎭在0,2π⎡⎤⎢⎥⎣⎦上有两个不同的实数解, 因为0,2x π⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦,设26t x π=-,则5,66t ππ⎡⎤∈-⎢⎥⎣⎦,则需直线y m =与2sin y t =的图象在5,66t ππ⎡⎤∈-⎢⎥⎣⎦两个不同的公共点.画出2sin y t =在5,66t ππ⎡⎤∈-⎢⎥⎣⎦时的简图如下:1,2.所以实数m的取值范围为[)。
2021-2022年高考数学总复习专题03导数分项练习含解析文(II)
2021年高考数学总复习专题03导数分项练习含解析文(II)一.基础题组1. 【xx全国新课标,文4】曲线y=x3-2x+1在点(1,0)处的切线方程为…()A.y=x-1 B.y=-x+1C.y=2x-2 D.y=-2x+2【答案】:A【解析】y′|x=1=(3x2-2)|x=1=1,因此曲线在(1,0)处的切线方程为y=x-1.2. 【xx全国2,文7】若曲线y=x2+ax+b在点(0,b)处的切线方程是x-y+1=0,则( ) A.a=1,b=1B.a=-1,b=1C.a=1,b=-1D.a=-1,b=-1【答案】:A【解析】∵y′=2x+a,∴k=y′|x=0=a=1,将(0,b)代入切线:0-b+1=0,∴b=1,∴a =1,b=1.3. 【xx全国2,文8】已知曲线的一条切线的斜率为,则切点的横坐标为( )(A)1 (B) 2 (C) 3 (D) 4【答案】:A【解析】f'(x)=x/2,k=f'(x)=x/2=1/2,x=1,所以:切点的横坐标是1.4. 【xx全国新课标,文13】曲线y=x(3ln x+1)在点(1,1)处的切线方程为__________.【答案】:4x-y-3=05. 【xx全国3,文15】曲线在点(1,1)处的切线方程为 .【答案】x+y-2=0【解析】,,∴切线方程为,即.6. 【xx新课标2文数】已知曲线在点处的切线与曲线相切,则a= .【答案】8【解析】试题分析:由可得曲线在点处的切线斜率为2,故切线方程为,与联立得,显然,所以由 . 【考点定位】本题主要考查导数的几何意义及直线与抛物线相切问题.二.能力题组1. 【xx课标全国Ⅱ,文21】(本小题满分12分)已知函数f(x)=x2e-x.(1)求f(x)的极小值和极大值;(2)当曲线y=f(x)的切线l的斜率为负数时,求l在x轴上截距的取值范围.(2)设切点为(t,f(t)),则l的方程为y=f′(t)(x-t)+f(t).所以l在x轴上的截距为m(t)=()223 '()22f t tt t tf t t t-=+=-++--.由已知和①得t∈(-∞,0)∪(2,+∞).令h(x)=(x≠0),则当x∈(0,+∞)时,h(x)的取值范围为,+∞);当x∈(-∞,-2)时,h(x)的取值范围是(-∞,-3).所以当t∈(-∞,0)∪(2,+∞)时,m(t)的取值范围是(-∞,0)∪,+∞).综上,l在x轴上的截距的取值范围是(-∞,0)∪,+∞).2. 【xx全国2,文21】(本小题满分12分)设为实数,函数.(Ⅰ) 的极值;(Ⅱ) 当在什么范围内取值时,曲线与轴仅有一个交点.【解析】:(I)=3-2-1若=0,则==-, =1当变化时,,变化情况如下表:(-∞,- ) -(-,1) 1 (1,+∞)+ 0 -0 +极大值极小值∴当∪(1,+∞)时,曲线=与轴仅有一个交点。
2021-2022年高考数学总复习专题03导数分项练习含解析文
