课时跟踪检测(十五) 导数与函数的极值、最值
(新课标)高考数学大一轮复习 课时跟踪检测(十五)导数与函数的极值、最值 文(含解析)-人教版高三全
课时跟踪检测(十五) 导数与函数的极值、最值(分A 、B 卷，共2页) A 卷：夯基保分一、选择题1．当函数y ＝x ·2x取极小值时，x ＝( ) A.1ln 2B ．－1ln 2C ．－ln 2D ．ln 22．(2015·某某一模)函数f (x )＝12x 2－ln x 的最小值为( )A.12 B ．1 C ．0D ．不存在3．已知函数f (x )＝x 3＋ax 2＋bx －a 2－7a 在x ＝1处取得极大值10，则a b的值为( ) A ．－23B ．－2C ．－2或－23D ．2或－234．设函数f (x )＝ax 2＋bx ＋c (a ，b ，c ∈R )．若x ＝－1为函数f (x )e x的一个极值点，则下列图象不可能为y ＝f (x )图象的是( )5．已知y ＝f (x )是奇函数，当x ∈(0,2)时，f (x )＝ln x －ax ⎝ ⎛⎭⎪⎫a >12，当x ∈(－2,0)时，f (x )的最小值为1，则a 的值等于( )A.14B.13C.12D ．16．(2015·某某日照月考)如果函数y ＝f (x )的导函数的图象如图所示，给出下列判断：①函数y ＝f (x )在区间⎝⎛⎭⎪⎫－3，－12内单调递增； ②函数y ＝f (x )在区间⎝ ⎛⎭⎪⎫－12，3内单调递减；③函数y ＝f (x )在区间()4，5内单调递增； ④当x ＝2时，函数y ＝f (x )有极小值； ⑤当x ＝－12时，函数y ＝f (x )有极大值．则上述判断中正确的是( ) A ．①② B ．②③ C ．③④⑤ D ．③二、填空题7．函数f (x )＝x 33＋x 2－3x －4在[0,2]上的最小值是________．8．(2015·东北八校月考)已知函数y ＝f (x )＝x 3＋3ax 2＋3bx ＋c 在x ＝2处有极值，其图象在x ＝1处的切线平行于直线6x ＋2y ＋5＝0，则f (x )的极大值与极小值之差为________．9．函数f (x )＝x 3－3ax ＋b (a >0)的极大值为6，极小值为2，则f (x )的单调递减区间是________．10．已知f (x )＝x 3－6x 2＋9x －abc ，a <b <c ，且f (a )＝f (b )＝f (c )＝0.现给出如下结论： ①f (0)f (1)>0； ②f (0)f (1)<0； ③f (0)f (3)>0； ④f (0)f (3)<0. 其中正确结论的序号是________． 三、解答题11．已知函数f (x )＝x －1＋ae x (a ∈R ，e 为自然对数的底数)．(1)若曲线y ＝f (x )在点(1，f (1))处的切线平行于x 轴，求a 的值； (2)求函数f (x )的极值．12．(2015·某某中学二调)已知函数f (x )＝x ln x ，g (x )＝(－x 2＋ax －3)e x(a 为实数)．(1)当a ＝5时，求函数y ＝g (x )在x ＝1处的切线方程； (2)求f (x )在区间[]t ，t ＋2(t >0)上的最小值．B 卷：增分提能1．已知函数f (x )＝ax 2－e x(a ∈R ，e 为自然对数的底数)，f ′(x )是f (x )的导函数． (1)解关于x 的不等式：f (x )>f ′(x )；(2)若f (x )有两个极值点x 1，x 2，某某数a 的取值X 围．2．(2014·某某高考)已知函数 f (x )＝(4x 2＋4ax ＋a 2)x ，其中 a <0. (1)当 a ＝－4时，求f (x )的单调递增区间；(2)若f (x )在区间 [1,4]上的最小值为8，求 a 的值． 3．(2015·某某第一次检测)已知f (x )＝e x (x 3＋mx 2－2x ＋2)． (1)假设m ＝－2，求f (x )的极大值与极小值；(2)是否存在实数m ，使f (x )在[]－2，－1上单调递增？如果存在，求m 的取值X 围；如果不存在，请说明理由．答 案A 卷：夯基保分1．选B 令y ′＝2x ＋x ·2xln 2＝0， ∴x ＝－1ln 2.2．选A f ′(x )＝x －1x ＝x 2－1x，且x >0.令f ′(x )>0，得x >1; 令f ′(x )<0，得0<x <1.∴f (x )在x ＝1处取得极小值也是最小值，且f (1)＝12－ln 1＝12.3．选A 由题意知，f ′(x )＝3x 2＋2ax ＋b ，f ′(1)＝0，f (1)＝10，即⎩⎪⎨⎪⎧3＋2a ＋b ＝0，1＋a ＋b －a 2－7a ＝10，解得⎩⎪⎨⎪⎧a ＝－2，b ＝1或⎩⎪⎨⎪⎧a ＝－6，b ＝9，经检验⎩⎪⎨⎪⎧a ＝－6，b ＝9满足题意，故a b ＝－23，选A. 4．选D 因为[]fx e x ′＝f ′(x )e x ＋f (x )(e x )′＝[]f x ＋f ′x e x ，且x ＝－1为函数f (x )e x的一个极值点，所以f (－1)＋f ′(－1)＝0；选项D 中，f (－1)>0，f ′(－1)>0，不满足f ′(－1)＋f (－1)＝0.5．选D ∵f (x )是奇函数，∴f (x )在(0,2)上的最大值为－1.当x ∈(0,2)时，f ′(x )＝1x －a ，令f ′(x )＝0得x ＝1a ，又a >12，∴0<1a <2.当0<x <1a 时，f ′(x )>0，f (x )在⎝ ⎛⎭⎪⎫0，1a 上单调递增；当x >1a时，f ′(x )<0，f (x )在⎝ ⎛⎭⎪⎫1a ，2上单调递减，∴f (x )max ＝f ⎝ ⎛⎭⎪⎫1a ＝ln 1a －a ·1a＝－1，解得a ＝1.6．选D 当x ∈(－3，－2)时，f ′(x )<0，f (x )单调递减，①错；当x ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫－12，2时，f ′(x )>0，f (x )单调递增，当x ∈(2,3)时，f ′(x )<0，f (x )单调递减，②错；当x ＝2时，函数y ＝f (x )有极大值，④错；当x ＝－12时，函数y ＝f (x )无极值，⑤错．故选D.7．解析：f ′(x )＝x 2＋2x －3， 令f ′(x )＝0得x ＝1(x ＝－3舍去)， 又f (0)＝－4，f (1)＝－173，f (2)＝－103，故f (x )在[0,2]上的最小值是f (1)＝－173.答案：－1738．解析：∵f ′(x )＝3x 2＋6ax ＋3b ，∴⎩⎪⎨⎪⎧f ′2＝3×22＋6a ×2＋3b ＝0，f ′1＝3×12＋6a ×1＋3b ＝－3，⇒⎩⎪⎨⎪⎧a ＝－1，b ＝0，∴f ′(x )＝3x 2－6x ，令3x 2－6x ＝0，得x ＝0或x ＝2， ∴f (x )极大值－f (x )极大值＝f (0)－f (2)＝4. 答案：49．解析：令f ′(x )＝3x 2－3a ＝0，得x ＝±a ， 则f (x )，f ′(x )随x 的变化情况如下表：x (－∞，－a )－ a (－a ，a )a(a ，＋∞)f ′(x ) ＋0 －0 ＋f (x )极大值极小值从而⎩⎨⎧－a 3－3a －a ＋b ＝6，a 3－3a a ＋b ＝2，解得⎩⎪⎨⎪⎧a ＝1，b ＝4.所以f (x )的单调递减区间是(－1,1)． 答案：(－1,1)10．解析：∵f ′(x )＝3x 2－12x ＋9＝3(x －1)(x －3)， 由f ′(x )<0，得1<x <3，由f ′(x )>0， 得x <1或x >3，∴f (x )在区间(1,3)上是减函数，在区间(－∞，1)，(3，＋∞)上是增函数． 又a <b <c ，f (a )＝f (b )＝f (c )＝0， ∴y 极大值＝f (1)＝4－abc >0，y 极小值＝f (3)＝－abc <0.∴0<abc <4.∴a ，b ，c 均大于零，或者a <0，b <0，c >0.又x ＝1，x ＝3为函数f (x )的极值点，后一种情况不可能成立，如图．∴f (0)<0.∴f (0)f (1)<0，f (0)f (3)>0.∴正确结论的序号是②③.答案：②③11．解：(1)由f (x )＝x －1＋aex ，得f ′(x )＝1－aex .又曲线y ＝f (x )在点(1，f (1))处的切线平行于x 轴， 得f ′(1)＝0，即1－ae ＝0，解得a ＝e.(2)f ′(x )＝1－aex ，①当a ≤0时，f ′(x )>0，f (x )为(－∞，＋∞)上的增函数，所以函数f (x )无极值． ②当a >0时，令f ′(x )＝0，得e x＝a ， 即x ＝ln a .x ∈(－∞，ln a )时，f ′(x )<0； x ∈(ln a ，＋∞)时，f ′(x )>0，所以f (x )在(－∞，ln a )上单调递减， 在(ln a ，＋∞)上单调递增， 故f (x )在x ＝ln a 处取得极小值， 且极小值为f (ln a )＝ln a ，无极大值． 综上，当a ≤0时，函数f (x )无极值；当a >0时，f (x )在x ＝ln a 处取得极小值ln a ，无极大值． 12．解：(1)当a ＝5时，g (x )＝(－x 2＋5x －3)e x ，g (1)＝e.又g ′(x )＝(－x 2＋3x ＋2)e x， 故切线的斜率为g ′(1)＝4e. 所以切线方程为：y －e ＝4e(x －1)， 即y ＝4e x －3e.(2)函数f (x )的定义域为(0，＋∞)，f ′(x )＝ln x ＋1，当x 变化时，f ′(x )，f (x )的变化情况如下表：①当t ≥1e 时，在区间[]t ，t ＋2上f (x )为增函数，所以f (x )min ＝f (t )＝t ln t .②当0<t <1e 时，在区间⎣⎢⎡⎭⎪⎫t ，1e 上f (x )为减函数，在区间⎝ ⎛⎦⎥⎤1e ，t ＋2上f (x )为增函数，所以f (x )min ＝f ⎝ ⎛⎭⎪⎫1e ＝－1e .B 卷：增分提能1．解：(1)f ′(x )＝2ax －e x， 令f (x )－f ′(x )＝ax (x －2)>0. 当a ＝0时，无解；当a >0时，解集为{x |x <0或x >2}； 当a <0时，解集为{x |0<x <2}． (2)设g (x )＝f ′(x )＝2ax －e x ， 则x 1，x 2是方程g (x )＝0的两个根．g ′(x )＝2a －e x ，当a ≤0时，g ′(x )<0恒成立，g (x )单调递减， 方程g (x )＝0不可能有两个根； 当a >0时，由g ′(x )＝0，得x ＝ln 2a ，当x ∈(－∞，ln 2a )时，g ′(x )>0，g (x )单调递增， 当x ∈(ln 2a ，＋∞)时，g ′(x )<0，g (x )单调递减． ∴当g (x )max >0时，方程g (x )＝0才有两个根， ∴g (x )max ＝g (ln 2a )＝2a ln 2a －2a >0， 得a >e2.故实数a 的取值X 围是⎝ ⎛⎭⎪⎫e 2，＋∞. 2．解：(1)当a ＝－4时，f (x )＝(4x 2－16x ＋16) x ，其中x >0.则f ′(x )＝25x －2x －2x.由f ′(x )>0得0<x <25或x >2.故函数f (x )的单调递增区间为⎝ ⎛⎭⎪⎫0，25和(2，＋∞)． (2)f ′(x )＝10x ＋a2x ＋a2x，a <0，由f ′(x )＝0得x ＝－a 10或x ＝－a2.当x ∈⎝⎛⎭⎪⎫0，－a 10时，f (x )单调递增；当x ∈－a 10，－a2时，f (x )单调递减；当x ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫－a2，＋∞时，f (x )单调递增． 易知f (x )＝(2x ＋a )2x ≥0，且f ⎝ ⎛⎭⎪⎫－a 2＝0. ①当－a2≤1时，即－2≤a <0时，f (x )在[1,4]上的最小值为f (1)，由f (1)＝4＋4a ＋a2＝8，得a ＝±22－2，均不符合题意．②当1<－a2≤4时，即－8≤a <－2时，f (x )在[1,4]上的最小值为f ⎝ ⎛⎭⎪⎫－a 2＝0，不符合题意．③当－a2>4时，即a <－8时，f (x )在[1,4]上的最小值可能在x ＝1或x ＝4处取得，而f (1)≠8，由f (4)＝2(64＋16a ＋a 2)＝8得a ＝－10或a ＝－6(舍去)，当a ＝－10时，f (x )在(1,4)上单调递减，f (x )在[1,4]上的最小值为f (4)＝8，符合题意．综上有，a ＝－10. 3．解：(1)当m ＝－2时，f (x )＝e x (x 3－2x 2－2x ＋2)，其定义域为(－∞，＋∞)．则f ′(x )＝e x(x 3－2x 2－2x ＋2)＋e x (3x 2－4x －2)＝x e x (x 2＋x －6)＝(x ＋3)x (x －2)e x， ∴当x ∈(－∞，－3)或x ∈(0,2)时，f ′(x )<0; 当x ∈(－3,0)或x ∈(2，＋∞)时，f ′(x )>0;f ′(－3)＝f ′(0)＝f ′(2)＝0，∴f (x )在(－∞，－3)上单调递减，在(－3,0)上单调递增； 在(0,2)上单调递减， 在(2，＋∞)上单调递增，∴当x ＝－3或x ＝2时，f (x )取得极小值； 当x ＝0时，f (x )取得极大值， ∴f (x )极小值＝f (－3)＝－37e －3，f (x )极小值＝f (2)＝－2e 2， f (x )极大值＝f (0)＝2.(2)f ′(x )＝e x (x 3＋mx 2－2x ＋2)＋e x (3x 2＋2mx －2)＝x e x[]x 2＋m ＋3x ＋2m －2.∵f (x )在[]－2，－1上单调递增， ∴当x ∈[]－2，－1时，f ′(x )≥0. 又∵当x ∈[]－2，－1时，x e x<0，∴当x ∈[]－2，－1时，x 2＋(m ＋3)x ＋2m －2≤0，∴⎩⎪⎨⎪⎧f ′－2＝－22－2m ＋3＋2m －2≤0，f ′－1＝－12－m ＋3＋2m －2≤0，解得m ≤4，∴当m ∈(]－∞，4时，f (x )在[]－2，－1上单调递增．。
2020版高考数学人教版理科一轮复习课时作业：15导数与函数的极值、最值含解析
