导数复习题(含答案)
高考数学二轮复习数学导数及其应用多选题试题含答案

高考数学二轮复习数学导数及其应用多选题试题含答案一、导数及其应用多选题1.已知函数()3sin f x x x ax =+-,则下列结论正确的是( )A .()f x 是奇函数B .当3a =-时,函数()f x 恰有两个零点C .若()f x 为增函数,则1a ≤D .当3a =时,函数()f x 恰有两个极值点【答案】ACD 【分析】利用函数奇偶性的定义可判断A 选项的正误;利用导数分析函数()f x 的单调性,可判断B 选项的正误;利用导数与函数单调性的关系可判断C 选项的正误;利用导数以及零点存在定理可判断D 选项的正误. 【详解】对于A 选项,函数()3sin f x x x ax =+-的定义域为R ,()()()()33sin sin f x x x ax x x ax f x -=-+-+=--+=-,函数()f x 为奇函数,A 选项正确;对于B 选项,当3a =-时,()3sin 3f x x x x =++,则()2cos 330f x x x '=++>,所以,函数()f x 在R 上为增函数,又()00f =,所以,函数()f x 有且只有一个零点,B 选项错误;对于C 选项,()2cos 3f x x x a '=+-,由于函数()f x 为增函数,则()0f x '≥对任意的x ∈R 恒成立,即23cos a x x ≤+. 令()23cos g x x x =+,则()6sin g x x x '=-,则()6cos 0g x x ''=->,所以,函数()g x '在R 上为增函数,当0x <时,()()00g x g ''<=,此时,函数()g x 为减函数; 当0x >时,()()00g x g ''>=,此时,函数()g x 为增函数. 所以,()()min 01g x g ==,1a ∴≤,C 选项正确;对于D 选项,当3a =时,()3sin 3f x x x x =+-,则()2cos 33f x x x '=+-.由B 选项可知,函数()f x '在(),0-∞上单调递减,在()0,∞+上单调递增,()()11cos10f f ''-==>,()020f '=-<,由零点存在定理可知,函数()f x '在()1,0-和()0,1上都存在一个零点, 因此,当3a =时,函数()f x 有两个极值点,D 选项正确. 故选:ACD. 【点睛】结论点睛:利用函数的单调性求参数,可按照以下原则进行:(1)函数()f x 在区间D 上单调递增()0f x '⇔≥在区间D 上恒成立; (2)函数()f x 在区间D 上单调递减()0f x '⇔≤在区间D 上恒成立; (3)函数()f x 在区间D 上不单调()f x '⇔在区间D 上存在极值点;(4)函数()f x 在区间D 上存在单调递增区间x D ⇔∃∈,使得()0f x '>成立; (5)函数()f x 在区间D 上存在单调递减区间x D ⇔∃∈,使得()0f x '<成立.2.下列说法正确的是( ) A .函数()23sin 0,42f x x x x π⎛⎫⎡⎤=+-∈ ⎪⎢⎥⎣⎦⎝⎭的最大值是1 B .函数()cos sin tan 0,tan 2x f x x x x x π⎛⎫⎛⎫=⋅+∈ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭的值域为(C .函数()1sin 2cos 2f x x a x =+⋅在()0,π上单调递增,则a 的取值范围是(],1-∞- D .函数()222sin 42cos tx x xf x x xπ⎛⎫+++ ⎪⎝⎭=+的最大值为a ,最小值为b ,若2a b +=,则1t = 【答案】ACD 【分析】化简函数解析式为()2cos 1f x x ⎛=--+ ⎝⎭,利用二次函数的基本性质可判断A 选项的正误;令sin cos t x x =+,可得()()3231t t f x g t t -==-,利用导数法可判断B 选项的正误;利用导数与函数单调性的关系可判断C 选项的正误;计算出()()2f x f x t +-=,利用函数的对称性可判断D 选项的正误. 【详解】 A 选项,()222311cos cos cos 1442f x x x x x x ⎛=--=-+=--+ ⎝⎭, 又0,2x π⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦可得:[]cos 0,1x ∈,则当cos x =时函数()f x 取得最大值1,A 对; B 选项,()2233sin cos sin cos cos sin sin cos x x x xf x x x x x+∴=+=⋅()()22sin cos sin cos sin cos sin cos x x x x x x x x++-⋅=⋅()()2sin cos sin cos 3sin cos sin cos x x x x x x x x⎡⎤++-⋅⎣⎦=⋅,设sin cos 4t x x x π⎛⎫=+=+ ⎪⎝⎭,则()22sin cos 12sin cos t x x x x =+=+,则21sin cos 2t x x -⋅=, 0,2x π⎛⎫∈ ⎪⎝⎭,3,444x πππ⎛⎫∴+∈ ⎪⎝⎭,sin 42x π⎛⎤⎛⎫∴+∈ ⎥⎪ ⎝⎭⎝⎦,(t ∴∈, 令()223221323112t t t t t g t t t ⎛⎫--⨯ ⎪-⎝⎭==--,(t ∈,()()422301t g t t --'=<-, ()g t ∴在区间(上单调递减,()()32min 1g t g===-所以,函数()f x 的值域为)+∞,B 错; C 选项,()1sin 2cos 2f x x a x =+⋅在区间()0,π上是增函数,()cos2sin 0f x x a x ∴=-⋅≥',即212sin sin 0x a x --⋅≥,令sin t x =,(]0,1t ∈,即2210t at --+≥,12a t t ∴≤-+,令()12g t t t =-+,则()2120g t t'=--<,()g t ∴在(]0,1t ∈递减,()11a g ∴≤=-,C 对;D 选项,()222cos 222cos tx x x xf x x x⎛⎫+++ ⎪⎝⎭=+ ()()2222cos sin sin 2cos 2cos t x x t x x t x x t x xx x++⋅+⋅+==+++, 所以,()()()()22sin sin 2cos 2cos t x x t x xf x t t x xx x --+-=+=-+⋅-+-,()()2f x f x t ∴+-=,所以,函数()f x 的图象关于点()0,t 对称,所以,22a b t +==,可得1t =,D 对. 故选:ACD.【点睛】结论点睛:利用函数的单调性求参数,可按照以下原则进行:(1)函数()f x 在区间D 上单调递增()0f x '⇔≥在区间D 上恒成立; (2)函数()f x 在区间D 上单调递减()0f x '⇔≤在区间D 上恒成立; (3)函数()f x 在区间D 上不单调()f x '⇔在区间D 上存在异号零点; (4)函数()f x 在区间D 上存在单调递增区间x D ⇔∃∈,使得()0f x '>成立; (5)函数()f x 在区间D 上存在单调递减区间x D ⇔∃∈,使得()0f x '<成立.3.已知2()ln f x x x =,2()()f x g x x'=,()'f x 是()f x 的导函数,则下列结论正确的是( )A .()f x 在12e ,-⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭上单调递增.B .()g x 在(0,)+∞上两个零点C .当120x x e <<< 时,221212()()()m x x f x f x -<-恒成立,则32m ≥D .若函数()()h x f x ax =-只有一个极值点,则实数0a ≥ 【答案】ACD 【分析】求出导函数()'f x ,由()0f x '>确定增区间,判断A ,然后可得()g x ,再利用导数确定()g x 的单调性与极值,结合零点存在定理得零点个数,判断B ,构造函数2()()x f x mx ϕ=-,由()ϕx 在(0,)e 上递减,求得m 范围,判断C ,利用导数研究()h x 的单调性与极值点,得a 的范围,判断D . 【详解】()(2ln 1)(0)f x x x x '=+>,令()0f x '>,得1212ln 10ln 2x x x e -+>⇒>-⇒>,故A 正确2ln 1()x g x x+=, 212ln ()x g x x -'=,令()0g x '>得121ln 2x x e <⇒<,()0g x '<得120x e <<,故()g x 在120,e ⎛⎫ ⎪⎝⎭上为减函数,在12e ⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭上为增函数.当x →时,()g x →-∞;当x →+∞时,()0g x →且g()0x >()g x ∴的大致图象为()g x ∴只有一个零点,故B 错.记2()()x f x mx ϕ=-,则()ϕx 在(0,)e 上为减函数,()(2ln 1)20x x x mx ϕ'∴=+-≤对(0,)x e ∈恒成立22ln 1m x ∴≥+对(0,)x e ∈恒成立 23m ∴≥32m ∴≥. 故C 正确.2()()ln h x f x ax x x ax =-=-,()(2ln 1)h x x x a =+'-,设()(2ln 1)H x x x =+,()h x 只有一个极值点, ()h x '0=只有一个解,即直线y a =与()y H x =的图象只有一个交点.()2(ln 1)12ln 3H x x x '=++=+,()H x '在(0,)+∞上为增函数,令()0H x '=,得320x e -=,当0(0,)x x ∈时,()0H x '<;当0(,)x x ∈+∞时,()0H x '>.()H x ∴在0(0,)x 上为减函数,在0(,)x +∞上为增函数,332203()21202H x e e --⎡⎤⎛⎫=⨯-+=-< ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦,0(0,)x x ∈时,322ln 12ln 120x e -+<+=-<,即()0H x <,且0x →时,()0H x →,又x →+∞时,()H x →+∞,因此()H x 的大致图象如下(不含原点):直线y a =与它只有一个交点,则0a ≥.故D 正确. 故选:ACD . 【点睛】关键点点睛:本题考查用导数研究函数的性质,解题关键是由导数确定函数的单调性,得出函数的极值,对于零点问题,需要结合零点存在定理才能确定零点个数.注意数形结合思想的应用.4.在数学中,布劳威尔不动点定理是拓扑学里一个非常重要的不动点定理,它得名于荷兰数学家鲁伊兹布劳威尔(L.E.Brouwer )简单的讲就是对于满足一定条件的连续函数()f x ,存在一个点0x ,使得()00f x x =,那么我们称该函数为“不动点”函数,而称0x 为该函数的一个不动点,依据不动点理论,下列说法正确的是( ) A .函数()sin f x x =有3个不动点B .函数2()(0)f x ax bx c a =++≠至多有两个不动点C .若定义在R 上的奇函数()f x ,其图像上存在有限个不动点,则不动点个数是奇数D .若函数()x f x e x a =+-[0,1]上存在不动点,则实数a 满足l a e ≤≤(e 为自然对数的底数) 【答案】BCD 【分析】根据题目中的定义,结合导数、一元二次方程的性质、奇函数的性质进行判断即可. 【详解】令()sin g x x x =-,()1cos 0g x x '=-≥,因此()g x 在R 上单调递增,而(0)0g =, 所以()g x 在R 有且仅有一个零点, 即()f x 有且仅有一个“不动点”,A 错误;0a ≠,20ax bx c x ∴++-=至多有两个实数根,所以()f x 至多有两个“不动点”,B 正确;()f x 为定义在R 上的奇函数,所以(0)0f =,函数()-y f x x =为定义在R 上的奇函数,显然0x =是()f x 的一个“不动点”,其它的“不动点”都关于原点对称,个数和为偶数, 因此()f x 一定有奇数个“不动点”,C 正确;因为()f x 在[0,1]存在“不动点”,则()f x x =在[0,1]有解,x =⇒2x a e x x =+-在[0,1]有解,令2()xm x e x x =+-,()12x m x e x '=+-,令()12x n x e x '=+-,()20x n x e '=-=,ln 2x =,()n x 在(0,ln 2)单调递减,在(ln 2,1)单调递增,∴min ()(ln 2)212ln 232ln 20n x n ==+-=->, ∴()0m x '>在[0,1]恒成立,∴()m x 在[0,1]单调递增,min ()(0)1m x m ==,max ()(1)m x m e ==,∴1a e ≤≤,D 正确,. 故选:BCD 【点睛】方法点睛:新定义题型的特点是:通过给出一个新概念,或约定一种新运算,或给出几个新模型来创设全新的问题情景,要求考生在阅读理解的基础上,依据题目提供的信息,联系所学的知识和方法,实现信息的迁移,达到灵活解题的目的.遇到新定义问题,应耐心读题,分析新定义的特点,弄清新定义的性质,按新定义的要求,“照章办事”,逐条分析、验证、运算,使问题得以解决.5.若存在常数k 和b ,使得函数()F x 和()G x 对其公共定义域上的任意实数x 都满足:()F x kx b ≥+和()G x kx b ≤+恒成立,则称此直线y kx b =+为()F x 和()G x 的“隔离直线”.已知函数()22x f x =(x ∈R ),()12g x x =(0x <),()ln h x e x =,(e 为自然对数的底数),则( )A .()()()m x f x g x =-在0x ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭内单调递减 B .()f x 和()g x 之间存在“隔离直线”,且b 的最小值为2- C .()f x 和()g x 之间存在“隔离直线”,且k 的取值范围是[]2,1-D .()f x 和()g x 之间存在唯一的“隔离直线”,方程为2ey =-【答案】BD 【分析】对于A :令()()()m x f x g x =-,利用导数可确定()m x 单调性,进而作出判断; 对于B 和C :利用二次函数的性质以及不等式恒成立的知识求出b 、k 的范围,进而作出判断;对于选项D :根据隔离直线过()f x 和()h x 的公共点,可假设隔离直线为2e y kx =-;可得到222x ekx ≥-,再利用恒成立得出k 的值,最后尝试利用导数证明()2eh x ≤-,进而作出判断. 【详解】对于A ,()()()2122x m x f x g x x =-=-, ()322121022x m x x x x+'∴=+=>, 当x ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭时,()0m x '>,()m x ∴单调递增,故A 错误; 对于B ,C ,设()f x ,()g x 的隔离直线为y kx b =+,22x kx b ≥+对任意x ∈R 恒成立,即2220x kx b --≥对任意x ∈R 恒成立, 所以21480k b ∆=+≤,所以0b ≤,又12kx b x ≤+对任意(),0x ∈-∞恒成立,即22210kx bx +-≤对任意(),0x ∈-∞恒成立,因为0b ≤,所以0k ≤且21480b k ∆=+≤,所以22k b ≤-且22b k ≤-,4248k b b ≤≤-,解得20k -≤≤,同理20b -≤≤, 所以b 的最小值为2-,k 的取值范围是[]2,0-, 故B 正确,C 错误;对于D ,函数()f x 和()h x 的图象在x =∴若存在()f x 和()h x 的隔离直线,那么该直线过这个公共点,设隔离直线的斜率为k ,则隔离直线方程为(2ey k x -=,即2e y kx =-,则222x ekx ≥-(x ∈R ),得2220x kx e -+≥对x ∈R 恒成立,则()24420k e ∆=-≤,解得k =,此时隔离直线方程为:2e y =-,下面证明()2e h x ≤-, 令()()ln 22e e G x h x e x =--=--(0x >),则()x G x x'=,当x =()0G x '=;当0x <<()0G x '<;当x >()0G x '>;∴当x =()G x 取到极小值,也是最小值,即()0min G x G==,()()02e G x h x ∴=--≥在()0,∞+上恒成立,即()2eh x ≤-,∴函数()f x 和()h x存在唯一的隔离直线2ey =-,D 正确. 故选:BD . 【点睛】关键点睛:本题考查导数中的新定义问题的求解;解题关键是能够充分理解“隔离直线”的定义,将问题转化为根据不等式恒成立求解参数范围或参数值、或不等式的证明问题,属于难题.6.对于定义域为R 的函数()f x ,()'f x 为()f x 的导函数,若同时满足:①()00f =;②当x ∈R 且0x ≠时,都有()0xf x '>;③当120x x <<且12x x =时,都有()()12f x f x <,则称()f x 为“偏对称函数”.下列函数是“偏对称函数”的是( )A .21()xx f x ee x =--B .2()1xf x e x =+-C .31,0(),0x e x f x x x ⎧-≥=⎨-<⎩D .42,0()ln(1),0x x f x x x >⎧=⎨-≤⎩【答案】ACD 【分析】结合“偏对称函数”的性质,利用导数的方法,分别讨论四个函数是否满足三个条件,即可得到所求结论. 【详解】条件①()00f =;由选项可得:001(0)00f e e =--=,02(0)010f e =+-=,03(0)10f e =-=,4()ln(10)0f x =-=,即ABCD 都符合;条件②0()0()0x xf x f x >⎧'>⇔⎨'>⎩,或0()0x f x <⎧⎨'<⎩;即条件②等价于函数()f x 在区间(,0)-∞上单调递减,在区间(0,)+∞上单调递增;对于21()xx f x ee x =--,则()()21()11212x x x xf x e e e e =-+-=-',由0x >可得,()()120(1)1x xf x e e '-=+>,即函数1()f x 单调递增;由0x <可得,()()120(1)1xxf x ee '-=+<,即函数1()f x 单调递减;满足条件②;对于2()1xf x e x =+-,则2()10x f x e =+>'显然恒成立,所以2()1xf x e x =+-在定义域上单调递增,不满足条件②;对于31,0(),0x e x f x x x ⎧-≥=⎨-<⎩,当0x <时,3()f x x =-显然单调递减;当0x ≥时,3()1x f x e =-显然单调递增;满足条件②;对于42,0()ln(1),0x x f x x x >⎧=⎨-≤⎩,当0x ≤时,4()ln(1)f x x =-显然单调递减;当0x >时,4()2f x x =显然单调递增,满足条件②; 因此ACD 满足条件②;条件③当120x x <<且12x x =时,12x x -=,都有()()12f x f x <,即()()()()21220f x f x f x f x -=-->,对于21()xx f x ee x =--,()()212122211211x x x x f x f x e e e e x x -=-+--+()()()()22222222222222x x x x x x x x x e e e e e e e x e ----=----=-+-,因为222x x e e -+≥=,当且仅当22x x e e -=,即20x =时,等号成立, 又20x >,所以222x x e e -+>, 则()()()()2222122211222xx x x f x f x e ee e xx ----=--->令()xxg x e ex -=--,0x >,所以()1110x x e e g x -'=+->=>在0x >上显然恒成立, 因此()xxg x e ex -=--在0x >上单调递增,所以()()00g x g >=,即()()()222121120xx f x f x e ex -->-->,所以()()1211f x f x >满足条件③;对于31,0(),0x e x f x x x ⎧-≥=⎨-<⎩,()()2232311211x xf x f x e x x e -=--=-+,令()1xh x e x =--,0x >,则()10xh x e '=->在0x >上显然恒成立,所以()()00h x h >=,则()()23231210xf x f x e x --=>-,即()()3231f x f x >满足条件③;对于42,0()ln(1),0x x f x x x >⎧=⎨-≤⎩,()()()()212122442ln 12ln 1f x f x x x x x -=--=-+, 令()()2ln 1u x x x =-+,0x >, 则()1221101u x x'=->-=>+在0x >上显然恒成立,所以()()00u x u >=, 则()()()1422422ln 10f x f x x x -=-+>,即()()1442f x f x >满足条件③; 综上,ACD 选项是“偏对称函数”, 故选:ACD. 