导数及其应用的习题(教师版)

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人教版高中数学选修2-2习题第一章导数及其应用1.1.2导数的概念

第一章导数及其应用1.1变化率与导数导数的观点A 级基础稳固一、选择题1． y＝ x2在 x＝ 1 处的导数为 ()A． 2x B． 2 C． 2＋ x D． 1分析：由于 f(x)＝ x2，x＝ 1，因此y＝ f(1＋x)－ f (1)＝ (1＋x)2－ 1＝ 2x＋ (x)2，所以y＝(2＋x)＝ 2.x答案： B2．一物体运动知足曲线方程s＝4t2＋ 2t－ 3，且 s′(5)＝ 42(m/s)，其实质意义是 () A．物体 5 秒内共走过42 米B．物体每 5 秒钟运动42 米C．物体从开始运动到第 5 秒运动的均匀速度是42 米/秒D．物体以 t＝ 5 秒时的刹时速度运动的话，每经过一秒，物体运动的行程为42 米分析：由导数的物理意义知，s′ (5)＝ 42(m/s)表示物体在t＝ 5 秒时的刹时速度．答案： D3．设函数 f (x)在点 x0邻近有定义，且有 f(x0＋x)－ f(x0 )＝ a x＋ b(x)2，(a，b 为常数 )，则 ()A． f′ (x)＝ a B． f′ (x)＝ bC． f′ (x0)＝ a D． f′ (x0)＝ b分析：由于 f′(x＝f（ x0＋x）－f（x）＝0)xa x＋ b（x）2＝(a＋ b x)＝ a，因此 f′(xx0)＝a.答案： C4．已知 y＝x＋ 4，则 y′|x1＝ ________．＝555A. 2B. 10C. 5 D．－10分析：由题意知y＝1＋x＋ 4－ 1＋ 4＝5＋x－5，y＋－5＋－5所以＝5x1＝5x＝. 所以 y′|xx x＝xx＝5x （ 5＋ x ＋5） 10.答案： B5．假如某物体做运动方程为s ＝ 2(1－ t 2)的直线运动 (s 的单位为 m ， t 的单位为 s)，那么其在 1.2 s 末的刹时速度为 ()A ．－ 4.8 m/sB ．－ 0.88 m/sC ． 0.88 m/sD ． 4.8 m/s解析：运动物体在1.2s 末的瞬时速度即为 s 在 1.2 处的导数，所以f （ 1.2＋ t ）－ f （ 1.2）＝t222[1－（ 1.2＋t ） ]－ 2×（ 1－ 1.2 ）＝2(－答案： A 二、填空题6．设函数t － 2.4)＝－ 4.8(m/s)．f(x)知足f （ 1）－ f （ 1－ x ）＝－ 1，则 f ′(1)＝ ________．x分析： f （ 1）－ f （ 1－ x ）＝ f （ 1－ x ）－ f （ 1）＝ f ′(1)＝－ 1.x－ x答案：－ 17．函数 f(x)＝ x 2＋ 1 在 x ＝ 1 处可导，在求 f ′(1)的过程中，设自变量的增量为x ，则函数的增量y ＝ ________．分析：y ＝ f(1＋ x)－ f(1) ＝－ (1 2＋ 1)＝2 x ＋ ( x)2.答案： 2 x ＋ (x)28．某物体做匀速直线运动，其运动方程是 s ＝ vt ，则该物体在运动过程中其均匀速度与任何时辰的刹时速度的大小关系是________．s （＋t ）－ s （ t ）分析： v 0＝＝ s t 0＝ttv （ t 0＋ t ）－ v （ t 0）＝v tt＝ v.t答案：相等三、解答题19．利用导数的定义，求函数y ＝ x 2＋ 2 在点 x ＝ 1 处的导数．解：由于y ＝ 1 2＋2 － 1 ＝（ x ＋ x ） x 2＋ 2－ 2x x －（x ） 2，因此y ＝－ 2x － x ，（ x ＋ x ） 2· x 2 x （ x ＋ x ） 2· x 2因此 y ′＝y ＝－ 2x － x2＝－ 23，（ x ＋2xx ） · xx因此 y ′|x ＝1＝－ 2.10．在自行车竞赛中，运动员的位移与竞赛时间t 存在关系 s(t)＝ 10t ＋ 5t 2(s 的单位是 m ，t 的单位是 s)．(1)求 t ＝ 20，t ＝ 0.1 时的s 与s ；t(2)求 t ＝ 20 时的速度．解： (1) 当 t ＝ 20， t ＝ 0.1 时，s ＝ s(20＋ t)－ s(20)＝ 10(20＋ 0.1)＋ 5(20＋ 0.1)2－ (10 ×20＋ 5× 202)＝ 1＋ 20＋ 5×0.01＝21.05.因此s 21.05 ＝ 210.5.＝ 0.1ts（＋ t）＋（＋ t） 2－ 10t － 5t 2(2)v ＝＝10 t 5 t ＝tt5（t ） 2＋ 10 t ＋ 10tt(5 t ＋ 10＋ 10t)＝ 10＋ 10t ，t＝因此 t ＝ 20 时的速度即为10＋ 10×20＝ 210(m/s)．B 级能力提高1．某物体运动规律是 s ＝ t 2 － 4t ＋ 5，若此物体的刹时速度为 0，则 t ＝ ()A ．3B ．2.5C ．2D ．1分析： s ＝ (t ＋ t)2－ 4(t ＋t) ＋ 5－ ( t 2－ 4t ＋ 5)＝ 2t t ＋ ( t)2－ 4 t ，由于 v ＝st＝ 2t － 4＝ 0，因此 t ＝ 2.答案： C2．婴儿从出生到第24 个月的体重变化如下图，第二年婴儿体重的均匀变化率为________kg/ 月．分析：第二年婴儿体重的均匀变化率为14.25－ 11.25＝ 0.25(kg/月 )．24－ 12答案： 0.253．若一物体运动方程是 (s 的单位是 m ， t 的单位是 s)3t 2＋ 2（ t ≥3），s ＝29＋ 3（ t － 3） 2（ 0≤t ＜ 3） .求： (1) 物体在 t ∈内的均匀速度；(2) 物体的初速度v 0；(3) 物体在 t ＝ 1 时的刹时速度．解： (1) 由于物体在 t ∈内的时间变化量为t ＝ 5－3＝ 2，物体在 t ∈内的位移变化量为：＝ × 2＋ 2－ (3 ×32＋ 2)＝ 3×(52－ 32s 3 5 )＝ 48，因此物体在 t ∈上的均匀速度为 s 48 ＝ 24(m/s)．＝ 2t (2) 求物体的初速度 v 0 即求物体在 t ＝ 0 时的刹时速度．由于物体在 t ＝ 0 邻近的均匀变化率为s （＋）－（）＝＝ ftftt29＋ 3[（ 0＋ t ）－ 3]2－ 29－ 3（ 0－ 3） 2＝ 3t － 18.t因此物体在 t ＝ 0 处的刹时变化率为，s (3 t － 18)＝－ 18，t ＝即物体的初速度为－ 18 m/s.(3)物体在 t ＝ 1 时的刹时速度即为函数在 t ＝ 1 处的刹时变化率．由于物体在 t ＝ 1 邻近的均匀变化率为：s （＋）－（）＝ f 1 t f 1 ＝ tt29＋ 3[（ 1＋ t ）－ 3]2－ 29－ 3（ 1－ 3） 2t － 12，＝ 3t因此物体在 t ＝ 1 处的刹时变化率为：s ＝ (3 t － 12)＝－ 12.t即物体在 t ＝ 1 时的速度为－ 12 m/s.。

导数及其应用测试题(有详细答案)

《导数及其应用》一、选择题1。

0()0f x '=是函数()f x 在点0x 处取极值的:A ．充分不必要条件B ．必要不充分条件C ．充要条件D ．既不充分又不必要条件 2、设曲线21y x =+在点))(,(x f x 处的切线的斜率为()g x ,则函数()cos y g x x =的部分图象可以为A 。

B. C 。

D.3．设()f x '是函数()f x 的导函数，将()y f x =和()y f x '=的图象画在同一个直角坐标系中，不可能正确的是( ）4.若曲线y ＝x 2＋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 5．函数f (x ）＝x 3＋ax 2＋3x －9，已知f (x ）在x ＝－3时取得极值,则a 等于（）A ．2B ．3C ．4D ．56。

设函数()f x 的导函数为()f x '，且()()221f x x x f '=+⋅，则()0f '等于（ )A 、0B 、4-C 、2-D 、27。

直线y x =是曲线ln y a x =+的一条切线，则实数a 的值为（）A ．1-B ．eC ．ln 2D ．18。

若函数)1,1(12)(3+--=k k x x x f 在区间上不是单调函数，则实数k 的取值范围（） A ．3113≥≤≤--≤k k k 或或 B ．3113<<-<<-k k 或C ．22<<-kD ．不存在这样的实数k9.函数()f x 的定义域为(),a b ，导函数()f x '在(),a b 内的图像如图所示，则函数()f x 在(),a b 内有极小值点（ )A ．1个B ．2个C ．3个D ．4个 10.已知二次函数2()f x ax bx c =++的导数为'()f x ，'(0)0f >，对于任意实数x 都有()0f x ≥,则(1)'(0)f f 的最小值为（ ) A ．3 B ．52 C ．2 D ．32二、填空题（本大题共4个小题，每小题5分，共20分） 11。

第16讲：第三章一元函数的导数及其应用(测)(中档卷)(教师版)