课时作业15 导数与函数的极值、最值一、选择题1．当函数y ＝x ·2x 取极小值时，x ＝( B ) A.1ln2 B ．－1ln2 C ．－ln2D ．ln2解析：y ′＝2x ＋x ·2x ln2＝0，∴x ＝－1ln2.2．函数f (x )＝x 3－3x 2＋2在区间[－1,1]上的最大值是( C ) A ．－2 B ．0 C ．2D ．4解析：f ′(x )＝3x 2－6x ，令f ′(x )＝0，得x ＝0或2.∴f (x )在[－1,0)上是增函数，f (x )在(0,1]上是减函数．∴f (x )max ＝f (x )极大值＝f (0)＝2.3．若函数f (x )＝ax 3＋bx 2＋cx ＋d 有极值，则导函数f ′(x )的图象不可能是( D )解析：若函数f (x )＝ax 3＋bx 2＋cx ＋d 有极值，则此函数在某点两侧的单调性相反，也就是说导函数f ′(x )在此点两侧的导函数值的符号相反，所以导函数的图象要穿过x 轴，观察四个选项中的图象只有D 项是不符合要求的，即f ′(x )的图象不可能是D.4．(2019·贵州黔东南州联考)已知函数f (x )＝ln x －ax ，若函数f (x )在[1，e]上的最小值为32，则a 的值为( A )A ．－ eB ．－e 2C ．－32D ．e12解析：由题意，f ′(x )＝1x ＋ax 2，若a ≥0，则f ′(x )>0，函数单调递增，所以f (1)＝－a ＝32，矛盾；若－e<a <－1，函数f (x )在[1，－a ]上递减，在[－a ，e]上递增，所以f (－a )＝32，解得a ＝－e ；若－1≤a <0，函数f (x )是递增函数，所以f (1)＝－a ＝32，矛盾；若a ≤－e ，函数f (x )单调递减，所以f (e)＝32，解得a ＝－e2，矛盾．综上，a ＝－e ，故选A.5．(2019·河北邢台质检)若函数f (x )＝12x 2＋(a －1)x －a ln x 存在唯一的极值，且此极值不小于1，则a 的取值范围为( B )A.⎣⎢⎡⎭⎪⎫32，2B.⎣⎢⎡⎭⎪⎫32，＋∞ C.⎣⎢⎡⎭⎪⎫0，32 D ．(－1,0)∪⎣⎢⎡⎭⎪⎫32，＋∞ 解析：对函数求导得f ′(x )＝x －1＋a 1－1x ＝(x ＋a )(x －1)x ，因为函数存在唯一的极值，所以导函数存在唯一的零点，且零点大于0，故x ＝1是唯一的极值点，此时－a ≤0且f (1)＝－12＋a ≥1⇒a ≥32.故选B.6．(2019·江西宜春六校联考)已知函数f (x )＝x ln x －a e x (e 为自然对数的底数)有两个极值点，则实数a 的取值范围是( A )A.⎝⎛⎭⎪⎫0，1e B ．(0，e)C.⎝ ⎛⎭⎪⎫1e ，e D ．(－∞，e) 解析：f ′(x )＝ln x －a e x ＋1，若函数f (x )＝x ln x －a e x 有两个极值点，则y ＝a 和g (x )＝ln x ＋1e x 在(0，＋∞)上有2个交点，g ′(x )＝1x －ln x －1e x (x >0)．令h (x )＝1x －ln x －1，则h ′(x )＝－1x 2－1x <0，h (x )在(0，＋∞)上递减，而h (1)＝0，故x ∈(0,1)时，h (x )>0，即g ′(x )>0，g (x )递增，x ∈(1，＋∞)时，h (x )<0，即g ′(x )<0，g (x )递减，故g (x )max ＝g (1)＝1e ，而x →0时，g (x )→－∞，x →＋∞时，g (x )→0.若y ＝a 和g (x )＝ln x ＋1e x 在(0，＋∞)上有2个交点，只需0<a <1e .7．(2019·广东汕头质监)已知函数f (x )＝e xx －mx (e 为自然对数的底数)，若f (x )>0在(0，＋∞)上恒成立，则实数m 的取值范围是( C )A ．(－∞，2)B ．(－∞，e)C.⎝⎛⎭⎪⎫－∞，e 24 D.⎝ ⎛⎭⎪⎫e 24，＋∞ 解析：∵f (x )＝e x x －mx >0在(0，＋∞)上恒成立，∴m <e xx 2在(0，＋∞)上恒成立，令g (x )＝e xx 2，x >0，∴g ′(x )＝(x 2－2x )e x x 4＝(x －2)e x x 3，当0<x <2时，g ′(x )<0，g (x )单调递减；当x >2时，g ′(x )>0，g (x )单调递增．故当x ＝2时，g (x )取得最小值，且最小值为g (2)＝e 24.∴m <e 24.二、填空题8．函数f (x )＝x sin x ＋cos x 在⎣⎢⎡⎦⎥⎤π6，π上的最大值为π2.解析：因为f ′(x )＝sin x ＋x cos x －sin x ＝x cos x ，当x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤π6，π2时，f ′(x )≥0，函数f (x )单调递增，当x ∈⎝ ⎛⎦⎥⎤π2，π时，f ′(x )<0，函数f (x )单调递减，所以f (x )max ＝f ⎝ ⎛⎭⎪⎫π2＝π2.9．若函数f (x )＝2f ′(1)ln x －x ，则函数f (x )的极大值为2ln2－2. 解析：因为f (x )＝2f ′(1)ln x －x ，所以f ′(x )＝2f ′(1)x －1， 令x ＝1得，f ′(1)＝2f ′(1)－1，得f ′(1)＝1， 故f (x )＝2ln x －x ，定义域为(0，＋∞)．且f ′(x )＝2x －1＝2－x x ，当x ∈(0,2)时，f ′(x )>0，当x ∈(2，＋∞)时，f ′(x )<0，所以当x ＝2时，f (x )取得极大值，且f (x )极大值＝f (2)＝2ln2－2.10．(2019·安徽合肥质检)设a ∈R ，函数f (x )＝ax 3－3x 2，若函数g (x )＝f (x )＋f ′(x )，x ∈[0,2]，且在x ＝0处取得最大值，则a 的取值范围是⎝ ⎛⎦⎥⎤－∞，65. 解析：g (x )＝ax 3－3x 2＋3ax 2－6x ＝ax 2(x ＋3)－3x (x ＋2)，g (0)＝0.若g (x )在区间[0,2]上的最大值为g (0)，则g (x )≤g (0)，即ax 2(x ＋3)－3x (x ＋2)≤0在[0,2]上恒成立．当x＝0时，显然成立；当x ≠0时，有a ≤3(x ＋2)x (x ＋3)在(0,2]上恒成立．设h (x )＝3(x ＋2)x (x ＋3)＝3x ＋3＋6x 2＋3x ，显然h (x )在(0,2]上单调递减，最小值为h (2)＝3×(2＋2)2×(2＋3)＝65.因此a ≤65. 三、解答题11．(2018·北京卷)设函数f (x )＝[ax 2－(4a ＋1)x ＋4a ＋3]e x . (1)若曲线y ＝f (x )在点(1，f (1))处的切线与x 轴平行，求a ； (2)若f (x )在x ＝2处取得极小值，求a 的取值范围． 解：(1)因为f (x )＝[ax 2－(4a ＋1)x ＋4a ＋3]e x ， 所以f ′(x )＝[ax 2－(2a ＋1)x ＋2]e x . f ′(1)＝(1－a )e.由题设知f ′(1)＝0，即(1－a )e ＝0，解得a ＝1. 此时f (1)＝3e ≠0.所以a 的值为1.(2)由(1)得f ′(x )＝[ax 2－(2a ＋1)x ＋2]e x ＝(ax －1)(x －2)e x . 若a >12，则当x ∈(1a ，2)时，f ′(x )<0； 当x ∈(2，＋∞)时，f ′(x )>0. 所以f (x )在x ＝2处取得极小值．若a ≤12，则当x ∈(0,2)时，x －2<0，ax －1≤12x －1<0，所以f ′(x )>0.所以2不是f (x )的极小值点．综上可知，a 的取值范围是(12，＋∞)．12．(2019·四川内江一模)已知函数f (x )＝a sin x ＋b cos x (a ，b ∈R )，曲线y ＝f (x )在点⎝ ⎛⎭⎪⎫π3，f ⎝ ⎛⎭⎪⎫π3处的切线方程为y ＝x －π3.(1)求a ，b 的值；(2)设k ∈R ，求函数g (x )＝kx －f ⎝ ⎛⎭⎪⎫x ＋π3在⎣⎢⎡⎦⎥⎤0，π2上的最大值．解：(1)由切线方程知，当x ＝π3时，y ＝0，∴f ⎝ ⎛⎭⎪⎫π3＝32a ＋12b ＝0. ∵f ′(x )＝a cos x －b sin x ，∴由切线方程知，f ′⎝ ⎛⎭⎪⎫π3＝12a －32b ＝1，∴a ＝12，b ＝－32.(2)由(1)知，f (x )＝12sin x －32cos x ＝sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫x －π3， ∴g (x )＝kx －sin x ，g ′(x )＝k －cos x ， ①当k ≤0时，当x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤0，π2时，g ′(x )≤0，故g (x )单调递减．∴g (x )在⎣⎢⎡⎦⎥⎤0，π2上的最大值为g (0)＝0. ②当0<k <1时，∵g ′(0)＝k －1<0，g ′⎝ ⎛⎭⎪⎫π2＝k >0，∴存在x 0∈⎝ ⎛⎭⎪⎫0，π2，使g ′(x 0)＝0. 当x ∈[0，x 0)时，g ′(x )<0，故g (x )单调递减， 当x ∈⎝ ⎛⎦⎥⎤x 0，π2时，g ′(x )>0，故g (x )单调递增．∴g (x )在⎣⎢⎡⎦⎥⎤0，π2上的最大值为g (0)或g ⎝ ⎛⎭⎪⎫π2. 又g (0)＝0，g ⎝ ⎛⎭⎪⎫π2＝k π2－1，∴当0<k ≤2π时，g (x )在⎣⎢⎡⎦⎥⎤0，π2上的最大值为g (0)＝0.当2π<k <1时，g (x )在⎣⎢⎡⎦⎥⎤0，π2上的最大值为g ⎝ ⎛⎭⎪⎫π2＝k π2－1.③当k ≥1时，当x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤0，π2时，g ′(x )≥0，故g (x )单调递增，∴g (x )在⎣⎢⎡⎦⎥⎤0，π2上的最大值为g ⎝ ⎛⎭⎪⎫π2＝k π2－1.综上所述，当k ≤2π时，g (x )在⎣⎢⎡⎦⎥⎤0，π2上的最大值为g (0)＝0，当k >2π时，g (x )在⎣⎢⎡⎦⎥⎤0，π2上的最大值为g ⎝ ⎛⎭⎪⎫π2＝k π2－1.13．已知直线y ＝a 分别与函数y ＝e x ＋1和y ＝x －1交于A ，B 两点，则A ，B 之间的最短距离是( D )A.3－ln22B.5－ln22C.3＋ln22D.5＋ln22解析：由y ＝e x ＋1得x ＝ln y －1，由y ＝x －1得x ＝y 2＋1，所以设h (y )＝|AB |＝y 2＋1－(ln y －1)＝y 2－ln y ＋2，h ′(y )＝2y －1y ＝2⎝⎛⎭⎪⎫y －22⎝ ⎛⎭⎪⎫y ＋22y，当0<y <22时，h ′(y )<0，当y >22时，h ′(y )>0，即函数h (y )在区间⎝ ⎛⎭⎪⎫0，22上单调递减，在区间⎝ ⎛⎭⎪⎫22，＋∞上单调递增，所以h (y )min ＝h ⎝ ⎛⎭⎪⎫22＝⎝ ⎛⎭⎪⎫222－ln 22＋2＝5＋ln22，故选D. 14．(2019·河北五校联考)已知函数f (x )＝x ＋a ln x (a >0)，若∀x 1，x 2∈(12，1)(x 1≠x 2)，|f (x 1)－f (x 2)|>|1x 1－1x 2|，则正数a 的取值范围是[32，＋∞)．解析：由f (x )＝x ＋a ln x (a >0)，得当x ∈(12，1)时，f ′(x )＝1＋a x >0，f (x )在(12，1)上单调递增，不妨设x 1>x 2，则|f (x 1)－f (x 2)|>|1x 1－1x 2|，即f (x 1)－f (x 2)>1x 2－1x 1，f (x 1)＋1x 1>f (x 2)＋1x 2，令g (x )＝f (x )＋1x ，则g (x )在(12，1)上单调递增，所以g ′(x )＝1＋a x －1x 2≥0在(12，1)上恒成立，a x ≥1x 2－1，即a ≥1x －x 在(12，1)上恒成立，令h (x )＝1x －x ，x ∈(12，1)，则h ′(x )＝－1－1x 2<0，h (x )单调递减，故a ≥32，正数a 的取值范围是[32，＋∞)．尖子生小题库——供重点班学生使用，普通班学生慎用15．(2019·江西南昌调研)已知a 为常数，函数f (x )＝x (ln x －ax )有两个极值点x 1，x 2(x 1<x 2)，则( D )A ．f (x 1)>0，f (x 2)>－12B ．f (x 1)<0，f (x 2)<－12 C ．f (x 1)>0，f (x 2)<－12 D ．f (x 1)<0，f (x 2)>－12解析：f ′(x )＝ln x －2ax ＋1，依题意知f ′(x )＝0有两个不等实根x 1，x 2，即曲线y ＝1＋ln x 与直线y ＝2ax 有两个不同交点，如图．由直线y ＝x 是曲线y ＝1＋ln x 的切线， 可知：0<2a <1,0<x 1<1<x 2.∴a ∈⎝⎛⎭⎪⎫0，12.由0<x 1<1，得f (x 1)＝x 1(ln x 1－ax 1)<0， ∵当x 1<x <x 2时，f ′(x )>0， ∴f (x 2)>f (1)＝－a >－12，故选D.。
课时跟踪检测(十五) 导数与函数的极值、最值(普通高中)
