江苏省2015届高三数学一轮复习备考试题:导数及其应用
2015年高考数学一轮复习课时训练第11节 导数的简单应用

第11节导数的简单应用课时训练练题感提知能【选题明细表】A组一、选择题1.函数f(x)=4x3-3x2-6x+2的极小值为( B )(A)3 (B)-3 (C)(D)-解析:f′(x)=12x2-6x-6=6(x-1)(2x+1),因此f(x)在(-∞,-),(1,+∞)上为增函数,在(-,1)上为减函数,所以函数f(x)在x=1处取到极小值f(1)=-3.故选B.2.(2013广东省六校质检)已知y=x3+bx2+(b+2)x+3是R上的单调增函数,则b的取值范围是( D )(A)b<-1或b>2 (B)b≤-1或b≥2(C)-1<b<2 (D)-1≤b≤2解析:函数y=x3+bx2+(b+2)x+3是R上的增函数,即为其导函数y′=x2+2bx+b+2≥0,x∈R恒成立,所以Δ=4b2-4(b+2)≤0,解得-1≤b≤2,故选D.3.已知函数f(x)=x3+ax2+bx+a2在x=1处有极值10,则f(2)等于( C )(A)11或18 (B)11(C)18 (D)17或18解析:∵函数f(x)=x3+ax2+bx+a2在x=1处有极值10,∴f(1)=10,且f′(1)=0,即解得或而当时,函数在x=1处无极值,故舍去.∴f(x)=x3+4x2-11x+16,∴f(2)=18.故选C.4.函数f(x)=x+2cos x在[0,]上取得最大值时x的值为( B )(A)0 (B)(C)(D)解析:由于f′(x)=1-2sin x,令f′(x)=0得,sin x=,又x∈[0,],所以x=.且f()=+,又f(0)=2,f()=,所以f()为最大值.故选B.5.(2013济宁模拟)若函数h(x)=2x-+在(1,+∞)上是增函数,则实数k的取值范围是( A )(A)[-2,+∞) (B)[2,+∞)(C)(-∞,-2] (D)(-∞,2]解析:因为h′(x)=2+,若h(x)在(1,+∞)上是增函数,则h′(x)≥0在(1,+∞)上恒成立,故2+≥0恒成立,即k≥-2x2恒成立.又x>1,∴-2x2<-2,因此,需k≥-2,故选A.6.(2013湛江毕业班调研)已知函数y=x3-3x+c的图象与x轴恰有两个公共点,则c等于( A )(A)-2或2 (B)-9或3(C)-1或1 (D)-3或1解析:∵y′=3(x+1)(x-1),∴当x=-1或x=1时取得极值,由题意得f(1)=0或f(-1)=0,即c-2=0或c+2=0,解得c=2或c=-2.故选A.7.若函数f(x)=(a>0)在[1,+∞)上的最大值为,则a的值为( D )(A)(B) (C)+1 (D)-1解析:f′(x)==,当x>时,f′(x)<0,f(x)单调递减,当-<x<时,f′(x)>0,f(x)单调递增,当x=时,令f(x)==,=<1,不合题意.∴f(x)max=f(1)==,a=-1,故选D.二、填空题8.已知f(x)=2x3-6x2+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.解析:∵f′(x)=6x2-12x=6x(x-2),∴f(x)在(-2,0)上单调递增,在(0,2)上单调递减,因此,当x=0时,f(x)取得最大值,即f(0)=m=3,然而f(-2)=-37,f(2)=-5,因此f(x)min=f(-2)=-37.答案:-379.已知函数f(x)=(m-2)x2+(m2-4)x+m是偶函数,函数g(x)=-x3+2x2+mx+5在(-∞,+∞)内单调递减,则实数m= . 解析:由已知得,m2-4=0,∴m=±2.若g(x)在(-∞,+∞)内单调递减,则g′(x)≤0恒成立,即-3x2+4x+m≤0恒成立,亦即3x2-4x-m≥0恒成立.∴Δ=16+12m≤0,解得m≤-,故m=-2.答案:-210.函数f(x)=x3+3ax2+3[(a+2)x+1]有极大值又有极小值,则a的取值范围是.解析:∵f′(x)=3x2+6ax+3(a+2),令f′(x)=0得,x2+2ax+a+2=0,若f(x)有极大值和极小值,则方程x2+2ax+a+2=0有两个不等实数根,∴Δ=4a2-4(a+2)>0.解得a>2或a<-1.答案:(-∞,-1)∪(2,+∞)11.做一个圆柱形锅炉,容积为V,两个底面的材料每单位面积的价格为a元,侧面的材料每单位面积的价格为b元,当造价最低时,锅炉的底面直径与高的比为.解析:设圆柱底面半径为R,高为h,则V=πR2h,则总造价y=2πR2a+2πRhb=2πR2a+2πRb·=2πaR2+,故y′=4πaR-,令y′=0得=.故当=时y取最小值.答案:三、解答题12.(2013浙江五校联考)已知函数f(x)=x3+ax2+bx+c(x∈[-1,2]),且函数f(x)在x=1和x=-处都取得极值.(1)求a,b的值;(2)求函数f(x)的单调递增区间.解:(1)由于f′(x)=3x2+2ax+b,依题意知,f′(1)=0且f′(-)=0,所以解得(2)由(1)知,f(x)=x3-x2-2x+c,f′(x)=3x2-x-2=(3x+2)(x-1).f′(x)>0得,x>1或x<-.又x∈[-1,2],所以f(x)的单调增区间为[-1,- ),(1,2].13.(2013汕头市金山中学第一学期期中考试)某种商品的成本为5元/ 件,开始按8元/件销售,销售量为50件,为了获得最大利润,商家先后采取了提价与降价两种措施进行试销.经试销发现:实际销售价x(元)每上涨1元每天销售量就减少10件;而降价后,日销售量Q(件)与实际销售价x(元)满足关系:Q=(1)求总利润(利润=销售额-成本)y(元)与实际销售价x(元)的函数关系式;(2)试问:当实际销售价为多少元时,总利润最大.解:(1)依题意得y==(2)由(1)得,当5<x<7时,y=39·(2x3-39x2+252x-535)y′=234(x2-13x+42)=234(x-6)(x-7),当5<x<6时,y′>0,y=f(x)为增函数,当6<x<7时,y′<0,y=f(x)为减函数,所以f(x)max=f(6)=195.当7≤x<8时,y=6(33-x)∈(150,156],当8≤x≤13时,y=-10(x-9)2+160,当x=9时,y max=160.综上知,当x=6时,总利润最大,最大值为195元.14.设函数f(x)=a2ln x-x2+ax,a>0.(1)求f(x)的单调区间;(2)求所有的实数a,使e-1≤f(x)≤e2对x∈[1,e]恒成立.(注:e为自然对数的底数)解:(1)因为f(x)=a2ln x-x2+ax,其中x>0,所以f′(x)=-2x+a=-.由于a>0,所以f(x)的单调增区间为(0,a),单调减区间为(a,+∞).(2)由题意得f(1)=a-1≥e-1,即a≥e.由(1)知f(x)在[1,e]内单调递增,要使e-1≤f(x)≤e2对x∈[1,e]恒成立.只要解得a=e.B组15.(2013潮州市质检)定义域为R的奇函数f(x),当x∈(-∞,0)时,f(x)+xf′(x)<0恒成立,若a=3f(3),b=(logπ3)·f(logπ3),c=-2f(-2),则( A )(A)a>c>b (B)c>b>a(C)c>a>b (D)a>b>c解析:设g(x)=xf(x),依题意得g(x)是偶函数.当x∈(-∞,0)时,f(x)+xf′(x)<0恒成立,即g′(x)<0恒成立,故g(x)在(-∞,0)上单调递减,则g(x)在(0,+∞)上单调递增,a=3f(3)=g(3),b=(logπ3)·f(logπ3)=g(logπ3),c=-2f(-2)=g(-2)=g(2).又logπ3<1<2<3,故a>c>b.故选A.16.(2013中山市期末统考)已知函数f(x)的导数f′(x)=a(x+1)(x-a), 若f(x)在x=a处取得极大值,则a的取值范围为.解析:若a>0时,则x∈(-1,a)时,f′(x)<0,f(x)单调递减;x∈(a,+∞)时,f′(x)>0,f(x)单调递增,所以f(x)在x=a处取得极小值,不适合题意,舍去.若-1<a<0时,则x∈(-1,a)时,f′(x)>0,f(x)单调递增;x∈(a,+∞)时,f′(x)<0,f(x)单调递减,所以f(x)在x=a 处取得极大值,适合题意.若a=-1时,函数没有极值点,不适合题意.若a<-1时,则x∈(-∞,a)时,f′(x)<0,f(x)单调递减;x∈(a,-1)时,f′(x)>0,f(x)单调递增,所以f(x)在x=a处取得极小值,不适合题意.故适合题意的a的取值范围是-1<a<0.答案:(-1,0)。
(江苏专用)高三数学一轮总复习 第三章 导数及其应用 第二节 导数的应用 第一课时 导数与函数的单调

课时跟踪检测(十四) 导数与函数的单调性一抓基础,多练小题做到眼疾手快1.(2015·某某模拟)函数f (x )=(x -3)e x的单调递增区间是________.解析:函数f (x )=(x -3)e x的导数为f ′(x )=[(x -3)e x]′=e x+(x -3)e x=(x -2)e x.由函数导数与函数单调性的关系,得当f ′(x )>0时,函数f (x )单调递增,此时由不等式f ′(x )=(x -2)e x >0,解得x >2.答案:(2,+∞)2.设函数f (x )=13x 3+ax 2+5x +6在区间[1,3]上是单调函数,则实数a 的取值X 围是________.解析:依题意,知当x ∈[1,3]时,f ′(x )=x 2+2ax +5的值恒不小于0或恒不大于0. 若当x ∈[1,3]时,f ′(x )=x 2+2ax +5≥0,即有-2a ≤x +5x在[1,3]上恒成立,而x +5x≥2x ·5x=25(当且仅当x =5时取等号),故-2a ≤25,解得a ≥- 5. 若当x ∈[1,3]时,f ′(x )=x 2+2ax +5≤0,即有-2a ≥x +5x恒成立,注意到函数g (x )=x +5x 在[1,5]上是减函数,在[5,3]上是增函数,且g (1)=6>g (3)=143,因此-2a ≥6,解得a ≤-3.综上所述,实数a 的取值X 围是(-∞,-3]∪[-5,+∞). 答案:(-∞,-3]∪[-5,+∞)3.函数f (x )=1+x -sin x 在(0,2π)上的单调情况是________.解析:在(0,2π)上有f ′(x )=1-cos x >0,所以f (x )在(0,2π)上单调递增. 答案:单调递增4.(2016·启东模拟)已知a ≥1,f (x )=x 3+3|x -a |,若函数f (x )在[-1,1]上的最大值和最小值分别记为M ,m ,则M -m 的值为________.解析:当x ∈[-1,1]时,f (x )=x 3+3(a -x )=x 3-3x +3a (a ≥1),∴f ′(x )=3(x -1)(x +1).当-1<x <1时,f ′(x )<0,所以原函数f (x )在区间[-1,1]上单调递减,所以M =f (-1)=3a +2,m =f (1)=3a -2,所以M -m =4.答案:45.(2016·某某测试)已知函数f (x )=12x 2+2ax -ln x ,若f (x )在区间⎣⎢⎡⎦⎥⎤13,2上是增函数,则实数a 的取值X 围为________.解析:f ′(x )=x +2a -1x ≥0在⎣⎢⎡⎦⎥⎤13,2上恒成立, 即2a ≥-x +1x 在⎣⎢⎡⎦⎥⎤13,2上恒成立,∵⎝⎛⎭⎪⎫-x +1x max =83, ∴2a ≥83,即a ≥43.答案:⎣⎢⎡⎭⎪⎫43,+∞ 二保高考,全练题型做到高考达标1.函数f (x )=x 3-15x 2-33x +6的单调减区间为________.解析:由f (x )=x 3-15x 2-33x +6得f ′(x )=3x 2-30x -33,令f ′(x )<0,即3(x -11)(x +1)<0,解得-1<x <11,所以函数f (x )的单调减区间为(-1,11).答案:(-1,11)2.若幂函数f (x )的图象过点⎝ ⎛⎭⎪⎫22,12,则函数g (x )=e xf (x )的单调递减区间为________.解析:设幂函数f (x )=x α,因为图象过点⎝⎛⎭⎪⎫22,12,所以12=⎝ ⎛⎭⎪⎫22α,α=2,所以f (x )=x 2,故g (x )=e x x 2,令g ′(x )=e x x 2+2e xx =e x(x 2+2x )<0,得-2<x <0,故函数g (x )的单调递减区间为(-2,0).答案:(-2,0)3.(2016·某某、某某、某某、某某调研)设f (x )=4x 3+mx 2+(m -3)x +n (m ,n ∈R)是R 上的单调增函数,则实数m 的值为________.解析:因为f ′(x )=12x 2+2mx +m -3,又函数f (x )是R 上的单调增函数,所以12x2+2mx +m -3≥0在R 上恒成立,所以(2m )2-4×12(m -3)≤0,整理得m 2-12m +36≤0,即(m -6)2≤0.又因为(m -6)2≥0,所以(m -6)2=0,所以m =6.答案:64.已知函数f (x )=x +1ax在(-∞,-1)上单调递增,则实数a 的取值X 围是________.解析:函数f (x )=x +1ax 的导数为f ′(x )=1-1ax2,由于f (x )在(-∞,-1)上单调递增,则f ′(x )≥0在(-∞,-1)上恒成立,即1a≤x 2在(-∞,-1)上恒成立.由于当x <-1时,x 2>1,则有1a≤1,解得a ≥1或a <0.答案:(-∞,0)∪[1,+∞)5.(2015·某某、某某、某某、某某三调)已知函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧2x 3+3x 2+m ,0≤x ≤1,mx +5,x >1.若函数f (x )的图象与x 轴有且只有两个不同的交点,则实数m 的取值X 围为________.解析:由f (x )=2x 3+3x 2+m ,得f ′(x )=6x 2+6x ,所以f (x )在[0,1]上单调递增,即f (x )=2x 3+3x 2+m 与x 轴至多有一个交点,要使函数f (x )的图象与x 轴有且只有两个不同的交点,即⎩⎪⎨⎪⎧m +5>0,m <0,从而可得m ∈(-5,0).答案:(-5,0)6.若函数f (x )=ax 3-3x 在(-1,1)上为单调递减函数,则实数a 的取值X 围是________. 解析:f ′(x )=3ax 2-3,∵f (x )在(-1,1)上为单调递减函数,∴f ′(x )≤0在(-1,1)上恒成立,即3ax 2-3≤0在(-1,1)上恒成立.当x =0时,a ∈R ;当x ≠0时,a ≤1x2,∵x∈(-1,0)∪(0,1),∴a ≤1.