高中数学导数经典习题
高中数学导数经典20题附解析

导数经典20题目录导数经典20题 (1)一、【不等式恒成立-单变量】5道 (3)二、【不等式恒成立-双变量】5道 (13)三、【不等式证明】5道 (23)四、【零点问题】5道 (32)一、【不等式恒成立-单变量】【第01题】(2017•广东模拟)已知()ln a f x x x=+.(1)求()f x 的单调区间和极值;(2)若对任意0x >,均有()2ln ln x a x a −≤恒成立,求正数a 的取值范围.【分析】(1)求出函数的导数,通过讨论a 的范围求出函数的单调区间,从而求出函数的极值即可;(2)问题转化为2ln ln 1a a ≤+,求出a 的范围即可.【解答】解:(1)(0x >), ()221a x a f x x x x−′=−=(0x >), 当0a ≤时,()0f x ′>,在()0,+∞上递增,无极值;当0a >时,0x a <<时,()0f x ′<,在()0,a 上递减,x a >时,()0f x ′>,()f x 在(),a +∞上递增,()()ln 1f x f a a ==+极小值,无极大值.(2)若对任意0x >,均有恒成立,即对任意0x >,均有2ln ln a a x x≤+恒成立, 由(1)得:0a >时,()f x 的最小值是ln 1a +,故问题转化为:2ln ln 1a a ≤+,即ln 1a ≤,故0e a <≤.【点评】本题考查了函数的单调性、极值问题,考查导数的应用以及分类讨论思想,考查()ln a f x x x =+()f x ()f x ()2ln ln x a x a −≤转化思想,是一道中档题.一、【不等式恒成立-单变量】【第02题】(2019•西安一模)已知函数()()21e x f x x ax =−−(其中e 为自然对数的底数). (1)判断函数()f x 极值点的个数,并说明理由;(2)若对任意的0x >,()3e x f x x x +≥+,求a 的取值范围.【分析】(1)首先求得导函数,然后分类讨论确定函数的极值点的个数即可;(2)将原问题转化为恒成立的问题,然后分类讨论确定实数a 的取值范围即可.【解答】解:(1)()()e 2e 2x xf x x ax x a ′=−=− ,当0a ≤时,()f x 在(),0−∞上单调递减,在()0,+∞上单调递增,()f x 有1个极值点; 当102a <<时,()f x 在(),ln 2a −∞上单调递增,在()ln 2,0a 上单调递减,在()0,+∞上单调递增,()f a 有2个极值点; 当12a =时,()f x 在R 上单调递增,此时函数没有极值点; 当12a >时,()f x 在(),0−∞上单调递增,在()0,ln 2a 上单调递减,在()ln 2,a +∞上单调递增,()f a 有2个极值点. 综上,当12a =时,()f x 没有极值点;当0a ≤时,()f x 有1个极值点;当0a >且12a ≠时,()f x 有2个极值点.(2)由得32e 0x x x ax x −−−≥.当0x >时,2e 10x x ax −−−≥, 即2e 1x x a x−−≤对0x ∀>恒成立. 设()2e 1x x g x x−−=(0x >), ()3e x f x x x +≥+则()()()21e 1x x x g x x −−−′=,设()e 1x h x x =−−,则()e 1x h x ′=−,由0x >可知()0h x ′>,()h x 在()0,+∞上单调递增,()()00h x h >=,即e 1x x >+,()g x ∴在()0,1上单调递减,在()1,+∞上单调递增,()()1e 2g x g ∴≥=−,e 2a ∴≤−,故a 的取值范围是(],e 2−∞−.【点评】本题主要考查导数研究函数的极值点,导数研究不等式恒成立的方法,分类讨论的数学思想等知识,属于中等题.【第03题】(2017春•太仆寺旗校级期末)已知函数()ln f x x a x =−,()1a g x x+=−(a ∈R ). (1)若1a =,求函数()f x 的极小值;(2)设函数()()()h x f x g x =−,求函数()h x 的单调区间;(3)若在区间[]1,e 上存在一点0x ,使得()()00f x g x <成立,求a 的取值范围.【分析】(1)先求出其导函数,让其大于0求出增区间,小于0求出减区间即可得到函数的单调区间进而求出函数()f x 的极值;(2)先求出函数()h x 的导函数,分情况讨论让其大于0求出增区间,小于0求出减区间即可得到函数的单调区间;(3)先把()()00f x g x <成立转化为()00h x <,即函数()1ln a h x x a x x +=+−在[]1,e 上的最小值小于零;再结合(2)的结论分情况讨论求出其最小值即可求出a 的取值范围.【解答】解:(1)()f x 的定义域为()0,+∞,当1a =时,()ln f x x x =−,()111x f x x x −′=−=, x ()0,11 ()1,+∞ ()'f x− 0 + ()f x减 极小 增 所以()f x 在1x =处取得极小值1.(2)()1ln a h x x a x x +=+−, ()()()221111x x a a a h x x x x+−+ + ′=−−=, ①当10a +>时,即1a >−时,在()0,1a +上()0h x ′<,在()1,a ++∞上()0h x ′>, 所以()h x 在()0,1a +上单调递减,在()1,a ++∞上单调递增;②当10a +≤,即1a ≤−时,在()0,+∞上()0h x ′>,所以,函数()h x 在()0,+∞上单调递增.(3)在区间[]1,e 上存在一点0x ,使得()()00f x g x <成立,即在[]1,e 上存在一点0x ,使得()00h x <,即函数在[]1,e 上的最小值小于零. 由(2)可知,①当1e a +≥,即e 1a ≥−时,()h x 在[]1,e 上单调递减,所以()h x 的最小值为()e h ,由()1e e 0ea h a +=+−<可得2e 1e 1a +>−, 因为2e 1e 1+−e 1>−, 所以2e 1e 1a +>−; ②当11a +≤,即0a ≤时,()h x 在上单调递增,所以()h x 最小值为()1h ,由()1110h a =++<可得2a <−;③当11e a <+<,即0e 1a <<−时,可得()h x 最小值为()1h a +,因为()0ln 11a <+<,所以,()0ln 1a a a <+<,故()()12ln 12h a a a a +=+−+>,此时,()10h a +<不成立.综上可得,所求a 的范围是:或2a <−. 【点评】本题第一问考查利用导函数来研究函数的极值.在利用导函数来研究函数的极值时,分三步①求导函数,②求导函数为0的根,③判断根左右两侧的符号,若左正右负,原函数取极大值;若左负右正,原函数取极小值.()1ln a h x x a x x+=+−[]1,e 2e 1e 1a +>−【第04题】(2019•蚌埠一模)已知函数()()2ln f x a x x x =−−.(1)当1a =时,求函数()f x 的单调区间;(2)若()0f x ≥恒成立,求a 的值.【分析】(1)代入a 的值,求出函数的导数,解关于导函数的不等式,求出函数的单调区间即可;(2)通过讨论x 的范围,问题转化为01x <<时,2ln x a x x ≤−,1x >时,2ln x a x x ≥−,令()g x =2ln x x x−,根据函数的最值求出a 的范围,取交集即可. 【解答】解:(1)1a =时,()2ln f x x x x −−,(0x >) 故()()()211121x x f x x x x+−′=−−=, 令()0f x ′>,解得:1x >,令()0f x ′<,解得:01x <<,故()f x 在()0,1递减,在()1,+∞递增.(2)若()0f x ≥恒成立,即()2ln a x x x −≥,①()0,1x ∈时,20x x −<,问题转化为2ln x a x x ≤−(()0,1x ∈),1x >时,20x x −>,问题转化为2ln x a x x ≥−(1x >), 令()g x =2ln x x x −, 则()()()22121ln x x x g x x x −−−′=−, 令()()121ln h x x x x =−−−,则()112ln h x x x ′=−+−,()2120x x xh ′=−−<′, 故()h x ′在()0,1和()1,+∞内都递减,()0,1x ∈时,()()10h x h ′′>=,故()h x 在()0,1递增,()()10h x h <=,故()0,1x ∈时,()0g x ′<,()g x 在()0,1递减,而1x →时,()1g x →,故()0,1x ∈时,()1g x >,故1a ≤,()1,x ∈+∞时,()()10h x h ′′<=,故()h x 在()0,1递减,()()10h x h <=, 故()1,x ∈+∞时,()0g x ′<,()g x 在()1,+∞递减,而1x →时,()1g x →,故()1,x ∈+∞时,()1g x >,故1a ≥,②1x =时,显然成立.综上:1a =.【点评】本题考查了函数的单调性,最值问题,考查导数的应用以及函数恒成立问题,考查转化思想,分类讨论思想,是一道综合题.【第05题】(2019•南昌一模)已知函数()()e ln x f x x x a =−++(e 为自然对数的底数,a 为常数,且1a ≤). (1)判断函数()f x 在区间()1,e 内是否存在极值点,并说明理由; (2)若当ln 2a =时,()f x k <(k ∈Z )恒成立,求整数k 的最小值. 【分析】(1)由题意结合导函数的符号考查函数是否存在极值点即可; (2)由题意结合导函数研究函数的单调性,据此讨论实数k 的最小值即可. 【解答】解:(1)()1e ln 1x f x x x a x ′=−++−,令()1ln 1g x x x a x=−++−,()1,e x ∈,则()()'e x f x g x =, ()2210x x g x x −+′=−<恒成立,所以()g x 在()1,e 上单调递减,所以()()110g x g a <=−≤,所以()'0f x =在()1,e 内无解. 所以函数()f x 在区间()1,e 内无极值点.