课时跟踪检测（十五）导数与函数的极值、最值(一)普通高中适用作业A级——基础小题练熟练快1．函数y＝x e x的最小值是()A．－1B．－eC．－1e D．不存在解析：选C因为y＝x·e x，所以y′＝e x＋x e x＝(1＋x)e x，当x∈(－∞，－1)时，y′＜0，当x∈(－1，＋∞)时，y′＞0，所以当x＝－1时，y min＝(－1)e－1＝－1 e.2．函数f(x)＝ln x－x在区间(0，e]上的最大值为() A．1－e B．－1C．－e D．0解析：选B因为f′(x)＝1x－1＝1－xx，当x∈(0,1)时，f′(x)＞0；当x∈(1，e]时，f′(x)＜0，所以f(x)的单调递增区间是(0,1)，单调递减区间是(1，e]，所以当x＝1时，f(x)取得最大值ln 1－1＝－1.3.已知函数f(x)的定义域为(a，b)，导函数f′(x)在(a，b)上的图象如图所示，则函数f(x)在(a，b)上的极大值点的个数为()A．1 B．2C．3 D．4解析：选B由函数极值的定义和导函数的图象可知，f′(x)在(a，b)上与x轴的交点个数为4，但是在原点附近的导数值恒大于零，故x＝0不是函数f(x)的极值点，其余的3个交点都是极值点，其中有2个点满足其附近的导数值左正右负，故极大值点有2个．4．若商品的年利润y(万元)与年产量x(百万件)的函数关系式为y＝－x3＋27x＋123(x>0)，则获得最大利润时的年产量为()A．1百万件B．2百万件C．3百万件D．4百万件解析：选C y′＝－3x2＋27＝－3(x＋3)(x－3)，当0<x <3时，y ′>0； 当x >3时，y ′<0.故当x ＝3时，该商品的年利润最大．5．若函数f (x )＝x 3－2cx 2＋x 有极值点，则实数c 的取值范围为( ) A.⎣⎡⎭⎫32，＋∞ B.⎝⎛⎭⎫32，＋∞ C.⎝⎛⎦⎤－∞，－32∪⎣⎡⎭⎫32，＋∞ D.⎝⎛⎭⎫－∞，－32∪⎝⎛⎭⎫32，＋∞ 解析：选D 若函数f (x )＝x 3－2cx 2＋x 有极值点， 则f ′(x )＝3x 2－4cx ＋1＝0有两个不等实根， 故Δ＝(－4c )2－12＞0， 解得c ＞32或c ＜－32. 所以实数c 的取值范围为⎝⎛⎭⎫－∞，－32∪⎝⎛⎭⎫32，＋∞. 6．若e x ≥k ＋x 在R 上恒成立，则实数k 的取值范围为( ) A ．(－∞，1] B ．[1，＋∞) C ．(－∞，－1]D ．[－1，＋∞)解析：选A 由e x ≥k ＋x ，得k ≤e x －x . 令f (x )＝e x －x ， ∴f ′(x )＝e x －1.当f ′(x )<0时，解得x <0，当f ′(x )>0时，解得x >0. ∴f (x )在(－∞，0)上是减函数，在(0，＋∞)上是增函数． ∴f (x )min ＝f (0)＝1.∴实数k 的取值范围为(－∞，1]．故选A. 7．函数f (x )＝2x ＋1x 2＋2的极小值为________．解析：f ′(x )＝2(x 2＋2)－2x (2x ＋1)(x 2＋2)2＝－2(x ＋2)(x －1)(x 2＋2)2.令f ′(x )<0，得x <－2或x >1. 令f ′(x )>0，得－2<x <1.∴f (x )在(－∞，－2)，(1，＋∞)上是减函数，在(－2,1)上是增函数，∴f (x )极小值＝f (－2)＝－12.答案：－128．已知函数f (x )＝x 3＋3x 2－9x ＋1，若f (x )在区间[k,2]上的最大值为28，则实数k 的取值范围为________．解析：由题意知f ′(x )＝3x 2＋6x －9，令f ′(x )＝0，解得x ＝1或x ＝－3，所以f ′(x )，f (x )随x 的变化情况如下表：又f (－3)＝28，f (1)＝－4，f (2)＝3，所以f (x )在区间[k,2]上的最大值为28，所以k ≤－3.答案：(－∞，－3]9．(2018·广东五校协作体考试)函数f (x )＝x (x －a )2在x ＝2处有极小值，则a ＝________. 解析：f (x )＝x (x －a )2＝x 3－2ax 2＋a 2x ，f ′(x )＝3x 2－4ax ＋a 2，依题意可得f ′(2)＝3×22－4a ×2＋a 2＝0，解得a ＝2或a ＝6.当a ＝6时，f ′(x )＝3x 2－24x ＋36＝3(x 2－8x ＋12)，由f ′(x )＝3(x 2－8x ＋12)＞0可得x ＜2或x ＞6，由f ′(x )＝3(x 2－8x ＋12)＜0可得2＜x ＜6，故f (x )在x ＝2处取得极大值，不合题意．故a ＝2.答案：210．从边长为10 cm ×16 cm 的矩形纸板的四角截去四个相同的小正方形，做成一个无盖的盒子，则盒子容积的最大值为________cm 3.解析：设盒子容积为y cm 3，盒子的高为x cm ，x ∈(0,5)．则y ＝(10－2x )(16－2x )x ＝4x 3－52x 2＋160x ，∴y ′＝12x 2－104x ＋160.令y ′＝0，得x ＝2或x ＝203(舍去)，∴y max ＝6×12×2＝144(cm 3)． 答案：144B 级——中档题目练通抓牢1．函数f (x )＝x 2－5x ＋2e x 的极值点所在的区间为( ) A ．(0,1) B ．(－1,0) C ．(1,2)D ．(－2，－1)解析：选A ∵f ′(x )＝2x －5＋2e x 为增函数，f ′(0)＝－3<0，f ′(1)＝2e －3>0， ∵f ′(x )＝2x －5＋2e x 的零点在区间(0,1)上，∴f (x )＝x 2－5x ＋2e x 的极值点在区间(0,1)上． 2．设直线x ＝t 与函数h (x )＝x 2，g (x )＝ln x 的图象分别交于点M ，N ，则当|MN |最小时t 的值为( )A ．1 B.12 C.52D.22解析：选D 由已知条件可得|MN |＝t 2－ln t ， 设f (t )＝t 2－ln t (t >0)，则f ′(t )＝2t －1t ，令f ′(t )＝0，得t ＝22， 当0<t <22时，f ′(t )<0，当t ＞22时，f ′(t )＞0， ∴当t ＝22时，f (t )取得最小值，即|MN |取得最小值时t ＝22. 3．(2017·全国卷Ⅱ)若x ＝－2是函数f (x )＝(x 2＋ax －1)·e x－1的极值点，则f (x )的极小值为( )A ．－1B ．－2e －3C ．5e －3D ．1解析：选A 因为f (x )＝(x 2＋ax －1)e x －1， 所以f ′(x )＝(2x ＋a )e x －1＋(x 2＋ax －1)e x －1 ＝[x 2＋(a ＋2)x ＋a －1]e x －1.因为x ＝－2是函数f (x )＝(x 2＋ax －1)e x －1的极值点，所以－2是x 2＋(a ＋2)x ＋a －1＝0的根，所以a＝－1，f′(x)＝(x2＋x－2)e x－1＝(x＋2)(x－1)e x－1.令f′(x)>0，解得x<－2或x>1，令f′(x)<0，解得－2<x<1，所以f(x)在(－∞，－2)上单调递增，在(－2,1)上单调递减，在(1，＋∞)上单调递增，所以当x＝1时，f(x)取得极小值，且f(x)极小值＝f(1)＝－1.4．已知函数f(x)＝x3－3ax＋b的单调递减区间为(－1,1)，其极小值为2，则f(x)的极大值是________．解析：因为f(x)的单调递减区间为(－1,1)，所以a>0，由f′(x)＝3x2－3a＝3(x－a)(x＋a)，可得a＝1，由f(x)＝x3－3ax＋b在x＝1处取得极小值2，可得1－3＋b＝2，故b＝4.所以f(x)＝x3－3x＋4的极大值为f(－1)＝(－1)3－3×(－1)＋4＝6.答案：65．已知函数f(x)＝x3－32ax2＋b(a，b为实数，且a＞1)在区间[－1,1]上的最大值为1，最小值为－1，则a＝____________，b＝________.解析：因为f′(x)＝3x2－3ax＝3x(x－a)，令f′(x)＝0，解得x＝0或x＝a.因为a＞1，所以当x变化时，f′(x)与f(x)的变化情况如下表：由题意得b＝1.则f (－1)＝－3a 2，f (1)＝2－3a2，f (－1)＜f (1)，所以－3a 2＝－1，所以a ＝23.答案：2316．(2018·张掖一诊)设函数f (x )＝x 22－a ln x ，求函数f (x )的单调区间和极值．解：由f (x )＝x 22－a ln x ，得f ′(x )＝x －a x ＝x 2－ax (x ＞0)．①当a ≤0时，f ′(x )＞0，函数f (x )在(0，＋∞)上单调递增，函数既无极大值，也无极小值；②当a ＞0时，由f ′(x )＝0，得x ＝a 或x ＝－a (舍去)． 于是，当x 变化时，f ′(x )与f (x )的变化情况如下表：所以函数f (x )的单调递减区间是(0，a )，单调递增区间是(a ，＋∞)． 函数f (x )在x ＝a 处取得极小值f (a )＝a (1－ln a )2，无极大值．综上可知，当a ≤0时，函数f (x )的单调递增区间为(0，＋∞)，函数f (x )既无极大值也无极小值；当a ＞0时，函数f (x )的单调递减区间是(0，a )，单调递增区间为(a ，＋∞)，函数f (x )有极小值a (1－ln a )2，无极大值．7．已知函数f (x )＝x 3＋ax 2＋bx ＋c ，曲线y ＝f (x )在点x ＝1处的切线为l ：3x －y ＋1＝0，若x ＝23时，y ＝f (x )有极值．(1)求a ，b ，c 的值．(2)求y ＝f (x )在[－3,1]上的最大值和最小值． 解：(1)由f (x )＝x 3＋ax 2＋bx ＋c ，得f ′(x )＝3x 2＋2ax ＋b .当x ＝1时，切线l 的斜率为3，可得2a ＋b ＝0，① 当x ＝23时，y ＝f (x )有极值，则f ′⎝⎛⎭⎫23＝0， 可得4a ＋3b ＋4＝0，② 由①②，解得a ＝2，b ＝－4.由于切点的横坐标为1，纵坐标为4，所以f (1)＝4. 所以1＋a ＋b ＋c ＝4，得c ＝5. (2)由(1)可得f (x )＝x 3＋2x 2－4x ＋5， f ′(x )＝3x 2＋4x －4.令f ′(x )＝0，解得x ＝－2或x ＝23.当x 变化时，f ′(x )，f (x )的取值及变化情况如表所示：所以y ＝f (x )在[－3,1]上的最大值为13，最小值为9527.C 级——重难题目自主选做(2018·福建质检)已知函数f (x )＝x cos x －(a ＋1)sin x ，x ∈[0，π]，其中3π4≤a ≤23π3.(1)证明：当x ∈⎣⎡⎦⎤0，π2时，f (x )≤0； (2)判断f (x )的极值点个数，并说明理由．解：(1)证明：依题意，得f ′(x )＝－x sin x －a cos x ， 因为3π4≤a ≤23π3，所以当x ∈⎣⎡⎦⎤0，π2时，f ′(x )＜0， 所以f (x )在⎣⎡⎦⎤0，π2上单调递减， 故当x ∈⎣⎡⎦⎤0，π2时，f (x )≤f (0)＝0成立．(2)f (x )有唯一极值点． 理由如下：设p (x )＝f ′(x )，则p ′(x )＝－x cos x ＋(a －1)sin x ， 因为a ≥3π4＞1，所以当x ∈⎣⎡⎦⎤π2，π时，p ′(x )＞0， 所以p (x )在⎣⎡⎦⎤π2，π上单调递增， 因为p ⎝⎛⎭⎫π2＝－π2＜0，p (π)＝a ＞0， 所以p (x )在⎣⎡⎦⎤π2，π上存在唯一零点，记为β. 又由(1)知，当x ∈⎣⎡⎦⎤0，π2时，p (x )＜0， 所以p (x )在⎣⎡⎦⎤0，π2上无零点． 故f ′(x )在[0，π]上存在唯一零点β，当x ∈(0，β)时，f ′(x )＜0；当x ∈(β，π)时，f ′(x )＞0. 所以当x ∈[0，π]时，f (x )有唯一极值点β，β为极小值点．。
课时跟踪检测(十五) 导数与函数的极值、最值
课时跟踪检测（十五） 导数与函数的极值、最值一抓基础，多练小题做到眼疾手快1．函数f (x )＝ln x －x 在(0，e]上的最大值为________．解析：f ′(x )＝1x －1＝1－x x (x >0)，令f ′(x )>0，得0<x <1，令f ′(x )<0，得x >1，∴f (x )在(0,1]上是增函数，在(1，e]上是减函数．∴当x ＝1时，f (x )在(0，e]上取得最大值f (1)＝－1.答案：－12．函数f (x )＝12e x (sin x ＋cos x )⎝⎛⎭⎫x ∈⎣⎡⎦⎤0，π2的值域为________ 解析：∵x ∈⎣⎡⎦⎤0，π2，∴f ′(x )＝e x cos x ≥0， ∴f (0)≤f (x )≤f ⎝⎛⎭⎫π2，即12≤f (x )≤12e π2. 答案：⎣⎢⎡⎦⎥⎤12，12e π23．当函数y ＝x ·2x 取极小值时，x ＝________. 解析：令y ′＝2x ＋x ·2x ln 2＝0，∴x ＝－1ln 2. 答案：－1ln 24．若函数f (x )＝x 3－2cx 2＋x 有极值点，则实数c 的取值范围为________．解析：若函数f (x )＝x 3－2cx 2＋x 有极值点，则f ′(x )＝3x 2－4cx ＋1＝0有根，故Δ＝(－4c )2－12>0，从而c >32或c <－32.故实数c 的取值范围为⎝⎛⎭⎫－∞，－32∪⎝⎛⎭⎫32，＋∞.答案：⎝⎛⎭⎫－∞，－32∪⎝⎛⎭⎫32，＋∞ 5．已知函数f (x )＝2f ′(1)ln x －x ，则f (x )的极大值为________．解析：因为f ′(x )＝2f ′(1)x －1，令x ＝1，得f ′(1)＝1.所以f (x )＝2ln x －x ，f ′(x )＝2x －1.当0<x <2，f ′(x )>0；当x >2，f ′(x )<0.从而f (x )的极大值为f (2)＝2ln 2－2.答案：2ln 2－2二保高考，全练题型做到高考达标1．函数f (x )＝12x 2－ln x 的最小值为________．解析：f ′(x )＝x －1x ＝x 2－1x ，且x ＞0.令f ′(x )＞0，得x ＞1；令f ′(x )＜0，得0＜x ＜1.∴f (x )在x ＝1处取得极小值也是最小值，且f (1)＝12－ln 1＝12.答案：122．若函数f (x )＝x 3－3x －a 在区间[0,3]上的最大值和最小值分别为M ，N ，则M －N 的值为________．解析：f ′(x )＝3x 2－3，令f ′(x )＝0，得x ＝1(x ＝－1舍去)．∵f (0)＝－a ，f (1)＝－2－a ，f (3)＝18－a .∴M ＝18－a ，N ＝－2－a .∴M －N ＝20.答案：203．(2016·南京外国语学校)已知函数f (x )＝x 3＋bx 2＋cx 的图象如图所示，则x 21＋x 22等于________．解析：由图象可知f (x )的图象过点(1,0)与(2,0)，x 1，x 2是函数f (x )的极值点，因此1＋b ＋c ＝0,8＋4b ＋2c ＝0，解得b ＝－3，c ＝2，所以f (x )＝x 3－3x 2＋2x ，所以f ′(x )＝3x 2－6x ＋2.x 1，x 2是方程f ′(x )＝3x 2－6x ＋2＝0的两根，因此x 1＋x 2＝2，x 1x 2＝23，所以x 21＋x 22＝(x 1＋x 2)2－2x 1x 2＝4－43＝83. 答案：834．函数f (x )＝x 3－3ax ＋b (a ＞0)的极大值为6，极小值为2，则f (x )的单调递减区间是________．