综上,实数a 的取值X 围为(-∞,1].答案:(-∞,1]7.(2016·某某中学模拟)已知函数f (x )(x ∈R)满足f (1)=1,且f (x )的导数f ′(x )<12,则不等式f (x 2)<x 22+12的解集为________.解析:设F (x )=f (x )-12x ,∴F ′(x )=f ′(x )-12,∵f ′(x )<12,∴F ′(x )=f ′(x )-12<0,即函数F (x )在R 上单调递减.∵f (x 2)<x 22+12,∴f (x 2)-x 22<f (1)-12,∴F (x 2)<F (1),而函数F (x )在R 上单调递减,∴x 2>1,即x ∈(-∞,-1)∪(1,+∞).答案:(-∞,-1)∪(1,+∞)8.若函数f (x )=-13x 3+12x 2+2ax 在⎣⎢⎡⎭⎪⎫23,+∞上存在单调递增区间,则a 的取值X 围是________.解析:对f (x )求导,得f ′(x )=-x 2+x +2a =-⎝ ⎛⎭⎪⎫x -122+14+2a .当x ∈⎣⎢⎡⎭⎪⎫23,+∞时,f ′(x )的最大值为f ′⎝ ⎛⎭⎪⎫23=29+2a .令29+2a >0,解得a >-19.所以a 的取值X 围是⎝ ⎛⎭⎪⎫-19,+∞. 答案:⎝ ⎛⎭⎪⎫-19,+∞9.(2016·某某五校联考)已知函数f (x )=ln x +ke x(k 为常数,e 是自然对数的底数),曲线y =f (x )在点(1,f (1))处的切线与x 轴平行.(1)求k 的值;(2)求f (x )的单调区间.解:(1)由题意得f ′(x )=1x-ln x -k e x, 又f ′(1)=1-ke =0,故k =1.(2)由(1)知,f ′(x )=1x-ln x -1ex. 设h (x )=1x -ln x -1(x >0),则h ′(x )=-1x 2-1x<0,即h (x )在(0,+∞)上是减函数.由h (1)=0知,当0<x <1时,h (x )>0,从而f ′(x )>0; 当x >1时,h (x )<0,从而f ′(x )<0. 综上可知,f (x )的单调递增区间是(0,1), 单调递减区间是(1,+∞).10.(2016·某某调研)已知函数f (x )=ln x ,g (x )=12ax +b .(1)若f (x )与g (x )在x =1处相切,求g (x )的表达式; (2)若φ(x )=m x -1x +1-f (x )在[1,+∞)上是减函数,某某数m 的取值X 围.解:(1)由已知得f ′(x )=1x ,∴f ′(1)=1=12a ,a =2.又∵g (1)=0=12a +b ,∴b =-1,∴g (x )=x -1.(2)∵φ(x )=m x -1x +1-f (x )=m x -1x +1-ln x 在[1,+∞)上是减函数.∴φ′(x )=-x 2+2m -2x -1x x +12≤0在[1,+∞)上恒成立.即x 2-(2m -2)x +1≥0在[1,+∞)上恒成立, 则2m -2≤x +1x,x ∈[1,+∞),∵x +1x∈[2,+∞),∴2m -2≤2,m ≤2.故实数m 的取值X 围是(-∞,2]. 三上台阶,自主选做志在冲刺名校1.已知a ≥0,函数f (x )=(x 2-2ax )e x,若f (x )在[-1,1]上是单调减函数,则a 的取值X 围是________.解析:f ′(x )=(2x -2a )e x +(x 2-2ax )e x =[x 2+(2-2a )x -2a ]e x,由题意知当x ∈[-1,1]时,f ′(x )≤0恒成立,即x 2+(2-2a )x -2a ≤0恒成立.令g (x )=x 2+(2-2a )x -2a ,则有⎩⎪⎨⎪⎧g -1≤0,g1≤0,即⎩⎪⎨⎪⎧-12+2-2a ·-1-2a ≤0,12+2-2a -2a ≤0,解得a ≥34.答案:⎣⎢⎡⎭⎪⎫34,+∞ 2.(2016·某某模拟)若函数f (x )=x 2|x -a |在区间[0,2]上单调递增,则实数a 的取值X 围是________.解析:当a ≤0时,f (x )=x 3-ax 2,f ′(x )=3x 2-2ax ≥0在[0,+∞)上恒成立,所以f (x )在[0,+∞)上单调递增,则也在[0,2]上单调递增,成立;当a >0时,f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧ax 2-x 3,0≤x ≤a ,x 3-ax 2,x >a .①当0≤x ≤a 时,f ′(x )=2ax -3x 2, 令f ′(x )=0,则x =0或x =23a ,则f (x )在⎣⎢⎡⎭⎪⎫0,23a 上单调递增,在⎝ ⎛⎭⎪⎫23a ,a 上单调递减; ②当x >a 时,f ′(x )=3x 2-2ax =x (3x -2a )>0,所以f (x )在(a ,+∞)上单调递增,所以当a >0时,f (x )在⎣⎢⎡⎭⎪⎫0,23a 上单调递增,在⎝ ⎛⎭⎪⎫23a ,a 上单调递减,在(a ,+∞)上单调递增.要使函数在区间[0,2]上单调递增,则必有23a ≥2,解得a ≥3.综上,实数a 的取值X 围是(-∞,0]∪[3,+∞). 答案:(-∞,0]∪[3,+∞)3.已知函数f (x )=a ln x -ax -3(a ∈R). (1)求函数f (x )的单调区间;(2)若函数y =f (x )的图象在点(2,f (2))处的切线的倾斜角为45°,对于任意的t ∈[1,2],函数g (x )=x 3+x 2·⎣⎢⎡⎦⎥⎤f ′x +m 2在区间(t,3)上总不是单调函数,求m 的取值X围.解:(1)函数f (x )的定义域为(0,+∞),且f ′(x )=a 1-xx.当a >0时,f (x )的增区间为(0,1),减区间为(1,+∞);当a <0时,f (x )的增区间为(1,+∞),减区间为(0,1); 当a =0时,f (x )不是单调函数.(2)由(1)及题意得f ′(2)=-a2=1,即a =-2,∴f (x )=-2ln x +2x -3,f ′(x )=2x -2x.∴g (x )=x 3+⎝ ⎛⎭⎪⎫m2+2x 2-2x ,∴g ′(x )=3x 2+(m +4)x -2.∵g (x )在区间(t,3)上总不是单调函数, 即g ′(x )=0在区间(t,3)上有变号零点.由于g ′(0)=-2,∴⎩⎪⎨⎪⎧g ′t <0,g ′3>0.当g ′(t )<0,即3t 2+(m +4)t -2<0 对任意t ∈[1,2]恒成立, 由于g ′(0)<0,故只要g ′(1)<0且g ′(2)<0, 即m <-5且m <-9,即m <-9; 由g ′(3)>0,即m >-373.所以-373<m <-9.即实数m 的取值X 围是⎝ ⎛⎭⎪⎫-373,-9.。
2015届高考数学第一轮复习 第三章 导数及其应用章末检测(新人教A版)

第三章 章末检测(时间:120分钟 满分:150分)一、选择题(本大题共12小题,每小题5分,共60分)1.(2013·泰安高三二模)如图,函数y =f (x )的图象在点P (5,f (5))处的切线方程是y =-x +8,则f (5)+f ′(5)等于 ( )A.12B .1C .2D .02.函数f (x )=ax 3-x 在(-∞,+∞)上是减函数,则 ( )A .a <1B .a <13C .a <0D .a ≤03.(2013·洛阳模拟)已知f (x )=(a +1)x +a x +1,且f (x -1)的图象的对称中心是(0,3),则f ′(2)的值为 ( )A .-19 B.19C .-14 D.144.若函数f (x )=e x sin x ,则此函数图象在点(4,f (4))处的切线的倾斜角为 ( )A.π2B .0C .钝角D .锐角 5.(2013·山东)已知某生产厂家的年利润y (单位:万元)与年产量x (单位:万件)的函数关系式为y =-13x 3+81x -234,则使该生产厂家获取最大年利润的年产量为 ( ) A .13万件 B .11万件C .9万件D .7万件6.已知f (x )=2x 3-6x 2+a (a 是常数)在[-2,2]上有最大值3,那么在[-2,2]上f (x )的最小值是 ( )A .-5B .-11C .-29D .-377.(2013·江西) 如图,一个正五角形薄片(其对称轴与水面垂直)匀速地升出水面,记t 时刻五角星露出水面部分的图形面积为S (t ) (S (0)=0),则导函数y =S ′(t )的图象大致( )8.已知x ≥0,y ≥0,x +3y =9,则x 2y 的最大值为 ( )A .36B .18C .25D .429.(2013·合肥模拟)已知R 上可导函数f (x )的图象如图所示,则不等式(x 2-2x -3)f ′(x )>0的解集为 ( )A .(-∞,-2)∪(1,+∞)B .(-∞,-2)∪(1,2)C .(-∞,-1)∪(-1,0)∪(2,+∞)D .(-∞,-1)∪(-1,1)∪(3,+∞)10.如图所示的曲线是函数f (x )=x 3+bx 2+cx +d 的大致图象,则x 21+x 22等于 ( )A.89B.109C.169D.5411.(2013·宝鸡高三检测三)已知f ′(x )是f (x )的导函数,在区间[0,+∞)上f ′(x )>0,且偶函数f (x )满足f (2x -1)<f ⎝⎛⎭⎫13,则x 的取值范围是 ( ) A.⎝⎛⎭⎫13,23 B.⎣⎡⎭⎫13,23 C.⎝⎛⎭⎫12,23 D.⎣⎡⎭⎫12,23 12.(2013·唐山月考)已知函数y =f (x )=x 3+px 2+qx 的图象与x 轴切于非原点的一点,且y 极小值=-4,那么p ,q 的值分别为 ( )A .6,9B .9,613.函数f (x )=x ln x 在(0,5)上的单调递增区间是____________.14.(2013·安庆模拟)已知函数f (x )满足f (x )=f (π-x ),且当x ∈⎝⎛⎭⎫-π2,π2时,f (x )=x +sin x ,则f (1),f (2),f (3)的大小关系为________________________.15.(2013·福建改编)22(1cos )x dx ππ-+⎰=________. 16.下列关于函数f (x )=(2x -x 2)e x 的判断正确的是________(填写所有正确的序号). ①f (x )>0的解集是{x |0<x <2};②f (-2)是极小值,f (2)是极大值;③f (x )没有最小值,也没有最大值.三、解答题(本大题共6小题,共70分)17.(10分)设f (x )=x 3-12x 2-2x +5. (1)求函数f (x )的单调递增、递减区间;(2)当x ∈[-1,2]时,f (x )<m 恒成立,求实数m 的取值范围.18.(12分)(2013·莆田月考)已知函数f (x )=23x 3-2ax 2+3x (x ∈R ). (1)若a =1,点P 为曲线y =f (x )上的一个动点,求以点P 为切点的切线斜率取得最小值时的切线方程;(2)若函数y =f (x )在(0,+∞)上为单调增函数,试求满足条件的最大整数a .19.(12分)(2013·福州高三质检)已知函数f (x )=x ln x .(1)求f (x )的极小值;(2)讨论关于x 的方程f (x )-m =0 (m ∈R )的解的个数.20.(12分)(2013·全国)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.21.(12分)某地建一座桥,两端的桥墩已建好,这两墩相距m 米,余下工程只需要建两端桥墩之间的桥面和桥墩,经预测,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?22.(12分)(2013·黄山模拟)设函数f (x )=x 2e x -1+ax 3+bx 2,已知x =-2和x =1为f (x )的极值点.(1)求a 和b 的值;(2)讨论f (x )的单调性;(3)设g (x )=23x 3-x 2,试比较f (x )与g (x )的大小.答案 1.C [由题意知f ′(5)=-1,f (5)=-5+8=3,所以f (5)+f ′(5)=3-1=2.]2.D [由题意知,f ′(x )=3ax 2-1≤0在(-∞,+∞)上恒成立,a =0时,f ′(x )≤0在(-∞,+∞)上恒成立;a >0时,1a≥3x 2在(-∞,+∞)上恒成立,这样的a 不存在; a <0时,1a≤3x 2在(-∞,+∞)上恒成立,而3x 2≥0, ∴a <0.综上,a ≤0.]3.B [f (x )=a +1-1x +1,中心为(-1,a +1),由f (x -1)的中心为(0,3)知f (x )的中心为(-1,3),∴a =2.∴f (x )=3-1x +1. ∴f ′(x )=1(x +1)2.∴f ′(2)=19.] 4.C [f ′(x )=e x sin x +e x cos x=e x (sin x +cos x )=2e x sin ⎝⎛⎭⎫x +π4, f ′(4)=2e 4sin ⎝⎛⎭⎫4+π4<0, 则此函数图象在点(4,f (4))处的切线的倾斜角为钝角.]5.C [∵y ′=-x 2+81,令y ′=0得x =9(x =-9舍去).当0<x ≤9时,y ′≥0,f (x )为增函数,当x >9时,y ′<0,f (x )为减函数.∴当x =9时,y 有最大值.]6.D [f ′(x )=6x 2-12x ,若f ′(x )>0,则x <0或x >2,又f (x )在x =0处连续,∴f (x )的增区间为[-2,0).同理f ′(x )<0,得减区间(0,2].∴f (0)=a 最大.∴a =3,即f (x )=2x 3-6x 2+3.比较f (-2),f (2)得f (-2)=-37为最小值.]7.A [利用排除法.∵露出水面的图形面积S (t )逐渐增大,∴S ′(t )≥0,排除B.记露出最上端小三角形的时刻为t 0.则S (t )在t =t 0处不可导.排除C 、D ,故选A.]8.A [由x +3y =9,得y =3-x 3≥0,∴0≤x ≤9. 将y =3-x 3代入u =x 2y , 得u =x 2⎝⎛⎭⎫3-x 3=-x 33+3x 2. u ′=-x 2+6x =-x (x -6).令u ′=0,得x =6或x =0.当0<x <6时,u ′>0;6<x <9时,u ′<0.∴x =6时,u =x 2y 取最大值36.]9.D [由f (x )的图象可知,在(-∞,-1),(1,+∞)上f ′(x )>0,在(-1,1)上f ′(x )<0. 由(x 2-2x -3)f ′(x )>0,得⎩⎪⎨⎪⎧ f ′(x )>0,x 2-2x -3>0或⎩⎪⎨⎪⎧ f ′(x )<0,x 2-2x -3<0. 即⎩⎪⎨⎪⎧ x >1或x <-1,x >3或x <-1或⎩⎪⎨⎪⎧-1<x <1-1<x <3, 所以不等式的解集为(-∞,-1)∪(-1,1)∪(3,+∞).]10.C [由图象知f (x )=x (x +1)(x -2)=x 3-x 2-2x =x 3+bx 2+cx +d ,∴b =-1,c =-2,d =0.而x 1,x 2是函数f (x )的极值点,故x 1,x 2是f ′(x )=0,即3x 2+2bx +c =0的根,∴x 1+x 2=-2b 3,x 1x 2=c 3, x 21+x 22=(x 1+x 2)2-2x 1x 2=49b 2-2c 3=169.] 11.A [∵x ∈[0,+∞),f ′(x )>0,∴f (x )在[0,+∞)上单调递增,又因f (x )是偶函数,∴f (2x -1)<f ⎝⎛⎭⎫13⇔f (|2x -1|)<f ⎝⎛⎭⎫13⇒|2x -1|<13,∴-13<2x -1<13. 即13<x <23.] 12.A [y ′=3x 2+2px +q ,令切点为(a,0),a ≠0,则f (x )=x (x 2+px +q )=0有两个不相等实根a,0 (a ≠0),∴x 2+px +q =(x -a )2.∴f (x )=x (x -a )2,f ′(x )=(x -a )(3x -a ).令f ′(x )=0,得x =a 或x =a 3. 当x =a 时,f (x )=0≠-4,∴f ⎝⎛⎭⎫a 3=y 极小值=-4,即427a 3=-4,a =-3,∴x 2+px +q =(x +3)2. ∴p =6,q =9.]13.⎝⎛⎭⎫1e ,5解析 ∵f ′(x )=ln x +1,f ′(x )>0,∴ln x +1>0,ln x >-1,∴x >1e.∴递增区间为⎝⎛⎭⎫1e ,5. 14.f (3)<f (1)<f (2)解析 由f (x )=f (π-x ),得函数f (x )的图象关于直线x =π2对称, 又当x ∈⎝⎛⎭⎫-π2,π2时,f ′(x )=1+cos x >0恒成立, 所以f (x )在⎝⎛⎭⎫-π2,π2上为增函数,。
