高中数学题型归纳大全函数与导数题专题练习二
高中数学人教A版选择性必修二17函数与导数专题(二)构造新函数专题

(2)设函数 f (x) 是定义在 R 上的奇函数,函数 g(x) 是定义在 R 上的偶函数,且 g(x) 0 ,当 x 0 时, f (x)g(x) f (x)g(x) 0 ,若 f (2) 0 ,则不等式 f (x) 0 的解集是___________________
g(x)
例 2(1) f (x) 是可导函数,且 xf '(x) f (x) 0 ,若 a b ,则 (
(2)已知 f (x) f (x) 0, 构造 H (x) ex f (x)
(3)已知 xf (x) f (x) 0, 构造 H (x) xf (x)
(4)已知 xf (x) nf (x) 0, 构造 H (x) xn f (x)
关系是“减号”型
(1)已知 f (x)g(x) g(x) f (x) 0, 构造 H (x) f (x) (g(x) 0) g(x)
2、若函数
f
(x)
在区间
R
上的导数为
f
' ( x) , [
f (x) ex
]'
_______________
3、若函数 f (x) 在区间 R 上的导数为 f ' (x) , f (x) cosx =
2 课时
4、抽象导函数常见模型总结: 关系是“加号”型
(1)已知 f (x)g(x) g(x) f (x) 0, 构造 H (x) f (x)g(x)
2、定义在 R 上的函数 f (x) 满足 f (x) f (x) 0 ,若 f(0) 1, 则不等式 ex f ( x) 1的解集为
3、定义在 R 上的函数 f (x) 满足 f (x) - f (x) 0 ,若 f(0) 1, 则不等式 f (x) ex 的解集为______________
高中数学函数与导数常考题型归纳

高中数学函数与导数常考题型整理归纳题型一 : 利用导数研究函数的性质利用导数研究函数的单调性、极值、最值是高考的热点问题之一,每年必考,一般观察两类题型:(1)谈论函数的单调性、极值、最值,(2) 利用单调性、极值、最值求参数的取值范围.【例 1】已知函数 f ( x) =ln x+ a(1 -x).(1)谈论 f ( x) 的单调性;(2)当 f x有最大值,且最大值大于a-2时,求实数a的取值范围.( )21解(1) f ( x) 的定义域为 (0 ,+∞ ) , f ′( x) =x- a.若 a≤0,则 f ′ ( x) >0,因此 f ( x) 在 (0 ,+∞ ) 上单调递加 .1若 a>0,则当 x∈ 0,a时, f ′( x) >0;当x∈1,+∞ 时, f ′x<,a()011因此 f ( x) 在 0,a上单调递加,在a,+∞ 上单调递减 .综上,知当 a≤0时, f ( x) 在(0 ,+∞ ) 上单调递加;当 a>0 时, f ( x) 在 0,1上单调递加,在1,+∞ 上单调递减 .a a(2)由 (1) 知,当 a≤0时, f ( x) 在(0 ,+∞ ) 上无最大值;1111当 a>0 时, f ( x) 在 x=a处获取最大值,最大值为 f a=ln a+ a 1-a=- ln a+ a- 1.因此f1>a-2等价于lna+ a-<a2 1 0.令g( a) =ln a+a-1,则 g( a) 在(0 ,+∞ ) 上单调递加,g(1) =0.于是,当 0<a<1 时, g( a) <0;当a>1 时, g( a) > 0.因此,实数 a 的取值范围是 (0 , 1).【类题通法】 (1) 研究函数的性质平时转变成对函数单调性的谈论,谈论单调性要先求函数定义域,再谈论导数在定义域内的符号来判断函数的单调性.(2) 由函数的性质求参数的取值范围,平时依照函数的性质获取参数的不等式,再解出参数的范围.若不等式是初等的一次、二次、指数或对数不等式,则能够直接解不等式得参数的取值范围;若不等式是一个不能够直接解出的超越型不等式时,如求解 ln a +a -1<0,则需要构造函数来解 .【变式训练】 已知 a ∈ R ,函数 f ( x) = ( - x 2+ax)e x ( x ∈ R , e 为自然对数的底数 ).(1) 当 a =2 时,求函数 f ( x) 的单调递加区间;(2) 若函数 f ( x) 在 ( - 1,1) 上单调递加,求实数 a 的取值范围 .解 (1) 当 a = 2 时, f ( x) =( -x 2+2x)e x ,因此 f ′(x) = ( - 2x +2)e x +( - x 2+2x)e x= ( - x 2+2)e x .令 f ′(x)>0 ,即 ( -x 2+2)e x >0,由于 e x >0,因此- x 2+ 2>0,解得- 2<x< 2.因此函数 f ( x) 的单调递加区间是 ( - 2, 2).(2) 由于函数 f ( x) 在( -1, 1) 上单调递加,因此 f ′(x) ≥0对 x ∈( - 1,1) 都成立,由于 f ′(x) = ( - 2x +a)e x +( - x 2+ax)e x=- x 2+( a -2) x +a]e x ,因此- x 2+ ( a -2) x + a]e x ≥0 对 x ∈( - 1, 1) 都成立 .由于 e x >0,因此- x 2+( a - 2) x +a ≥0对 x ∈( - 1, 1) 都成立,x 2+2x(x +1)2- 1即 a ≥ x +1 =x +11= ( x +1) -x +1对 x ∈( - 1,1) 都成立 .11令 y =( x + 1) -x +1,则 y ′= 1+(x +1)2>0.1因此 y =( x +1) - x + 1在( -1,1) 上单调递加,因此 y<(1 +1) -1 3 3 1+1 = . 即 a ≥ .223因此实数 a 的取值范围为 a ≥2.题型二 : 利用导数研究函数零点或曲线交点问题函数的零点、方程的根、曲线的交点,这三个问题实质上同属一个问题,它们之间可相互转变,这类问题的观察平时有两类: (1) 谈论函数零点或方程根的个数; (2) 由函数零点或方程的根求参数的取值范围 .m【例 2】设函数 f(x) = ln x +x,m∈R.(1)当 m=e(e 为自然对数的底数 ) 时,求 f ( x) 的极小值;x(2) 谈论函数 g( x) =f ′(x) -3零点的个数 .e解(1) 由题设,当 m=e 时, f ( x) =ln x+x,x- e定义域为 (0 ,+∞ ) ,则 f ′(x) =x2,由f′(x)=0,得x=e.