近年版高考数学一轮复习周周测训练第3章导数及应用(2021学年)
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2019版高考数学一轮复习周周测训练第3章导数及应用
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周周测3导数及应用测试
一、选择题:本大题共12小题,每小题5分,共60分.在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的.
1.(2018·陕西宝鸡质检二)曲线f(x)=xln x在点(e,f(e))(e为自然对数的底数)处的切线方程为( )
A.y=e x-2
B.y=2x+e
C.y=ex+2D.y=2x-e
答案:D
解析:本题考查导数的几何意义以及直线的方程.因为f(x)=x ln x,故f′(x)=ln x+1,故切线的斜率k=f′(e)=2,因为f(e)=e,故切线方程为y-e=2(x-e),即y=2x-e,故选D。
2.(2018·四川名校一模)已知函数f(x)的图象如图,f′(x)是f(x)的导函数,则下列数值排序正确的是()
A.0<f′(2)〈f′(3)<f(3)-f(2)
B.0〈f′(3)<f′(2)〈f(3)-f(2)
C.0<f′(3)〈f(3)-f(2)<f′(2)
D.0<f(3)-f(2)<f′(2)〈f′(3)
答案:C
解析:如图:
f′(3)、f(3)-f(2)错误!、f′(2)分别表示直线n,m,l的斜率,故0〈f′(3)〈f(3)-f(2)〈f′(2),故选C。
3.(2018·福州质检)过点(-1,1)与曲线f(x)=x3-x2-2x+1相切的直线有( )
A.0条B.1条
C.2条D.3条
答案:C
解析:设切点P(a,a3-a2-2a+1),由f′(x)=3x2-2x-2,当a≠-1时,可得切线的斜
率k=3a2-2a-2=a3-a2-2a+1-1
a--1
,所以(3a2-2a-2)(a+1)=a3-a2-2a,即(3a2
-2a-2)(a+1)=a(a-2)(a+1),所以a=1,此时k=-1.又f′(-1)=3≠-1,故切线有2条.
4.(2016·四川卷)已知a为函数f(x)=x3-12x的极小值点,则a=( )
A.-4 B.-2
C.4D.2
解析:由题意得f′(x)=3x2-12,由f′(x)=0得x=±2,当x∈(-∞,-2)时,f′(x)〉0,函数f(x)单调递增,当x∈(-2,2)时,f′(x)<0,函数f(x)的单调递减,当x∈(2,+∞)时,f′(x)〉0,函数f(x)单调递增,a=2。
5.(2018·焦作二模)设函数f(x)=2(x2-x)ln x-x2+2x,则函数f(x)的单调递减区间为()
A。
错误!B.错误!
C.(1,+∞)
D.(0,+∞)
答案:B
解析:由题意可得f(x)的定义域为(0,+∞),f′(x)=2(2x-1)ln x+2(x2-x)·错误! -2x+2=(4x-2)lnx。
由f′(x)〈0可得(4x-2)ln x〈0,所以错误!或错误!解得错误!<x<1,故函数f(x)的单调递减区间为错误!,选B。
6.(2018·石家庄市第一次模拟)函数f(x)=ex-3x-1(e为自然对数的底数)的图象大致是( )
答案:D
解析:由题意,知f(0)=0,且f′(x)=ex-3,当x∈(-∞,ln3)时,f′(x)〈0,当x∈(ln3,+∞)时,f′(x)〉0,所以函数f(x)在(-∞,ln3)上单调递减,在(ln3,+∞)上单调递增,结合图象知只有选项D符合题意,故选D。
7.(2018·辽宁沈阳郊联体模拟)如图是函数f(x)=x2+ax+b的部分图象,则函数g(x)=ln x+f′(x)的零点所在的区间是( )
A。
错误! B.(1,2)
C.错误!D.(2,3)
答案:C
解析:由函数f(x)=x2+ax+b的部分图象得0<b<1,f(1)=0,即有a=-1-b,从而-2〈a<-1。
而g(x)=ln x+2x+a,在定义域内单调递增,g错误!=ln错误!+1+a<0,g(1)=ln1+2+a=2+a>0,∴函数g(x)=ln x+f′(x)的零点所在的区间是错误!。
故选C。
8.(2018·合肥一模)已知函数f(x)=错误!,若关于x的方程f(x)=a恰有两个不同的实根x1,x2,且x1<x2,则x2-x1的取值范围为()
A.错误!B。
错误!