江苏省12市2015届高三上学期期末考试数学试题分类汇编:导数及其应用

江苏省12市2015届高三上学期期末考试数学试题分类汇编——导数及其应用一.填空题1.(常州市2015届高三)曲线cos y x x =-在点ππ22⎛⎫ ⎪⎝⎭,处的切线方程为 二.解答题1.(常州市2015届高三)已知a b ,为实数,函数1()f x b x a=++,函数()ln g x x =. (1)当0a b ==时,令()()()F x f x g x =+,求函数()F x 的极值;(2)当1a =-时,令()()()G x f x g x =⋅,是否存在实数b ,使得对于函数()y G x =定义域中的任意实数1x ,均存在实数2[1,)x ∈+∞,有12()0G x x -=成立?若存在,求出b 的取值集合;若不存在,说明理由.2.(连云港.徐州.淮安.宿迁四市2015届高三)已知函数x ax x x f +-=221ln )(,a R ∈. (1)若2a =,求函数()f x 的单调递减区间;(2)若关于x 的不等式()1f x ax -≤恒成立,求整数a 的最小值; (3)若2a =-,1x ,2x 是两个不相等的正数,且1212()()0f x f x x x ++=,求证:12512x x -+≥.3.(南京市.盐城市2015届高三)已知函数()e x f x =,()g x mx n =+.(1)设()()()h x f x g x =-.①若函数()h x 在0x =处的切线过点(1,0),求m n +的值;②当0n =时,若函数()h x 在(1,)-+∞上没有零点,求m 的取值范围;(2)设函数1()()()nx r x f x g x =+,且4(0)n m m =>,求证:当0x ≥时,()1r x ≥.4.(南通市2015届高三)若函数()y f x =在0x x =处取得极大值或极小值,则称0x 为函数()y f x =的极值点.已知函数()3()3ln 1f x ax x x a =+-∈R . (1)当0a =时,求()f x 的极值;(2)若()f x 在区间1e ,e ⎛⎫ ⎪⎝⎭上有且只有一个极值点,求实数a 的取值范围.5.(苏州市2015届高三上期末)已知函数()e (1)x f x a x =--,其中a ∈R ,e 为自然对数底数.(1)当1a =-时,求函数()f x 在点(1,(1))f 处的切线方程;(2)讨论函数()f x 的单调性,并写出相应的单调区间;(3)已知b ∈R ,若函数()f x b ≥对任意x ∈R 都成立,求ab 的最大值.。
(江苏专用)高考数学一轮复习 第四章 导数及其应用 热点探究课2 函数、导数与不等式教师用书-人教版

热点探究课(二) 函数、导数与不等式[命题解读] 函数是中学数学的核心内容,导数是研究函数的重要工具,因此,导数的应用是历年高考的重点与热点,常涉及的问题有:讨论函数的单调性(求函数的单调区间)、求极值、求最值、求切线方程、求函数的零点或方程的根、求参数的X 围、证明不等式等,涉及的数学思想有:函数与方程、分类讨论、数形结合、转化与化归思想等,中、高档难度均有.热点1 利用导数研究函数的单调性、极值与最值(答题模板)函数的单调性、极值是局部概念,函数的最值是整体概念,研究函数的性质必须在定义域内进行,因此,务必遵循定义域优先的原则,本热点主要有三种考查方式:(1)讨论函数的单调性或求单调区间;(2)求函数的极值或最值;(3)利用函数的单调性、极值、最值,求参数的X 围.(本小题满分14分)已知函数f (x )=ln x +a (1-x ). (1)讨论f (x )的单调性;(2)当f (x )有最大值,且最大值大于2a -2时,求a 的取值X 围.【导学号:62172114】[思路点拨] (1)求出导数后对a 分类讨论,然后判断单调性;(2)运用(1)的结论分析函数的最大值,对得到的不等式进行等价转化,通过构造函数并分析该函数的单调性求a 的X 围.[规X 解答] (1)f (x )的定义域为(0,+∞),f ′(x )=1x-a .2分若a ≤0,则f ′(x )>0,所以f (x )在(0,+∞)上单调递增.3分若a >0,则当x ∈⎝⎛⎭⎪⎫0,1a 时,f ′(x )>0;当x ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫1a,+∞时,f ′(x )<0.5分所以f (x )在⎝ ⎛⎭⎪⎫0,1a 上单调递增,在⎝ ⎛⎭⎪⎫1a ,+∞上单调递减.6分 (2)由(1)知,当a ≤0时,f (x )在(0,+∞)上无最大值; 当a >0时,f (x )在x =1a处取得最大值,最大值为f ⎝ ⎛⎭⎪⎫1a =ln ⎝ ⎛⎭⎪⎫1a +a ⎝ ⎛⎭⎪⎫1-1a =-ln a +a -1.11分 因此f ⎝ ⎛⎭⎪⎫1a>2a -2等价于ln a +a -1<0.12分令g (a )=ln a +a -1,则g (a )在(0,+∞)上单调递增,g (1)=0.于是,当0<a <1时,g (a )<0;当a >1时,g (a )>0. 因此,a 的取值X 围是(0,1).14分[答题模板] 讨论含参函数f (x )的单调性的一般步骤 第一步:求函数f (x )的定义域(根据已知函数解析式确定). 第二步:求函数f (x )的导数f ′(x ).第三步:根据f ′(x )=0的零点是否存在或零点的大小对参数分类讨论. 第四步:求解(令f ′(x )>0或令f ′(x )<0). 第五步:下结论.第六步:反思回顾,查看关键点、易错点、注意解题规X .温馨提示:1.讨论函数的单调性,求函数的单调区间、极值问题,最终归结到判断f ′(x )的符号问题上,而f ′(x )>0或f ′(x )<0,最终可转化为一个一元一次不等式或一元二次不等式问题.2.若已知f (x )的单调性,则转化为不等式f ′(x )≥0或f ′(x )≤0在单调区间上恒成立问题求解.[对点训练1] 已知函数f (x )=x 3+ax 2-x +c ,且a =f ′⎝ ⎛⎭⎪⎫23.(1)求a 的值;(2)求函数f (x )的单调区间;(3)设函数g (x )=(f (x )-x 3)·e x,若函数g (x )在x ∈[-3,2]上单调递增,某某数c 的取值X 围.[解] (1)由f (x )=x 3+ax 2-x +c , 得f ′(x )=3x 2+2ax -1.2分当x =23时,得a =f ′⎝ ⎛⎭⎪⎫23=3×⎝ ⎛⎭⎪⎫232+2a ×23-1,解得a =-1.4分(2)由(1)可知f (x )=x 3-x 2-x +c ,则f ′(x )=3x 2-2x -1=3⎝ ⎛⎭⎪⎫x +13(x -1),列表如下:所以f (x )的单调递增区间是⎝⎛⎭⎪⎫-∞,-3和(1,+∞); f (x )的单调递减区间是⎝ ⎛⎭⎪⎫-13,1.8分(3)函数g (x )=(f (x )-x 3)·e x =(-x 2-x +c )·e x, 有g ′(x )=(-2x -1)e x +(-x 2-x +c )e x=(-x 2-3x +c -1)e x,因为函数g (x )在x ∈[-3,2]上单调递增,所以h (x )=-x 2-3x +c -1≥0在x ∈[-3,2]上恒成立, 只要h (2)≥0,解得c ≥11,所以c 的取值X 围是[11,+∞).14分热点2 利用导数研究函数的零点或曲线交点问题研究函数零点的本质就是研究函数的极值的正负,为此,我们可以通过讨论函数的单调性来解决,求解时应注重等价转化与数形结合思想的应用,其主要考查方式有:(1)确定函数的零点、图象交点的个数;(2)由函数的零点、图象交点的情况求参数的取值X 围.(2016·高考节选)设函数f (x )=x 3+ax 2+bx +c . (1)求曲线y =f (x )在点(0,f (0))处的切线方程;(2)设a =b =4,若函数f (x )有三个不同零点,求c 的取值X 围. [解] (1)由f (x )=x 3+ax 2+bx +c ,得f ′(x )=3x 2+2ax +b .2分 因为f (0)=c ,f ′(0)=b ,所以曲线y =f (x )在点(0,f (0))处的切线方程为y =bx +c .4分 (2)当a =b =4时,f (x )=x 3+4x 2+4x +c , 所以f ′(x )=3x 2+8x +4.6分令f ′(x )=0,得3x 2+8x +4=0,解得x =-2或x =-23.8分f (x )与f ′(x )在区间(-∞,+∞)上的情况如下:x (-∞,-2)-2 ⎝⎛⎭⎪⎫-2,-23 -23 ⎝ ⎛⎭⎪⎫-23,+∞ f ′(x ) +-+f (x )c c -3227所以,当c >0且c -27<0时,存在x 1∈(-4,-2),x 2∈⎝ ⎛⎭⎪⎫-2,-3,x 3∈⎝ ⎛⎭⎪⎫-3,0,使得f (x 1)=f (x 2)=f (x 3)=0.由f (x )的单调性知,当且仅当c ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫0,3227时,函数f (x )=x 3+4x 2+4x +c 有三个不同零点.14分[规律方法] 用导数研究函数的零点,常用两种方法:一是用导数判断函数的单调性,借助零点存在性定理判断;二是将零点问题转化为函数图象的交点问题,利用数形结合来解决.[对点训练2] 设函数f (x )=ln x +m x,m ∈R .(1)当m =e(e 为自然对数的底数)时,求f (x )的极小值;(2)讨论函数g (x )=f ′(x )-x3零点的个数. 【导学号:62172115】[解] (1)由题设,当m =e 时,f (x )=ln x +ex,则f ′(x )=x -ex 2,由f ′(x )=0,得x =e.2分 ∴当x ∈(0,e)时,f ′(x )<0,f (x )在(0,e)上单调递减; 当x ∈(e ,+∞)时,f ′(x )>0,f (x )在(e ,+∞)上单调递增, ∴当x =e 时,f (x )取得极小值f (e)=ln e +ee =2,∴f (x )的极小值为2.4分(2)由题设g (x )=f ′(x )-x 3=1x -m x 2-x3(x >0),令g (x )=0,得m =-13x 3+x (x >0).6分设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)=23.10分又φ(0)=0,结合y =φ(x )的图象(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;④当m ≤0时,函数g (x )有且只有一个零点. 综上所述,当m >23时,函数g (x )无零点;当m =23或m ≤0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.14分热点3 利用导数研究不等式问题导数在不等式中的应用问题是每年高考的必考内容,且以解答题的形式考查,难度较大,属中高档题.归纳起来常见的命题角度有:(1)证明不等式;(2)不等式恒成立问题;(3)存在型不等式成立问题. ☞角度1 证明不等式设a 为实数,函数f (x )=e x -2x +2a ,x ∈R .(1)求f (x )的单调区间与极值;(2)求证:当a >ln 2-1且x >0时,e x>x 2-2ax +1.[解] (1)由f (x )=e x-2x +2a ,x ∈R ,f ′(x )=e x-2,x ∈R .令f ′(x )=0,得x =ln 2.于是当x 变化时,f ′(x ),f (x )的变化情况如下表:x (-∞,ln 2)ln 2 (ln 2,+∞)f ′(x ) - 0 + f (x )单调递减2(1-ln 2+a )单调递增故f (x )的单调递减区间是(-∞,ln 2),单调递增区间是(ln 2,+∞),f (x )在x =ln 2处取得极小值,极小值为f (ln 2)=e ln 2-2ln 2+2a =2(1-ln 2+a ).6分(2)设g (x )=e x -x 2+2ax -1,x ∈R .于是g ′(x )=e x-2x +2a ,x ∈R .由(1)知当a >ln 2-1时,g ′(x )最小值为g ′(ln 2)=2(1-ln 2+a )>0.于是对任意x ∈R ,都有g ′(x )>0,所以g (x )在R 内单调递增.于是当a >ln 2-1时,对任意x ∈(0,+∞),都有g (x )>g (0). 又g (0)=0,从而对任意x ∈(0,+∞),g (x )>0. 