∴当 x∈(0 , e) , f ′ ( x) < 0, f ( x) 在 (0 ,e) 上单调递减,当 x∈(e,+∞ ) , f ′( x) >0,f ( x) 在(e ,+∞ ) 上单调递加,e∴当 x=e 时, f ( x) 获取极小值 f (e) =ln e +e=2,∴f ( x) 的极小值为 2.x 1 m x(2) 由题设 g( x) = f ′(x) -3=x-x2-3( x>0) ,1令g( x) =0,得 m=- x3+ x( x>0).31 3设φ( x) =-3x +x( x>0) ,则φ′(x) =- x2+ 1=- ( x-1)( x+1) ,当x∈(0 , 1) 时,φ′( x) >0,φ ( x) 在(0 , 1) 上单调递加;当x∈(1 ,+∞ ) 时,φ′( x) <0,φ ( x) 在(1 ,+∞ ) 上单调递减 .∴x= 1 是φ ( x) 的唯一极值点,且是极大值点,因此 x=1 也是φ ( x) 的最大值点 .2∴ φ( x) 的最大值为φ(1) =3.又φ(0) = 0,结合 y=φ( x) 的图象 ( 如图 ) ,2可知①当 m>3时,函数 g( x) 无零点;2②当 m=3时,函数 g( x) 有且只有一个零点;2③当 0<m<3时,函数 g( x) 有两个零点;④当 m≤0时,函数 g( x) 有且只有一个零点 .2综上所述,当 m>3时,函数 g( x) 无零点;2当 m=3或 m≤0时,函数 g( x) 有且只有一个零点;2当 0<m<3时,函数 g( x) 有两个零点 .【类题通法】利用导数研究函数的零点常用两种方法:(1)运用导数研究函数的单调性和极值,利用单调性和极值定位函数图象来解决零点问题;(2)将函数零点问题转变成方程根的问题,利用方程的同解变形转变成两个函数图象的交点问题,利用数形结合来解决 .【变式训练】函数 f ( x) =( ax2+ x)e x,其中 e 是自然对数的底数, a∈R.(1)当 a>0 时,解不等式 f ( x) ≤0;(2)当 a=0 时,求整数 t 的所有值,使方程 f ( x) = x+ 2 在 t ,t +1] 上有解 .解(1) 由于 e x>0, ( ax2+x)e x≤ 0.∴ax2+ x≤0. 又由于 a>0,1因此不等式化为x x+a≤ 0.1因此不等式 f ( x) ≤0的解集为-a,0 .(2)当 a=0 时,方程即为 xe x=x+2,由于 e x>0,因此 x=0 不是方程的解,2x因此原方程等价于 e -x- 1=0.x2令h( x) =e -x-1,x2由于 h′(x) = e +x2>0 对于 x∈( -∞, 0) ∪(0 ,+∞ ) 恒成立,因此 h x 在 -∞, 0) 和 (0,+∞ )内是单调递加函数,( ) (又 h= - ,h2h - =-3-1,(1) e 3<0(2) =e -2>0, (3)e3<0h -2) =- 2,( e >0因此方程 f x ) =x + 有且只有两个实数根且分别在区间, 和- ,- 2]上,因此整数 t 的所有值( 21 2] 3为 { - 3, 1}.题型三 : 利用导数研究不等式问题导数在不等式中的应用是高考的热点,常以解答题的形式观察,以中高档题为主,突出转变思想、函数思想的观察,常有的命题角度: (1) 证明简单的不等式; (2) 由不等式恒成立求参数范围问题;(3)不等式恒成立、能成立问题 .【例 3】设函数 f ( x) = e 2x -aln x.(1) 谈论 f ( x) 的导函数 f ′(x) 零点的个数;2 (2) 证明:当 a >0 时, f ( x) ≥2a +aln .axa(1) 解 f( x) 的定义域为 (0 ,+∞ ) , f ′( x) = 2e 2-x ( x >0).当 a ≤0时, f ′x > ,f ′ x 没有零点.( )( )2xa当 a >0 时,设 u( x) =e , v( x) =- x ,由于 u x = 2x 在 (0 ,+∞ 上单调递加, v x =- a 在 (0,+∞ ) 上单调递加,因此f ′(x 在 (0,+( ) e ) ( ) x)∞) 上单调递加 .a1又 f ′(a) >0,当 b 满足 0<b < 4且 b <4时, f ′( b) < 0( 谈论 a ≥1或 a <1 来检验 ) ,故当 a >0 时, f ′( x) 存在唯一零点 .(2)证明 由 (1) ,可设 f ′(x 在 (0 ,+∞ 上的唯一零点为 x 0,当 x ∈(0 , x 0 时, f ′ x < ;) ) ) ( ) 0当 x ∈(x 0 ,+∞ ) 时, f ′( x) >0.故 f ( x) 在(0 , x 0 ) 上单调递减,在 ( x 0,+∞ ) 上单调递加,因此当 x = x 0 时, f ( x) 获取最小值,最小值为 f ( x 0 )a由于 2e2x 0- x 0=0,因此 f ( x 0 ) = a+ 2ax 0+aln 2 2a ≥2a + aln .x 0a22故当 a >0 时, f ( x) ≥2a + aln a .【类题通法】 1. 谈论零点个数的答题模板第一步:求函数的定义域;第二步:分类谈论函数的单调性、极值;第三步:依照零点存在性定理,结合函数图象确定各分类情况的零点个数.2. 证明不等式的答题模板第一步:依照不等式合理构造函数;第二步:求函数的最值;第三步:依照最值证明不等式 .【变式训练】 已知函数 f ( x) =ax +ln x( a ∈R).(1) 若 a =2,求曲线 y =f ( x) 在 x =1 处的切线方程;(2) 求 f ( x) 的单调区间;(3) 设 g( x) =x 2-2x +2,若对任意 x 1∈ (0 ,+∞ ) ,均存在 x 2∈0,1] 使得 f ( x 1)< g( x 2) ,求 a 的取值范围 .1解(1) 由已知得 f ′(x) = 2+ x ( x>0) ,因此 f ′(1) =2+1=3,因此斜率 k = 3. 又切点为 (1 , 2) ,所以切线方程为 y - 2= 3( x - 1) ,即 3x - y - 1= 0,故曲线 y = f ( x) 在 x =1 处的切线方程为 3x -y -1=0.1 ax +1(2) f ′(x) = a + x = x ( x>0) ,①当 a ≥0时,由于 x>0,故 ax +1>0, f ′ ( x)>0 ,因此 f ( x) 的单调增区间为 (0 ,+∞ ).1②当 a<0 时,由 f ′(x) =0,得 x =- a .11在区间 0,- a 上, f ′( x )>0 ,在区间 -a ,+∞ 上, f ′( x)<0 ,因此函数 f ( x) 的单调递加区间为0,- 1 ,单调递减区间为 1.a - ,+∞ a(3) 由已知得所求可转变成 f ( x) max <g( x) max ,g( x) =( x -1) 2+1,x ∈0, 1] ,因此 g( x) max=2,由(2) 知,当 a≥0时, f ( x) 在(0 ,+∞ ) 上单调递加,值域为 R,故不吻合题意 .a时, f x在 0,-1上单调递加,在1x的极大值即为最大值,当<0-,+∞ 上单调递减,故 f( )a a( )11是f -a=- 1+ln -a=- 1-ln( -a) ,1因此 2>-1-ln( -a) ,解得 a<-e3.。