【点睛】 思路点睛:求解此类函数新定义问题时,需要结合函数新定义的概念及性质,结合函数基本性质,利用导数的方法,通过研究函数单调性,值域等,逐项判断,即可求解.(有时也需要构造新的函数,进行求解.)7.已知函数()21ln 2f x ax ax x =-+的图象在点()()11,x f x 处与点()()22,x f x 处的切线均平行于x 轴,则( )A .()f x 在1,上单调递增B .122x x +=C .()()121212x x x x f x f x ++++的取值范围是7,2ln 24⎛⎫-∞-- ⎪⎝⎭D .若163a =,则()f x 只有一个零点 【答案】ACD 【分析】求导,根据题意进行等价转化,得到a 的取值范围;对于A ,利用导数即可得到()f x 在()1,+∞上的单调性;对于B ,利用根与系数的关系可得121x x =+;对于C ,化简()()121212x x x x f x f x ++++,构造函数,利用函数的单调性可得解;对于D ,将163a =代入()f x ',令()0f x '=,可得()f x 的单调性,进而求得()f x 的极大值小于0,再利用零点存在定理可得解. 【详解】 由题意可知,函数()f x 的定义域为()0,∞+,且()211ax ax ax a x x xf -+=-+=',则1x ,2x 是方程210ax ax -+=的两个不等正根,则2124010a a x x a ⎧∆=->⎪⎨=>⎪⎩,解得4a >, 当()1,x ∈+∞时,函数210y ax ax =-+>,此时()0f x '>,所以()f x 在()1,+∞上单调递增,故A 正确;因为1x ,2x 是方程210ax ax -+=的两个不等正根,所以121x x =+,故B 错误; 因为()()221212121112221111ln ln 22x x x x f x f x x ax ax x ax ax a ++++=+++-++- 1112111ln 1ln 22a a a a a a a a⎛⎫=+++--=--+ ⎪⎝⎭, 易知函数()11ln 2h a a a a=--+在()4,+∞上是减函数, 则当4a >时,()()742ln 24h a h <=--, 所以()()121212x x x x f x f x ++++的取值范围是7,2ln 24⎛⎫-∞--⎪⎝⎭,故C 正确; 当163a =时,()1616133f x x x '=-+,令()0f x '=,得14x =或34, 则()f x 在10,4⎛⎫ ⎪⎝⎭上单调递增,在13,44⎛⎫⎪⎝⎭上单调递减,在3,4⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭上单调递增, 所以()f x 在14x =取得极大值,且104f ⎛⎫< ⎪⎝⎭,()2ln 20f =>, 所以()f x 只有一个零点,故D 正确. 故选:ACD. 【点睛】关键点点睛:导数几何意义的应用主要抓住切点的三个特点: ①切点坐标满足原曲线方程; ②切点坐标满足切线方程;③切点的横坐标代入导函数可得切线的斜率.8.设函数()()1x af x a x a =->的定义域为()0,∞+,已知()f x 有且只有一个零点,下列结论正确的有( ) A .a e =B .()f x 在区间()1,e 单调递增C .1x =是()f x 的极大值点D .()f e 是()f x 的最小值【答案】ACD 【分析】()f x 只有一个零点,转化为方程0x a a x -=在(0,)+∞上只有一个根,即ln ln x ax a=只有一个正根.利用导数研究函数ln ()xh x x=的性质,可得a e =,判断A ,然后用导数研究函数()x e f x e x =-的性质,求出()'f x ,令()0f x '=,利用新函数确定()'f x 只有两个零点1和e ,并证明出()'f x 的正负,得()f x 的单调性,极值最值.判断BCD .【详解】()f x 只有一个零点,即方程0x a a x -=在(0,)+∞上只有一个根,x a a x =,取对数得ln ln x a a x =,即ln ln x ax a=只有一个正根. 设ln ()xh x x =,则21ln ()x h x x-'=,当0x e <<时,()0h x '>,()h x 递增,0x →时,()h x →-∞,x e >时,()0h x '<,()h x 递减,此时()0h x >,max 1()()h x h e e==. ∴要使方程ln ln x ax a =只有一个正根.则ln 1a a e =或ln 0a a<,解得a e =或0a <,又∵1a >,∴a e =.A 正确;()x e f x e x =-,1()x e f x e ex -'=-,1()0x e f x e ex -'=-=,11x e e x --=,取对数得1(1)ln x e x -=-,易知1x =和x e =是此方程的解.设()(1)ln 1p x e x x =--+,1()1e p x x-'=-,当01x e <<-时,()0p x '>,()p x 递增,1x e >-时,()0p x '<,()p x 递减,(1)p e -是极大值,又(1)()0p p e ==, 所以()p x 有且只有两个零点,01x <<或x e >时,()0p x <,即(1)ln 1e x x -<-,11e x x e --<,1e x ex e -<,()0f x '>,同理1x e <<时,()0f x '<,所以()f x 在(0,1)和(,)e +∞上递增,在(1,)e 上递减,所以极小值为()0f e =,极大值为(1)f ,又(0)1f =,所以()f e 是最小值.B 错,CD 正确. 故选:ACD . 【点睛】关键点点睛:本题考用导数研究函数的零点,极值,单调性.解题关键是确定()'f x 的零点时,利用零点定义解方程,1()0xe f x e ex-'=-=,11x e e x --=,取对数得1(1)ln x e x -=-,易知1x =和x e =是此方程的解.然后证明方程只有这两个解即可.9.已知函数()()2214sin 2xxex f x e -=+,则下列说法正确的是( ) A .函数()y f x =是偶函数,且在(),-∞+∞上不单调 B .函数()y f x '=是奇函数,且在(),-∞+∞上不单调递增 C .函数()y f x =在π,02⎛⎫-⎪⎝⎭上单调递增 D .对任意m ∈R ,都有()()f m f m =,且()0f m ≥【答案】AD 【分析】由函数的奇偶性以及函数的单调性即可判断A 、B 、C 、D. 【详解】 解:对A ,()()222114sin =2cos 2x x xx e x e f x x e e-+=+-,定义域为R ,关于原点对称,()2211=2cos()2cos()()x x x xe ef x x x f x e e --++---=-=,()y f x ∴=是偶函数,其图像关于y 轴对称,()f x ∴在(),-∞+∞上不单调,故A 正确;对B ,1()2sin xxf x e x e '=-+, 11()2sin()=(2sin )()x xx xf x e x e x f x e e --''-=-+---+=-, ()f x '∴是奇函数,令1()2sin xx g x e x e=-+, 则1()+2cos 2+2cos 0x x g x e x x e'=+≥≥, ()f x '∴在(),-∞+∞上单调递增,故B 错误;对C ,1()2sin x x f x e x e'=-+,且()'f x 在(),-∞+∞上单调递增, 又(0)0f '=,π,02x ⎛⎫∴∈- ⎪⎝⎭时,()0f x '<,()y f x ∴=在π,02⎛⎫- ⎪⎝⎭上单调递减,故C 错误;对D ,()y f x =是偶函数,且在(0,)+∞上单调递增,()()f m f m ∴=,且()(0)0f m f ≥=,故D 正确.故选:AD. 【点睛】用导数求函数的单调区间或判断函数的单调性问题时应注意如下几方面: (1)在利用导数讨论函数的单调区间时,首先要确定函数的定义域; (2)不能随意将函数的2个独立的单调递增(或递减)区间写成并集形式;(3)利用导数解决含参函数的单调性问题时,一般将其转化为不等式恒成立问题,解题过程中要注意分类讨论和数形结合思想的应用.10.已知函数()e sin xf x a x =+,则下列说法正确的是( )A .当1a =-时,()f x 在0,单调递增B .当1a =-时,()f x 在()()0,0f 处的切线为x 轴C .当1a =时,()f x 在()π,0-存在唯一极小值点0x ,且()010f x -<<D .对任意0a >,()f x 在()π,-+∞一定存在零点 【答案】AC 【分析】结合函数的单调性、极值、最值及零点,分别对四个选项逐个分析,可选出答案. 【详解】对于A ,当1a =-时,()e sin xf x x =-,()e cos xf x x '=-,因为()0,x ∈+∞时,e 1,cos 1xx >≤,即0fx,所以()f x 在0,上单调递增,故A 正确;对于B ,当1a =-时,()e sin xf x x =-,()e cos xf x x '=-,则()00e sin01f =-=,()00e cos00f '=-=,即切点为0,1,切线斜率为0,故切线方程为1y =,故B 错误;对于C ,当1a =时,()e sin xf x x =+,()e cos xf x x '+=,()e sin xf x x '=-',当()π,0x ∈-时,sin 0x <,e 0x >,则()e sin 0xx f x -'=>'恒成立,即()e cos x f x x '+=在()π,0-上单调递增,又ππ22ππe cos e 220f --⎛⎫⎛⎫'-=-= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭+>,3π3π443π3πe cos e442f --⎛⎫⎛⎫'-=-= ⎪ ⎪⎝⎭⎝-⎭+,因为123π3π421e e 2e ---⎛⎫=<⎪⎭< ⎝,所以3π43πe 024f -⎛⎫'-= ⎪-⎭<⎝,所以存在唯一03ππ,42x ⎛⎫∈-- ⎪⎝⎭,使得()00f x '=成立,所以()f x 在()0π,x -上单调递减,在()0,0x 上单调递增,即()f x 在()π,0-存在唯一极小值点0x ,由()000e cos 0xf x x +'==,可得()000000πe sin cos sin 4x f x x x x x ⎛⎫=+=-+=- ⎪⎝⎭,因为03ππ,42x ⎛⎫∈-- ⎪⎝⎭,所以0π3ππ,44x ⎛⎫-∈-- ⎪⎝⎭,则()00π4f x x ⎛⎫=- ⎪⎝⎭()1,0∈-,故C 正确;对于选项D ,()e sin xf x a x =+,()π,x ∈-+∞,令()e sin 0xf x a x =+=,得1sin ex xa -=, ()sin ex xg x =,()π,x ∈-+∞,则()πcos sin 4e e x xx x x g x ⎛⎫- ⎪-⎝⎭'==, 令0g x ,得πsin 04x ⎛⎫-= ⎪⎝⎭,则ππ4x k =+()1,k k ≥-∈Z ,令0g x,得πsin 04x ⎛⎫-> ⎪⎝⎭,则π5π2π,2π44x k k ⎛⎫∈++ ⎪⎝⎭()1,k k ≥-∈Z ,此时函数()g x 单调递减, 令0g x,得πsin 04x ⎛⎫-< ⎪⎝⎭,则5π9π2π,2π44x k k ⎛⎫∈++ ⎪⎝⎭()1,k k ≥-∈Z ,此时函数()g x 单调递增, 所以5π2π4x k =+()1,k k ≥-∈Z 时,()g x 取得极小值,极小值为5π5π2π2π445π5π2π5π4s 42in si πe e 4n k k g k k ++⎛⎫ ⎪⎛⎫⎝⎭== ⎪⎝⎭++()1,k k ≥-∈Z , 在()g x 的极小值中,3π4sin 3π45π5π42π4eg g -⎛⎫⎛⎫=-= ⎪ ⎪⎝⎭⎝+⎭-最小,当3ππ,4x ⎛⎫∈--⎪⎝⎭时,()g x 单调递减,所以函数()g x 的最小值为3π3π445πsin 3π144eg --⎛⎫-==- ⎪⎝⎭,当3π411a--<-时,即3π40a -<<时,函数()g x 与1=-y a无交点,即()f x 在()π,-+∞不存在零点,故D 错误.故选:AC. 【点睛】本题考查利用导数研究函数的极值、零点、最值,及切线方程的求法,考查学生的推理能力与计算求解能力,属于难题.。
高考总复习-数学导数大题练习(详细答案)-

1.已知函数dx b a c bx ax x f +--++=)23()(23的图象如图所示. (I )求d c ,的值; (II )若函数)(x f 在2=x 处的切线方程为0113=-+y x ,求函数)(x f 的解析式;(III )在(II )的条件下,函数)(x f y =与m x x f y ++'=5)(31的图象有三个不同的交点,求m 的取值范围. 2.已知函数)(3ln )(R a ax x a x f ∈--=.(I )求函数)(x f 的单调区间;(II )函数)(x f 的图象的在4=x 处切线的斜率为,23若函数]2)('[31)(23mx f x x x g ++=在区间(1,3)上不是单调函数,求m 的取值范围.3.已知函数c bx ax x x f +++=23)(的图象经过坐标原点,且在1=x 处取得极大值.(I )求实数a 的取值范围; (II )若方程9)32()(2+-=a x f 恰好有两个不同的根,求)(x f 的解析式;(III )对于(II )中的函数)(x f ,对任意R∈βα、,求证:81|)sin 2()sin 2(|≤-βαf f .4.已知常数0>a ,e 为自然对数的底数,函数x e x f x-=)(,x a x x g ln )(2-=.(I )写出)(x f 的单调递增区间,并证明a e a>;(II )讨论函数)(x g y =在区间),1(a e 上零点的个数.5.已知函数()ln(1)(1)1f x x k x =---+. (I )当1k=时,求函数()f x 的最大值;(II )若函数()f x 没有零点,求实数k 的取值范围;6.已知2x =是函数2()(23)xf x x ax a e=+--的一个极值点(⋅⋅⋅=718.2e ). (I )求实数a 的值; (II )求函数()f x 在]3,23[∈x 的最大值和最小值.7.已知函数)0,(,ln )2(4)(2≠∈-+-=a R a x a x x x f(I )当a=18时,求函数)(x f 的单调区间;(II )求函数)(x f 在区间],[2e e 上的最小值.8.已知函数()(6)ln f x x x a x =-+在(2,)x ∈+∞上不具有...单调性. (I )求实数a 的取值范围; (II )若()f x '是()f x 的导函数,设22()()6g x f x x '=+-,试证明:对任意两个不相等正数12x x 、,不等式121238|()()|||27g x g x x x ->-恒成立. 9.已知函数.1,ln )1(21)(2>-+-=a x a ax x x f (I )讨论函数)(x f 的单调性;(II )证明:若.1)()(,),,0(,,521212121->--≠+∞∈<x x x f x f x x x x a 有则对任意 10.已知函数21()ln ,()(1),12f x x a xg x a x a =+=+≠-.(I )若函数(),()f x g x 在区间[1,3]上都是单调函数且它们的单调性相同,求实数a 的取值范围;(II )若(1,]( 2.71828)a e e ∈=L ,设()()()F x f x g x =-,求证:当12,[1,]x x a ∈时,不等式12|()()|1F x F x -<成立.11.设曲线C :()ln f x x ex =-( 2.71828e =⋅⋅⋅),()f x '表示()f x 导函数.(I )求函数()f x 的极值;(II )对于曲线C 上的不同两点11(,)A x y ,22(,)B x y ,12x x <,求证:存在唯一的0x 12(,)x x ∈,使直线AB 的斜率等于0()f x '.12.定义),0(,,)1(),(+∞∈+=y x x y x F y ,(I )令函数22()(3,log (24))f x F x x =-+,写出函数()f x 的定义域;(II )令函数322()(1,log (1))g x F x ax bx =+++的图象为曲线C ,若存在实数b 使得曲线C 在)14(00-<<-x x 处有斜率为-8的切线,求实数a 的取值范围; III )当,*x y ∈N 且x y <时,求证(,)(,)F x y F y x >.答案1.解:函数)(x f 的导函数为b ac bx ax x f 2323)(2'--++= …………(2分) (I )由图可知 函数)(x f 的图象过点(0,3),且0)1('=f 得⎩⎨⎧==⇒⎩⎨⎧=--++=03023233c d b a c b a d …………(4分) (II )依题意3)2('-=f 且5)2(=f⎩⎨⎧=+--+-=--+534648323412b a b a b a b a 解得6,1-==b a 所以396)(23++-=x x x x f …………(8分)(III)9123)(2+-='x x x f .可转化为:()m x x x x x x +++-=++-534396223有三个不等实根,即:()m x x x x g-+-=8723与x 轴有三个交点;42381432--=+-='x x x x x g ,x⎪⎭⎫ ⎝⎛∞-32, 32⎪⎭⎫ ⎝⎛432,4()∞+,4()x g '+-+()x g增 极大值 减 极小值 增()m g m g --=-=⎪⎭⎫ ⎝⎛164,276832. …………(10分) 当且仅当()01640276832<--=>-=⎪⎭⎫ ⎝⎛m g m g 且时,有三个交点, 故而,276816<<-m 为所求. …………(12分) 2.