第三章一元函数的导数及其应用（中档卷）一、单选题（本题共8小题，每小题5分，共40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．（2022·四川省成都市新都一中高二期中（文））函数()ln f x x x =+在1x =处的切线的斜率为（） A ．2 B ．-2 C ．0 D ．1【答案】A ()11f x x'=+，故()12f '=，故曲线()y f x =在1x =处的切线的斜率为2，故选：A.2．（2022·四川省资中县球溪高级中学高二阶段练习（文））已知()()221f x x x f =+⋅'，则()3f '等于（）A ．-4B ．2C ．1D ．-2【答案】B()()221f x x f +'='，令1x =得：()()1221f f =+''，解得：()12f '=-，所以24fx x ，()3642f ='-=故选：B3．（2022·黑龙江·哈尔滨三中高二阶段练习）若函数()2()e x f x x ax a =--在区间(2,0)-内单调递减，则实数a 的取值范围是（） A ．[1,)+∞ B ．[0,)+∞ C ．(,0]-∞ D ．(,1]-∞【答案】C∵()()2e x f x x ax a =-+，∴()()()2e 2e 2x x f x x a x x x a '⎡⎤=+-=+-⎣⎦，∵x ∈(2,0)-时，e 0x x <，∴若()f x 在(2,0)-内单调递减，则20x a +-≥在(2,0)-上恒成立，即得2a x ≤+在(2,0)-恒成立，∴0a ≤. 故选：C.4．（2022·四川·成都七中高二期中（理））各种不同的进制在我们生活中随处可见，计算机使用的是二进制，数学运算一般用的十进制.通常我们用函数()ln ln M xf x M x=⋅表示在x 进制下表达()1M M >个数字的效率，则下列选项中表达M 个数字的效率最高的是（） A ．四进制B ．三进制C ．八进制D ．七进制设ln ()x g x x =，则21ln ()xg x x -'=， 0e x <<时，()0g x '>，()g x 递增，e x >时，()0g x '<，()g x 递减，所以max 1()(e)eg x g ==，由于()f x 中*x N ∈，下面比较ln 22和ln 33的大小即得． ln 2ln 33ln 22ln 3ln8ln 902366---==<，所以ln 2ln 323<，所以(3)f 最大．故选：B ．5．（2022·河南洛阳·高二阶段练习（文））若函数f x （）=e e x x ax -+-有大于零的极值点，则a 的取值范围为（）A ．()0,∞+B ．(),0∞-C ．()e,+∞D ．()e -∞，【答案】A 原命题等价于'e ex xf xa 有大于零的零点，显然()'f x 在()0,x ∈+∞上单调递增，又因为x →+∞时，()'f x →+∞，所以'00f a ，所以0a >故选：A.6．（2022·全国·华中师大一附中模拟预测）已知实数a ，b ，()0,1c ∈，e 为自然对数的底数，且2e 2e a a =，3e 3e b b =，2e ln 2c c =，则（）A ．b a c <<B ．a b c <<C ．b c a <<D ．c a b <<【答案】A解：由2e 2e aa =，3e 3e bb =，2e ln 2cc =得2e e 2a a =，3e e 3b b =，ln 4e 24e ln 2ln 4ln 4c c ===，构造函数()()e 0xf x x x >=，求导得()()2e 1x xf x x -'=，令()0f x '=，得1x =．当()0,1x ∈时，()0f x '<，()f x 单调递减；当()1,x ∈+∞时，()0f x '>，()f x 单调递增．因为1ln 423<<<，所以()()()ln 423f f f <<，所以()()()f c f a f b <<，又因为(),,0,1a b c ∈，()f x 在()0,1上单调递减，所以b a c <<. 故选：A ．7．（2022·四川·宜宾市叙州区第一中学校模拟预测（理））已知函数()x f x e =，函数()g x 与()f x 的图象关于直线y x =对称，若()()h x g x kx =-无零点，则实数k 的取值范围是（） A ．21e ,e ⎛⎫⎪⎝⎭B ．1,e e ⎛⎫⎪⎝⎭C ．(e,)+∞D ．1,e ⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭由题知()ln g x x =，ln ()()0x h x g x kx k x =-=⇒=，设2ln 1ln ()()x xF x F x x x-'=⇒=，当()0F x '<时，()e,x ∈+∞，此时()F x 单调递减，当()0F x '>时，()0,e x ∈，此时()F x 单调递增，所以max 1()(e)eF x F ==，()F x 的图象如下，由图可知，当1ek >时，()y F x =与y k =无交点，即()()h x g x kx =-无零点.故选：D.8．（2022·湖北恩施·高二期中）已知1a >，1x ，2x ，3x 均为2x a x =的解，且123x x x <<，则下列说法正确的是（）A ．1(2,1)x ∈--B ．2e (1,e )a ∈ C ．120x x +< D ．232e x x +<【答案】B对于A ，令2()x f x a x =-，因为1a >，所以()f x 在(,0)-∞上单调递增，与x 轴有唯一交点，由零点存在性定理，得1(1)10f a --=-<，0(0)00f a =->，则1(1,0)x ∈-，故A 错误.对于B ，C ，D ，当0x >时，两边同时取对数，并分离参数得到ln ln 2a xx=，令ln ()x g x x =，()21ln xg x x -'∴=，当()0,e x ∈时，()0g x '>，()g x 单调递增；当()e,x ∈+∞时，()0g x '<，()g x 单调递减；如图所示，∴当0x >时，ln 2a y =与ln ()xg x x=的图象有两个交点，ln 1(0,)2ea ∈，解得2e (1,e )a ∈，故B 正确； ∴2(1,e)x ∈，由A 选项知1(1,0)x ∈-，120x x ∴+>，故C 错误；由极值点偏移知识，此时函数()g x 的极值点左移，则有23e 2x x +>，故D 错误. 故选：B.二､多选题（本题共4小题，每小题5分，共20分.在每小题给出的选项中，有多项符合题目要求.全部选对的得5分，部分选对的得2分，有选错的得0分.）9．（2022·黑龙江·高二期中）若函数()()22ln 12x axf x x -=++的图象上，不存在互相垂直的切线，则a 的值可以是（） A ．-1 B ．3 C ．1 D ．2【答案】AC解：因为函数()()()22ln 112-=++>-x axf x x x ，所以()11111111'=+-=++--≥-=-++f x x a x a a a x x ，当且仅当111x x +=+，即0x =时，等号成立，因为函数()f x 的图象上，不存在互相垂直的切线，所以()min 0f x '≥，即10a -≥，解得1a ≤，故选：AC10．（2022·江苏·高二期末）【多选题】已知函数()ln xe f x x=，则（）A ．()0,1x ∈时，()f x 的图象位于x 轴下方B ．()f x 有且仅有一个极值点C ．()f x 有且仅有两个极值点 D ．()f x 在区间()1,2上有最大值【答案】AB由题，函数 ()ln xe f x x= 满足 0ln 0x x >⎧⎨≠⎩，故函数的定义域为(0,1)(1,)⋃+∞ 由()ln xe f x x= 当(0,1)x ∈ 时 , ln 0,0x x e <> ，所以()0f x <则()f x 的图象都在轴的下方，所以A 正确；又21ln ()(ln )x e x x f x x '⎛⎫- ⎪⎝⎭=，再令1()ln g x x x =-则 211()g x x x'=+，故()0g x '> 故()g x 单调递增，当1x >时，由()()1110,3303g g ln =-=-，故()g x 存在唯一的00(1)x x >，使得()00g x '=，此时当()01,x x ∈,()0f x '<，()f x 单调递减，当()()0,,0x x f x ∈+∞>'，()f x 单调递增. 又当()0,1x ∈时，()()110g x g <=-<，故此时()0f x '<恒成立，即()f x 单调递减，综上函数只有极值点且为极小值点，所以B 正确，C 不正确；又1(1)10,(2)ln 202g g =-<=-> 所以函数在(1,2)先减后增，没有最大值，所以D 不正确. 故选：AB .11．（2022·重庆市第十一中学校高二阶段练习）“切线放缩”是处理不等式问题的一种技巧．如：e x y =在点()0,1处的切线为1y x =+，如图所示，易知除切点()0,1外，e x y =图象上其余所有的点均在1y x =+的上方，故有e 1x x ≥+．该结论可构造函数()e 1xf x x =--并求其最小值来证明．显然，我们选择的切点不同，所得的不等式也不同．请根据以上材料，判断下列命题中正确的命题是（）A ．0x ∀>，1e ln 1x x -≥+B ．a ∀∈R ，x ∀∈R ，()e e 1x ax a ≥-+C ．x ∀∈R ，11e 02x x ---> D ．0x ∀>，e ln 1x x x x ≥++【答案】ABD对于A ，当1x >-时，由e 1x x ≥+得：()lne ln 1xx ≥+，即()ln 1x x ≥+；()()1e 11ln 111ln 1x x x x x -∴≥=-+≥-++=+，A 正确；对于B ，由e 1xx ≥+得：e1x ax a -≥-+，即e 1ex a x a ≥-+，()e e 1x ax a ∴≥-+，B 正确；对于C ，由e 1x x ≥+得：1e x x -≥；当1x =时，1e 1x x -==，此时1322x +=，则11e2x x -<+，即11e 02x x --->不成立，C 错误；对于D ，令()e ln 1xf x x x x =---，则()()()111e 11e x x f x x x x x ⎛⎫'=+--=+- ⎪⎝⎭，令()()g x f x '=，则()()212e 0xg x x x '=++>，()g x ∴在()0,+∞上单调递增，又)132022f ⎛⎫'=< ⎪⎝⎭，()()12e 10f '=->，01,12x ⎛⎫∴∃∈ ⎪⎝⎭，使得()00f x '=，∴当()00,x x ∈时，0fx；当()0,x x ∈+∞时，0fx ；f x 在()00,x 上单调递减，在()0,x +∞上单调递增，()()00000e ln 1x f x f x x x x ∴≥=---；由()00f x '=得：001e x x =，00ln x x =-，()000110f x x x ∴=-+-=， ()0f x ∴≥，即0x ∀>，e ln 1x x x x ≥++，D 正确.故选：ABD.12．（2022·辽宁·抚顺市第二中学三模）已知函数()e ,1e ,1x x x x f x x x ⎧≤⎪=⎨>⎪⎩，下列选项正确的是（）A ．点()0,0是函数()f x 的零点B ．()()120,1,1,3x x ∃∈∃∈，使()()12f x f x >C ．函数()f x 的值域为)1e ,-⎡-+∞⎣D ．若关于x 的方程()()220f x af x -=⎡⎤⎣⎦有两个不相等的实数根，则实数a 的取值范围是()10,2e ⎧⎫+∞⋃-⎨⎬⎩⎭【答案】CD解：对于A ，因为()00f =，所以0x =是函数()f x 的零点，故A 错误；对于C ，当1x ≤时，()e x f x x =，则()()1e xf x x '=+，当1x <-时，()0f x '<，当11x -<<时，()0f x '>，所以函数()f x 在(),1-∞-上递减，在()1,1-上递增，所以()()1min 1e f x f -=-=-，又当x →-∞时，()0f x -→，()e e f =，故当1x ≤时，()1e ,ef x -⎡⎤∈-⎣⎦，当1x >时，()e xf x x =，则()()2e 10x xf x x -=>，所以函数()f x 在()1,+∞上递增，故()()1e f x f >=，故当1x >时，()()e,f x ∈+∞，综上所述，函数()f x 的值域为)1e ,-⎡-+∞⎣，故C 正确；对于B ，由C 可知，函数()f x 在()0,1上递增，在()1,3上递增，则()()12e,e f x f x <>，所以不存在()()120,1,1,3x x ∈∃∈，使()()12f x f x >，故B 错误；对于D ，关于x 的方程()()220f x af x -=⎡⎤⎣⎦有两个不相等的实数根，即关于x 的方程()()20f x f x a -=⎡⎤⎣⎦有两个不相等的实数根，所以()0f x =或()20f x a -=，由C 知，方程()0f x =只有一个实数根，所以方程()20f x a -=也只有一个实数根，即函数()y f x =与函数2y a =的图象只有一个交点，如图，画出函数()y f x =的简图，则12ea =-或20a >，所以12ea =-或0a >，所以实数a 的取值范围是()10,2e ⎧⎫+∞⋃-⎨⎬⎩⎭，故D 正确.故选：CD.三､填空题：（本题共4小题，每小题5分，共20分，其中第16题第一空2分，第二空3分.）13．（2022·辽宁葫芦岛·高二阶段练习）已知直线2y x a =+与曲线()ln y x b =+相切，则2-=b a ______．【答案】1ln2+设切点为()00,P x y ，则002y x a =+，且()00ln y x b =+，因为函数()ln y x b =+的导函数为1y x b '=+，所以012x b =+，则012x b +=，所以()000ln ln 2212y x b x a b a =+=-=+=-+，得21ln 2b a -=+，故答案为：1ln2+.14．（2022·山东泰安·模拟预测）已知函数32()f x x ax =-+，写出一个同时满足下列两个条件的()f x ：___________.①在[1,)+∞上单调递减；②曲线()(1)y f x x =≥存在斜率为1-的切线. 【答案】32()f x x x （答案不唯一）若()f x 同时满足所给的两个条件，则2()320f x x ax '=-+≤对[1,)x ∈+∞恒成立，解得：min32a x ⎛⎫≤ ⎪⎝⎭，即32a ≤，且2()321f x x ax '=-+=-在[)1,+∞上有解，即3122x a x =-在[)1,+∞上有解，由函数的单调性可解得：31122x a x=-≥. 所以312a ≤≤.则32()f x x x （答案不唯一，只要()f x 满足32()f x x ax =-+（312a ≤≤即可）故答案为：32()f x x x15．（2022·四川省成都市新都一中高二期中（理））已知()e xf x k =对任意不相等的两个数1x 、2x 都有()()121212f x f x x x x x ->+-恒成立，则实数k 的取值范围为______．【答案】2,e⎡⎫+∞⎪⎢⎣⎭不妨设12x x >，可得()()221212f x f x x x ->-，则()()221122f x x f x x ->-，令()()22e x g xf x x k x =-=-，则()()12g x g x >，所以，函数()g x 在R 上为增函数，即对任意的x ∈R ，()e 20xg x k x '=-≥恒成立，所以，2e x x k ≥，令()2e x xh x =，其中x ∈R ，()()21e xx h x -'=. 当1x <时，()0h x '>，此时函数()h x 单调递增，当1x >时，()0h x '<，此时函数()h x 单调递减，所以，()()max 21eh x h ==，所以，2ek ≥，因此，实数k 的取值范围是2,e ⎡⎫+∞⎪⎢⎣⎭.故答案为：2,e⎡⎫+∞⎪⎢⎣⎭.16．（2022·安徽·芜湖一中高二期中）若函数()()e xf x a x a =-∈R 有两个不同的零点1x 和2x ，则a 的取值范围为________；若2123≤<x x x ，则a 的最小值为__________．【答案】 10,e ⎛⎫⎪⎝⎭()0e 0e x xx f x a x a =⇒-=⇒=，令()ex x g x =，则()()2e e 1e e x x x x x x g x --=='，当1x <时，()0g x '>，()g x 单调递增；当1x >时，()0g x '<，()g x 单调递减；故()max 1()1eg x g ==，当x →－∞时，g (x )→－∞，当x →+∞时，g (x )→0，则g (x )如图：故函数()()e xf x a x a =-∈R 有两个不同的零点1x 和2x ，则y =g (x )与y =a 图像有两个交点，则10,e a ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭；若2123≤<x x x ，则212031xx x <≤<<，则()()22222122333ln3.3e 2e x x x x x g g xg x x ⎛⎫≤=⇒≤⇒ ⎪⎝⎭故()23ln323ln332ln32e a g x g ⎛⎫===⎪⎝⎭．故答案为：10,e ⎛⎫ ⎪⎝⎭．四、解答题（本题共6小题，共70分，其中第17题10分，其它每题12分，解答应写出文字说明､证明过程或演算步骤.）17．（2022·河南南阳·高二阶段练习（理））已知函数()xx f x e =，()21x g x e x x =-+-． (1)求证：函数()y g x =有唯一的零点，并求出此零点； (2)求曲线()y f x =过点()1,1A 的切线方程．【答案】(1)证明见解析，零点为0(2)y x =(1)函数()g x 的定义域为R ，()21xg x e x '=-+，令()21x h x e x =-+，而()2xh x e '=-，故()h x 在(),ln 2-∞上单调递减，在()ln 2,+∞单调递增．所以，()()min ln 232ln 20h x h ==->，即()0g x '>．故()g x 在R 上是单调递增的．又因为()00g =，因此，函数()y g x =有唯一的零点，零点为0．(2)（2）显然，点()1,1A 不在函数()f x 图像上，不妨设切点坐标为()00,x y ．又()1x x f x e -'=，即0000000111x x x y e x x y e --⎧=⎪-⎪⎨⎪=⎪⎩，消去0y 得，02001x e x x =-+由（1）知00x =，则00y =，()01001k f e -'===，故所求的切线方程为：y x =．18．（2022·重庆市永川北山中学校高二期中）已知函数3()f x ax bx =+在1x =处有极值2． (1)求a ，b 的值；(2)求函数()f x 在区间[]22-，上的最大值．【答案】(1)13a b =-⎧⎨=⎩(2)2 (1)因为函数3()f x ax bx =+在1x =处有极值2，且2()3f x ax b '=+，所以(1)2(1)30f a b f a b =+=⎧⎨=+='⎩，解得13a b =-⎧⎨=⎩. (2)由（1）得：3()3f x x x =-+， 2()333(1)(1)f x x x x '=-+=-+- ，令()0f x '>，得11x -<<，令()0f x '<，得1x <-或1x >，故()f x 在[2,1)--上单调递减，在(1,1)-上单调递增，在(1,2]上单调递减，故()f x 的最大值是(2)f -或(1)f ，而(2)862f -=-=(1)2f ==，故函数()f x 的最大值是2．19．（2022·陕西·泾阳县教育局教学研究室高二期中（理））已知函数()ln f x x mx =+，其中m ∈R ． (1)讨论()f x 的单调性；(2)若(0,)∀∈+∞x ，2()2f x x x ≤-，求m 的最大值．【答案】(1)当0m ≥时，()f x 在(0,)+∞上单调递增；当0m <时，()f x 在10,m ⎛⎫- ⎪⎝⎭上单调递增，在1,m ⎛⎫-+∞ ⎪⎝⎭上单调递减．(2)1-(1)1()(0)mxf x x x+'=>，当0m ≥时，()0f x '>当0x >恒成立，()f x ∴在(0,)+∞上单调递增；当0m <时，令()0f x '>，得10x m <<-，令()0f x '<，得1x m>-， ()f x ∴在10,m ⎛⎫- ⎪⎝⎭上单调递增，在1,m ⎛⎫-+∞ ⎪⎝⎭上单调递减，综上所述：当0m ≥时，()f x 在(0,)+∞上单调递增；当0m <时，()f x 在10,m ⎛⎫- ⎪⎝⎭上单调递增，在1,m ⎛⎫-+∞ ⎪⎝⎭上单调递减． (2)依题意得2ln 2x mx x x +≤-对任意,()0x ∈+∞恒成立，即22ln x x x m x--≤对任意,()0x ∈+∞恒成立，令22ln ()(0)--=>x x x g x x x ，则22ln 1()x x g x x'+-=，令2()ln 1h x x x =+-，则()h x 在(0,)+∞上单调递增，(1)0h =，∴当(0,1)x ∈时，()0h x <，即()0g x '<；当(1,)x ∈+∞时，()0h x >，即()0g x '>，()g x ∴在(0,1)上单调递减，在(1,)+∞上单调递增，min ()(1)1g x g ∴==-，1m ∴≤-，故m 的最大值为1-．20．（2022·江西·南城县第二中学高二阶段练习（理））已知函数()()2e e R x f x x ax a =-+∈.(1)若()f x 在()11ln2-+，单调，求a 的取值范围. (2)若()e ln y f x x x =+的图像恒在x 轴上方，求a 的取值范围.【答案】(1)[)12e 22,n ,e l e ⎛⎤-∞--∞+ ⎥⎝⎦；(2)()0,∞+.(1)由题意得R x ∈，()()e 2e R x f x x a a '=-+∈.()f x 在()11ln2-+，上单调，即()()e 2e R x f x x a a '=-+∈在()11ln2-+，上大于等于0或者小于等于0恒成立.令()()e 2e R x g x x a a =-+∈，则()e 2e x g x '=-，当()0g x '=时，ln 2e 1ln 2x ==+.当11ln 2x -<<+时，()0g x '<，∴()g x 在()11ln2-+，上单调递减， ∴由题意得()1ln 20g +≥，或()10g -≤，解得2eln 2a ≥或12e ea ≤--， ∴a 的取值范围是[)12e 22,n ,e l e ⎛⎤-∞--∞+ ⎥⎝⎦.(2)2e e e ln x y x ax x x =-++的图象恒在x 轴上方，也即当()0,x ∈+∞时，0y >恒成立. 也即e e e ln xa x x x>--在()0,x ∈+∞上恒成立. 令()e e eln x h x x x x =--，()()()()222e e e e e 11x x x x x x x x h x x-----=='，令()e e x m x x =-，则()e e x m x '=-，由()0m x '=得1x =，当1x <时()0m x '>，当1x >时，()0m x '<，即1x =时，()m x 有极大值，也是最大值，所以()(1)0m x m ≤=，所以e e x x ≤（当1x =时取等号），再由()0h x '=可得：1x =，列表如下：由上表知10h =为极大值，所以()(1)0h x h ≤=.∴a 的取值范围是()0,∞+.21．（2022·陕西·西北工业大学附属中学模拟预测（理））已知函数()()()21R 2f x x a a =-∈. (1)设()()e xg x f x =，讨论函数()()e x g x f x =的单调性；(2)当0x ≤时，()()211g x x a x ≤--+，求实数a 的取值范围.【答案】(1)()g x 在(),2a -∞-，(),a +∞上单调递增，在(),2a a -上单调递减(2)⎡-⎣(1)()()21e 2x g x x a =-，则()()()12e 2x g x x a x a '=--+令()0g x '>，则x a >或2x a <-()g x 在(),2a -∞-，(),a +∞上单调递增，在(),2a a -上单调递减 (2)()()221e 112x x a x a x -≤--+⇔()()221112e x x a x x a --+-≤构建()()()22111e ,20x x a x a x F x x --+=-≤-，则()()()e 1e x x x a x F x +--'=∵()e 1=x h x x +-在(],0-∞单调递增，则()()00h x h ≤=即e 10x x +-≤当0x ≤时恒成立当0a ≥时，()0F x '≤当0x ≤时恒成立，则()F x 在(],0-∞单调递减∴()()210102F x F a ≥=-≥，则a ≤∴0a ≤当0a <时，令()0F x '>，则x a >()F x 在(),a -∞单调递减，在(],0a 单调递增∴()()10e a a F x F a +≥=≥，则1a ≥-∴10a -≤<综上所述：1a -≤≤22．（2022·云南临沧·高二期中）已知函数()()242ln f x ax x x a =-+∈R ．(1)讨论函数()f x 的单调性；(2)若2a =，证明：()()()22ln 2e 2x f x x x x +-⋅≤-．【答案】(1)答案不唯一，具体见解析(2)证明见解析(1)解：由题可知，,()0x ∈+∞，()2224224ax x f x ax x x-+'=-+=．若0a =，()42x f x x -+'=，所以()f x 在10,2⎛⎫ ⎪⎝⎭上单调递增，在1,2⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭上单调递减；若0a <，令()0f x '=，解得10x >或20x =<（舍），所以()f x 在⎛ ⎝⎭上单调递增，在⎫+∞⎪⎪⎝⎭上单调递减；若0a >，当16160a ∆=-≤，即1a ≥时，()0f x '≥在()0,∞+上恒成立，所以()f x 在()0,∞+上单调递增；当01a <<时，令()0f x '=，解得1x =2x ，所以()f x 在⎛ ⎝⎭上单调递增，在⎝⎭上单调递减，在⎫+∞⎪⎪⎝⎭上单调递增； (2)证明：若2a =，要证()()()22ln 2e 2x f x x x x +-⋅≤-，即证2ln e x x x x +<，即证2ln e 1xx x x+<．令函数()ln 1x g x x =+，则()21ln x g x x -'=．令()0g x '>，得()0,e x ∈；令()0g x '<，得()e,x ∈+∞．所以()g x 在()0,e 上单调递增，在()e,+∞上单调递减，所以()()max 1e 1eg x g ==+，令函数()2e xh x x=，则()()3e 2x x h x x -'=．当()0,2x ∈时，()0h x '<；当()2,x ∈+∞时，()0h x '>．所以()h x 在()0,2上单调递减，在()2,+∞上单调递增，所以()()2mine 24h x h ==．因为2e 1104e ⎛⎫-+> ⎪⎝⎭，所以()()min max h x g x >，即2ln e 1xx x x +<，从而()()()22ln 2e 2x f x x x x +-⋅≤-得证．。

2023年高考数学总复习第三章导数及其应用第5节：利用导数研究函数的零点问题(教师版)