高中数学函数与导数复习 题集附答案

高中数学函数与导数复习题集附答案1. 函数的概念与性质1.1 函数的定义函数是一种具有对应关系的数学工具,它使得一个集合中的每个元素都与另一个集合中的唯一元素相对应。
一般来说,函数由输入和输出组成,输入称为自变量,输出称为因变量。
1.2 函数的性质函数有以下几个基本性质:- 定义域:函数的自变量能取的值的范围。
例如,对于函数f(x) =√x,定义域是非负实数集。
- 值域:函数的因变量能取的值的范围。
继续以f(x) = √x为例,值域是非负实数集。
- 单调性:函数的增减关系。
可分为严格单调递增、严格单调递减、非严格单调递增、非严格单调递减四种情况。
- 奇偶性:函数图像相对于y轴的对称性。
奇函数满足f(-x) = -f(x),偶函数满足f(-x) = f(x)。
- 周期性:函数图像的重复性。
周期函数满足f(x+T) = f(x),其中T为正数。
2. 常见函数类型及性质2.1 一次函数(线性函数)一次函数的一般形式为f(x) = kx + b,其中k和b为常数。
- 斜率 k 决定了函数图像的斜率和单调性。
- 截距 b 决定了函数图像与y轴的交点位置。
2.2 二次函数(抛物线函数)二次函数的一般形式为f(x) = ax^2 + bx + c,其中a、b和c为常数,且a ≠ 0。
- 抛物线开口方向由二次项系数a的正负决定。
- 顶点坐标为(-b/2a, f(-b/2a))。
- 对称轴方程为x = -b/2a。
2.3 幂函数幂函数的一般形式为f(x) = x^a,其中a为常数。
- 当a > 1时,函数图像在定义域上是递增的。
- 当0 < a < 1时,函数图像在定义域上是递减的。
- 当a < 0时,函数图像具有奇对称性。
2.4 指数函数指数函数的一般形式为f(x) = a^x,其中a > 0且a ≠ 1。
- 指数函数的图像都通过点(0, 1)。
- 当a > 1时,函数图像在整个定义域上递增。
2020年高考数学 大题专项练习 导数与函数 二(15题含答案解析)

2020年高考数学 大题专项练习导数与函数 二1.已知函数f(x)=e x-12x 2-ax 有两个极值点x 1,x 2(e 为自然对数的底数).(1)求实数a 的取值范围; (2)求证:f(x 1)+f(x 2)>2.2.设函数f(x)=lnx-0.5ax 2-bx.(1)当a=b=0.5时,求f(x)的最大值; (2)令,其图像上任意一点P(x 0,y 0)处切线的斜率k ≤0.5恒成立,求实数a 的取值范围.3.已知函数f(x)=e x-(x+a)ln(x+a)+x,(x ∈R).(1)当a=1时,求函数f(x)的图像在x=0处的切线方程; (2)若函数f(x)在定义域上为单调递增函数, ①求a 的最大整数;②证明:4.已知函数f(x)=kx3+3(k﹣1)x2﹣k2+1在x=0,x=4处取得极值.(1)求常数k的值;(2)求函数f(x)的单调区间与极值;(3)设g(x)=f(x)+c,且∀x∈[﹣1,2],g(x)≥2c+1恒成立,求c的取值范围.5. (1)已知函数f(x)=x3+bx2+cx+d的单调减区间为[-1,2],求b,c的值.(2)设f(x)=ax3+x恰好有三个单调区间,求实数a的取值范围.6.已知函数f (x )=+x 在x=1处的切线方程为2x ﹣y+b=0.(Ⅰ)求实数a ,b 的值;(Ⅱ)设函数g (x )=f (x )+x 2﹣kx ,且g (x )在其定义域上存在单调递减区间(即g /(x )<0在其定义域上有解),求实数k 的取值范围.7.已知f(x)=12x 2-a 2ln x ,a>0.(1)若f(x)≥0,求a 的取值范围;(2)若f(x 1)=f(x 2),且x 1≠x 2,证明:x 1+x 2>2a.8.若函数f(x)+g(x)和f(x)·g(x)同时在x=t 处取得极小值,则称f(x)和g(x)为一对“P(t)函数”.(1)试判断f(x)=x 与g(x)=x 2+ax+b 是否是一对“P(1)函数”; (2)若f(x)=e x 与g(x)=x 2+ax+1是一对“P(t)函数”. ①求a 和t 的值;②若a <0,若对于任意x ∈ [1,+∞),恒有f(x)+g(x)<m ·f(x)g(x),求实数m 的取值范围.9.已知函数f(x)=ae x-ln x -1.(1)设x=2是f(x)的极值点,求a ,并求f(x)的单调区间;(2)证明:当a≥1e时,f (x)≥0.10.已知函数f(x)=x-1-alnx(其中a 为参数).(1) 求函数f(x)的单调区间;(2) 若对任意x ∈(0,+∞)都有f(x)≥0成立,求实数a 的取值集合;(3) 证明:⎝⎛⎭⎫1+1n n <e<⎝⎛⎭⎫1+1n n +1(其中n ∈N *,e 为自然对数的底数).11.已知函数.(1)若a=e ,求函数f(x)的极值;(2)若函数f(x)有两个零点,求实数a 的取值范围.12.设函数f(x)=e 2x-aln x.(1)讨论f(x)的导函数f′(x)零点的个数;(2)证明:当a>0时,f (x)≥2a+aln 2a.13.已知函数在处的切线与轴平行,()(1)试讨论在上的单调性;(2)①设,求的最小值;②证明:.14.已知函数①若函数f(x)在定义域内单调递增,求的取值范围; ②若且关于x 的方程在[1,4]上恰有两个不相等的实数根,求实数b取值范围;③设各项为正的数列满足:求证:.15.设函数f(x)=x2e x-1+ax3+bx2,已知x=-2和x=1为f(x)的极值点.(1)求a和b的值.(2)设试比较f(x)与g(x)的大小.答案解析1.解:(1)∵f(x)=e x -12x 2-ax ,∴f′(x)=e x-x -a .设g(x)=e x -x -a ,则g′(x)=e x-1.令g′(x)=e x-1=0,解得x=0.∴当x ∈(-∞,0)时,g′(x)<0,函数g(x)单调递减; 当x ∈(0,+∞)时,g′(x)>0,函数g(x)单调递增. ∴g(x)min =g(0)=1-a .当a≤1时,f′(x)=g(x)≥0,函数f(x)单调递增,无极值点; 当a>1时,g(0)=1-a<0,且当x→+∞时,g(x)→+∞; 当x→-∞时,g(x)→+∞.∴当a>1时,f′(x)=g(x)=e x-x -a 有两个零点x 1,x 2. 不妨设x 1<x 2,则x 1<0<x 2.