C。
错误!D.错误!
解析:易知函数f(x)=错误!的定义域为(0,+∞).令f(x)=0,得x=错误!,所以函数f(x)的零点为e-1,可知在(0,e-1)上,f(x)〈0,在(e-1,+∞)上,f(x)〉0。
由f(x)=\f(ln x+1,x)得f′(x)=错误!=错误!,令f′(x)=0,得x=1,故函数f(x)的单调递增区间是(0,1),单调递减区间是(1,+∞),函数f(x)在x=1处取得极大值f(1)=1。
所以当方程f(x)=a有两个不同的实根x1,x2时,必有0〈a<1,且e-1<x1〈1〈x2,所以f错误!=a(1-lna)〉a=f(x2),由f(x)在(1,+∞)上单调递减可知x2〉错误!,所以x2-x1>错误!-1,选B。
9.(2018·安徽江淮十校第三次联考)设函数f(x)=错误!x2-9lnx在区间[a-1,a+1]上单调递减,则实数a的取值范围是( )
A.1<a≤2 B.a≥4
C.a≤2 D.0<a≤3
答案:A
解析:易知函数f(x)的定义域为(0,+∞),f′(x)=x-9
x
,由f′(x)=x-错误!<0,
解得0<x<3。
因为函数f(x)=错误!x2-9ln x在区间[a-1,a+1]上单调递减,所以错误!解得1<a≤2,选A.
10.设函数f′(x)是奇函数f(x)(x∈R)的导函数,f(-1)=0,当x>0时,xf′(x)-f(x)<0,则使得f(x)>0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
解析:令F(x)=错误!,因为f(x)为奇函数,所以F(x)为偶函数,由于F′(x)=错误!,当x>0时,xf′(x)-f(x)<0,所以F(x)=错误!在(0,+∞)上单调递减,根据对称性,F(x)=错误!在(-∞,0)上单调递增,又f(-1)=0,f(1)=0,数形结合可知,使得f(x)>0成立的x 的取值范围是(-∞,-1)∪(0,1).故选A.
11.(2018·南昌二模)若函数f(x)=lnx+\f(1,2)x2-错误!x在区间(0,2)内有且仅有一个极值点,则m的取值范围是( )
A。
错误!∪[4,+∞) B.错误!∪[2,+∞)
C.错误!∪(2,+∞)D。
错误!∪(4,+∞)
答案:B
解析:f′(x)=错误!+x-错误!,由f′(x)=0得(x-m)错误!=0,∴x=m或x=错误!。
显然m>0。
当且仅当0〈m〈2≤错误!或0<错误!<2≤m时,函数f(x)在区间(0,2)内有且仅有一个极值点.若0<m〈2≤\f(1,m),即0<m≤错误!,则当x∈(0,m)时,f′(x)>0,当x∈(m,2)时,f′(x)<0,函数f(x)有极大值点x=m.若0<错误!<2≤m,即m≥2,则当x∈错误!时,f′(x)>0,当x∈错误!时,f′(x)〈0,函数f(x)有极大值点x=错误!.综上,m的取值范围是错误!∪[2,+∞).故选B.
12.已知f(x)=ax3-3x2+1(a>0),g(x)=xf′(x),定义h(x)=max{f(x),g(x)}=错误!若存在x∈[1,2],使得h(x)=f(x),则实数a的取值范围为( )
A.(1,2] B.(0,2)
C.(0,2] D.(0,1]
答案:C
解析:f′(x)=3ax2-6x=3x(ax-2),g(x)=xf′(x)=3ax3-6x2.∵存在x∈[1,2],使得h(x)=f(x),∴f(x)≥g(x)在x∈[1,2]上有解,即ax3-3x2+1≥3ax3-6x2在x∈[1,
2]上有解,即不等式2a ≤\f(1,x3)+3x
在x ∈[1,2]上有解.设y=错误!+错误!=错误!(x ∈[1,2]),∵y′=\f(-3x2-3,x 4)〈0对x∈[1,2]恒成立,∴y =错误!+错误!在x ∈[1,2]上
单调递减,∴当x =1时,y=\f (1,x 3)+错误!取得最大值4,∴2a ≤4,即a ≤2,又a〉0,
故实数a的取值范围为(0,2],选C.