2023年高考数学总复习第三章导数及其应用利用导数研究函数的零点问题题型一判断、证明或讨论函数零点的个数例1已知函数f (x )＝13x 3－a (x 2＋x ＋1).(1)若a ＝3，求f (x )的单调区间；(2)证明：f (x )只有一个零点.(1)解当a ＝3时，f (x )＝13x 3－3x 2－3x －3，f ′(x )＝x 2－6x －3.令f ′(x )＝0，解得x ＝3－23或x ＝3＋2 3.当x ∈(－∞，3－23)∪(3＋23，＋∞)时，f ′(x )>0；当x ∈(3－23，3＋23)时，f ′(x )<0.故f (x )在(－∞，3－23)，(3＋23，＋∞)单调递增，在(3－23，3＋23)单调递减.(2)证明由于x 2＋x ＋1>0，所以f (x )＝0等价于x 3x 2＋x ＋1－3a ＝0.设g (x )＝x 3x 2＋x ＋1－3a ，则g ′(x )＝x 2（x 2＋2x ＋3）（x 2＋x ＋1）2≥0，仅当x ＝0时g ′(x )＝0，所以g (x )在(－∞，＋∞)单调递增.故g (x )至多有一个零点，从而f (x )至多有一个零点.又f (3a －1)＝－6a 2＋2a －13＝－a －162－16<0，f (3a ＋1)＝13>0，故f (x )有一个零点.综上，f (x )只有一个零点.感悟提升利用导数研究方程根(函数零点)的一般方法(1)研究方程根的情况，可以通过导数研究函数的单调性、最大值、最小值、变化趋势等.(2)根据题目要求，画出函数图像的走势规律，标明函数极(最)值的位置.(3)数形结合法分析问题，可以使问题的求解过程有一个清晰、直观的整体展现.训练1设函数f (x )＝ln x ＋m x ，m 为正数.试讨论函数g (x )＝f ′(x )－x 3零点的个数.解由题设g (x )＝f ′(x )－x 3＝1x －m x 2－x 3(x >0)，令g (x )＝0，得m ＝－13x 3＋x (x >0).转化为函数y ＝m 与y ＝－13x 3＋x 的图像的交点情况.设φ(x )＝－13x 3＋x (x >0)，则φ′(x )＝－x 2＋1＝－(x －1)(x ＋1)，当x ∈(0，1)时，φ′(x )>0，φ(x )在(0，1)上单调递增；当x ∈(1，＋∞)时，φ′(x )<0，φ(x )在(1，＋∞)上单调递减，∴x ＝1是φ(x )唯一的极值点，且是极大值点，因此x ＝1也是φ(x )的最大值点，∴φ(x )的最大值为φ(1)＝23.结合y ＝φ(x )的图像(如图)，可知①当m >23时，函数g (x )无零点；②当m ＝23时，函数g (x )有且只有一个零点；③当0<m <23时，函数g (x )有两个零点；综上所述，当m >23时，函数g (x )无零点；当实数m ＝23时，函数g (x )有且只有一个零点；当0<m <23时，函数g (x )有两个零点.题型二根据零点个数确定参数范围例2(2021·全国甲卷)已知a ＞0且a ≠1，函数f (x )＝x a ax (x ＞0).(1)当a ＝2时，求f (x )的单调区间；(2)若函数φ(x )＝f (x )－1有且仅有两个零点，求a 的取值范围.解(1)当a ＝2时，f (x )＝x 22x ，定义域为(0，＋∞)，f ′(x )＝x （2－x ln 2）2x(x ＞0)，令f ′(x )＞0，则0＜x ＜2ln 2，此时函数f (x )单调递增，令f ′(x )＜0，则x ＞2ln 2，此时函数f (x )单调递减，所以函数f (x )(2)函数φ(x )＝f (x )－1有且仅有两个零点，则转化为方程x a a x ＝1(x ＞0)有两个不同的解，即方程ln x x ＝ln a a 有两个不同的解.设g (x )＝ln x x (x ＞0)，则g ′(x )＝1－ln x x2(x >0)，令g ′(x )＝1－ln x x 2＝0，得x ＝e ，当0＜x ＜e 时，g ′(x )＞0，函数g (x )单调递增，当x ＞e 时，g ′(x )＜0，函数g (x )单调递减，故g (x )max ＝g (e)＝1e，且当x ＞e 时，g (x )g (1)＝0，所以0＜ln a a ＜1e，所以a ＞1且a ≠e ，故a 的取值范围为(1，e)∪(e ，＋∞).感悟提升在解决已知函数y ＝f (x )有几个零点求f (x )中参数t 的取值范围问题时，经常从f (x )中分离出参数t ＝g (x )，然后用求导的方法判断g (x )的单调性，再根据题意求出参数t 的值或取值范围.解题时要充分利用导数工具和数形结合思想.训练2已知函数f (x )＝ax －2ln x －a x(a ∈R ).(1)讨论函数f (x )的单调性；(2)若函数h (x )＝1－a 2x －f （x ）2恰有两个不同的零点，求实数a 的取值范围.解(1)函数f(x)＝ax－2ln x－ax的定义域是(0，＋∞)，求导可得f′(x)＝a－2x＋ax2＝ax2－2x＋ax2.当a≤0时，f′(x)<0，故函数f(x)在(0，＋∞)上单调递减.当a≥1时，4(1－a2)≤0，此时f′(x)＝ax2－2x＋ax2≥0，故函数f(x)在(0，＋∞)上单调递增.当0<a<1时，4(1－a2)>0，令f′(x)＝0，得x1＝1－1－a2a，x2＝1＋1－a2a，所以函数f(x)在(0，x1)，(x2，＋∞)上单调递增；在(x1，x2)上单调递减.综上所述，当a≤0时，函数f(x)在(0，＋∞)上单调递减；当a≥1时，函数f(x)在(0，＋∞)上单调递增；当0<a<1时，函数f(x)(1－1－a2a，1＋1－a2a)上单调递减.(2)由题意得函数h(x)＝1－a2x－f（x）2＝1－a2x＋ln x(x>0)，则函数h(x)＝1－a2xf（x）2恰有两个不同的零点即方程1－a2x＋ln x＝0恰有两个不同的根.由1－a2x＋ln x＝0得a＝2（1＋ln x）x，所以直线y＝a与函数g(x)＝2（1＋ln x）x的图像有两个不同的交点.由g(x)＝2（1＋ln x）x，得g′(x)＝－2ln xx2，当0<x<1时，g′(x)>0，g(x)单调递增，当x>1时，g′(x)<0，g(x)单调递减，所以g(x)max＝g(1)＝2.又e－2<1，g(e－2)＝2（1＋ln e－2）e－2＝－2e－2<0，x>1时，g(x)>0，所以实数a的取值范围为(0，2).题型三可化为函数零点的个数问题例3已知函数f(x)＝ln x(0<x≤1)与函数g(x)＝x2＋a的图像有两条公切线，求实数a的取值范围.解设公切线与函数f(x)＝ln x的图像切于点A(x1，ln x1)(0<x1≤1)，因为f(x)＝ln x，所以f′(x)＝1 x，所以在点A(x1，ln x1)处切线的斜率k1＝f′(x1)＝1 x1，所以切线方程为y－ln x1＝1x1(x－x1)，即y＝xx1＋ln x1－1，设公切线与函数g(x)＝x2＋a的图像切于点B(x2，x22＋a)，因为g(x)＝x2＋a，所以g′(x)＝2x，所以在点B(x2，x22＋a)处切线的斜率k2＝g′(x)＝2x2，所以切线方程为y－(x22＋a)＝2x2(x－x2)，即y＝2x2x－x22＋a，1x1＝2x2，ln x1－1＝－x22＋a.因为0<x1≤1，所以1x1＝2x2≥1，x2≥12.又a＝－ln2x2＋x22－1，令t＝x2∈12，＋∞，则h(t)＝－ln2t＋t2－1＝－ln2－ln t＋t2－1，所以h′(t)＝2t2－1 t.令h′(t)>0且t≥12，得t>22；令h ′(t )<0且t ≥1，得12≤t <22.所以h (t )在12，所以函数f (x )＝ln x (0<x ≤1)与函数g (x )＝x 2＋a 有两条公切线，满足h (t )≤ln2－12<h (t )≤－34，所以a ln 2－12，－34.感悟提升解决曲线的切线条数、两曲线的交点个数、方程根的个数等问题的关键是转化为对应函数的零点个数问题，利用数形结合思想，通过研究函数的零点个数解决相关问题.训练3已知函数f (x )＝1＋ln x x.(1)求函数f (x )的图像在x ＝1e 2处的切线方程(e 为自然对数的底数)；(2)当x >1时，方程f (x )＝a (x －1)＋1x(a >0)有唯一实数根，求a 的取值范围.解(1)函数f (x )的定义域为(0，＋∞)，f ′(x )＝－ln x x 2，所以f 2e 4，又e 2，所以函数f (x )的图像在x ＝1e2处的切线方程为y ＋e 2＝2e 即y ＝2e 4x －3e 2.(2)当x >1时，f (x )＝a (x －1)＋1x，即ln x －a (x 2－x )＝0.令h (x )＝ln x －a (x 2－x )，有h (1)＝0，h ′(x )＝－2ax 2＋ax ＋1x.令r (x )＝－2ax 2＋ax ＋1(a >0)，则r (0)＝1，r (1)＝1－a ，①当a≥1时，r(1)≤0，r(x)在(1，＋∞)上单调递减，所以x∈(1，＋∞)时，r(x)<0，即h′(x)<0，所以h(x)在(1，＋∞)上单调递减，故当x>1时，h(x)<h(1)＝0，所以方程f(x)＝a(x－1)＋1x无实根.②当0<a<1时，r(1)＝1－a>0，r(x)在(1，＋∞)上单调递减，所以存在x0∈(1，＋∞)，使得x∈(1，x0)时，r(x)>0，即h(x)单调递增；x∈(x0，＋∞)时，r(x)<0，即h(x)单调递减.所以h(x)max＝h(x0)>h(1)＝0.取x＝1＋1(x>2)，则1＋1a ln1＋1a a1＋1a＋a1＋1a ln1＋1a－1＋1a.令t＝1＋1a>0，故m(t)＝ln t－t(t>2)，则m′(t)＝1t－1<0，所以m(t)在(2，＋∞)单调递减，所以m(t)<ln2－2<0，即h 1＋1a故存在唯一x1x0，1＋1a，使得h(x1)＝0.综上，a的取值范围为(0，1).隐零点问题在求解函数问题时，很多时候都需要求函数f(x)在区间I上的零点，但所述情形都难以求出其准确值，导致解题过程无法继续进行时，可这样尝试求解：先证明函数f(x)在区间I上存在唯一的零点(例如，函数f(x)在区间I上是单调函数且在区间I的两个端点的函数值异号时就可证明存在唯一的零点)，这时可设出其零点是x0.因为x0不易求出(当然，有时是可以求出但无需求出)，所以把零点x0叫作隐零点；若x0容易求出，就叫作显零点，而后解答就可继续进行，实际上，此解法类似于解析几何中“设而不求”的方法.例1设函数f(x)＝e x－ax－2.(1)求f(x)的单调区间；(2)若a＝1，k为整数，且当x>0时，(x－k)f′(x)＋x＋1>0，求k的最大值.解(1)f(x)的定义域为R，f′(x)＝e x－a.当a≤0时，f′(x)>0恒成立，所以f(x)单调增区间为(－∞，＋∞)，无单调减区间.当a>0时，令f′(x)<0，得x<ln a，令f′(x)>0，得x>ln a，所以f(x)的单调递减区间为(－∞，ln a)，单调递增区间为(ln a，＋∞). (2)由题设可得(x－k)(e x－1)＋x＋1>0，即k<x＋x＋1e x－1(x>0)恒成立，令g(x)＝x＋1e x－1＋x(x>0)，得g′(x)＝e x－1－（x＋1）e x（e x－1）2＋1＝e x（e x－x－2）（e x－1）2(x>0).由(1)的结论可知，函数h(x)＝e x－x－2(x>0)是增函数.又因为h(1)<0，h(2)>0，所以函数h(x)的唯一零点α∈(1，2)(该零点就是h(x)的隐零点).当x∈(0，α)时，g′(x)<0；当x∈(α，＋∞)时，g′(x)>0，所以g(x)min＝g(α)＝α＋1eα－1＋α.又h(α)＝eα－α－2＝0，所以eα＝α＋2且α∈(1，2)，则g(x)min＝g(α)＝1＋α∈(2，3)，所以k的最大值为2.例2已知函数f(x)＝(x－1)e x－ax的图像在x＝0处的切线方程是x＋y＋b＝0.(1)求a，b的值；(2)求证函数f(x)有唯一的极值点x0，且f(x0)>－32.(1)解因为f′(x)＝x e x－a，由f′(0)＝－1得a＝1，又f(0)＝－1，所以切线方程为y－(－1)＝－1(x－0)，即x＋y＋1＝0，所以b＝1.(2)证明令g(x)＝f′(x)＝x e x－1，则g′(x)＝(x＋1)e x，所以当x<－1时，g(x)单调递减，且此时g(x)<0，则g(x)在(－∞，－1)内无零点；当x≥－1时，g(x)单调递增，且g(－1)<0，g(1)＝e－1>0，所以g(x)＝0有唯一解x0，f(x)有唯一的极值点x0.由x0e x0＝1⇒e x0＝1 x0，f(x0)＝x0－1x0－x0＝1x又＝e2－1<0，g(1)＝e－1>0⇒12<x0<1⇒2<1x0＋x0<52，所以f(x0)>－3 2 .1.已知函数f(x)＝e x＋(a－e)x－ax2.(1)当a＝0时，求函数f(x)的极值；(2)若函数f(x)在区间(0，1)内存在零点，求实数a的取值范围.解(1)当a＝0时，f(x)＝e x－e x，则f′(x)＝e x－e，f′(1)＝0，当x<1时，f′(x)<0，f(x)单调递减；当x>1时，f′(x)>0，f(x)单调递增，所以f(x)在x＝1处取得极小值，且极小值为f(1)＝0，无极大值.(2)由题意得f′(x)＝e x－2ax＋a－e，设g(x)＝e x－2ax＋a－e，则g′(x)＝e x－2a.若a＝0，则f(x)的最大值f(1)＝0，故由(1)得f(x)在区间(0，1)内没有零点.若a<0，则g′(x)＝e x－2a>0，故函数g(x)在区间(0，1)内单调递增.又g(0)＝1＋a－e<0，g(1)＝－a>0，所以存在x0∈(0，1)，使g(x0)＝0.故当x∈(0，x0)时，f′(x)<0，f(x)单调递减；当x∈(x0，1)时，f′(x)>0，f(x)单调递增.因为f(0)＝1，f(1)＝0，所以当a<0时，f(x)在区间(0，1)内存在零点.若a>0，由(1)得当x∈(0，1)时，e x>e x.则f(x)＝e x＋(a－e)x－ax2>e x＋(a－e)x－ax2＝a(x－x2)>0，此时函数f(x)在区间(0，1)内没有零点.综上，实数a的取值范围为(－∞，0).2.设函数f(x)＝12x2－m ln x，g(x)＝x2－(m＋1)x，m>0.(1)求函数f(x)的单调区间；(2)当m≥1时，讨论f(x)与g(x)图像的交点个数.解(1)函数f(x)的定义域为(0，＋∞)，f′(x)＝（x＋m）（x－m）x.当0<x<m时，f′(x)<0，函数f(x)单调递减；当x>m时，f′(x)>0，函数f(x)单调递增.综上，函数f(x)的单调递增区间是(m，＋∞)，单调递减区间是(0，m).(2)令F(x)＝f(x)－g(x)＝－12x2＋(m＋1)x－m ln x，x>0，题中问题等价于求函数F(x)的零点个数.F′(x)＝－（x－1）（x－m）x，当m＝1时，F′(x)≤0，函数F(x)为减函数，因为F(1)＝32>0，F(4)＝－ln4<0，所以F(x)有唯一零点；当m>1时，0<x<1或x>m时，F′(x)<0；1<x<m时，F′(x)>0，所以函数F(x)在(0，1)和(m，＋∞)上单调递减，在(1，m)上单调递增，因为F(1)＝m＋12>0，F(2m＋2)＝－m ln(2m＋2)<0，所以F(x)有唯一零点.综上，函数F(x)有唯一零点，即函数f(x)与g(x)的图像总有一个交点.3.已知函数f(x)＝(x－1)e x－ax2＋b＋12.(1)若a＝1，求函数f(x)的单调区间；(2)当a＝12时，f(x)的图像与直线y＝bx有3个交点，求b的取值范围.解(1)当a＝1时，f(x)＝(x－1)e x－x2＋b＋12(x∈R)，则f′(x)＝e x＋(x－1)e x－2x＝x(e x－2).令f′(x)>0，解得x<0或x>ln2；令f′(x)<0，解得0<x<ln2，所以函数f(x)的单调递增区间为(－∞，0)和(ln2，＋∞)，单调递减区间为(0，ln2).(2)因为a＝12，所以f(x)＝(x－1)e x－12x2＋b＋12.由(x－1)e x－12x2＋b＋12＝bx，得(x－1)e x－12(x2－1)＝b(x－1).当x＝1时，方程成立.当x≠1时，只需要方程e x－12(x＋1)＝b有2个实根.令g(x)＝e x－12(x＋1)，则g′(x)＝e x－12.当x <ln 12时，g ′(x )<0，当x >ln 12且x ≠1时，g ′(x )>0，所以g (x )∞，ln 12，(1，＋∞)上单调递增，因为＝12－12＋＝12ln 2，g (1)＝e －1≠0，所以b 2，e －(e －1，＋∞).4.已知函数f (x )＝ax cos x －1在0，π6上的最大值为3π6－1.(1)求a 的值；(2)证明：函数f (x )2个零点.(1)解f ′(x )＝a (cos x －x sin x )，因为x ∈0，π6，所以cos x >sin x ≥0，又1>x ≥0，所以1·cos x >x sin x ，即cos x －x sin x >0.当a >0时，f ′(x )>0，所以f (x )在区间0，π6上单调递增，所以f (x )max ＝a ·π6×32－1＝3π6－1，解得a ＝2.当a <0时，f ′(x )<0，所以f (x )在区间0，π6上单调递减，所以f (x )max ＝f (0)＝－1，不符合题意，当a ＝0时，f (x )＝－1，不符合题意.综上，a ＝2.(2)证明设g (x )＝cos x －x sin x ，则g ′(x )＝－2sin x －x cos x x所以g (x )又g (0)＝1>0，＝－π2<0，所以存在唯一的x0g(x0)＝0，当0<x<x0时，g(x)>0，即f′(x)＝2g(x)>0，所以f(x)在(0，x0)上单调递增；当x0<x<π2时，g(x)<0，即f′(x)＝2g(x)<0，所以f(x)0又f(0)＝－1<0，＝2π4－1>0，1<0，所以f(x)综上，函数f(x).。