2021年高考数学总复习专题03导数分项练习含解析文一.基础题组1.【xx 天津,文10】设函数f(x)在R 上的导函数为f′(x),且2f(x)+xf′(x)>x2.下面的不等式在R 上恒成立的是( )A.f(x)>0B.f(x)<0C.f(x)>xD.f(x)<x【答案】A【解析】特殊值法:由于2f(x)+xf′(x)>x2成立,取特殊值x =0,则有2f(x)>0,即f(x)>0.2. 【xx 高考天津,文11】已知函数()()ln ,0,f x ax x x =∈+∞ ,其中a 为实数,为的导函数,若 ,则a 的值为 . 【答案】3【解析】因为 ,所以.【考点定位】本题主要考查导数的运算法则.3.【xx 高考天津文数】已知函数为的导函数,则的值为__________. 【答案】3【考点】导数【名师点睛】求函数的导数的方法:(1)连乘积的形式:先展开化为多项式的形式,再求导;(2)根式形式:先化为分数指数幂,再求导;(3)复杂公式:通过分子上凑分母,化为简单分式的和、差,再求导; (4)复合函数:确定复合关系,由外向内逐层求导;(5)不能直接求导:适当恒等变形,转化为能求导的形式再求导.4.【xx 天津,文10】已知,设函数的图象在点(1,)处的切线为l ,则l 在y 轴上的截距为 . 【答案】 【解析】【考点】导数的几何意义【名师点睛】本题考查了导数的几何意义,属于基础题型,函数在点处的导数的几何意义是曲线在点处的切线的斜率.相应地,切线方程为.注意:求曲线切线时,要分清在点处的切线与过点的切线的不同,谨记,有切点直接带入切点,没切点设切点,建立方程组求切点. 二.能力题组1.【xx 天津,文21】已知,设:和是方程的两个实根,不等式对任意实恒成立; :函数324()()63f x x mx m x =++++在上有极值. 求使正确且正确的的取值范围. 【答案】(-∞,1)⋃的解集由此不等式得①或②不等式①的解为不等式②的解为或因为,对或或时,P 是正确的(Ⅱ)对函数6)34()(23++++=x m mx x x f 求导3423)('2+++=m mx x x f 令,即此一元二次不等式的判别式16124)34(12422--=+-=∆m m m m若∆=0,则有两个相等的实根,且的符号如下: (-∞,) (,+∞)++因为,不是函数的极值综上,使P 正确且Q 正确时,实数m 的取值范围为(-∞,1)⋃ 2.【xx 天津,文20】已知函数321()43cos ,32f x x x θ=-+其中为参数,且 (I )当时,判断函数是否有极值;(II )要使函数的极小值大于零,求参数的取值范围;(III )若对(II )中所求的取值范围内的任意参数,函数在区间内都是增函数,求实数的取值范围。
高考数学总复习 专题03 导数分项练习(含解析)文
专题03 导数1. 【2015高考北京,文8】某辆汽车每次加油都把油箱加满,下表记录了该车相邻两次加油时的情况.注:“累计里程“指汽车从出厂开始累计行驶的路程在这段时间内,该车每100千米平均耗油量为( )A .升B .升C .10升D .12升 【答案】B【考点定位】平均变化率.2. 【2008高考北京文第13题】如图,函数()f x 的图象是折线段ABC ,其中A B C ,,的坐标分别为(04)(20)(64),,,,,,则((0))f f = ;函数()f x 在1x =处的导数(1)f '= .【答案】2 -2【解析】((0))(4)2;f f f ==(1) 2.AB f k '==- 3. 【2007高考北京文第9题】()f x '是31()213f x x x =++的导函数,则(1)f '-的值是.【答案】3【试题分析】()22f x x '=+,所以()13f '-= 【考点】多项式求导4. 【2005高考北京文第19题】(本小题共14分) 已知函数f (x )=-x 3+3x 2+9x +a , (I )求f (x )的单调递减区间;(Ⅱ)若f (x )在区间-2,2]上的最大值为20,求它在该区间上的最小值.故f (x )=-x 3+3x 2+9x -2,因此f (-1)=1+3-9-2=-7, 即函数f (x )在区间-2,2]上的最小值为-7.5. 【2006高考北京文第16题】(本小题满分13分)已知函数f (x )=ax 3+bx 2+cx 在点x 0处取得极大值5,其导函数y =f ′(x )的图象经过点(1,0),(2,0).如图所示.求: (1)x 0的值;(2)a 、b 、c 的值.【答案】解法一:(1)由图象可知,在(-∞,1)上f ′(x )>0,在(1,2)上f ′(x )<0. 