解:(I ))0()1()('>-=x xx a x f(2分)当(][)+∞>,1,1,0)(,0减区间为的单调增区间为时x f a当[)(];1,0,,1)(,0减区间为的单调增区间为时+∞<x f a当a=1时,)(x f 不是单调函数(5分)(II)32ln 2)(,22343)4('-+-=-==-=x x x f a a f 得2)4()(',2)22(31)(223-++=∴-++=∴x m x x g x x m x x g (6分) 2)0(',)3,1()(-=g x g 且上不是单调函数在区间Θ⎩⎨⎧><∴.0)3(',0)1('g g (8分)⎪⎩⎪⎨⎧>-<∴,319,3m m (10分))3,319(--∈m(12分)3.解(I ),23)(,00)0(2b ax x x f c f ++='=⇒=320)1(--=⇒='a b f),323)(1()32(23)(2++-=+-+='∴a x x a ax x x f由33210)(+-==⇒='a x x x f 或,因为当1=x 时取得极大值, 所以31332-<⇒>+-a a ,所以)3,(:--∞的取值范围是a ;依题意得:9)32()32(27622+-=++a a a ,解得:9-=a 所以函数)(x f 的解析式是:x x x x f 159)(23+-= (III )对任意的实数βα,都有,2sin 22,2sin 22≤≤-≤≤-βα在区间[-2,2]有: 230368)2(,7)1(,7430368)2(=+-==-=---=-f f f,7)1()(=f x f 的最大值是7430368)2()(-=---=-f x f 的最小值是函数]2,2[)(-在区间x f 上的最大值与最小值的差等于81,所以81|)sin 2()sin 2(|≤-βαf f .4.解:(I )01)(≥-='xe xf ,得)(x f 的单调递增区间是),0(+∞, …………(2分) ∵0>a ,∴1)0()(=>f a f ,∴a a e a>+>1,即a e a >. …………(4分)(II )xax a x x a x x g )22)(22(22)(-+=-=',由0)(='x g ,得22a x =,列表当22ax =时,函数)(x g y =取极小值)2ln 1(2)22(aa a g -=,无极大值. 由(I )a e a >,∵⎪⎩⎪⎨⎧>>22a a e e a a ,∴22a e a>,∴22a ea>1)1(>=g ,0))(()(22>-+=-=a e a e a e e g a a a a …………(8分)(i )当122≤a,即20≤<a 时,函数)(x g y =在区间),1(a e 不存在零点(ii )当122>a,即2>a 时 若0)2ln 1(2>-aa ,即e a 22<<时,函数)(x g y =在区间),1(ae 不存在零点 若0)2ln 1(2=-a a ,即e a 2=时,函数)(x g y =在区间),1(a e 存在一个零点e x =;若0)2ln 1(2<-a a ,即e a 2>时,函数)(x g y =在区间),1(a e 存在两个零点; 综上所述,)(x g y =在(1,)ae 上,我们有结论:当02ae <<时,函数()f x 无零点;当2a e = 时,函数()f x 有一个零点; 当2a e >时,函数()f x 有两个零点.5.解:(I )当1k=时,2()1xf x x -'=- )(x f 定义域为(1,+∞),令()0,2f x x '==得, ∵当(1,2),x ∈时()0f x '>,当(2,),x ∈+∞时()0f x '<, ∴()(1,2)f x 在内是增函数,(2,)+∞在上是减函数∴当2x =时,()f x 取最大值(2)0f = (II )①当0k ≤时,函数ln(1)y x =-图象与函数(1)1y k x =--图象有公共点,∴函数()f x 有零点,不合要求;②当0k >时,1()11()111k k x k kx k f x k x x x +-+-'=-==---- ………………(6分)令1()0,k f x x k +'==得,∵1(1,),()0,k x f x k +'∈>时1(1,),()0x f x k'∈++∞<时,x )22,0(a22a ),22(+∞a)(x g ' - 0+ )(x g单调递减极小值单调递增。
导数定义复习题

导数定义复习题导数定义复习题导数是微积分中的重要概念,它描述了函数在某一点的变化率。
在这篇文章中,我们将通过一些复习题来回顾导数的定义和相关概念。
题目一:计算函数f(x) = 3x² - 2x + 1 在 x = 2 处的导数。
解答一:根据导数的定义,函数 f(x) 在 x = 2 处的导数可以表示为 f'(2) =lim(h→0) [(f(2+h) - f(2))/h]。
首先,我们计算 f(2+h) 和 f(2):f(2+h) = 3(2+h)² - 2(2+h) + 1= 3(4+4h+h²) - 4 - 2h + 1= 12 + 12h + 3h² - 4 - 2h + 1= 3h² + 10h + 9f(2) = 3(2)² - 2(2) + 1= 12 - 4 + 1= 9将这些值代入导数的定义中,我们有:f'(2) = lim(h→0) [(3h² + 10h + 9 - 9)/h]= lim(h→0) [(3h² + 10h)/h]= lim(h→0) [3h + 10]= 10因此,函数f(x) = 3x² - 2x + 1 在 x = 2 处的导数为 10。
题目二:计算函数g(x) = √x 在 x = 4 处的导数。
解答二:同样地,根据导数的定义,函数 g(x) 在 x = 4 处的导数可以表示为g'(4) = lim(h→0) [(g(4+h) - g(4))/h]。
首先,我们计算 g(4+h) 和 g(4):g(4+h) = √(4+h)= √4 + √h= 2 + √hg(4) = √4= 2将这些值代入导数的定义中,我们有:g'(4) = lim(h→0) [(2 + √h - 2)/h]= lim(h→0) [√h/h]= lim(h→0) [1/√h]= ∞因此,函数g(x) = √x 在 x = 4 处的导数为无穷大。
导数复习导数大题练习(含详解答案)

1、函数f(*)=(2*2―k*+k)·e -*(Ⅰ)当k 为何值时,)(x f 无极值;(Ⅱ)试确定实数k 的值,使)(x f 的极小值为0 2、函数()ln f x ax x =+()a ∈R .(Ⅰ)假设2a =,求曲线()y f x =在1x =处切线的斜率;(Ⅱ)求()f x 的单调区间;〔Ⅲ〕设2()22g x x x =-+,假设对任意1(0,)x ∈+∞,均存在[]20,1x ∈,使得12()()f x g x <,求a 的取值围. 3、设函数()1x f x x ae -=-。
〔I 〕求函数()f x 单调区间; 〔II 〕假设()0R f x x ≤∈对恒成立,求a 的取值围;〔III 〕对任意n 的个正整数1212,,nn a a a a a a A n++⋅⋅⋅⋅⋅⋅=记〔1〕求证:()11,2,i a iAa e i n A-≤=⋅⋅⋅〔2〕求证:A ≥4、函数b x x a x a x f +++-=23213)(,其中,a b ∈R . 〔Ⅰ〕假设曲线)(x f y =在点))2(,2(f P 处的切线方程为45-=x y ,求函数)(x f 的解析式; 〔Ⅱ〕当0>a 时,讨论函数)(x f 的单调性. 5、函数2()(21)(R x f x ax x e a -=-+⋅∈,e 为自然对数的底数).(I)当时,求函数()f x 的极值;(Ⅱ)假设函数()f x 在[-1,1]上单调递减,求a 的取值围. 6、函数2()(33)x f x x x e =-+⋅,设2t >-,(2),()f m f t n -==.〔Ⅰ〕试确定t 的取值围,使得函数()f x 在[]2,t -上为单调函数;〔Ⅱ〕试判断,m n 的大小并说明理由;〔Ⅲ〕求证:对于任意的2t >-,总存在0(2,)x t ∈-,满足0'20()2(1)3x f x t e =-,并确定这样的0x 的个数.7、函数2()ln (2)f x x ax a x =-+-.〔Ⅰ〕假设()f x 在1x =处取得极值,求a 的值;〔Ⅱ〕求函数()y f x =在2[,]a a 上的最大值. 8、函数221()()ln 2f x ax x x ax x =--+.()a ∈R . 〔I 〕当0a =时,求曲线()y f x =在(e,(e))f 处的切线方程〔e 2.718...=〕; 〔II 〕求函数()f x 的单调区间.9、函数()(1)e (0)xa f x x x=->,其中e 为自然对数的底数.〔Ⅰ〕当2a =时,求曲线()y f x =在(1,(1))f 处的切线与坐标轴围成的面积;〔Ⅱ〕假设函数()f x 存在一个极大值点和一个极小值点,且极大值与极小值的积为5e ,求a 的值.10、函数36)2(23)(23-++-=x x a ax x f . 〔1〕当1=a 时,求函数)(x f 的极小值;〔2〕试讨论曲线)(x f y =与x 轴的公共点的个数。
高中数学导数及其应用多选题复习题含答案

高中数学导数及其应用多选题复习题含答案一、导数及其应用多选题1.已知函数()21xx x f x e+-=,则下列结论正确的是( ) A .函数()f x 存在两个不同的零点 B .函数()f x 既存在极大值又存在极小值C .当0e k -<<时,方程()f x k =有且只有两个实根D .若[),x t ∈+∞时,()2max 5f x e=,则t 的最小值为2 【答案】ABC 【分析】首先求函数的导数,利用导数分析函数的单调性和极值以及函数的图象,最后直接判断选项. 【详解】对于A .2()010f x x x =⇒+-=,解得152x -±=,所以A 正确; 对于B .22(1)(2)()x xx x x x f x e e--+-=-=-', 当()0f x '>时,12x -<<,当()0f x '<时,1x <-或2x >,所以(,1),(2,)-∞-+∞是函数的单调递减区间,(1,2)-是函数的单调递增区间, 所以(1)f -是函数的极小值,(2)f 是函数的极大值,所以B 正确.对于C .当x →+∞时,0y →,根据B 可知,函数的最小值是(1)f e -=-,再根据单调性可知,当0e k -<<时,方程()f x k =有且只有两个实根,所以C 正确;对于D :由图象可知,t 的最大值是2,所以D 不正确. 故选:ABC.【点睛】易错点点睛:本题考查了导数分析函数的单调性,极值点,以及函数的图象,首先求函数的导数,令导数为0,判断零点两侧的正负,得到函数的单调性,本题易错的地方是(2,)+∞是函数的单调递减区间,但当x →+∞时,0y →,所以图象是无限接近轴,如果这里判断错了,那选项容易判断错了.2.关于函数()2ln f x x x=+,下列判断正确的是( ) A .2x =是()f x 的极大值点 B .函数yf xx 有且只有1个零点C .存在正实数k ,使得()f x kx >恒成立D .对任意两个正实数1x ,2x ,且21x x >,若()()12f x f x =,则124x x +> 【答案】BD 【分析】对于A ,利用导数研究函数()f x 的极值点即可; 对于B ,利用导数判断函数y f xx 的单调性,再利用零点存在性定理即得结论;对于C ,参变分离得到22ln xk x x <+,构造函数()22ln x g x x x=+,利用导数判断函数()g x 的最小值的情况;对于D ,利用()f x 的单调性,由()()12f x f x =得到1202x x <<<,令()211x t t x =>,由()()12f x f x =得21222ln t x x t t-+=,所以要证124x x +>,即证2224ln 0t t t -->,构造函数即得. 【详解】A :函数()f x 的定义域为0,,()22212x f x x x x-'=-+=,当()0,2x ∈时,0f x,()f x 单调递减,当()2,x ∈+∞时,0fx,()f x 单调递增,所以2x =是()f x 的极小值点,故A 错误.B :()2ln y f x x x x x=-=+-,22221210x x y x x x -+'=-+-=-<,所以函数在0,上单调递减.又()112ln1110f -=+-=>,()221ln 22ln 210f -=+-=-<,所以函数yf xx 有且只有1个零点,故B 正确.C :若()f x kx >,即2ln x kx x +>,则22ln x k x x <+.令()22ln x g x x x=+,则()34ln x x xg x x-+-'=.令()4ln h x x x x =-+-,则()ln h x x '=-,当()0,1∈x 时,()0h x '>,()h x 单调递增,当()1,∈+∞x 时,()0h x '<,()h x 单调递减,所以()()130h x h ≤=-<,所以0g x,所以()22ln x g x x x=+在0,上单调递减,函数无最小值,所以不存在正实数k ,使得()f x kx >恒成立,故C 错误. D :因为()f x 在()0,2上单调递减,在2,上单调递增,∴2x =是()f x 的极小值点.∵对任意两个正实数1x ,2x ,且21x x >,若()()12f x f x =,则1202x x <<<. 令()211x t t x =>,则21x tx =,由()()12f x f x =,得121222ln ln x x x x +=+, ∴211222ln ln x x x x -=-,即()2121212ln x x x x x x -=,即()11121ln t x t x tx -=⋅,解得()121ln t x t t-=,()2121ln t t x tx t t-==,所以21222ln t x x t t-+=.故要证124x x +>,需证1240x x +->,需证22240ln t t t -->,需证2224ln 0ln t t tt t-->. ∵211x t x =>,则ln 0t t >, ∴证2224ln 0t t t -->.令()()2224ln 1H t t t t t =-->,()()44ln 41H t t t t '=-->,()()()414401t H t t t t-''=-=>>,所以()H t '在1,上是增函数.因为1t →时,()0H t '→,则()0H t '>,所以()H t 在1,上是增函数.因为1t →时,()0H t →,则()0H t >,所以2224ln 0ln t t tt t-->, ∴124x x +>,故D 正确. 故选:BD . 【点睛】关键点点睛:利用导数研究函数的单调性、极值点,结合零点存在性定理判断A 、B 的正误;应用参变分离,构造函数,并结合导数判断函数的最值;由函数单调性,应用换元法并构造函数,结合分析法、导数证明D 选项结论.3.函数()()320ax bx d a f x cx =+++≠有两个极值点1x 、()212x x x <,则下列结论正确的是( ) A .230b ac ->B .()f x 在区间()12,x x 上单调递减C .若()10af x <,则()f x 只有一个零点D .存在0x ,使得()()()1202f x f x f x +=【答案】ACD 【分析】利用极值点与导数的关系可判断A 选项的正误;取0a <,利用函数的单调性与导数的关系可判断B 选项的正误;分0a >、0a <两种情况讨论,分析函数()f x 的单调性,结合图象可判断C 选项的正误;计算出函数()f x 的图象关于点,33b b f a a ⎛⎫⎛⎫-- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭对称,可判断D 选项的正误. 【详解】()()320f x ax bx cx d a =+++≠,则()232f x ax bx c '=++.对于A 选项,由题意可知,关于x 的二次方程()23200ax bx c a ++=≠有两个不等的实根,则24120b ac ∆=->,可得230b ac ->,A 选项正确;对于B 选项,当0a <时,且当()12,x x x ∈时,()0f x '>,此时函数()f x 在区间()12,x x 上单调递增,B 选项错误;对于C 选项,当0a >时,由()0f x '>,可得1x x <或2x x >;由()0f x '<,可得12x x x <<.所以,函数()f x 的单调递增区间为()1,x -∞、()2,x +∞,单调递减区间为()12,x x , 由()10af x <,可得()10<f x ,此时,函数()f x 的极大值为()10<f x ,极小值为()2f x ,且()()210f x f x <<,如下图所示:由图可知,此时函数()f x 有且只有一个零点,且零点在区间()2,x +∞内; 当0a <时,由()0f x '<,可得1x x <或2x x >;由()0f x '>,可得12x x x <<. 所以,函数()f x 的单调递减区间为()1,x -∞、()2,x +∞,单调递增区间为()12,x x , 由()10af x <,可得()10f x >,此时,函数()f x 的极小值为()10f x >,极大值为()2f x ,且()()210f x f x >>,如下图所示:由图可知,此时函数()f x 有且只有一个零点,且零点在区间()2,x +∞内,C 选项正确; 对于D 选项,由题意可知,1x 、2x 是方程2320ax bx c ++=的两根, 由韦达定理可得1223bx x a +=-,123c x x a=, ()()()()()()()()3232f t x f t x a t x b t x c t x d a t x b t x c t x d ⎡⎤⎡⎤-++=-+-+-++++++++⎣⎦⎣⎦()()()()()(322322322322332332a t t x tx x b t tx x c t x d a t t x tx x b t tx x c ⎡⎤⎡=-+-+-++-+++++++++⎣⎦⎣()()322223222a t tx b t x ct d =+++++,取3bt a=-,则322223222333333b b b b b b f x f x a x b x c d a a a a a a ⎡⎤⎡⎤⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫--+-+=-+⨯-+-++⋅-+⎢⎥⎢⎥ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦32222223333b b b b a b c d fa a a a ⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫=-+⋅-+⋅-+=- ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭,所以,函数()f x 的图象关于点,33b b f a a ⎛⎫⎛⎫-- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭对称, 1223bx x a+=-,()()1223b f x f x f a ⎛⎫∴+=- ⎪⎝⎭,D 选项正确. 故选:ACD. 【点睛】方法点睛:利用导数解决函数零点问题的方法:(1)直接法:先对函数求导,根据导数的方法求出函数的单调区间与极值,根据函数的基本性质作出图象,然后将问题转化为函数图象与x 轴的交点问题,突出导数的工具作用,体现了转化与化归思想、数形结合思想和分类讨论思想的应用; (2)构造新函数法:将问题转化为研究两函数图象的交点问题;(3)参变量分离法:由()0f x =分离变量得出()a g x =,将问题等价转化为直线y a =与函数()y g x =的图象的交点问题.4.已知函数()32f x x ax x c =+-+(x ∈R ),则下列结论正确的是( ).A .函数()f x 一定存在极大值和极小值B .若函数()f x 在1()x -∞,、2()x ,+∞上是增函数,则21x x -≥ C .函数()f x 的图像是中心对称图形D .