即e x-x 2+2ax -1>0,故e x >x 2-2ax +1.14分 ☞角度2 不等式恒成立问题(2016·全国卷Ⅱ)已知函数f (x )=(x +1)ln x -a (x -1).(1)当a =4时,求曲线y =f (x )在(1,f (1))处的切线方程;(2)若当x ∈(1,+∞)时,f (x )>0,求a 的取值X 围. [解] (1)f (x )的定义域为(0,+∞).1分 当a =4时,f (x )=(x +1)ln x -4(x -1),f (1)=0,f ′(x )=ln x +1x-3,f ′(1)=-2.3分故曲线y =f (x )在(1,f (1))处的切线方程为2x +y -2=0.6分 (2)当x ∈(1,+∞)时,f (x )>0等价于ln x -a x -1x +1>0.设g (x )=ln x -a x -1x +1,则g ′(x )=1x-2a x +12=x 2+21-a x +1x x +12,g (1)=0.9分 ①当a ≤2,x ∈(1,+∞)时,x 2+2(1-a )x +1≥x 2-2x +1>0,故g ′(x )>0,g (x )在(1,+∞)单调递增,因此g (x )>0;②当a >2时,令g ′(x )=0得x 1=a -1-a -12-1,x 2=a -1+a -12-1.由x 2>1和x 1x 2=1得x 1<1,故当x ∈(1,x 2)时,g ′(x )<0,g (x )在(1,x 2)单调递减,因此g (x )<0.综上,a 的取值X 围是(-∞,2].14分 ☞角度3 存在型不等式成立问题设函数f (x )=a ln x +1-a 2x 2-bx (a ≠1),曲线y =f (x )在点(1,f (1))处的切线斜率为0.(1)求b ;(2)若存在x 0≥1,使得f (x 0)<aa -1,求a 的取值X 围.[解] (1)f ′(x )=a x+(1-a )x -b . 由题设知f ′(1)=0,解得b =1.3分 (2)f (x )的定义域为(0,+∞), 由(1)知,f (x )=a ln x +1-a 2x 2-x ,f ′(x )=a x +(1-a )x -1=1-a x ⎝ ⎛⎭⎪⎫x -a 1-a (x -1).5分①若a ≤12,则a1-a ≤1,故当x ∈(1,+∞)时,f ′(x )>0,f (x )在(1,+∞)单调递增.所以,存在x 0≥1,使得f (x 0)<aa -1的充要条件为f (1)<a a -1,即1-a 2-1<aa -1,解得-2-1<a <2-1.7分②若12<a <1,则a 1-a >1,故当x ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫1,a 1-a 时,f ′(x )<0,当x ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫a 1-a ,+∞时,f ′(x )>0,f (x )在⎝⎛⎭⎪⎫1,a 1-a 上单调递减,在⎝ ⎛⎭⎪⎫a 1-a ,+∞上单调递增.10分所以存在x 0≥1,使得f (x 0)<aa -1的充要条件为f ⎝ ⎛⎭⎪⎫a 1-a <aa -1. 而f ⎝ ⎛⎭⎪⎫a 1-a =a ln a 1-a +a 221-a +a a -1>a a -1,所以不合题意. ③若a >1,则f (1)=1-a 2-1=-a -12<a a -1恒成立,所以a >1.综上,a 的取值X 围是(-2-1,2-1)∪(1,+∞).14分 [规律方法] 1.运用导数证明不等式,常转化为求函数的最值问题.2.不等式恒成立通常可以利用函数的单调性求出最值解决.解答相应的参数不等式,如果易分离参数,可先分离变量,构造函数,直接转化为函数的最值问题,避免参数的讨论.3.“恒成立”与“存在性”问题的求解是“互补”关系,即f (x )≥g (a )对于x ∈D 恒成立,应求f (x )的最小值;若存在x ∈D ,使得f (x )≥g (a )成立,应求f (x )的最大值.应特别关注等号是否成立问题.热点探究训练(二)1.设函数f (x )=3x 2+axex(a ∈R ). (1)若f (x )在x =0处取得极值,确定a 的值,并求此时曲线y =f (x )在点(1,f (1))处的切线方程;(2)若f (x )在[3,+∞)上为减函数,求a 的取值X 围. 【导学号:62172116】 [解] (1)对f (x )求导得f ′(x )= 6x +a e x -3x 2+ax exe x 2=-3x 2+6-a x +aex.3分 因为f (x )在x =0处取得极值,所以f ′(0)=0,即a =0.当a =0时,f (x )=3x 2e x ,f ′(x )=-3x 2+6x e x,故f (1)=3e ,f ′(1)=3e ,从而f (x )在点(1,f (1))处的切线方程为y -3e =3e(x -1),化简得3x -e y =0.7分(2)由(1)知f ′(x )=-3x 2+6-a x +aex, 令g (x )=-3x 2+(6-a )x +a ,由g (x )=0解得x 1=6-a -a 2+366,x 2=6-a +a 2+366.9分当x <x 1时,g (x )<0,即f ′(x )<0,故f (x )为减函数; 当x 1<x <x 2时,g (x )>0,即f ′(x )>0,故f (x )为增函数; 当x >x 2时,g (x )<0,即f ′(x )<0,故f (x )为减函数.11分由f (x )在[3,+∞)上为减函数,知x 2=6-a +a 2+366≤3,解得a ≥-92.故a 的取值X 围为⎣⎢⎡⎭⎪⎫-92,+∞.14分2.(2017·某某模拟)设函数f (x )=e xx2-k ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x +ln x (k 为常数,e =2.718 28…是自然对数的底数).(1)当k ≤0时,求函数f (x )的单调区间;(2)若函数f (x )在(0,2)内存在两个极值点,求k 的取值X 围. [解] (1)函数y =f (x )的定义域为(0,+∞).f ′(x )=x 2e x -2x e x x 4-k ⎝ ⎛⎭⎪⎫-2x 2+1x=x e x -2e x x 3-k x -2x 2=x -2e x-kx x 3.由k ≤0可得e x-kx >0,所以当x ∈(0,2)时,f ′(x )<0,函数y =f (x )单调递减,当x ∈(2,+∞)时,f ′(x )>0,函数y =f (x )单调递增.所以f (x )的单调递减区间为(0,2),单调递增区间为(2,+∞).6分 (2)由(1)知,k ≤0时,函数f (x )在(0,2)内单调递减, 故f (x )在(0,2)内不存在极值点;当k >0时,设函数g (x )=e x-kx ,x ∈[0,+∞). 因为g ′(x )=e x-k =e x-e ln k,当0<k ≤1时,当x ∈(0,2)时,g ′(x )=e x-k >0,y =g (x )单调递增, 故f (x )在(0,2)内不存在两个极值点; 当k >1时,得x ∈(0,ln k )时,g ′(x )<0,函数y =g (x )单调递减,x ∈(ln k ,+∞)时,g ′(x )>0,函数y =g (x )单调递增.所以函数y =g (x )的最小值为g (ln k )=k (1-ln k ). 函数f (x )在(0,2)内存在两个极值点,当且仅当⎩⎪⎨⎪⎧g 0>0,g ln k <0,g 2>0,0<ln k <2,解得e<k <e22.13分综上所述,函数f (x )在(0,2)内存在两个极值点时,k 的取值X 围为⎝ ⎛⎭⎪⎫e ,e 22. 14分3.(2016·全国卷Ⅰ)已知函数f (x )=(x -2)e x+a (x -1)2. (1)讨论f (x )的单调性;(2)若f (x )有两个零点,求a 的取值X 围.[解] (1)f ′(x )=(x -1)e x+2a (x -1)=(x -1)(e x+2a ).1分 (ⅰ)设a ≥0,则当x ∈(-∞,1)时,f ′(x )<0; 当x ∈(1,+∞)时,f ′(x )>0.所以f (x )在(-∞,1)上单调递减,在(1,+∞)上单调递增.3分 (ⅱ)设a <0,由f ′(x )=0得x =1或x =ln(-2a ). ①若a =-e 2,则f ′(x )=(x -1)(e x-e),所以f (x )在(-∞,+∞)上单调递增. ②若a >-e2,则ln(-2a )<1,故当x ∈(-∞,ln(-2a ))∪(1,+∞)时,f ′(x )>0; 当x ∈(ln(-2a ),1)时,f ′(x )<0.所以f (x )在(-∞,ln(-2a )),(1,+∞)上单调递增,在(ln(-2a ),1)上单调递减.5分③若a <-e2,则ln(-2a )>1,故当x ∈(-∞,1)∪(ln(-2a ),+∞)时,f ′(x )>0; 当x ∈(1,ln(-2a ))时,f ′(x )<0.所以f (x )在(-∞,1),(ln(-2a ),+∞)上单调递增,在(1,ln(-2a ))上单调递减.7分(2)(ⅰ)设a >0,则由(1)知,f (x )在(-∞,1)上单调递减,在(1,+∞)上单调递增.又f (1)=-e ,f (2)=a ,取b 满足b <0且b <ln a 2,则f (b )>a 2(b -2)+a (b -1)2=a ⎝ ⎛⎭⎪⎫b 2-32b >0,所以f (x )有两个零点.9分(ⅱ)设a =0,则f (x )=(x -2)e x,所以f (x )只有一个零点.(ⅲ)设a <0,若a ≥-e2,则由(1)知,f (x )在(1,+∞)上单调递增.又当x ≤1时f (x )<0,故f (x )不存在两个零点;若a <-e2,则由(1)知,f (x )在(1,ln(-2a ))上单调递减,在(ln(-2a ),+∞)上单调递增.又当x ≤1时,f (x )<0,故f (x )不存在两个零点.综上,a 的取值X 围为(0,+∞).14分4.(2017·某某模拟)已知函数f (x )=a ln x -ax -3(a ∈R ). (1)求函数f (x )的单调区间;(2)若函数y =f (x )的图象在点(2,f (2))处的切线的倾斜角为45°,对于任意的t ∈[1,2]函数g (x )=x 3+x 2⎣⎢⎡⎦⎥⎤f ′x +m 2在区间(t,3)上总不是单调函数,求m 的取值X 围;(3)求证:ln 22×ln 33×ln 44×…×ln n n <1n (n ≥2,n ∈N +). 【导学号:62172117】[解] (1)f ′(x )=a 1-xx(x >0). 当a >0时,f (x )的单调增区间为(0,1],减区间为[1,+∞); 当a <0时,f (x )的单调增区间为[1,+∞),减区间为(0,1]; 当a =0时,f (x )不是单调函数.4分(2)由f ′(2)=-a 2=1得a =-2,∴f ′(x )=2x -2x.∴g (x )=x 3+⎝ ⎛⎭⎪⎫m2+2x 2-2x ,∴g ′(x )=3x 2+(m +4)x -2.∵g (x )在区间(t,3)上总不是单调函数,且g ′(0)=-2, ∴⎩⎪⎨⎪⎧g ′t <0,g ′3>0.由题意知:对于任意的t ∈[1,2],g ′(t )<0恒成立,所以有:⎩⎪⎨⎪⎧g ′1<0,g ′2<0,g ′3>0,∴-373<m <-9.8分(3)证明:令a =-1,此时f (x )=-ln x +x -3,所以f (1)=-2,由(1)知f (x )=-ln x +x -3在(1,+∞)上单调递增,∴当x ∈(1,+∞)时f (x )>f (1),即-ln x +x -1>0,∴ln x <x -1对一切x ∈(1,+∞)成立,∵n ≥2,n ∈N +,则有0<ln n <n -1,∴0<ln n n <n -1n.word11 / 11 ∴ln 22×ln 33×ln 44×ln n n <12×23×34×…×n -1n =1n(n ≥2,n ∈N +).16分。
(江苏专用)高考数学一轮复习 第三章 导数及其应用 3.1 导数的概念及运算 理-人教版高三全册数学

【步步高】(某某专用)2017版高考数学一轮复习 第三章 导数及其应用 3.1 导数的概念及运算 理1.导数与导函数的概念(1)设函数y =f (x )在区间(a ,b )上有定义,x 0∈(a ,b ),若Δx 无限趋近于0时,比值Δy Δx=f x 0+Δx -f x 0Δx无限趋近于一个常数A ,则称f (x )在x =x 0处可导,并称该常数A 为函数f (x )在x =x 0处的导数(derivative),记作f ′(x 0).(2)若f (x )对于区间(a ,b )内任一点都可导,则f (x )在各点的导数也随着自变量x 的变化而变化,因而也是自变量x 的函数,该函数称为f (x )的导函数,记作f ′(x ). 2.导数的几何意义函数y =f (x )在点x 0处的导数的几何意义,就是曲线y =f (x )在点P (x 0,f (x 0))处的切线的斜率k ,即k =f ′(x 0). 3.基本初等函数的导数公式基本初等函数导函数f (x )=C (C 为常数) f ′(x )=0 f (x )=x α(α为常数)f ′(x )=αx α-1 f (x )=sin x f ′(x )=cos_x f (x )=cos x f ′(x )=-sin_x f (x )=e x f ′(x )=e x f (x )=a x (a >0,a ≠1)f ′(x )=a x ln_a f (x )=ln x f ′(x )=1xf (x )=log a x (a >0,a ≠1)f ′(x )=1x ln a4.若f ′(x ),g ′(x )存在,则有(1)[f (x )±g (x )]′=f ′(x )±g ′(x ); (2)[f (x )·g (x )]′=f ′(x )g (x )+f (x )g ′(x );(3)[f xg x ]′=f ′x g x -f x g ′xg 2x(g (x )≠0).5.复合函数的导数若y =f (u ),u =ax +b ,则y ′x =y ′u ·u ′x ,即y ′x =y ′u ·a . 【思考辨析】判断下面结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”) (1)f ′(x 0)与(f (x 0))′表示的意义相同.( × ) (2)求f ′(x 0)时,可先求f (x 0)再求f ′(x 0).( × ) (3)曲线的切线不一定与曲线只有一个公共点.( √ ) (4)与曲线只有一个公共点的直线一定是曲线的切线.