∴函数f(x)有两个极值点时,实数a 的取值范围是(1,+∞). (2)证明:由(1)知,x 1,x 2为g(x)=0的两个实数根, x 1<0<x 2,且g(x)在(-∞,0)上单调递减. 下面先证x 1<-x 2<0,只需证g(-x 2)<0. ∵g(x 2)=ex2-x 2-a=0,得a=ex2-x 2,∴g(-x 2)=e -x2+x 2-a=e -x2-ex2+2x 2.设h(x)=e -x -e x +2x(x>0),则h′(x)=-1ex -e x+2<0,∴h(x)在(0,+∞)上单调递减,∴h(x)<h(0)=0,∴g(-x 2)<0,即x 1<-x 2<0.∵函数f(x)在(x 1,0)上单调递减,∴f(x 1)>f(-x 2),∴要证f(x 1)+f(x 2)>2,只需证f(-x 2)+f(x 2)>2,即证ex2+e -x2-x 22-2>0.设函数k(x)=e x +e -x -x 2-2(x>0),则k′(x)=e x -e -x-2x .设φ(x)=k′(x)=e x -e -x -2x ,φ′(x)=e x +e -x-2>0,∴φ(x)在(0,+∞)上单调递增,∴φ(x)>φ(0)=0,即k′(x)>0, ∴k(x)在(0,+∞)上单调递增,k(x)>k(0)=0,∴当x ∈(0,+∞)时,e x +e -x -x 2-2>0,则ex2+e -x 2-x 22-2>0,∴f(-x 2)+f(x 2)>2,∴f(x 1)+f(x 2)>2.2.解:3.解:4.解:5.解:(1)∵函数f(x)的导函数f′(x)=3x2+2bx+c,由题设知-1<x<2是不等式3x2+2bx+c<0的解集.∴-1,2是方程3x2+2bx+c=0的两个实根,∴-1+2=-23b,(-1)×2=c3,即b=-1.5,c=-6.(2)∵f′(x)=3ax2+1,且f(x)有三个单调区间,∴方程f′(x)=3ax2+1=0有两个不等的实根,∴Δ=02-4×1×3a>0,∴a<0.∴a的取值范围为(-∞,0).6.7.解:(1)f′(x)=x-a 2x =x +a x -ax(x>0).当x ∈(0,a)时,f′(x)<0,f(x)单调递减; 当x ∈(a ,+∞)时,f′(x)>0,f(x)单调递增.当x=a 时,f(x)取最小值f(a)=12a 2-a 2ln a.令12a 2-a 2ln a≥0,解得0<a< e. 故a 的取值范围是(0,e].(2)证明:由(1)知,f(x)在(0,a)上单调递减,在(a ,+∞)上单调递增, 不失一般性,设0<x 1<a<x 2<2a ,则2a-x 2<a.要证x 1+x 2>2a ,即x 1>2a-x 2,则只需证f(x 1)<f(2a-x 2). 因为f(x 1)=f(x 2),则只需证f(x 2)<f(2a-x 2). 设g(x)=f(x)-f(2a-x),a≤x≤2a.则g′(x)=x-a 2x +2a-x-a 22a -x =-2a a -x2x 2a -x≤0,所以g(x)在[a,2a)上单调递减,从而g(x)≤g(a)=0. 又a<x 2<2a ,于是g(x 2)=f(x 2)-f(2a-x 2)<0, 即f(x 2)<f(2a-x 2). 因此x 1+x 2>2a.8.解:9.解:(1)f(x)的定义域为(0,+∞),f ′(x)=ae x-1x.由题设知,f ′(2)=0,所以a=12e2.从而f(x)=12e 2e x -ln x -1,f ′(x)=12e 2e x -1x.当0<x <2时,f ′(x)<0;当x >2时,f ′(x)>0. 所以f(x)在(0,2)单调递减,在(2,+∞)单调递增.(2)证明:当a≥1e 时,f (x)≥exe -ln x -1.设g(x)=e x e -ln x -1,则g′(x)=e x e -1x.当0<x <1时,g ′(x)<0;当x >1时,g ′(x)>0.所以x=1是g(x)的最小值点. 故当x >0时,g (x)≥g(1)=0.因此,当a≥1e时,f (x)≥0.10.解:(1) f ′(x)=1-a x =x -ax(x>0),当a ≤0时,f ′(x)=1-a x =x -ax>0,所以f(x)在(0,+∞)上是增函数;当a>0时,所以f(x)的增区间是(a ,+∞),减区间是(0,a).综上所述, 当a ≤0时,f(x)的单调递增区间是(0,+∞);当a>0时,f(x)的单调递增区间是(a ,+∞),单调递减区间是(0,a). (2) 由题意得f(x)min ≥0.当a ≤0时,由(1)知f(x)在(0,+∞)上是增函数, 当x →0时,f(x)→-∞,故不合题意;(6分)当a>0时,由(1)知f(x)min =f(a)=a-1-alna ≥0.令g(a)=a-1-alna , 则由g ′(a)=-lna=0,得a=1,所以g(a)=a-1-alna ≤0,又f(x)min =f(a)=a-1-alna ≥0,所以a-1-alna=0, 所以a=1,即实数a 的取值集合是{1}.(10分)(3) 要证不等式1+1n n <e<1+1nn +1,两边取对数后,只要证nln1+1n <1<(n +1)ln1+1n ,即只要证1n +1<ln1+1n <1n,令x=1+1n ,则只要证1-1x<lnx<x-1(1<x ≤2).由(1)知当a=1时,f(x)=x-1-lnx 在(1,2]上递增, 因此f(x)>f(1),即x-1-lnx>0,所以lnx<x-1(1<x ≤2)令φ(x)=lnx +1x -1(1<x ≤2),则φ′(x)=x -1x2>0,所以φ(x)在(1,2]上递增,故φ(x)>φ(1),即lnx +1x -1>0,所以1-1x<lnx(1<x ≤2).综上,原命题得证.11.解:12.解:(1)f(x)的定义域为(0,+∞),f′(x)=2e 2x-a x(x >0).当a≤0时,f ′(x)>0,f ′(x)没有零点;当a >0时,设u(x)=e 2x,v(x)=-a x,因为u(x)=e 2x在(0,+∞)上单调递增,v(x)=-a x在(0,+∞)上单调递增,所以f′(x)在(0,+∞)上单调递增.又f′(a)>0,当b 满足0<b <a 4且b <14时,f ′(b)<0,故当a >0时,f ′(x)存在唯一零点.(2)证明:由(1)可设f′(x)在(0,+∞)上的唯一零点为x 0, 当x∈(0,x 0)时,f ′(x)<0;当x∈(x 0,+∞)时,f ′(x)>0. 故f(x)在(0,x 0)上单调递减,在(x 0,+∞)上单调递增, 所以当x=x 0时,f(x)取得最小值,最小值为f(x 0).由于2e2x 0-a x 0=0,所以f(x 0)=a 2x 0+2ax 0+aln 2a ≥2a +aln 2a.故当a >0时,f (x)≥2a+aln 2a.13.14.解:15.解:。