解析：令f ′(x )＝3x 2－3a ＝0，得x ＝±a ， 则f (x )，f ′(x )随x 的变化情况如下表：从而⎩⎪⎨⎪⎧(－a )3－3a (－a )＋b ＝6，(a )3－3a a ＋b ＝2，解得⎩⎪⎨⎪⎧a ＝1，b ＝4.所以f (x )的单调递减区间是(－1,1)． 答案：(－1,1)5．若函数f (x )＝13x 3＋x 2－23在区间(a ，a ＋5)上存在最小值，则实数a 的取值范围是________．解析：由题意，f ′(x )＝x 2＋2x ＝x (x ＋2)，故f (x )在(－∞，－2)，(0，＋∞)上是增函数，在(－2,0)上是减函数，作出其图象如图所示，令13x 3＋x 2－23＝－23得，x ＝0或x ＝－3，则结合图象可知，⎩⎪⎨⎪⎧－3≤a ＜0，a ＋5＞0，解得a ∈[－3,0)．答案：[－3,0)6．函数f (x )＝13x 3＋x 2－3x －4在[0,2]上的最小值是________．解析：f ′(x )＝x 2＋2x －3，令f ′(x )＝0得x ＝1(x ＝－3舍去)，又f (0)＝－4，f (1)＝－173，f (2)＝－103，故f (x )在[0,2]上的最小值是f (1)＝－173.答案：－1737．(2016·苏州模拟)已知f (x )＝x 3＋3ax 2＋bx ＋a 2在x ＝－1 时有极值0，则a －b ＝________.解析：由题意得f ′(x )＝3x 2＋6ax ＋b ，则⎩⎪⎨⎪⎧ a 2＋3a －b －1＝0，b －6a ＋3＝0，解得⎩⎪⎨⎪⎧a ＝1，b ＝3或⎩⎪⎨⎪⎧a ＝2，b ＝9，经检验当a ＝1，b ＝3时，函数f (x )在x ＝－1处无法取得极值，而a ＝2，b ＝9满足题意，故a －b ＝－7.答案：－78．给出下列四个命题：①若函数f (x )在[a ，b ]上有最大值，则这个最大值一定是函数f (x )在[a ，b ]上的极大值；②若函数f (x )在[a ，b ]上有最小值，则这个最小值一定是函数f (x )在[a ，b ]上的极小值； ③若函数f (x )在[a ，b ]上有最值，则最值一定在x ＝a 或x ＝b 处取得； ④若函数f (x )在(a ，b )内连续，则f (x )在(a ，b )内必有最大值与最小值． 其中真命题的个数为________．解析：因为函数的最值可以在区间[a ，b ]的两端点处取得，也可以在内部取得，当最值在端点处取得时，该最值就一定不是极值，故命题①与②为假命题．由于最值可以在区间内部取得，故命题③也为假命题．在(a ，b )内的单调函数，在(a ，b )内必定无最值(也无极值)，因此命题④也为假命题．综上所述，四个命题均为假命题．答案：09．设f (x )＝2x 3＋ax 2＋bx ＋1的导函数为f ′(x )，若函数y ＝f ′(x )的图象关于直线x ＝－12对称，且f ′(1)＝0. (1)求实数a ，b 的值； (2)求函数f (x )的极值．解：(1)因为f (x )＝2x 3＋ax 2＋bx ＋1， 故f ′(x )＝6x 2＋2ax ＋b ， 从而f ′(x )＝6⎝⎛⎭⎫x ＋a 62＋b －a 26， 即y ＝f ′(x )的图象关于直线x ＝－a6对称．所以－a 6＝－12，即a ＝3.由f ′(1)＝0，即6＋2a ＋b ＝0，得b ＝－12. 所以a ＝3，b ＝－12.(2)由(1)，知f (x )＝2x 3＋3x 2－12x ＋1， f ′(x )＝6x 2＋6x －12＝6(x －1)(x ＋2)．令f ′(x )＝0，即6(x －1)(x ＋2)＝0，解得x ＝－2或x ＝1.当x ∈(－∞，－2)时，f ′(x )>0，即f (x )在(－∞，－2)上单调递增； 当x ∈(－2,1)时，f ′(x )<0，即f (x )在(－2,1)上单调递减； 当x ∈(1，＋∞) 时，f ′(x )>0，即f (x )在(1，＋∞)上单调递增．从而函数f (x )在x ＝－2处取得极大值f (－2)＝21，在x ＝1处取得极小值f (1)＝－6.10．已知函数f(x)＝x－1＋ae x(a∈R，e为自然对数的底数)．(1)若曲线y＝f(x)在点(1，f(1))处的切线平行于x轴，求a的值；(2)求函数f(x)的极值．解：(1)由f(x)＝x－1＋ae x，得f′(x)＝1－a e x.又曲线y＝f(x)在点(1，f(1))处的切线平行于x轴，得f′(1)＝0，即1－ae＝0，解得a＝e.(2)f′(x)＝1－ae x，①当a≤0时，f′(x)＞0，f(x)为(－∞，＋∞)上的增函数，所以函数f(x)无极值．②当a＞0时，令f′(x)＝0，得e x＝a，即x＝ln a．x∈(－∞，ln a)时，f′(x)＜0；x ∈(ln a，＋∞)时，f′(x)＞0，所以f(x)在(－∞，ln a)上单调递减，在(ln a，＋∞)上单调递增，故f(x)在x＝ln a处取得极小值，且极小值为f(ln a)＝ln a，无极大值．综上，当a≤0时，函数f(x)无极值；当a＞0时，f(x)在x＝ln a处取得极小值ln a，无极大值．三上台阶，自主选做志在冲刺名校1．已知f(x)＝x3－6x2＋9x－abc，a＜b＜c，且f(a)＝f(b)＝f(c)＝0.现给出如下结论：①f(0)f(1)＞0；②f(0)f(1)＜0；③f(0)f(3)＞0；④f(0)f(3)＜0.其中正确结论的序号是________．解析：∵f′(x)＝3x2－12x＋9＝3(x－1)(x－3)，由f′(x)＜0，得1＜x＜3，由f′(x)＞0，得x＜1或x＞3，∴f(x)在区间(1,3)上是减函数，在区间(－∞，1)，(3，＋∞)上是增函数．又a＜b＜c，f(a)＝f(b)＝f(c)＝0，∴f(x)极大值＝f(1)＝4－abc＞0，f(x)极小值＝f(3)＝－abc＜0.∴0＜abc＜4.∴a，b，c均大于零，或者a＜0，b＜0，c＞0.又x＝1，x＝3为函数f(x)的极值点，后一种情况不可能成立，如图．∴f (0)＜0.∴f (0)f (1)＜0，f (0)f (3)＞0.∴正确结论的序号是②③. 答案：②③2．已知函数f (x )＝mx 3＋nx 2的图象在点(－1,2)处的切线与直线3x ＋y ＝0平行，若f (x )在区间[t ，t ＋1]上单调递减，则实数t 的取值范围是________．解析：因为f ′(x )＝3mx 2＋2nx ，由题意得⎩⎪⎨⎪⎧ f ′(－1)＝3m －2n ＝－3，f (－1)＝－m ＋n ＝2，解得⎩⎪⎨⎪⎧m ＝1，n ＝3，所以f ′(x )＝3x 2＋6x .又f (x )在区间[t ，t ＋1]上单调递减，所以f ′(x )＝3x 2＋6x ≤0在区间[t ，t ＋1]上恒成立．即⎩⎪⎨⎪⎧f ′(t )＝3t 2＋6t ≤0，f ′(t ＋1)＝3(t ＋1)2＋6(t ＋1)≤0，解得t ∈[－2，－1]．答案：[－2，－1]3．(2016·苏北四市调研)已知函数f (x )＝ax 2＋bx －ln x (a ＞0，b ∈R)． (1)设a ＝1，b ＝－1，求f (x )的单调区间；(2)若对任意的x ＞0，f (x )≥f (1)，试比较ln a 与－2b 的大小． 解：(1)由f (x )＝ax 2＋bx －ln x ，x ∈(0，＋∞)， 得f ′(x )＝2ax 2＋bx －1x .∵a ＝1，b ＝－1，∴f ′(x )＝2x 2－x －1x ＝(2x ＋1)(x －1)x (x ＞0)． 令f ′(x )＝0，得x ＝1.当0＜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． ∴f (x )的单调递减区间是(0,1)， f (x )的单调递增区间是(1，＋∞)．(2)由题意可知，f (x )在x ＝1处取得最小值，即x ＝1是f (x )的极值点， ∴f ′(1)＝0，∴2a ＋b ＝1，即b ＝1－2a . 令g (x )＝2－4x ＋ln x (x ＞0)， 则g ′(x )＝1－4xx .令g ′(x )＝0，得x ＝14.当0＜x ＜14时，g ′(x )＞0，g (x )单调递增，当x ＞14时，g ′(x )＜0，g (x )单调递减，∴g (x )≤g ⎝⎛⎭⎫14＝1＋ln 14＝1－ln 4＜0， ∴g (a )＜0，即2－4a ＋ln a ＝2b ＋ln a ＜0， 故ln a ＜－2b .。
高考数学一轮复习课时过关检测十五导数与函数的极值最值含解析
课时过关检测(十五) 导数与函数的极值、最值A 级——基础达标1．函数f (x )＝x 3－3x 2＋3x 的极值点的个数是( ) A ．0 B ．1 C ．2D ．3解析：A f ′(x )＝3x 2－6x ＋3＝3(x －1)2，当x ＝1时导函数值为0，但在此零点两侧导函数均大于0，所以此处不是函数的极值点，所以函数极值点个数为0．2．已知函数f (x )＝(x 2－a )e x，则“a ≥－1”是“f (x )有极值”的( ) A ．充分不必要条件 B ．必要不充分条件 C ．充要条件D ．既不充分也不必要条件解析：B f ′(x )＝(x 2＋2x －a )e x＝0，x 2＋2x －a ＝0，Δ＝4＋4a ．若Δ＝4＋4a ≤0，a ≤－1，则f ′(x )＝(x 2＋2x －a )e x≥0恒成立，f (x )为增函数，无极值；若Δ＝4＋4a ＞0，即a ＞－1，则f (x )有两个极值．所以“a ≥－1”是“f (x )有极值”的必要不充分条件．故选B ．3．设函数f (x )＝e xx ＋a ，若f (x )的极小值为e ，则a ＝( )A ．－12B ．12C ．32D ．2解析：B 由已知得f ′(x )＝exx ＋a －1x ＋a 2(x ≠－a )，令f ′(x )＝0，有x ＝1－a ，且当x ＜1－a 时函数f (x )单调递减，当x ＞1－a 时函数f (x )单调递增，∴f (x )的极小值为f (1－a )＝e1－a＝e ，即1－a ＝12，得a ＝12．故选B ．4．已知函数f (x )＝x 3＋bx 2＋cx 的图象如图所示，则x 21＋x 22＝( )A ．23 B ．43 C ．83D ．163解析：C 由题中图象可知f (x )的图象经过点(1,0)与(2,0)，x 1，x 2是函数f (x )的极值点，所以1＋b ＋c ＝0,8＋4b ＋2c ＝0，解得b ＝－3，c ＝2，所以f (x )＝x 3－3x 2＋2x ，所以f ′(x )＝3x 2－6x ＋2，x 1，x 2是方程3x 2－6x ＋2＝0的两根，所以x 1＋x 2＝2，x 1·x 2＝23，∴x 21＋x 22＝(x 1＋x 2)2－2x 1x 2＝4－2×23＝83．5．设函数f (x )＝⎩⎪⎨⎪⎧x ex ，x ≥a ，x ，x ＜a ，若函数存在最大值，则实数a 的取值范围是( )A ．a ≤1B ．a ＜1C ．a ≤1eD ．a ＜1e解析：C 显然x ＜a 时，f (x )＜a 无最大值，x ≥a 时，f (x )＝xe x 存在最大值，f ′(x )＝1－xex ，当x ＜1时，f ′(x )＞0，f (x )递增，当x ＞1时，f ′(x )＜0，f (x )递减，所以x ＝1时，f (x )取得极大值也是最大值．f (1)＝1e ，因此f (x )要有最大值，必须满足⎩⎪⎨⎪⎧a ≤1，a ≤1e，所以a ≤1e．故选C ．6．(多选)若函数f (x )＝2x 3－ax 2(a <0)在⎝ ⎛⎭⎪⎫a 2，a ＋63上有最大值，则a 的取值可能为( )A ．－6B ．－5C ．－4D ．－3解析：ABC 令f ′(x )＝2x (3x －a )＝0，得x 1＝0，x 2＝a 3(a <0)，当a3<x <0时，f ′(x )<0；当x <a 3或x >0时，f ′(x )>0，则f (x )的增区间为⎝ ⎛⎭⎪⎫－∞，a 3，(0，＋∞)，减区间为⎝ ⎛⎭⎪⎫a3，0，从而f (x )在x ＝a3处取得极大值f ⎝ ⎛⎭⎪⎫a 3＝－a 327，由f (x )＝－a 327，得⎝ ⎛⎭⎪⎫x －a 32⎝⎛⎭⎪⎫2x ＋a 3＝0，解得x＝a 3或x ＝－a 6，又f (x )在⎝ ⎛⎭⎪⎫a 2，a ＋63上有最大值，所以a 3<a ＋63≤－a 6，即a ≤－4，故选A 、B 、C ．7．(多选)已知函数f (x )＝x ＋sin x －x cos x 的定义域为[－2π，2π)，则( ) A ．f (x )为奇函数B ．f (x )在[0，π)上单调递增C ．f (x )恰有4个极大值点D ．f (x )有且仅有4个极值点解析：BD 因为f (x )的定义域为[－2π，2π)，所以f (x )是非奇非偶函数．f ′(x )＝1＋cos x －(cos x －x sin x )＝1＋x sin x ，当x ∈[0，π)时，f ′(x )>0，则f (x )在[0，π)上单调递增，显然f ′(0)≠0，令f ′(x )＝0，得sin x ＝－1x，在同一坐标系中分别作出y＝sin x ，y ＝－1x在区间[－2π，2π)上的图象如图所示，由图可知，这两个函数的图象在区间[－2π，2π)上共有4个公共点，且两图象在这些公共点上都不相切，故f (x )在区间[－2π，2π)上的极值点的个数为4，且f (x )只有2个极大值点，故选B 、D ．8．已知函数f (x )＝e －x－e x，x ∈[0，a ]，a 为正实数，则函数f (x )的最小值为________，最大值为________．解析：f ′(x )＝－e －x－e x＝－e 2x＋1ex ．当x ∈[0，a ]时，f ′(x )＜0恒成立，即f (x )在[0，a ]上单调递减．故当x ＝a 时，f (x )有最小值f (a )＝e －a －e a；当x ＝0时，f (x )有最大值f (0)＝e －0－e 0＝0．即f (x )的最小值为e －a－e a，最大值为0．答案：e －a －e a9．已知函数f (x )＝ax 3－12x 2＋x －x ln x 存在两个极值点，则实数a 的取值范围是________．解析：函数的定义域为(0，＋∞)，由题意得f ′(x )＝3ax 2－x －ln x ，因为函数f (x )有两个极值点，所以f ′(x )有两个变号零点．