( × ) (5)函数f (x )=sin(-x )的导数是f ′(x )=cos x .( × )1.(教材改编)f ′(x )是函数f (x )=13x 3+2x +1的导函数,则f ′(-1)的值为________.答案 3解析 ∵f (x )=13x 3+2x +1,∴f ′(x )=x 2+2.∴f ′(-1)=3.2.如图所示为函数y =f (x ),y =g (x )的导函数的图象,那么y =f (x ),y =g (x )的图象可能是________.答案 ④解析 由y =f ′(x )的图象知y =f ′(x )在(0,+∞)上单调递减,说明函数y =f (x )的切线的斜率在(0,+∞)上也单调递减,故可排除①③.又由图象知y =f ′(x )与y =g ′(x )的图象在x =x 0处相交,说明y =f (x )与y =g (x )的图象在x =x 0处的切线的斜率相同,由图知②不符合,④符合,故④正确.3.设函数f (x )的导数为f ′(x ),且f (x )=f ′(π2)sin x +cos x ,则f ′(π4)=________.答案 - 2解析 因为f (x )=f ′(π2)sin x +cos x ,所以f ′(x )=f ′(π2)cos x -sin x ,所以f ′(π2)=f ′(π2)cos π2-sin π2,即f ′(π2)=-1,所以f (x )=-sin x +cos x .f ′(x )=-cos x -sin x .故f ′(π4)=-cos π4-sin π4=- 2.4.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X 围是__________. 答案 ⎣⎢⎡⎭⎪⎫3π4,π解析 ∵y =4e x +1,∴y ′=-4exe x+12=-4e xe 2x +2e x+1=-4e x +1ex +2. ∵e x >0,∴e x +1e x ≥2,当且仅当e x=1e x =1,即x =0时,“=”成立.∴y ′∈[-1,0), ∴tan α∈[-1,0).又α∈[0,π), ∴α∈⎣⎢⎡⎭⎪⎫3π4,π. 5.(2015·某某)设曲线y =e x在点(0,1)处的切线与曲线y =1x(x >0)上点P 处的切线垂直,则P 的坐标为________. 答案 (1,1)解析 y ′=e x ,曲线y =e x 在点(0,1)处的切线的斜率k 1=e 0=1,设P (m ,n ),y =1x(x >0)的导数为y ′=-1x 2 (x >0),曲线y =1x (x >0)在点P 处的切线斜率k 2=-1m2 (m >0),因为两切线垂直,所以k 1k 2=-1,所以m =1,n =1,则点P 的坐标为(1,1).题型一 导数的运算 例1 求下列函数的导数: (1)y =(3x 2-4x )(2x +1); (2)y =x 2sin x ; (3)y =3x e x-2x+e ; (4)y =ln xx 2+1; (5)y =ln(2x -5).解 (1)∵y =(3x 2-4x )(2x +1) =6x 3+3x 2-8x 2-4x =6x 3-5x 2-4x , ∴y ′=18x 2-10x -4.(2)y ′=(x 2)′sin x +x 2(sin x )′=2x sin x +x 2cos x . (3)y ′=(3x e x )′-(2x)′+e′ =(3x )′e x +3x (e x )′-(2x)′ =3x e x ln 3+3x e x -2xln 2 =(ln 3+1)·(3e)x -2xln 2.(4)y ′=ln x ′x 2+1-ln x x 2+1′x 2+12=1xx 2+1-2x ln xx 2+12=x 2+1-2x 2ln x x x 2+12.(5)令u =2x -5,y =ln u ,则y ′=(ln u )′u ′=12x -5·2=22x -5,即y ′=22x -5.思维升华 (1)求导之前,应利用代数、三角恒等式等变形对函数进行化简,然后求导,这样可以减少运算量,提高运算速度,减少差错;遇到函数的商的形式时,如能化简则化简,这样可避免使用商的求导法则,减少运算量.(2)复合函数求导时,先确定复合关系,由外向内逐层求导,必要时可换元.(1)f (x )=x (2 016+ln x ),若f ′(x 0)=2 017,则x 0=________.(2)若函数f (x )=ax 4+bx 2+c 满足f ′(1)=2,则f ′(-1)=________. 答案 (1)1 (2)-2解析 (1)f ′(x )=2 016+ln x +x ×1x=2 017+ln x ,故由f ′(x 0)=2 017得2 017+ln x 0=2 017,则ln x 0=0,解得x 0=1. (2)f ′(x )=4ax 3+2bx ,∵f ′(x )为奇函数,且f ′(1)=2, ∴f ′(-1)=-2. 题型二 导数的几何意义命题点1 已知切点的切线方程问题例2 (1)函数f (x )=ln x -2xx的图象在点(1,-2)处的切线方程为__________.(2)曲线y =e-2x+1在点(0,2)处的切线与直线y =0和y =x 围成的三角形的面积为________.答案 (1)x -y -3=0 (2)13解析 (1)f ′(x )=1-ln xx2,则f ′(1)=1, 故该切线方程为y -(-2)=x -1,即x -y -3=0. (2)∵y ′=-2e-2x,曲线在点(0,2)处的切线斜率k =-2,∴切线方程为y =-2x +2,该直线与直线y =0和y =x 围成的三角形如图所示,其中直线y =-2x +2与y =x 的交点为A (23,23),∴三角形的面积S =12×1×23=13.命题点2 未知切点的切线方程问题例3 (1)与直线2x -y +4=0平行的抛物线y =x 2的切线方程是__________.(2)已知函数f (x )=x ln x ,若直线l 过点(0,-1),并且与曲线y =f (x )相切,则直线l 的方程为____________.答案 (1)2x -y -1=0 (2)x -y -1=0解析 (1)对y =x 2求导得y ′=2x .设切点坐标为(x 0,x 20),则切线斜率为k =2x 0. 由2x 0=2得x 0=1,故切线方程为y -1=2(x -1),即2x -y -1=0. (2)∵点(0,-1)不在曲线f (x )=x ln x 上,∴设切点为(x 0,y 0).又∵f ′(x )=1+ln x ,∴⎩⎪⎨⎪⎧y 0=x 0ln x 0,y 0+1=1+ln x 0x 0,解得x 0=1,y 0=0.∴切点为(1,0),∴f ′(1)=1+ln 1=1. ∴直线l 的方程为y =x -1,即x -y -1=0. 命题点3 和切线有关的参数问题例4 已知f (x )=ln x ,g (x )=12x 2+mx +72(m <0),直线l 与函数f (x ),g (x )的图象都相切,且与f (x )图象的切点为(1,f (1)),则m =________. 答案 -2解析 ∵f ′(x )=1x,∴直线l 的斜率为k =f ′(1)=1. 又f (1)=0,∴切线l 的方程为y =x -1.g ′(x )=x +m ,设直线l 与g (x )的图象的切点为(x 0,y 0), 则有x 0+m =1,y 0=x 0-1,y 0=12x 20+mx 0+72,m <0,于是解得m =-2.命题点4 导数与函数图象的关系例5 如图,点A (2,1),B (3,0),E (x,0)(x ≥0),过点E 作OB 的垂线l .记△AOB 在直线l 左侧部分的面积为S ,则函数S =f (x )的图象为下图中的________(填序号).答案 ④解析 函数的定义域为[0,+∞),当x ∈[0,2]时,在单位长度变化量Δx 内面积变化量ΔS 大于0且越来越大,即斜率f ′(x )在[0,2]内大于0且越来越大,因此,函数S =f (x )的图象是上升的,且图象是下凸的;当x ∈(2,3)时,在单位长度变化量Δx 内面积变化量ΔS 大于0且越来越小,即斜率f ′(x )在(2,3)内大于0且越来越小,因此,函数S =f (x )的图象是上升的,且图象是上凸的; 当x ∈[3,+∞)时,在单位长度变化量Δx 内面积变化量ΔS 为0,即斜率f ′(x )在[3,+∞)内为常数0,此时,函数图象为平行于x 轴的射线.思维升华 导数的几何意义是切点处切线的斜率,应用时主要体现在以下几个方面: (1)已知切点A (x 0,f (x 0))求斜率k ,即求该点处的导数值:k =f ′(x 0). (2)已知斜率k ,求切点A (x 1,f (x 1)),即解方程f ′(x 1)=k .(3)若求过点P (x 0,y 0)的切线方程,可设切点为(x 1,y 1),由⎩⎪⎨⎪⎧y 1=f x 1,y 0-y 1=f ′x 1x 0-x 1求解即可.(4)函数图象在每一点处的切线斜率的变化情况反映函数图象在相应点处的变化情况,由切线的倾斜程度可以判断出函数图象升降的快慢.(1)已知函数f (x )=3x +cos 2x +sin 2x ,a =f ′(π4),f ′(x )是f (x )的导函数,则过曲线y =x 3上一点P (a ,b )的切线方程为__________________. (2)若直线y =2x +m 是曲线y =x ln x 的切线,则实数m 的值为________. 答案 (1)3x -y -2=0或3x -4y +1=0 (2)-e 解析 (1)由f (x )=3x +cos 2x +sin 2x 得f ′(x )=3-2sin 2x +2cos 2x , 则a =f ′(π4)=3-2sin π2+2cos π2=1.由y =x 3得y ′=3x 2,当P 点为切点时,切线的斜率k =3a 2=3×12=3. 又b =a 3,则b =1,所以切点P 的坐标为(1,1). 故过曲线y =x 3上的点P 的切线方程为y -1=3(x -1), 即3x -y -2=0.当P 点不是切点时,设切点为(x 0,x 30), ∴切线方程为y -x 30=3x 20(x -x 0),∵P (a ,b )在曲线y =x 3上,且a =1,∴b =1. ∴1-x 30=3x 20(1-x 0), ∴2x 30-3x 20+1=0, ∴2x 30-2x 20-x 20+1=0, ∴(x 0-1)2(2x 0+1)=0, ∴切点为⎝ ⎛⎭⎪⎫-12,-18,∴此时的切线方程为y +18=34⎝ ⎛⎭⎪⎫x +12,综上,满足题意的切线方程为3x -y -2=0或3x -4y +1=0. (2)设切点为(x 0,x 0ln x 0),由y ′=(x ln x )′=ln x +x ·1x=ln x +1,得切线的斜率k =ln x 0+1,故切线方程为y -x 0ln x 0=(ln x 0+1)(x -x 0), 整理得y =(ln x 0+1)x -x 0,与y =2x +m 比较得⎩⎪⎨⎪⎧ln x 0+1=2,-x 0=m ,解得x 0=e ,故m =-e.4.求曲线的切线方程条件审视不准致误典例 (14分)若存在过点O (0,0)的直线l 与曲线y =x 3-3x 2+2x 和y =x 2+a 都相切,求a 的值.易错分析 由于题目中没有指明点O (0,0)的位置情况,容易忽略点O 在曲线y =x 3-3x 2+2x 上这个隐含条件,进而不考虑O 点为切点的情况. 规X 解答解 易知点O (0,0)在曲线y =x 3-3x 2+2x 上. (1)当O (0,0)是切点时,由y ′=3x 2-6x +2,得在原点处的切线斜率k =2, 即直线l 的斜率为2,故直线l 的方程为y =2x . 由⎩⎪⎨⎪⎧y =2x ,y =x 2+a ,得x 2-2x +a =0,依题意Δ=4-4a =0,得a =1.[5分](2)当O (0,0)不是切点时,设直线l 与曲线y =x 3-3x 2+2x 相切于点P (x 0,y 0),则y 0=x 30-3x 20+2x 0,且k =3x 20-6x 0+2,① 又k =y 0x 0=x 20-3x 0+2,②联立①②,得x 0=32(x 0=0舍去),所以k =-14,故直线l 的方程为y =-14x .[9分]由⎩⎪⎨⎪⎧y =-14x ,y =x 2+a ,得x 2+14x +a =0,依题意,Δ=116-4a =0,得a =164.[12分]综上,a =1或a =164.[14分]温馨提醒 对于求曲线的切线方程没有明确切点的情况,要先判断切线所过点是否在曲线上;若所过点在曲线上,要对该点是否为切点进行讨论.[方法与技巧]1.f ′(x 0)代表函数f (x )在x =x 0处的导数值;(f (x 0))′是函数值f (x 0)的导数,而函数值f (x 0)是一个常数,其导数一定为0,即(f (x 0))′=0.2.对于函数求导,一般要遵循先化简再求导的基本原则.在实施化简时,首先必须注意变换的等价性,避免不必要的运算失误.3.未知切点的曲线切线问题,一定要先设切点,利用导数的几何意义表示切线的斜率建立方程. [失误与防X]1.利用公式求导时要特别注意除法公式中分子的符号,防止与乘法公式混淆.复合函数的导数要正确分解函数的结构,由外向内逐层求导.2.求曲线切线时,要分清在点P 处的切线与过P 点的切线的区别,前者只有一条,而后者包括了前者.3.曲线的切线与曲线的交点个数不一定只有一个,这和研究直线与二次曲线相切时有差别.A 组 专项基础训练 (时间:40分钟)1.已知函数f (x )的导函数为f ′(x ),且满足f (x )=2xf ′(1)+ln x ,则f ′(1)=________. 答案 -1解析 由f (x )=2xf ′(1)+ln x ,得f ′(x )=2f ′(1)+1x.∴f ′(1)=2f ′(1)+1,则f ′(1)=-1.2.已知曲线y =ln x 的切线过原点,则此切线的斜率为________.答案 1e解析 y =ln x 的定义域为(0,+∞),且y ′=1x,设切点为(x 0,ln x 0),则曲线在x =x 0处的切线斜率k =1x 0,切线方程为y -ln x 0=1x 0(x -x 0),因为切线过点(0,0),所以-ln x 0=-1, 解得x 0=e ,故此切线的斜率为1e.3.已知f 1(x )=sin x +cos x ,f n +1(x )是f n (x )的导函数,即f 2(x )=f 1′(x ),f 3(x )=f 2′(x ),…,f n +1(x )=f n ′(x ),n ∈N *,则f 2 016(x )=____________.