高三数学函数与导数压轴题训练——二次求导

高三数学函数与导数压轴题训练——二次求导导数既是高中数学的一个重要内容,又是高考的一个必考内容.近几年高考中,出现了一种新的“导数”,它是对导函数进行二次求导而产生的新函数,尤其是近几年作为高考的压轴题时常出现.[典例] 若函数f (x )=sin xx,0<x 1<x 2<π.设a =f (x 1),b =f (x 2),试比较a ,b 的大小. [思路点拨]此题可联想到研究函数f (x )=sin xx在(0,π)的单调性.函数图象虽然可以直观地反映出两个变量之间的变化规律,但大多数复合的函数作图困难较大.导数的建立拓展了应用图象解题的空间.导数这个强有力的工具对函数单调性的研究提供了简单、程序化的方法,具有很强的可操作性.当f ′(x )>0时,函数f (x )单调递增;当f ′(x )<0时,函数f (x )单调递减.[方法演示]解:由f (x )=sin xx ,得f ′(x )=x cos x -sin x x 2,设g (x )=x cos x -sin x ,则g ′(x )=-x sin x +cos x -cos x =-x sin x . ∵0<x <π,∴g ′(x )<0,即函数g (x )在(0,π)上是减函数. ∴g (x )<g (0)=0,因此f ′(x )<0, 故函数f (x )在(0,π)是减函数, ∴当0<x 1<x 2<π,有f (x 1)>f (x 2),即a >b . [解题师说]从本题解答来看,为了得到f (x )的单调性,须判断f ′(x )的符号,而f ′(x )=x cos x -sin xx 2的分母为正,只需判断分子x cos x -sin x 的符号,但很难直接判断,故可通过二次求导,判断出一次导函数的符号,并最终解决问题.[应用体验]1.已知函数f (x )满足f (x )=f ′(1)e x -1-f (0)x +12x 2,求f (x )的解析式及单调区间.解:因为f (x )=f ′(1)e x -1-f (0)x +12x 2,所以f ′(x )=f ′(1)e x -1-f (0)+x . 令x =1,得f (0)=1.所以f (x )=f ′(1)e x -1-x +12x 2,所以f (0)=f ′(1)e -1=1,解得f ′(1)=e. 所以f (x )=e x -x +12x 2.设g (x )=f ′(x )=e x -1+x ,则g ′(x )=e x +1>0,所以y =g (x )在R 上单调递增.因为f ′(0)=0,所以f ′(x )>0=f ′(0)⇔x >0,f ′(x )<0=f ′(0)⇔x <0.所以f (x )的解析式为f (x )=e x -x +12x 2,且单调递增区间为(0,+∞),单调递减区间为(-∞,0).[典例] (理)已知函数f (x )=(1)若x =23为y =f (x )的极值点,求实数a 的值;(2)若y =f (x )在[1,+∞)上为增函数,求实数a 的取值范围;(3)若a =-1时,方程f (1-x )-(1-x )3=bx 有实根,求实数b 的取值范围.[方法演示]解:(1)f ′(x )=aax +1+3x 2-2x -a .由题意,知f ′⎝⎛⎭⎫23=0,所以a 23a +1+43-43-a =0,解得a =0.当a =0时,f ′(x )=x (3x -2),从而x =23为y =f (x )的极值点.(2)因为f (x )在[1,+∞)上为增函数, 所以f ′(x )=aax +1+3x 2-2x -a=x [3ax 2+(3-2a )x -(a 2+2)]ax +1≥0在[1,+∞)上恒成立.当a =0时,f ′(x )=x (3x -2),此时f (x )在[1,+∞)上为增函数恒成立,故a =0符合题意;当a ≠0时,由ax +1>0对x >1恒成立,知a >0.所以3ax 2+(3-2a )x -(a 2+2)≥0对x ∈[1,+∞)恒成立.令g (x )=3ax 2+(3-2a )x -(a 2+2),其对称轴为x =13-12a ,因为a >0,所以13-12a <13,所以g (x )在[1,+∞)上为增函数,所以只需g (1)≥0即可,即-a 2+a +1≥0,解得0<a ≤1+52.综上,实数a 的取值范围为⎣⎢⎡⎦⎥⎤0,1+52.(3)由已知得,x >0,∴b =x (ln x +x -x 2)=x ln x +x 2-x 3.令g (x )=x ln x +x 2-x 3,则g ′(x )=ln x +1+2x -3x 2. 令h (x )=g ′(x ),则h ′(x )=1x +2-6x =-6x 2-2x -1x . 当0<x <1+76时,h ′(x )>0,∴函数h (x )=g ′(x )在⎝⎛⎭⎪⎫0,1+76上递增;当x >1+76时,h ′(x )<0,∴函数h (x )=g ′(x )在⎝ ⎛⎭⎪⎫1+76,+∞上递减.又g ′(1)=0,∴存在x 0∈⎝⎛⎭⎪⎫0,1+76,使得g ′(x 0)=0.当0<x <x 0时,g ′(x )<0,∴函数g (x )在(0,x 0)上递减; 当x 0<x <1时,g ′(x )>0,∴函数g (x )在(x 0,1)上递增; 当x >1时,g ′(x )<0,∴函数g (x )在(1,+∞)上递减.又当x →+∞时,g (x )→-∞.又g (x )=x ln x +x 2-x 3=x (ln x +x -x 2)≤x ⎝⎛⎭⎫ln x +14, 当x →0时,ln x +14<0,则g (x )<0,且g (1)=0,∴b 的取值范围为(-∞,0]. [解题师说]本题从题目形式来看,是极其常规的一道导数考题,第(3)问要求参数b 的范围问题,实际上是求g (x )=x (ln x +x -x 2)极值问题,问题是g ′(x )=ln x +1+2x -3x 2=0这个方程求解不易,这时我们可以尝试对h (x )=g ′(x )再一次求导并解决问题.所以当导数值等于0这个方程求解有困难,考虑用二次求导尝试不失为一种妙法.(文)已知函数f (x )=e x -x ln x ,g (x )=e x -tx 2+x ,t ∈R ,其中e 为自然对数的底数. (1)求函数f (x )的图象在点(1,f (1))处的切线方程;(2)若g (x )≥f (x )对任意的x ∈(0,+∞)恒成立,求t 的取值范围. [方法演示]解:(1)由f (x )=e x -x ln x ,知f ′(x )=e -ln x -1, 则f ′(1)=e -1, 而f (1)=e ,则所求切线方程为y -e =(e -1)(x -1), 即y =(e -1)x +1.