由f ′(x )＝0得3ax 2＝x ＋ln x ，即3a ＝x ＋ln x x 2，令g (x )＝x ＋ln x x 2，则g ′(x )＝－x ＋1－2ln xx 3，易知函数y ＝－x ＋1－2ln x 是减函数，且当x ＝1时，y ＝0，所以当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．故g (x )max ＝g (1)＝1，又当0＜x ＜1e时，g (x )＜0，当x ＞1时，g (x )＞0，所以要使f ′(x )有两个零点，需0＜3a ＜1，即0＜a ＜13．答案：⎝ ⎛⎭⎪⎫0，13 10．已知函数f (x )＝ln x －ax (a ∈R )． (1)当a ＝12时，求f (x )的极值；(2)讨论函数f (x )在定义域内极值点的个数．解：(1)当a ＝12时，f (x )＝ln x －12x ，函数的定义域为(0，＋∞)且f ′(x )＝1x －12＝2－x2x ，令f ′(x )＝0，得x ＝2，于是当x 变化时，f ′(x )，f (x )的变化情况如下表．故f (x )(2)由(1)知，函数f (x )的定义域为(0，＋∞)， f ′(x )＝1x －a ＝1－axx(x >0)．当a ≤0时，f ′(x )>0在(0，＋∞)上恒成立，则函数在(0，＋∞)上单调递增，此时函数在定义域上无极值点；当a >0时，若x ∈⎝⎛⎭⎪⎫0，1a ，则f ′(x )>0，若x ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫1a，＋∞，则f ′(x )<0，故函数在x ＝1a处有极大值．综上可知，当a ≤0时，函数f (x )无极值点；当a >0时，函数y ＝f (x )有一个极大值点，且为x ＝1a．B 级——综合应用11．关于x 的不等式2sin 3x cos x －a ≤0在x ∈(0，π)恒成立，则实数a 的最小值为( ) A ．－338B ．0C ．1D ．338解析：D 依题意，令f (x )＝2sin 3x cos x ，所以f ′(x )＝6sin 2x cos 2x －2sin 4x ＝2sin 2x (3cos 2x －sin 2x )＝2sin 2x (4cos 2x －1)，又x ∈(0，π)，令f ′(x )＝0，可得cos x ＝±12，所以x ＝π3或x ＝2π3，当x ∈⎝⎛⎭⎪⎫0，π3时，f ′(x )＞0，所以f (x )＝2sin 3x cos x 在x ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫0，π3单调递增；当x ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫π3，2π3时，f ′(x )＜0，所以f (x )＝2sin 3x cos x 在x ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫π3，2π3单调递减；当x ∈⎝⎛⎭⎪⎫2π3，π时，f ′(x )＞0，所以f (x )＝2sin 3x cos x 在x ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫2π3，π单调递增，所以当x ＝π3时，函数取最大值为f ⎝ ⎛⎭⎪⎫π3＝338，所以实数a 的最小值为338．故选D ．12．(2022·潍坊模拟)某商场销售某种商品，经验表明，该商品每日的销售量y (千克)与销售价格x (元/千克)满足关系式y ＝2x －3＋10(x －6)2，x ∈(3,6)．若该商品的成本为3元/千克，则当销售价格为________元/千克时，该商场每日销售该商品所获得的利润最大．解析：商场每日销售该商品所获得的利润为f (x )＝(x －3)⎣⎢⎡⎦⎥⎤2x －3＋10x －62＝2＋10(x －3)(x －6)2,3＜x ＜6，f ′(x )＝10[]x －62＋2x －3x －6＝30(x －4)·(x－6)．令f ′(x )＝0，得x ＝4或x ＝6(舍去)．故当x ∈(3,4)时f ′(x )＞0，当x ∈(4,6)时f ′(x )＜0．则函数f (x )在(3,4)上单调递增，在(4,6)上单调递减，∴当x ＝4时函数f (x )取得最大值f (4)＝42．故当销售价格为4元/千克时，商场每日销售该商品所获得的利润最大．`答案：413．有三个条件：①函数f (x )的图象过点(0,1)，且a ＝1；②f (x )在x ＝1时取得极大值116；③函数f (x )在x ＝3处的切线方程为4x －2y －7＝0，这三个条件中，请选择一个合适的条件将下面的题目补充完整(只要填写序号)，并解答本题．题目：已知函数f (x )＝13x 3＋a 2x 2＋2x ＋b 存在极值，并且________．(1)求f (x )的解析式；(2)当x ∈[1,3]时，求函数f (x )的最值．注：如果选择多个条件分别解答，则按第一个解答计分．解：选①：(1)f (0)＝b ＝1，所以a ＝b ＝1，故f (x )＝13x 3＋12x 2＋2x ＋1．(2)由(1)知f ′(x )＝x 2＋x ＋2＝⎝ ⎛⎭⎪⎫x ＋122＋74＞0，所以f (x )单调递增，故f (x )max ＝f (3)＝412，f (x )min ＝f (1)＝236．选②：(1)因为f (x )＝13x 3＋a 2x 2＋2x ＋b ，所以f ′(x )＝x 2＋ax ＋2，由题意知⎩⎪⎨⎪⎧f 1＝13×13＋a 2×12＋2×1＋b ＝116，f ′1＝12＋a ＋2＝0，解得⎩⎪⎨⎪⎧a ＝－3，b ＝1，故f (x )＝13x 3－32x 2＋2x ＋1，经检验f (x )在x ＝1时取得极大值，故符合题意，所以f (x )＝13x 3－32x 2＋2x ＋1．(2)由(1)知f ′(x )＝x 2－3x ＋2，令f ′(x )＝x 2－3x ＋2＝0，解得x ＝1或x ＝2， 所以x ∈[1,2)时，f ′(x )＜0，f (x )单调递减；x ∈(2,3]时，f ′(x )＞0，f (x )单调递增，则f (1)＝13－32＋2＋1＝116，f (2)＝13×23－32×22＋2×2＋1＝53，f (3)＝13×33－32×32＋2×3＋1＝52，所以f (x )min ＝53，f (x )max ＝52．选③：(1)由题意知⎩⎪⎨⎪⎧f 3＝52，f ′3＝2，又因为f ′(x )＝x 2＋ax ＋2，所以⎩⎪⎨⎪⎧f 3＝13×33＋a 2×32＋2×3＋b ＝52，f ′3＝32＋3a ＋2＝2，解得⎩⎪⎨⎪⎧a ＝－3，b ＝1.所以f (x )＝13x 3－32x 2＋2x ＋1．(2)由(1)知，f ′(x )＝x 2－3x ＋2，令f ′(x )＝0，解得x ＝1或x ＝2，所以x ∈[1,2)时，f ′(x )＜0，f (x )单调递减；x ∈(2,3]时，f ′(x )＞0，f (x )单调递增．又因f (1)＝116，f (2)＝53，f (3)＝52，所以f (x )max ＝f (3)＝52，f (x )min ＝f (2)＝53．C 级——迁移创新14．(多选)已知函数y ＝f (x )的导函数y ＝f ′(x )的图象如图所示，则下列结论正确的是( )A ．f (a )＜f (b )＜f (c )B ．f (e )＜f (d )＜f (c )C ．x ＝c 时，f (x )取得最大值D ．x ＝d 时，f (x )取得最小值解析：AB 由f ′(x )图象可知，当x ∈(－∞，c )∪(e ，＋∞)时，f ′(x )＞0；当x ∈(c ，e )时，f ′(x )＜0，∴f (x )在(－∞，c )，(e ，＋∞)上单调递增，在(c ，e )上单调递减．对于A ，∵a ＜b ＜c ，∴f (a )＜f (b )＜f (c )，A 正确；对于B ，∵c ＜d ＜e ，∴f (e )＜f (d )＜f (c )，B 正确；对于C ，由单调性知f (c )为极大值，当x ＞e 时，可能存在f (x 0)＞f (c )，C 错误；对于D ，由单调性知f (e )＜f (d )，D 错误．故选A 、B ．15．设函数f (x )＝ln x ＋x 2＋2ax ＋1． (1)当a ＝－32时，求f (x )的极值；(2)判断函数f (x )在(a ＋2，＋∞)上是否存在极值．若存在，试求a 的取值范围；若不存在，请说明理由．解：(1)依题意知f (x )的定义域为(0，＋∞)， 当a ＝－32时，函数f (x )＝ln x ＋x 2－3x ＋1(x ＞0)．对f (x )求导，得f ′(x )＝1x ＋2x －3＝2x 2－3x ＋1x ＝2x －1⎝⎛⎭⎪⎫x －12x，令f ′(x )＝0，解得x ＝1或x ＝12．当x ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫0，12时，f ′(x )＞0；当x ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫12，1时，f ′(x )＜0；当x ∈(1，＋∞)时，f ′(x )＞0．所以函数f (x )在⎝ ⎛⎭⎪⎫0，12，(1，＋∞)上单调递增，在⎝ ⎛⎭⎪⎫12，1上单调递减．于是f (x )在x ＝1处取得极小值，且极小值为f (1)＝－1，在x ＝12处取得极大值，且极大值为f ⎝ ⎛⎭⎪⎫12＝ln 12－14， 所以函数f (x )的极大值为ln 12－14，极小值为－1．(2)存在．对f (x )求导，得f ′(x )＝1x ＋2x ＋2a ＝2x 2＋2ax ＋1x(x ＞0)．令f ′(x )＝0，即2x 2＋2ax ＋1＝0，令g (x )＝2x 2＋2ax ＋1，则函数g (x )的图象的对称轴为直线x ＝－a2．因为a ＋2≥0，所以a ≥－2．①当－a 2≤a ＋2，即a ≥－43时，g (a ＋2)＝2(a ＋2)2＋2a (a ＋2)＋1＝4a 2＋12a ＋9＞0恒成立，所以f (x )在(a ＋2，＋∞)上无极值．②当－a2＞a ＋2，即a ＜－43时，则－2≤a ＜－43，g ⎝ ⎛⎭⎪⎫－a 2＝2×a 24＋2a ⎝ ⎛⎭⎪⎫－a 2＋1＝－a 22＋1． 当－a 22＋1≥0时，有－2≤a ≤2，即－2≤a ＜－43时，f ′(x )≥0恒成立，所以f (x )在(a ＋2，＋∞)上无极值．当－a 22＋1＜0时，有a ＜－2或a ＞2，又－2≤a ＜－43，所以－2≤a ＜－2，因为g (a ＋2)＝4a 2＋12a ＋9≥0，g ⎝ ⎛⎭⎪⎫－a 2＝－a 22＋1＜0，当x →＋∞时，g (x )＞0，所以存在x 1∈⎝ ⎛⎭⎪⎫a ＋2，－a 2，使得f ′(x 1)＝0，存在x 2∈⎝ ⎛⎭⎪⎫－a2，＋∞，使得f ′(x 2)＝0．所以当x ∈(a ＋2，x 1)时，f ′(x )＞0；当x ∈(x 1，x 2)时，f ′(x )＜0；当x ∈(x 2，＋∞)时，f ′(x )＞0．由此可知，当－2≤a ＜－2时，f (x )有极值．综上所述，函数f (x )在(a ＋2，＋∞)上存在极值，且实数a 的取值范围为[－2，－2)．。
2019版数学一轮高中全程复习方略课时作业15导数与函数的极值、最值+Word版含解析.docx
课时作业15导数与函数的极值、最值［授课提示：对应学生用书第208页］一、选择题1.（2018-岳阳一模）下列函数中，既是奇函数乂存在极值的是（）A. y=兀'B. y=\n（—x）_ 2C. y=xe 'D.『=兀+匚解析：由题可知，B, C选项中的函数不是奇函数，A选项中，函数单调递增（无极值），而D选项中的函数既为奇函数又存在极值.答案：D2.函数y=^的最大值为（）A. e_1B. ej —in x解析：令=—=0,解得x=e.当x＞e 时，）/ ＜0；当0＜%＜e 时，），＞0,所以y极大值=金）=5，在定义域内只有一个极值，所以y m ax答案：A；从边长为10cmX16cm的矩形纸板的四角截去四个相同的小正方形，作成一个无盖的盒子，则盒子容积的最大值为（）A. 12 cm3 B・ 72 cm3C・ 144 cn? D. 160 cm3解析:设盒子容积为y cm3,盒子的高为兀cm,则兀丘（0,5）.则y=（10-2x）（16-2x）x=4x3-52?+160x,on所以= 12x2— 104x+160.令=0,得x=2或了（舍去），所以Vmax=6 X 12 X 2= 144（cm'）・答案：C4.已知函数y=xf（兀）的图彖如图所示（其中f （x）是函数/U）的导函数）.则下面四个图象中，y=j［x）的图象大致是（）解析：由条件可知当0＜兀＜1时，xf（x）＜0, 所以f （x）＜0,函数递减.当兀>1 时，xf (x)>0,所以f (x)>0,函数递增，所以当兀=1时，函数取得极小值.当兀<—1 时，xf (x)<0,所以f (x)>0,函数递增，当一l<x<0, xf (x)>0, 所以f (x)<0,函数递减， 有C 项. 答案:C(r — n e则Q (x)= ,则gd)在(0,1)内单调递减，在(1, +oo)内单调递增. ・・.g(x)在(0, +°°)上有最小值，为g(l) = e,结合g(x)=¥与y=k 的图象可 知，要满足题意，只需kWe,选A. 答案：A二、填空题6.已知函数fix) =x 3+aj^+bx+a 2在x=l 处有极值10,则夬2)= 解析：•.•函=x 3+ax 1+bx+a 2在兀=1处有极值10, ・・・夬1)=10,且f(1)=0,G = — 3 9 或＜b=3 [b=-ll.a=_3, 而当仁时，函数在x=l 处无极值，故舍去.[b=3:.fix) =x 3+4X 2-1 lx+16,・・・夬2)=1&答案：187•要做一个圆锥形漏斗，其母线长为20 cm,要使体积最大，则其高为 _______ cm.解析：设圆锥的体积为V cm 3,高为h cm, 则卩=尹(400—Q/z=*7c(400力一/?), 1 °■•・W = ^(400-3/z 2), 由V' =0,得"呼. 所以当匕=呼cm 时，V 最大. 答案：y*\/38. 已知函数Ax)=x 3-3ax+b 的单调递减区间为(一1,1),其极小值为2,则所以当 -1时，函数取得极大值.符合条件的只5.