(2)当ln 2a =时,()()e ln ln 2x f x x x =−++,定义域为()0,+∞,()1e ln ln 21x f x x x x ′=−++−,令()1ln ln 21h x x x x =−++−, 由(1)知,()h x 在()0,+∞上单调递减,又11022h => ,()1ln 210h =−<,所以存在11,12x∈,使得()10h x =,且当()10,x x ∈时,()0h x >,即()'0f x >,当()1,x x ∈+∞时,()0h x <,即()'0f x <.所以()f x 在()10,x 上单调递增,在()1,x +∞上单调递减, 所以()()()1111max e ln ln 2x f x f x x x ==−++. 由()10h x =得1111ln ln 210x x x −++−=,即1111ln ln 21x x x −+=−, 所以()1111e 1x f x x =−,11,12x∈ ,令()1e 1x r x x =− ,1,12x ∈ ,则()211e 10x r x x x′=−+> 恒成立, 所以()r x 在1,12上单调递增,所以()()1102r r x r <<= ,所以()max 0f x <,又因为1211e ln 2ln 2122f=−−+=>−,所以()max 10f x −<<,所以若()f x k <(k ∈Z )恒成立,则k 的最小值为0.【点评】本题主要考查导数研究函数的极值,导数研究函数的单调性,导数的综合运用等知识,属于中等题.二、【不等式恒成立-双变量】【第06题】(2019•广元模拟)已知函数()()ln 11xf x a x x=−++(a ∈R ),()2e mx g x x =(m ∈R ). (1)当1a =时,求函数()f x 的最大值;(2)若0a <,且对任意的1x ,[]20,2x ∈,()()121f x g x +≥恒成立,求实数m 的取值范围.【分析】(1)求出函数的导数,得到函数的单调区间,求出函数的最大值即可; (2)令()()1x f x ϕ=+,根据函数的单调性分别求出()x ϕ的最小值和()g x 的最大值,得到关于m 的不等式,解出即可.【解答】解:(1)函数()f x 的定义域为()1,−+∞, 当1a =时,()()()2211111xf x xx x −′=−=+++,∴当()1,0x ∈−时,()'0f x >,函数()f x 在()1,0−上单调递增, ∴当()0,x ∈+∞时,()'0f x <,函数()f x 在()0,+∞上单调递减, ()()max 00f x f ∴==.(2)令()()1x f x ϕ=+,因为“对任意的1x ,[]20,2x ∈,()()121f x g x +≥恒成立”, 所以对任意的1x ,[]20,2x ∈,()()min max x g x ϕ≥成立, 由于()()211ax a x x ϕ−−+′=+,当0a <时,对[]0,2x ∀∈有()'0x ϕ>,从而函数()x ϕ在[]0,2上单调递增, 所以()()min 01x ϕϕ==, ()()222e e 2e mx mx mx g x x x mmxx ′=+⋅=+,当0m =时,()2g x x =,x ∈[]0,2时,()()max 24g x g ==,显然不满足()max 1g x ≤,当0m ≠时,令()'0g x =得10x =,22x m=−, ①当22m−≥,即10m −≤≤时,在[]0,2上()0g x ′≥,所以()g x 在[]0,2上单调递增, 所以()()2max 24e m g x g ==,只需24e 1m ≤,得ln 2m ≤−,所以1ln 2m −≤≤−. ②当202m <−<,即1m <−时,在20,m − 上()0g x ′≥,()g x 单调递增,在2,2m−−上()0g x ′<,()g x 单调递减,所以()22max 24eg x g m m== , 只需2241e m ≤,得2e m ≤−,所以1m <−. ③当20m−<,即0m >时,显然在[]0,2上()0g x ′≥,()g x 单调递增, 所以()()2max 24e m g x g ==,24e 1m ≤不成立. 综上所述,m 的取值范围是(],ln 2−∞−.【点评】本题考查了函数的单调性、最值问题,考查导数的应用以及分类讨论思想,转化思想,属于难题.【第07题】(2019•濮阳一模)已知函数()ln b f x a x x =+(0a ≠). (1)当2b =时,讨论函数()f x 的单调性;(2)当0a b +=,0b >时,对任意1x ,21,e e x ∈,都有()()12e 2f x f x −≤−成立,求实数b 的取值范围.【分析】(1)通过讨论a 的范围,求出函数的单调区间即可;(2)原问题等价于()()max min e 2f x f x −≤−成立,可得()()min 11f x f ==,可得()()max e e b f x f b ==−+,即e e 10b b −−+≤,设()e e 1b b b ϕ=−−+(0b >),可得()b ϕ在()0,+∞单调递增,且()10ϕ=,即可得不等式e e 10b b −−+≤的解集.【解答】解:(1)函数()f x 的定义域为()0,+∞. 当2b =时,()2ln f x a x x =+,所以()22x a f x x+′=. ①当0a >时,()0f x ′>,所以函数()f x 在()0,+∞上单调递增.②当0a <时,令()0f x ′=,解得:x =当0x <<()0f x ′<,所以函数()f x 在 上单调递减;当x >()0f x ′>,所以函数()f x 在+∞上单调递增. 综上所述,当2b =,0a >时,函数()f x 在()0,+∞上单调递增;当2b =,0a <时,函数()f x 在 上单调递减,在 +∞上单调递增. (2) 对任意1x ,21,e e x∈,有()()12e 2f x f x −≤−成立,()()max min e 2f x f x ≤∴−−成立,0a b += ,0b >时,()ln b f x b x x =−+.()()11bb b x b f x bx x x−−′=−+=. 当01x <<时,()0f x ′<,当1x >时,()0f x ′>,()f x ∴在1,1e单调递减,在[]1,e 单调递增,()()min 11f x f ==,1e e bf b − =+ ,()e e b f b =−+, 设()()1e e e 2e b b g b f f b −=−=−−(0b >),()e e 20b b g b −′=+−>. ()g b ∴在()0,+∞递增,()()00g b g ∴>=,()1e e f f ∴>.可得()max f x =()e e b f b =−+,e 1e 2b b ∴−+−≤−,即e e 10b b −−+≤,设()e e 1b b b ϕ=−−+(0b >),()e 10b b ϕ′−>在()0,b ∈+∞恒成立.()b ϕ∴在()0,+∞单调递增,且()10ϕ=,∴不等式e e 10b b −−+≤的解集为(]0,1. ∴实数b 的取值范围为(]0,1.【点评】本题考查了导数的应用,考查了转化思想、运算能力,属于压轴题.【第08题】(2019•衡阳一模)已知()32342f x x ax x −=+(x ∈R ),且()f x 在区间[]1,1−上是增函数.(1)求实数a 的值组成的集合A ;(2)设函数()f x 的两个极值点为1x 、2x ,试问:是否存在实数m ,使得不等式21213m tm x x ++≥−对任意a A ∈及[]1,1t ∈−恒成立?若存在,求m 的取值范围;若不存在,请说明理由.【分析】(1)由()f x 在区间[]1,1−上是增函数.可得()24220f x ax x ′=+−≥在区间[]1,1−上恒成立.可得()10f ′−≥,()10f ′≥,即可得出. (2)函数()f x 的两个极值点为1x 、2x ,可得12x x a +=,122x x =−.()()1212121212322x x x x x x x x x x −−++≤−++==a A ∈,设()h a =[]1,1a ∈−,则()h a 是偶函数,且在[]0,1上单调递增,进而得出其最大值为7.()21213g t m tm x x ++≥−=对任意a A ∈及[]1,1t ∈−恒成立,可得()()1717g g −≥ ≥,解得m 范围即可得出.【解答】解:(1) ()f x 在区间[]1,1−上是增函数, ∴()24220f x ax x ′=+−≥在区间[]1,1−上恒成立.()14220f a ∴′−=−−≥,()14220f a ′=+−≥,解得11a −≤≤. []1,1A ∴=−.(2)函数()f x 的两个极值点为1x 、2x , ∴12x x a +=,122x x =−.∴()()1212121212322x x x x x x x x x x −−++≤−++==a A ∈ ,设()h a =[]1,1a ∈−,则()h a 是偶函数,且在[]0,1上单调递增.123x x ∴−的最大值为()17h =.设()2211g t m tm mt m ++=++=,[]1,1t ∈−,()123g t x x ≥−对任意a A ∈及[]1,1t ∈−恒成立,则()()1717g g −≥≥ ,解得3m ≤−或3m ≥. ∴存在实数3m ≤−或3m ≥,使得不等式21213m tm x x ++≥−对任意a A ∈及[]1,1t ∈−恒成立.【点评】本题考查了利用导数研究函数的单调性、方程与不等式的解法、转化方法、分类讨论方法,考查了推理能力与计算能力,属于难题.【第09题】(2018•呼和浩特一模)已知函数()ln f x x =,()212g x x bx =−(b 为常数). (1)当4b =时,讨论函数()()()h x f x g x =+的单调性;(2)2b ≥时,如果对于1x ∀,(]21,2x ∈,且12x x ≠,都有()()()()1212f x f x g x g x −<−成立,求实数b 的取值范围.【分析】(1)先求导,再根据导数和函数的单调性关系即可求出,(2)令()()()x f x g x ϕ=+,则问题等价于函数()x ϕ在区间(]1,2(1,2]上单调递减,即等价于()10x x b xϕ′=+−≤在区间(]1,2上恒成立,所以得1b x x ≥+,求出即可.