(2)∵f (x )=e x -x ln x ,g (x )=e x -tx 2+x ,t ∈R ,∴g (x )≥f (x )对任意的x ∈(0,+∞)恒成立等价于e x -tx 2+x -e x +x ln x ≥0对任意的x ∈(0,+∞)恒成立,即t ≤e x +x -e x +x ln x x 2对任意的x ∈(0,+∞)恒成立.令F (x )=e x +x -e x +x ln xx 2,则F ′(x )=x e x +e x -2e x -x ln x x 3=1x 2⎝⎛⎭⎫e x+e -2e x x -ln x , 令G (x )=e x+e -2e xx -ln x ,则G ′(x )=e x -2(x e x -e x )x 2-1x =e x (x -1)2+e x -xx 2>0对任意的x ∈(0,+∞)恒成立.∴G (x )=e x+e -2e xx -ln x 在(0,+∞)上单调递增,且G (1)=0,∴当x ∈(0,1)时,G (x )<0,当x ∈(1,+∞)时,G (x )>0,即当x ∈(0,1)时,F ′(x )<0,当x ∈(1,+∞)时,F ′(x )>0,∴F (x )在(0,1)上单调递减,在(1,+∞)上单调递增, ∴F (x )≥F (1)=1, ∴t ≤1,即t 的取值范围是(-∞,1]. [解题师说]本题从题目形式来看,是极其常规的一道导数考题,第(2)问要求参数t 的范围问题,实际上是求F (x )=e x +x -e x +x ln x x 2极值问题,问题是F ′(x )=1x 2e x+e -2e x x -ln x 这个方程求解不易,这时我们可以尝试对G (x )=F ′(x )再一次求导并解决问题.所以当导数值等于0这个方程求解有困难,考虑用二次求导尝试不失为一种妙法.[应用体验]2.设k ∈R ,函数f (x )=e x -(1+x +kx 2)(x >0). (1)若k =1,求函数f (x )的导函数f ′(x )的极小值;(2)若对任意的t >0,存在s >0,使得当x ∈(0,s )时,都有f (x )<tx 2,求实数k 的取值范围.解:(1)当k =1时,函数f (x )=e x -(1+x +x 2), 则f (x )的导数f ′(x )=e x -(1+2x ), 令g (x )=f ′(x ),则g ′(x )=e x -2, 当0<x <ln 2时,g ′(x )<0; 当x >ln 2时,g ′(x )>0,从而f ′(x )在(0,ln 2)上递减,在(ln 2,+∞)上递增. 故导数f ′(x )的极小值为f ′(ln 2)=1-2ln 2.(2)对任意的t >0,记函数F (x )=f (x )-tx 2=e x -[1+x +(k +t )x 2],x >0, 根据题意,存在s >0,使得当x ∈(0,s )时,F (x )<0.易得F (x )的导数F ′(x )=e x -[1+2(k +t )x ], 令h (x )=F ′(x ),则h ′(x )=e x -2(k +t ). ①若h ′(x )≥0,注意到h ′(x )在(0,s )上递增, 故当x ∈(0,s )时,h ′(x )>h ′(0)≥0,于是F ′(x )在(0,s )上递增,则当x ∈(0,s )时,F ′(x )>F ′(0)=0,从而F (x )在(0,s )上递增.故当x ∈(0,s )时,F (x )>F (0)=0,与已知矛盾;②若h ′(x )<0,因为h ′(x )在(0,s )上连续且递增,故存在s >0,使得当x ∈(0,s ),h ′(x )<0,从而F ′(x )在(0,s )上递减,于是当x ∈(0,s )时,F ′(x )<F ′(0)=0,因此F (x )在(0,s )上递减.故当x ∈(0,s )时,F (x )<F (0)=0,满足已知条件.综上所述,对任意的t >0,都有h ′(x )<0, 所以1-2(k +t )<0,即k >12-t ,故实数k 的取值范围为⎝⎛⎭⎫12-t ,+∞.[典例] 证明当x >0时,sin x >x -x 36.[方法演示]证明:令f (x )=sin x -x +x 36,则f ′(x )=cos x -1+x 22,所以f ″(x )=-sin x +x .易知当x >0时,sin x <x ,所以在(0,+∞)上f ″(x )>0, 所以f ′(x )在(0,+∞)上单调递增.又f ′(0)=0,所以在(0,+∞)有f ′(x )>f ′(0)=0, 所以f (x )在(0,+∞)上单调递增. 故当x >0时,f (x )=sin x -x +x 36>f (0)=0.所以sin x >x -x 36(x >0).[解题师说]本题是应用导数证明不等式.证明的关键在于构造适当的函数,然后在相应区间上用二次求导的方法判定导数的符号,得到导函数的单调性,再利用单调性证明不等式.[应用体验]3.已知函数f (x )=m e x -ln x -1.(1)当m =0时,求曲线y =f (x )在点(1,f (1))处的切线方程; (2)当m ≥1时,证明:f (x )>1.解:(1)当m =0时,f (x )=-ln x -1,则f ′(x )=-1x ,所以f (1)=-1,f ′(1)=-1.所以曲线y =f (x )在点(1,f (1))处的切线方程为y -(-1)=-(x -1),即x +y =0. (2)证明:当m ≥1时,f (x )=m e x -ln x -1≥e x -ln x -1. 要证f (x )>1,只需证e x -ln x -2>0. 设g (x )=e x -ln x -2,则g ′(x )=e x -1x .设h (x )=e x -1x ,则h ′(x )=e x +1x2>0.所以函数h (x )=g ′(x )=e x -1x 在(0,+∞)上单调递增. 因为g ′⎝⎛⎭⎫12=e 12-2<0,g ′(1)=e -1>0,所以函数g ′(x )=e x -1x 在(0,+∞)上有唯一零点x 0,且x 0∈⎝⎛⎭⎫12,1. 因为g ′(x 0)=0,所以e x 0=1x 0,即ln x 0=-x 0.当x ∈(0,x 0)时,g ′(x )<0;当x ∈(x 0,+∞)时,g ′(x )>0, 所以当x =x 0时,g (x )取得极小值也是最小值g (x 0). 故g (x )≥g (x 0)=e x 0-ln x 0-2=1x 0+x 0-2>0.综上可知,当m ≥1时,f (x )>1.1.(理)对任意实数x ,证明不等式1+x ln(x +1+x 2)≥1+x 2. 