函数()f x 的图像在点00())(x f x ,(0x R ∈)处的切线与()f x 的图像必有两个不同的公共点 【答案】ABC 【分析】首先求函数的导数2()3210f x x ax =+-=',再根据极值点与导数的关系,判断AB 选项;证明()()2()333a a af x f x f -++--=-,判断选项C ;令0a c ==,求切线与()f x 的交点个数,判断D 选项.【详解】A 选项,2()3210f x x ax =+-='的24120a ∆=+>恒成立,故()0f x '=必有两个不等实根,不妨设为1x 、2x ,且12x x <,令()0f x '>,得1x x <或2x x >,令()0f x '<,得12x x x <<,∴函数()f x 在12()x x ,上单调递减,在1()x -∞,和2()x ,+∞上单调递增,∴当1x x =时,函数()f x 取得极大值,当2x x =时,函数()f x 取得极小值,A 对, B 选项,令2()3210f x x ax =+-=',则1223ax x +=-,1213x x ⋅=-,易知12x x <,∴213x x -==≥,B对, C 选项,易知两极值点的中点坐标为(())33a a f --,,又23()(1)()333a a a f x x x f -+=-+++-,∴()()2()333a a af x f x f -++--=-, ∴函数()f x 的图像关于点(())33aa f --,成中心对称,C 对,D 选项,令0a c ==得3()f x x x =-,()f x 在(0)0,处切线方程为y x =-, 且3y xy x x =-⎧⎨=-⎩有唯一实数解, 即()f x 在(0)0,处切线与()f x 图像有唯一公共点,D 错, 故选:ABC . 【点睛】方法点睛:解决函数极值、最值综合问题的策略:1、求极值、最值时,要求步骤规范,含参数时,要讨论参数的大小;2、求函数最值时,不可想当然地认为极值点就是最值点,要通过比较才能下结论;3、函数在给定闭区间上存在极值,一般要将极值与端点值进行比较才能确定最值.5.阿基米德是伟大的物理学家,更是伟大的数学家,他曾经对高中教材中的抛物线做过系统而深入的研究,定义了抛物线阿基米德三角形:抛物线的弦与弦的端点处的两条切线围成的三角形称为抛物线阿基米德三角形.设抛物线C :2yx 上两个不同点,A B 横坐标分别为1x ,2x ,以,A B 为切点的切线交于P 点.则关于阿基米德三角形PAB 的说法正确的有( )A .若AB 过抛物线的焦点,则P 点一定在抛物线的准线上B .若阿基米德三角形PABC .若阿基米德三角形PAB 为直角三角形,则其面积有最小值14D .一般情况下,阿基米德三角形PAB 的面积212||4x x S -=【答案】ABC【分析】设出直线AB 的斜截式方程、点,A B 的坐标,根据导数的几何意义求出切线,PA PB 的方程,进而求出点P 的坐标,将直线AB 的方程和抛物线方程联立,得到一元二次方程以及该方程两根的和、积的关系.A :把抛物线焦点的坐标代入直线AB 的斜截式方程中,根据抛物线的准线方程进行判断即可;B :根据正三角形的性质,结合正三角形的面积公式进行判断即可;C :根据直角三角形的性质,结合直角三角形的面积公式进行判断即可;D :根据点到直线距离公式、两点间距离公式进行求解判断即可.. 【详解】由题意可知:直线AB 一定存在斜率, 所以设直线AB 的方程为:y kx m =+,由题意可知:点221122(,),(,)A x x B x x ,不妨设120x x <<,由2'2yx y x ,所以直线切线,PA PB 的方程分别为:221112222(),2()y x x x x y x x x x -=--=-,两方程联立得:211122222()2()y x x x x y x x x x ⎧-=-⎨-=-⎩, 解得:12122x x x y x x +⎧=⎪⎨⎪=⎩,所以P 点坐标为:1212(,)2x x x x +,直线AB 的方程与抛物线方程联立得:2121220,y kx m x kx m x x k x x m y x=+⎧⇒--=⇒+==-⎨=⎩. A :抛物线C :2y x 的焦点坐标为1(0,)4,准线方程为 14y =-,因为AB 过抛物线的焦点,所以14m =,而1214x x m =-=-,显然P 点一定在抛物线的准线上,故本选项说法正确;B :因为阿基米德三角形PAB 为正三角形,所以有||||PA PB =,= 因为 12x x ≠,所以化简得:12x x =-,此时221111(,),(,)A x x B x x -, P 点坐标为:21(0,)x -, 因为阿基米德三角形PAB 为正三角形,所以有||||PA AB =,112x x =-⇒=,因此正三角形PAB, 所以正三角形PAB的面积为11sin 602224︒==, 故本选项说法正确;C :阿基米德三角形PAB 为直角三角形,当PA PB ⊥时, 所以1212121222121122122114PAPBx x x xx x kk x x x x x x x x ++--⋅=-⇒⋅=-⇒=---, 直线AB 的方程为:14y kx =+所以P 点坐标为:1(,)24k -,点 P 到直线AB 的距离为:=||AB ===,因为12121,4x x k x x +==-,所以21AB k =+, 因此直角PAB的面积为:2111(1)224k ⨯+=≥, 当且仅当0k =时,取等号,显然其面积有最小值14,故本说法正确; D :因为1212,x x k x x m +==-,所以1||AB x x ===-,点P 到直线AB 的距离为:212== 所以阿基米德三角形PAB的面积32121211224x x S x x -=⋅-=, 故本选项说法不正确. 故选:ABC 【点睛】关键点睛:解决本题的关键就是一元二次方程根与系数关系的整体代换应用,本题重点考查了数学运算核心素养的应用.6.设函数3()(,)f x x ax b a b R =++∈,下列条件中,使得()y f x =有且仅有一个零点的是( ) A .1,2a b == B .3,3a b =-=- C .0,2a b >< D .0,0a b <>【答案】ABC 【分析】求导2()3f x x a '=+,分0a ≥和0a <进行讨论,当0a ≥时,可知函数单调递增,有且只有一个零点;当0a <时,讨论函数的单调性,要使函数有一个零点,则需比较函数的极大值与极小值与0的关系,再验证选项即可得解. 【详解】3()f x x ax b =++,求导得2()3f x x a '=+当0a ≥时,()0f x '≥,()f x ∴单调递增,当x →-∞时,()f x →-∞;当x →+∞时,()f x →+∞;由零点存在性定理知,函数()f x 有且只有一个零点,故A ,C 满足题意;当0a <时,令()0f x '=,即230x a +=,解得1x =2x =当x 变化时,()'f x ,()f x 的变化情况如下表:f b b ⎛== ⎝,当x =()f x 取得极小值f b b == 又当x →-∞时,()f x →-∞;当x →+∞时,()f x →+∞; 要使函数()f x 有且只有一个零点,作草图或 则需0303a f a f⎧⎛--<⎪ ⎪⎝⎨-⎪<⎪⎩,即20332033a a b a a b ⎧-<⎪⎪⎨-⎪<⎪⎩,即2033a a b -<<, B 选项,3,3a b =-=-,满足上式,故B 符合题意; 则需0303a f a f⎧⎛-->⎪ ⎪⎝⎨-⎪>⎪⎩,即20332033a a b a a b ⎧->⎪⎪⎨-⎪>⎪⎩,即2033a a b ->>, D 选项,0,0a b <>,不一定满足,故D 不符合题意;故选:ABC【点睛】思路点睛:本题考查函数的零点问题,如果函数()y f x =在区间[,]a b 上的图像是连续不断的一条曲线,并且有()()0f a f b <,那么,函数()y f x =在区间(),a b 内有零点,即存在(),c a b ∈,使得()0f c =,这个c 也就是方程()0f x =的根,考查学生的逻辑推理与运算能力,属于较难题.7.设函数()()1x a f x a x a =->的定义域为()0,∞+,已知()f x 有且只有一个零点,下列结论正确的有( )A .a e =B .()f x 在区间()1,e 单调递增C .1x =是()f x 的极大值点D .()f e 是()f x 的最小值【答案】ACD【分析】()f x 只有一个零点,转化为方程0x a a x -=在(0,)+∞上只有一个根,即ln ln x a x a =只有一个正根.利用导数研究函数ln ()x h x x=的性质,可得a e =,判断A ,然后用导数研究函数()x e f x e x =-的性质,求出()'f x ,令()0f x '=,利用新函数确定()'f x 只有两个零点1和e ,并证明出()'f x 的正负,得()f x 的单调性,极值最值.判断BCD .【详解】()f x 只有一个零点,即方程0x a a x -=在(0,)+∞上只有一个根,x a a x =,取对数得ln ln x a a x =,即ln ln x a x a=只有一个正根. 设ln ()x h x x =,则21ln ()x h x x-'=,当0x e <<时,()0h x '>,()h x 递增,0x →时,()h x →-∞,x e >时,()0h x '<,()h x 递减,此时()0h x >,max 1()()h x h e e==. ∴要使方程ln ln x a x a =只有一个正根.则ln 1a a e =或ln 0a a<,解得a e =或0a <,又∵1a >,∴a e =.A 正确;()x e f x e x =-,1()x e f x e ex -'=-,1()0x e f x e ex -'=-=,11x e e x --=,取对数得1(1)ln x e x -=-,易知1x =和x e =是此方程的解.设()(1)ln 1p x e x x =--+,1()1e p x x-'=-,当01x e <<-时,()0p x '>,()p x 递增,1x e >-时,()0p x '<,()p x 递减,(1)p e -是极大值, 又(1)()0p p e ==,所以()p x 有且只有两个零点,01x <<或x e >时,()0p x <,即(1)ln 1e x x -<-,11e x x e --<,1e x ex e -<,()0f x '>,同理1x e <<时,()0f x '<,所以()f x 在(0,1)和(,)e +∞上递增,在(1,)e 上递减,所以极小值为()0f e =,极大值为(1)f ,又(0)1f =,所以()f e 是最小值.B 错,CD 正确.故选:ACD .【点睛】关键点点睛:本题考用导数研究函数的零点,极值,单调性.解题关键是确定()'f x 的零点时,利用零点定义解方程,1()0x e f x e ex -'=-=,11x e e x --=,取对数得1(1)ln x e x -=-,易知1x =和x e =是此方程的解.然后证明方程只有这两个解即可.8.关于函数()sin x f x e a x =+,(),x π∈-+∞,下列结论正确的有( )A .当1a =时,()f x 在()0,(0)f 处的切线方程为210x y -+=B .当1a =时,()f x 存在惟一极小值点0xC .对任意0a >,()f x 在(),π-+∞上均存在零点D .存在0a <,()f x 在(),π-+∞有且只有一个零点【答案】ABD【分析】逐一验证,选项A ,通过切点求切线,再通过点斜式写出切线方程;选项B ,通过导数求出函数极值并判断极值范围,选项C 、D ,通过构造函数,将零点问题转化判断函数的交点问题.【详解】对于A :当1a =时,()sin x f x e x =+,(),x π∈-+∞,所以(0)1f =,故切点为()0,1,()cos x f x e x '=+,所以切线斜(0)2k f '==,故直线方程为()120y x -=-,即切线方程为:210x y -+=,故选项A 正确;对于B :当1a =时,()sin xf x e x =+,(),x π∈-+∞, ()cos x f x e x '=+,()()sin 0,,x f x e x x π''=->∈-+∞恒成立,所以()f x '单调递增,又202f π⎛⎫'=> ⎪⎝⎭,334433cos 0442f e e ππππ--⎛⎫⎛⎫'-=+-=-< ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭, 所以存在03,42x ππ⎛⎫∈-- ⎪⎝⎭,使得()00f x '=, 即00cos 0x e x +=,则在()0,x π-上,()0f x '<,()f x 单调递减,在()0,x +∞上,()0f x '>,()f x 单调递增,所以存在惟一极小值点0x ,故选项B 正确;对于 C 、D :()sin x f x e a x =+,(),x π∈-+∞,令()sin 0x f x e a x =+=得:1sin x x a e -=, 则令sin ()x x F x e=,(),x π∈-+∞,)cos sin 4()x xx x x F x e e π--'==,令()0F x '=, 得:4x k ππ=+,1k ≥-,k Z ∈,由函数)4y x π=-图象性质知:52,244x k k ππππ⎛⎫∈++ ⎪⎝⎭)04x π->,sin ()x x F x e =单调递减, 52,2244x k k πππππ⎛⎫∈+++ ⎪⎝⎭)04x π-<,sin ()x x F x e =单调递增, 所以当524x k ππ=+,1k ≥-,k Z ∈时,()F x 取得极小值, 即当35,,44x ππ=-时,()F x 取得极小值, 又354435sin sin 44e eππππ-⎛⎫⎛⎫- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭<< ,即3544F F ππ⎛⎫⎛⎫-<< ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭, 又因为在3,4ππ⎛⎫-- ⎪⎝⎭,sin ()x x F x e =单调递减,所以343()42F x F e ππ⎛⎫≥=- ⎪⎝⎭, 所以24x k ππ=+,0k ≥,k Z ∈时,()F x 取得极大值, 即当944x ππ=、, 时,()F x 取得极大值. 又9449sin sin 44e e ππππ⎛⎫⎛⎫ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭<<,即()442F x F e π⎛⎫≤= ⎪⎝⎭当(),x π∈-+∞时,344()2e F x e π≤≤,所以当3412e a π-<-,即34a e π>时, ()f x 在(),π-+∞上无零点,所以选项C 不正确;当341e a π-=时,即4a e π=时, 1=-y a 与sin x x y e=的图象只有一个交点, 即存在0a <,()f x 在(),π-+∞有且只有一个零点, 故选项D 正确.故选:ABD【点睛】本题考查函数的极值、切线、零点的问题,属于较难题.。
2023届全国高考数学复习:专题(导数的运算)重点讲解与练习(附答案)

2023届全国高考数学复习:专题(导数的运算)重点讲解与练习1.基本初等函数的导数公式2.导数的运算法则若f ′(x ),g ′(x )存在,则有[cf (x )]′=cf ′(x );[f (x )±g (x )]′=f ′(x )±g ′(x );[f (x )g (x )]′=f ′(x )g (x )+f (x )g ′(x );⎣⎡⎦⎤f (x )g (x )′=f ′(x )g (x )-f (x )g ′(x )[g (x )]2(g (x )≠0); 3.复合函数的定义及其导数(1)一般地,对于两个函数y =f (u )和u =g (x ),如果通过中间变量u ,y 可以表示成x 的函数,那么称这个函数为函数y =f (u )与u =g (x )的复合函数,记作y =f (g (x )).(2)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 ꞏu ′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.【方法总结】导数运算的原则和方法基本原则:先化简、再求导; 具体方法:(1)连乘积形式:先展开化为多项式的形式,再求导;(2)分式形式:观察函数的结构特征,先化为整式函数或较为简单的分式函数,再求导; (3)对数形式:先化为和、差的形式,再求导; (4)根式形式:先化为分数指数幂的形式,再求导;(5)三角形式:先利用三角函数公式转化为和或差的形式,再求导; (6)复合函数:由外向内,层层求导. 【例题选讲】[例1] 求下列函数的导数: (1)y =x 2sin x ;(2)y =cos x e x ;(3)y =x sin ⎝⎛⎭⎫2x +π2cos ⎝⎛⎭⎫2x +π2; (4)y =ln(2x -5).[例2] (1) (2020ꞏ全国Ⅲ)设函数f (x )=e x x +a .若f ′(1)=e4,则a =________.(2)已知函数f (x )的导函数为f ′(x ),f (x )=2x 2-3xf ′(1)+ln x ,则f (1)= .(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 2 022(x )等于( )A .-sin x -cos xB .sin x -cos xC .-sin x +cos xD .sin x +cos x (4)(多选)给出定义:若函数f (x )在D 上可导,即f ′(x )存在,且导函数f ′(x )在D 上也可导,则称f (x )在D 上存在二阶导函数,记f ″(x )=(f ′(x ))′,若f ″(x )<0在D 上恒成立,则称f (x )在D 上为凸函数.以下四个函数在⎝⎛⎭⎫0,π2上是凸函数的是( ) A .f (x )=sin x +cos x B .f (x )=ln x -2x C .f (x )=x 3+2x -1 D .f (x )=x e x(5)已知f (x )的导函数为f ′(x ),若满足xf ′(x )-f (x )=x 2+x ,且f (1)≥1,则f (x )的解析式可能是( ) A .x 2-x ln x +x B .x 2-x ln x -x C .x 2+x ln x +x D .x 2+2x ln x +x 【对点训练】1.下列求导运算正确的是( )A .⎝⎛⎭⎫x +1x ′=1+1x 2B .(log 2x )′=1x ln 2C .(5x )′=5x log 5xD .(x 2cos x )′=-2x sin x 2.函数y =x cos x -sin x 的导数为( )A .x sin xB .-x sin xC .x cos xD .-x cos x 3.(多选)下列求导运算正确的是( )A .(sin a )′=cos a (a 为常数)B .(sin 2x )′=2cos 2xC .(x )′=12xD .(e x -ln x +2x 2)′=e x -1x +4x4.已知函数f (x )=sin x cos x +1x 2,则f ′(x )= .5.已知函数f (x )的导函数为f ′(x ),记f 1(x )=f ′(x ),f 2(x )=f ′1(x ),…,f n +1(x )=f ′n (x )(n ∈N *),若f (x )=x sin x ,则f 2 019(x )+f 2 021(x )=( )A .-2cos xB .-2sin xC .2cos xD .2sin x 6.f (x )=x (2 021+ln x ),若f ′(x 0)=2 022,则x 0等于( )A .e 2B .1C .ln 2D .e7.已知函数f (x )=1ax -1+e x cos x ,若f ′(0)=-1,则a = .8.