二、填空题:本大题共4小题,每小题5分,共20分.把答案填在题中的横线上.
13.(2018·山西大学附中二模)曲线y =2sin x (0≤x ≤π)与直线y =1围成的封闭图形的面积为________.
答案:2错误!-错误!
解析:依题意得2sin x=1,sin x =12,所以x =错误!,错误!,所以面积为 (2sin x
-1)d x=(-2cos x-x) =2\r(3)-错误!。
14.已知函数f(x)=ln x -\f (8x -1,x +1),则函数f(x)的图象在错误!处的切线方程为________.
答案:5x+4y+9=0
解析:由f(x)=ln x-错误!,得f′(x)=错误!-错误!,
则f′(1)=错误!-错误!=1-错误!=-错误!,
故所求切线方程为y-错误!=-错误!(x-1),即5x+4y +9=0.
15.(2018·安徽淮北十二中月考(二))已知f (x )=x(1+|x|),则f′(1)f′(-1)=________.
答案:9
解析:因为f(x)=x(1+|x|)=错误!所以f′(x)=错误!因此f′(1)f′(-1)=(1+2)×(1+2)=9.
方法总结:求函数导数的常见类型及解题思路
1.先利用代数、三角函数公式等变形化简解析式,再求导,但要注意化简的等价性.
2.(1)连乘形式,可先化为多项式形式,再求导;
(2)三角形式,先利用三角函数公式转化为和或差的形式,再求导;
(3)根式形式,先化为分数指数幂,再求导;
(4)复合函数,先确定复合关系,由外向内逐层求导,必要时可换元处理.
16.(2018·宁夏育才中学月考)若函数f (x)=a ln x -x 在区间(1,2)上单调递增,则实数a 的取值范围是________.
答案:[2,+∞)
解析:由f′(x)=错误!-1=错误!≥0得a -x≥0,即a≥x,又x∈(1,2),所以a≥2。
三、解答题:本大题共6小题,共70分.解答应写出必要的文字说明、证明过程或演算步骤.
17.(本小题满分10分)
(2018·河南新乡第一次调研)已知函数f(x )=e x -x 2+2ax 。
(1)若a=1,求曲线y =f(x)在点(1,f(1))处的切线方程;
(2)若f(x)在R 上单调递增,求实数a的取值范围.
解析:(1)∵f′(x )=e x -2x+2,∴f ′(1)=e,
又f (1)=e+1,
∴所求切线方程为y-(e +1)=e (x-1),即e x -y +1=0。
(2)f′(x)=e x-2x+2a,
∵f(x)在R上单调递增,∴f′(x)≥0在R上恒成立,
∴a≥x-错误!在R上恒成立,令g(x)=x-错误!,
则g′(x)=1-\f(ex,2),令g′(x)=0,则x=ln2,
在(-∞,ln2)上,g′(x)〉0;在(ln2,+∞)上,g′(x)<0,
∴g(x)在(-∞,ln2)上单调递增,在(ln2,+∞)上单调递减,
∴g(x)max=g(ln2)=ln2-1,∴a≥ln2-1,
∴实数a的取值范围为[ln2-1,+∞).
18.(本小题满分12分)
(2018·山东德州期中)已知函数f(x)=\f(1,3)x3-(2m+1)x2+3m(m+2)x+1,其中m为实数.
(1)当m=-1时,求函数f(x)在[-4,4]上的最大值和最小值;
(2)求函数f(x)的单调递增区间.
解:(1)当m=-1时,f(x)=错误!x3+x2-3x+1,
f′(x)=x2+2x-3=(x+3)(x-1).
当x〈-3或x>1时,f′(x)〉0,f(x)单调递增;
当-3〈x<1时,f′(x)〈0,f(x)单调递减.
∴当x=-3时,f(x)极大=10;
当x=1时,f(x)极小=-\f(2,3).