在(2,+∞)上f ′(x )>0.故f (x )在(-∞,1),(2,+∞)上递增,在(1,2)上递减. 因此f (x )在x =1处取得极大值,所以x 0=1. (2)f ′ (x )=3ax 2+2bx +c , 由f ′(1)=0,f ′(2)=0,f (1)=5,得⎪⎩⎪⎨⎧=++=++=++,5,0412,023c b a c b a c b a 解得a =2,b =-9,c =12. 解法二:(1)同解法一.(2)设f ′(x )=M (x -1)(x -2)=Mx 2-3Mx +2M ,又f ′(x )=3ax 2+2bx +c ,所以a =3m ,b =-23M ,c =2M , f(x )=3m x 3-23Mx 2+2Mx . 由f (1)=5,即3m -23M +2M =5,得M =6,所以a =2,b =-9,c =12.6.【2008高考北京文第17题】(本小题共13分)已知函数32()3(0)f x x ax bx c b =+++≠,且()()2g x f x =-是奇函数. (Ⅰ)求,的值;(Ⅱ)求函数()f x 的单调区间.(Ⅱ)由(Ⅰ)得3()32f x x bx =++.所以2()33(0)f x x b b '=+≠.当0b <时,由()0f x '=得x =()f x '的变化情况如下表:所以,当0b <时,函数()f x 在(-∞,上单调递增,在(上单调递减,在)+∞上单调递增.当0b >时,()0f x '>,所以函数()f x 在()-∞+∞,上单调递增. 7. 【2009高考北京文第18题】(本小题共14分) 设函数3()3(0)f x x ax b a =-+≠.(Ⅰ)若曲线()y f x =在点(2,())f x 处与直线8y =相切,求,a b 的值; (Ⅱ)求函数()f x 的单调区间与极值点.(Ⅱ)∵()()()'230fx x a a =-≠,当0a <时,()'0f x >,函数()f x 在(),-∞+∞上单调递增, 此时函数()f x 没有极值点.当0a >时,由()'0fx x =⇒=当(,x ∈-∞时,()'0f x >,函数()f x 单调递增,当(x ∈时,()'0f x <,函数()f x 单调递减,当)x ∈+∞时,()'0f x >,函数()f x 单调递增,∴此时x =()f x 的极大值点,x =()f x 的极小值点.8. 【2010高考北京文第18题】(14分)设函数f (x )=3a x 3+bx 2+cx +d (a >0),且方程f ′(x )-9x =0的两个根分别为1,4.(1)当a =3且曲线y =f (x )过原点时,求f (x )的解析式; (2)若f (x )在(-∞,+∞)内无极值点,求a 的取值范围. 【答案】解:由f (x )=3a x 3+bx 2+cx +d 得f ′(x )=ax 2+2bx +c . 因为f ′(x )-9x =ax 2+2bx +c -9x =0的两个根分别为1,4, 所以290,168360.a b c a b c ++-=⎧⎨++-=⎩(*)(1)当a =3时,由(*)式得260,8120.b c b c +-=⎧⎨++=⎩解得b =-3,c =12.又因为曲线y =f (x )过原点,所以d =0. 故f (x )=x 3-3x 2+12x .(2)由于a >0,所以“f (x )=3a x 3+bx 2+cx +d 在(-∞,+∞)内无极值点”等价于“f ′(x )=ax 2+2bx +c ≥0在(-∞,+∞)内恒成立”. 由(*)式得2b =9-5a ,c =4a . 又Δ=(2b )2-4ac =9(a -1)(a -9), 解0,9(1)(9)0.a a a >⎧⎨∆=--≤⎩得a ∈1,9],即a 的取值范围是1,9].9.【2012高考北京文第18题】已知函数f (x )=ax 2+1(a >0),g (x )=x 3+bx . (1)若曲线y =f (x )与曲线y =g (x )在它们的交点(1,c )处具有公共切线,求a ,b 的值; (2)当a =3,b =-9时,若函数f (x )+g (x )在区间k,2]上的最大值为28,求k 的取值范围.