【解答】解:(1)()21ln 2h x x x bx =+−的定义域为()0,+∞,当4b =时,()21ln 42h x x x x =+−,()2141'4x x h x x x x−+=+−=, 令()'0h x =,解得12x =−,22x =+(2x ∈时,()0h x ′<, 当(0,2x ∈或()2+∞时,()0h x ′>,所以,()h x 在(0,2和()2+∞单调递增;在(2单调递减. (2)因为()ln f x x =在区间(]1,2上单调递增, 当2b ≥时,()212g x x bx =−在区间(]1,2上单调递减, 不妨设12x x >,则()()()()1212f x f x g x g x −<−等价于()()()()1122f x g x f x g x +<+, 令()()()x f x g x ϕ=+,则问题等价于函数()x ϕ在区间(]1,2上单调递减, 即等价于()10x x b xϕ′=+−≤在区间(]1,2上恒成立, 所以得1b x x≥+在区间(]1,2上恒成立, 因为1y x x=+在(]1,2上单调递增, 所以max 15222y =+=,所以得5b≥.2【点评】本题考查了导数研究函数的单调性以及根据函数的增减性得到函数的最值,理解等价转化思想的运用,属于中档题.【第10题】(2018•邕宁区校级模拟)设函数()e xa f x x x=−,a ∈R 且0a ≠,e 为自然对数的底数. (1)求函数()f x y x=的单调区间; (2)若1ea =,当120x x <<时,不等式()()()211212m x x f x f x x x −−>恒成立,求实数m 的取值范围.【分析】(1)求出函数y 的导数y ′,利用导数判断函数y 的单调性与单调区间; (2)120x x <<时,()()()211212m x x f x f x x x −−>等价于()()1212m mf x f x x x −>−;构造函数()()mg x f x x=−,由()g x 在()0,+∞上为减函数,得出()0g x ′≤, 再利用构造函数求最值法求出m 的取值范围. 【解答】解:(1)函数()2e 1xf x a y x x==−, ()243e 2e 2e xx x a x a x x a y x x −⋅−⋅∴′==, ①当0a >时,由0y ′>得02x <<,由0y ′<得0x <或2x >; ②当0a <时,由0y ′>得0x <或2x >,由0y ′<得02x <<. 综上:①当0a >时,函数()f x y x=的增区间为()0,2,减区间为(),0−∞,()2,+∞; ②当0a <时,函数()f x y x=的增区间为(),0−∞,()2,+∞,减区间为()0,2. (2)当120x x <<时,()()()211212m x x f x f x x x −−>等价于()()1212m mf x f x x x −>−,即函数())e (e x m mg x f x x x x x=−=−−在()0,+∞上为减函数,则()()()1212221e 1e 10x x x x x m m g x x x x−−−−−+′=−+=≤, ()121e x m x x −∴≤−−;令()()121e x h x x x −=−−, 则()()11 e 2e 2x x h x x xx −−′=−=−,由()0h x ′=得ln 2e x =;当()0,ln 2e x ∈时,()0h x ′<,()h x 为减函数; 当()ln 2e,+x ∈∞时,()0h x ′>,()h x 为增函数.()h x ∴的最小值为()()()()22ln 2e 12ln 2e ln 2e 1e ln 2e 2ln 2ln 21ln 21h −=−−=−+=−−; 2ln 21m ∴≤−−,m ∴的取值范围是(22,ln 1 −−∞− .【点评】本题考查了利用导数研究函数的单调性与最值问题,也考查了不等式恒成立问题,是综合题.三、【不等式证明】【第11题】(2018新课标I)已知函数()e ln 1x f x a x =−−.(1)设2x =是()f x 的极值点,求a ,并求()f x 的单调区间; (2)证明:当1ea ≥时,()0f x ≥. 【分析】(1)推导出0x >,()1e x f x a x ′=−,由2x =是()f x 的极值点,解得212ea =,从而()21e ln 12exf x x =−−,进而()211e 2e x f x x ′=−,由此能求出()f x 的单调区间. (2)当1e a ≥时,()e ln 1e xf x x ≥−−,设()e ln 1e xg x x =−−,则()e 1e x g x x ′=−,由此利用导数性质能证明当1ea ≥时,()0f x ≥. 【解答】解:(1)∵函数()e ln 1x f x a x =−−. ∴0x >,()1e xf x a x′=−, ∵2x =是()f x 的极值点,∴()212e 02f a ′=−=,解得212ea =,∴()21e ln 12exf x x =−−,∴()211e 2e x f x x ′=−, 当02x <<时,()0f x ′<,当2x >时,()0f x ′>, ∴()f x 在()0,2单调递减,在()2,+∞单调递增.(2)证明:当1e a ≥时,()e ln 1e xf x x ≥−−,设()e ln 1e x g x x =−−,则()e 1e x g x x ′=−, 由()e 10e x g x x ′=−=,得1x =,当01x <<时,()0g x ′<, 当1x >时,()0g x ′>, ∴1x =是()g x 的最小值点,故当0x >时,()()10g x g ≥=, ∴当1ea ≥时,()0f x ≥. 【点评】本题考查函数的单调性、导数的运算及其应用,同时考查逻辑思维能力和综合应用能力,是中档题.【第12题】(2018新课标Ⅲ)已知函数()21e xax x f x +−=. (1)求曲线()y f x =在点()0,1−处的切线方程; (2)证明:当1a ≥时,()e 0f x +≥. 【分析】(1)()()()()2221e 1e e x xx ax ax x f x +−+−′=由()02f ′=,可得切线斜率2k =,即可得到切线方程. (2)可得()()()()()()2221e 1e 12ee x xxx ax ax x ax x f x +−+−+−′==−.可得()f x 在1,a−∞−,()2,+∞递减,在1,2a−递增,注意到1a ≥时,函数()21g x ax x =+−在()2,+∞单调递增,且()2410g a =+>.只需()min e f x ≥−,即可. 【解答】解:(1)()()()()()()2221e 1e 12e e x xxx ax ax x ax x f x +−+−+−′==−.∴()02f ′=,即曲线()y f x =在点()01−,处的切线斜率2k =, ∴曲线()y f x =在点()01−,处的切线方程方程为()12y x −−=. 即210x y −−=为所求.(2)证明:函数()f x 的定义域为:R , 可得()()()()()()2221e 1e 12e e x xxx ax ax x ax x f x +−+−+−′==−.令()0f x ′=,可得12x =,210x a=−<, 当1,x a∈−∞−时,()0f x ′<,当1,2x a ∈− 时,()0f x ′>,当()2,x ∈+∞时,()0f x ′<.∴()f x 在1,a−∞−,()2,+∞递减,在1,2a − 递增,注意到1a ≥时,函数()21g x ax x =+−在()2,+∞单调递增,且()2410g a =+>.函数()f x 的图象如下:∵1a ≥,∴(]10,1a∈,则11e e a f a−=−≥−, ∴()1min e e af x =−≥−, ∴当1a ≥时,()e 0f x +≥.【点评】本题考查了导数的几何意义,及利用导数求单调性、最值,考查了数形结合思想,属于中档题.【第13题】(2016新课标Ⅲ)设函数()ln 1f x x x =−+. (1)讨论()f x 的单调性; (2)证明当()1,x ∈+∞时,11ln x x x−<<; (3)设1c >,证明当()0,1x ∈时,()11x c x c +−>.【分析】(1)求出导数,由导数大于0,可得增区间;导数小于0,可得减区间,注意函数的定义域;(2)由题意可得即证ln 1ln x x x x <−<.运用(1)的单调性可得ln 1x x <−,设()ln 1F x x x x =−+,1x >,求出单调性,即可得到1ln x x x −<成立;(3)设()()11x G x c x c =+−−,求()G x 的二次导数,判断()G x ′的单调性,进而证明原不等式.【解答】解:(1)函数()ln 1f x x x =−+的导数为()11f x x′=−, 由()0f x ′>,可得01x <<;由()0f x ′<,可得1x >. 即有()f x 的增区间为()0,1;减区间为()1,+∞; (2)证明:当()1,x ∈+∞时,11ln x x x−<<,即为ln 1ln x x x x <−<. 由(1)可得()ln 1f x x x =−+在()1,+∞递减, 可得()()10f x f <=,即有ln 1x x <−;设()ln 1F x x x x =−+,1x >,()1ln 1ln F x x x ′=+−=, 当1x >时,()0F x ′>,可得()F x 递增,即有()()10F x F >=, 即有ln 1x x x >−,则原不等式成立; (3)证明:设()()11x G x c x c =+−−,则需要证明:当()0,1x ∈时,()0G x >(1c >);()1ln x G x c c c ′=−−,()()2ln 0x G x c c ′′=−<,∴()G x ′在()0,1单调递减,而()01ln G c c ′=−−,()11ln G c c c ′=−−, 由(1)中()f x 的单调性,可得()01ln 0G c c ′=−−>,由(2)可得()()11ln 1ln 10G c c c c c ′=−−=−−<,∴()0,1t ∃∈,使得0G t ′=(),即()0,x t ∈时,()0G x ′>,(),1x t ∈时,()0G x ′<; 即()G x 在()0,t 递增,在(),1t 递减; 又因为:()()010G G ==,∴()0,1x ∈时()0G x >成立,不等式得证; 即1c >,当()0,1x ∈时,()11x c x c +−>.【点评】本题考查导数的运用:求单调区间和极值、最值,考查不等式的证明,注意运用构造函数法,求出导数判断单调性,考查推理和运算能力,属于中档题.