证明:设f (x )=1+x ln(x +1+x 2)-1+x 2,∵f ′(x )=ln(x +1+x 2)+x ⎝ ⎛⎭⎪⎫1+x 1+x 2x +1+x 2-x1+x 2=ln(x +1+x 2),设h (x )=f ′(x ),则h ′(x )=1+x 1+x 2x +1+x2=1+x 2+x 1+x 2(x +1+x 2)=11+x 2>0,所以f ′(x )在(-∞,+∞)上是增函数. 由f ′(x )=0,即ln(x +1+x 2)=0,得x =0.所以当x <0时,f ′(x )<0,则f (x )在(-∞,0)上为减函数; 当x >0时,f ′(x )>0,则f (x )在(0,+∞)上为增函数. 故f (x )在x =0处有极小值,所以f (x )≥f (0)=0, 即1+x ln(x +1+x 2)≥1+x 2.(文)已知函数f (x )=(x +1)ln x -ax ,当x 0∈(1,+∞)时,函数f (x )的图象在点(x 0,f (x 0))处的切线方程为y =1ex -e.(1)求a 的值;(2)求证:函数f (x )在定义域内单调递增. 解:(1)由题意,得f ′(x )=ln x +1x +1-a ,所以函数f (x )的图象在点(x 0,f (x 0))处的切线方程为y -f (x 0)=f ′(x 0)(x -x 0), 即y -(x 0+1)ln x 0+ax 0=⎝⎛⎭⎫ln x 0+1x 0+1-a (x -x 0), 即y =⎝⎛⎭⎫ln x 0+1x 0+1-a x +ln x 0-x 0-1, 所以⎩⎪⎨⎪⎧ln x 0+1x 0+1-a =1e ,x 0-ln x 0+1=e.令g (x )=x -ln x +1,则g ′(x )=1-1x =x -1x ,当x∈(1,+∞)时,g′(x)>0,故当x∈(1,+∞)时,g(x)单调递增.又因为g(e)=e,所以x0=e,将x0=e代入ln x0+1x0+1-a=1e,得a=2.(2)证明:由a=2,得f′(x)=ln x+1x-1(x>0).令h(x)=ln x+1 x,则h′(x)=1x-1x2=x-1x2.当x∈(0,1)时,h′(x)<0;当x∈(1,+∞)时,h′(x)>0,故当x∈(0,1)时,h(x)单调递减;当x∈(1,+∞)时,h(x)单调递增,故h(x)≥h(1)=1.因此当x∈(0,+∞)时,f′(x)=h(x)-1≥0,当且仅当x=1时,f′(x)=0.所以f(x)在定义域内单调递增.2.已知函数f(x)=e x-ax2-bx-1,其中a,b∈R,e=2.718 28……为自然对数的底数.设g(x)是函数f(x)的导函数,求函数g(x)在区间[0,1]上的最小值.解:由f(x)=e x-ax2-bx-1,得g(x)=f′(x)=e x-2ax-b.所以g′(x)=e x-2a.因此,当x∈[0,1]时,g′(x)∈[1-2a,e-2a].当a≤12时,g′(x)≥0,所以g(x)在[0,1]上单调递增,因此g(x)在[0,1]上的最小值是g(0)=1-b;当a≥e2时,g′(x)≤0,所以g(x)在[0,1]上单调递减,因此g(x)在[0,1]上的最小值是g(1)=e-2a-b;当12<a<e2时,令g′(x)=0,得x=ln 2a∈(0,1).当g′(x)<0时,0≤x<ln 2a;当g′(x)>0时,ln 2a<x≤1,所以函数g(x)在区间[0,ln 2a)上单调递减,在区间(ln 2a,1]上单调递增,于是g(x)在[0,1]上的最小值是g(ln 2a)=2a-2a ln 2a-b.综上所述,当a≤12时,g(x)在[0,1]上的最小值是g(0)=1-b;当12<a<e2时,g(x)在[0,1]上的最小值是g(ln 2a)=2a-2a ln 2a-b;当a≥e2时,g(x)在[0,1]上的最小值是g(1)=e-2a -b.3.已知函数F (x )=e x +sin x -ax ,当x ≥0时,函数y =F (x )的图象恒在y =F (-x )的图象上方,求实数a 的取值范围.解:设φ(x )=F (x )-F (-x )=e x -e -x +2sin x -2ax . 则φ′(x )=e x +e -x +2cos x -2a . 设S (x )=φ″(x )=e x -e -x -2sin x .∵S ′(x )=e x +e -x -2cos x ≥0在x ≥0时恒成立, ∴函数S (x )在[0,+∞)上单调递增, ∴S (x )≥S (0)=0在x ∈[0,+∞)时恒成立, 因此函数φ′(x )在[0,+∞)上单调递增,∴φ′(x )≥φ′(0)=4-2a 在x ∈[0,+∞)时恒成立. 当a ≤2时,φ′(x )≥0,∴φ(x )在[0,+∞)单调递增,即φ(x )≥φ(0)=0. 故a ≤2时F (x )≥F (-x )恒成立.当a >2时,φ′(x )<0,又∵φ′(x )在[0,+∞)单调递增, ∴存在x 0∈(0,+∞),使得在区间[0,x 0)上φ′(x )<0. 则φ(x )在[0,x 0)上递减,而φ(0)=0,∴当x ∈(0,x 0)时,φ(x )<0,这与F (x )-F (-x )≥0对x ∈[0,+∞)恒成立不符, ∴a >2不合题意.综上,实数a 的取值范围是(-∞,2]. 4.已知函数f (x )=e x ,g (x )=ax,a 为实常数.(1)设F (x )=f (x )-g (x ),当a >0时,求函数F (x )的单调区间;(2)当a =-e 时,直线x =m ,x =n (m >0,n >0)与函数f (x ),g (x )的图象共有四个不同的交点,且以此四点为顶点的四边形恰为平行四边形.求证:(m -1)(n -1)<0.解:(1)F (x )=e x -ax ,其定义域为(-∞,0)∪(0,+∞). 而F ′(x )=e x +ax 2,当a >0时,F ′(x )>0,故F(x)的单调递增区间为(-∞,0)∪(0,+∞),无单调递减区间.(2)证明:因为直线x=m与x=n平行,故该四边形为平行四边形等价于f(m)-g(m)=f(n)-g(n)且m>0,n>0,m≠n.,当a=-e时,F(x)=f(x)-g(x)=e x+ex则F′(x)=e x-ex-e x2(x>0),x2.设h(x)=F′(x)=e则h′(x)=e x+2ex3>0,在(0,+∞)上单调递增.故F′(x)=e x-ex2又F′(1)=e-e=0,故当x∈(0,1)时,F′(x)<0,F(x)单调递减;当x∈(1,+∞)时,F′(x)>0,F(x)单调递增,而F(m)=F(n),故0<m<1<n或0<n<1<m,所以(m-1)(n-1)<0.。
函数与导数高考常考题型与解法(有答案)