已知函数J 数R 的取值范围( A. ( — 8, e ] C ・(一°°, e))半- ) B ・[0, D ・[0, e] e) x 2e x —2jte A 解析f (兀)=f x=2是函数他)的唯 个极值点，则实1 +a+b+c/= 10, 3+2a+b=0, 解得 (兀＞0)・设g (x )=Y ，j{x)的极大值是 _______ .解析：依题意，yw 的单调递减区间为(一i,i ), 由 f W = 3x 2 — 3a=3(x —\[a)(x+y[a), 可得a — 1, 由J(x)=x 3—3ajc+h 在x=l 处取得极小值2, 可得1—3+方=2,故b=4.所以—3x+4的极大值为 几―1)=(—1)3 —3X(—1)+4=6.答案：6三、解答题9. (2018-湖北七市(州)协作体联考)设/ieN*, a, /?eR,函数兀c)=呼+b, 已知曲线y=j{x)在点(1,0)处的切线方程为y=x-\. ⑴求a, b ；(2)求几Q 的最大值.:・f (1) = 67,又切线斜率为1,故0=1. 由曲线y=fix)过点(1,0),有夬1)=/?=0. 故 a=l, b=0. 令f (x) = o,即 1 —7?ln 兀=0,解得 X=e£当0＜无＜』时，有f (对＞0,得他)在(0,占上是增函数;当x ＞£时，有f (兀)＜0,得夬兀)在(£, +8)上是减函数.故几兀)在兀=£处取得最大值磴)=舊10. (2018-襄阳模拟)已知函数j[x)=x —x, g(X )= ln 兀. ⑴求函数y =./(兀)一g(x)的极值；⑵已知实数fWR,求函数y=fixg(x)-2)f %e[l, e]的值域. 解析：(1)因为 y —A-^)—W — x 2 —x — Inx, 所以»1丄仝丿 X X X因为x ＞0,所以当0＜兀＜1时，才＜0；当兀＞1时，y' ＞0,即函数y=J(x)—g(x)在(0,1)上車调递减，在(1, +°°)上单调递增， 故函数y=AX ＞—g(x)有极小值0,无极大值.(2)y =/(xg(x)—2) = (%ln %—2)2 — (xln x —2) = (xln x)2—5xln x+6, 令 u=x\nx 9 当 xW[l, e]时，u =ln 兀+l ＞0,所以 u=xlnx 在[1, e]上单调 递增， 所以 0W 况We, y=h(n) — u — 5w+6,/?(%)图象的对称轴u=^.h(u)在0, I*上单调递减，在(|, e 上单调递增.解析：(1笊兀)的定义域为(0, +oo), f (x) =a(l —n\n x) In Y (2)由⑴知y (兀)=才，f (x)=1 —nln x力(％)min —h又力(0) = 6, /z(e) = e 2 —5e+6, 则 /Z (w)max = 6.所以所求函数的值域为6［能力挑战］11. (2017-新课标全国卷 II)已知函数 j{x)=ax 2—ax —x\n x,且 J{x) 20.(1) 求 a ；(2) 证明：心)存在唯一的极大值点尤0,且C '2<A X O)<2'2.解析：(1笊朗的定义域为(0, +oo)・设 g(x) = czx_d_ln x,则，心)=xg(x), 等价于 g(x)20.因为 g(l) = 0, g(x)20,故 g‘(1)=0,而 g‘ (x)=^z -p g r(1)=G —1,得 a=\.若 G =1,则 g ，(兀)=]_£当0<兀<1时，g f (x)<0, g(x)单调递减；当时，g‘ (x)>0, gd)单调递增.所以x= \是gfr)的极小很点,故g(x)2g(l)=0・综上，a=l. (2)证明：由(1)知 x, f (x) = 2x —2 —In x所以处)在(0,寸上单调递减, 又力(e 2)>0,力甘)<0,力(1) = 0, 所以/z(x)在(0, 上有唯一零# x0)时，h(x)>0；当 %e (xO,l)时，h(x)<0；当 xe (l, +^)时，h(x)>0. 因为f(%)=/?(%),所以x=x0是/(X )的唯一极大值点. 由f CvO)=O 得 111x0=2(x0—1),故几tO)=xO ・(l —兀0)・( n 1由尤0 e (0,寸得心))<才.因为x=x0是.几X )在(0,1)上的最大值点， 由 eTe (0,l), f (「)H0 得AxO)>Ae->e-2. 所以 e -2</(%0)<2-2. 上有唯一零点1,且当x e (0,上有唯一零点xO,在+oo设 A(x)=2%-2-lnx,则 F (x)=2--X当 xe T , +°° 时，h' (x)>0. 上单调递增.。
2020版高考数学人教版理科一轮复习课时作业：15 导数与函数的极值、最值 Word版含解析
课时作业15 导数与函数的极值、最值一、选择题1．当函数y ＝x ·2x 取极小值时，x ＝( B ) A.1ln2 B ．－1ln2 C ．－ln2D ．ln2解析：y ′＝2x＋x ·2xln2＝0，∴x ＝－1ln2.2．函数f (x )＝x 3－3x 2＋2在区间[－1,1]上的最大值是( C ) A ．－2 B ．0 C ．2D ．4解析：f ′(x )＝3x 2－6x ，令f ′(x )＝0，得x ＝0或2.∴f (x )在[－1,0)上是增函数，f (x )在(0,1]上是减函数．∴f (x )max ＝f (x )极大值＝f (0)＝2.3．若函数f (x )＝ax 3＋bx 2＋cx ＋d 有极值，则导函数f ′(x )的图象不可能是( D )解析：若函数f (x )＝ax 3＋bx 2＋cx ＋d 有极值，则此函数在某点两侧的单调性相反，也就是说导函数f ′(x )在此点两侧的导函数值的符号相反，所以导函数的图象要穿过x 轴，观察四个选项中的图象只有D 项是不符合要求的，即f ′(x )的图象不可能是D.4．(2019·贵州黔东南州联考)已知函数f (x )＝ln x －ax ，若函数f (x )在[1，e]上的最小值为32，则a 的值为( A )A ．－ eB ．－e 2C ．－32D ．e12解析：由题意，f ′(x )＝1x ＋ax 2，若a ≥0，则f ′(x )>0，函数单调递增，所以f (1)＝－a ＝32，矛盾；若－e<a <－1，函数f (x )在[1，－a ]上递减，在[－a ，e]上递增，所以f (－a )＝32，解得a ＝－e ；若－1≤a <0，函数f (x )是递增函数，所以f (1)＝－a ＝32，矛盾；若a ≤－e ，函数f (x )单调递减，所以f (e)＝32，解得a ＝－e2，矛盾．综上，a ＝－e ，故选A.5．(2019·河北邢台质检)若函数f (x )＝12x 2＋(a －1)x －a ln x 存在唯一的极值，且此极值不小于1，则a 的取值范围为( B )A.⎣⎢⎡⎭⎪⎫32，2B.⎣⎢⎡⎭⎪⎫32，＋∞ C.⎣⎢⎡⎭⎪⎫0，32 D ．(－1,0)∪⎣⎢⎡⎭⎪⎫32，＋∞ 解析：对函数求导得f ′(x )＝x －1＋a 1－1x ＝(x ＋a )(x －1)x ，因为函数存在唯一的极值，所以导函数存在唯一的零点，且零点大于0，故x ＝1是唯一的极值点，此时－a ≤0且f (1)＝－12＋a ≥1⇒a ≥32.故选B.6．(2019·江西宜春六校联考)已知函数f (x )＝x ln x －a e x (e 为自然对数的底数)有两个极值点，则实数a 的取值范围是( A )A.⎝⎛⎭⎪⎫0，1e B ．(0，e)C.⎝ ⎛⎭⎪⎫1e ，e D ．(－∞，e)解析：f ′(x )＝ln x －a e x ＋1，若函数f (x )＝x ln x －a e x 有两个极值点，则y ＝a 和g (x )＝ln x ＋1e x 在(0，＋∞)上有2个交点，g ′(x )＝1x －ln x －1e x (x >0)．令h (x )＝1x －ln x －1，则h ′(x )＝－1x 2－1x <0，h (x )在(0，＋∞)上递减，而h (1)＝0，故x ∈(0,1)时，h (x )>0，即g ′(x )>0，g (x )递增，x ∈(1，＋∞)时，h (x )<0，即g ′(x )<0，g (x )递减，故g (x )max ＝g (1)＝1e ，而x →0时，g (x )→－∞，x →＋∞时，g (x )→0.若y ＝a 和g (x )＝ln x ＋1e x 在(0，＋∞)上有2个交点，只需0<a <1e .7．(2019·广东汕头质监)已知函数f (x )＝e xx －mx (e 为自然对数的底数)，若f (x )>0在(0，＋∞)上恒成立，则实数m 的取值范围是( C )A ．(－∞，2)B ．(－∞，e)C.⎝⎛⎭⎪⎫－∞，e 24 D.⎝ ⎛⎭⎪⎫e 24，＋∞ 解析：∵f (x )＝e x x －mx >0在(0，＋∞)上恒成立，∴m <e xx 2在(0，＋∞)上恒成立，令g (x )＝e xx 2，x >0，∴g ′(x )＝(x 2－2x )e x x 4＝(x －2)e x x 3，当0<x <2时，g ′(x )<0，g (x )单调递减；当x >2时，g ′(x )>0，g (x )单调递增．故当x ＝2时，g (x )取得最小值，且最小值为g (2)＝e 24.∴m <e 24.二、填空题8．函数f (x )＝x sin x ＋cos x 在⎣⎢⎡⎦⎥⎤π6，π上的最大值为π2.解析：因为f ′(x )＝sin x ＋x cos x －sin x ＝x cos x ，当x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤π6，π2时，f ′(x )≥0，函数f (x )单调递增，当x ∈⎝ ⎛⎦⎥⎤π2，π时，f ′(x )<0，函数f (x )单调递减，所以f (x )max ＝f ⎝ ⎛⎭⎪⎫π2＝π2.9．若函数f (x )＝2f ′(1)ln x －x ，则函数f (x )的极大值为2ln2－2. 解析：因为f (x )＝2f ′(1)ln x －x ，所以f ′(x )＝2f ′(1)x －1， 令x ＝1得，f ′(1)＝2f ′(1)－1，得f ′(1)＝1， 故f (x )＝2ln x －x ，定义域为(0，＋∞)．且f ′(x )＝2x －1＝2－x x ，当x ∈(0,2)时，f ′(x )>0，当x ∈(2，＋∞)时，f ′(x )<0，所以当x ＝2时，f (x )取得极大值，且f (x )极大值＝f (2)＝2ln2－2.10．(2019·安徽合肥质检)设a ∈R ，函数f (x )＝ax 3－3x 2，若函数g (x )＝f (x )＋f ′(x )，x ∈[0,2]，且在x ＝0处取得最大值，则a 的取值范围是⎝ ⎛⎦⎥⎤－∞，65.解析：g (x )＝ax 3－3x 2＋3ax 2－6x ＝ax 2(x ＋3)－3x (x ＋2)，g (0)＝0.若g (x )在区间[0,2]上的最大值为g (0)，则g (x )≤g (0)，即ax 2(x ＋3)－3x (x ＋2)≤0在[0,2]上恒成立．当x ＝0时，显然成立；当x ≠0时，有a ≤3(x ＋2)x (x ＋3)在(0,2]上恒成立．设h (x )＝3(x ＋2)x (x ＋3)＝3x ＋3＋6x 2＋3x ，显然h (x )在(0,2]上单调递减，最小值为h (2)＝3×(2＋2)2×(2＋3)＝65.因此a ≤65.三、解答题11．(2018·北京卷)设函数f (x )＝[ax 2－(4a ＋1)x ＋4a ＋3]e x . (1)若曲线y ＝f (x )在点(1，f (1))处的切线与x 轴平行，求a ； (2)若f (x )在x ＝2处取得极小值，求a 的取值范围． 解：(1)因为f (x )＝[ax 2－(4a ＋1)x ＋4a ＋3]e x ， 所以f ′(x )＝[ax 2－(2a ＋1)x ＋2]e x . f ′(1)＝(1－a )e.由题设知f ′(1)＝0，即(1－a )e ＝0，解得a ＝1. 此时f (1)＝3e ≠0.所以a 的值为1.(2)由(1)得f ′(x )＝[ax 2－(2a ＋1)x ＋2]e x ＝(ax －1)(x －2)e x . 若a >12，则当x ∈(1a ，2)时，f ′(x )<0； 当x ∈(2，＋∞)时，f ′(x )>0. 所以f (x )在x ＝2处取得极小值．若a ≤12，则当x ∈(0,2)时，x －2<0，ax －1≤12x －1<0，所以f ′(x )>0.所以2不是f (x )的极小值点．综上可知，a 的取值范围是(12，＋∞)．12．(2019·四川内江一模)已知函数f (x )＝a sin x ＋b cos x (a ，b ∈R )，曲线y ＝f (x )在点⎝⎛⎭⎪⎫π3，f ⎝ ⎛⎭⎪⎫π3处的切线方程为y ＝x －π3. (1)求a ，b 的值；(2)设k ∈R ，求函数g (x )＝kx －f ⎝⎛⎭⎪⎫x ＋π3在⎣⎢⎡⎦⎥⎤0，π2上的最大值．解：(1)由切线方程知，当x ＝π3时，y ＝0，∴f ⎝ ⎛⎭⎪⎫π3＝32a ＋12b ＝0. ∵f ′(x )＝a cos x －b sin x ，∴由切线方程知，f ′⎝ ⎛⎭⎪⎫π3＝12a －32b ＝1， ∴a ＝12，b ＝－32.(2)由(1)知，f (x )＝12sin x －32cos x ＝sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫x －π3，∴g (x )＝kx －sin x ，g ′(x )＝k －cos x ， ①当k ≤0时，当x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤0，π2时，g ′(x )≤0， 故g (x )单调递减．∴g (x )在⎣⎢⎡⎦⎥⎤0，π2上的最大值为g (0)＝0.②当0<k <1时，∵g ′(0)＝k －1<0，g ′⎝ ⎛⎭⎪⎫π2＝k >0，∴存在x 0∈⎝⎛⎭⎪⎫0，π2，使g ′(x 0)＝0.当x ∈[0，x 0)时，g ′(x )<0，故g (x )单调递减， 当x ∈⎝ ⎛⎦⎥⎤x 0，π2时，g ′(x )>0，故g (x )单调递增． ∴g (x )在⎣⎢⎡⎦⎥⎤0，π2上的最大值为g (0)或g ⎝ ⎛⎭⎪⎫π2.又g (0)＝0，g ⎝ ⎛⎭⎪⎫π2＝k π2－1，∴当0<k ≤2π时，g (x )在⎣⎢⎡⎦⎥⎤0，π2上的最大值为g (0)＝0.当2π<k <1时，g (x )在⎣⎢⎡⎦⎥⎤0，π2上的最大值为g ⎝ ⎛⎭⎪⎫π2＝k π2－1.