第一章导数及其应用练习题

第一章导数及其应用1．1变化率与导数1．1.1变化率问题1．1.2导数的概念1．已知函数f(x)＝2x2－4的图象上一点(1，－2)及邻近一点(1＋Δx，－2＋Δy)，则ΔyΔx等于()．A．4 B．4x C．4＋2Δx D．4＋2(Δx)22．如果质点M按规律s＝3＋t2运动，则在一小段时间[2,2.1]中相应的平均速度是()．A．4 B．4.1 C．0.41 D．33．如果某物体的运动方程为s＝2(1－t2)(s的单位为m，t的单位为s)，那么其在1.2 s末的瞬时速度为()．A．－4.8 m/s B．－0.88 m/s C．0.88 m/s D．4.8 m/s4．已知函数y＝2＋1x，当x由1变到2时，函数的增量Δy＝________.5．已知函数y＝2x，当x由2变到1.5时，函数的增量Δy＝________.6．利用导数的定义，求函数y＝1x2＋2在点x＝1处的导数．7．已知函数y＝f(x)＝x2＋1，则在x＝2，Δx＝0.1时，Δy的值为()．A．0.40 B．0.41 C．0.43 D．0.448．设函数f(x)可导，则limΔx→0f(1＋Δx)－f(1)3Δx等于()．A．f′(1) B．3f′(1) C.13f′(1) D．f′(3)9．一做直线运动的物体，其位移s与时间t的关系是s＝3t－t2，则物体的初速度是________．10．某物体作匀速运动，其运动方程是s＝v t，则该物体在运动过程中其平均速度与任何时刻的瞬时速度的关系是________．11．子弹在枪筒中的运动可以看作是匀变速运动，如果它的加速度是a＝5×105 m/s2，子弹从枪口射出时所用的时间为t0＝1.6×10－3s，求子弹射出枪口时的瞬时速度．12．(创新拓展)已知f(x)＝x2，g(x)＝x3，求满足f′(x)＋2＝g′(x)的x的值．导数练习题 2015年春第 3 页共 16 页1.1.3 导数的几何意义1．已知曲线y ＝12x 2－2上一点P ⎝ ⎛⎭⎪⎫1，－32，则过点P 的切线的倾斜角为( )．A ．30°B ．45°C ．135°D ．165°2．已知曲线y ＝2x 3上一点A (1,2)，则A 处的切线斜率等于( )． A ．2 B ．4 C ．6＋6Δx ＋2(Δx )2 D ．63．设y ＝f (x )存在导函数，且满足lim Δx →0f (1)－f (1－2Δx )2Δx＝－1，则曲线y ＝f (x )上点(1，f (1))处的切线斜率为( )． A ．2 B ．－1 C ．1 D ．－24．曲线y ＝2x －x 3在点(1,1)处的切线方程为________． 5．设y ＝f (x )为可导函数，且满足条件 lim x →0f (1)－f (1－x )2x＝－2，则曲线y ＝f (x )在点(1，f (1))处的切线的斜率是________．6．求过点P (－1,2)且与曲线y ＝3x 2－4x ＋2在点M (1,1)处的切线平行的直线．7．设函数f (x )在x ＝x 0处的导数不存在，则曲线y ＝f (x )( )．A ．在点(x 0，f (x 0))处的切线不存在B ．在点(x 0，f (x 0))处的切线可能存在C ．在点x 0处不连续D ．在x ＝x 0处极限不存在 8．函数y ＝－1x 在⎝ ⎛⎭⎪⎫12，－2处的切线方程是( )．A ．y ＝4xB ．y ＝4x －4C ．y ＝4x ＋4D ．y ＝2x －49．若曲线y＝2x2－4x＋p与直线y＝1相切，则p的值为________．10．已知曲线y＝1x－1上两点A⎝⎛⎭⎪⎫2，－12、B（2＋Δx，－12＋Δy），当Δx＝1时割线AB的斜率为________．11．曲线y＝x2－3x上的点P处的切线平行于x轴，求点P的坐标．12．(创新拓展)已知抛物线y＝ax2＋bx＋c通过点P(1,1)，Q(2，－1)，且在点Q 处与直线y＝x－3相切，求实数a、b、c的值．导数练习题2015年春1．2导数的计算1．2.1几个常用函数的导数1．2.2基本初等函数的导数公式及导数的运算法则第1课时基本初等函数的导数公式1．已知f(x)＝x2，则f′(3)()．A．0 B．2x C．6 D．92．f(x)＝0的导数为()．A．0 B．1 C．不存在D．不确定3．曲线y＝x n在x＝2处的导数为12，则n等于()．A．1 B．2 C．3 D．44．设函数y＝f(x)是一次函数，已知f(0)＝1，f(1)＝－3，则f′(x)＝________. 5．函数f(x)＝x x x的导数是________．6．在曲线y＝x3＋x－1上求一点P，使过P点的切线与直线y＝4x－7平行．7．设f0(x)＝sin x，f1(x)＝f0′(x)，f2(x)＝f1′(x)，…，f n＋1(x)＝f n′(x)，n∈N，则f2010(x)＝()．A．sin x B．－sin x C．cos x D．－cos x第 5 页共16 页8．下列结论①(sin x )′＝－cos x ；②⎝ ⎛⎭⎪⎫1x ′＝1x 2；③(log 3x )′＝13ln x ；④(ln x )′＝1x .其中正确的有( )．A ．0个B ．1个C ．2个D ．3个 9．曲线y ＝4x 3在点Q (16,8)处的切线的斜率是________． 10．曲线y ＝9x 在点M (3,3)处的切线方程是________．11．已知f (x )＝cos x ，g (x )＝x ，求适合f ′(x )＋g ′(x )≤0的x 的值．12．(创新拓展)求下列函数的导数：(1)y ＝log 4x 3－log 4x 2；(2)y ＝2x 2＋1x －2x ；(3)y ＝－2sin x 2(2sin 2x4－1)．导数练习题 2015年春第 7 页共 16 页第2课时导数的运算法则及复合函数的导数1．函数y ＝cos x1－x的导数是( )． A.－sin x ＋x sin x (1－x )2B.x sin x －sin x －cos x (1－x )2C.cos x －sin x ＋x sin x (1－x )2D.cos x －sin x ＋x sin x 1－x2．已知f (x )＝ax 3＋3x 2＋2，若f ′(－1)＝4，则a 的值为( )． A.193 B.103 C.133 D.163 3．已知f ⎝ ⎛⎭⎪⎫1x ＝x 1＋x ，则f ′(x )等于( )．A.11＋x B ．－11＋x C.1(1＋x )2 D ．－1(1＋x )24．若质点的运动方程是s ＝t sin t ，则质点在t ＝2时的瞬时速度为________． 5．若f (x )＝log 3(x －1)，则f ′(2)＝________.6．过原点作曲线y ＝e x 的切线，求切点的坐标及切线的斜率．7．函数y＝(x－a)(x－b)在x＝a处的导数为()．A．ab B．－a(a－b) C．0 D．a－b8．当函数y＝x2＋a2x(a>0)在x＝x0处的导数为0时，那么x0＝()．A．a B．±a C．－a D．a29．若f(x)＝(2x＋a)2，且f′(2)＝20，则a＝________.10．函数f(x)＝x3＋4x＋5的图象在x＝1处的切线在x轴上的截距为________．11．曲线y＝e2x·cos 3x在(0,1)处的切线与直线L的距离为5，求直线L的方程．12．(创新拓展)求证：可导的奇函数的导函数是偶函数．导数练习题 2015年春第 9 页共 16 页1.3 导数在研究函数中的应用1．3.1 函数的单调性与导数1．在下列结论中，正确的有( )． (1)单调增函数的导数也是单调增函数； (2)单调减函数的导数也是单调减函数； (3)单调函数的导数也是单调函数；(4)导函数是单调的，则原函数也是单调的． A ．0个 B ．2个 C ．3个 D ．4个 2．函数y ＝12x 2－ln x 的单调减区间是( )．A ．(0,1)B ．(0,1)∪(－∞，－1)C ．(－∞，1)D ．(－∞，＋∞)3．若函数f (x )＝x 3－ax 2－x ＋6在(0,1)内单调递减，则实数a 的取值范围是( )． A ．a ≥1 B ．a ＝1 C ．a ≤1 D ．0<a <1 4．函数y ＝ln(x 2－x －2)的递减区间为________．5．若三次函数f (x )＝ax 3＋x 在区间(－∞，＋∞)内是增函数，则a 的取值范围是________．6．已知x >1，证明：x >ln(1＋x )．7．当x >0时，f (x )＝x ＋2x 的单调递减区间是( )．A ．(2，＋∞)B ．(0,2)C ．(2，＋∞)D ．(0，2) 8．已知函数y ＝f (x )的导函数f ′(x )＝ax 2＋bx ＋c 的图象如图所示，则y ＝f (x )的图象可能是( )．9．使y ＝sin x ＋ax 为R 上的增函数的a 的范围是________． 10．已知f (x )＝x 2＋2xf ′(1)，则f ′(0)＝________.11．已知函数f (x )＝x 3＋ax ＋8的单调递减区间为(－5,5)，求函数y ＝f (x )的递增区间．12．(创新拓展)求下列函数的单调区间，并画出大致图象： (1)y ＝x ＋9x ； (2)y ＝ln(2x ＋3)＋x 2.导数练习题 2015年春第 11 页共 16 页1.3.2 函数的极值与导数1．下列函数存在极值的是( )．A ．y ＝1xB ．y ＝x －e xC ．y ＝x 3＋x 2＋2x －3D ．y ＝x 32．函数y ＝1＋3x －x 3有( )．A ．极小值－1，极大值1B ．极小值－2，极大值3C ．极小值－2，极大值2D ．极小值－1，极大值33．函数f (x )的定义域为R ，导函数f ′(x )的图象如图所示，则函数f (x )( )．A ．无极大值点，有四个极小值点B ．有三个极大值点，两个极小值点C ．有两个极大值点，两个极小值点D ．有四个极大值点，无极小值点4．设方程x 3－3x ＝k 有3个不等的实根，则常数k 的取值范围是________．5．已知函数y ＝x 2x －1，当x ＝________时取得极大值________；当x ＝________时取得极小值________．6．求函数f (x )＝x 2e －x 的极值．7．函数f (x )＝2x 3－6x 2－18x ＋7( )．A ．在x ＝－1处取得极大值17，在x ＝3处取得极小值－47B ．在x ＝－1处取得极小值17，在x ＝3处取得极大值－47C．在x＝－1处取得极小值－17，在x＝3处取得极大值47D．以上都不对8．三次函数当x＝1时有极大值4，当x＝3时有极小值0，且函数过原点，则此函数是()．A．y＝x3＋6x2＋9x B．y＝x3－6x2＋9xC．y＝x3－6x2－9x D．y＝x3＋6x2－9x9．函数f(x)＝x3＋3ax2＋3(a＋2)x＋3既有极大值又有极小值，则实数a的取值范围是________．10．函数y＝x3－6x＋a的极大值为________，极小值为________．11．已知函数y＝ax3＋bx2，当x＝1时函数有极大值3，(1)求a，b的值；(2)求函数y的极小值．12．(创新拓展)设函数f(x)＝a3x3＋bx2＋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．导数练习题 2015年春第 13 页共 16 页1．3.3 函数的最大(小)值与导数1．函数y ＝x e －x ，x ∈[0,4]的最大值是( )．A ．0 B.1e C.4e 4 D.2e 22．函数f (x )＝x 3－3ax －a 在(0,1)内有最小值，则a 的取值范围为( )．A ．0≤a <1B ．0<a <1C ．－1<a <1D ．0<a <123．设f (x )＝x (ax 2＋bx ＋c )(a ≠0)在x ＝1和x ＝－1处均有极值，则下列点中一定在x 轴上的是( )．A ．(a ，b )B ．(a ，c )C ．(b ，c )D ．(a ＋b ，c )4．函数y ＝x ＋2cos x 在区间⎣⎢⎡⎦⎥⎤0，π2上的最大值是________． 5．函数f (x )＝sin x ＋cos x 在x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤－π2，π2的最大、最小值分别是________． 6．求函数f (x )＝x 5＋5x 4＋5x 3＋1在区间[－1,4]上的最大值与最小值．7．函数y ＝x 33＋x 2－3x －4在[0,2]上的最小值是( )．A ．－173B ．－103C ．－4D ．－6438．已知函数f (x )＝2x 3－6x 2＋m (m 为常数)在[－2,2]上有最大值3，那么此函数在[－2,2]上的最小值为()．A．－37 B．－29 C．－5 D．－119．函数f(x)＝4xx2＋1，x∈[－2,2]的最大值是________，最小值是________．10．如果函数f(x)＝x3－32x2＋a在[－1,1]上的最大值是2，那么f(x)在[－1,1]上的最小值是________．11．已知函数f(x)＝－x3＋3x2＋9x＋a.(1)求f(x)的单调递减区间；(2)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．12．(创新拓展)已知函数f(x)＝x2e－ax(a>0)，求函数在[1,2]上的最大值．导数练习题 2015年春第 15 页共 16 页1.4 生活中的优化问题举例1．如果圆柱截面的周长l 为定值，则体积的最大值为( )．A.⎝ ⎛⎭⎪⎫l 63πB.⎝ ⎛⎭⎪⎫l 33πC.⎝ ⎛⎭⎪⎫l 43πD.14⎝ ⎛⎭⎪⎫l 43π 2．若一球的半径为r ，作内接于球的圆柱，则其侧面积最大为( )．A ．2πr 2B ．πr 2C ．4πr D.12πr 2 3．某公司生产一种产品，固定成本为20000元，每生产一单位的产品，成本增加100元，若总收入R 与年产量x 的关系是R (x )＝⎩⎪⎨⎪⎧ －x 3900＋400x ，0≤x ≤390，90 090，x >390，则当总利润最大时，每年生产产品的单位数是( )． A ．150 B ．200 C ．250 D ．3004．有矩形铁板，其长为6，宽为4，现从四个角上剪掉边长为x 的四个小正方形，将剩余部分折成一个无盖的长方体盒子，要使容积最大，则x ＝________.5．如图所示，某厂需要围建一个面积为512平方米的矩形堆料场，一边可以利用原有的墙壁，其他三边需要砌新的墙壁，当砌壁所用的材料最省时，堆料场的长和宽分别为________．6．如图所示，已知矩形的两个顶点位于x 轴上，另两个顶点位于抛物线y ＝4－x 2在x 轴上方的曲线上，求这个矩形面积最大时的边长．7．设底为正三角形的直棱柱的体积为V，那么其表面积最小时，底面边长为()．A.3V B.32V C.34V D．23V8．把长为12 cm的细铁丝截成两段，各自摆成一个正三角形，那么这两个正三角形的面积之和的最小值是()．A.32 3 cm2B．4 cm2 C．3 2 cm2D．2 3 cm29．在半径为r的圆内，作内接等腰三角形，当底边上的高为________时它的面积最大．10．做一个无盖的圆柱形水桶，若要使其体积是27π，且用料最省，则圆柱的底面半径为________．11．某地建一座桥，两端的桥墩已建好，这两墩相距m米，余下工程只需建两端桥墩之间的桥面和桥墩．经测算，一个桥墩的工程费用为256万元；距离为x米的相邻两墩之间的桥面工程费用为(2＋x)x万元．假设桥墩等距离分布，所有桥墩都视为点，且不考虑其他因素，记余下工程的费用为y万元．(1)试写出y关于x的函数关系式；(2)当m＝640米时，需新建多少个桥墩才能使y最小？12．(创新拓展)如图所示，在边长为60 cm的正方形铁片的四角上切去相等的正方形，再把它沿虚线折起，做成一个无盖的长方体箱子，箱底的边长是多少时，箱子的容积最大？最大容积是多少？。

北师版高中数学选择性必修第二册课后习题复习课第2课时导数及其应用

第2课时导数及其应用课后训练巩固提升1.若函数f(x)=α2-cos x,则f'(α)等于( ).A.sin αB.cos αC.2α+sin αD.2α-sin α2.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( ).(第2题)y'=f'(x)的图象与x轴交点的横坐标从左往右依次为x1,x2,x3(其中x1<0<x2<x3),由导函数y'=f'(x)的图象易得当x∈(-∞,x1)∪(x2,x3)时,f'(x)<0;当x∈(x1,x2)∪(x3,+∞)时,f'(x)>0,所以函数f(x)在(-∞,x1),(x2,x3)上单调递减,在(x1,x2),(x3,+∞)上单调递增,观察各选项,只有D选项符合.3.已知y=f(x)是定义在R上的函数,且f(1)=1,f'(x)>1,则f(x)>x的解集是( ).A.(0,1)B.(-1,0)∪(0,1)C.(1,+∞)D.(-∞,-1)∪(1,+∞)f(x)>x可化为f(x)-x>0.设g(x)=f(x)-x,则g'(x)=f'(x)-1,由题意知g'(x)=f'(x)-1>0,∴函数g(x)在R上单调递增.又g(1)=f(1)-1=0,∴g(x)>g(1),即f(x)-x>0的解集为(1,+∞).故选C.4.经过点(2,0)且与曲线y=1x相切的直线方程为 .解析:设切点坐标为x 0,1x 0,x 0≠0,则1x 0x 0-2=-1x 02,解得x 0=1,所以切点为(1,1),斜率为-1.故直线方程为x+y-2=0.5.若函数f(x)=ax 2-1x在区间(0,+∞)上单调递增,则实数a 的取值范围是 . 解析:f'(x)=ax-1x'=a+1x2,由题意得,a+1x2≥0对x ∈(0,+∞)恒成立,即a≥-1x2对x ∈(0,+∞)恒成立,所以a≥0.6.某罐头生产厂计划制造一种圆柱形的密封铁皮罐头盒,其表面积为定值S.若罐头盒的底面半径为r,则罐头盒的体积V 与r 的函数关系式为 ;当r= 时,罐头盒的体积最大.解析:由题意得,罐头盒的高h=S -2πr 22πr,则V=πr 2·S -2πr 22πr=12Sr-πr 30<r<√2πS 2π.V'=12S-3πr 2. 令V'=0,得r=√6πS6π,令V'>0,得0<r<√6πS6π,令V'<0,得√6πS 6π<r<√2πS2π,所以函数V=12Sr-πr 3在区间0,√6πS 6π上单调递增,在区间√6πS 6π,√2πS2π上单调递减. 故当r=√6πS6π时,V 最大.答案:V=12Sr-πr 30<r<√2πS 2π√6πS6π7.求下列函数的导数: (1)y=sin x-x+1; (2)y=-2e x ·x 3; (3)y=lnx x+1-2x .(2)y'=(-2e x ·x 3)'=(-2e x )'·x 3+(-2e x )·(x 3)'=-2e x x 3-6x 2e x . (3)y'=lnx x+1-2x '=lnx x+1'-(2x )'= 1x(x+1)-lnx (x+1)2-2xln2=1x−1x+1−lnx (x+1)2-2x ln2.8.设函数f(x)=aln x+12x+32x+1,其中a ∈R,曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线垂直于y 轴. (1)求a 的值;(2)求函数f(x)的极值.因为f(x)=alnx+12x+32x+1,所以函数f(x)的定义域为(0,+∞),f'(x)=ax −12x2+32.由于曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线垂直于y轴,故该切线的斜率为0,则f'(1)=a-12+32=0,解得a=-1.(2)由(1)知f(x)=-lnx+12x +32x+1(x>0),f'(x)=-1x−12x2+32=3x2-2x-12x2=(3x+1)(x-1)2x2.令f'(x)=0,解得x1=1,x2=-13(舍去).当x∈(0,1)时,f'(x)<0,函数f(x)在区间(0,1)上单调递减;当x∈(1,+∞)时,f'(x)>0,函数f(x)在区间(1,+∞)上单调递增.故函数f(x)在x=1处取得极小值f(1)=3,无极大值.1.已知函数f(x)=xln x,若f(x)在x0处的函数值与导数值之和等于1,则x0的值等于( ).A.1B.2C.±1D.ef(x)=xlnx,所以函数f(x)的定义域为(0,+∞),f'(x)=lnx+1,于是有x0lnx0+lnx0+1=1,解得x0=1或x0=-1(舍去),故选A.2.设函数f(x)=12x2-9ln x在区间[a-1,a+1]上单调递减,则实数a的取值范围是( ).A.(1,2]B.[4,+∞)C.(-∞,2]D.(0,3]f(x)的定义域为(0,+∞),且f'(x)=x-9x.又x>0,由f'(x)=x-9x≤0,得0<x≤3.因为函数f(x)在区间[a-1,a+1]上单调递减,所以{a-1>0,a+1≤3,解得1<a≤2.3.函数f(x)=xe x的图象为( ).f(x)=xe x ,所以f'(x)=1-xe x.当x<1时,f'(x)>0,函数f(x)=xe x在区间(-∞,1)上单调递增;当x>1时,f'(x)<0,函数f(x)=xe x在区间(1,+∞)上单调递减,只有选项A 中图象符合,故选A.4.若函数f(x)在区间(0,+∞)上可导,且满足f(x)>-xf'(x),则一定有( ). A.函数F(x)=f (x )x 在区间(0,+∞)上单调递增 B.函数F(x)=f (x )x 在区间(0,+∞)上单调递减C.函数G(x)=xf(x)在区间(0,+∞)上单调递增D.函数G(x)=xf(x)在区间(0,+∞)上单调递减则x>0时,G'(x)=xf'(x)+f(x)>0,故G(x)=xf(x)在区间(0,+∞)上单调递增,故选C.5.已知a ∈R,设函数f(x)={x 2-2ax +2a ,x ≤1,x -alnx ,x >1.若关于x 的不等式f(x)≥0在R 上恒成立,则a 的取值范围为( ). A.[0,1] B.[0,2] C.[0,e]D.[1,e]时,f(x)=x 2-2ax+2a≥0恒成立,且f(in =f(a)=2a-a 2≥0,解得0≤a<1. 综上,a≥0.当x>1时,由f(x)=x-alnx≥0恒成立,即a≤xlnx恒成立.设g(x)=xlnx,则g'(x)=lnx -1(lnx )2.令g'(x)=0,得x=e,且当1<x<e时,g'(x)<0,当x>e时,g'(in=g(e)=e,故a≤e.综上,a的取值范围是[0,e].6.已知函数y=f(x)在区间[0,3]上的图象如图所示,记k1=f'(1),k2=f'(2),k3=f(2)-f(1),则k1,k2,k3之间的大小关系为.(请用“>”连接)(第6题)k1=f'(1)与k2=f'(2)分别表示曲线在点A与点B处的切线的斜率,而k3=f(2)-f(1)=f(2)-f(1)表示直线AB的斜率,结合2-1图象知k1>k3>k2.>k21>k37.设t≠0,点P(t,0)是函数f(x)=x3+ax与g(x)=bx2+c的图象的一个公共点,两函数的图象在点P处有相同的切线.试用t表示实数a,b,c.f(x),g(x)的图象都过点(t,0),所以f(t)=0,即t3+at=0.因为t≠0,所以a=-t2.由g(t)=0,得bt2+c=0,即c=ab.又因为函数f(x),g(x)的图象在点(t,0)处有相同的切线,所以f'(t)=g'(t).而f'(x)=3x2+a,g'(x)=2bx,所以3t2+a=2bt.将a=-t2代入上式得b=t,从而c=ab=-t3.故a=-t2,b=t,c=-t3.8.设函数f(x)=ln x-a(x-1)e x,其中a∈R.(1)若a≤0,讨论f(x)的单调性;(2)若0<a<1e,求证:f(x)恰有两个零点.f(x)的定义域为(0,+∞),且f'(x)=1x -[ae x+a(x-1)e x]=1-ax2e xx.因为当a≤0时,1-ax2e x>0,从而f'(x)>0,所以函数f(x)在区间(0,+∞)上单调递增.(1)知,f'(x)=1-ax 2e xx. 设g(x)=1-ax2e x(x>0).因为g'(x)=-axe x(2+x),且0<a<1e,所以g'(x)<0,从而函数g(x)在区间(0,+∞)上单调递减.又g(1)=1-ae>0,且ln1a >1,g ln1a=1-a ln1a21a=1-ln1a2<0,所以方程g(x)=0在区间(0,+∞)上有唯一解,从而f'(x)=0在区间(0,+∞)上有唯一解,不妨设为x0,则1<x0<ln1a.当x∈(0,x0)时,f'(x)=g(x)x >g(x0)x=0,所以f(x)在区间(0,x0)上单调递增;当x∈(x0,+∞)时,f'(x)=g(x)x <g(x0)x=0,所以f(x)在区间(x0,+∞)上单调递减,因此x0是函数f(x)的极大值点,也是唯一的极值点.设h(x)=lnx-x+1(x>0),当x>1时,h'(x)=1x-1<0,则h(x)在区间(1,+∞)上单调递减,从而当x>1时,h(x)<h(1)=0,所以当x>1时,lnx<x-1.所以f ln1a =ln ln1a-a ln1a-1e ln1a=ln ln1a-ln1a+1=h ln1a<0,又因为f(x0)>f(1)=0,所以f(x)在区间(x0,+∞)上有唯一零点.又因为f(x)在区间(0,x0)上有唯一零点1,所以函数f(x)在区间(0,+∞)上恰有两个零点.。