(2)记h (x )=f (x )+g (x ),当a =3,b =-9时,h (x )=x 3+3x 2-9x +1,h ′(x )=3x 2+6x -9. 令h ′(x )=0,得x 1=-3,x 2=1.h (x )与h ′(x )在(-∞,2]上的情况如下:当k ≤-3时,函数h (x )在区间k,2]上的最大值为h (-3)=28; 当-3<k <2时,函数h (x )在区间k,2]上的最大值小于28. 因此,k 的取值范围是(-∞,-3].10. 【2014高考北京文第20题】(本小题满分13分) 已知函数3()23f x x x =-.(1)求()f x 在区间[2,1]-上的最大值;(2)若过点(1,)P t 存在3条直线与曲线()y f x =相切,求t 的取值范围;(3)问过点(1,2),(2,10),(0,2)A B C -分别存在几条直线与曲线()y f x =相切?(只需写出结论)【答案】;(2) (3,1)--;(3)详见解析.(2)设过点P (1,t )的直线与曲线()y f x =相切于点00(,)x y ,则300023y x x =-,且切线斜率为2063k x =-,所以切线方程为2000(63)()y y x x x -=--,因此2000(63)(1)t y x x -=--,整理得:32004630x x t -++=,设()g x =32463x x t -++,则“过点(1,)P t 存在3条直线与曲线()y f x =相切”等价于“()g x 有3个不同零点”, '()g x =21212x x -=12(1)x x -,()g x 与'()g x 的情况如下:所以,(0)3g t =+是()g x 的极大值,(1)1g t =+是()g x 的极小值,当(0)30g t =+≤,即3t ≤-时,此时()g x 在区间(,1]-∞和(1,)+∞上分别至多有1个零点,所以()g x 至多有2个零点,当(1)10g t =+≥,1t ≥-时,此时()g x 在区间(,0)-∞和[0,)+∞上分别至多有1个零点,所以()g x 至多有2个零点.当(0)0g >且(1)0g <,即31t -<<-时,因为(1)70g t -=-<,(2)110g t =+>,所以()g x 分别为区间[1,0),[0,1)-和[1,2)上恰有1个零点,由于()g x 在区间(,0)-∞和(1,)+∞上单调,所以()g x 分别在区间(,0)-∞和[1,)+∞上恰有1个零点.综上可知,当过点(1,)P t 存在3条直线与曲线()y f x =相切时,t 的取值范围是(3,1)--. (3)过点A (-1,2)存在3条直线与曲线()y f x =相切; 过点B (2,10)存在2条直线与曲线()y f x =相切; 过点C (0,2)存在1条直线与曲线()y f x =相切.考点:本小题主要考查导数的几何意义、导数在函数中的应用等基础知识的同时,考查分类讨论、函数与方程、转化与化归等数学思想,考查同学们分析问题与解决问题的能力.利用导数研究函数问题是高考的热点,在每年的高考试卷中占分比重较大,熟练这部分的基础知识、基本题型与基本技能是解决这类问题的关键.11. 【2011高考北京文第18题】(本小题共13分) 已知函数()()xf x x k e =-。
高三数学 导数解答题专项训练(含解析)
高三数学 导数解答题专项训练(含解析)1、已知函数1ln(1)()(0)x f x x x++=>. (Ⅰ)函数()f x 在区间(0,)+∞上是增函数还是减函数?证明你的结论; (Ⅱ)当0x >时,()1kf x x >+恒成立,求整数k 的最大值; (Ⅲ)试证明:23(112)(123)(134)(1(1))n n n e -+⋅⋅+⋅⋅+⋅⋅⋅++>L .2、设函数41)(2+=x x f ,)2ln(21)(ex x g =,(其中e 为自然底数); (Ⅰ)求)()(x g x f y -=(0>x )的最小值;(Ⅱ)探究是否存在一次函数b kx x h +=)(使得)()(x h x f ≥且)()(x g x h ≥对一切0>x 恒成立;若存在,求出一次函数的表达式,若不存在,说明理由; (Ⅲ)数列{}n a 中,11=a ,)2)((1≥=-n a g a n n ,求证:83)(111∑=++<⋅-nk k k ka a a。