已知函数f (x )=ln(2x -3)+ax e -x ,若f ′(2)=1,则a = .9.已知函数f (x )的导函数为f ′(x ),且满足关系式f (x )=x 2+3xf ′(2)+ln x ,则f ′(2)的值等于( )A .-2B .2C .-94D .94 10.已知f (x )=x 2+2xf ′(1),则f ′(0)=________.11.设函数f (x )在(0,+∞)内可导,其导函数为f ′(x ),且f (ln x )=x +ln x ,则f ′(1)= . 12.已知f ′(x )是函数f (x )的导数,f (x )=f ′(1)ꞏ2x +x 2,则f ′(2)=( )A .12-8ln 21-2ln 2B .21-2ln 2C .41-2ln 2 D .-213.(多选)若函数f (x )的导函数f ′(x )的图象关于y 轴对称,则f (x )的解析式可能为( )A .f (x )=3cos xB .f (x )=x 3+xC .f (x )=x +1x D .f (x )=e x +x 14.f (x )=3e x+1+x 3,其导函数为f ′(x ),则f (2020)+f (-2020)+f ′(2019)-f ′(-2019)的值为( ) A .1 B .2 C .3 D .4 15.已知f (x )=ax 4+b cos x +7x -2.若f ′(2 020)=6,则f ′(-2 020)=______. 16.分别求下列函数的导数:(1)y =e xln x ;(2)y =x ⎝⎛⎭⎫x 2+1x +1x 3;(3)y =x -sin x 2cos x2;(4)y =ln 1+2x .(5)f (x )=x 3+2x -x 2ln x -1x 2.参考答案【例题选讲】[例1] 求下列函数的导数: (1)y =x 2sin x ; (2)y =cos x e x ;(3)y =x sin ⎝⎛⎭⎫2x +π2cos ⎝⎛⎭⎫2x +π2; (4)y =ln(2x -5).解析 (1)y ′=(x 2)′sin x +x 2(sin x )′=2x sin x +x 2cos x .(2)y ′=⎝⎛⎭⎫cos x e x ′=(cos x )′e x -cos x (e x )′(e x )2=-sin x +cos x e x . (3)∵y =x sin ⎝⎛⎭⎫2x +π2cos ⎝⎛⎭⎫2x +π2=12x sin(4x +π)=-12sin4x , ∴y ′=-12sin 4x -12x ꞏ4cos 4x =-12sin 4x -2x cos 4x . (4)令u =2x -5,y =ln u .则y ′=(ln u )′u ′=12x -5ꞏ2=22x -5,即y ′=22x -5. [例2] (1) (2020ꞏ全国Ⅲ)设函数f (x )=e xx +a.若f ′(1)=e 4,则a =________. 答案 1 解析 f ′(x )=e x (x +a )-e x (x +a )2=e x (x +a -1)(x +a )2,则f ′(1)=a e (a +1)2=e 4,整理可得a 2-2a +1=0,解得a =1.(2)已知函数f (x )的导函数为f ′(x ),f (x )=2x 2-3xf ′(1)+ln x ,则f (1)= .答案 -74 解析 ∵f (x )=2x 2-3xf ′(1)+ln x ,∴f ′(x )=4x -3f ′(1)+1x x =1代入,得f ′(1)=4-3f ′(1)+1,得f ′(1)=54.∴f (x )=2x 2-154x +ln x ,∴f (1)=2-154=-74.(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 2 022(x )等于( )A .-sin x -cos xB .sin x -cos xC .-sin x +cos xD .sin x +cos x 答案 C 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 n (x )的解析式以4为周期重复出现,∵2 022=4×505+2,∴f 2 022(x )=f 2(x )=cos x -sin x .故选C .(4)(多选)给出定义:若函数f (x )在D 上可导,即f ′(x )存在,且导函数f ′(x )在D 上也可导,则称f (x )在D 上存在二阶导函数,记f ″(x )=(f ′(x ))′,若f ″(x )<0在D 上恒成立,则称f (x )在D 上为凸函数.以下四个函数在⎝⎛⎭⎫0,π2上是凸函数的是( )A .f (x )=sin x +cos xB .f (x )=ln x -2xC .f (x )=x 3+2x -1D .f (x )=x e x答案 AB 解析 对于A :f ′(x )=cos x -sin x ,f ″(x )=-sin x -cos x ,∵x ∈⎝⎛⎭⎫0,π2,∴f ″(x )<0,f (x )在⎝⎛⎭⎫0,π2上是凸函数,故A 正确.对于B :f ′(x )=1x -2,f ″(x )=-1x 2<0,故f (x )在⎝⎛⎭⎫0,π2上是凸函数,故B 正确;对于C :f ′(x )=3x 2+2,f ″(x )=6x >0,故f (x )在⎝⎛⎭⎫0,π2上不是凸函数,故C 错误;对于D :f ′(x )=(x +1)e x ,f ″(x )=(x +2)e x >0,故f (x )在⎝⎛⎭⎫0,π2上不是凸函数,故D 错误.故选AB . (5)已知f (x )的导函数为f ′(x ),若满足xf ′(x )-f (x )=x 2+x ,且f (1)≥1,则f (x )的解析式可能是( ) A .x 2-x ln x +x B .x 2-x ln x -x C .x 2+x ln x +x D .x 2+2x ln x +x 答案 C 解析 由选项知f (x )的定义域为(0,+∞),由题意得xf ′(x )-f (x )x 2=1+1x ,即⎣⎡⎦⎤f (x )x ′=1+1x ,故f (x )x =x +ln x +c (c 为待定常数),即f (x )=x 2+(ln x +c )x .又f (1)≥1,则c ≥0,故选C .【对点训练】1.下列求导运算正确的是( )A .⎝⎛⎭⎫x +1x ′=1+1x 2B .(log 2x )′=1x ln 2C .(5x )′=5x log 5xD .(x 2cos x )′=-2x sin x 1.答案 B 解析 (log 2x )′=1x ln 2,故B 正确. 2.函数y =x cos x -sin x 的导数为( )A .x sin xB .-x sin xC .x cos xD .-x cos x 2.答案 B 解析 y ′=x ′cos x +x (cos x )′-(sin x )′=cos x -x sin x -cos x =-x sin x . 3.(多选)下列求导运算正确的是( )A .(sin a )′=cos a (a 为常数)B .(sin 2x )′=2cos 2xC .(x )′=12xD .(e x -ln x +2x 2)′=e x -1x +4x3.答案 BCD 解析 ∵a 为常数,∴sin a 为常数,∴(sin a )′=0,故A 错误.由导数公式及运算法则知B ,C ,D 正确,故选BCD .4.已知函数f (x )=sin x cos x +1x 2,则f ′(x )= .4.答案 1cos 2x -2x 3 解析 f ′(x )=(sin x )′ꞏcos x -sin x ꞏ(cos x )′cos 2x+(x -2)′=cos 2x +sin 2x cos 2x +(-2)x -3=1cos 2x -2x 3. 5.已知函数f (x )的导函数为f ′(x ),记f 1(x )=f ′(x ),f 2(x )=f ′1(x ),…,f n +1(x )=f ′n (x )(n ∈N *),若f (x )=x sin x ,则f 2 019(x )+f 2 021(x )=( )A .-2cos xB .-2sin xC .2cos xD .2sin x5.答案 D 解析 由题意,f (x )=x sin x ,f 1(x )=f ′(x )=sin x +x cos x ,f 2(x )=f ′1(x )=cos x +cos x -x sin x =2cos x -x sin x ,f 3(x )=f ′2(x )=-3sin x -x cos x ,f 4(x )=f ′3(x )=-4cos x +x sin x ,f 5(x )=f ′4(x )=5sin x +x cos x ,…,据此可知f 2 019(x )=-2 019sin x -x cos x ,f 2 021(x )=2 021sin x +x cos x ,所以f 2019(x )+f 2 021(x )=2sin x ,故选D .6.f (x )=x (2 021+ln x ),若f ′(x 0)=2 022,则x 0等于( )A .e 2B .1C .ln 2D .e6.答案 B 解析 f ′(x )=2 021+ln x +x ×1x =2 022+ln x ,又f ′(x 0)=2 022,得2 022+ln x 0=2 022,则ln x 0 =0,解得x 0=1.7.已知函数f (x )=1ax -1+e x cos x ,若f ′(0)=-1,则a = .7.答案 2 解析 f ′(x )=-(ax -1)′(ax -1)2e x cos x -e x sin x =-a (ax -1)2+e x cos x -e xsin x ,∴f ′(0)=-a +1=-1, 则a =2.8.已知函数f (x )=ln(2x -3)+ax e -x ,若f ′(2)=1,则a = .8.答案 e 2解析 f ′(x )=12x -3ꞏ(2x -3)′+a e -x +ax ꞏ(e -x )′=22x -3+a e -x -ax e -x ,∴f ′(2)=2+a e -2-2a e -2=2-a e -2=1,则a =e 2.9.已知函数f (x )的导函数为f ′(x ),且满足关系式f (x )=x 2+3xf ′(2)+ln x ,则f ′(2)的值等于( )A .-2B .2C .-94D .949.答案 C 解析 因为f (x )=x 2+3xf ′(2)+ln x ,所以f ′(x )=2x +3f ′(2)+1x 所以f ′(2)=2×2+3f ′(2)+12,解得f ′(2)=-94.10.已知f (x )=x 2+2xf ′(1),则f ′(0)=________.10.答案 -4 解析 ∵f ′(x )=2x +2f ′(1),∴f ′(1)=2+2f ′(1),∴f ′(1)=-2,∴f ′(0)=2f ′(1)=2×(-2)=-4. 11.设函数f (x )在(0,+∞)内可导,其导函数为f ′(x ),且f (ln x )=x +ln x ,则f ′(1)= .11.答案 1+e 解析 因为f (ln x )=x +ln x ,所以f (x )=x +e x ,所以f ′(x )=1+e x ,所以f ′(1)=1+e 1=1+e .12.已知f ′(x )是函数f (x )的导数,f (x )=f ′(1)ꞏ2x +x 2,则f ′(2)=( )A .12-8ln 21-2ln 2B .21-2ln 2C .41-2ln 2 D .-212.答案 C 解析 因为f ′(x )=f ′(1)ꞏ2x ln 2+2x ,所以f ′(1)=f ′(1)ꞏ2ln 2+2,解得f ′(1)=21-2ln 2,所以f ′(x )=21-2ln 2ꞏ2x ln 2+2x ,所以f ′(2)=21-2ln 2×22ln 2+2×2=41-2ln 2. 13.(多选)若函数f (x )的导函数f ′(x )的图象关于y 轴对称,则f (x )的解析式可能为( )A .f (x )=3cos xB .f (x )=x 3+xC .f (x )=x +1x D .f (x )=e x +x13.答案 BC 解析 对于A ,f (x )=3cos x ,其导数f ′(x )=-3sin x ,其导函数为奇函数,图象不关于y轴对称,不符合题意;对于B ,f (x )=x 3+x ,其导数f ′(x )=3x 2+1,其导函数为偶函数,图象关于y 轴对称,符合题意;对于C ,f (x )=x +1x ,其导数f ′(x )=1-1x 2,其导函数为偶函数,图象关于y 轴对称,符合题意;对于D ,f (x )=e x +x ,其导数f ′(x )=e x +1,其导函数不是偶函数,图象不关于y 轴对称,不符合题意. 14.f (x )=3e x+1+x 3,其导函数为f ′(x ),则f (2020)+f (-2020)+f ′(2019)-f ′(-2019)的值为( ) A .1 B .2 C .3 D .414.答案 C 解析 f ′(x )=-3e x (e x +1)2+3x 2,f ′(-x )=-3e x (e x +1)2+3x 2,所以f ′(x )为偶函数,f ′(2019)-f ′(-2019) =0,因为f (x )+f (-x )=31+e x+x 3+31+e -x -x 3=31+e x +3e x 1+e x =3,所以f (2020)+f (-2020)+f ′(2019)-f ′(-2019)=3.故选C .15.已知f (x )=ax 4+b cos x +7x -2.若f ′(2 020)=6,则f ′(-2 020)=______.15.答案 8 解析 因为f ′(x )=4ax 3-b sin x +7,所以f ′(-x )=4a (-x )3-b sin(-x )+7=-4ax 3+b sin x +7.所以f ′(x )+f ′(-x )=14.又f ′(2 020)=6,所以f ′(-2 020)=14-6=8. 16.分别求下列函数的导数:(1)y =e xln x ;(2)y =x ⎝⎛⎭⎫x 2+1x +1x 3;(3)y =x -sin x 2cos x2;(4)y =ln 1+2x .(5)f (x )=x 3+2x -x 2ln x -1x 2. 16.解析 (1)y ′=(e x )′ln x +e x (ln x )′=e x ln x +e x ꞏ1x =⎝⎛⎭⎫ln x +1x e x . (2)∵y =x 3+1+1x 2,∴y ′=3x 2-2x 3. (3)∵y =x -12sin x ,∴y ′=1-12cos x .(4)∵y =ln 1+2x =12ln(1+2x ),∴y ′=12ꞏ11+2x ꞏ(1+2x )′=11+2x.(5)由已知f (x )=x -ln x +2x -1x 2.所以f ′(x )=1-1x -2x 2+2x 3=x 3-x 2-2x +2x 3.。
导数复习题及答案

导数复习题及答案一、选择题1. 函数 \( f(x) = x^2 \) 在 \( x = 1 \) 处的导数是:A. 0B. 1C. 2D. 32. 若 \( f(x) = 3x^3 - 2x + 5 \),求 \( f'(x) \):A. \( 9x^2 - 2 \)B. \( 3x^2 + 2 \)C. \( 9x^3 - 2 \)D. \( 3x^3 + 2 \)3. 已知 \( g(x) = \ln(x) \),求 \( g'(x) \):A. \( \frac{1}{x} \)B. \( x \)C. \( \ln(x) \)D. \( \frac{1}{\ln(x)} \)二、填空题4. 函数 \( h(x) = sin(x) \) 的导数是 _______。
5. 若 \( F(x) = e^x \),求 \( F'(x) \) 的值是 _______。
6. 给定 \( G(x) = \frac{1}{x} \),其导数 \( G'(x) \) 是_______。
三、解答题7. 求函数 \( y = x^3 - 4x^2 + 7x - 6 \) 的导数。
8. 已知 \( f(x) = x^4 + 2x^3 - 5x + 3 \),求 \( f'(x) \) 并找出 \( f(x) \) 在 \( x = 1 \) 处的导数值。
9. 假设 \( H(x) = \sqrt{x} \),求 \( H'(x) \) 并解释其几何意义。
四、应用题10. 某物体的位移函数为 \( s(t) = 3t^3 - 5t^2 + 2t \),求该物体在 \( t = 2 \) 秒时的瞬时速度。
11. 一个物体从静止开始,其加速度 \( a(t) = 2t \),求物体在\( t = 3 \) 秒时的速度。
12. 某工厂生产函数为 \( P(x) = 100x - x^2 \),其中 \( x \) 表示投入的工时,求工厂在投入 \( x = 20 \) 小时的生产率。
2024届高考数学复习:专项(利用导数解决双变量问题)练习(附答案)

2024届高考数学复习:专项(利用导数解决双变量问题)练习一、单选题 1.设函数()311433f x x x =-+,函数()221g x x bx =-+,若对于[]11,2x ∀∈,[]20,1x ∃∈,使()()12f x g x ≥成立,则实数b 的取值范围是( )A .7,2⎡⎫+∞⎪⎢⎣⎭B .5,8⎡⎫+∞⎪⎢⎣⎭C .7,2⎛⎤-∞ ⎥⎝⎦D .5,8⎛⎤-∞ ⎥⎝⎦2.已知函数1()ln f x x a x x=-+,且()f x 有两个极值点12,x x ,其中(]11,2x ∈,则()()12f x f x -的最小值为( ) A .35ln 2-B .34ln 2-C .53ln 2-D .55ln 2-3.已知函数()e ,()ln xf x xg x x x ==,若()()12f x g x t ==,其中0t >,则12ln tx x 的最大值为( )A .1eB .2eC .21e D .24e 4.设函数()12ln 133f x x x x=-+-,函数()25212g x x bx =--,若对于[]11,2x ∀∈,[]20,1x ∃∈,使()()12f x g x ≥成立,则实数b 的取值范围是( )A .1,2⎡⎫+∞⎪⎢⎣⎭B .5,8⎡⎫+∞⎪⎢⎣⎭C .1,2⎛⎤-∞ ⎥⎝⎦D .5,8⎛⎤-∞ ⎥⎝⎦5.已知函数()224x x f x x ++=-,()111323x xxx g x -⋅-=,实数a ,b 满足0a b <<.若[]1,x a b ∀∈,[]21,1x ∃∈-,使得()()12f x g x =成立,则b a -的最大值为( )A .3B .4C .5D.二、解答题 6.已知函数()2x f x x e =-.(Ⅰ)求函数()f x 的图象在点()()0,0f 处的切线方程;(Ⅱ)若存在两个不相等的数1x ,2x ,满足()()12f x f x =,求证:122ln 2x x +<. 7.已知函数()()3ln f x x k x k R =+∈,()f x '为()f x 的导函数.(1)当6k =时,(i )求曲线()y f x =在点()()1,1f 处的切线方程; (ii )求函数()()()9g x f x f x x'=-+的单调区间和极值; (2)当3k ≥-时,求证:对任意的[)12,1,x x ∈+∞且12x x >,有()()()()1212122f x f x f x f x x x ''+->-. 8.已知函数21()ln 2f x x a x =-.其中a 为常数. (1)若函数()f x 在定义域内有且只有一个极值点,求实数a 的取值范围;(2)已知1x ,2x 是函数()f x 的两个不同的零点,求证:12x x +>. 9.已知函数ln ()xf x x=,()g x ax b =+,设()()()F x f x g x =-. (1)若1a =,求()F x 的最大值;(2)若()F x 有两个不同的零点1x ,2x ,求证:()()12122x x g x x ++>.10.