【第14题】(2015新课标I)设函数()2e ln x f x a x =−. (1)讨论()f x 的导函数()f x ′零点的个数; (2)证明:当0a >时,()22lnf x a a a≥+. 【分析】(1)先求导,在分类讨论,当0a ≤时,当0a >时,根据零点存在定理,即可求出;(2)设导函数()f x ′在()0,+∞上的唯一零点为0x ,根据函数()f x 的单调性得到函数的最小值()0f x ,只要最小值大于22ln a a a+,问题得以证明.【解答】解:(1)()2e ln x f x a x =−的定义域为()0,+∞, ∴()22e x xx af =′−. 当0a ≤时,()0f x ′>恒成立,故()f x ′没有零点, 当0a >时,∵2e x y =为单调递增,ay x=−单调递增, ∴()f x ′在()0,+∞单调递增, 又()0f a ′>,假设存在b 满足0ln2a b <<时,且14b <,()0f b ′<, 故当0a >时,导函数()f x ′存在唯一的零点;(2)由(1)知,可设导函数()f x ′在()0,+∞上的唯一零点为0x , 当()00,x x ∈时,()0f x ′<, 当()0,x x ∈+∞时,()0f x ′>,故f(x)在()00,x 单调递减,在()0,x +∞单调递增, 所欲当0x x =时,()f x 取得最小值,最小值为()0f x , 由于0202e 0x ax −=,所以()002a f x x =+02ax +2ln a a ≥2a +2ln a a. 故当0a >时,()22lnf x a a a≥+. 【点评】本题考查了导数和函数单调性的关系和最值的关系,以及函数的零点存在定理,属于中档题.【第15题】(2015安徽)设n ∗∈N ,n x 是曲线221n y x +=+在点()1,2处的切线与x 轴交点的横坐标. (1)求数列{}n x 的通项公式; (2)记2221321n n T x x x −= ,证明:14n T n≥. 【分析】(1)利用导数求切线方程求得切线直线并求得横坐标; (2)利用放缩法缩小式子的值从而达到所需要的式子成立.【解答】解:(1)2221'1'22n n y x n x ++=+=+()(),曲线221n y x +=+在点()1,2处的切线斜率为22n +,从而切线方程为()()2221y n x −=+−.令0y =,解得切线与x 轴的交点的横坐标为1111n n x n n =−=++;(2)证明:由题设和(1)中的计算结果可知:22213222211321242n n n n T x x x−− = =, 当1n =时,114T =, 当2n ≥时,因为()()()()2222212221211212212222n n n n n n n n n n n x −−−−−−−=>=== , 所以2112112234n T n n n − >××××= ;综上所述,可得对任意的n ∗∈N ,均有14n T n≥. 【点评】本题主要考查切线方程的求法和放缩法的应用,属基础题型.四、【零点问题】【第16题】(2018秋•龙岩期末)已知函数()()2ln 12f x x ax a x a =−−−+(a ∈R ). (1)讨论()f x 的单调性;(2)令函数()()()()22e 1ln 1x g x f x x a x −=+−+−−,若函数()g x 有且只有一个零点0x ,试判断0x 与3的大小,并说明理由.【分析】(1)由()222211a x x a f x x a x x +− ′−−−−(1x >),分212a +≤和212a +>两类分析函数的单调性;(2)函数()()()()()222e 1ln 1e ln 12x x g x f x x a x ax x a −−=+−+−−=−−−+,求其导函数,可得()21e 1x g x a x −′=−−−,令()()h x g x ′=,对()h x 求导,分析可得()g x ′在()1,+∞上有唯一零点1x ,结合已知可得01x x =,则()()0000g x g x ′ = = ,由此可得()()0200013e ln 1101x x x x −−−−+−=−, 令()()()213e ln 111x t x x x x −−−−+−−(1x >). 再利用导数判断其单调性,结合函数零点的判定可得03x <. 【解答】解:(1)()222211a x x a f x x a x x +− ′−−−−(1x >), 当212a +≤,即0a ≤时,()0f x ′>在()1,+∞上恒成立,()f x 在()1,+∞上单调递增; 当212a +>,即0a >时,若21,2a x + ∈ ,则()0f x ′<,若2,2a x + ∈+∞,则()0f x ′>, ∴()f x 在21,2a + 上单调递减,在2,2a ++∞上单调递增; (2)函数()()()()()222e 1ln 1e ln 12x x g x f x x a x ax x a −−=+−+−−=−−−+. 则()21e 1x g x a x −′=−−−,易知()g x ′在()1,+∞上单调递增,当1x >且1x →时,()g x ′→−∞,x →+∞,()g x ′→+∞, ∴()g x ′在()1,+∞上有唯一零点1x ,当()11,x x ∈时,()0g x ′<,当()1,x x ∈+∞时,()0g x ′>. ∴()()1min g x g x =,由已知函数()g x 有且只有一个零点0x ,则01x x =. ∴()()0000g x g x ′ = = ,即()0022001e 01e ln 120x x a x ax x a −− −−= − −−−+=, 消a 得,()000222000011e ln 1e 2e 011x x x x x x x −−−−−−−+−= −−, ()()0200013e ln 1101x x x x −−−−+−=−, 令()()()213e ln 111x t x x x x −−−−+−−(1x >). 则()()()2212e 1x t x x x −′=−+−. ∴()1,2x ∈时,()0t x ′>,()2,x ∈+∞时,()0t x ′<. ∴()t x 在()2,+∞上单调递减. ∵()210t =>,()13ln 202t =−+<, ∴()t x 在()2,3上有一个零点,在()3,+∞上无零点. 若()t x 在()1,2上有一个零点,则该零点必小于3. 综上,03x <.【点评】本题考查了利用导数研究函数的单调性,考查函数零点的判定,考查了推理能力与计算能力,属于难题.【第17题】(2019•大庆二模)已知函数()22ln f x x a x =−(a ∈R ). (1)当12a =时,点M 在函数()y f x =的图象上运动,直线2y x =−与函数()y f x =的图象不相交,求点M 到直线2y x =−距离的最小值; (2)讨论函数()f x 零点的个数,并说明理由.【分析】(1)首先写出函数的定义域,对函数求导,分析在什么情况下满足距离最小,构造等量关系式,求解,得到对应的点的坐标,之后应用点到直线的距离公式进行求解即可;(2)对函数求导,分情况讨论函数的单调性,依次得出函数零点的个数. 【解答】解:(1)()f x 的定义域为()0,+∞, 12a =时,()2ln f x x x =−,()12f x x x ′=−,令()1f x ′=,解得:1x =或12x =−,又()11f =,故图像上的点到直线20x y −−=的距离的最小值即为点()1,1M 到直线20x y −−=的距离,其距离d(2)由()0f x =,得22ln x a x =(0x >且1x ≠),设()2ln x g x x=(0x >且1x ≠),2y a =, 问题转化为讨论()y g x =的图象和2y a =的图象的交点个数问题, ()()22ln 1ln x x g x x−′=,(0x >且1x ≠),令()0g x ′=,解得x ,当01x <<或1x <<时,()0g x ′<,当x 时,()0g x ′>,故()g x 在()0,1,(递减,在)+∞递增,故()2e g x g =极小值,又01x <<时,()0g x <,当1x >时,()0g x >,故当20a <或22e a =即0a <或e a =时,直线2y a =与函数()y g x =的图象有1个交点, 当22e a >即e a >时,有2个交点, 当0e a ≤<时没有交点,故函数()f x 当0a <或e a =时1个零点,当0a <或e a =时2个零点,0e a ≤<时没有零点.【点评】该题考查的是有关应用导数研究函数的问题,涉及到的知识点有图象上的点到直线的距离的最小值的求解,导数的几何意义,应用导数研究函数的零点的问题,注意对分类讨论思想的应用,要做到不重不漏,属于较难题目.【第18题】(2018秋•周口期末)已知函数()22ln f x ax x =−(a ∈R ). (1)讨论函数()f x 的单调性; (2)当21e a =时,若函数()y f x =的两个零点分别为1x ,2x (12x x <),证明:()12ln ln 21x x +>+.【分析】(1)求函数的定义域和函数的导数,分0a ≤和0a >分类讨论函数的单调性即可;(2)欲证()12ln ln 21x x +>+,只需证122e x x +>,即证122e x x >−,只需证()()212e 0f x f x −>=,将()22e f x −表示出来化简整理并构造函数()()442ln 2ln 2e 1etg t t =−+−−,由函数()g t 的单调性即可证明. 【解答】解:(1)易知()f x 的定义域是()0,+∞,()()22122ax f x ax x x−′=−=, 当0a ≤时,()0f x ′<,()f x 在()0,+∞递减,当0a >时,令()0f x ′>,解得x >,故()f x 在 递减,在 +∞递增; (2)证明:当21ea =时,()222ln e x f x x =−,由(1)知()()min e 1f x f ==−,且()10,e x ∈,()2e,x ∈+∞,又由()2e 22ln 20f =−>知22e x <,即()2e,2e x ∈,故()22e 0,e x −∈,由()222222ln 0e x f x x =−=,得22222e ln x x =,故()()()()222222222e 42e 2ln 2e 42ln 2ln 2e eex x f x x x x −−=−−=−+−−,()2e,2e x ∈,令()()442ln 2ln 2e etg t t t =−+−−,()e,2e t ∈, 则()()()24e 0e 2e t g t t t −′=>−, 故()g t 在()e,2e 递增,故()()e 0g t g >=,即()()212e 0f x f x −>=, 又()f x 在()0,e 上单调递减,故212e x x −<,即()12ln ln 21x x +>+.