3、已知函数x ax x f ln 1)(--=()a ∈R .(1)讨论函数)(x f 在定义域内的极值点的个数;(2)若函数)(x f 在1=x 处取得极值,对x ∀∈),0(+∞,2)(-≥bx x f 恒成立,求实数b 的取值范围;(3)当1->>e y x 时,求证:)1ln()1ln(++>-y x e yx .4、已知函数mx x x f ++=21ln )(.(Ⅰ)若)(x f 为定义域上的单调函数,求实数m 的取值范围; (Ⅱ)当1-=m 时,求函数)(x f 的最大值; (Ⅲ)当1=m ,且10≤<≤a b 时,证明:2)()(34<--<ba b f a f .5、已知函数()ln f x x a x =-,1()()ag x a R x+=-∈. (Ⅰ)若1a =,求函数()f x 的极值;(Ⅱ)设函数()()()h x f x g x =-,求函数()h x 的单调区间;(Ⅲ)若在区间[1,]( 2.71828......)e e =上不存在...0x ,使得00()()f x g x <成立,求实数a 的取值范围.6、函数()ln f x ax x x b =++是奇函数,且图像在点(,())e f e 处的切线斜率为3(e 为自然对数的底数).(1)求实数a 、b 的值;(2)若k Z ∈,且()1f x k x <-对任意1x >恒成立,求k 的最大值; (3)当1(,)m n m n Z >>∈时,证明:()()nmm n nm mn >.7、已知函数1()ln sin g x x x θ=+在[)1,+∞上为增函数,且(0,)θπ∈,θ为常数,1()ln ()m f x mx x m R x-=--∈. (1)求θ的值;(2)若()()y f x g x =-在[)1,+∞上为单调函数,求m 的取值范围; (3)设2()eh x x=,若在[]1,e 上至少存在一个0x ,使得000()()()f x g x h x ->成立,求 m 的取值范围.8、已知函数()ln()x f x e a =+(a 为常数,e 是自然对数的底数)是实数集R 上的奇函数,函数x x f x g sin )()(+=λ是区间[-1,1]上的减函数.(Ⅰ)求a 的值;(Ⅱ)若2()1g x t t λ≤++在[1,1]x ∈-及λ所在的取值范围上恒成立,求t 的取值范围; (Ⅲ)试讨论函数m ex x x f xx h -+-=2)(ln )(2的零点的个数.9、已知函数2()(25)5ln ()f x ax a x x a R =-++∈.(Ⅰ)若曲线()y f x =在3x =和5x =处的切线互相平行,求a 的值; (Ⅱ)求()f x 的单调区间; (Ⅲ)设25()-2g x x x =,若对任意15(0,]2x ∈,均存在25(0,]2x ∈,使得12()()f x g x <, 求a 的取值范围.10、已知函数bx x x g x x f -==221)(,ln )((b 为常数)。
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专题03 导数
一.基础题组
1. 【2008全国1,文4】曲线在点处的切线的倾斜角为()
A.30°B.45°C.60°D.120°
【答案】B
【解析】,
2. 【2005全国1,文3】函数,已知在时取得极值,则=
(A)2 (B)3 (C)4 (D)5
【答案】D
3.【2017新课标1,文14】曲线在点(1,2)处的切线方程为______________.
【答案】
【解析】
试题分析:设,则,所以,
所以曲线在点处的切线方程为,即.