答案 sin x -cos x解析 ∵f 1(x )=sin x +cos x , ∴f 2(x )=f 1′(x )=cos x -sin x , ∴f 3(x )=f 2′(x )=-sin x -cos x , ∴f 4(x )=f 3′(x )=-cos x +sin x , ∴f 5(x )=f 4′(x )=sin x +cos x =f 1(x ), ∴f n (x )是以4为周期的函数, ∴f 2 016(x )=f 4(x )=sin x -cos x .4.设曲线y =ax -ln x 在点(1,1)处的切线方程为y =2x ,则a =________. 答案 3解析 令f (x )=ax -ln x ,则f ′(x )=a -1x.由导数的几何意义可得在点(1,1)处的切线的斜率为f ′(1)=a -1.又切线方程为y =2x ,则有a -1=2,∴a =3.5.已知y =f (x )是可导函数,如图,直线y =kx +2是曲线y =f (x )在x =3处的切线,令g (x )=xf (x ),g ′(x )是g (x )的导函数,则g ′(3)=______________.答案 0解析 由题图可知曲线y =f (x )在x =3处切线的斜率等于-13,∴f ′(3)=-13.∵g (x )=xf (x ),∴g ′(x )=f (x )+xf ′(x ), ∴g ′(3)=f (3)+3f ′(3),又由题图可知f (3)=1, ∴g ′(3)=1+3×(-13)=0. 6.在平面直角坐标系xOy 中,若曲线y =ax 2+b x (a ,b 为常数)过点P (2,-5),且该曲线在点P 处的切线与直线7x +2y +3=0平行,则a +b 的值是______.答案 -3解析 y =ax 2+b x 的导数为y ′=2ax -b x2,直线7x +2y +3=0的斜率为-72. 由题意得⎩⎪⎨⎪⎧ 4a +b 2=-5,4a -b 4=-72,解得⎩⎪⎨⎪⎧ a =-1,b =-2,则a +b =-3. 7.已知函数f (x )=x 3-3x ,若过点A (0,16)且与曲线y =f (x )相切的直线方程为y =ax +16,则实数a 的值是________.答案 9解析 先设切点为M (x 0,y 0),则切点在曲线上有y 0=x 30-3x 0,①求导数得到切线的斜率k =f ′(x 0)=3x 20-3,又切线l 过A 、M 两点,所以k =y 0-16x 0, 则3x 20-3=y 0-16x 0,② 联立①②可解得x 0=-2,y 0=-2,从而实数a 的值为a =k =-2-16-2=9. 8.已知曲线y =1e x +1,则曲线的切线斜率取得最小值时的直线方程为______________. 答案 x +4y -2=0解析 y ′=-e x e x +12=-1e x +1ex +2, 因为e x >0,所以e x +1ex ≥2e x ×1e x =2(当且仅当e x =1e x ,即x =0时取等号), 则e x +1ex +2≥4,故y ′=-1e x +1e x +2≥-14当(x =0时取等号). 当x =0时,曲线的切线斜率取得最小值,此时切点的坐标为(0,12), 切线的方程为y -12=-14(x -0), 即x +4y -2=0.9.已知曲线y =x 3+x -2在点P 0处的切线l 1平行于直线4x -y -1=0,且点P 0在第三象限.(1)求P 0的坐标;(2)若直线l ⊥l 1,且l 也过切点P 0,求直线l 的方程.解 (1)由y =x 3+x -2,得y ′=3x 2+1,由已知令3x 2+1=4,解之得x =±1.当x =1时,y =0;当x =-1时,y =-4.又∵点P 0在第三象限,∴切点P 0的坐标为(-1,-4).(2)∵直线l ⊥l 1,l 1的斜率为4,∴直线l 的斜率为-14. ∵l 过切点P 0,点P 0的坐标为(-1,-4),∴直线l 的方程为y +4=-14(x +1), 即x +4y +17=0.10.设函数f (x )=ax -b x,曲线y =f (x )在点(2,f (2))处的切线方程为7x -4y -12=0.(1)求f (x )的解析式;(2)证明:曲线y =f (x )上任一点处的切线与直线x =0和直线y =x 所围成的三角形的面积为定值,并求此定值.解 (1)方程7x -4y -12=0可化为y =74x -3. 当x =2时,y =12.又f ′(x )=a +b x 2, 于是⎩⎪⎨⎪⎧ 2a -b 2=12,a +b 4=74, 解得⎩⎪⎨⎪⎧ a =1,b =3.故f (x )=x -3x.(2)设P (x 0,y 0)为曲线上任一点,由y ′=1+3x 2知曲线在点P (x 0,y 0)处的切线方程为 00203()()-=1+y y x x x - 即0020033()()=(1+)-.y x x x x x -- 令x =0,得y =-6x 0,从而得切线与直线x =0的交点坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫0,-6x 0. 令y =x ,得y =x =2x 0,从而得切线与直线y =x 的交点坐标为(2x 0,2x 0).所以点P (x 0,y 0)处的切线与直线x =0,y =x 所围成的三角形的面积为S =12⎪⎪⎪⎪⎪⎪-6x 0|2x 0|=6. 故曲线y =f (x )上任一点处的切线与直线x =0,y =x 所围成的三角形的面积为定值,且此定值为6.B 组 专项能力提升(时间:20分钟)11.已知函数f (x )=x +1,g (x )=a ln x ,若在x =14处函数f (x )与g (x )的图象的切线平行,则实数a 的值为________.答案 14解析 由题意可知()1212,f x x -'=g ′(x )=a x , 由f ′(14)=g ′(14),得1211()1244=,a -⨯ 可得a =14,经检验,a =14满足题意. 12.曲边梯形由曲线y =x 2+1,y =0,x =1,x =2所围成,过曲线y =x 2+1 (x ∈[1,2])上一点P 作切线,使得此切线从曲边梯形上切出一个面积最大的普通梯形,则这一点的坐标为____________. 答案 ⎝ ⎛⎭⎪⎫32,134 解析 设P (x 0,x 20+1),x 0∈[1,2],则易知曲线y =x 2+1在点P 处的切线方程为y -(x 20+1)=2x 0(x -x 0),∴y =2x 0(x -x 0)+x 20+1,设g (x )=2x 0(x -x 0)+x 20+1,则g (1)+g (2)=2(x 20+1)+2x 0(1-x 0+2-x 0),∴S 普通梯形=g 1+g 22×1=-x 20+3x 0+1=-⎝⎛⎭⎪⎫x 0-322+134,∴P 点坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫32,134时,S 普通梯形最大. 13.若函数f (x )=12x 2-ax +ln x 存在垂直于y 轴的切线,则实数a 的取值X 围是________. 答案 [2,+∞)解析 ∵f (x )=12x 2-ax +ln x ,∴f ′(x )=x -a +1x. ∵f (x )存在垂直于y 轴的切线,∴f ′(x )存在零点,即x +1x -a =0有解,∴a =x +1x≥2. 14.已知曲线f (x )=x n +1(n ∈N *)与直线x =1交于点P ,设曲线y =f (x )在点P 处的切线与x 轴交点的横坐标为x n ,则log 2 016x 1+log 2 016x 2+…+log 2 016x 2 015的值为________. 答案 -1解析 f ′(x )=(n +1)x n,k =f ′(1)=n +1,点P (1,1)处的切线方程为y -1=(n +1)(x -1),令y =0,得x =1-1n +1=n n +1,即x n =n n +1, ∴x 1·x 2·…·x 2 015=12×23×34×…×2 0142 015×2 0152 016=12 016,则log 2 016x 1+log 2 016x 2+…+log 2 016x 2 015=log 2 016(x 1x 2…x 2 015)=-1.15.已知函数f (x )=ax 3+3x 2-6ax -11,g (x )=3x 2+6x +12和直线m :y =kx +9,且f ′(-1)=0.(1)求a 的值;(2)是否存在k ,使直线m 既是曲线y =f (x )的切线,又是曲线y =g (x )的切线?如果存在,求出k 的值;如果不存在,请说明理由.解 (1)由已知得f ′(x )=3ax 2+6x -6a ,∵f ′(-1)=0,∴3a -6-6a =0,∴a =-2.(2)存在.由已知得,直线m 恒过定点(0,9),若直线m 是曲线y =g (x )的切线,则设切点为(x 0,3x 20+6x 0+12).∵g ′(x 0)=6x 0+6,∴切线方程为y -(3x 20+6x 0+12)=(6x 0+6)(x -x 0),将(0,9)代入切线方程,解得x0=±1.当x0=-1时,切线方程为y=9;当x0=1时,切线方程为y=12x+9.由(1)知f(x)=-2x3+3x2+12x-11,①由f′(x)=0得-6x2+6x+12=0,解得x=-1或x=2.在x=-1处,y=f(x)的切线方程为y=-18;在x=2处,y=f(x)的切线方程为y=9,∴y=f(x)与y=g(x)的公切线是y=9.②由f′(x)=12得-6x2+6x+12=12,解得x=0或x=1.在x=0处,y=f(x)的切线方程为y=12x-11;在x=1处,y=f(x)的切线方程为y=12x-10;∴y=f(x)与y=g(x)的公切线不是y=12x+9.综上所述,y=f(x)与y=g(x)的公切线是y=9,此时k=0.。
2015高考数学一轮复习单元检测: 导数及其应用(新人教A版选修1-1)

2015高考数学一轮复习单元检测: 导数及其应用一、选择题:(本大题共10小题,每小题5分, 共50分)1.设函数f(x)在0x 处可导,则xx f x x f x ∆-∆-→∆)()(lim000等于 ( )A .)('0x fB .)('0x f -C .-)('0x fD .-)('0x f -2.(2014·荆州质检)设函数f (x )在R 上可导,其导函数是f ′(x ),且函数f (x )在x =-2处取得极小值,则函数y =xf ′(x )的图像可能是()3.函数y=x 3-3x 在[-1,2]上的最小值为( ) A 、2 B 、-2 C 、0 D 、-44.设函数()f x 的导函数为()f x ',且()()221f x x x f '=+⋅,则()0f '等于 ( )A 、0 B 、4- C 、2- D 、25.已知f(x)=x 3+ax 2+(a +6)x +1有极大值和极小值,则a 的取值范围为( ) A 、-1<a<2 B 、-3<a<6 C 、a<-1或a>2 D 、a<-3或a>66、设函数f(x)=kx 3+3(k -1)x 22k -+1在区间(0,4)上是减函数,则k 的取值范围是 ( )A 、13k <B 、103k <≤C 、103k ≤≤ D 、13k ≤7、设函数f(x)在定义域内可导,y=f(x)的图象如下图所示,则导函数y=f '(x) 可能为( )有 ( )A 、f (0)+f (2)<2f (1)B 、f (0)+f (2)≥2f (1)C 、f (0)+f (2)>2f (1)D 、f (0)+f (2)≥2f (1)9、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 ,有()0f x ≥,则(1)(0)f f '的最小值为() A.3B.52C.2D.3210、f (x )是定义在区间[-c,c]上的奇函数,其图象如图所示:令g (x )=af (x )+b ,则下 列关于函数g (x )的叙述正确的是( ) A .若a <0,则函数g (x )的图象关于原点对称.B .若a =-1,-2<b<0,则方程g (x )=0有大于2的实根.ABCDC .若a ≠0,b=2,则方程g (x )=0有两个实根.D .若a ≥1,b<2,则方程g (x )=0有三个实根.二、填空题(共5小题,每小题5分,共25分)11. (2014·河南省三市调研)若函数f (x )=13x 3-32x 2+ax +4恰在[-1,4]上单调递减,则实数a的值为12.曲线S :y=3x-x 3的过点A (2,-2)的切线的方程是 。
【步步高】2015届高考数学第一轮复习(典型题+详解)专题一 高考中的导数应用问题文档强练 文 新人