【点评】本题考查了函数的单调性,极值问题,考查导数的应用以及分类讨论思想,转化思想考查不等式的证明,是一道综合题.(2018秋•咸阳期末)已知函数()221ln 2f x x a x =−(0a >). (1)讨论()f x 的单调性;(2)若()f x 在[]1,e 上没有零点,求a 的取值范围.【分析】(1)求出()f x ′,解不等式()0f x ′>,()0f x ′<,即可求出()f x 的单调区间; (2)用导数求出函数()f x 在区间[]1,e 上没有零点,只需在[]1,e 上()min 0f x >或()max 0f x <,分类讨论,根据导数和函数的最值得关系即可求出.【解答】解:(1)()222a x a f x x x x −′=−=(0x >), 令()0f x ′>,解得x a >;令()0f x ′<,解得0x a <<, ∴函数()f x 的单调增区间为(),a +∞,单调减区间为()0,a .(2)要使()f x 在[]1,e 上没有零点,只需在[]1,e 上()min 0f x >或()max 0f x <, 又()1102f =>,只需在区间[]1,e 上,()min 0f x >. ①当e a ≥时,()f x 在区间[]1,e 上单调递减,则()()22min 1e e 02f x f a ==−>,解得0a <<与e a ≥矛盾. ②当1e a <<时,()f x 在区间[)1,a 上单调递减,在区间(],e a 上单调递增, ()()()2min 112ln 02f x f a a a ==−>,解得0a <1a <③当01a <≤时,()f x 在区间[]1,e 上单调递增,()()min 10f x f =>,满足题意, 综上所述,实数a 的取值范围是:0a <<【点评】本题是导数在函数中的综合运用,考查运用导数求单调区间,求极值,求最值,考查分类讨论的思想方法,同时应注意在闭区间内只有一个极值,则一定为最值的结论的运用.(2018秋•芜湖期末)已知函数()2ln 1f x x a x =−−(a ∈R ). (1)求()f x 的极值点;(2)若函数()f x 在区间()0,1内无零点,求a 的取值范围.【分析】(1)求出函数的导数,通过讨论a 的范围,求出函数的单调区间,求出函数的极值点即可;(2)求出函数的导数,通过讨论a 的范围,求出函数的单调区间,从而确定是否存在零点,进而判断a 的范围.【解答】解:(1)()222a x a f x x x x −′=−=(0x >),当0a ≤时,()0f x ′>,()f x 在()0,+∞递增,当0a >时,令()0f x ′>,解得x >,故()f x 在 递减,在 +∞ 递增,故x =是极小值点,无极大值点; (2)()22x af x x −′=(01x <<), ∵01x <<,∴2022x <<,当0a ≤时,()0f x ′>,()f x 在()0,1递增, 故()()10f x f <=,函数无零点,符合题意; 当2a ≥时,()0f x ′<,()f x 在()0,1递减, 故()()10f x f >=,函数无零点,符合题意;当02a <<时,存在()00,1x =,使得()00f x ′=,故()f x 在 递减,在递增,又10e1a−<<,1e 0a f −> ,()10f f <=, 故()f x 在()0,1有零点,不合题意;综上,若函数()f x 在区间()0,1内无零点,则2a ≥或0a ≤.【点评】本题考查了函数的单调性,极值问题,考查导数的应用以及函数零点问题,考查分类讨论思想,转化思想,是一道综合题.。
高中数学导数练习题

高中数学导数练习题一、基础题1. 求函数 $f(x) = x^3 3x$ 的导数。
2. 求函数 $f(x) = \sqrt{1+x^2}$ 的导数。
3. 求函数 $f(x) = \frac{1}{x^2}$ 的导数。
4. 求函数 $f(x) = \ln(x^2 + 1)$ 的导数。
5. 求函数 $f(x) = e^{2x}$ 的导数。
二、应用题1. 已知函数 $f(x) = ax^2 + bx + c$,求 $f'(x)$ 并说明其几何意义。
2. 某物体做直线运动,其位移 $s$ 与时间 $t$ 的关系为 $s =t^2 2t + 1$,求物体在 $t=2$ 时的瞬时速度。
3. 已知函数 $f(x) = \frac{1}{\sqrt{x}}$,求曲线在$x=4$ 处的切线方程。
4. 求函数 $f(x) = \sin(x)$ 在区间 $[0, \pi]$ 上的最大值和最小值。
5. 已知函数 $f(x) = \ln(x 1)$,求 $f(x)$ 的单调区间。
三、综合题1. 设函数 $f(x) = (x^2 1)^3$,求 $f'(x)$。
2. 已知函数 $f(x) = \frac{2x + 3}{x 1}$,求 $f'(x)$。
3. 求函数 $f(x) = \sqrt{1 + \sqrt{1 + x^2}}$ 的导数。
4. 已知函数 $f(x) = e^{x^2}$,求曲线在 $x=0$ 处的切线方程。
5. 设函数 $f(x) = \ln(\sin^2 x)$,求 $f'(x)$。
四、拓展题1. 已知函数 $f(x) = \frac{1}{x^2 + 1}$,求 $f''(x)$。
2. 设函数 $f(x) = (x^3 + 1)^4$,求 $f'''(x)$。
3. 已知函数 $f(x) = \arctan(x)$,求 $f'(x)$。
高二数学导数练习题及答案

高二数学导数练习题及答案导数是高中数学中的重要概念之一,它在数学和实际问题中具有广泛的应用。
为了帮助高二学生巩固导数的知识和提高解题能力,本文为大家准备了一些高二数学导数练习题及答案。
希望通过这些练习题的训练,同学们能够更好地理解导数的概念和运用。
练习题一:1. 求函数 f(x) = 2x^3 - 3x^2 + 4x - 1 在点 x = 2 处的导数。
2. 已知函数 f(x) = x^2 + 3x,求函数 f(x) = x^2 + 3x 的导函数。
3. 求函数 f(x) = (x + 1)(x - 2)(x + 3) 在点 x = -1 处的导数。
答案一:1. 函数 f(x) = 2x^3 - 3x^2 + 4x - 1 的导数为:f'(x) = 6x^2 - 6x + 4。
2. 函数 f(x) = x^2 + 3x 的导函数为:f'(x) = 2x + 3。
3. 函数 f(x) = (x + 1)(x - 2)(x + 3) 在点 x = -1 处的导数为:f'(-1) = 0。
练习题二:1. 求函数 f(x) = 3x^4 - 2x^3 + 5x^2 - 4x + 1 的极值点及极值。
2. 已知函数 f(x) = x^3 - 6x^2 + 9x + 2,求函数 f(x) = x^3 - 6x^2 + 9x+ 2 的拐点。
3. 求函数 f(x) = x^3 - 3x 在其定义域内的极值点。
答案二:1. 函数 f(x) = 3x^4 - 2x^3 + 5x^2 - 4x + 1 的极值点为 x = 1/2,极值为 f(1/2) = 47/16。
2. 函数 f(x) = x^3 - 6x^2 + 9x + 2 的拐点为 x = 2。
3. 函数 f(x) = x^3 - 3x 在其定义域内的极值点为 x = 1。
练习题三:1. 求函数 f(x) = e^x 的导数。
2. 已知函数 f(x) = ln(x),求函数 f(x) = ln(x) 的导函数。
(完整版)高等数学——导数练习题

一.选择题1.若k x x f x x f x =∆-∆+→∆)()(lim000,则xx f x x f x ∆-∆⋅+→∆)()2(lim000等于( ) A.k 2 B.k C.k 21D.以上都不是2.若f (x )=sinα-cosx ,则f ′(a )等于 ( )A .sinαB .cosαC .sinα+cosαD .2sinα3.f (x )=ax 3+3x 2+2,若f ′(−1)=4,则a 的值等于( )A .319 B .316 C .313D .3104.函数y =x sin x 的导数为( )A .y ′=2x sin x +x cos xB .y ′=x x 2sin +x cos xC .y ′=xx sin +x cos x D .y ′=xx sin -x cos x5.函数y =x 2cos x 的导数为( )A .y ′=2x cos x -x 2sin xB .y ′=2x cos x +x 2sin xC .y ′=x 2cos x -2x sin xD .y ′=x cos x -x 2sin x6.函数y =22xax +(a >0)的导数为0,那么x 等于( )A .aB .±aC .-aD .a 27. 函数y =xxsin 的导数为( )A .y ′=2sin cos xxx x + B .y ′=2sin cos xxx x - C .y ′=2cos sin x xx x -D .y ′=2cos sin x xx x +8.函数y =2)13(1-x 的导数是( )A .3)13(6-x B .2)13(6-x C .-3)13(6-x D .-2)13(6-x9.已知y =21sin2x +sin x ,那么y ′是( ) A .仅有最小值的奇函数 B .既有最大值,又有最小值的偶函数 C .仅有最大值的偶函数 D .非奇非偶函数10.函数y =sin 3(3x +4π)的导数为( )A .3sin 2(3x +4π)cos (3x +4π)B .9sin 2(3x +4π)cos (3x +4π)C .9sin 2(3x +4π)D .-9sin 2(3x +4π)cos (3x +4π)11.函数y =cos (sin x )的导数为( )A .-[sin (sin x )]cos xB .-sin (sin x )C .