数学选修1-1 第三章__导数及其应用练习

3.1 导数的定义基础训练(1)：1. 在求平均变化率中，自变量的增量x ∆（）Ａ．0>∆x Ｂ．0<∆x Ｃ．0=∆x Ｄ．0≠∆x 2. 一质点的运动方程是，则在一段时间[]t ∆+1,1内相应得平均速度为：（）Ａ．63+∆t Ｂ．63+∆-t Ｃ．63-∆t Ｄ．63-∆-t3．在曲线y =x 2+1的图象上取一点（1,2）及邻近一点（1+Δx ,2+Δy ）,则yx ∆∆为（）A.Δx +x ∆1+2 B.Δx －x ∆1－2 C.Δx +2 D.2+Δx －x∆1 4.一物体位移s 和时间t 的关系是s=2t-32t ,则物体的初速度是5．一个物体的运动方程为21t t s +-=其中s 的单位是米，t 的单位是秒，那么物体在3秒末的瞬时速度是巩固训练(1)：1．若质点M 按规律3s t =运动，则3t =秒时的瞬时速度为（）A ．2 B ．9 C ．27 D ．812．任一做直线运动的物体，其位移s 与时间t 的关系是23t t s -=，则物体的初速度是（） A 0 B 3 C －2 D t 23-3．设函数()x f y =，当自变量x 由0x 改变到x x ∆+0时，函数的改变量y ∆为（）A ()x x f ∆+0B ()x x f ∆+0C ()x x f ∆⋅0D ()()00x f x x f -∆+ 4．物体的运动方程是=s t t 1642+-，在某一时刻的速度为零，则相应时刻为( ) A ．=t 1 B ．=t 2 C ．=t 3 D ． =t 45．一个物体的运动方程为21t t s +-=其中s 的单位是米，t 的单位是秒，那么物体在1秒末的瞬时速度是（） A ．3米/秒 B ．2米/秒 C ．1米/秒 D ．4米/秒6．在曲线223x y =的图象上取一点（1,23）及附近一点⎪⎭⎫⎝⎛∆+∆+y x 23,1，则x y ∆∆为（） A x x ∆++∆1323 B x x ∆--∆1323 C 323+∆x D x x ∆-+∆1323 7．物体的运动规律是)(t s s =，物体在[]t t t ∆+,时间内的平均速度是（）Ａ．t t s t s v ∆∆=∆∆=)( Ｂ．t t s t t s v ∆-∆+=)()(Ｃ．t t s v )(= Ｄ．当0→∆t 时，0)()(→∆-∆+=tt s t t s v8.将边长为8的正方形的边长增加∆a,则面积的增量∆S 为（）A ．16∆a 2 B.64 C.2a +8 D.16∆a+∆a 29．已知一物体的运动方程是=s 7562+-t t ，则其在=t ________时刻的速度为7。

2023年高考数学总复习第三章导数及其应用第6节：利用导数证明不等式(教师版)

2023年高考数学总复习第三章导数及其应用利用导数证明不等式题型一移项构造函数证明不等式例1已知函数f (x )＝1－ln x x ，g (x )＝a e e x ＋1x－bx ，若曲线y ＝f (x )与曲线y ＝g (x )的一个公共点是A (1，1)，且在点A 处的切线互相垂直.(1)求a ，b 的值；(2)证明：当x ≥1时，f (x )＋g (x )≥2x .(1)解因为f (x )＝1－ln x x，x >0，所以f ′(x )＝ln x －1x 2，f ′(1)＝－1.因为g (x )＝a e e x ＋1x －bx ，所以g ′(x )＝－a e e x －1x2－b .因为曲线y ＝f (x )与曲线y ＝g (x )的一个公共点是A (1，1)，且在点A 处的切线互相垂直，所以g (1)＝1，且f ′(1)·g ′(1)＝－1.从而g (1)＝a ＋1－b ＝1，且g ′(1)＝－a －b －1＝1.解得a ＝b ＝－1.(2)证明由(1)知，g (x )＝－e e x ＋1x ＋x ，则f (x )＋g (x )≥2x ⇔1－ln x x －e e x －1x ＋x ≥0.令h (x )＝1－ln x x －e e x －1x＋x (x ≥1)，则h (1)＝0，h ′(x )＝－1－ln x x 2＋e e x ＋1x 2＋1＝ln x x 2＋e e x ＋1.因为x ≥1，所以h ′(x )＝ln x x 2＋e ex ＋1>0，所以h(x)在[1，＋∞)上单调递增，所以h(x)≥h(1)＝0，即1－ln xx－ee x－1x＋x≥0.故当x≥1时，f(x)＋g(x)≥2 x .感悟提升待证不等式的两边含有同一个变量时，一般地，可以直接构造“左减右”的函数，有时对复杂的式子要进行变形，利用导数研究其单调性和最值，借助所构造函数的单调性和最值即可得证.训练1已知函数f(x)＝ln x＋ax，a∈R.(1)讨论函数f(x)的单调性；(2)当a>0时，证明f(x)≥2a－1a.(1)解f′(x)＝1x－ax2＝x－ax2(x>0)，当a≤0时，f′(x)>0，f(x)在(0，＋∞)上单调递增.当a>0时，若x>a，则f′(x)>0，函数f(x)在(a，＋∞)上单调递增；若0<x<a，则f′(x)<0，函数f(x)在(0，a)上单调递减.(2)证明由(1)知，当a>0时，f(x)min＝f(a)＝ln a＋1.要证f(x)≥2a－1a，只需证ln a＋1≥2a－1a，即证ln a＋1a－1≥0.令g(a)＝ln a＋1a－1，则g′(a)＝1a－1a2＝a－1a2(a>0)，当0<a<1时，g′(a)<0；当a>1时，g′(a)>0，所以g(a)在(0，1)上单调递减，在(1，＋∞)上单调递增，所以g(a)min＝g(1)＝0.所以ln a＋1a－1≥0恒成立，所以f(x)≥2a－1 a.题型二分拆函数法证明不等式例2已知函数f (x )＝x ln x －ax .(1)当a ＝－1时，求函数f (x )在(0，＋∞)上的最值；(2)证明：对一切x ∈(0，＋∞)，都有ln x ＋1>1ex ＋1－2e 2x 成立.(1)解函数f (x )＝x ln x －ax 的定义域为(0，＋∞)，当a ＝－1时，f (x )＝x ln x ＋x ，f ′(x )＝ln x ＋2.令f ′(x )＝0，得x ＝1e 2.当0<x <1e 2时，f ′(x )<0；当x >1e 2时，f ′(x )>0.所以f (x )0，1e 2上单调递减，在1e 2，＋∞上单调递增.因此f (x )在x ＝1e 2处取得极小值也是最小值，即f (x )min ＝1e 2＝－1e2，但f (x )在(0，＋∞)上无最大值.(2)证明当x >0时，ln x ＋1>1e x ＋1－2e 2x 等价于x (ln x ＋1)>x ex ＋1－2e 2.由(1)知a ＝－1时，f (x )＝x ln x ＋x ≥－1e 2，当且仅当x ＝1e 2时取等号.设G (x )＝xe x ＋1－2e 2，x ∈(0，＋∞)，则G ′(x )＝1－x ex ＋1，易知G (x )max ＝G (1)＝－1e 2，当且仅当x ＝1时取到，从而可知对一切x ∈(0，＋∞)，都有f (x )>G (x )，即ln x ＋1>1e x ＋1－2e 2x.感悟提升要证的不等式中既含有指数又含有对数，若直接用作差或作商的方式构造函数，求导后不易处理.我们可以在合理地分拆和转化后，按照需要构造函数，如本题，把证明x(ln x＋1)>xe x＋1－2e2分拆为两个函数f(x)＝x ln x＋x和G(x)＝xe x＋1－2e2，使指数与对数分开，仅含指数或对数，再利用导数求出所构造函数的最值来证不等式成立.训练2(2022·太原模拟)已知函数f(x)＝eln x－ax(a∈R).(1)讨论函数f(x)的单调性；(2)当a＝e时，证明：xf(x)－e x＋2e x≤0.(1)解f′(x)＝ex－a(x>0)，①若a≤0，则f′(x)>0，f(x)在(0，＋∞)上单调递增；②若a>0，则当0<x<ea时，f′(x)>0；当x>ea时，f′(x)<0.故f(x)0，ea上单调递增，在ea，＋∞.(2)证明因为x>0，所以只需证f(x)≤e xx－2e，当a＝e时，由(1)知，f(x)在(0，1)上单调递增，在(1，＋∞)上单调递减.所以f(x)max＝f(1)＝－e.设g(x)＝e xx－2e(x>0)，则g′(x)＝（x－1）e xx2，所以当0<x<1时，g′(x)<0，g(x)单调递减；当x>1时，g′(x)>0，g(x)单调递增，所以g(x)min＝g(1)＝－e.综上，当x>0时，f(x)≤g(x)，即f(x)≤e xx－2e.即xf(x)－e x＋2e x≤0得证.题型三借助于e x≥x＋1和ln x≤x－1放缩证明不等式例3已知函数f(x)＝a ln(x－1)＋2x－1，其中a为正实数.(1)求f(x)的单调区间；(2)证明：当x>2时，f(x)<e x＋(a－1)x－2a.(1)解由x－1>0，得x>1，所以f(x)的定义域为(1，＋∞)，f′(x)＝ax－1－2（x－1）2＝a（x－1）－2（x－1）2＝ax－（a＋2）（x－1）2.令f′(x)＝0，得x＝a＋2 a，所以当1<x<1＋2a时，f′(x)<0，当x>1＋2a时，f′(x)>0，所以f(x)，1＋2a，＋(2)证明令g(x)＝ln x－x＋1，则g′(x)＝1x－1.所以当0<x<1时，g′(x)>0；当x>1时，g′(x)<0.所以g(x)≤g(1)＝0，所以ln x≤x－1，所以当x>2时，有ln(x－1)<x－2成立，又因为a>0，所以要证f(x)<e x＋(a－1)x－2a，只需证a(x－2)＋2x－1<e x＋(a－1)x－2a，即e x－x－2x－1对任意x>2恒成立.令h(x)＝e x－x－2x－1，x>2，则h′(x)＝e x－1＋2（x－1）2，因为x>2，所以h′(x)>0恒成立，所以h(x)在(2，＋∞)上单调递增，所以h(x)>h(2)＝e2－4>0，所以当x>2时，f(x)<e x＋(a－1)x－2a.感悟提升导数方法证明不等式中，最常见的是e x和ln x与其他代数式结合的问题，对于这类问题，可以考虑先对e x和ln x进行放缩，使问题简化，简化后再构造函数进行证明.常见的放缩公式如下：(1)e x≥1＋x，当且仅当x＝0时取等号.(2)ln x≤x－1，当且仅当x＝1时取等号.训练3证明：e x－ln x>2.证明法一设f(x)＝e x－ln x(x>0)，则f′(x)＝e x－1 x .令h(x)＝f′(x)，则h′(x)＝e x＋1x2>0，∴f′(x)在(0，＋∞)上单调递增，又f 12＝e－2<0，f′(1)＝e－1>0，∴12，1上存在x0使f′(x0)＝0，即x0＝－ln x0.∴f(x)在(0，x0)上单调递减，在(x0，＋∞)上单调递增，∴f(x)在x＝x0处有极小值，也是最小值.∴f(x0)＝e x0－ln x0＝1x0＋x0>2，故f(x)>2，即e x－ln x>2.法二令g(x)＝e x－x－1，∴g′(x)＝e x－1.令g′(x)＝0，得x＝0，∴当x∈(－∞，0)时，g′(x)<0，当x∈(0，＋∞)时，g′(x)>0.∴g(x)在(－∞，0)上单调递减，在(0，＋∞)上单调递增，∴g(x)min＝g(0)＝0.故e x≥x＋1，x＝0时取“＝”.同理可证x－1≥ln x，x＝1时取“＝”.∴x＋1≥ln x＋2，x＝1时取“＝”.故e x≥x＋1≥ln x＋2.∴e x>ln x＋2，即证e x－ln x>2.指对同构在解决指对混合不等式时，如恒成立求参数取值范围或证明不等式，有一部分题是命题者利用函数单调性构造出来的，如果我们能找到这个函数模型(即不等式两边对应的同一函数)，无疑大大加快解决问题的速度.找到这个函数模型的方法，我们称为同构法.(1)五个常见变形：x e x ＝e x ＋ln x，e x x ＝e x －ln x ，x e x ＝e ln x －x ，x ＋ln x ＝ln(x e x )，x －ln x ＝ln e x x .(2)三种基本模式①积型：a e a ≤b ln b ―————————―→三种同构方式a e a ≤（ln b ）e ln b ……f （x ）＝x e x ，e a ln e a ≤b ln b ……f （x ）＝x ln x ，a ＋ln a ≤lnb ＋ln （ln b ）……f （x ）＝x ＋ln x ，②商型：e a a ＜b ln b―————————―→三种同构方式同左：e a a ＜e ln b ln b ……f （x ）＝e x x，同右：e a ln e a ＜b ln b ……f （x ）＝x ln x，a －ln a ＜ln b －ln （ln b ）……f （x ）＝x －ln x ，③和差型：e a ±a ＞b ±ln b ――——————→两种同构方式e a ±a ＞e ln b ±ln b ……f （x ）＝e x ±x ，e a ±ln e a ＞b ±ln b ……f （x ）＝x ±ln x .例(1)(2020·新高考全国Ⅰ卷节选)已知函数f (x )＝a e x －1－ln x ＋ln a .若f (x )≥1，求a 的取值范围.解f (x )的定义域为(0，＋∞)，f (x )＝a e x －1－ln x ＋ln a ＝e ln a ＋x －1－ln x ＋ln a ≥1，等价于e ln a ＋x －1＋ln a ＋x －1≥ln x ＋x ＝e ln x ＋ln x .令g (x )＝e x ＋x ，上述不等式等价于g (ln a ＋x －1)≥g (ln x ).显然g (x )为单调增函数，所以又等价于ln a ＋x －1≥ln x ，即ln a ≥ln x －x ＋1.令h (x )＝ln x －x ＋1，则h ′(x )＝1x －1＝1－x x.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)＝0，所以ln a ≥0，即a ≥1，a 的取值范围是[1，＋∞).(2)已知函数f (x )＝a e x －ln x －1，证明：当a ≥1e 时，f (x )≥0.证明当a ≥1e 时，f (x )≥e x e －ln x －1，所以只需证明e x e －ln x －1≥0，由于e x e－ln x －1≥0⇔e x ≥eln e x ⇔x e x ≥e x ln e x ⇔x e x ≥e ln e x ln e x ，令g (x )＝x e x ，由g ′(x )＝e x (x ＋1)＞0知g (x )为增函数，又易证x ≥ln e x ＝ln x ＋1，所以g (x )≥g (ln e x )，即x e x ≥e ln e x ln e x 成立.故当a ≥1e时，f (x )≥0.1.已知函数f (x )＝e x －ax (e 为自然对数的底数，a 为常数)的图象在(0，1)处的切线斜率为－1.(1)求a 的值及函数f (x )的极值；(2)证明：当x >0时，x 2<e x .(1)解由f (x )＝e x －ax ，得f ′(x )＝e x －a .因为f ′(0)＝1－a ＝－1，所以a ＝2，所以f (x )＝e x －2x ，f ′(x )＝e x －2.令f ′(x )＝0，得x ＝ln 2，当x<ln2时，f′(x)<0，f(x)在(－∞，ln2)上单调递减；当x>ln2时，f′(x)>0，f(x)在(ln2，＋∞)上单调递增.所以当x＝ln2时，f(x)取得极小值，且极小值为f(ln2)＝e ln2－2ln2＝2－2ln2，f(x)无极大值.(2)证明令g(x)＝e x－x2，则g′(x)＝e x－2x.由(1)得g′(x)＝f(x)≥f(ln2)>0，故g(x)在(－∞，＋∞)上单调递增.所以当x>0时，g(x)>g(0)＝1>0，即x2<e x.2.已知函数f(x)＝ax－ln x－1.(1)若f(x)≥0恒成立，求a的最小值；(2)求证：e－xx＋x＋ln x－1≥0.(1)解f(x)≥0等价于a≥ln x＋1x(x>0).令g(x)＝ln x＋1x(x>0)，则g′(x)＝－ln xx2，所以当x∈(0，1)时，g′(x)>0，当x∈(1，＋∞)时，g′(x)<0，则g(x)在(0，1)上单调递增，在(1，＋∞)上单调递减，所以g(x)max＝g(1)＝1，则a≥1，所以a的最小值为1.(2)证明当a＝1时，由(1)得x≥ln x＋1，即t≥ln t＋1(t>0).令e－xx＝t，则－x－ln x＝ln t，所以e－xx≥－x－ln x＋1，即e－xx＋x＋ln x－1≥0.3.证明：对一切x ∈(0，＋∞)，都有ln x ＞1e x －2e x 成立.证明问题等价于证明x ln x ＞x e x －2e (x ∈(0，＋∞)).设f (x )＝x ln x ，f ′(x )＝1＋ln x ，易知x ＝1e 为f (x )的唯一极小值点，则f (x )＝x ln x (x ∈(0，＋∞))的最小值是－1e ，当且仅当x ＝1e时取到.设m (x )＝x e x －2e (x ∈(0，＋∞))，则m ′(x )＝1－x ex ，由m ′(x )＜0，得x ＞1时，m (x )单调递减；由m ′(x )＞0得0＜x ＜1时，m (x )单调递增，易知m (x )max ＝m (1)＝－1e ，当且仅当x ＝1时取到.从而对一切x ∈(0，＋∞)，x ln x ≥－1e ≥x e x －2e ，两个等号不同时取到，所以对一切x ∈(0，＋∞)都有ln x ＞1e x －2e x 成立.4.已知x ∈(0，1)，求证：x 2－1x ＜ln x e x .证明法一要证x 2－1x ＜ln x e x ，只需证e 2ln x ，又易证e x ＞x ＋1(0＜x ＜1)，∴只需证明ln x ＋(x ＋x 0.即证ln x ＋1－x 3＋1x－x 2＞0，而x 3＜x ，x 2＜x (0＜x ＜1)，∴只需证ln x ＋1－2x ＋1x ＞0，令g (x )＝ln x ＋1－2x ＋1x，则g ′(x )＝1x －2－1x 2＝－2x 2－x ＋1x2，而2x 2－x ＋1＞0恒成立，∴g ′(x )＜0，∴g (x )在(0，1)上单调递减，∴当x ∈(0，1)时，g (x )＞g (1)＝0，第11页共11页即ln x ＋1－2x ＋1x ＞0.∴x 2－1x ＜ln x ex .法二∵x ∈(0，1)，∴e x ∈(1，e)，∴要证x 2－1x ＜ln x e x 成立，只需证e2ln x 成立，只需证x 2－1x＜ln x ，又x 2＜x (0＜x ＜1)，∴只需证ln x ＋1x －x ＞0，令h (x )＝ln x ＋1x－x ，则h ′(x )＝1x －1x 2－1＝－x 2－x ＋1x2，而x 2－x ＋1＞0恒成立，∴h ′(x )＜0，∴h (x )在(0，1)上单调递减，∴当x ∈(0，1)时，h (x )＞h (1)＝0，∴ln x ＋1x －x ＞0，∴x 2－1x ＜ln x ex .。