专题一 高考中的导数应用问题1.函数f (x )=(x -3)e x 的单调递增区间是( )A .(-∞,2)B .(0,3)C .(1,4)D .(2,+∞) 答案 D解析 函数f (x )=(x -3)e x 的导数为f ′(x )=[(x -3)·e x ]′=1·e x +(x -3)·e x =(x -2)e x . 由函数导数与函数单调性的关系,得当f ′(x )>0时,函数f (x )单调递增,此时由不等式f ′(x )=(x -2)e x >0,解得x >2.2.若函数f (x )=x 3-6bx +3b 在(0,1)内有最小值,则实数b 的取值X 围是( ) A .(0,1) B .(-∞,1)C .(0,+∞) D.⎝⎛⎭⎫0,12 答案 D解析 f (x )在(0,1)内有最小值,即f (x )在(0,1)内有极小值,f ′(x )=3x 2-6b , 由题意,得函数f ′(x )的草图如图,∴⎩⎪⎨⎪⎧ f ′(0)<0,f ′(1)>0, 即⎩⎪⎨⎪⎧-6b <0,3-6b >0,解得0<b <12.故选D.3.函数f (x )=x 3-3x -1,若对于区间[-3,2]上的任意x 1,x 2,都有|f (x 1)-f (x 2)|≤t ,则实数t的最小值是( )A .20B .18C .3D .0 答案 A解析 因为f ′(x )=3x 2-3=3(x -1)(x +1),令f ′(x )=0,得x =±1,可知-1,1为函数的极值点.又f (-3)=-19,f (-1)=1,f (1)=-3,f (2)=1,所以在区间[-3,2]上f (x )max =1,f (x )min =-19.由题设知在区间[-3,2]上f (x )max -f (x )min ≤t ,从而t ≥20, 所以t 的最小值是20.4.已知函数f (x )=ln a +ln xx在[1,+∞)上为减函数,则实数a 的取值X 围为__________.答案 [e ,+∞)解析 f ′(x )=1x·x -(ln a +ln x )x 2=1-(ln a +ln x )x 2,因为f (x )在[1,+∞)上为减函数,故f ′(x )≤0在[1,+∞)上恒成立,即ln a ≥1-ln x 在[1,+∞)上恒成立.设φ(x )=1-ln x ,φ(x )max =1,故ln a ≥1,a ≥e.5.已知函数f (x )=mx 3+nx 2的图象在点(-1,2)处的切线恰好与直线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X 围是__________. 答案 [-2,-1]解析 由题意知,点(-1,2)在函数f (x )的图象上, 故-m +n =2.①又f ′(x )=3mx 2+2nx ,则f ′(-1)=-3, 故3m -2n =-3.②联立①②解得:m =1,n =3,即f (x )=x 3+3x 2, 令f ′(x )=3x 2+6x ≤0,解得-2≤x ≤0, 则[t ,t +1]⊆[-2,0],故t ≥-2且t +1≤0, 所以t ∈[-2,-1].题型一 利用导数研究函数的单调性 例1设函数f (x )=x (e x -1)-ax 2.(1)若a =12,求f (x )的单调区间;(2)若当x ≥0时,f (x )≥0,求a 的取值X 围.思维启迪 求出f ′(x ),分析函数的单调性,得出结论.解 (1)a =12时,f (x )=x (e x -1)-12x 2,f ′(x )=e x -1+x e x -x =(e x -1)(x +1).当x ∈(-∞,-1)时,f ′(x )>0;当x ∈(-1,0)时,f ′(x )<0;当x ∈(0,+∞)时,f ′(x )>0. 故f (x )的单调递增区间为(-∞,-1),(0,+∞),单调递减区间为(-1,0).(2)f (x )=x (e x -1-ax ),令g (x )=e x -1-ax ,g ′(x )=e x -a .若a ≤1,则当x ∈(0,+∞)时,g ′(x )>0,g (x )为增函数,而g (0)=0,从而当x ≥0时,g (x )≥0,即f (x )≥0. 若a >1,则当x ∈(0,ln a )时,g ′(x )<0,g (x )为减函数, 而g (0)=0,从而当x ∈(0,ln a )时,g (x )<0,即f (x )<0. 综合得a 的取值X 围为(-∞,1].思维升华 (1)判断函数的单调性,求函数的单调区间、极值等问题,最终归结到判断f ′(x )的符号问题上,而f ′(x )>0或f ′(x )<0,最终可转化为一个一元一次或一元二次不等式问题.(2)若已知f (x )的单调性,则转化为不等式f ′(x )≥0或f ′(x )≤0在单调区间上恒成立问题求解.已知函数f (x )=x 3+ax 2-x +c ,且a =f ′⎝⎛⎭⎫23.(1)求a 的值;(2)求函数f (x )的单调区间;(3)设函数g (x )=(f (x )-x 3)·e x ,若函数g (x )在x ∈[-3,2]上单调递增,某某数c 的取值X 围.解 (1)由f (x )=x 3+ax 2-x +c , 得f ′(x )=3x 2+2ax -1.当x =23时,得a =f ′⎝⎛⎭⎫23=3×⎝⎛⎭⎫232+2a ×23-1, 解之,得a =-1.(2)由(1)可知f (x )=x 3-x 2-x +c .则f ′(x )=3x 2-2x -1=3⎝⎛⎭⎫x +13(x -1),列表如下: x (-∞,-13)-13 (-13,1) 1 (1,+∞)f ′(x ) +0 -0 + f (x )↗ 极大值↘极小值↗所以f (x )的单调递增区间是(-∞,-13)和(1,+∞);f (x )的单调递减区间是⎝⎛⎭⎫-13,1. (3)函数g (x )=(f (x )-x 3)·e x =(-x 2-x +c )·e x ,有g ′(x )=(-2x -1)e x +(-x 2-x +c )e x =(-x 2-3x +c -1)e x ,因为函数g (x )在x ∈[-3,2]上单调递增,所以h (x )=-x 2-3x +c -1≥0在x ∈[-3,2]上恒成立. 只要h (2)≥0,解得c ≥11,所以c 的取值X 围是[11,+∞). 题型二 利用导数研究与不等式有关的问题 例2 已知f (x )=x ln x ,g (x )=-x 2+ax -3.(1)求函数f (x )在[t ,t +2](t >0)上的最小值;(2)对一切x ∈(0,+∞),2f (x )≥g (x )恒成立,某某数a 的取值X 围; (3)证明:对一切x ∈(0,+∞),都有ln x >1e x -2e x 成立.思维启迪 (1)求f ′(x ),讨论参数t 求最小值; (2)分离a ,利用求最值得a 的X 围;(3)寻求所证不等式和题中函数f (x )的联系,充分利用(1)中所求最值. 解 (1)由f (x )=x ln x ,x >0,得f ′(x )=ln x +1, 令f ′(x )=0,得x =1e.当x ∈(0,1e )时,f ′(x )<0,f (x )单调递减;当x ∈(1e ,+∞)时,f ′(x )>0,f (x )单调递增.①当0<t <1e <t +2,即0<t <1e 时,f (x )min =f (1e )=-1e;②当1e ≤t <t +2,即t ≥1e时,f (x )在[t ,t +2]上单调递增,f (x )min =f (t )=t ln t .所以f (x )min=⎩⎨⎧-1e ,0<t <1et ln t ,t ≥1e.(2)2x ln x ≥-x 2+ax -3,则a ≤2ln x +x +3x ,设h (x )=2ln x +x +3x (x >0),则h ′(x )=(x +3)(x -1)x 2,①当x ∈(0,1)时,h ′(x )<0,h (x )单调递减, ②当x ∈(1,+∞)时,h ′(x )>0,h (x )单调递增,所以h (x )min =h (1)=4,对一切x ∈(0,+∞),2f (x )≥g (x )恒成立, 所以a ≤h (x )min =4.(3)问题等价于证明x ln x >x e x -2e (x ∈(0,+∞)).由(1)可知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 e x ,易知m (x )max =m (1)=-1e,当且仅当x =1时取到.从而对一切x ∈(0,+∞),都有ln x >1e x -2e x成立.思维升华 (1)恒成立问题可以转化为我们较为熟悉的求最值的问题进行求解,若不能分离参数,可以将参数看成常数直接求解. (2)证明不等式,可以转化为求函数的最值问题.已知函数f (x )=sin x (x ≥0),g (x )=ax (x ≥0).(1)若f (x )≤g (x )恒成立,某某数a 的取值X 围; (2)当a 取(1)中的最小值时,求证:g (x )-f (x )≤16x 3.(1)解 令h (x )=sin x -ax (x ≥0),则h ′(x )=cos x -a .若a ≥1,h ′(x )=cos x -a ≤0,h (x )=sin x -ax (x ≥0)单调递减,h (x )≤h (0)=0,则sin x ≤ax (x ≥0)成立.若0<a <1,存在x 0∈(0,π2),使得cos x 0=a ,当x ∈(0,x 0),h ′(x )=cos x -a >0,h (x )=sin x -ax (x ∈(0,x 0))单调递增,h (x )>h (0)=0,不合题意, 结合f (x )与g (x )的图象可知a ≤0显然不合题意, 综上可知,a ≥1.(2)证明 当a 取(1)中的最小值1时,g (x )-f (x )=x -sin x .设H (x )=x -sin x -16x 3(x ≥0),则H ′(x )=1-cos x -12x 2.令G (x )=1-cos x -12x 2,则G ′(x )=sin x -x ≤0(x ≥0),所以G (x )=1-cos x -12x 2在[0,+∞)上单调递减,此时G (x )=1-cos x -12x 2≤G (0)=0,即H ′(x )=1-cos x -12x 2≤0,所以H (x )=x -sin x -16x 3(x ≥0)单调递减.所以H (x )=x -sin x -16x 3≤H (0)=0,即x -sin x -16x 3≤0(x ≥0),即x -sin x ≤16x 3(x ≥0).所以,当a 取(1)中的最小值时,g (x )-f (x )≤16x 3.题型三 利用导数研究方程解或图象交点问题 例3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X 围. 思维启迪 (1)通过讨论a 确定F (x )的符号;(2)将方程f (x )=g (x )变形为a =2ln x x 2,研究φ(x )=2ln xx 2图象的大致形状.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 )在区间⎝⎛⎭⎫1a ,+∞上单调递增, 在区间⎝⎛⎭⎫0,1a 上单调递减.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 xx 2=φ(x )在区间[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 )在[2,e]上有两个不等解时有 φ(x )min =ln 22, 故a 的取值X 围为ln 22≤a <1e.思维升华 对于可转化为a =f (x )解的个数确定参数a 的X 围问题,都可以通过f (x )的单调性、极值确定f (x )的大致形状,进而求a 的X 围.已知函数f (x )=|ax -2|+b ln x (x >0).(1)若a =1,f (x )在(0,+∞)上是单调增函数,求b 的取值X 围; (2)若a ≥2,b =1,求方程f (x )=1x 在(0,1]上解的个数.解 (1)f (x )=|x -2|+b ln x=⎩⎪⎨⎪⎧-x +2+b ln x (0<x <2),x -2+b ln x (x ≥2).①当0<x <2时,f (x )=-x +2+b ln x ,f ′(x )=-1+b x .由条件,得-1+bx ≥0恒成立,即b ≥x 恒成立.∴b ≥2.②当x ≥2时,f (x )=x -2+b ln x ,f ′(x )=1+bx,由条件,得1+bx ≥0恒成立,即b ≥-x 恒成立.∴b ≥-2.综合①,②得b 的取值X 围是{b |b ≥2}. (2)令g (x )=|ax -2|+ln x -1x,即g (x )=⎩⎨⎧-ax +2+ln x -1x (0<x <2a),ax -2+ln x -1x (x ≥2a).当0<x <2a 时,g (x )=-ax +2+ln x -1x ,g ′(x )=-a +1x +1x 2.∵0<x <2a ,∴1x >a2.则g ′(x )>-a +a 2+a 24=a (a -2)4≥0.即g ′(x )>0,∴g (x )在(0,2a )上是递增函数.当x ≥2a 时,g (x )=ax -2+ln x -1x ,g ′(x )=a +1x +1x2>0.∴g (x )在(2a ,+∞)上是递增函数.又因为函数g (x )在x =2a 有意义,∴g (x )在(0,+∞)上是递增函数. ∵g (2a )=ln 2a -a2,而a ≥2,∴ln 2a ≤0,则g (2a )<0.∵a ≥2,∴g (1)=a -3. 当a ≥3时,g (1)=a -3≥0, ∴g (x )=0在(0,1]上解的个数为1. 当2≤a ≤3时,g (1)=a -3<0,∴g (x )=0在(0,1]上无解,即解的个数为0.1.已知函数f (x )=ax 3+x 2+bx (其中常数a ,b ∈R ),g (x )=f (x )+f ′(x )是奇函数.(1)求f (x )的表达式;(2)讨论g (x )的单调性,并求g (x )在区间[1,2]上的最大值与最小值. 解 (1)由题意得f ′(x )=3ax 2+2x +b ,因此g (x )=f (x )+f ′(x )=ax 3+(3a +1)x 2+(b +2)x +b . 因为函数g (x )是奇函数,所以g (-x )=-g (x ), 即对任意实数x ,有a (-x )3+(3a +1)(-x )2+ (b +2)(-x )+b =-[ax 3+(3a +1)x 2+(b +2)x +b ], 从而3a +1=0,b =0,解得a =-13,b =0,因此f (x )的表达式为f (x )=-13x 3+x 2.(2)由(1)知g (x )=-13x 3+2x ,所以g ′(x )=-x 2+2.令g ′(x )=0,解得x 1=-2,x 2=2, 则当x <-2或x >2时,g ′(x )<0,从而g (x )在区间(-∞,- 2 ),(2,+∞)上是减函数; 当-2<x <2时,g ′(x )>0,从而g (x )在区间(-2,2)上是增函数.由上述讨论知,g (x )在区间[1,2]上的最大值与最小值只能在x =1,2,2时取得, 而g (1)=53,g (2)=423,g (2)=43,因此g (x )在区间[1,2]上的最大值为g (2)=423,最小值g (2)=43.2.已知函数f (x )=ax +x ln x 的图象在点x =e(e 为自然对数的底数)处的切线斜率为3.(1)某某数a 的值;(2)若k ∈Z ,且k <f (x )x -1对任意x >1恒成立,求k 的最大值.解 (1)因为f (x )=ax +x ln x ,所以f ′(x )=a +ln x +1. 因为函数f (x )=ax +x ln x 的图象在点x =e 处的切线斜率为3, 所以f ′(e)=3,即a +ln e +1=3,所以a =1.(2)由(1)知,f (x )=x +x ln x ,又k <f (x )x -1对任意x >1恒成立,即k <x +x ln x x -1对任意x >1恒成立.令g (x )=x +x ln x x -1,则g ′(x )=x -ln x -2(x -1)2,令h (x )=x -ln x -2(x >1),则h ′(x )=1-1x =x -1x >0,所以函数h (x )在(1,+∞)上单调递增. 因为h (3)=1-ln 3<0,h (4)=2-2ln 2>0,所以方程h (x )=0在(1,+∞)上存在唯一实根x 0,且满足x 0∈(3,4). 当1<x <x 0时,h (x )<0,即g ′(x )<0,当x >x 0时,h (x )>0,即g ′(x )>0,所以函数g (x )=x +x ln xx -1在(1,x 0)上单调递减,在(x 0,+∞)上单调递增,所以[g (x )]min =g (x 0)=x 0(1+ln x 0)x 0-1=x 0(1+x 0-2)x 0-1=x 0∈(3,4),所以k <[g (x )]min =x 0∈(3,4),故整数k 的最大值为3. 