又∵f(-4)=23
3
,f(4)=\f(79,3),
∴函数f(x)在[-4,4]上的最大值为\f(79,3),最小值为-\f(2,3)。
(2)f′(x)=x2-2(2m+1)x+3m(m+2)
=(x-3m)(x-m-2).
当3m=m+2,即m=1时,f′(x)=(x-3)2≥0,
∴f(x)单调递增,即f(x)的单调递增区间为(-∞,+∞).
当3m>m+2,即m>1时,由f′(x)=(x-3m)(x-m-2)>0可得x<m+2或x〉3m,
此时f(x)的单调递增区间为(-∞,m+2),(3m,+∞).
当3m<m+2,即m〈1时,由f′(x)=(x-3m)(x-m-2)〉0可得x<3m或x〉m+2,此时f(x)的单调递增区间为(-∞,3m),(m+2,+∞).
综上所述:当m=1时,f(x)的单调递增区间为(-∞,+∞);
当m〉1时,f(x)的单调递增区间为(-∞,m+2),(3m,+∞);
当m〈1时,f(x)的单调递增区间为(-∞,3m),(m+2,+∞).
方法总结:求函数在[a,b]上的最值的步骤
(1)求函数在(a,b)上的极值;
(2)求函数在区间端点的函数值,将端点的函数值与极值比较大小,最大的是最大值,最小的是最小值.
19.(本小题满分12分)
已知函数f(x)=ex-ax(e为自然对数的底数).
(1)当a∈N,且e-2<错误!f(x)dx<e-1时,求f(x)的最小值;
(2)设不等式f(x)>x的解集为P,且{x|0≤x≤2}⊆P,求实数a的取值范围.
解析:(1)错误!f(x)dx=(e x-错误!x2)=e-错误!-1,由e-2<错误!f(x)d x<e-1,得e-2<e-\f(a,2)-1<e-1,∴0<a<2,又∵a∈N,∴a=1.
∴f(x)=ex-x,f′(x)=e x-1,
令f′(x)>0,解得x>0;令f′(x)<0,解得x<0.
从而在(-∞,0)内单调递减,(0,+∞)内单调递增.所以当x=0时,f(x)取得最小值1。
(2)因为不等式f(x)>x的解集为P,且{x|0≤x≤2}⊆P,
所以,对任意的x∈[0,2],不等式f(x)>x恒成立,
由f(x)>x得(1+a)x<ex.当x=0时,上述不等式显然成立,故只需考虑x∈(0,2]的情况.将(1+a)x<ex变形得a<错误!-1,
令g(x)=错误!-1,g′(x)=错误!
令g′(x)>0,解得x>1;令g′(x)<0,解得x<1。
从而g(x)在(0,1)内单调递减,在(1,2)内单调递增.所以当x=1时,g(x)取得最小值e-1,从而所求实数的取值范围是(-∞,e-1).
20.(本小题满分12分)
(2018·河南安阳调研)已知函数f(x)=错误!x2-(a+1)x+a ln x+1,a∈R.
(1)若x=3是f(x)的极值点,求f(x)的极大值;
(2)求a的范围,使得f(x)≥1恒成立.
解:(1)f′(x)=x-(a+1)+\f(a,x)(x>0).
∵x=3是f(x)的极值点,
∴f′(3)=3-(a+1)+a
3
=0,解得a=3。
当a=3时,f′(x)=错误!=错误!.
当x变化时,f′(x)=\f(x2-4x+3,x)=错误!。
当x
∴f(x)错误!
(2)f(x)≥1恒成立,即x〉0时,
错误!x2-(a+1)x+a lnx≥0恒成立.
设g(x)=错误!x2-(a+1)x+a lnx,
则g′(x)=x-(a+1)+\f(a,x)=错误!.
①当a≤0时,由g′(x)〈0得
g(x)的单调递减区间为(0,1),
由g′(x)〉0得g(x)的单调递增区间为(1,+∞),
∴g(x)min=g(1)=-a-错误!≥0,解得a≤-错误!。
②当0<a〈1时,由g′(x)<0得g(x)的单调递减区间为(a,1),由g′(x)>0得g(x)的单调递增区间为(0,a),(1,+∞),
此时g(1)=-a-\f(1,2)<0,不合题意.