③当k ≥1时，当x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤0，π2时，g ′(x )≥0，故g (x )单调递增，∴g (x )在⎣⎢⎡⎦⎥⎤0，π2上的最大值为g ⎝ ⎛⎭⎪⎫π2＝k π2－1.综上所述，当k ≤2π时，g (x )在⎣⎢⎡⎦⎥⎤0，π2上的最大值为g (0)＝0，当k >2π时，g (x )在⎣⎢⎡⎦⎥⎤0，π2上的最大值为g ⎝ ⎛⎭⎪⎫π2＝k π2－1.13．已知直线y ＝a 分别与函数y ＝e x ＋1和y ＝x －1交于A ，B 两点，则A ，B 之间的最短距离是( D )A.3－ln22 B.5－ln22 C.3＋ln22D.5＋ln22解析：由y ＝e x ＋1得x ＝ln y －1，由y ＝x －1得x ＝y 2＋1，所以设h (y )＝|AB |＝y 2＋1－(ln y －1)＝y 2－ln y ＋2，h ′(y )＝2y －1y ＝2⎝ ⎛⎭⎪⎫y －22⎝ ⎛⎭⎪⎫y ＋22y，当0<y <22时，h ′(y )<0，当y >22时，h ′(y )>0，即函数h (y )在区间⎝ ⎛⎭⎪⎫0，22上单调递减，在区间⎝ ⎛⎭⎪⎫22，＋∞上单调递增，所以h (y )min ＝h ⎝ ⎛⎭⎪⎫22＝⎝ ⎛⎭⎪⎫222－ln 22＋2＝5＋ln22，故选D. 14．(2019·河北五校联考)已知函数f (x )＝x ＋a ln x (a >0)，若∀x 1，x 2∈(12，1)(x 1≠x 2)，|f (x 1)－f (x 2)|>|1x 1－1x 2|，则正数a 的取值范围是[32，＋∞)．解析：由f (x )＝x ＋a ln x (a >0)，得当x ∈(12，1)时，f ′(x )＝1＋ax >0，f (x )在(12，1)上单调递增，不妨设x 1>x 2，则|f (x 1)－f (x 2)|>|1x 1－1x 2|，即f (x 1)－f (x 2)>1x 2－1x 1，f (x 1)＋1x 1>f (x 2)＋1x 2，令g (x )＝f (x )＋1x ，则g (x )在(12，1)上单调递增，所以g ′(x )＝1＋a x －1x 2≥0在(12，1)上恒成立，a x ≥1x 2－1，即a ≥1x －x 在(12，1)上恒成立，令h (x )＝1x －x ，x ∈(12，1)，则h ′(x )＝－1－1x 2<0，h (x )单调递减，故a ≥32，正数a 的取值范围是[32，＋∞)．尖子生小题库——供重点班学生使用，普通班学生慎用 15．(2019·江西南昌调研)已知a 为常数，函数f (x )＝x (ln x －ax )有两个极值点x 1，x 2(x 1<x 2)，则( D )A ．f (x 1)>0，f (x 2)>－12B ．f (x 1)<0，f (x 2)<－12C ．f (x 1)>0，f (x 2)<－12D ．f (x 1)<0，f (x 2)>－12解析：f ′(x )＝ln x －2ax ＋1，依题意知f ′(x )＝0有两个不等实根x 1，x 2，即曲线y ＝1＋ln x 与直线y ＝2ax 有两个不同交点，如图．由直线y ＝x 是曲线y ＝1＋ln x 的切线， 可知：0<2a <1,0<x 1<1<x 2.∴a ∈⎝⎛⎭⎪⎫0，12.由0<x 1<1，得f (x 1)＝x 1(ln x 1－ax 1)<0， ∵当x 1<x <x 2时，f ′(x )>0， ∴f (x 2)>f (1)＝－a >－12，故选D.。
2020版高考数学人教版理科一轮复习课时作业：15导数与函数的极值、最值含解析
课时作业15 导数与函数的极值、最值一、选择题1．当函数y ＝x ·2x 取极小值时，x ＝( B ) A.1ln2 B ．－1ln2 C ．－ln2D ．ln2解析：y ′＝2x ＋x ·2x ln2＝0，∴x ＝－1ln2.2．函数f (x )＝x 3－3x 2＋2在区间[－1,1]上的最大值是( C ) A ．－2 B ．0 C ．2D ．4解析：f ′(x )＝3x 2－6x ，令f ′(x )＝0，得x ＝0或2.∴f (x )在[－1,0)上是增函数，f (x )在(0,1]上是减函数．∴f (x )max ＝f (x )极大值＝f (0)＝2.3．若函数f (x )＝ax 3＋bx 2＋cx ＋d 有极值，则导函数f ′(x )的图象不可能是( D )解析：若函数f (x )＝ax 3＋bx 2＋cx ＋d 有极值，则此函数在某点两侧的单调性相反，也就是说导函数f ′(x )在此点两侧的导函数值的符号相反，所以导函数的图象要穿过x 轴，观察四个选项中的图象只有D 项是不符合要求的，即f ′(x )的图象不可能是D.4．(2019·贵州黔东南州联考)已知函数f (x )＝ln x －ax ，若函数f (x )在[1，e]上的最小值为32，则a 的值为( A )A ．－ eB ．－e 2C ．－32D ．e12解析：由题意，f ′(x )＝1x ＋ax 2，若a ≥0，则f ′(x )>0，函数单调递增，所以f (1)＝－a ＝32，矛盾；若－e<a <－1，函数f (x )在[1，－a ]上递减，在[－a ，e]上递增，所以f (－a )＝32，解得a ＝－e ；若－1≤a <0，函数f (x )是递增函数，所以f (1)＝－a ＝32，矛盾；若a ≤－e ，函数f (x )单调递减，所以f (e)＝32，解得a ＝－e2，矛盾．综上，a ＝－e ，故选A.5．(2019·河北邢台质检)若函数f (x )＝12x 2＋(a －1)x －a ln x 存在唯一的极值，且此极值不小于1，则a 的取值范围为( B )A.⎣⎢⎡⎭⎪⎫32，2B.⎣⎢⎡⎭⎪⎫32，＋∞ C.⎣⎢⎡⎭⎪⎫0，32 D ．(－1,0)∪⎣⎢⎡⎭⎪⎫32，＋∞ 解析：对函数求导得f ′(x )＝x －1＋a 1－1x ＝(x ＋a )(x －1)x ，因为函数存在唯一的极值，所以导函数存在唯一的零点，且零点大于0，故x ＝1是唯一的极值点，此时－a ≤0且f (1)＝－12＋a ≥1⇒a ≥32.故选B.6．(2019·江西宜春六校联考)已知函数f (x )＝x ln x －a e x (e 为自然对数的底数)有两个极值点，则实数a 的取值范围是( A )A.⎝⎛⎭⎪⎫0，1e B ．(0，e)C.⎝ ⎛⎭⎪⎫1e ，e D ．(－∞，e) 解析：f ′(x )＝ln x －a e x ＋1，若函数f (x )＝x ln x －a e x 有两个极值点，则y ＝a 和g (x )＝ln x ＋1e x 在(0，＋∞)上有2个交点，g ′(x )＝1x －ln x －1e x (x >0)．令h (x )＝1x －ln x －1，则h ′(x )＝－1x 2－1x <0，h (x )在(0，＋∞)上递减，而h (1)＝0，故x ∈(0,1)时，h (x )>0，即g ′(x )>0，g (x )递增，x ∈(1，＋∞)时，h (x )<0，即g ′(x )<0，g (x )递减，故g (x )max＝g (1)＝1e ，而x →0时，g (x )→－∞，x →＋∞时，g (x )→0.若y ＝a 和g (x )＝ln x ＋1e x 在(0，＋∞)上有2个交点，只需0<a <1e .7．(2019·广东汕头质监)已知函数f (x )＝e xx －mx (e 为自然对数的底数)，若f (x )>0在(0，＋∞)上恒成立，则实数m 的取值范围是( C )A ．(－∞，2)B ．(－∞，e)C.⎝⎛⎭⎪⎫－∞，e 24 D.⎝ ⎛⎭⎪⎫e 24，＋∞ 解析：∵f (x )＝e x x －mx >0在(0，＋∞)上恒成立，∴m <e xx 2在(0，＋∞)上恒成立，令g (x )＝e xx 2，x >0，∴g ′(x )＝(x 2－2x )e x x 4＝(x －2)e x x 3，当0<x <2时，g ′(x )<0，g (x )单调递减；当x >2时，g ′(x )>0，g (x )单调递增．故当x ＝2时，g (x )取得最小值，且最小值为g (2)＝e 24.∴m <e 24.二、填空题8．函数f (x )＝x sin x ＋cos x 在⎣⎢⎡⎦⎥⎤π6，π上的最大值为π2.解析：因为f ′(x )＝sin x ＋x cos x －sin x ＝x cos x ，当x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤π6，π2时，f ′(x )≥0，函数f (x )单调递增，当x ∈⎝ ⎛⎦⎥⎤π2，π时，f ′(x )<0，函数f (x )单调递减，所以f (x )max ＝f ⎝ ⎛⎭⎪⎫π2＝π2.9．若函数f (x )＝2f ′(1)ln x －x ，则函数f (x )的极大值为2ln2－2. 解析：因为f (x )＝2f ′(1)ln x －x ，所以f ′(x )＝2f ′(1)x －1， 令x ＝1得，f ′(1)＝2f ′(1)－1，得f ′(1)＝1， 故f (x )＝2ln x －x ，定义域为(0，＋∞)．且f ′(x )＝2x －1＝2－x x ，当x ∈(0,2)时，f ′(x )>0，当x ∈(2，＋∞)时，f ′(x )<0，所以当x ＝2时，f (x )取得极大值，且f (x )极大值＝f (2)＝2ln2－2.10．(2019·安徽合肥质检)设a ∈R ，函数f (x )＝ax 3－3x 2，若函数g (x )＝f (x )＋f ′(x )，x ∈[0,2]，且在x ＝0处取得最大值，则a 的取值范围是⎝⎛⎦⎥⎤－∞，65. 解析：g (x )＝ax 3－3x 2＋3ax 2－6x ＝ax 2(x ＋3)－3x (x ＋2)，g (0)＝0.若g (x )在区间[0,2]上的最大值为g (0)，则g (x )≤g (0)，即ax 2(x ＋3)－3x (x ＋2)≤0在[0,2]上恒成立．当x ＝0时，显然成立；当x ≠0时，有a ≤3(x ＋2)x (x ＋3)在(0,2]上恒成立．设h (x )＝3(x ＋2)x (x ＋3)＝3x ＋3＋6x 2＋3x ，显然h (x )在(0,2]上单调递减，最小值为h (2)＝3×(2＋2)2×(2＋3)＝65.因此a ≤65. 三、解答题11．(2018·北京卷)设函数f (x )＝[ax 2－(4a ＋1)x ＋4a ＋3]e x . (1)若曲线y ＝f (x )在点(1，f (1))处的切线与x 轴平行，求a ； (2)若f (x )在x ＝2处取得极小值，求a 的取值范围． 解：(1)因为f (x )＝[ax 2－(4a ＋1)x ＋4a ＋3]e x ， 所以f ′(x )＝[ax 2－(2a ＋1)x ＋2]e x . f ′(1)＝(1－a )e.由题设知f ′(1)＝0，即(1－a )e ＝0，解得a ＝1. 此时f (1)＝3e ≠0.所以a 的值为1.(2)由(1)得f ′(x )＝[ax 2－(2a ＋1)x ＋2]e x ＝(ax －1)(x －2)e x . 若a >12，则当x ∈(1a ，2)时，f ′(x )<0； 当x ∈(2，＋∞)时，f ′(x )>0. 所以f (x )在x ＝2处取得极小值．若a ≤12，则当x ∈(0,2)时，x －2<0，ax －1≤12x －1<0，所以f ′(x )>0.所以2不是f (x )的极小值点．综上可知，a 的取值范围是(12，＋∞)．12．(2019·四川内江一模)已知函数f (x )＝a sin x ＋b cos x (a ，b ∈R )，曲线y ＝f (x )在点⎝⎛⎭⎪⎫π3，f ⎝ ⎛⎭⎪⎫π3处的切线方程为y ＝x －π3.(1)求a ，b 的值；(2)设k ∈R ，求函数g (x )＝kx －f ⎝ ⎛⎭⎪⎫x ＋π3在⎣⎢⎡⎦⎥⎤0，π2上的最大值．解：(1)由切线方程知，当x ＝π3时，y ＝0，∴f ⎝ ⎛⎭⎪⎫π3＝32a ＋12b ＝0. ∵f ′(x )＝a cos x －b sin x ，∴由切线方程知，f ′⎝ ⎛⎭⎪⎫π3＝12a －32b ＝1， ∴a ＝12，b ＝－32.(2)由(1)知，f (x )＝12sin x －32cos x ＝sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫x －π3，∴g (x )＝kx －sin x ，g ′(x )＝k －cos x ， ①当k ≤0时，当x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤0，π2时，g ′(x )≤0， 故g (x )单调递减．∴g (x )在⎣⎢⎡⎦⎥⎤0，π2上的最大值为g (0)＝0. ②当0<k <1时，∵g ′(0)＝k －1<0，g ′⎝ ⎛⎭⎪⎫π2＝k >0，∴存在x 0∈⎝ ⎛⎭⎪⎫0，π2，使g ′(x 0)＝0. 当x ∈[0，x 0)时，g ′(x )<0，故g (x )单调递减， 当x ∈⎝ ⎛⎦⎥⎤x 0，π2时，g ′(x )>0，故g (x )单调递增．∴g (x )在⎣⎢⎡⎦⎥⎤0，π2上的最大值为g (0)或g ⎝ ⎛⎭⎪⎫π2. 又g (0)＝0，g ⎝ ⎛⎭⎪⎫π2＝k π2－1，∴当0<k ≤2π时，g (x )在⎣⎢⎡⎦⎥⎤0，π2上的最大值为g (0)＝0.当2π<k <1时，g (x )在⎣⎢⎡⎦⎥⎤0，π2上的最大值为g ⎝ ⎛⎭⎪⎫π2＝k π2－1.③当k ≥1时，当x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤0，π2时，g ′(x )≥0，故g (x )单调递增，∴g (x )在⎣⎢⎡⎦⎥⎤0，π2上的最大值为g ⎝ ⎛⎭⎪⎫π2＝k π2－1.综上所述，当k ≤2π时，g (x )在⎣⎢⎡⎦⎥⎤0，π2上的最大值为g (0)＝0， 当k >2π时，g (x )在⎣⎢⎡⎦⎥⎤0，π2上的最大值为g ⎝ ⎛⎭⎪⎫π2＝k π2－1.13．已知直线y ＝a 分别与函数y ＝e x ＋1和y ＝x －1交于A ，B 两点，则A ，B 之间的最短距离是( D )A.3－ln22 B.5－ln22 C.3＋ln22D.5＋ln22解析：由y ＝e x ＋1得x ＝ln y －1，由y ＝x －1得x ＝y 2＋1，所以设h (y )＝|AB |＝y 2＋1－(ln y －1)＝y 2－ln y ＋2，h ′(y )＝2y －1y ＝2⎝⎛⎭⎪⎫y －22⎝ ⎛⎭⎪⎫y ＋22y，当0<y <22时，h ′(y )<0，当y >22时，h ′(y )>0，即函数h (y )在区间⎝ ⎛⎭⎪⎫0，22上单调递减，在区间⎝ ⎛⎭⎪⎫22，＋∞上单调递增，所以h (y )min ＝h ⎝ ⎛⎭⎪⎫22＝⎝ ⎛⎭⎪⎫222－ln 22＋2＝5＋ln22，故选D. 14．