3.设函数f (x )=e x -1-x -ax 2.(1)若a =0,求f (x )的单调区间;(2)若当x ≥0时f (x )≥0,求a 的取值X 围. 解 (1)若a =0,f (x )=e x -1-x ,f ′(x )=e x -1.当x ∈(-∞,0)时,f ′(x )<0;当x ∈(0,+∞)时,f ′(x )>0. 故f (x )在(-∞,0)上单调递减,在(0,+∞)上单调递增. (2)f ′(x )=e x -1-2ax .由(1)知e x ≥1+x ,当且仅当x =0时等号成立,故f ′(x )≥x -2ax =(1-2a )x ,从而当1-2a ≥0,即a ≤12时,f ′(x )≥0(x ≥0). ∴f (x )在[0,+∞)上单调递增.而f (0)=0,于是当x ≥0时,f (x )≥0.由e x >1+x (x ≠0)可得e -x >1-x (x ≠0).从而当a >12时,f ′(x )<e x -1+2a (e -x -1)=e -x (e x -1)(e x -2a ),令e -x (e x -1)(e x -2a )<0得1<e x <2a ,∴0<x <ln 2a .故当x ∈(0,ln 2a )时,f ′(x )<0,∴f (x )在(0,ln 2a )上单调递减.而f (0)=0,于是当x ∈(0,ln 2a )时,f (x )<0.不符合要求.综上可得a 的取值X 围为(-∞,12]. 4.已知f (x )=x 2+3x +1,g (x )=a -1x -1+x . (1)a =2时,求y =f (x )和y =g (x )的公共点个数;(2)a 为何值时,y =f (x )和y =g (x )的公共点个数恰为两个.解 (1)由⎩⎪⎨⎪⎧y =f (x ),y =g (x ),得x 2+3x +1=1x -1+x , 整理得x 3+x 2-x -2=0(x ≠1).令y =x 3+x 2-x -2,求导得y ′=3x 2+2x -1,令y ′=0,得x 1=-1,x 2=13, 故得极值点分别在-1和13处取得,且极大值、极小值都是负值. 故公共点只有一个. (2)由⎩⎪⎨⎪⎧y =f (x ),y =g (x ),得x 2+3x +1=a -1x -1+x , 整理得a =x 3+x 2-x (x ≠1),令h (x )=x 3+x 2-x ,联立⎩⎪⎨⎪⎧y =a ,y =h (x )=x 3+x 2-x (x ≠1), 如图,求导h (x )可以得到极值点分别在-1和13处,画出草图, h (-1)=1,h (13)=-527, 当a =h (-1)=1时,y =a 与y =h (x )仅有一个公共点(因为(1,1)点不在y =h (x )曲线上),故a =-527时恰有两个公共点. 5.定义在R 上的函数f (x )=ax 3+bx 2+cx +3同时满足以下条件:①f (x )在(0,1)上是减函数,在(1,+∞)上是增函数;②f ′(x )是偶函数;③f (x )的图象在x =0处的切线与直线y =x +2垂直.(1)求函数y =f (x )的解析式;(2)设g (x )=4ln x -m ,若存在x ∈[1,e],使g (x )<f ′(x ),某某数m 的取值X 围. 解 (1)f ′(x )=3ax 2+2bx +c .∵f (x )在(0,1)上是减函数,在(1,+∞)上是增函数,∴f ′(1)=3a +2b +c =0,(*)由f ′(x )是偶函数得b =0,①又f (x )的图象在x =0处的切线与直线y =x +2垂直,∴f ′(0)=c =-1,②将①②代入(*)得a =13, ∴f (x )=13x 3-x +3. (2)由已知得,若存在x ∈[1,e],使4ln x -m <x 2-1,即存在x ∈[1,e],使m >(4ln x -x 2+1)min .设M (x )=4ln x -x 2+1,x ∈[1,e],则M ′(x )=4x -2x =4-2x 2x, 令M ′(x )=0,∵x ∈[1,e],∴x = 2. 当2<x ≤e 时,M ′(x )<0,∴M (x )在(2,e)上为减函数;当1≤x ≤2时,M ′(x )>0,∴M (x )在[1,2]上为增函数,∴M (x )在[1,e]上有最大值且在x =2处取到.又M (1)=0,M (e)=5-e 2<0,∴M (x )的最小值为5-e 2.∴m >5-e 2.6.(2013·某某)已知a >0,函数f (x )=⎪⎪⎪⎪⎪⎪x -a x +2a . (1)记f (x )在区间[0,4]上的最大值为g (a ),求g (a )的表达式;(2)是否存在a ,使函数y =f (x )在区间(0,4)内的图象上存在两点,在该两点处的切线相互垂直?若存在,求a 的取值X 围;若不存在,请说明理由.解 (1)当0≤x ≤a 时,f (x )=a -xx +2a ; 当x >a 时,f (x )=x -a x +2a. 因此,当x ∈(0,a )时,f ′(x )=-3a (x +2a )2<0, f (x )在(0,a )上单调递减;当x ∈(a ,+∞)时,f ′(x )=3a (x +2a )2>0, f (x )在(a ,+∞)上单调递增.①若a ≥4,则f (x )在(0,4)上单调递减,g (a )=f (0)=12. ②若0<a <4,则f (x )在(0,a )上单调递减,在(a,4)上单调递增.所以g (a )=max{f (0),f (4)}.而f (0)-f (4)=12-4-a 4+2a =a -12+a,故当0<a ≤1时,g (a )=f (4)=4-a4+2a ; 当1<a <4时,g (a )=f (0)=12. 综上所述,g (a )=⎩⎪⎨⎪⎧ 4-a 4+2a ,0<a ≤1,12,a >1.(2)由(1)知,当a ≥4时,f (x )在(0,4)上单调递减,故不满足要求.当0<a <4时,f (x )在(0,a )上单调递减,在(a,4)上单调递增.若存在x 1,x 2∈(0,4)(x 1<x 2),使曲线y =f (x )在(x 1,f (x 1)),(x 2,f (x 2))两点处的切线互相垂直.则x 1∈(0,a ),x 2∈(a,4),且f ′(x 1)·f ′(x 2)=-1.即-3a(x 1+2a )2·3a (x 2+2a )2=-1. 亦即x 1+2a =3a x 2+2a.(*) 由x 1∈(0,a ),x 2∈(a,4)得x 1+2a ∈(2a,3a ),3a x 2+2a ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫3a 4+2a ,1. 故(*)成立等价于集合A ={x |2a <x <3a }与集合B =⎩⎪⎨⎪⎧⎭⎪⎬⎪⎫x |3a 4+2a <x <1的交集非空. 因为3a 4+2a<3a ,所以当且仅当0<2a <1, 即0<a <12时,A ∩B ≠∅. 综上所述,存在a 使函数f (x )在区间(0,4)内的图象上存在两点,在该两点处的切线互相垂直,且a 的取值X 围是⎝⎛⎭⎫0,12.。
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江苏省2015年高考一轮复习备考试题
导数及其应用
一、填空题
1、(2014年江苏高考)在平面直角坐标系xOy 中,若曲线),(y 2为常数b a x
b ax +=过点)5,2(P -,且该曲线在点P 处的切线与直线0327x =++y 平行,则b a +的值是 ▲ .
2、(2013年江苏高考)抛物线2x y =在1=x 处的切线与两坐标轴围成三角形区域为D (包含三角形内部与边界)。
若点),(y x P 是区域D 内的任意一点,则y x 2+的取值范围是 。
3、(2015届江苏苏州高三9月调研)函数()321122132
f x ax ax ax a =+-++的图象经过四个象限的充要条件是 ▲
4、(南京市2014届高三第三次模拟)设二次函数f (x )=ax 2+bx +c (a ,b ,c 为常数)的导函数为f′(x ).对
任意x ∈R ,不等式f (x )≥f′(x )恒成立,则b 2
a 2+c 2的最大值为 ▲ 5、(苏锡常镇四市2014届高三5月调研(二))直线y = kx 与曲线2e x y =相切,则实数k = ▲
6、(南京、盐城市2014届高三第二次模拟(淮安三模))设函数f (x )=ax +sin x +cos x .若函数f (x )的图象上存在不同的两点A ,B ,使得曲线y =f (x )在点A ,B 处的切线互相垂直,则实数a 的取值范围为 ▲
7、(江苏省南京市第一中学2014届高三12月月考)已知R 上的可导函数)(x f 的导函数)(x f '满足:)(x f '+)(x f 0>,且1)1(=f 则不等式>)(x f 11
-x e 的解是 .
8、(江苏省阜宁中学2014届高三第三次调研)若函数()32f x x ax bx c =+++有极值点12,x x ,且
()11f x x =,则关于x 的方程()()()2320f x af x b ++=的不同实根个数是 ▲ .
9、(江苏省如东县掘港高级中学2014届高三第三次调研考试)函数12ln y x x
=+的单调减区间为__________
10、(江苏省睢宁县菁华高级中学2014届高三12月学情调研)已知函数()f x ,()g x 满足(1)2f =,(1)1f '=,(1)1g =,(1)1g '=,则函数()(()1)()F x f x g x =-⋅的图象在1x =处的切线方程为 ▲ .
11、曲线2(1)1()e (0)e 2
x f f x f x x '=-+在点(1,f (1))处的切线方程为 ▲ .
12、过坐标原点作函数ln y x =图像的切线,则切线斜率为 .
二、解答题
1、(2014年江苏高考)已知函数()f x =+ ,其中e 是自然对数的底数。
(1)证明:()f x 是R 上的偶函数;
(2)若关于x 的不等式m ()f x +m 1在(0,+)上恒成立,求实数m 的取值范围;
(3)已知正数a 满足:存在x 0 [1,+),使得0(x )f (x 0 3 +3x 0)成立,试比较 与
的大小,并证明你的结论。
2、(2013年江苏高考)设函数ax x x f -=ln )(,ax e x g x -=)(,其中a 为实数。
(1)若)(x f 在),1(+∞上是单调减函数,且)(x g 在),1(+∞上有最小值,求a 的取值范围;
(2)若)(x g 在),1(+∞-上是单调增函数,试求)(x f 的零点个数,并证明你的结论。
3、(2012年江苏高考)若函数)(x f y =在0x x =处取得极大值或极小值,则称0x 为函数)(x f y =的极值点。
已知a b ,是实数,1和1-是函数32()f x x ax bx =++的两个极值点.
(1)求a 和b 的值;
(2)设函数()g x 的导函数()()2g x f x '=+,求()g x 的极值点;
(3)设()(())h x f f x c =-,其中[22]c ∈-,
,求函数()y h x =的零点个数.
4、(2015届江苏南京高三9月调研)已知函数f (x )=ax 3+|x -a |,a ∈R .
(1)若a =-1,求函数y =f (x ) (x ∈[0,+∞))的图象在x =1处的切线方程;
(2)若g (x )=x 4,试讨论方程f (x )=g (x )的实数解的个数;
(3)当a >0时,若对于任意的x 1∈[a ,a +2],都存在x 2∈[a +2,+∞),使得f (x 1)f (x 2)=1024,求满足条件的正整数a 的取值的集合.
5、(2015届江苏南通市直中学高三9月调研)已知函数()e x f x c =-,
3211()(,,).32
g x ax bx cx a b c =++∈R (1)若0ac <,求证:函数()y g x =有极值;
(2)若0a b ==,且函数()y f x =与()y g x =的图象有两个相异交点,求证: 1.c >
6、(南京市2014届高三第三次模拟)已知函数f (x )=ln x -mx (m ∈R ).
(1)若曲线y =f (x )过点P (1,-1),求曲线y =f (x )在点P 处的切线方程;
(2)求函数f (x )在区间[1,e]上的最大值;
(3)若函数f (x )有两个不同的零点x 1,x 2,求证:x 1x 2>e 2.
7、(南通市2014届高三第三次调研)已知函数2()()e x f x x a =-在2x =时取得极小值.
(1)求实数a 的值;
(2)是否存在区间[],m n ,使得()f x 在该区间上的值域为44[e ,e ]m n ?若存在,求出m ,n 的值;
若不存在,说明理由.
8、(徐州市2014届高三第三次模拟)已知函数2()(12)ln ()f x ax a x x a =+--∈R .
(1)当0a >时,求函数()f x 的单调增区间;
(2)当0a <时,求函数()f x 在区间1[,1]2
上的最小值;
(3)记函数()y f x =图象为曲线C ,设点11(,)A x y ,22(,)B x y 是曲线C 上不同的两点,点M 为
线段AB 的中点,过点M 作x 轴的垂线交曲线C 于点N .试问:曲线C 在点N 处的切线是否平行于直线AB ?并说明理由.
9、(南京、盐城市2014届高三第二次模拟(淮安三模))已知函数f (x )=ax +b x
e x ,a ,b ∈R ,且a >0. (1)若a =2,b =1,求函数
f (x )的极值;
(2)设g (x )=a (x -1)e x -f (x ).
① 当a =1时,对任意x ∈(0,+∞),都有g (x )≥1成立,求b 的最大值;
② 设g′(x )为g (x )的导函数.若存在x >1,使g (x )+g′(x )=0成立,求b a
的取值范围.
10、(2014江苏百校联考一)已知函数()ln f x a b x =-(,a b R ∈),其图像在x e =处的切线方程为0x ey e -+=.函数()(0)k g x k x =
>,()()1
f x h x x =-. (Ⅰ)求实数a 、b 的值; (Ⅱ)以函数()
g x 图像上一点为圆心,2为半径作圆C ,若圆C 上存在两个不同的点到原点O 的距离为1,求k 的取值范围;
(Ⅲ)求最大的正整数k ,对于任意的(1,)p ∈+∞,存在实数m 、n 满足0m n p <<<,使得()()()h p h m g n ==.。