已知函数1()ln f x a x x x=-+,其中0a >. (1)若()f x 在(2,)+∞上存在极值点,求a 的取值范围;(2)设()10,1x ∈,2(1,)x ∈+∞,若()()21f x f x -存在最大值,记为()M a ,则当1a e e≤+时,()M a 是否存在最大值?若存在,求出其最大值;若不存在,请说明理由11.已知函数()ln(1)ax f x e x =+,2()ln g x x a x=+-,其中a R ∈. (1)若函数()y f x =的图象与直线y x =在第一象限有交点,求a 的取值范围. (2)当2a <时,若()y g x =有两个零点1x ,2x ,求证:12432x x e <+<-.12.已知函数()2211ln 24f x x ax x x ax ⎛⎫=--+ ⎪⎝⎭.(1)若()f x 在()0,+?单调递增,求a 的值;(2)当1344a e <<时,设函数()()f x g x x=的最小值为()h a ,求函数()h a 的值域.13.已知函数2()22ln ()f x x ax x a R =-+∈.(1)讨论函数()f x 的单调性;(2)若()f x 存在两个极值点()1221,x x x x >,求证:()()()2121(2)f x f x a x x -<--.14.已知函数2()(2)()x f x xe a x x a R =-+∈. (1)当1a =时,求函数()f x 的单调区间; (2)当1a e>时,函数()f x 有三个不同的零点1x ,2x ,3x ,求证:1232x x x lna ++<. 15.已知函数()223x xe f x e -+=,其中e 为自然对数的底数.(1)证明:()f x 在(),0-∞上单调递减,()0,∞+上单调递增; (2)设0a >,函数()212cos cos 3g x x a x a =+--,如果总存在[]1,x a a ∈-,对任意2x R ∈,()()12f x g x …都成立,求实数a 的取值范围.16.已知函数()()21ln 212h x x b x =+-,()21ln 2f x x a x =-.其中a ,b 为常数. (1)若函数()h x 在定义域内有且只有一个极值点,求实数b 的取值范围; (2)已知1x ,2x 是函数()f x的两个不同的零点,求证:12x x +>. 17.已知函数()()()1xxf x ae ea x a R -=--+∈,()f x 既存在极大值,又存在极小值.(1)求实数a 的取值范围;(2)当01a <<时,1x ,2x 分别为()f x 的极大值点和极小值点.且()()120f x kf x +>,求实数k 的取值范围.18.已知函数()()22ln xg x x t t R e=-+∈有两个零点1x ,2x . (1)求实数t 的取值范围; (2)求证:212114x x e+>. 19.已知函数()1ln f x x x=-,()g x ax b =+. (1)若函数()()()h x f x g x =-在()0,+?上单调递增,求实数a 的取值范围;(2)当0b =时,若()f x 与()g x 的图象有两个交点()11,A x y ,()22,B x y ,试比较12x x 与22e 的大小.(取e 为2.8,取ln 2为0.7为1.4)20.已知函数2()(2)ln ()f x a x ax x a R =++-∈. (Ⅰ)当0a =时,求证:2()22x f x x >-. (Ⅱ)设232()3g x x x =-,若1(0,1]x ∀∈,2[0,1]x ∃∈,使得()()12f x g x …成立,求实数a 的取值范围. 21.设函数22()ln ()f x a x x ax a R =-+-∈. (1)当1a =时,试讨论函数()f x 的单调性;(2)设2()2()ln x x a a x ϕ=+-,记()()()h x f x x ϕ=+,当0a >时,若函数()y h x =与函数y m =有两个不同交点1(C x ,)m ,2(D x ,)m ,设线段的中点为(,)E s m ,试问s 是否为()0h s '=的根?说明理由.22.已知函数()()2ln 1f x x a x =++.(1)若函数()y f x =在区间[)1,+∞内是单调递增函数,求实数a 的取值范围; (2)若函数()y f x =有两个极值点1x ,2x ,且12x x <,求证:()210ln f x x <<(注:e 为自然对数的底数)23.已知函数()ln x f x e x λλ=-(1)当1λ=-时,求函数()f x 的单调区间;(2)若0e λ<<,函数()f x 的最小值为()h λ,求()h λ的值域.24.已知函数21()ln ()2f x x ax x a =-+∈R . (1)若()f x 在定义域单调递增,求a 的取值范围;(2)设1e ea <+,m ,n 分别是()f x 的极大值和极小值,且S m n =-,求S 的取值范围. 25.已知函数21()(1)ln 2f x x a x a x =-++.(1)求函数()f x 的单调递增区间;(2)任取[3,5]a ∈,函数()f x 对任意1212,[1,3]()x x x x ∈≠,恒有1212|()()|||f x f x x x λ-<-成立,求实数λ的取值范围.参考答案一、单选题 1.设函数()311433f x x x =-+,函数()221g x x bx =-+,若对于[]11,2x ∀∈,[]20,1x ∃∈,使()()12f x g x ≥成立,则实数b 的取值范围是( )A .7,2⎡⎫+∞⎪⎢⎣⎭B .5,8⎡⎫+∞⎪⎢⎣⎭C .7,2⎛⎤-∞ ⎥⎝⎦D .5,8⎛⎤-∞ ⎥⎝⎦【答案】A 【要点分析】由题意只需()()min min f x g x ≥,对函数()f x 求导,判断单调性求出最小值,对函数()g x 讨论对称轴和区间[]0,1的关系,得到函数最小值,利用()()min min f x g x ≥即可得到实数b 的取值范围. 【答案详解】若对于[]11,2x ∀∈,[]20,1x ∃∈,使()()12f x g x ≥成立,只需()()min min f x g x ≥, 因为()311433f x x x =-+,所以()24f x x '=-,当[]1,2x ∈时,()0f x '≤,所以()f x 在[]1,2上是减函数,所以函数()f x 取得最小值()25f =-. 因为()()222211g x x bx x b b =-+=-+-,当0b ≤时,()g x 在[]0,1上单调递增,函数取得最小值()01g =,需51-≥,不成立; 当1b ≥时,()g x 在[]0,1上单调递减,函数取得最小值()122g b =-,需522b -≥-,解得72b ≥,此时72b ≥; 当01b <<时,()g x 在[]0,b 上单调递减,在(],1b 上单调递增,函数取得最小值()21g b b =-,需251b -≥-,解得b ≤或b ≥综上,实数b 的取值范围是7,2⎡⎫+∞⎪⎢⎣⎭, 故选:A . 【名师点睛】本题考查利用导数研究函数的最值,考查二次函数在区间的最值的求法,考查分类讨论思想和转化思想,属于中档题.2.已知函数1()ln f x x a x x=-+,且()f x 有两个极值点12,x x ,其中(]11,2x ∈,则()()12f x f x -的最小值为( ) A .35ln 2- B .34ln 2-C .53ln 2-D .55ln 2-【答案】A 【要点分析】()f x 的两个极值点12,x x 是()0f x '=的两个根,根据韦达定理,确定12,x x 的关系,用1x 表示出2x ,()()12f x f x -用1x 表示出,求该函数的最小值即可.【答案详解】解:()f x 的定义域()0,∞+,22211()1a x ax f x x x x'++=++=,令()0f x '=,则210x ax ++=必有两根12,x x , 2121240010a x x a x x ⎧->⎪+=->⎨⎪=>⎩,所以2111112,,a x a x x x ⎛⎫<-==-+ ⎪⎝⎭, ()()()11211111111111ln ln f x f x f x f x a x x a x x x x ⎛⎫⎛⎫∴-=-=-+--+ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,1111111111122ln 22ln x a x x x x x x x ⎛⎫⎛⎫⎛⎫=-+=--+ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭(]11()22ln ,1,2h x x x x x x x ⎛⎫⎛⎫=--+∈ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,22211112(1)(1)ln ()2121ln x x x h x x x x x x x x ⎡⎤+-⎛⎫⎛⎫⎛⎫'∴=+--++⋅= ⎪ ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎣⎦, 当(]1,2x ∈时,()0h x '<,()h x 递减, 所以()()min 235ln 2h x h ==-()()12f x f x -的最小值为35ln 2-故选:A. 【名师点睛】求二元函数的最小值通过二元之间的关系,转化为求一元函数的最小值,同时考查运算求解能力和转化化归的思想方法,中档题.3.已知函数()e ,()ln x f x x g x x x ==,若()()12f x g x t ==,其中0t >,则12ln tx x 的最大值为( ) A .1eB .2eC .21eD .24e 【答案】A 【要点分析】 由题意转化条件2ln 2ln x ex t ⋅=,通过导数判断函数()f x 的单调性,以及画出函数的图象,数形结合可知12ln x x =,进而可得12ln ln t t x x t =,最后通过设函数()()ln 0th t t t=>,利用导数求函数的最大值. 【答案详解】由题意,11e x x t ⋅=, 22ln x x t ⋅=,则2ln 2e ln xx t ⋅=,()()1x x x f x e xe x e '=+=+,当(),1x ∈-∞-时,()0f x '<,()f x 单调递减, 当()1,x ∈-+∞时,()0f x '>,()f x 单调递增,又(),0x ∈-∞时,()0f x <,()0,x ∈+∞时,()0f x >, 作函数()e xf x x =⋅的图象如下:由图可知,当0t >时,()f x t =有唯一解,故12ln x x =,且1>0x ,∴1222ln ln ln ln t t tx x x x t==⋅⋅, 设ln ()t h t t =,0t >,则21ln ()th t t-'=,令()0h t '=,解得e t =, 易得当()0,e t ∈时,()0h t '>,函数()h t 单调递增, 当()e,t ∈+∞时,()0h t '<,函数()h t 单调递减, 故()()1e eh t h ≤=,即12ln t x x ⋅的最大值为1e .故选:A . 【名师点睛】本题考查利用导数求函数的最值,重点考查转化与化归的思想,变形计算能力,数形结合思想,属于中档题,本题可得关键是判断12ln x x =. 4.设函数()12ln 133f x x x x=-+-,函数()25212g x x bx =--,若对于[]11,2x ∀∈,[]20,1x ∃∈,使()()12f x g x ≥成立,则实数b 的取值范围是( )A .1,2⎡⎫+∞⎪⎢⎣⎭B .5,8⎡⎫+∞⎪⎢⎣⎭C .1,2⎛⎤-∞ ⎥⎝⎦D .5,8⎛⎤-∞ ⎥⎝⎦【答案】A 【要点分析】根据对于[]11,2x ∀∈,[]20,1x ∃∈,使()()12f x g x ≥成立,用导数法求得()f x 的最小值,用二次函数的性质求得()g x 的最小值,再解不等式即可. 【答案详解】因为()12ln 133f x x x x =-+-, 所以()211233'=--f x x x,211233=--x x, 22323-+=-x x x,()()2123--=-x x x , 当12x <<时,()0f x '>,所以()f x 在[]1,2上是增函数, 所以函数()f x 取得最小值()213f =-. 因为()()2225521212=--=---g x x bx x b b , 当0b ≤时,()g x 取得最小值()0251=-g ,因为对于[]11,2x ∀∈,[]20,1x ∃∈,使()()12f x g x ≥成立, 所以()()10≥f g ,不成立; 当1b ≥时,()g x 取得最小值()71212=-g b , 因为对于[]11,2x ∀∈,[]20,1x ∃∈,使()()12f x g x ≥成立, 所以722123-≤-b ,解得58≥b ,此时1b ≥; 当01b <<时,()g x 取得最小值()2512=--g b b , 因为对于[]11,2x ∀∈,[]20,1x ∃∈,使()()12f x g x ≥成立, 所以221352--≤-b ,解得12b ≥,此时112b ≤<; 综上:实数b 的取值范围是1,2⎡⎫+∞⎪⎢⎣⎭. 故选:A 【名师点睛】本题主要考查双变量问题以及导数与函数的最值,二次函数的性质,还考查了分类讨论的思想和运算求解的能力,属于中档题.5.已知函数()224x x f x x ++=-,()111323x xxx g x -⋅-=,实数a ,b 满足0a b <<.若[]1,x a b ∀∈,[]21,1x ∃∈-,使得()()12f x g x =成立,则b a -的最大值为( )A .3B .4C .5D .【答案】A 【要点分析】首先化简函数()42,0f x x x x ⎛⎫=--+< ⎪⎝⎭,和()11233xx g x ⎛⎫=- ⎪⎝⎭,[]1,1x ∈-,并判断函数的单调性,由条件转化为子集关系,从而确定,a b 值. 【答案详解】()42f x x x ⎛⎫=--+ ⎪⎝⎭,0x <()241f x x '=-+,0x <, 当()0f x '>时,解得:20x -<<,当()0f x '<时,解得:2x <-,所以()f x 在(),0-∞的单调递增区间是()2,0-,单调递减区间是(),2-∞-,当2x =-时取得最小值,()22f -=()11233xx g x ⎛⎫=- ⎪⎝⎭,函数在[]1,1-单调递增,()3116g -=-,()13g =,所以,()3136g x -≤≤, 令()3f x =,解得:1x =-或4x =-,由条件可知()[],,,0f x x a b a b ∈<<的值域是()[],1,1g x x ∈-值域的子集, 所以b 的最大值是1-,a 的最小值是4-, 故b a -的最大值是3. 故选:A 【名师点睛】本题考查函数的性质的综合应用,以及双变量问题转化为子集问题求参数的取值范围,重点考查转化与化归的思想,计算能力,属于中档题型. 二、解答题 6.已知函数()2x f x x e =-.(Ⅰ)求函数()f x 的图象在点()()0,0f 处的切线方程;(Ⅱ)若存在两个不相等的数1x ,2x ,满足()()12f x f x =,求证:122ln 2x x +<. 【答案】(Ⅰ)1y x =-;(Ⅱ)证明见解析. 【要点分析】(Ⅰ)首先求函数的导数,利用导数的几何意义,求函数的图象在点()()0,0f 处的切线方程;(Ⅱ)首先确定函数零点的区间,构造函数()()()ln 2ln 2F x f x f x =+--,利用导数判断函数()F x 的单调性,并得到()()ln 2ln 2f x f x +<-在()0,∞+上恒成立,并利用单调性,变形得到122ln 2x x +<. 【答案详解】(Ⅰ)()2e xf x '=-,所以()f x 的图象在点()()0,0f 处的切线方程为1y x =-.(Ⅱ)令()2e 0xf x '=-=,解得ln 2x =,当ln 2x =时()0f x '>,()f x 在(),ln 2-∞.上单调递增;当ln 2x >时,()0f x '< , ()f x 在()ln 2,+∞上单调递减.所以ln 2x =为()f x 的极大值点,不妨设12x x <,由题可知12ln 2x x <<. 令()()()ln 2ln 242e 2e xxF x f x f x x -=+--=-+,()42e 2e x x F x -'=--,因为e e 2x x -+…,所以()0F x '…,所以()F x 单调递减.又()00F =,所以()0F x <在()0,∞+上恒成立, 即()()ln 2ln 2f x f x +<-在()0,∞+上恒成立.所以()()()()()()()12222ln 2ln 2ln 2ln 22ln 2f x f x f x f x f x ==+-<--=-, 因为1ln 2x <,22ln 2ln 2x -<,又()f x 在(),ln 2-∞上单调递增,所以122ln 2x x <-, 所以122ln 2x x +<. 【名师点睛】思路名师点睛:本题是典型的极值点偏移问题,需先要点分析出原函数的极值点,找到两个根的大致取值范围,再将其中一个根进行对称的转化变形,使得x 与ln 2x -在同一个单调区间内,进而利用函数的单调性要点分析.7.已知函数()()3ln f x x k x k R =+∈,()f x '为()f x 的导函数.(1)当6k =时,(i )求曲线()y f x =在点()()1,1f 处的切线方程; (ii )求函数()()()9g x f x f x x'=-+的单调区间和极值; (2)当3k ≥-时,求证:对任意的[)12,1,x x ∈+∞且12x x >,有()()()()1212122f x f x f x f x x x ''+->-. 【答案】(1)(i )98y x =-;(ii )递减区间为()0,1,递增区间为()1,+∞;极小值为()11g =,无极大值;(2)证明见解析. 【要点分析】(1)(i )确定函数()f x ,求出()f x ',然后利用导数的几何意义求出切线方程即可; (ii )确定函数()g x ,求出()g x ',利用导数研究函数()g x 的单调性与极值即可;(2)求出()f x ',对要证得不等式进行等价转换后,构造新函数,利用导数研究新函数的单调性,结合等价转换后的结果即可证明结论成立. 【答案详解】(1)(i )当6k =时,()36ln f x x x =+,故()263f x x x'=+. 可得()11f =,()19f '=,所以曲线()y f x =在点()()1,1f 处的切线方程为()191y x -=-,即98y x =-. (ii )依题意,323()36ln g x x x x x =-++,()0,x ∈+∞,从而求导可得2263()36g x x x x x'=-+-,整理可得323(1)(1)()x x g x x'-+=. 令()0g x '=,解得1x =.当x 变化时,()g x ',()g x 的变化情况如下表:x ()0,11()1,+∞()g x ' -+()g x极小值所以,函数()g x 的单调递减区间为()0,1,单调递增区间为()1,+∞;()g x 的极小值为()11g =,无极大值.(2)证明:由()3ln f x x k x =+,得()23k f x x x'=+. 对任意的[)12,1,x x ∈+∞,且12x x >,令12(1)x t t x =>,则 ()()()()()()()1212122x x f x f x f x f x ''-+--()22331121212122332ln x k k x x x x x x k x x x ⎛⎫⎛⎫=-+++--+ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭3322121121212212332ln x x x x x x x x x k k x x x ⎛⎫=--++-- ⎪⎝⎭()332213312ln x t t t k t t t ⎛⎫=-+-+-- ⎪⎝⎭. ①令1()2ln h x x x x=--,[)1,x ∈+∞. 