(完整版)导数应用题

(完整版)导数应用题
导数应用题
导数是微积分中的一个重要概念，它在物理学、经济学等学科
中有广泛的应用。

下面是几个关于导数应用的题目。

题目一：速度和加速度
一个物体随时间 t 的位移函数为：s(t) = 2t^3 - 3t^2 + 4t - 6。

求：
1. 物体在 t=2 时的速度；
2. 物体在 t=2 时的加速度。

题目二：边际利润
某公司生产某种产品的总成本和销售量之间的关系由函数 C(x) = 40x^2 - 10x + 200 决定，其中 x 表示销售量（单位：千件）。

产
品的销售价格为 500 元/件。

求：
1. 销售量为 10 千件时的总成本；
2. 销售量为 10 千件时的边际利润（边际利润定义为每增加一
单位销售量所带来的额外利润）。

题目三：物体的高度
一颗子弹以初速度 v0 被发射成 60°角度与水平面成的抛体轨迹。

子弹的飞行轨迹可以用函数 h(t) = -5t^2 + v0*sin(60°)*t 表示，
其中h(t) 表示子弹的高度（单位：米），t 表示时间（单位：秒）。

求：
1. 子弹飞行的最高点的高度；
2. 子弹从发射到达最高点的时间。

题目四：排队等候时间
某银行服务窗口的等候时间服从指数分布，平均等候时间为 10 分钟。

一位客户进入银行后等候 8 分钟后决定离开，请问他的等待
时间与等候时间之差服从的概率分布是什么？
以上是关于导数应用的几个题目，希望能帮助到你。

如果有任何疑问，请随时提问。

导数应用精选50题(含有答案)

C.2
D. 3
2
13.对于三次函数 f (x) ax3 bx2 cx d （ a 0 ），定义：设 f (x) 是函数 y f (x) 的
导数，若方程 f (x) 0 有实数解 x0，则称点（x0，（f x0））为函数 y f (x) 的“拐点”．有
同学发现:“任何一个三次函数都有‘拐点’；任何一个三次函数都有对称中心；且‘拐点’
)
99
A. a b c
B. c > b > a
C. c > a > b
D. a > c > b
10. f (x)是函数f (x)的导函数, 将y f (x)和y f (x) 的图象画在同一直角坐标系中，不
可能正确的是
()
11.已知函数 y xf (x) 的图象如图 3 所示（其中 f (x) 是函数 f (x) 的导函数）．下面四个图象中， y f (x) 的图象大致是（）
常数为方程 f (x) = x 的实数根。 (1) 求证：当 x > 时，总有 x > f (x) 成立； (2) 对任意 x1、x2 若满足| x1－ | < 1,| x2－ | < 1,求证：| f (x1)－f (x2)| < 2.
25.（本小题满分 12 分）
已知函数 f (x) ax3 bx2 ，当 x 1 时，有极大值 3 ；
f
( ) ， f 3
(x ) 为 f(x)的导函数，令 a＝
12，b＝log32，则下列关系
正确的是( )
A．f(a)>f(b) B．f(a)<f(b)
C．f(a)＝f(b)
D．f(|a|)<f(b)
16.设在函数 y x sin x cos x 的图象上的点 x0, y0 处的切线斜率为 k，若 k g x0 ，则

2.7导数的应用（讲义+典型例题+小练）（原卷版）

2.7导数的应用（讲义+典型例题+小练）1. 基本方法：（1）函数的导数与函数的单调性的关系：设函数y ＝f （x ）在某个区间内有导数，如果在这个区间内/y >0，那么函数y ＝f （x ）为这个区间内的增函数；如果在这个区间内/y <0，那么函数y ＝f （x ）为这个区间内的减函数.（2）用导数求函数单调区间的步骤：①求函数f （x ）的导数f ′（x ）. ②令f ′（x ）＞0解不等式，得x 的范围就是递增区间. ③令f ′（x ）＜0解不等式，得x 的范围，就是递减区间.（3）判别f （x 0）是极大、极小值的方法：若0x 满足0)(0='x f ，且在0x 的两侧)(x f 的导数异号，则0x 是)(x f 的极值点，)(0x f 是极值，并且如果)(x f '在0x 两侧满足“左正右负”，则0x 是)(x f 的极大值点，)(0x f 是极大值；如果)(x f '在0x 两侧满足“左负右正”，则0x 是)(x f 的极小值点，)(0x f 是极小值.（4）求函数f （x ）的极值的步骤：①确定函数的定义区间，求导数f ′（x ）. ②求方程f '（x ）＝0的根. ③用函数的导数为0的点，顺次将函数的定义区间分成若干小开区间，并列成表格. 检查f '（x ）在方程根左右的值的符号，如果左正右负，那么f （x ）在这个根处取得极大值；如果左负右正，那么f （x ）在这个根处取得极小值；如果左右不改变符号，即都为正或都为负，则f （x ）在这个根处无极值.2、基本思想：学习的目的，就是要会实际应用，本讲主要是培养学生运用导数知识解决实际问题的意识，思想方法以及能力.解决实际应用问题关键在于建立数学模型和目标函数. 把“问题情景”译为数学语言，找出问题的主要关系，并把问题的主要关系近似化，形式化，抽象成数学问题，再化为常规问题，选择合适的数学方法求解.根据题设条件作出图形，分析各已知条件之间的关系，借助图形的特征，合理选择这些条件间的联系方式，适当选定变化区间，构造相应的函数关系，是这部分的主要技巧．知识当回归于生活，在现实生活中，有很多时候我们需要用到最大、最小。

第三章：一元函数的导数及其应用(模块综合调研卷)(A4版-(教师版) 备战25年高考数学一轮复习学案

第三章：一元函数的导数及其应用（模块综合调研卷）（19题新高考新结构）（考试时间：120分钟试卷满分：150分）注意事项:1.答题前,先将自己的姓名、准考证号填写在试卷和答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。

2.选择题的作答:每小题选出答案后,用2B 铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。

写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。

3.非选择题的作答:用黑色签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。

写在试卷草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。

4.考试结束后,请将本试卷和答题卡一并上交。

一、单选题（本题共 8 小题，每小题 5 分，共 40 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．若曲线e x y a =+在0x =处的切线也是曲线ln y x =的切线，则=a （）A ．2-B ．1C ．1-D ．e【答案】A【分析】求出e x y a =+的导数，求得切线的斜率为1，可得切线方程1y x a =++，再设与曲线ln y x =相切的切点为00(,)x y ，求得函数ln y x =的导数，由导数的几何意义求出切线的斜率，解方程可得00,x y 的值，进而得到a 的值.【详解】由曲线e x y a =+，得e x y ¢=，在0x =处的切线斜率为1，当0x =时，1y a =+，曲线e x y a =+在0x =处的(1)1(0)y a x -+=´-，即1y x a =++，曲线ln y x =，导数为1y x¢=，设切点为00(,)x y ，则11x =，解得001,0==x y ，切点在切线1y x a =++上，即有011a =++，得2a =-.故选：A.2．已知函数()[]()()23,0,2,22,2,,x x x f x f x x ¥ì-Îï=í-Î+ïî则()f x 在点()()5,5f 处的切线方程为（）A ．4280x y --=B ．4120x y +-=C ．4120x y --=D ．4220x y +-=【答案】B【分析】根据分段函数结合导函数求出()5f ¢，再根据点斜式得出直线方程.【详解】当(]0,2x Î时，()23f x x ¢=-，当(]4,6x Î时，()()()2244f x f x f x =-=-，则()()44f x f x ¢¢=-，所以()()5418f f ==-，()()5414f f ¢¢==-．则所求的切线方程为()()845y x --=--，即4120x y +-=．故选：B.3．某学校组织学生到一个木工工厂参加劳动，在木工师傅指导下要把一个体积为327cm 的圆锥切割成一个圆柱，切割过程中磨损忽略不计，则圆柱体积的最大值为（）A ．34cm B ．38cm C ．312cm D ．316cm 【答案】C【分析】写出圆柱的体积解析式，构造函数，利用导数求出圆柱体的最大体积【详解】设圆锥的底面半径为R ，高为H ，圆柱的底面半径为(0)r r R <<，高为h ，则h R r H R-=，所以()H h R r R =-，所以()22ππH V r h r R r R==-圆柱.设()()2(0)f r r R r r R =-<<，则()()22223f r r R r r rR r -=¢=--.令()0f r ¢=，得23r R =或0r =（舍去），当20,3r R æöÎç÷èø时，()()0,f r f r ¢>单调递增，当2,3r R ¥æöÎ+ç÷èø时，()()0,f r f r ¢<单调递减，所以()f r 的最大值为23222433327f R R R R R æöæöæö=-=ç÷ç÷ç÷èøèøèø，所以V 圆柱的最大值为()2234π4π442712cm 279399R H R H V æö===´=ç÷èø圆锥.故选：C.4．已知17611ln ,,e 567a b c ===则（）A ．a b c>>B ．a c b>>C ．c b a>>D ．c a b>>【答案】A【分析】比较a b ，大小，构造()ln 1f x x x =-+，结合单调性即可比较大小；比较b c ，大小，构造()()1e x h x x =-，结合单调性即可比较大小.【详解】令()()ln 101f x x x x =-+<<，则()10xf x x-¢=>，所以()f x 单调递增，又()10f =，所以()0f x <，即ln 1x x <-，所以51ln66<-，所以51ln 66->，即61ln 56>，所以a b >，设()()()1e ,0,1xh x x x =-Î，则()e 0x h x x ¢=-<，所以()h x 单调递减，()()01h x h <=，即1e 1xx <-，故176e 17117<=-，，即171e 716<，所以b c >，所以a b c >>，故选：A.【点睛】关键点点睛：本题的关键是结合a b ，的特点，6515lnln ,15666a b =-=-==-，构造()ln 1f x x x =-+；结合b c ，的特点，171111e 167717b c ==×=-，，构造()()1e xh x x =-；从而得解.5．若函数ln ()x xf x x m=-有两个零点，则实数m 的取值范围为（）A ．(0,e)B ．(e,)+¥C ．(0,2e)D ．(2e,)+¥【答案】D【分析】将函数ln ()x x f x x m=-有两个零点，转化为函数ln ,x xy y x m ==的图象有两个不同交点问题；由此设ln (),0xh x x x=>，利用导数判断其单调性，作出其图象，数形结合，即可求得答案.【详解】由题意知函数ln ()x x f x x m=-有两个零点，即ln 0x xx m -=有两个不等实数根，即函数ln ,x xy y x m==的图象有两个不同交点；设ln (),0x h x x x=>，则()21ln (),0xh x x x ¢-=>，当0e x <<时，()0h x ¢>，()h x 在()0,e 上单调递增；当e x >时，()0h x ¢<，()h x 在()e,+¥上单调递减；当01x <<时，()0h x <，当1x >时，()0h x >，作出()h x 的图象如图：当直线xy m=与()h x 图象相切时，设切点为000ln ,x x x æöç÷èø，此时00020010ln 01ln x x x x m x --=-=，则001,2ln x x =\=故此时12e 1m==，结合图象可知，要使函数ln ,x xy y x m==的图象有两个不同交点，需满足1,2e 2e10m m <\><，故(2e,)m Î+¥，故选：D6．已知定义在()0,¥+上且无零点的函数()f x 满足()()()1xf x x f x =¢-，且()10f >，则（）A ．()()1122f f f æö<<ç÷èøB ．()()1212f f f æö<<ç÷èøC ．()()1212f f f æö<<ç÷èøD ．()()1212f f f æö<<ç÷èø【答案】D【分析】将题设条件转化为()()()()2f x xf x xf x f x ¢-=，从而得到()()e ,0x x k k f x =×>，进而得到()ex x f x k =×，利用导数求出函数的单调区间，进而可得出答案.【详解】由()()()1xf x x f x =¢-变形得()()()f x xf x x f x ¢-=，从而有()()()()2f x xf x x f x f x ¢-=，()()x x f x f x ¢éù=êúêúëû，所以()e x xk f x =×，因为()10f >，所以()1101e k f =>，则()exx f x k =×，则()()2222e 1e e e e xx x x xk x k kx f x k k -¢-×==，故当01x <<时，()0f x ¢>，当1x >时，()0f x ¢<，所以()f x 在()0,1上单调递增，在()1,¥+单调递减，所以()112f f æö<ç÷èø，()()21f f <，又()322212e 422e 2e f f k k -æö-==ç÷èø，而33e 2.719.716>»>，所以32e 4>，()122f f æö>ç÷èø综上，()()1212f f f æö<<ç÷èø.故选：D.【点睛】关键点点睛：利用()e e x x k k ¢=，由()()x x f x f x ¢éù=êúêúëû到得()e x x k f x =×，是解决本题的关键.7．已知函数()f x 与()g x 是定义在R 上的函数，它们的导函数分别为()f x ¢和()g x ¢，且满足()()()()62,35f x f x f x g x +-==--，且()()()12,31f x g x f --=¢¢=-¢，则()12024k g k =¢å=（）A ．1012B ．2024C ．1012-D ．2024-【答案】D【分析】根据()()35f x g x =--得到()()3312g x g x -+-=，故()()12g x g x +-=，求导得到()()g x g x ¢-=¢，()()35f x g x =--两边求导得到()()3f x g x ¢¢=--，从而得到()()22g x g x ¢+¢+=-，故()()4g x g x ¢¢=+，故4是()g x ¢的一个周期，其中()()()()13242g g g g ¢¢¢¢+=+=-，根据周期性求出答案.【详解】由于()()35f x g x =--，则()()635f x g x -=--，两式相加得()()()()633102f x f x g x g x +-=-+--=，故()()3312g x g x -+-=，所以()()12g x g x +-=，故()()0g x g x ¢¢--=，即()()g x g x ¢-=¢，其中()()35f x g x =--两边求导得，()()3f x g x ¢¢=--，故()()()()1312f x g x g x g x --=---¢¢-¢=¢，故()()312g x g x ¢¢-+-=-，将x 替换为3x +得()()22g x g x ¢¢-++=-，又()()g x g x ¢-=¢，故()()22g x g x ¢+¢+=-，将x 替换为2x +得()()242g x g x ¢¢+++=-，则()()4g x g x ¢¢=+，故4是()g x ¢的一个周期，其中()()()()13242g g g g ¢¢¢¢+=+=-，故()()()()12344g g g g ¢¢¢¢+++=-，故()()()()()()12024506123450642024k g k g g g g =¢¢¢¢éùå=´+++=´-=-ë¢û.故选：D【点睛】结论点睛：设函数()y f x =，x ÎR ，0a >，a b ¹．（1）若()()f x a f x a +=-，则函数()f x 的周期为2a ；（2）若()()f x a f x +=-，则函数()f x 的周期为2a ；（3）若()()1f x a f x +=-，则函数()f x 的周期为2a ；（4）若()()1f x a f x +=，则函数()f x 的周期为2a ；（5）若()()f x a f x b +=+，则函数()f x 的周期为a b -；（6）若函数()f x 的图象关于直线x a =与x b =对称，则函数()f x 的周期为2b a -；（7）若函数()f x 的图象既关于点(),0a 对称，又关于点(),0b 对称，则函数()f x 的周期为2b a -；（8）若函数()f x 的图象既关于直线x a =对称，又关于点(),0b 对称，则函数()f x 的周期为4b a -；（9）若函数()f x 是偶函数，且其图象关于直线x a =对称，则()f x 的周期为2a ；（10）若函数()f x 是奇函数，且其图象关于直线x a =对称，则()f x 的周期为4a ．8．设函数()()ln 2f x x =-，点()()()()1122,,,A x f x B x f x ，其中122x x <<，且121112x x +=，则直线AB 斜率的取值范围是（）A ．10,2æöç÷èøB ．10,e æöç÷èøC ．10,4æöç÷èøD ．10,2e æöç÷èø【答案】A 【分析】()()2121ln 2ln 2AB x x k x x ---=-，令()21,2i i t x i =-=，所以2121ln ln 0-=>-AB t t k t t ，利用不等式)ln lna ba ba b-<>>-可得答案.【详解】不等式)ln lna ba ba b-<>>-，证明如下，即证ln<ab令)1t t>，设()()12ln1g t t t tt=-+>，()()221tg tt--¢=<，可得()g t在()1,¥+上单调递减，所以()()10g t g£=恒成立，所以ln<ab)ln lna ba ba b-<>>-.因为()()2121ln2ln2ABx xkx x---=-，令()21,2i it x i=-=，因为122x x<<，所以120t t<<，所以2121ln ln-=>-ABt tkt t，由121112x x+=，得()12122x x x x+=，即()()()121222222t t t t+++=++，则有124t t=，所以2121ln ln12-<<=-t tt t.故选：A.【点睛】方法点睛：对于利用导数研究不等式的恒成立与有解问题的求解策略：1、通常要构造新函数，利用导数研究函数的单调性，求出最值，从而求出参数的取值范围；2、利用可分离变量，构造新函数，直接把问题转化为函数的最值问题．3、根据恒成立或有解求解参数的取值时，一般涉及分离参数法，但压轴试题中很少碰到分离参数后构造的新函数能直接求出最值点的情况，进行求解，若参变分离不易求解问题，就要考虑利用分类讨论法和放缩法，注意恒成立与存在性问题的区别．二、多选题（本题共 3 小题，每小题 6 分，共18 分。