(2019·河北五校联考)已知函数f (x )＝x ＋a ln x (a >0)，若∀x 1，x 2∈(12，1)(x 1≠x 2)，|f (x 1)－f (x 2)|>|1x 1－1x 2|，则正数a 的取值范围是[32，＋∞)．解析：由f (x )＝x ＋a ln x (a >0)，得当x ∈(12，1)时，f ′(x )＝1＋a x >0，f (x )在(12，1)上单调递增，不妨设x 1>x 2，则|f (x 1)－f (x 2)|>|1x 1－1x 2|，即f (x 1)－f (x 2)>1x 2－1x 1，f (x 1)＋1x 1>f (x 2)＋1x 2，令g (x )＝f (x )＋1x ，则g (x )在(12，1)上单调递增，所以g ′(x )＝1＋a x －1x 2≥0在(12，1)上恒成立，a x ≥1x 2－1，即a ≥1x －x 在(12，1)上恒成立，令h (x )＝1x －x ，x ∈(12，1)，则h ′(x )＝－1－1x 2<0，h (x )单调递减，故a ≥32，正数a 的取值范围是[32，＋∞)．尖子生小题库——供重点班学生使用，普通班学生慎用15．(2019·江西南昌调研)已知a 为常数，函数f (x )＝x (ln x －ax )有两个极值点x 1，x 2(x 1<x 2)，则( D )A ．f (x 1)>0，f (x 2)>－12B ．f (x 1)<0，f (x 2)<－12C ．f (x 1)>0，f (x 2)<－12D ．f (x 1)<0，f (x 2)>－12解析：f ′(x )＝ln x －2ax ＋1，依题意知f ′(x )＝0有两个不等实根x 1，x 2，即曲线y ＝1＋ln x 与直线y ＝2ax 有两个不同交点，如图．由直线y ＝x 是曲线y ＝1＋ln x 的切线， 可知：0<2a <1,0<x 1<1<x 2.∴a ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫0，12.由0<x 1<1，得f (x 1)＝x 1(ln x 1－ax 1)<0， ∵当x 1<x <x 2时，f ′(x )>0， ∴f (x 2)>f (1)＝－a >－12，故选D.。
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课时跟踪检测(十五) 导数与函数的极值、最值一抓基础，多练小题做到眼疾手快1．(2016·岳阳一模)下列函数中，既是奇函数又存在极值的是( ) A ．y ＝x 3 B ．y ＝ln (－x ) C ．y ＝x e －xD ．y ＝x ＋2x解析：选D 由题可知，B ，C 选项中的函数不是奇函数，A 选项中，函数y ＝x 3单调递增(无极值)，而D 选项中的函数既为奇函数又存在极值．2．函数f (x )＝ln x －x 在区间(0，e]上的最大值为( ) A ．1－e B ．－1 C ．－eD ．0解析：选B 因为f ′(x )＝1x －1＝1－x x ，当x ∈(0,1)时，f ′(x )＞0；当x ∈(1，e]时，f ′(x )＜0，所以f (x )的单调递增区间是(0,1)，单调递减区间是(1，e]，所以当x ＝1时，f (x )取得最大值ln 1－1＝－1.3．当函数y ＝x ·2x 取极小值时，x ＝( ) A.1ln 2 B ．－1ln 2C ．－ln 2D ．ln 2解析：选B 令y ′＝2x ＋x ·2x ln 2＝0，∴x ＝－1ln 2. 4．若函数f (x )＝x 3－2cx 2＋x 有极值点，则实数c 的取值范围为( ) A.⎣⎡⎭⎫32，＋∞ B.⎝⎛⎭⎫32，＋∞ C.⎝⎛⎦⎤－∞，－32∪⎣⎡⎭⎫32，＋∞ D.⎝⎛⎭⎫－∞，－32∪⎝⎛⎭⎫32，＋∞ 解析：选D 若函数f (x )＝x 3－2cx 2＋x 有极值点，则f ′(x )＝3x 2－4cx ＋1＝0有根，故Δ＝(－4c )2－12>0，从而c >32或c <－32.故实数c 的取值范围为⎝⎛⎭⎫－∞，－32∪⎝⎛⎭⎫32，＋∞.5．已知函数f (x )的定义域为(a ，b )，导函数f ′(x )在(a ，b )上的图象如图所示，则函数f (x )在(a ，b )上的极大值点的个数为( )A ．1B ．2C ．3D ．4解析：选B 由函数极值的定义和导函数的图象可知，f ′(x )在(a ，b )上与x 轴的交点个数为4，但是在原点附近的导数值恒大于零，故x ＝0不是函数f (x )的极值点，其余的3个交点都是极值点，其中有2个点满足其附近的导数值左正右负，故极大值点有2个．二保高考，全练题型做到高考达标 1．函数f (x )＝12x 2－ln x 的最小值为( )A.12 B ．1 C ．0D ．不存在解析：选A f ′(x )＝x －1x ＝x 2－1x，且x ＞0.令f ′(x )＞0，得x ＞1；令f ′(x )＜0，得0＜x ＜1.∴f (x )在x ＝1处取得极小值也是最小值，且f (1)＝12－ln 1＝12.2．已知函数f (x )＝x 3＋ax 2＋bx －a 2－7a 在x ＝1处取得极大值10，则ab 的值为( )A ．－23B ．－2C ．－2或－23D ．2或－23解析：选A 由题意知，f ′(x )＝3x 2＋2ax ＋b ，f ′(1)＝0，f (1)＝10，即⎩⎪⎨⎪⎧ 3＋2a ＋b ＝0，1＋a ＋b －a 2－7a ＝10，解得⎩⎪⎨⎪⎧ a ＝－2，b ＝1或⎩⎪⎨⎪⎧ a ＝－6，b ＝9，经检验⎩⎪⎨⎪⎧a ＝－6，b ＝9满足题意，故a b ＝－23.3．(2016·浙江瑞安中学月考)已知函数f (x )＝x 3＋bx 2＋cx 的图象如图所示，则x 21＋x 22等于( )A.23 B.43 C.83D.163解析：选C 由图象可知f (x )的图象过点(1,0)与(2,0)，x 1，x 2是函数f (x )的极值点，因此1＋b ＋c ＝0,8＋4b ＋2c ＝0，解得b ＝－3，c ＝2，所以f (x )＝x 3－3x 2＋2x ，所以f ′(x )＝3x 2－6x ＋2.x 1，x 2是方程f ′(x )＝3x 2－6x ＋2＝0的两根，因此x 1＋x 2＝2，x 1x 2＝23，所以x 21＋x 22＝(x 1＋x 2)2－2x 1x 2＝4－43＝83. 4．设函数f (x )＝ax 2＋bx ＋c (a ，b ，c ∈R)．若x ＝－1为函数f (x )e x 的一个极值点，则下列图象不可能为y ＝f (x )图象的是( )解析：选D 因为[f (x )e x ]′＝f ′(x )e x ＋f (x )(e x )′＝[f (x )＋f ′(x )]e x ，且x ＝－1为函数f (x )e x的一个极值点，所以f (－1)＋f ′(－1)＝0；选项D 中，f (－1)＞0，f ′(－1)＞0，不满足f ′(－1)＋f (－1)＝0.5．若函数f (x )＝13x 3＋x 2－23在区间(a ，a ＋5)上存在最小值，则实数a 的取值范围是( )A ．[－5,0)B ．(－5,0)C ．[－3,0)D ．(－3,0)解析：选C 由题意，f ′(x )＝x 2＋2x ＝x (x ＋2)，故f (x )在(－∞，－2)，(0，＋∞)上是增函数，在(－2,0)上是减函数，作出其图象如图所示，令13x 3＋x 2－23＝－23得，x ＝0或x ＝－3，则结合图象可知，⎩⎪⎨⎪⎧－3≤a ＜0，a ＋5＞0，解得a ∈[－3,0)，故选C.6．函数f (x )＝13x 3＋x 2－3x －4在[0,2]上的最小值是________．解析：f ′(x )＝x 2＋2x －3，令f ′(x )＝0得x ＝1(x ＝－3舍去)，又f (0)＝－4，f (1)＝－173，f (2)＝－103，故f (x )在[0,2]上的最小值是f (1)＝－173.答案：－1737．(2016·广州模拟)已知f (x )＝x 3＋3ax 2＋bx ＋a 2在x ＝－1 时有极值0，则a －b ＝________.解析：由题意得f ′(x )＝3x 2＋6ax ＋b ，则⎩⎪⎨⎪⎧a 2＋3a －b －1＝0，b －6a ＋3＝0，解得⎩⎪⎨⎪⎧a ＝1，b ＝3或⎩⎪⎨⎪⎧a ＝2，b ＝9，经检验当a ＝1，b ＝3时，函数f (x )在x ＝－1处无法取得极值，而a ＝2，b ＝9满足题意，故a －b ＝－7.答案：－78．函数f (x )＝x 3－3ax ＋b (a ＞0)的极大值为6，极小值为2，则f (x )的单调递减区间是________．解析：令f ′(x )＝3x 2－3a ＝0，得x ＝±a ， 则f (x )，f ′(x )随x 的变化情况如下表：从而⎩⎨⎧(－a )－3a (－a )＋b ＝6，(a )3－3a a ＋b ＝2，解得⎩⎪⎨⎪⎧a ＝1，b ＝4. 所以f (x )的单调递减区间是(－1,1)． 答案：(－1,1)9．已知函数f (x )＝x －1＋ae x (a ∈R ，e 为自然对数的底数)．(1)若曲线y ＝f (x )在点(1，f (1))处的切线平行于x 轴，求a 的值； (2)求函数f (x )的极值．解：(1)由f (x )＝x －1＋a e x ，得f ′(x )＝1－ae x .又曲线y ＝f (x )在点(1，f (1))处的切线平行于x 轴， 得f ′(1)＝0，即1－ae ＝0，解得a ＝e.(2)f ′(x )＝1－aex ，①当a ≤0时，f ′(x )＞0，f (x )为(－∞，＋∞)上的增函数，所以函数f (x )无极值． ②当a ＞0时，令f ′(x )＝0，得e x ＝a ，即x ＝ln a ．x ∈(－∞，ln a )时，f ′(x )＜0；x ∈(ln a ，＋∞)时，f ′(x )＞0，所以f (x )在(－∞，ln a )上单调递减，在(ln a ，＋∞)上单调递增，故f (x )在x ＝ln a 处取得极小值，且极小值为f (ln a )＝ln a ，无极大值．综上，当a ≤0时，函数f (x )无极值；当a ＞0时，f (x )在x ＝ln a 处取得极小值ln a ，无极大值．10．已知函数f (x )＝⎩⎪⎨⎪⎧－x 3＋x 2，x ＜1，a ln x ，x ≥1.(1)求f (x )在区间(－∞，1)上的极小值和极大值点； (2)求f (x )在[－1，e](e 为自然对数的底数)上的最大值． 解：(1)当x ＜1时，f ′(x )＝－3x 2＋2x ＝－x (3x －2)，令f ′(x )＝0，解得x ＝0或x ＝23.当x 变化时，f ′(x )，f (x )的变化情况如下表： 故当x ＝0时，函数f (x )取得极小值为f (0)＝0，函数f (x )的极大值点为x ＝23.(2)①当－1≤x ＜1时，由(1)知，函数f (x )在[－1,0]和⎣⎡⎭⎫23，1上单调递减，在⎣⎡⎦⎤0，23上单调递增．因为f (－1)＝2，f ⎝⎛⎭⎫23＝427，f (0)＝0， 所以f (x )在[－1,1)上的最大值为2.②当1≤x ≤e 时，f (x )＝a ln x ，当a ≤0时，f (x )≤0；当a ＞0时，f (x )在[1，e]上单调递增，则f (x )在[1，e]上的最大值为f (e)＝a .综上所述，当a ≥2时，f (x )在[－1，e]上的最大值为a ；当a ＜2时，f (x )在[－1，e]上的最大值为2.三上台阶，自主选做志在冲刺名校1．已知f (x )＝x 3－6x 2＋9x －abc ，a ＜b ＜c ，且f (a )＝f (b )＝f (c )＝0.现给出如下结论： ①f (0)f (1)＞0; ②f (0)f (1)＜0； ③f (0)f (3)＞0; ④f (0)f (3)＜0. 其中正确结论的序号是________．解析：∵f ′(x )＝3x 2－12x ＋9＝3(x －1)(x －3)， 由f ′(x )＜0，得1＜x ＜3，由f ′(x )＞0， 得x ＜1或x ＞3，∴f (x )在区间(1,3)上是减函数，在区间(－∞，1)，(3，＋∞)上是增函数． 又a ＜b ＜c ，f (a )＝f (b )＝f (c )＝0， ∴y 极大值＝f (1)＝4－abc ＞0，y 极小值＝f (3)＝－abc ＜0. ∴0＜abc ＜4.∴a ，b ，c 均大于零，或者a ＜0，b ＜0，c ＞0.又x ＝1，x ＝3为函数f (x )的极值点，后一种情况不可能成立，如图．∴f (0)＜0.∴f (0)f (1)＜0，f (0)f (3)＞0.∴正确结论的序号是②③. 答案：②③2．(2016·武汉调研)已知函数f (x )＝ax 2＋bx －ln x (a ＞0，b ∈R)． (1)设a ＝1，b ＝－1，求f (x )的单调区间；(2)若对任意的x ＞0，f (x )≥f (1)，试比较ln a 与－2b 的大小． 解：(1)由f (x )＝ax 2＋bx －ln x ，x ∈(0，＋∞)， 得f ′(x )＝2ax 2＋bx －1x . ∵a ＝1，b ＝－1，∴f ′(x )＝2x 2－x －1x ＝(2x ＋1)(x －1)x (x ＞0)．令f ′(x )＝0，得x ＝1.当0＜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．∴f (x )的单调递减区间是(0,1)，f (x )的单调递增区间是(1，＋∞)． (2)由题意可知，f (x )在x ＝1处取得最小值，即x ＝1是f (x )的极值点， ∴f ′(1)＝0，∴2a ＋b ＝1，即b ＝1－2a . 令g (x )＝2－4x ＋ln x (x ＞0)，则g ′(x )＝1－4xx . 令g ′(x )＝0，得x ＝14.当0＜x ＜14时，g ′(x )＞0，g (x )单调递增，当x ＞14时，g ′(x )＜0，g (x )单调递减，∴g (x )≤g ⎝⎛⎭⎫14＝1＋ln 14＝1－ln 4＜0， ∴g (a )＜0，即2－4a ＋ln a ＝2b ＋ln a ＜0， 故ln a ＜－2b .。