当1x >时,22121()110h x x x x '⎛⎫=+-=-> ⎪⎝⎭,由此可得()h x 在[)1,+∞单调递增,所以当1t >时,()()1h t h >,即12ln 0t t t-->, 因为21x ≥,323331(1)0t t t t -+-=->,3k ≥-,所以()()332322113312ln 33132ln x t t t k t t t t t t t tt⎛⎫⎛⎫-+-+-->-+---- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭32336ln 1t t t t=-++-. ②由(1)(ii )可知,当1t >时,()()1g t g >,即32336ln 1t t t t-++>, 故32336ln 10t t t t-++->. ③由①②③可得()()()()()()()12121220x x fx f x f x f x ''-+-->.所以,当3k ≥-时,对任意的[)12,1,x x ∈+∞,且12x x >,有()()()()1212122f x f x f x f x x x ''+->-. 【名师点睛】结论名师点睛:本题考查不等式的恒成立问题,可按如下规则转化: 一般地,已知函数()[],,y f x x a b =∈,()[],,y g x x c d =∈(1)若[]1,x a b ∀∈,[]2,x c d ∀∈,总有()()12f x g x <成立,故()()2max min f x g x <; (2)若[]1,x a b ∀∈,[]2,x c d ∃∈,有()()12f x g x <成立,故()()2max max f x g x <; (3)若[]1,x a b ∃∈,[]2,x c d ∃∈,有()()12f x g x <成立,故()()2min min f x g x <; (4)若[]1,x a b ∀∈,[]2,x c d ∃∈,有()()12f x g x =,则()f x 的值域是()g x 值域的子集. 8.已知函数21()ln 2f x x a x =-.其中a 为常数. (1)若函数()f x 在定义域内有且只有一个极值点,求实数a 的取值范围;(2)已知1x ,2x 是函数()f x 的两个不同的零点,求证:12x x +>. 【答案】(1)0a >;(2)证明见解析. 【要点分析】(1)求出导函数()'f x ,分类讨论确定()'f x 的正负,得()f x 的单调性,从而得极值点个数,由此可得结论;(2)结合(1)求得函数有两个零点时a 的范围,设12x x <,则(1x ∈,)2x ∈+∞,引入函数()))(0g x fx fx x =-≤≤,由导数确定它是减函数,得))f x f x <-,然后利用()()))()21111f x f x f x f x f x ⎤⎤==->=-⎦⎦,再结合()f x 的单调性得出证明. 【答案详解】(1)()2(0)a x ax x x xf x --'==>,当0a ≤时,()0f x '>,()f x 在()0,∞+上单调递增,不符合题意,当0a >时,令()0f x '=,得x =,当(x ∈时,()0f x '<,()f x 单调递减,当)x ∈+∞时,()0f x '>,()f x 单调递增,所以此时()f x 只有一个极值点.0a ∴>(2)由(1)知当0a ≤时,()0f x '>,()f x 在(0,)+∞上单调递增,函数()f x 至多有一个零点,不符合题意,当0a >时,令()0f x '=,得x =当x ∈时,()0f x '<,()f x 单调递减,当)x ∈+∞时,()0f x '>,()f x 单调递增,故当x =()f x 取得最小值()1ln 2a fa =-,当0a e <<时,1ln 0a ->,0f>,函数()f x 无零点,不合题意,当a e =时,1ln 0a -=,0f =,函数()f x 仅有一个零点,不合题意,当a e >时,1ln 0a -<,0f <,又()1102f =>,所以()f x 在(x ∈上只有一个零点, 令()ln 1p x x x =-+,则()11p x x'=-,故当01x <<时,()0p x '>,()p x 单调递增,当1x >时,()0p x '<,()p x 单调递减,所以()()10p x p ≤=,即ln 1≤-x x ,所以ln 221a a ≤-, 所以22(2)2ln 22(21)0f a a a a a a a a =-≥--=>,又2a >,所以()f x 在)x ∈+∞上只有一个零点.所以a e >满足题意.不妨设12x x <,则(1x ∈,)2x ∈+∞,令()))(0g x f x fx x =--≤≤,则()))ln ln g x a x a x =-+-,()22x ag x ='+=-,当0x <<时,()0g x '<,所以()g x在(上单调递减,所以当(x ∈时,()()00g x g <=,即))f x fx +<-,因为(1x ∈(1x ∈,所以()()))()21111f x f x f x f x f x ⎤⎤==-->+-=-⎦⎦,又)2x ∈+∞,)1x ∈+∞,且()f x在)+∞上单调递增,所以21x x >-,故12x x +>>. 【名师点睛】关键点名师点睛:本题考查用导数研究函数的极值点、零点,证明不等式.难点是不等式的证明,首先由零点个数得出参数范围,在不妨设12x x <,则(1x ∈,)2x ∈+∞后关键是引入函数()))(0g x fx f x x =-≤≤,同样用导数得出它的单调性,目的是证得))f x f x +<-,然后利用这个不等关系变形()f x 的单调性得结论.9.已知函数ln ()xf x x=,()g x ax b =+,设()()()F x f x g x =-. (1)若1a =,求()F x 的最大值;(2)若()F x 有两个不同的零点1x ,2x ,求证:()()12122x x g x x ++>. 【答案】(1)最大值为1b --;(2)证明见解析. 【要点分析】(1)首先求出函数的导函数,再判断()F x '的符号,即可得到函数的单调区间,从而求出函数的最大值; (2)由题知,121212ln ln x x ax b ax b x x =+=+,,即2111ln x ax bx =+,2222ln x ax bx =+,要证()()12122x x g x x ++>,即可212112ln ln 2x x x x x x ->-+,令21x t x =,则只需证2(1)ln (1)1t t t t ->>+.构造函数2(1)()ln (1)1t t t t t ϕ-=->+,利用导数说明其单调性即可得证; 【答案详解】解:ln ()()()xF x f x g x ax b x =-=-- (1)解:当1a =时,ln ()xF x x b x=-- 所以21ln ()1xF x x -'=-. 注意(1)0F '=,且当01x <<时,()0F x '>,()F x 单调递增; 当1x >时,()0F x '<,()F x 单调递增减. 所以()F x 的最大值为(1)1F b =--. (2)证明:由题知,121212ln ln x xax b ax b x x =+=+,, 即2111ln x ax bx =+,2222ln x ax bx =+, 可得212121ln ln ()[()]x x x x a x x b -=-++. 121212122()()2()x x g x x a x x b x x ++>⇔++>+212112ln ln 2x x x x x x -⇔>-+. 不妨120x x <<,则上式进一步等价于2211212()ln x x x x x x ->+. 令21x t x =,则只需证2(1)ln (1)1t t t t ->>+. 设2(1)()ln (1)1t t t t t ϕ-=->+,22(1)()0(1)t t t t ϕ-'=>+, 所以()t ϕ在(1+)∞,上单调递增, 从而()(1)0t ϕϕ>=,即2(1)ln (1)1t t t t ->>+, 故原不等式得证. 【名师点睛】本题考查导数在最大值、最小值问题中的应用,考查运算求解能力,推理论证能力;考查化归与转化思想.对数学思维的要求比较高,有一定的探索性.综合性强,属于难题.10.已知函数1()ln f x a x x x=-+,其中0a >.(1)若()f x 在(2,)+∞上存在极值点,求a 的取值范围;(2)设()10,1x ∈,2(1,)x ∈+∞,若()()21f x f x -存在最大值,记为()M a ,则当1a e e≤+时,()M a 是否存在最大值?若存在,求出其最大值;若不存在,请说明理由 【答案】(1)5(2a ∈,)+∞;(2)M (a )存在最大值,且最大值为4e. 【要点分析】(1)求出函数()f x 的导数,将题意转换为1a x x=+在(2,)x ∈+∞上有解,由1y x x =+在(2,)x ∈+∞上递增,得15(2x x +∈,)+∞,求出a 的范围即可; (2)求出函数()f x 的导数,得到21[()()]()()max f x f x f n f m -=-,求出M (a )11()()()()n f n f m alnm n m n m=-=+-+-,根据函数的单调性求出M (a )的最大值即可. 【答案详解】解:(1)2221(1)()1a x ax f x x x x --+'=--=,(0,)x ∈+∞, 由题意得,210x ax -+=在(2,)x ∈+∞上有根(不为重根),即1a x x =+在(2,)x ∈+∞上有解, 由1y x x=+在(2,)x ∈+∞上递增,得15(2x x +∈,)+∞,检验,52a >时,()f x 在(2,)x ∈+∞上存在极值点,5(2a ∴∈,)+∞;(2)210x ax -+=中2=a 4∆-,若02a <…,即2=a 40∆-≤22(1)()x ax f x x --+∴'=在(0,)+∞上满足()0f x '…,()f x ∴在(0,)+∞上递减,12x x < ()()12f x f x ∴> 21()()0f x f x ∴-<,21()()f x f x ∴-不存在最大值,则2a >;∴方程210x ax -+=有2个不相等的正实数根,令其为m ,n ,且不妨设01m n <<<,则01m n a mn +=>⎧⎨=⎩,()f x 在(0,)m 递减,在(,)m n 递增,在(,)n +∞递减,对任意1(0,1)x ∈,有1()()f x f m …, 对任意2(1,)x ∈+∞,有2()()f x f n …, 21[()()]()()max f x f x f n f m ∴-=-,M ∴(a )11()()()()n f n f m aln m n m n m=-=+-+-, 将1a m n n n =+=+,1m n=代入上式,消去a ,m 得: M (a )112[()()]n lnn n n n =++-,12a e e <+…,∴11n e n e++…,1n >, 由1y x x=+在(1,)x ∈+∞递增,得(1n ∈,]e , 设11()2()2()h x x lnx x x x =++-,(1x ∈,]e ,21()2(1h x lnx x'=-,(1x ∈,]e , ()0h x ∴'>,即()h x 在(1,]e 递增,[()]max h x h ∴=(e )4e =, M ∴(a )存在最大值为4e.【名师点睛】本题考查了函数的单调性、最值问题,考查导数的应用以及转化思想,是一道综合题.11.已知函数()ln(1)ax f x e x =+,2()ln g x x a x=+-,其中a R ∈. (1)若函数()y f x =的图象与直线y x =在第一象限有交点,求a 的取值范围. (2)当2a <时,若()y g x =有两个零点1x ,2x ,求证:12432x x e <+<-. 【答案】(1)1(0,)2;(2)证明见解析. 【要点分析】(1)根据题意设()()(1)ln ax g x f x x e x x =-=+-,问题转化为方程()0g x =,在(0,)+∞有解,求导,分类讨论①若0a …,②若102a <<,③若12a …时,要点分析单调性,进而得出结论. (2)运用要点分析法和构造函数法,结合函数的单调性,不等式的性质,即可得证. 【答案详解】解:(1)设()()(1)ln ax g x f x x e x x =-=+-, 则由题设知,方程()0g x =,在(0,)+∞有解,而1()()1[ln(1)1()11axax g x f x e a x e F x x '='-=++-=-+. 设()()1ax h x e F x =-,则22221()[()()][(1)](n 1)l ax ax ax a h x e aF x F x e a x x +-'=+'=+++.①若0a …,由0x >可知01ax e <…,且11()ln(1)111F x a x x x =++<++…, 从而()()10ax g x e F x '=-<,即()g x 在(0,)+∞上单调递减,从而()(0)0g x g <=恒成立, 因而方程()0g x =在(0,)+∞上无解.②若102a <<,则221(0)0(1)a h x -'=<+,又x →+∞时,()h x '→+∞, 因此()0h x '=,在(0,)+∞上必存在实根,设最小的正实根为0x , 由函数的连续性可知,0(0,)x x ∈上恒有()0h x '<, 即()h x 在0(0,)x 上单调递减,也即()0g x '<,在0(0,)x 上单调递减,从而在0(0,)x 上恒有()(0)0g x g '<'=, 因而()g x 在0(0,)x 上单调递减,故在0(0,)x 上恒有()(0)0g x g <=,即0()0g x <, 注意到ax e ax >,因此()(1)ln(1)ln [ln(1)1]ax g x e x x ax x x x a x =+->+-=+-, 令1ax e=时,则有()0>g x ,由零点的存在性定理可知函数()y g x =在0(x ,1)a e 上有零点,符合题意.③若12a …时,则由0x >可知,()0h x '>恒成立,从而()h x 在(0,)+∞上单调递增,也即()g x '在(0,)+∞上单调递增,从而()(0)0g x g >=恒成立,故方程()0g x =在(0,)+∞上无解. 综上可知,a 的取值范围是1(0,2.(2)因为()f x 有两个零点,所以f (2)0<, 即21012ln a a ln +-<⇒>+,设1202x x <<<,则要证121244x x x x +>⇔-<, 因为1244x <-<,22x >, 又因为()f x 在(2,)+∞上单调递增,所以只要证明121(4)()()0f x f x f x -<==, 设()()(4)g x f x f x =--(02)x <<,则222222428(2)()()(4)0(4)(4)x x x g x f x f x x x x x ----'='-'-=+=-<--, 所以()g x 在(0,2)上单调递减,()g x g >(2)0=,所以124x x +>, 因为()f x 有两个零点,1x ,2x ,所以12()()0f x f x ==, 方程()0f x =即2ln 0ax x x --=构造函数()2ln h x ax x x =--, 则12()()0h x h x ==,()1ln h x a x '=--,1()0a h x x e -'=⇒=, 记12(1ln 2)a p e a -=>>+,则()h x 在(0,)p 上单调递增,在(,)p +∞上单调递减, 所以()0h p >,且12x p x <<, 设2()()ln ln x p R x x p x p-=--+,22214()()0()()p x p R x x x p x x p -'=-=>++, 所以()R x 递增,当x p >时,()()0R x R p >=, 当0x p <<时,()()0R x R p <=, 所以11111112(2ln )x x p ax x lnx x p x p--=<++,即22111111(2)()22l l n n ax x p x px x p x p p -+<-++,211(2ln )(22ln )20p a x ap p p p x p +-+--++>,1(a p e -=,1)lnp a =-,所以21111(23)20a a x e x e --+-+>, 同理21122(23)20a a x ex e --+-+<,所以2112111111(23)2(23)2a a a a x e x e x e x e ----+-+<+-+, 所以12121()[(23)]0a x x x x e --++-<, 所以12123a x x e -+<-+,由2a <得:1122332a x x e e -+<-+<-,综上:12432x x e <+<-. 【名师点睛】本题考查导数的综合应用,不等式的证明,关键是运用分类讨论,构造函数的思想去解决问题,属于难题.12.已知函数()2211ln 24f x x ax x x ax ⎛⎫=--+ ⎪⎝⎭.(1)若()f x 在()0,+?单调递增,求a 的值;(2)当1344a e <<时,设函数()()f x g x x=的最小值为()h a ,求函数()h a 的值域.【答案】(1)1;(2)0,4e ⎛⎫ ⎪⎝⎭. 【要点分析】 (1)由()f x 在()0,+?单调递增,利用导数知()0f x ¢³在()0,+?上恒成立即可求参数a 的值;(2)由()()f x g x x =有()11ln 24g x x a x x a ⎛⎫=--+ ⎪⎝⎭,利用二阶导数可知()g x '在()0,+?上单调递增,进而可知()01,x e ∃∈,使得()00g x '=,则有()g x 的单调性得最小值()()000011ln 24g x x a x x a h a ⎛⎫=--+= ⎪⎝⎭,结合1344a e <<并构造函数可求0x 取值范围,进而利用导数研究()000031ln ln 42h a x x x x ⎛⎫=-⎪⎝⎭的单调性即可求范围;【答案详解】(1)()()ln f x x a x '=-,又()f x 在()0,+?单调递增,∴()0f x ¢³,即()ln 0x a x -≥在()0,+?上恒成立,(i )当1x >时,ln 0x >,则需0x a -≥,故min a x ≤,即1a ≤; (ii )当1x =时,ln 0x =,则a R ∈;(iii )当01x <<时,ln 0x <,则需0x a -≤,故max a x ≥,即1a ≥; 综上所述:1a =; (2)()()11ln 24f x g x x a x x a x ⎛⎫==--+ ⎪⎝⎭,()11ln 24a g x x x '=-+,()212a g x x x ''=+,∵1344a e <<,有()0g x ''>, ∴()g x '在()0,+?上单调递增,又()1104g a '=-+<,()304a g e e '=-+>, ∴()01,x e ∃∈,使得()00g x '=,当()00,x x ∈时,()0g x ¢<,函数()g x 单调递减,当()0,x x ∈+∞时,()0g x ¢>,函数()g x 单调递增,故()g x 的最小值为()()000011ln 24g x x a x x a h a ⎛⎫=--+=⎪⎝⎭,由()00g x '=得00011ln 24a x x x =+,因此()000031ln ln 42h a x x x x ⎛⎫=- ⎪⎝⎭,令()11ln 24t x x x x =+,()1,x e ∈,则()13ln 024t x x '=+>, ∴()t x 在()1,e 上单调递增,又1344a e <<,()114t =,()34t e e =,∴0x 取值范围为()1,e ,令()31ln ln 42x x x x x ϕ⎛⎫=-⎪⎝⎭(1x e <<),则()()()21131ln ln 2ln 3ln 102444x x x x x ϕ'=--+=-+->,∴函数()ϕx 在()1,e 上单调递增,又()10ϕ=,()4ee ϕ=, ∴()04e x ϕ<<,即函数()h a 的值域为0,4e ⎛⎫⎪⎝⎭.