导数及其应用练习题

导数及其应用练习题一、选择题1．若函数f(x)=2x 2+1，图象上P(1,3)及邻近上点Q(1+Δx,3+Δy)，则xy∆∆=（） A 4 B 4Δx C 4+2Δx D 2Δx 2.若()()()kx f k x f x f k 2lim,20000--='→则的值为（）A ．-2 B. 2 C.-1 D. 13. 已知32()32f x ax x =++，若(1)4f '-=，则a 的值等于 A193B103C163D1334. 已知函数()f x 在1x =处的导数为3，则()f x 的解析式可能为 A 2()(1)3(1)f x x x =-+- B()2(1)f x x =-C2()2(1)f x x =-D ()1f x x =-5.下列求导数运算正确的是 A 211()1x x x'+=+B21(log )ln 2x x '=C3(3)3log x x e '=⋅D 2(cos )2sin x x x x '=-6.设)()(),()(),()(,sin )(112010x f x f x f x f x f x f x x f n n '='='==+ ，)(N n ∈则=')(2005x f （） x D x C x B x A cos .cos .sin .sin .--7. 曲线32153y x x =-+在1x =处的切线的倾斜角为（） A 6π B 34π C 4π D 3π8.1y x =-在（12，-2）处的切线方程是（）A 、y=4xB 、y=4x-4C 、 y=4x+4D 、y=2x-49.曲线y=x 3+x-2在点P 0处的切线平行于直线y=4x ，则点P 0的坐标是（）A ．(0,1) B.(1,0) C.(-1,-4)或（1,0） D.(-1,-4)10. 曲线313y x x =+在点4(1,)3处的切线与坐标轴围成的三角形的面积为 A 19 B 29 C 13 D 2311. 点P 在曲线323y x x =-+上移动，设点P 处切线的倾斜角为α，则角α的取值范围是A [0,]2πB 3[0,)[,)24πππC 3[,)4ππD 3(,]24ππ12设函数f(x)在定义域内可导，y=f(x)的图像如图所示。