③当a=1时,g(x)在(0,+∞)上单调递增,此时g(1)=-a-1
2
<0,不合题意.
④当a〉1时,由g′(x)〈0得g(x)的单调递减区间为(1,a),由g′(x)>0得g(x)的单调递增区间为(0,1),(a,+∞),
此时,g(1)=-a-错误!〈0,不合题意.
综上所述,当a≤-1
时,f(x)≥1恒成立.
21.(本小题满分12分)
(2018·天津静海一中调研)已知函数f(x)=x+a
x
+ln x,a∈R。
(1)若f(x)在x=1处取得极值,求a的值;
(2)若f(x)在区间(1,2)上单调递增,求a的取值范围;
(3)讨论函数g(x)=f′(x)-x的零点个数.
解:(1)因为f′(x)=1-\f(a,x2)+错误!=错误!,
由已知f(x)在x=1处取得极值,所以f′(1)=0,
解得a=2.
经检验,当a=2时,f(x)在x=1处取得极小值,
所以a=2。
(2)由(1)知,f′(x)=1-错误!+错误!=错误!,x〉0。
因为f(x)在区间(1,2)上单调递增,
所以f′(x)≥0在区间(1,2)上恒成立,
即a≤x2+x在区间(1,2)上恒成立,所以a≤2。
(3)因为g(x)=f′(x)-x,所以g(x)=1-错误!+错误!-x,x>0.
令g(x)=0,得a=-x3+x2+x。
令h(x)=-x3+x2+x,x〉0,
则h′(x)=-3x2+2x+1=-(3x+1)(x-1).
当x∈(0,1)时,h′(x)>0,h(x)单调递增,
当x∈(1,+∞)时,h′(x)〈0,h(x)单调递减.
所以h(x)max=h(1)=1.
综上,当a>1时,函数g(x)无零点,
当a=1或a≤0时,函数g(x)有一个零点,
当0〈a〈1时,函数g(x)有两个零点.
22.(本小题满分12分)
(2018·安徽百校论坛联考)已知函数f(x)=ax-lnx,F(x)=ex+ax,其中x>0。
(1)若a<0,f(x)和F(x)在区间(0,ln3)上具有相同的单调性,求实数a的取值范围;
(2)设函数h(x)=x2-f(x)有两个极值点x1,x2,且x1∈错误!,求证:h(x1)-h(x2)〉错误! -ln2。
解析:(1)解:f′(x)=a-错误!=错误!,F′(x)=ex+a,x>0,
∵a<0,∴f′(x)〈0在(0,+∞)上恒成立,∴f(x)在(0,+∞)上单调递减.
当-1≤a<0时,F′(x)>0,即F(x)在(0,+∞)上单调递增,不合题意;
当a〈-1时,由F′(x)>0,得x>ln(-a),
由F′(x)〈0,得0〈x〈ln(-a).
∴F(x)的单调递减区间为(0,ln(-a)),
单调递增区间为(ln(-a),+∞).
∵f(x)和F(x)在区间(0,ln3)上具有相同的单调性,
∴ln(-a)≥ln3,解得a≤-3,
综上,实数a的取值范围是(-∞,-3].
(2)证明:∵h(x)=x2-ax+lnx,
∴h′(x)=错误!(x>0).
令h′(x)=0,得x1x2=1
2
,且ax i=2x错误!+1(i=1,2).
∵x1∈错误!,∴x2∈(1,+∞).
∴h(x1)-h(x2)=(x错误!-ax1+lnx1)-(x错误!-ax2+ln x2)=(-x错误!-1+ln x1)-(-x 错误!-1+ln x2)=x错误!-x错误!+ln错误!=x错误!-错误!-ln(2x错误!)(x2>1).设t=2x\o\al(2,2)(t>2),则
φ(t)=h(x
)-h(x2)=错误!-错误!-lnt,t>2,
1
∴φ′(t)=\f(t-12,2t2)〉0,
∴φ(t)>φ(2)=错误!-ln2,即h(x1)-h(x2)>错误!-ln2.
以上就是本文的全部内容,可以编辑修改。
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