【名师点睛】本题考查了利用导数研究函数的单调性求参数,由原函数得到最值,构造中间函数并根据其导数讨论单调性,求最值的取值范围;中间函数需要根据步骤中的研究对象及目的确定;13.已知函数2()22ln ()f x x ax x a R =-+∈. (1)讨论函数()f x 的单调性;(2)若()f x 存在两个极值点()1221,x x x x >,求证:()()()2121(2)f x f x a x x -<--. 【答案】(1)答案不唯一,具体见解析;(2)证明见解析. 【要点分析】(1)求出导函数,根据二次函数的∆与0的关系来分类讨论函数的单调性,并注意一元二次方程根的正负与定义域的关系;(2)由()1212,x x x x <是两个极值点得到对应的韦达定理形式,然后利用条件将()()21f x f x -转变为关于12x x ,函数,再运用12x x ,的关系将不等式转化为证22212ln 0x x x -->,构造函数1()2ln (1)g x x x x x=-->,要点分析函数()g x 的单调性,得出最值,不等式可得证. 【答案详解】(1)解:函数()f x 的定义域为(0,)+∞,()2'212()22x ax f x x a x x-+=-+=,则24a ∆=-.①当0a ≤时,对(0,),()0x f x '∀∈+∞>,所以函数()f x 在(0,)+∞上单调递增;②当02a <≤时,0∆≤,所以对(0,),()0x f x '∀∈+∞≥,所以函数()f x 在(0,)+∞上单调递增;③当2a >时,令()0f x '>,得02a x -<<或2a x >,所以函数()f x在⎛ ⎝⎭,2a ⎛⎫++∞ ⎪ ⎪⎝⎭上单调递增; 令'()0f x <,得22a a x <<,所以()f x在22a a ⎛⎫+ ⎪ ⎪⎝⎭上单调递减. (2)证明:由(1)知2a >且1212,1,x x a x x +=⎧⎨=⎩,所以1201x x <<<.又由()()()()222122211122ln 22ln f x f x x ax x x ax x -=-+--+()()()()()()22222222221212121212111122ln22ln 2ln x x x x x a x x x x x x x x x x x x x =---+=--+-+=--+. 又因为()()()()()()()()222121212121212121(2)222a x x x x a x x x x x x x x x x x x --=---=--+-=---.所以要证()()()2121(2)f x f x a x x -<--,只需证()22112ln2x x x x <-. 因为121=x x ,所以只需证22221ln x x x <-,即证22212ln 0x x x -->. 令1()2ln (1)g x x x x x =-->,则2'2121()110g x x x x ⎛⎫=+-=-> ⎪⎝⎭,所以函数()g x 在(1,)+∞上单调递增,所以对1,()(1)0x g x g ∀>>=.所以22212ln 0x x x -->. 所以若()f x 存在两个极值点()1221,x x x x >,则()()()2121(2)f x f x a x x -<--. 【名师点睛】本题考查函数与导数的综合应用,属于较难题.导数中通过双极值点求解最值或证明不等式时,可通过双极值点对应的等式将待求的式子或待证明的式子转变为关于同一变量(注意变量的范围)的式子,然后通过构造新函数,要点分析新函数的单调性后从而达到求解最值或证明不等式的目的. 14.已知函数2()(2)()x f x xe a x x a R =-+∈.(1)当1a =时,求函数()f x 的单调区间; (2)当1a e >时,函数()f x 有三个不同的零点1x ,2x ,3x ,求证:1232x x x lna ++<. 【答案】(1)增区间为(,1)-∞-,(2,)ln +∞;减区间为(1,2)ln -;(2)证明见解析. 【要点分析】(1)求出原函数的导函数,得到函数零点,由导函数零点对定义域分段,再由导函数在不同区间段内的符号得到原函数的单调区间;(2)由(0)0f =,可得0x =是函数的一个零点,不妨设30x =,把问题转化为证122x x lna +<,即证122x x a e+>.由()0f x =,得(2)0x e a x -+=,结合1x ,2x 是方程(2)0x e a x -+=的两个实根,得到1212x x e e a x x -=-,代入122x x a e +>,只需证1212212x x x x e e e x x +->-,不妨设12x x >.转化为证1212212()10x x x x ex x e----->.设122x x t -=,则等价于2210(0)t t e te t -->>.设2()21(0)t t g t e te t =-->,利用导数证明()0g t >即可. 【答案详解】(1)解:()(22)(1)(2)x x x f x e xe x x e '=+-+=+-, 令()0f x '=,得11x =-,22x ln =.当1x <-或n 2>x l 时,()0f x '>;当12x ln -<<时,()0f x '<.()f x ∴增区间为(,1)-∞-,(2,)ln +∞;减区间为(1,2)ln -;(2)证明:(0)0f = ,0x ∴=是函数的一个零点,不妨设30x =, 则要证122x x lna +<,只需证122x x a e +>. 由()0f x =,得(2)0x e a x -+=,1x ,2x 是方程(2)0x e a x -+=的两个实根, ∴11(2)x e a x =+,①22(2)x e a x =+,②,①-②得:1212x x e e a x x -=-,代入122x x a e+>,只需证1212212x xx x e e e x x +->-,不妨设12x x >.120x x -> ,∴只需证1212212()x x x x e e x x e+->-.20x e >,∴只需证1212212()10x x x x e x x e ----->.设122x x t -=,则等价于2210(0)t t e te t -->>. 设2()21(0)t t g t e te t =-->,只需证()0g t >, 又()2(1)t t g t e e t =--',设()1(0)t t e t t ϕ=-->,则()10t t e ϕ'=->,()t ϕ∴在(0,)+∞上单调递增,则()(0)0t ϕϕ>=.()0g t ∴'>,从而()g t 在(0,)+∞上是增函数, ()(0)0g t g ∴>=.综上所述,1232x x x lna ++<.【名师点睛】本题考查利用导数研究函数的单调性,考查利用导数求函数的极值,考查数学转化思想方法,属难题.15.已知函数()223x xe f x e -+=,其中e 为自然对数的底数.(1)证明:()f x 在(),0-∞上单调递减,()0,∞+上单调递增; (2)设0a >,函数()212cos cos 3g x x a x a =+--,如果总存在[]1,x a a ∈-,对任意2x R ∈,()()12f x g x …都成立,求实数a 的取值范围.【答案】(1)证明见解析;(2)ln 2a ≥. 【要点分析】(1)直接对函数求导,判断导函数在对应区间上的符号即可证明;(2)总存在1[x a ∈-,](0)a a >,对任意2x R ∈都有12()()f x g x …,即函数()y f x =在[a -,]a 上的最大值不小于()y g x =,x ∈R 的最大值;借助单调性换元法,结合二次函数的性质分别求最值列不等式求解即可【答案详解】 (1)证明:()()23x xe ef x -='- 令()0f x '>,解得0x >,∴()f x 在()0,∞+上单调递增 令()0f x '<,解得0x <,∴()f x 在(),0-∞上单调递减 (2)总存在1[x a ∈-,](0)a a >,对任意2x R ∈都有12()()f x g x …, 即函数()y f x =在[a -,]a 上的最大值不小于()y g x =,x ∈R 的最大值()()()()max 23a af x f a f a e e -=-==+ 令[]()cos 1,1t x t =∈-,∴()2123g t t at a =+--,对称轴02a t =-< ∴()()max 513g t g ==∴()2533a a e e -+≥,52a a e e -+≥,令(),0ae m m =>,∴152m m +≥,∴2m ≥ ∴2a e ≥,∴ln 2a ≥【名师点睛】本题考查利用导数研究函数的单调性,考查三角函数的有界性,二次函数的最值以及恒成立问题的转化,考查转化思想以及计算能力,属于中档题.16.已知函数()()21ln 212h x x b x =+-,()21ln 2f x x a x =-.其中a ,b 为常数. (1)若函数()h x 在定义域内有且只有一个极值点,求实数b 的取值范围;(2)已知1x ,2x 是函数()f x 的两个不同的零点,求证:12x x +>. 【答案】(1)(),0-∞;(2)证明见解析. 【要点分析】(1)首先求函数的导数,根据题意转化为222y x x b =-+在1,2⎛⎫+∞⎪⎝⎭内有且仅有一个变号零点,根据二次函数的单调性,列式求解b 的取值范围;(2)求出当函数()f x 有两个零点时,求出a e >,再构造函数()))(0g x fx f x x =-≤≤,利用导数判断函数的单调性,得到))f x f x +<-,再通过构造得到()()21f x f x >-,利用函数的单调性证明结论.【答案详解】(1)()2222121212'b x x b x x x x h x -+⎛⎫=+=> ⎪--⎝⎭,因为函数()h x 在定义域有且仅有一个极值点, 所以222y x x b =-+在1,2⎛⎫+∞⎪⎝⎭内有且仅有一个变号零点, 由二次函数的图象和性质知21122022b ⎛⎫⨯-+< ⎪⎝⎭,解得0b <,即实数b 的取值范围为(),0-∞.(2)()2'(0)a x ax x x xf x -=-=>,当0a ≤时,()'0f x >,()f x 在()0,∞+上单调递增,函数()f x 至多有一个零点,不符合题意,。
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因为 ,所以 ,即 ,
所以 化为 ,
当 时,不等式 等价于 ,即 ,解得 ;
当 时,不等式 等价于 ,即 ,解得 ;
综上,不等式 的解集为 .
点睛:本题考查了与函数有关的不等式的求解问题,其中解答中涉及到利用条件构造新函数和利用导数研究函数的单调性,以及根据单调性和奇偶性的关系对不等式进行转化,解答中一定要注意函数值为零是自变量的取值,这是题目的一个易错点,试题综合性强,属于中档试题.
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】由题意得 ,令
,选A.
点睛:对于求不等式成立时的参数范围问题,在可能的情况下把参数分离出来,使不等式一端是含有参数的不等式,另一端是一个区间上具体的函数,这样就把问题转化为一端是函数,另一端是参数的不等式,便于问题的解决.但要注意分离参数法不是万能的,如果分离参数后,得出的函数解析式较为复杂,性质很难研究,就不要使用分离参数法.
故答案为B。
11.已知函数 有两个零点,则 的取值范围是()
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】函数 的定义域为 ,因为 ,当 时, ,则函数 在 上单调递增,不满足条件;当 时,令 ,得 ,所以 在 上单调递减,在 上单调递增,所以 为极小值点,要使 有两个零点,即要 ,即 ,则 的取值范围是 ,故选D.
6.函数 的图象是()
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】由函数 ,则 ,所以函数 为奇函数,
图象关于原点对称,
又 时, ,
所以当 时, 单调递增,当 时, 单调递减,
综上,函数的图象大致为选项A,故选A.
7.已知函数 是函数 的导函数, ,对任意实数都有 ,设 则不等式 的解集为()
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】∵
∴
∵对任意实数都有
∴ ,即 在 上为单调减函数
又∵
∴
∴不等式 等价于
∴不等式 的解集为
故选B
点睛:利用导数解抽象函数不等式,实质是利用导数研究对应函数单调性,而对应函数需要构造.构造辅助函数常根据导数法则进行:如 构造 , ,构造 , 构造 , 构造 等.
8.若函数 在定义域上单调递增,则实数 的取值范围为()
18.若函数 的图象上存在与直线 平行的切线,则实数 的取值范围是__________.
【答案】
【解析】函数 的导数为 ,
因为函数 存在与直线 平行的切线,
所以方程 在区间 上有解,
即 在区间 上有解,
因为 ,则 ,所以 .
点睛:本题主要考查了导数的几何意义的应用问题,其中解答中涉及到函数的导数的求解,导数的几何意义的应用,以及存在性问题的转化等知识点的运用,试题有一定的难度,属于中档试题,解答中把存在性命题转化为方程的有解问题是解答的关键.
∴ 且 ,
∴ ,
∴ ;
∴
当 时取等号。
故选B
点睛:本题主要考查了导数的运算,以及函数的最值及几何意义和不等式的应用,综合性强但并不难
14.设函数 是定义在 上的偶函数, 为其导函数,当 时, ,且 ,则不等式 的解集为()
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】设 ,则 恒成立,
所以函数 在 上是增函数,
导数复习题
一、单选题
1.函数 在 处的导数 的几何意义是()
A.在点 处的斜率
B.在点 处的切线与 轴所夹的锐角的正切值
C.曲线 在点 处切线的斜率
D.点 与点 连线的斜率
【答案】C
【解析】由导数的几何意义可知,函数 在 的导数 为曲线在点 处的切线的斜率.
考点:导数的几何意义.
2.已知直线 与曲线 在点 处的切线互相垂直,则 为()
20.若函数 在 处有极小值,则实数 等于_________.
【答案】1
【解析】函数 在 处有极小值得 是极值点,所以 得 =1
21.已知曲线 在点 处的切线与曲线 相切,则 ____.
【答案】
【解析】 的导数为 ,
曲线 在 处的切线斜率为 ,
则曲线 在点 处的切线方程为 .
由于切线与曲线 相切,故 可联立 ,得 ,
所以 即
所以
实数 的取值范围是 .
27.已知 .
(I)若 ,求曲线 在点 处的切线方程.
(II)若 ,求函数 的单调区间.
(III)若不等式 恒成立,求实数 的取值范围.
(1)根据参变分离,转化为不含参数的函数的最值问题;
(2)若 就可讨论参数不同取值下的函数的单调性和极值以及最值,最终转化为 ,若 恒成立,转化为 ;
(3)若 恒成立,可转化为 .
二、填空题
16.完成的导数 __________.
( )曲线 在 处的切线方程为__________.
试题解析:(1)令 ,解得 或 ,
令 ,解得: .
故函数 的单调增区间为 ,单调减区间为 .
(2)由(1)知 在 上单调递增,在 上单调递减,在 上单调递增,
又 , , ,
∴ ,
∵ 对 恒成立,
∴ ,即 ,∴
点睛:对于求不等式成立时的参数范围问题,一般有三个方法,一是分离参数法,使不等式一端是含有参数的式子,另一端是一个区间上具体的函数,通过对具体函数的研究确定含参式子满足的条件.二是讨论分析法,根据参数取值情况分类讨论,三是数形结合法,将不等式转化为两个函数,通过两个函数图像确定条件.
因为 在定义 上的偶函数,所以 是 上的奇函数,
所以函数 在 上是增函数,
因为 ,所以 ,即 ,
所以 化为 ,
当 时,不等式 等价于 ,即 ,即 ,
当 时,不等式 等价于 ,即 ,即 ,
故所求不等式的解集为 ,故选A.
点睛:本题主要考查了导数在函数中的综合应用,其中解答中涉及到右条件构造新函数和利用导数研究函数的单调性,利用单调性和奇偶性的关系,对不等式进行转化等知识点的考查,本题的解答中构造新函数 ,利用函数 的单调性和奇偶性,以及把握函数值为零的自变量的取值符号是解答的关键.
【解析】试题分析:(1)先求函数导数,再求导函数零点,列表分析导函数符号变化规律,确定极值(2)先求函数导数,再求导函数零点,列表分析导函数符号变化规律,确定单调性,画出函数图像,根据图像确定实数 的取值范围.
试题解析:(1)因为
令 ,因为 ,所以
1
0
极小值
所以
(2)
所以
令 得
当 时, ;当 时,
故 在 上递减;在 上递增
点睛:本题主要考查了导数在求函数零点中的应用,难度一般;函数零点问题,可以研究函数的单调性、极值等,也可以等价转化为相对应方程的解,同时还可转化为两个函数图象交点的问题,在该题中,主要是利用对函数 进行求导,利用导数判断单调性,通过判断极值与0的关系,得参数的值.
12.若函数 在区间 上单调递增,则k的取值范围是()
所以由 ,解得 .
22.已知函数 ,若函数 的图象在 处的切线方程为 ,则 __________.
【答案】0
【解析】因为 ,所以由导数的几何意义可得切线的斜率 ,即 ,切线方程为 ,又 ,故 ,则 ,应填答案 。
23.若函数 的图象在点 处的切线斜率为 ,则函数 的极小值是__________.
【答案】
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】由条件知道 恒成立,即 恒成立, 是减函数,
所以 故选D.
点睛:已知函数单调性求参,化为恒成立求参的问题,变量分离.
13.已知二次函数 的导函数为 , ,对于任意实数 ,有 ,则 的最小值为()
A.1B.2C.-1D.-2
【答案】B
【解析】∵ ,
∴ ;
∵对于任意实数x都有 ,
25.已知函数
(1)当函数 在点 处的切线与直线 垂直时,求实数 的值;
(2)若 时, 恒成立,求实数 的取值范围.
【答案】(1) (2)
【解析】试题分析:(1)根据导数几何意义得切线的斜率 ,解得实数 的值(2)化简不等式得 在 时恒成立.利用导数研究函数 单调性并确定最大值,即得实数 的取值范围
( )函数 的导函数为 __________.
( )函数 , 的导函数为 __________.
(5)函数 的单调递增区间为__________.
(6)三次函数 在 内是减函数,则实数 的取值范围是__________.
【答案】(1) (2) (3) (4) (5) (6)
【解析】( ) , .
( ) ,令 , ,
15.若不等式 对于一切 恒成立,则 的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】 对于一切 成立,
则等价为a⩾ 对于一切x∈(0, )成立,
即a⩾−x− 对于一切x∈(0, )成立,
设y=−x− ,则函数在区间(0, 〕上是增函数
∴−x− < −2= ,
∴a⩾ .
故选:C.
点睛:导数问题经常会遇见恒成立的问题:
19.已知函数 ,若 使得 ,则实数 的取值范围是________.
【答案】
【解析】满足题意时应有:f(x)在 的最小值不小于g(x)在x2∈[2,3]的最小值,
由对勾函数的性质可知函数 在区间 上单调递减,
f(x)在 的最小值为f(1)=5,
当x2∈[2,3]时,g(x)=2x+a为增函数,
g(x)在x2∈[2,3]的最小值为g(2)=a+4,
4.设 、 分别是定义在 上的奇函数和偶函数,当 时, .且 .则不等式 的解集是()
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】因 .,即[f(x)g(x)]'>0
故f(x)g(x)在(﹣∞,0)上递增,