[sin (sin x )]cos xD .sin (cos x )12.函数y =cos2x +sin x 的导数为( )A .-2sin2x +xx2cos B .2sin2x +xx 2cosC .-2sin2x +xx 2sin D .2sin2x -xx 2cos13.过曲线y =11+x 上点P (1,21)且与过P 点的切线夹角最大的直线的方程为( )A .2y -8x +7=0B .2y +8x +7=0C .2y +8x -9=0D .2y -8x +9=014.函数y =ln (3-2x -x 2)的导数为( )A .32+x B .2231x x -- C .32222-++x x xD .32222-+-x x x15.函数y =lncos2x 的导数为( )A .-tan2xB .-2tan2xC .2tan xD .2tan2x16.已知3)2(3123++++=x b bx x y 是R 上的单调增函数,则b 的取值范围是( )A. 21>-<b b ,或B.21≥-≤b b ,或C. 21<<-bD. 21≤≤-b 17.函数的单调递增区间是 ( )x e x x f )3()(-=A. B.(0,3) C.(1,4) D. 18.函数y =xxa 22-(a >0且a ≠1),那么y ′为( )A .xxa 22-ln aB .2(ln a )xx a 22- C .2(x -1)xx a 22-·ln aD .(x -1)xx a22-ln a19.函数y =sin32x 的导数为( )A .2(cos32x )·32x ·ln3B .(ln3)·32x ·cos32xC .cos32xD .32x ·cos32x20.已知曲线24x y =的一条切线的斜率为12,则切点的横坐标为( )A .1B .2C .3D .421.曲线1323+-=x x y 在点(1,-1)处的切线方程为( )A .43-=x yB .23+-=x yC .34+-=x yD .54-=x y22.函数)1()1(2-+=x x y 在1=x 处的导数等于( )A .1B .2C .3D .423.已知函数)(,31)(x f x x f 则处的导数为在=的解析式可能为( ) A .)1(3)1()(2-+-=x x x fB .)1(2)(-=x x fC .2)1(2)(-=x x fD .1)(-=x x f24.函数93)(23-++=x ax x x f ,已知)(x f 在3-=x 时取得极值,则a =( )A.2B.3C.4D.525.函数32()31f x x x =-+是减函数的区间为( )A.(2,)+∞B.(,2)-∞C.(,0)-∞D.(0,2) 26.函数323922yx x x x 有( )A.极大值5,极小值-27B.极大值5,极小值-11C.极大值5,无极小值D.极小值-27,无极大 27.三次函数()x ax x f +=3在()+∞∞-∈,x 内是增函数,则( )A.0>aB.0<a)2,(-∞),2(+∞C.1=aD.31=a 28.在函数x x y 83-=的图象上,其切线的倾斜角小于4π的点中,坐标为整数的点的个数是( ) A .3 B .2 C .1 D .029.函数)(x f 的定义域为开区间),(b a ,导函数)(x f '在),(b a 内的图象如图所示,则函数)(x f 在开区间),(b a 内有极小值点( ) A .1个 B .2个C .3个D .4个 30.下列求导运算正确的是( ) A 、3211)1(xx x -='+B 、(log 2x )′=1xln2C 、(x 2cosx )′=−2xsinxD 、 (3x )′=3x log 3e 31.已知函数f (x )=ax 2+c ,且(1)f '=2,则a 的值为( ) A .0 B .2 C .-1 D .1 32.函数3yx x 的递增区间是( )A .),0(+∞B .)1,(-∞C .),(+∞-∞D .),1(+∞ 33. 函数y =x ln 的导数为( )A .2x x lnB .x x ln 2C .xx ln 1 D .xx ln 2134.设AB 为过抛物线)0(22>=p px y 的焦点的弦,则AB 的最小值为( )A .2pB .pC .p 2D .无法确定 35.函数x x y 33-=的极大值为m ,极小值为n ,则n m +为( ) A .0 B .1 C .2D .436.函数xx y 142+=单调递增区间是( )A .),0(+∞B .)1,(-∞C .),21(+∞ D .),1(+∞37.函数在上( )A .是增函数B .是减函数C .有最大值D .有最小值 38.函数xxy ln =的最大值为( ) A .1-e B .e C .2e D .310 二.填空题1.()f x '是31()213f x x x =++的导函数,则(1)f '-的值是 。
高中导数经典例题精选全文完整版

可编辑修改精选全文完整版高中导数经典例题问题一 函数的单调性和导数的关系 例1、求下列函数的单调区间 (1)x x x f ln 23)(2-= (2)x e x x f -⋅=2)((3)xx x f 1)(+=变式1、已知31292)(23-+-=x x x x f ,试确定)(x f 的单调区间.变式2、设函数)0(19)(23<--+=a x ax x x f ,若曲线)(x f y =的斜率最小的切线与直线612=+y x 平行,求:(1)a 的值;(2)求函数)(x f 的单调区间.例2、设函数aax x e x f ++=22)(,其中a 为实数.(1)若)(x f 的定义域为R ,求a 的取值范围. (2)当)(x f 的定义域为R ,求)(x f 的单调递减区间.例3、已知函数R a x ax x x f ∈+++=,1)(23(1)讨论函数)(x f 的单调区间; (2)设函数)(x f 在区间)31,32(--内是减函数,求a 的取值范围.变式1、若函数1)1(2131)(23+-+-=x a ax x x f 在区间(1,4)内为减函数,在区间(6,+∞)上为增函数,求函数a 的取值范围.问题二 函数的单调性与导数的关系的应用例4、(1)函数),0()0,(,sin ππ⋃-∈=x xxy 的图像可能是( )(2)设函数)(x f 在定义域内可导,)(x f y =的图像如图所示,则导函数)('x f y =的图像可能为( )变式1、设)('x f 是函数)(x f 的导函数,将)(x f y =与)('x f y =的图像画在同一个直角坐标系中,其中不可能正确的是( )例5、当20π<<x ,求证:x x x 2tan sin >+.变式1、已知1>x ,证明不等式:)1ln(x x +>。
高中数学导数练习题

高中数学导数练习题一、选择题1. 函数f(x) = 3x^2 + 2x - 5的导数是:A. 6x + 2B. 2x^2 + 2C. 6x - 5D. 3x + 22. 若函数g(x) = sin(x) + cos(x)的导数为g'(x),那么g'(π/4)的值是:A. √2B. 1C. -1D. 03. 已知h(x) = x^3 - 4x^2 + 7x - 6,求h'(x)的值:A. 3x^2 - 8x + 7B. 3x^2 - 8x + 6C. 3x^2 - 4x + 7D. 3x^2 - 4x + 64. 函数k(t) = e^t + ln(t)的导数k'(t)是:A. e^t + 1/tB. e^t + tC. e^t + ln(t)D. e^t - 1/t5. 给定函数f(x) = (x^2 - 1)/x,求f'(x):A. (2x + 1)/x^2B. (2x - 1)/x^2C. (2x + 1)/xD. (2x - 1)/x二、填空题6. 函数f(x) = √x的导数是_________。
7. 函数g(x) = 1/x的导数是_________。
8. 函数h(x) = x^4的导数是_________。
9. 函数k(x) = sin(x)的导数是_________。
10. 函数m(x) = cos(x)的导数是_________。
三、简答题11. 已知函数f(x) = x^3 + x^2 - 5x + 7,请写出f'(x)的表达式。
12. 给定函数g(x) = x^2 - 3x + 2,请计算g'(x)并求g'(1)的值。
13. 函数h(x) = 2x^3 - 5x^2 + 7x - 3,请找出h'(x)的表达式。
14. 已知函数k(x) = 3x^2 + 4x - 5,求k'(x)的值,并找出k'(2)的值。
导数高中试题及解析答案

导数高中试题及解析答案1. 计算函数 \( f(x) = x^3 - 3x^2 + 2x \) 在 \( x = 1 \) 处的导数。
解析:首先,我们需要找到函数 \( f(x) \) 的导数。
根据导数的定义,我们有:\[ f'(x) = \frac{d}{dx}(x^3 - 3x^2 + 2x) \]对每一项分别求导,我们得到:\[ f'(x) = 3x^2 - 6x + 2 \]现在,将 \( x = 1 \) 代入 \( f'(x) \) 得到:\[ f'(1) = 3(1)^2 - 6(1) + 2 = 3 - 6 + 2 = -1 \]答案:函数 \( f(x) \) 在 \( x = 1 \) 处的导数为 \( -1 \)。
2. 已知函数 \( g(x) = \sin(x) \),求 \( g'(x) \)。
解析:根据三角函数的导数规则,我们知道 \( \sin(x) \) 的导数是\( \cos(x) \)。
因此,我们可以直接写出 \( g(x) \) 的导数:\[ g'(x) = \cos(x) \]答案:函数 \( g(x) \) 的导数是 \( \cos(x) \)。
3. 计算复合函数 \( h(x) = (x^2 - 1)^4 \) 的导数。
解析:这是一个复合函数,我们可以使用链式法则来求导。
首先,设\( u = x^2 - 1 \),那么 \( h(x) = u^4 \)。
对 \( u \) 求导得到:\[ u' = \frac{d}{dx}(x^2 - 1) = 2x \]然后,对 \( h(x) \) 求导:\[ h'(x) = \frac{d}{dx}(u^4) = 4u^3 \cdot u' = 4(x^2 - 1)^3\cdot 2x \]答案:复合函数 \( h(x) \) 的导数是 \( 8x(x^2 - 1)^3 \)。
高中数学导数的计算精选题目(附答案)