【考点】导数几何意义
【名师点睛】求曲线的切线方程是导数的重要应用之一,用导数求切线方程的关键在于求出斜率,其求法为:设
是曲线上的一点,则以为切点的切线方程是.若曲线在
点处的切线平行于轴(即导数不存在)时,由切线定义知,切线方程为.
4. 【2013课标全国Ⅰ,文20】(本小题满分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.
5. 【2011全国1,文20】
已知函数,.
(Ⅰ)证明:曲线
(Ⅱ)若求a的取值范围。
【解析】(Ⅰ),,故x=0处切线斜率
,又
即,当
故曲线,
(Ⅱ),令
,
故
6. 【2009全国卷Ⅰ,文21】已知函数=x4-3x2+6.
(1)讨论的单调性;
(2)设点P在曲线y=上,若该曲线在点P处的切线l通过坐标原点,求l的方程.
【解析】:(1)f′(x)=4x3-6x=4x·()().
当x∈(-∞,)和x∈(0,)时,f′(x)<0;
当x∈(,0)和x∈(,+∞)时,f′(x)>0.
因此,在区间(-∞,)和(0,)上是减函数,在区间(,0)和(,+∞)上是增函数.
7. 【2007全国1,文20】(本小题满分12分)设函数在及时取得极值。
,
(Ⅰ)求a、b的值;
(Ⅱ)若对任意的,都有成立,求c的取值范围。
【解析】:
(Ⅰ),
因为函数在及取得极值,则有,.
即
解得,.
(Ⅱ)由(Ⅰ)可知,,
.
当时,;
当时,;
当时,.
二.能力题组
1.【2007全国1,文11】曲线在点处的切线与坐标轴围成的三角形面积为()
A. B. C. D.
【答案】:A
【解析】:对x求导,得y'=x²+1
在点(1,4/3)处,导数为y'=2,∴此处切线为:y-(4/3)=2(x-1)
即6x-3y-2=0
与两坐标轴的交点是(0,-2/3)和(1/3,0)
∴与坐标轴围成的三角形的面积是:S=(2/3)*(1/3)/2=1/9
2.【2011新课标,文21】
21.(本小题满分12分),
【解析】
3. 【2008全国1,文21】,
已知函数,.
(Ⅰ)讨论函数的单调区间;
(Ⅱ)设函数在区间内是减函数,求的取值范围.
【解析】:(1)
求导:
当时,,
在上递增
当,求得两根为
即在递增,递减,
递增
(2),且
解得:
4. 【2010全国1,文21】已知函数f(x)=3ax4-2(3a+1)x2+4x.
(1)当a=时,求f(x)的极值;
(2)若f(x)在(-1,1)上是增函数,求a的取值范围.,
(ⅰ)当a=0时①恒成立;
(ⅱ)当a>0时①成立,当且仅当3a·12+3a·1-1≤0,
解得a≤.
(ⅲ)当a<0时①成立,即3a(x+)2--1≤0成立,当且仅当--1≤0.解得a≥-.
综上,a的取值范围是-,].
三.拔高题组
1. 【2014全国1,文12】已知函数,若存在唯一的零点,且,则的取值范围是( )
(B)(C)(D)
【答案】C
【解析】根据题中函数特征,当时,函数显然有两个零点且一正一负; 当时,求
导可得:,利用导数的正负与函数单调性的关系可得:和
时函数单调递增; 时函数单调递减,显然存在负零点; 当时,求导可得:
,利用导数的正负与函数单调性的关系可得:和时函
数单调递减; 时函数单调递增,欲要使得函数有唯一的零点且为正,则满足:,即得:
,可解得:,则.
2. 【2014全国1,文21】设函数,曲线处的切线斜率为0
(1)求b;
(2)若存在使得,求a的取值范围。
【解析】(1),
由题设知,解得.
当时,,在单调递减,在单调递增.
所以,存在,使得的充要条件为,
而,所以不合题意.
(ⅲ)若,则.
综上,a的取值范围是.
3. 【2012全国1,文21】已知函数f(x)=x3+x2+ax.