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导数及其应用的习题一．要点梳理1．f ′(x )>0在(a ，b )上成立是f (x )在(a ，b )上单调递增的充分条件利用导数研究函数的单调性比用函数单调性的定义要方便，但应注意f ′(x )>0(或f ′(x )<0)仅是f (x )在某个区间上递增(或递减)的充分条件．在区间(a ，b )内可导的函数f (x )在(a ，b )上递增(或递减)的充要条件应是f ′(x )≥0(或f ′(x )≤0)，x ∈(a ，b )恒成立，且f ′(x )在(a ，b )的任意子区间内都不恒等于0.这就是说，函数f (x )在区间上的增减性并不排斥在该区间内个别点x 0处有f ′(x 0)＝0，甚至可以在无穷多个点处f ′(x 0)＝0，只要这样的点不能充满所给区间的任何子区间，因此在已知函数f (x )是增函数(或减函数)求参数的取值范围时，应令f ′(x )≥0(或f ′(x )≤0)恒成立解出参数的取值范围，然后检验参数的取值能否使f ′(x )恒等于0，若能恒等于0，则参数的这个值应舍去，若f ′(x )不恒为0，则由f ′(x )≥0(或f ′(x )≤0)，x ∈(a ，b )恒成立解出的参数的取值范围确定．2．对于可导函数f (x )，f ′(x 0)＝0并不是f (x )在x ＝x 0处有极值的充分条件对于可导函数f (x )，x ＝x 0是f (x )的极值点，必须具备①f ′(x 0)＝0，②在x 0两侧，f ′(x )的符号为异号．所以f ′(x 0)＝0只是f (x )在x 0处有极值的必要条件，但并不充分．二．疑点清源1．运用导数不仅可以求解曲线的斜率，研究函数的单调性，确定函数的极值与最值，还可利用导数研究参数的取值范围，来讨论方程根的分布与证明不等式．2．用导数研究参数的取值范围，确定方程根的个数，证明不等式，其实质就是转化成函数的单调性、极值与最值的问题，运用导数进行研究．3．函数的极值与函数的最值是有区别与联系的：函数的极值是一个局部性概念，而最值是某个区间的整体性概念；函数的极值可以有多个，而函数的最大(小)值最多只有一个4．极值点不一定是最值点，最值也不一定是极值点，但如果连续函数在区间(a ，b )内只有一个极值点，则极大值就是最大值，极小值就是最小值．5．在求可导函数的最值时，不必讨论导数为零的点是否为极值点，而直接将导数为零的点与端点处的函数值进行比较即可．6．对于一般函数而言，函数的最值必在下列各种点中取得：导数为零的点，导数不存在的点，端点．三．典例精析题型一：利用导数求函数的单调区间例1：已知函数f (x )＝x 3－ax 2－3x .(1)若f (x )在[1，＋∞)上是增函数，求实数a 的取值范围；(2)若x ＝3是f (x )的极值点，求f (x )的单调区间．解：(1)对f (x )求导，得f ′(x )＝3x 2－2ax －3.由f ′(x )≥0，得a ≤32⎝ ⎛⎭⎪⎫x －1x .记t (x )＝32⎝⎛⎭⎪⎫x －1x ，当x ≥1时，t (x )是增函数，t (x )min ＝32(1－1)＝0.∴a ≤0. (2)由题意，f ′(3)＝0，即27－6a －3＝0，∴a ＝4.∴f (x )＝x 3－4x 2－3x ，f ′(x )＝3x 2－8x －3.令f ′(x )＝0，得x 1＝－13，x 2＝3. 当x增减增∴f (x )的单调递增区间为⎝ ⎛⎭⎪⎫－∞，－13，(3，＋∞)，单调递减区间为⎝ ⎛⎭⎪⎫－13，3.跟踪训练1：已知函数f (x )＝ln(x ＋1)－x ＋k2x 2(k ≥0)．(1)当k ＝2时，求曲线y ＝f (x )在点(1，f (1))处的切线方程； (2)求f (x )的单调区间．解 (1)当k ＝2时，f(x)＝ln(1＋x)－x ＋x 2，f ′(x)＝11＋x －1＋2x.由于f(1)＝ln 2，f ′(1)＝32，所以曲线y ＝f(x)在点(1，f(1))处的切线方程为y －ln 2＝32(x －1)，即3x －2y ＋2ln 2－3＝0. 故f(x)的单调递增区间是(－1,0)和⎝ ⎛⎭⎪⎫1－k k ，＋∞，单调递减区间是⎝ ⎛⎭⎪⎫0，1－k k .当k ＝1时，f ′(x)＝x 21＋x .故f(x)的单调递增区间是(－1，＋∞)．当k>1时，f ′(x)＝x(kx ＋k －1)1＋x＝0，得x 1＝1－kk ∈(－1,0)，x 2＝0.所以在区间⎝ ⎛⎭⎪⎫－1，1－k k 和(0，＋∞)上，f ′(x)>0；在区间⎝⎛⎭⎪⎫1－k k ，0上，f ′(x)<0.故f(x)的单调递增区间是⎝ ⎛⎭⎪⎫－1，1－k k 和(0，＋∞)，单调递减区间是⎝ ⎛⎭⎪⎫1－k k ，0.综上：①当k ＝0时，f(x)的单调递增区间为(－1,0)，单调递减区间为(0，＋∞)；②当0<k<1时，f(x)的单调递增区间为(－1,0)和⎝ ⎛⎭⎪⎫1－k k ，＋∞，单调递减区间为⎝ ⎛⎭⎪⎫0，1－k k .③当k ＝1时，f(x)的单调递增区间为(－1，＋∞)；④当k>1时，f(x)的单调递增区间为⎝ ⎛⎭⎪⎫－1，1－k k 和(0，＋∞)，单调递减区间为⎝ ⎛⎭⎪⎫1－k k ，0. 题型二：利用导数求解函数的最值或极值例2 已知函数g (x )＝ax 3＋bx 2＋cx (a ∈R 且a ≠0)，g (－1)＝0，且g (x )的导函数f (x )满足f (0)f (1)≤0.设x 1、x 2为方程f (x )＝0的两根．(1)求b a 的取值范围；(2)若当|x 1－x 2|最小时，g (x )的极大值比极小值大43，求g (x )的解析式．解：(1)∵g (x )＝ax 3＋bx 2＋cx ，∴g (－1)＝－a ＋b －c ＝0，即c ＝b －a . 又f (x )＝g ′(x )＝3ax 2＋2bx ＋c ，由f (0)f (1)≤0，得c (3a ＋2b ＋c )≤0，即(b －a )(3b ＋2a )≤0. ∵a ≠0，∴⎝ ⎛⎭⎪⎫b a －1⎝ ⎛⎭⎪⎫3·b a ＋2≤0，解得－23≤ba ≤1又∵方程f (x )＝3ax 2＋2bx ＋c ＝0 (a ≠0)有两根，∴Δ≥0.而Δ＝(2b )2－4×3a ×c ＝4b 2－12a (b －a )＝4⎝ ⎛⎭⎪⎫b －32a 2＋3a 2>0恒成立，于是，ba 的取值范围是⎣⎢⎡⎦⎥⎤－23，1.(2)∵x 1、x 2是方程f (x )＝0的两根，即3ax 2＋2bx ＋c ＝0的两根为x 1、x 2，∴x 1＋x 2＝－2b 3a ，x 1x 2＝c 3a ＝b －a 3a ＝b 3a －13.∴|x 1－x 2|2＝(x 1＋x 2)2－4x 1x 2＝⎝ ⎛⎭⎪⎫－2b 3a 2－4⎝ ⎛⎭⎪⎫b 3a －13＝49·⎝ ⎛⎭⎪⎫b a 2－43·b a ＋43＝49⎝⎛⎭⎪⎫b a －322＋13.∵－23≤b a ≤1，∴当且仅当b a ＝1，即a ＝b 时，|x 1－x 2|2取最小值，即|x 1－x 2|取最小值．此时，g (x )＝ax 3＋ax 2，f (x )＝3ax 2＋2ax ＝ax (3x ＋2)．令f (x )＝0，得x 1＝－23，x 2＝0.若a >0，当x 变化时，f (x )、g (x )的变化情况如下表：增减增由上表可知，g (x )的极大值为g ⎝ ⎛⎭⎪⎫－3＝427a ，极小值为g (0)＝0. 由题设，知427a －0＝43，32减增减由上表可知，g (x )的极大值为g (0)＝0，极小值为g ⎝ ⎛⎭⎪⎫－23＝427a . 由题设知0－427a ＝43，解得a ＝－9，此时g (x )＝－9x 3－9x 2. 综上所述，g (x )的解析式为g (x )＝9x 3＋9x 2或g (x )＝－9x 3－9x 2.跟踪训练2：函数f (x )＝x 3＋ax 2＋b 的图象在点P (1,0)处的切线与直线3x ＋y ＝0平行． (1)求a ，b ；(2)求函数f (x )在[0，t ] (t >0)内的最大值和最小值．解：1)f ′(x )＝3x 2＋2ax ，由已知条件⎩⎪⎨⎪⎧ f (1)＝0f ′(1)＝－3，即⎩⎪⎨⎪⎧ a ＋b ＋1＝02a ＋3＝－3，解得⎩⎪⎨⎪⎧a ＝－3b ＝2.(2)322增减增＝2，最小值为f (t )＝t 3－3t 2＋2；当2<t ≤3时，f (x )的最大值为f (0)＝2，最小值为f (2)＝－2；当t >3时，f (x )的最大值为f (t )＝t 3－3t 2＋2，最小值为f (2)＝－2.题型三：已知单调区间求参数范围例3 已知函数f (x )＝3ax 4－2(3a ＋1)x 2＋4x .(1)当a ＝16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．解：(1)f ′(x )＝4(x －1)(3ax 2＋3ax －1)．当a ＝16时，f ′(x )＝2(x ＋2)(x －1)2，∴f (x )在(－∞，－2]内单调递减，在[－2，＋∞)内单调递增，当x ＝－2时，f (x )有极小值．∴f (－2)＝－12是f (x )的极小值．(2)在(－1,1)上f (x )是增函数，由此可得在(－1,1)上，f ′(x )＝4(x －1)(3ax 2＋3ax －1)≥0，∴3ax 2＋3ax －1≤0.①令g (x )＝3ax 2＋3ax －1 (－1<x <1)，①当a ＝0；时，①恒成立②当a >0时，若①成立，根据二次函数g (x )＝3ax 2＋3ax －1 (－1<x <1)的图象，只需满足g (1)＝3a ×12＋3a ×1－1≤0，即a ≤16，∴0<a ≤16；③当a <0时，若①成立，根据二次函数g (x )＝3ax 2＋3ax －1 (－1<x <1)的图象，只需满足g ⎝ ⎛⎭⎪⎫－12＝3a ×⎝ ⎛⎭⎪⎫－122＋3a ×⎝ ⎛⎭⎪⎫－12－1≤0，即a ≥－43，∴－43≤a <0. 综上所述，f (x )在(－1,1)上是增函数时，a 的取值范围为⎣⎢⎡⎦⎥⎤－43，16.跟踪训练3：设函数f (x )＝x 4＋ax 3＋2x 2＋b (x ∈R)，其中a ，b ∈R.(1)当a ＝－103时，讨论函数f (x )的单调性；(2)若函数f (x )仅在x ＝0处有极值，求a 的取值范围；(3)若对于任意的a ∈[－2,2]，不等式f (x )≤1在[－1,0]上恒成立，求b 的取值范围．解 (1)f ′(x )＝4x 3＋3ax 2＋4x ＝x (4x 2＋3ax ＋4)．当a ＝－103时，f ′(x )＝x (4x 2－10x ＋4)＝2x (2x －1)(x －2)．令f ′(x )＝0，得x 1＝0，x 2＝12，x 3＝2. 当x 变化时f ′(x )，f (x )的变化情况所以f (x )在⎝ ⎛⎭⎪⎫0，2和(2，＋∞)上是增函数，在(－∞，0)和⎝ ⎛⎭⎪⎫12，2上是减函数．(2)f ′(x )＝x (4x 2＋3ax ＋4)，显然x ＝0不是方程4x 2＋3ax ＋4＝0的根．∵f (x )仅在x ＝0处有极值，则方程4x 2＋3ax ＋4＝0有两个相等的实根或无实根，Δ＝9a 2－4×16≤0，解此不等式，得－83≤a ≤83.这时，f (0)＝b 是惟一极值．因此满足条件的a 的取值范围是⎣⎢⎡⎦⎥⎤－83，83.(3)由(2)知，当a ∈[－2,2]时，4x 2＋3ax ＋4>0恒成立．∴当x <0时，f ′(x )<0，f (x )在区间(－∞，0]上是减函数．因此函数f (x )在[－1,0]上的最大值是f (－1)．又∵对任意的a ∈[－2,2]，不等式f (x )≤1在[－1,0]上恒成立，∴f (－1)≤1，即3－a ＋b ≤1.于是b ≤a －2在a ∈[－2,2]上恒成立．∴b ≤－2－2，即b ≤－4.因此满足条件的b 的取值范围是(－∞，－4]．题型四：利用导数研究方程根的问题例4 已知函数f (x )＝x 2－a ln x 在(1,2]是增函数，g (x )＝x －a x 在(0,1)为减函数．(1)求f (x )、g (x )的解析式；(2)求证：当x >0时，方程f (x )＝g (x )＋2有惟一解．(1)解：f ′(x )＝2x －a x，依题意f ′(x )≥0，x ∈(1,2]，即a ≤2x 2，x ∈(1,2]．∵上式恒成立，∴a≤2.①又g ′(x )＝1－a2x，依题意g ′(x )≤0，x ∈(0,1)，即a ≥2x ，x ∈(0,1)．∵上式恒成立，∴a ≥2.②由①②得a ＝2.∴f (x )＝x 2－2ln x ，g (x )＝x－2x .(2)证明由(1)可知，方程f (x )＝g (x )＋2，即x 2－2ln x －x ＋2x －2＝0.设h (x )＝x 2－2ln x －x ＋2x －2，则h ′(x )＝2x －2x－1＋1x，当h ′(x )＝0时，(x －1)(2x x ＋2x ＋x ＋2)＝0，解得x ＝1.令h ′(x )>0，并由x >0，解得x >1.令h ′(x )<0，由x >0，解得0<x <1. ∴h (x )＝0在(0，＋∞)上只有一个解．即当x >0时，方程f (x )＝g (x )＋2有惟一解．跟踪训练4：已知f (x )＝ax 2(a ∈R)，g (x )＝2ln x . (1)讨论函数F (x )＝f (x )－g (x )的单调性；(2)若方程f (x )＝g (x )在区间[2，e]上有两个不等解，求a 的取值范围．解：(1)F (x )＝ax 2－2ln x ，其定义域为(0，＋∞)，∴F ′(x )＝2ax －2x ＝2(ax 2－1)x(x >0)．①当a >0时，由ax 2－1>0，得x >1a.由ax 2－1<0，得0<x <1a.故当a >0时，F (x )的递增区间为⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫1a ，＋∞，递减区间为⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫0，1a .②当a ≤0时，F ′(x )<0 (x >0)恒成立．故当a ≤0时，F (x )在(0，＋∞)上单调递减．(2)原式等价于方程a ＝2ln xx2＝φ(x )在区x (0,1) 1 (1，＋∞)h ′(x ) － 0 ＋h (x ) 单调递减极小值单调递增间[2，e]上有两个不等解．∵φ′(x )＝2x (1－2ln x )x 4在(2，e)上为增函数，在(e ，e)上为减函数，则φ(x )max ＝φ(e)＝1e ，而φ(e)＝2e 2<φ(2)＝2ln 24＝ln 22＝φ(2)．∴φ(x )min＝φ(e)，如图当f (x )＝g (x )当[2，e]上有两个不等解时有φ(x )min ＝ln 22，∴ln 22≤a <1e.导数及其应用综合训练试题（卷）一．选择题1．[2013·蚌埠模拟]曲线f(x)＝13x 3＋x 在点⎝⎛⎭⎫1，43处的切线与坐标轴围成的三角形面积为( B )A.29B.19C.13D.23[解析] f ′(x)＝x 2＋1，在点⎝ ⎛⎭⎪⎫1，43处的切线斜率为k ＝f ′(1)＝2.所以切线方程为y －43＝2(x －1)，即y ＝2x －23，与坐标轴的交点坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫0，－23，⎝ ⎛⎭⎪⎫13，0，所以三角形的面积为12×13×⎪⎪⎪⎪⎪⎪－23＝19，故选B. 2．[2013·全国卷]已知曲线y ＝x 4＋ax 2＋1在点(－1，a ＋2)处切线的斜率为8，则a ＝( D )A ．9B ．6C ．－9D ．－6 [解析] y ′＝4x 3＋2ax ，当x ＝－1时y ′＝8，故8＝－4－2a ，解得a ＝－6.3．[2013·浙江卷]已知函数y ＝f(x)的图像是下列四个图像之一，且其导函数y ＝f′(x)的图像如图所示，则该函数的图像是( B) [解析] 由导函数的图像可知，f ′(x)>0恒成立，则f(x)在(－1，1)上递增，且导函数为偶函数，则函数f(x)为奇函数，再从导函数的图像可知，当x ∈(0，1)时，其二阶导数f ″(x)<0，则f(x)在x ∈(0，1)时，其图像是向上凸的，或者y 随着x 增长速度越来越缓慢，故选择B.4．[2013·湖北卷]已知函数f(x)＝x(lnx －ax)有两个极值点，则实数a 的取值范围是( B )A ．(－∞，0) B.⎝⎛⎭⎫0，12C ．(0，1) D ．(0，＋∞) [解析] f ′(x)＝ln x －ax ＋x 1x－a ＝ln x －2ax ＋1，函数f(x)有两个极值点等价于方程ln x －2ax＋1＝0有两个大于零的不相等的实数根．令y 1＝ln x ，y 2＝2ax －1，在同一坐标系中作出这两个函数的图像，显然a ≤0时，两个函数图像只有一个公共点，故a>0，此时当直线的斜率逐渐变大直到直线y ＝2ax －1与曲线y ＝ln x 相切时，两函数图像均有两个不同的公共点，y ′1＝1x ，故曲线y ＝ln x 上的点(x 0，ln x 0)处的切线方程是y －ln x 0＝1x 0(x －x 0)，该直线过点(0，－1)，则－1－ln x 0＝－1，解得x 0＝1，故过点(0，－1)的曲线y ＝ln x 的切线斜率是1，故2a ＝1，即a ＝12，所以a 的取值范围是⎝ ⎛⎭⎪⎫0，125．[2013·福建卷] 设函数f(x)的定义域为R ，x 0(x 0≠0)是f(x)的极大值点，以下结论一定正确的是( D )A ．x ∈R ，f(x)≤f(x 0)B ．－x 0是f(－x)的极小值点C ．－x 0是－f(x)的极小值点D ．－x 0是－f(－x)的极小值点 [解析] 根据极值点是函数局部的性质可排除A 选项，根据函数f(x)的图像与f(－x)、－f(x)、－f(－x)的图像分别关于y 轴、x 轴、原点对称，可排除B 、C 选项，故选D.6．[2013·新课标全国卷Ⅱ]已知函数f(x)＝x 3＋ax 2＋bx ＋c ，下列结论中错误的是( C )A ．x 0∈R ，f(x 0)＝0B ．函数y ＝f(x)的图像是中心对称图形C ．若x 0是f(x)的极小值点，则f(x)在区间(－∞，x 0)单调递减D ．若x 0是f(x)的极值点，则f′(x 0)＝0 [解析] x →－∞ 时，f(x)<0 ，x →＋∞ 时，f(x)>0，f(x) 连续，x 0∈R ，f(x 0)＝0，A 正确；通过平移变换，函数可以化为f(x)＝x 3＋c ，从而函数y ＝f(x)的图像是中心对称图形，B 正确；若x 0是f(x)的极小值点，可能还有极大值点x 1 ，则f(x)在区间(x 1 ，x 0)单调递减．C 错误．D 正确．故答案为C.7．[2013·浙江卷]已知e 为自然对数的底数，设函数f(x)＝(e x －1)(x －1)k (k ＝1，2)，则(C)A ．当k ＝1时，f(x)在x ＝1处取到极小值B ．当k ＝1时，f(x)在x ＝1处取到极大值C ．当k ＝2时，f(x)在x ＝1处取到极小值D ．当k ＝2时，f(x)在x ＝1处取到极大值 [解析] 当k ＝1时，f(x)＝(e x －1)(x －1)，f ′(x)＝e x (x －1)＋(e x －1)＝xe x －1，则在x ＝1处取不到极值．当k ＝2时，f(x)＝(e x －1)(x －1)2，f ′(x)＝e x (x －1)2＋(e x －1)×2(x －1)＝(x －1)(xe x ＋e x －2)，f ′(1)＝0，f ′(2)>0，f ′12<0，所以在x ＝1处取得极小值．8．[2013·全国卷]若函数f(x)＝x 2＋ax ＋1x 在⎝⎛⎭⎫12，＋∞是增函数，则a 的取值范围是( D ) A ．[－1，0] B ．[－1，＋∞)C ．[0，3] D ．[3，＋∞)[解析] f ′(x)＝2x ＋a －1x 2≥0在⎝ ⎛⎭⎪⎫12，＋∞上恒成立，即a ≥1x 2－2x 在⎝ ⎛⎭⎪⎫12 ，＋∞上恒成立，由于y ＝1x 2－2x 在⎝ ⎛⎭⎪⎫12，＋∞上单调递减，所以y<3，故只要a ≥3.9．[2013·辽宁卷]设函数f(x)满足x 2f ′(x)＋2xf(x)＝e x x ，f(2)＝e 28，则x>0时，f(x)( D ) A ．有极大值，无极小值B ．有极小值，无极大值C ．既有极大值又有极小值D ．既无极大值也无极小值[解析] 因为函数f(x)满足x 2f ′(x)＋2xf(x)＝[x 2·f(x)]′＝e xx，所以当x>0时，[]x 2·f （x ）′＝e x x >0，令函数g(x)＝x 2·f(x)，所以g(x)在x>0时递增．由f(2)＝e 28，得g(2)＝e 22.又f(x)＝g （x ）x 2，所以f ′(x)＝g ′（x ）·x 2－g （x ）·（2x ）x 4＝x ·g ′（x ）－2g （x ）x 3＝e x －2g （x ）x 3，x>0.令h(x)＝e x －2g(x)，则h ′(x)＝e x⎝ ⎛⎭⎪⎫1－2x ，故当x ∈(0，2)时，h ′(x) <0；当x ∈(2，＋∞)时，h ′(x)>0，故h(x)在(0，＋∞)上的最小值为h(2)＝e 2－2g(2)＝0.所以f ′(x)＝e x －2g （x ）x 3≥0，故f(x)在(0，∞)单调递增．所以当x ∈(0，＋∞)时，f(x)即无极大值也无极小值．选D.10．[2013·郑州模拟]已知f(x)为R 上的可导函数，且∀x ∈R ，均有f(x)>f′(x)，则有( D )A ．e 2013f(－2013)<f(0)，f(2013)>e 2013f(0)B ．e 2013f(－2013)<f(0)，f(2013)<e 2013f(0)C ．e 2013f(－2013)>f(0)，f(2013)>e 2013f(0)D ．e 2013f(－2013)>f(0)，f(2013)<e 2013f(0) [解析] 构造函数g(x)＝f （x ）e x ，则g ′(x)＝f ′（x ）e x －（e x ）′f （x ）（e x ）2＝f ′（x ）－f （x ）e x ，因为∀x ∈R ，均有f(x)>f ′(x)，并且e x >0，所以g ′(x)<0，故函数g(x)＝f （x ）e x在R 上单调递减，所以g(－2 013)>g(0)，g(2 013)<g(0)，即f （－2 013）e －2 013>f(0)，f （2 013）e 2 013<f(0)，也就是e 2 013f(－2 013)>f(0)，f(2 013)<e 2 013f(0)，故选D.二．填空题 11．[2013·江西卷]设函数f(x)在(0，＋∞)内可导，且f(e x )＝x ＋e x ，则f′(1)＝2. [解析] f(e x )＝x ＋e x ，利用换元法可得f(x)＝ln x ＋x ，f ′(x)＝1x＋1，所以f ′(1)＝2.12．[2013·广东卷]若曲线y ＝kx ＋lnx 在点(1，k)处的切线平行于x 轴，则k ＝－1.． [解析] ∵y ′＝k ＋1x，∴y ′|x ＝1＝k ＋1＝0，故k ＝－1.13.[2013·江西卷]若曲线y ＝x α＋1(α∈R )在点(1，2)处的切线经过坐标原点，则α＝2 [解析] y ′＝αx α－1，y ′|x ＝1＝α，所以切线方程为y －2＝α(x －1)，该切线过原点，得α＝2.14．[2013·龙岩调研]已知点P 在曲线y ＝4e x ＋1上，α为曲线在点P 处的切线的倾斜角，则α的取值范围是[135°，180°)或⎣⎡⎭⎫3π4，π． [解析] y ′＝－4e x（e x ＋1）2，即切线的斜率为k ＝－4e x （e x ＋1）2，所以k ＝－4e x（e x ＋1）2＝－4e xe 2x ＋2e x ＋1＝－4e x ＋1ex ＋2，因为e x ＋1e x＋2≥2＋2e x ·1e x＝4，所以－1≤k<0，即－1≤tan α<0，所以135°≤α<180°，即α的取值范围是[135°，180°)． 15．[2013·温州联考]已知函数f(x)的定义域为[－1，5]，部分对应值如下表，f(x)的导函数y ＝f ′(x)的图像如图所示．下列关于函数f(x)的命题：①函数f(x)的值域为[1，2]；②函数f(x)在[0，2]上是减函数；③如果当x ∈[－1，t]时，f(x)的最大值是2，那么t 的最大值为4；④当1<a<2时，函数y ＝f(x)－a 最多有4个零点．其中正确命题的序号是①②④． [解析] 由导数图像可知，当－1<x<0或2<x<4时，f ′(x)>0，函数单调递增，当0<x<2或4<x<5时，f ′(x)<0，函数单调递减，②正确．当x ＝0和x ＝4时，函数取得极大值f(0)＝2，f(4)＝2，当x ＝2时，函数取得极小值f(2)＝1.5，又f(－1)＝f(5)＝1，所以函数的最大值为2，最小值为1，值域为[1，2]，①正确．因为当x ＝0和x ＝4时，函数取得极大值f(0)＝2，f(4)＝2，要使当x ∈[－1，t]时，函数f(x)的最大值是2，由前面分析得，t 的最大值为5，所以③不正确．由f(x)＝a 知，因为极小值f(2)＝1.5，极大值为f(0)＝f(4)＝2，所以当1<a<2时，y ＝f(x)－a 最多有4个零点，所以④正确．所以真命题的序号为①②④. 三．解答题16．[2013·全国卷]已知函数f(x)＝x 3＋3ax 2＋3x ＋1.(1)当a ＝－2时，讨论f(x)的单调性；(2)若x ∈[2，＋∞)时，f(x)≥0，求a 的取值范围．解：(1)当a ＝－2时，f(x)＝x 3－32x 2＋3x ＋1，f ′(x)＝3x 2－62x ＋3.令f ′(x)＝0，得x 1＝2－1，x 2＝2＋1.当x ∈(－∞，2－1)时，f ′(x)>0，f(x)在(－∞，2－1)上是x －1 0 2 4 5 f(x)121.521增函数；当x ∈(2－1，2＋1)时，f ′(x)<0，f(x)在(2－1，2＋1)上是减函数；当x∈(2＋1，＋∞)时，f ′(x)>0，f(x)在(2＋1，＋∞)上是增函数．(2)由f(2)≥0得a ≥－54.当a ≥－54，x ∈(2，＋∞)时，f ′(x)＝3(x 2＋2ax ＋1)≥3⎝ ⎛⎭⎪⎫x 2－52x ＋1＝3⎝ ⎛⎭⎪⎫x －12(x －2)>0，所以f(x)在(2，＋∞)上是增函数，于是当x ∈[2，＋∞)时，f(x)≥f(2)≥0.综上，a 的取值范围是⎣⎢⎡⎭⎪⎫－54，＋∞. 17．[2013·重庆卷]某村庄拟修建一个无盖的圆柱形蓄水池(不计厚度)．设该蓄水池的底面半径为r 米，高为h 米，体积为V 立方米．假设建造成本仅与表面积有关，侧面的建造成本为100元/平方米，底面的建造成本为160元/平方米，该蓄水池的总建造成本为12000π元(π为圆周率)．(1)将V 表示成r 的函数V(r)，并求该函数的定义域；(2)讨论函数V(r)的单调性，并确定r 和h 为何值时该蓄水池的体积最大．解：(1)因为蓄水池侧面的总成本为100·2πrh ＝200πrh 元，底面的总成本为160πr 2元，所以蓄水池的总成本为(200πrh ＋160πr 2)元，又据题意200πrh ＋160πr 2＝12 000π，所以h ＝15r(300－4r 2)，从而V(r)＝πr 2h ＝π5(300r －4r 3)．因为r>0，又由h>0可得r<5 3，故函数V(r)的定义域为(0，53)．(2)因为V(r)＝π5(300r －4r 3)，故V ′(r)＝π5(300－12r 2)．令V ′(r)＝0，解得r 1＝5，r 2＝－5(r 2＝－5不在定义域内，舍去)．当r ∈(0，5)时，V ′(r)>0，故V(r)在(0，5)上为增函数；当r ∈(5，53)时，V ′(r)<0，故V(r)在(5，53)上为减函数．由此可知，V(r)在r ＝5处取得最大值，此时h ＝8，即当r ＝5，h ＝8时，该蓄水池的体积最大．18．[2013·重庆卷] 设f(x)＝a(x －5)2＋6lnx ，其中a ∈R ，曲线y ＝f(x)在点(1，f(1))处的切线与y 轴相交于点(0，6)．(1)确定a 的值；(2)求函数f(x)的单调区间与极值．解：(1)因f(x)＝a(x －5)2＋6ln x ，故f ′(x)＝2a(x －5)＋6x.令x ＝1，得f(1)＝16a ，f ′(1)＝6－8a ，所以曲线y ＝f(x)在点(1，f(1))处的切线方程为y －16a ＝(6－8a)(x －1)，由点(0，6)在切线上可得6－16a ＝8a －6，故a ＝12.(2)由(1)知，f(x)＝12(x －5)2＋6ln x(x ＞0)，f ′(x)＝x －5＋6x ＝（x －2）（x －3）x，令f ′(x)＝0，解得x 1＝2，x 2＝3.当0＜x ＜2或x ＞3时，f ′(x)＞0，故f(x)在(0，2)，(3，＋∞)上为增函数；当2＜x ＜3时，f ′(x)＜0，故f(x)在(2，3)上为减函数．由此可知，f(x)在x ＝2处取得极大值f(2)＝92＋6ln 2，在x ＝3处取得极小值f(3)＝2＋6ln 3.19．[2013·北京卷]已知函数f(x)＝x 2＋xsinx ＋cosx.(1)若曲线y ＝f(x)在点(a ，f(a))处与直线y ＝b 相切，求a 与b 的值；(2)若曲线y ＝f(x)与直线y ＝b 有两个不同交点，求b 的取值范围．解：由f(x)＝x 2＋xsin x ＋cos x ，得f ′(x)＝x(2＋cos x)．(1)因为曲线y ＝f(x)在点(a ，f(a))处与直线y ＝b 相切，所以f ′(a)＝a(2＋cos a)＝0，b ＝f(a)．解得a ＝0，b ＝f(0)＝1.(2)令f ′(x)＝0，得x ＝0.f(x)与f ′(x)的情况如下：所以函数f(x)在区间(－∞，0)上单调递减，在区间(0，＋∞)上单调递增，f(0)＝1是f(x)的最小值．当b ≤1时，曲线y ＝f(x)与直线y ＝b 最多只有一个交点；当b>1时，f(－2b)＝f(2b)≥4b 2－2b －1>4b －2b －1>b ，f(0)＝1<b ，所以存在x 1∈(－2b ，0)，x 2∈(0，2b)，使得f(x 1)＝f(x 2)＝b.由于函数f(x)在区间(－∞，0)和(0，＋∞)上均单调，所以当b>1时，曲线y ＝f(x)与直线y ＝b 有且仅有两个不同交点．综上可知，如果曲线y ＝f(x)与直线y ＝b 有两个不同交点，那么b 的取值范围是(1，＋∞)．20．[2013·新课标全国卷Ⅱ]已知函数f(x)＝e x －ln(x ＋m)．(1)设x ＝0是f(x)的极值点，求m ，并讨论f(x)的单调性；(2)当m ≤2时，证明f(x)＞0.解：(1)f ′(x)＝e x －1x ＋m.由x ＝0是f(x)的极值点得f ′(0)＝0，所以m ＝1.于是f(x)＝e x －ln(x ＋1)，定义域为(－1，＋∞)，f ′(x)＝e x －1x ＋1.函数f ′(x)＝e x －1x ＋1在(－1，＋∞)单调递增，且f′(0)＝0，因此当x∈(－1，0)时，f′(x)<0；当x∈(0，＋∞)时，f′(x)>0.所以f(x)在(－1，0)单调递减，在(0，＋∞)单调递增．(2)证明：当m≤2，x∈(－m，＋∞)时，ln(x＋m)≤ln(x＋2)，故只需证明当m＝2时，f(x)>0.当m＝2时，函数f′(x)＝e x－1x＋2在(－2，＋∞)单调递增．又f′(－1)<0，f′(0)>0，故f′(x)＝0在(－2，＋∞)有唯一实根x0，且x0∈(－1，0)．当x∈(－2，x0)时，f′(x)<0；当x∈(x0，＋∞)时，f′(x)>0，从而当x＝x0时，f(x)取得最小值．由f′(x0)＝0得ex0＝1x0＋2，ln(x0＋2)＝－x0，故f(x)≥f(x0)＝1x0＋2＋x0＝（x0＋1）2x0＋2>0.综上，当m≤2时，f(x)>0.21．[2013·新课标全国卷Ⅰ]设函数f(x)＝x2＋ax＋b，g(x)＝e x(cx＋d)．若曲线y＝f(x)和曲线y＝g(x)都过点P(0，2)，且在点P处有相同的切线y＝4x＋2.(1)求a，b，c，d的值；(2)若x≥－2时，f(x)≤kg(x)，求k的取值范围．解：(1)由已知得f(0)＝2，g(0)＝2，f′(0)＝4，g′(0)＝4.而f′(x)＝2x＋a，g′(x)＝e x(cx＋d ＋c)，故b＝2，d＝2，a＝4，d＋c＝4.从而a＝4，b＝2，c＝2，d＝2.(2)由(1)知，f(x)＝x2＋4x＋2，g(x)＝2e x(x＋1)．设函数F(x)＝kg(x)－f(x)＝2ke x(x＋1)－x2－4x－2，则F′(x)＝2ke x(x＋2)－2x－4＝2(x＋2)(ke x－1)．由题设可得F(0)≥0，即k≥1.令F′(x)＝0得x1＝－ln k，x2＝－2.①若1≤k<e2，则－2<x1≤0，从而当x∈(－2，x1)时，F′(x)<0；当x∈(x1，＋∞)时，F′(x)>0，即F(x)在(－2，x1)上单调递减，在(x1，＋∞)上单调递增．故F(x)在[－2，＋∞)上的最小值为F(x1)．而F(x1)＝2x1＋2－x21－4x1－2＝－x1(x1＋2)≥0.故当x ≥－2时，F(x)≥0，即f(x)≤kg(x)恒成立．②若k＝e2，则F′(x)＝2e2(x＋2)(e x－e－2)．从而当x>－2时，F′(x)>0，即F(x)在(－2，＋∞)上单调递增，而F(－2)＝0，故当x≥－2时，F(x)≥0，即f(x)≤kg(x)恒成立．③若k>e2，则F(－2)＝－2ke－2＋2＝－2e－2(k－e2)<0，从而当x≥－2时，f(x)≤kg(x)不可能恒成立．综上，k的取值范围是[1，e2]．。