高中数学导数的计算精选题目(附答案)(1)基本初等函数的导数公式(2)导数运算法则①[f (x )±g (x )]′=f ′(x )±g ′(x );②[f (x )·g (x )]′=f ′(x )g (x )+f (x )g ′(x ); 当g (x )=c 时,[cf (x )]′=cf ′(x ).③⎣⎢⎡⎦⎥⎤f (x )g (x )′=f ′(x )g (x )-f (x )g ′(x )[g (x )]2(g (x )≠0).(3)复合导数复合函数y =f (g (x ))的导数和函数y =f (u ),u =g (x )的导数间的关系为y x ′=y u ′·u x ′,即y 对x 的导数等于y 对u 的导数与u 对x 的导数的乘积.1.求下列函数的导数: (1)y =10x ; (2)y =lg x ; (3)y =log 12x ;(4)y =4x 3;(5)y =⎝ ⎛⎭⎪⎫sin x2+cos x 22-1.2.求下列函数的导数: (1)y =⎝ ⎛⎭⎪⎫1e x ;(2)y =⎝ ⎛⎭⎪⎫110x ;(3)y =lg 5; (4)y =3lg 3x ; (5)y =2co S 2x2-1. 3.(1)y =x 3·e x ; (2)y =x -S i n x 2co S x2; (3)y =x 2+log 3x; (4)y =e x +1e x -1.4.求下列函数的导数: (1)y =cos x x ; (2)y =xS i n x +x ; (3)y =1+x 1-x +1-x1+x; (4)y =lg x -1x 2.5.点P 是曲线y =e x 上任意一点,求点P 到直线y =x 的最小距离. 6.求过曲线y =co S x 上点P ⎝ ⎛⎭⎪⎫π3,12且与曲线在这点处的切线垂直的直线方程.7.求下列函数的导数. (1)y =1-2x 2; (2)y =e S i n x ;(3)y =S i n ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x +π3;(4)y =5log 2(2x +1) 8.求下列函数的导数. (1)f (x )=(-2x +1)2; (2)f (x )=l n (4x -1); (3)f (x )=23x +2; (4)f (x )=5x +4; (5)f (x )=S i n ⎝ ⎛⎭⎪⎫3x +π6;(6)f (x )=co S 2x .9.求下列函数的导数. (1)y =x 1+x 2;(2)y =x co S ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x +π2S i n ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x +π2.10.求下列函数的导数. (1)y =S i n 2x3; (2)y =S i n 3x +S i n x 3; (3)y =11-x 2; (4)y =x l n (1+x ).11. 设f (x )=l n (x +1)+x +1+ax +b (a ,b ∈R ,a ,b 为常数),曲线y =f (x )与直线y =32x 在(0,0)点相切.求a ,b 的值.12.曲线y =e -2x +1在点(0,2)处的切线与直线y =0和y =x 围成的三角形的面积为( )A.13B.12C.23 D .1参考答案:1.解: (1)y ′=(10x )′=10x l n 10. (2)y ′=(lg x )′=1x ln 10.(3)y ′=(log 12x )′=1x ln 12=-1x ln 2.(4)y ′=(4x 3)′=(x 34)′=34x -14=344x.(5)∵y =⎝ ⎛⎭⎪⎫sin x2+cos x 22-1=S i n 2x2+2S i n x 2co S x 2+co S 2x 2-1 =S i n x ,∴y ′=(S i n x )′=co S x .2.解:(1)y ′=⎣⎢⎡⎦⎥⎤⎝ ⎛⎭⎪⎫1e x ′=⎝ ⎛⎭⎪⎫1e x l n 1e =-1e x =-e -x .(2)y ′=⎣⎢⎡⎦⎥⎤⎝ ⎛⎭⎪⎫110x ′=⎝ ⎛⎭⎪⎫110x l n 110=-ln 1010x=-10-x l n 10.(3)∵y =lg 5是常数函数,∴y ′=(lg 5)′=0. (4)∵y =3 lg 3x =lg x ,∴y ′=(lg x )′=1x ln 10.(5)∵y =2co S 2x2-1=co S x ,∴y ′=(co S x )′=-S i n x . 3.解: (1)y ′=(x 3)′e x +x 3(e x )′=3x 2e x +x 3e x =x 2(3+x )e x . (2)∵y =x -12S i n x ,∴y ′=x ′-12(S i n x )′=1-12co S x . (3)y ′=(x 2+log 3x )′=(x 2)′+(log 3x )′=2x +1x ln 3. (4)y ′=(e x +1)′(e x -1)-(e x +1)(e x -1)′(e x -1)2=e x (e x -1)-(e x +1)e x (e x -1)2=-2e x (e x -1)2.4.解:(1)y ′=⎝ ⎛⎭⎪⎫cos x x ′=(cos x )′·x -cos x ·(x )′x 2=-x ·sin x -cos x x 2=-x sin x +cos xx 2.(2)y ′=(xS i n x )′+(x )′=S i n x +x co S x +12x.(3)∵y =(1+x )21-x +(1-x )21-x =2+2x 1-x =41-x -2,∴y ′=⎝ ⎛⎭⎪⎫41-x -2′=-4(1-x )′(1-x )2=4(1-x )2.(4)y ′=⎝ ⎛⎭⎪⎫lg x -1x 2′=(lg x )′-⎝ ⎛⎭⎪⎫1x 2′=1x ln 10+2x 3. 5.解:如图,当曲线y =e x 在点P (x 0,y 0)处的切线与直线y =x 平行时,点P 到直线y =x 的距离最近.则曲线y =e x 在点P (x 0,y 0)处的切线斜率为1,又y ′=(e x )′=e x ,∴e x 0=1,得x 0=0,代入y =e x ,得y 0=1,即P (0,1).利用点到直线的距离公式得最小距离为22.6.解:∵y =co S x ,∴y ′=(co S x )′=-S i n x ,∴曲线在点P π3,12处的切线的斜率为k =y ′|x =π3=-S i n π3=-32,∴过点P 且与切线垂直的直线的斜率为233,∴满足题意的直线方程为y -12=233⎝ ⎛⎭⎪⎫x -π3,即233x -y +12-239π=0. 7.解: (1)设y =u 12,u =1-2x 2, 则y ′=⎝ ⎛⎭⎪⎫u 12′(1-2x 2)′=⎝ ⎛⎭⎪⎫12u -12·(-4x ) =12(1-2x 2)-12(-4x )=-2x 1-2x 2 .(2)设y =e u ,u =S i n x ,则y x ′=y u ′·u x ′=e u ·co S x =e S i n x co S x . (3)设y =S i n u ,u =2x +π3,则y x ′=y u ′·u x ′=co S u ·2=2co S ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x +π3.(4)设y =5log 2u ,u =2x +1, 则y ′=5(log 2u )′(2x +1)′=10u ln 2=10(2x +1)ln 2.8.解:(1)设y =u 2,u =-2x +1,则y ′=y u ′·u x ′=2u ·(-2)=-4(-2x +1)=8x -4. (2)设y =l n u ,u =4x -1, 则y ′=y u ′·u x ′=1u ·4=44x -1.(3)设y =2u ,u =3x +2,则y ′=y u ′·u x ′=2u l n 2·3=3l n 2·23x +2. (4)设y =u ,u =5x +4, 则y ′=y u ′·u x ′=12u·5=525x +4.(5)设y =S i n u ,u =3x +π6,则y ′=y u ′·u x ′=co S u ·3=3co S ⎝ ⎛⎭⎪⎫3x +π6.(6)法一:设y =u 2,u =co S x , 则y ′=y u ′·u x ′=2u ·(-S i n x ) =-2co S x ·S i n x =-S i n 2x ; 法二:∵f (x )=co S 2x =1+cos 2x 2=12+12co S 2x , 所以f ′(x )=⎝ ⎛⎭⎪⎫12+12cos 2x ′=0+12·(-S i n 2x )·2=-S i n 2x . 9.解: (1)y ′=(x 1+x 2)′ =x ′1+x 2+x (1+x 2)′ =1+x 2+x 21+x 2=(1+2x 2)1+x 21+x 2.(2)∵y =x co S ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x +π2S i n ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x +π2=x (-S i n 2x )co S 2x =-12xS i n 4x ,∴y ′=⎝ ⎛⎭⎪⎫-12x sin 4x ′=-12S i n 4x -x2co S 4x ·4 =-12S i n 4x -2x co S 4x .10.解:(1)y ′=⎝ ⎛⎭⎪⎫sin 2x 3′=2S i n x 3·⎝ ⎛⎭⎪⎫sin x 3′ =2S i n x 3·co S x 3·⎝ ⎛⎭⎪⎫x 3′=13S i n 2x3.(2)y ′=(S i n 3x +S i n x 3)′=(S i n 3x )′+(S i n x 3)′ =3S i n 2x co Sx +co S x 3·3x 2=3S i n 2x co S x +3x 2co S x 3. (3)y ′=0-(1-x 2)′1-x 2=-12(1-x 2)-12(1-x 2)′1-x 2=x (1-x 2)-121-x 2=x(1-x 2) 1-x 2.(4)y ′=x ′l n (1+x )+x []ln (1+x )′ =l n (1+x )+x 1+x. 11.解: 由曲线y =f (x )过(0,0)点,可得l n 1+1+b =0,故b =-1.由f (x )=l n (x +1)+x +1+ax +b ,得f ′(x )=1x +1+12x +1+a ,则f ′(0)=1+12+a =32+a ,此即为曲线y =f (x )在点(0,0)处的切线的斜率.由题意,得32+a =32,故a =0.12.解析:选A 依题意得y ′=e -2x ·(-2)=-2e -2x ,y ′|x =0=-2e-2×0=-2.曲线y =e-2x+1在点(0,2)处的切线方程是y -2=-2x ,即y =-2x +2.在坐标系中作出直线y =-2x +2、y =0与y =x 的图象,因为直线y =-2x +2与y =x的交点坐标是⎝ ⎛⎭⎪⎫23,23,直线y =-2x +2与x 轴的交点坐标是(1,0),结合图象可得,这三条直线所围成的三角形的面积等于12×1×23=13.。