(1)讨论f(x)的单调性;,
(2)设f(x)有两个极值点x1,x2,若过两点(x1,f(x1)),(x2,f(x2))的直线l与x轴的交点在曲线y=f(x)上,求a的值.
(2)由题设知,x1,x2为方程f′(x)=0的两个根,
故有a<1,x12=-2x1-a,x22=-2x2-a.
因此f(x1)=x13+x12+ax1
=x1(-2x1-a)+x12+ax1=x12+ax1
=(-2x1-a)+ax1=(a-1)x1-.
同理,f(x2)=(a-1)x2-.
因此直线l的方程为y=(a-1)x-.
设l与x轴的交点为(x0,0),得,
.
由题设知,点(x0,0)在曲线y=f(x)上,故f(x0)=0,
解得a=0或或.
4. 【2015高考新课标1,文21】(本小题满分12分)设函数.
(I)讨论的导函数的零点的个数;
(II)证明:当时.,
【答案】(I)当时,没有零点;当时,存在唯一零点.(II)见解析
【解析】
试题分析:(I)先求出导函数,分与考虑的单调性及性质,即可判断出零点个数;(II)由
(I)可设在的唯一零点为,根据的正负,即可判定函数的图像与性质,求出函数的最
小值,即可证明其最小值不小于,即证明了所证不等式.
试题解析:(I)的定义域为,.
当时,,没有零点;
当时,因为单调递增,单调递增,所以在单调递增.又,当b满足
且时,,故当时,存在唯一零点.
由于,所以.
故当时,.
考点:常见函数导数及导数运算法则;函数的零点;利用导数研究函数图像与性质;利用导数证明不等式;运算求解能力.
5.【2016新课标1文数】若函数在单调递增,则a的取值范围是
(A)(B)(C)(D)
【答案】C
【解析】
试题分析:对恒成立,
故,即恒成立,
即对恒成立,构造,开口向下的二次函数的最
小值的可能值为端点值,故只需保证,解得.故选C.
6.【2016新课标1文数】(本小题满分12分)已知函数.
(I)讨论的单调性;,
(Ⅱ)若有两个零点,求的取值范围.
【答案】(I)见解析;(II)
.
【解析】
试题分析:(I)先求得再根据1,0,2a的大小进行分类确定的单调性;(II)
借助第(I)问的结论,通过分类讨论函数的单调性,确定零点个数,从而可得a的取值范围为.
试题解析: (I)
(i)设,则当时,;当时,.
所以f(x)在单调递减,在单调递增.
(ii)设,由得x=1或x=ln(-2a).
①若,则,所以在单调递增.
②若,则ln(-2a)<1,故当时,;
当时,,所以在单调递增,在
单调递减.
③若,则,故当时,,当
时,,所以在单调递增,在单调递减.
(II)(i)设,则由(I)知,在单调递减,在单调递增.
又,取b满足b<0且,
则,所以有两个零点.
(ii)设a=0,则,所以只有一个零点.
(iii)设a<0,若,则由(I)知,在单调递增.
又当时,<0,故不存在两个零点;若,则由(I)知,在单
调递减,在单调递增.又当时<0,故不存在两个零点.
综上,a的取值范围为.
【考点】函数单调性,导数应用
7. 【2017新课标1,文21】已知函数=e x(e x−a)−a2x.,
(1)讨论的单调性;
(2)若,求a的取值范围.
【答案】(1)当时,在单调递增;当时,在单调递减,在
单调递增;当时,在单调递减,在单调递增;(2)
.
【解析】
试题分析:(1)分,,分别讨论函数的单调性;(2)分,,分
别解,从而确定a的取值范围.
试题解析:(1)函数的定义域为,,
①若,则,在单调递增.
②若,则由得.
当时,;当时,,故在单调递减,在
单调递增.
③若,则由得.
当时,;当时,,故在单
调递减,在单调递增.
(2)①若,则,所以.
②若,则由(1)得,当
时,取得最小值,最小值为.从而当且仅
当
,即
时,
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【考点】导数应用。