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导数经典习题选择题:1.已知物体做自由落体运动的方程为21(),2s s t gt ==若t ∆无限趋近于0时,(1)(1)s t s t+∆-∆无限趋近于9.8/m s ,那么正确的说法是( ) A .9.8/m s 是在0~1s 这一段时间内的平均速度 B .9.8/m s 是在1~(1+t ∆)s 这段时间内的速度 C .9.8/m s 是物体从1s 到(1+t ∆)s 这段时间内的平均速度 D .9.8/m s 是物体在1t s =这一时刻的瞬时速度.- 2.一个物体的运动方程为21t t s +-=其中s 的单位是米,t 的单位是秒,那么物体在3秒末的瞬时速度是( )A .7米/秒B .6米/秒C .5米/秒D .8米/秒 3. 若函数f(x)=x 2+b x +c 的图象的顶点在第四象限,则函数f /(x)的图象是( )4.函数)(x f y =在一点的导数值为0是函数)(x f y =在这点取极值的( )A .充分条件 B.必要条件 C .充要条件 D .必要非充分条件,5.()f x 与()g x 是定义在R 上的两个可导函数,若()f x ,()g x 满足''()()f x g x =,则()f x 与()g x 满足( )A .()f x =()g xB .()f x -()g x 为常数函数C .()f x =()0g x =D .()f x +()g x 为常数函数6.. 若()sin cos f x x α=-,则'()f α等于( )A .sin αB .cos αC .sin cos αα+D .2sin α 7. 已知函数1)(23--+-=x ax x x f 在),(+∞-∞上是单调函数,则实数a 的取值范围是( )A .),3[]3,(+∞--∞B .]3,3[-C .),3()3,(+∞--∞D .)3,3(- 8. 对于R 上可导的任意函数()f x ,若满足'(1)()0x f x -≥,则必有( )! A . (0)(2)2(1)f f f +< B. (0)(2)2(1)f f f +≤C. (0)(2)2(1)f f f +≥D. (0)(2)2(1)f f f +> 填空题:1.若2012)1(/=f ,则xf x f x ∆-∆+→∆)1()1(lim 0= ,x f x f x ∆--∆+→∆)1()1(lim0= ,xx f f x ∆∆+-→∆4)1()1(lim 0= , xf x f x ∆-∆+→∆)1()21(lim 0= 。
2.函数y= x -e 的导数为A x D C x B3. 若函数()f x 满足,321()(1),3f x x f x x '=-⋅-则(1)f '的值4.若3'0(),()3f x x f x ==,则0x 的值为________________;】 5.曲线x x y 43-=在点(1,3)- 处的切线倾斜角为__________;6.函数5523--+=x x x y 的单调递增区间是__________________________。
7. 已知函数11)1ln()(+-+-+=x a ax x x f , 若曲线)(x f y =在点))1(,1(f 处的切线与直线12:+-=x y l 平行,则 a 的值8. 函数3()45f x x x =++的图像在1x =处的切线在x 轴上的截距为________________。
9.若32()(0)f x ax bx cx d a =+++>在R 增函数,则,,a b c 的关系式为是 。
10. 若函数2f x x x c 在2x =处有极大值,则常数c 的值为_________; - 11.设函数())(0)f x ϕϕπ=+<<,若()()f x f x '+为奇函数,则ϕ=__________12. 对正整数n ,设曲线)1(x x y n -=在2x =处的切线与y 轴交点的纵坐标为n a ,则数列1n a n ⎧⎫⎨⎬+⎩⎭的前n 项和的公式是解答题 1. 求垂直于直线2610x y -+=并且与曲线3235y x x =+-相切的直线方程。
% 2. 求函数()()()y x a x b x c =---的导数。
]3. 平面向量13(3,1),(,)2a b =-=,若存在不同时为0的实数k 和t ,使2(3),,x a t b y ka tb =+-=-+且x y ⊥,试确定函数()k f t =的单调区间。
-4. 求函数3(1cos 2)y x =+的导数。
~'参考答案选择题: 6. A ''()sin ,()sin f x x f αα==7. B '2()3210f x x ax =-+-≤在),(+∞-∞恒成立,24120a a ∆=-≤⇒≤≤注意等于号)当1x ≥时,'()0f x ≥,函数()f x 在(1,)+∞上是增函数;当1x <时,'()0f x ≤,()f x 在(,1)-∞上是减函数 |故()f x 当1x =时取得最小值,即有(0)(1),(2)(1),f f f f ≥≥(注意大于等于号)得(0)(2)2(1)f f f +≥ 填空题:1. 2012,-2012,-503,4024;提示: xf x f x ∆-∆+→∆)1()1(lim 0=2012)1(/=f ;x f x f x ∆--∆+→∆)1()1(lim 0=-xf x f x ∆-∆+→∆)1()1(lim 0= -=)1(/f -2012x x f f x ∆∆+-→∆4)1()1(lim0=41-x f x f x ∆-∆+→∆)1()1(lim 0=41-=)1(/f -503 x f x f x ∆-∆+→∆)1()21(lim0= 2xf x f x ∆-∆+→∆2)1()21(lim 0=2=)1(/f 4048 (∵x ∆→0,则2x ∆→0)) 2. -x e -3. 0 提示:(1)f '为常数,f ’ (x)=x 2-2(1)f 'x -1,令x=1则(1)f '=1-2(1)f '-1,解得(1)f '=0 4. 1± '2000()33,1f x x x ===±5.34π '2'1334,|1,tan 1,4x y x k y ααπ==-==-=-= 6. 5(,),(1,)3-∞-+∞ '253250,,13y x x x x =+-><->令得或7. 3 提示:f’ (x)=-1x 1+a +2)1(+x a ,∵)(x f y =在点))1(,1(f 处的切线与直线12:+-=x y l 平行,而直线12:+-=x y l 的斜率为-2,∴f’ (1)=-2 f’ (1)=-111+a +2)11(+a =-2,解得 a =3. …8. 37- '2'3()34,(1)7,(1)10,107(1),0,7f x x f f y x y x =+==-=-==-时(截距是实数,有正负)9. 20,3a b ac >≤且 '2()320f x ax bx c =++>恒成立,则220,0,34120a ab ac b ac >⎧><⎨∆=-<⎩且 10. 6 '22'2()34,(2)8120,2,6f x x cx c f c c c =-+=-+==或,2c =时取极小值,舍去11. 6π''()))f x ϕϕϕ=-++=+()())f x f x πϕ'+=++要使()()f x f x '+; 即:,6k k Z πϕπ=+∈。
又0ϕπ<<,所以k 只能取0,从而6πϕ=。
12. 122n +- ()()/11222,:222(2)n n n x y n y n x --==-++=-+-切线方程为,令0x =,求出切线与y 轴交点的纵坐标为()012n y n =+,所以21nn a n =+,则数列1n a n ⎧⎫⎨⎬+⎩⎭的前n 项和()12122212nn n S +-==--解答题1. 3x+y+6=0设切点为(,)P a b ,函数3235y x x =+-的导数为'236y x x =+ $切线的斜率'2|363x a k y a a ===+=-,得1a =-,代入到3235y x x =+-得3b =-,即(1,3)P --,33(1),360y x x y +=-+++=。
2. 法一:化简在求导 Y=x^3-(a+b+c)x^2+(ab+ac+bc)x-abcY ′=3x^2-2(a+b+c)x+(ab+ac+bc)法二; ''''()()()()()()()()()y x a x b x c x a x b x c x a x b x c =---+---+--- ()()()()()()x b x c x a x c x a x b =--+--+--3. 解:由13(3,1),(,2a b =-=得0,2,1a b a b ===22222[(3)]()0,(3)(3)0a t b ka tb ka ta b k t a b t t b +--+=-+--+-=33311430,(3),()(3)44k t t k t t f t t t -+-==-=-'233()0,1,144f t t t t =-><->得或;2330,1144t t -<-<<得 所以增区间为(,1),(1,)-∞-+∞;减区间为(1,1)-。
4. 解:3236(1cos 2)(2cos )8cos y x x x =+=='5'548cos (cos )48cos (sin )y x x x x =⋅=⋅- 548sin cos x x =-。
附几种常见的函数导数:0'=C (C 为常数)x x cos )(sin '=1')(-=n n nx x (R n ∈) x x sin )(cos '-= xx 1)(ln '= e xx a a log 1)(log '=x x e e =')( a a a x x ln )('=。