函数与导数高考常考题型与方法 题型一. 函数的性质及应用例1.定义在R 上的奇函数y =f (x )在(0,+∞)上递增,且1()02f =,则满足19(log )0f x >的x 的集合为________.例2.已知函数f ( x ) 是定义在R 上的偶函数,且在区间 [0,+∞) 上单调递增.若实数a 满足 212(log )(log )2(1)f a f a f +≤,则a 的取值范围是:11. [1, 2] . (0, ] . [, 2] D. (0, 2]22A B C例3.已知f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧x 2-4x +3,x ≤0,-x 2-2x +3,x >0,不等式f (x +a ) > f (2a -x ) 在[a ,a +1]上恒成立,则实数a 的取值范围是________.例4.定义在R 上的函数f ( x ) 满足 f (x +6)=f (x ),当-3≤x <-1时,f (x )=-(x +2)2;当-1≤ x <3时, f (x )=x ,则f (1)+f (2)+f (3)+…+f (2 015) 等于:A .335B .336C .1 678D .2 012例5.已知函数f ( x ) 是(-∞,+∞) 上的奇函数,且f ( x ) 的图象关于x =1对称,当x ∈[0,1] 时, f (x )=2x -1,(1) 求证:f (x )是周期函数;(2) 计算f (0)+f (1)+f (2)+…+f (2 017) 的值.例6.若函数f (x )=2|x -a |(a ∈R )满足f (1+x )=f (1-x ),且f (x )在[m ,+∞)上单调递增,则实数m 的最小值等于________.例7.已知函数f (x )=x 2-2x +3在闭区间[0,m ]上有最大值3,最小值2,则m 的取值范围为________.例8.已知函数y =-x 2+ax -a 4+12在区间[0,1]上的最大值是2,则实数a 的值为________.例9.已知二次函数f (x )=ax 2+bx (a ,b 为常数,且a ≠0)满足条件f (1+x )=f (1-x ),且方程f (x )=x 有两个相等的实根.(1) 求f (x )的解析式;(2) 是否存在实数m ,n ( m < n ),使f ( x ) 的定义域和值域分别为 [m ,n ]和 [3m ,3n ] ? 如果存 在,求出m ,n 的值;如果不存在,请说明理由.例10.已知f (x )=x 2+2x +ax,x ∈[1,+∞),且a ≤1.(1) 当a =12时,求函数f (x )的最小值;(2) 若对任意x ∈[1,+∞),f (x )>0恒成立,试求实数a 的取值范围.题型二. 函数的图象及应用 (识图、作图及用图)例11.函数y =e x +e -xe x -e-x 的图象大致为:例12.已知函数f (x )=|x -2|+1,g (x )=k x 若方程f (x )=g (x ) 有两个不相等的实根, 则实数k 的取值范围是:A .1(0, )2B .1(, 1)2C .(1,2)D .(2,+∞)例13.解:函数y =11-x的图象与函数y =2sin πx (-2≤x ≤4) 的图象所有交点的横坐标之和等于: A .2 B .4 C .6 D .8例14.已知f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧|lg x |,x >0,2|x |,x ≤0,则函数y =2f 2(x )-3 f (x )+1的零点个数是________.例15. 已知函数{1231231232 |21|, 1(), ()()() ( ) log (1), 1x x f x f x f x f x x x x x x x x x +≤===≠≠++->若其中,则的取值 范围是 .例16.若a b 、分别是方程lg 4, 104xx x x +=+= 的实数根,函数2()2, 0() 2, 0x a b x x f x x ⎧+++≤⎪=⎨>⎪⎩,则关于x 的方程 ()f x x = 解的个数是:. 1 . 2 . 3 . 4A B C D题型三. 不等式有解或不等恒成立求参数范围例17.对于任意实数x ,函数f (x )=(5-a )x 2-6x +a +5恒为正值,则a 的取值范围是________.例18.已知函数f (x )=x 2+m x -1,若对于任意x ∈[m ,m +1],都有f (x ) < 0成立,则实数m 的取值范 围是________.例19.若不等式x 2+ax +1≥0对一切1(0, ]2x ∈成立,求a 的最小值.例20.当x ∈(-∞,-1]时,不等式(m 2-m )·4x -2x < 0恒成立,则实数m 的取值范围是:A .(-2,1)B .(-4,3)C .(-1,2)D .(-3,4)例21.若不等式2x ln x ≥-x 2+ax -3对x ∈(0,+∞) 恒成立,则实数a 的取值范围是:A .(-∞,0)B .(-∞,4]C .(0,+∞)D .[4,+∞)例22.11 ()sin cos 3cos (4) [0, ]222f x x x a x a x π=-++-若函数在区间上单调递增,则实数 a 的取值范围是:1161. [0, ] . [, 0] . (, ] . (, 0]797A B C D --∞-∞例22.已知函数22()23, ()27f x x x g x x ax =-+=-+-(1) ()() s t f x g x a >若对任意实数、,都有,求实数的取值范围; (2) ()() x f x g x a >若对任意实数,都有,求实数的取值范围;例23.已知函数32()ln (), ()23af x x x a Rg x x x x=-∈=- (1) 若m 为正实数,求函数1(), [, ]y g x x m m=∈上的最小值; (2) 若对任意的实数1[, 2] ()()2s t f s g t ∈≤、,都有,求实数a 的取值范围.例24.已知函数f (x )=ln x ,g (x )=12ax 2+2x ,(a ≠0).(1) 若函数h (x )=f (x )-g (x )存在单调递减区间,求a 的取值范围; (2) 若函数h (x )=f (x )-g (x ) 在 [1,4] 上单调递减,求a 的取值范围.题型四. 导数的综合应用 例25.(2015·全国卷Ⅱ)设函数f ′(x )是奇函数f (x )(x ∈R )的导函数,f (-1)=0,当x >0时,x f ′(x )-f (x )<0, 则使得f (x )>0成立的x 的取值范围是:A .(-∞,-1)∪(0,1)B .(-1,0)∪(1,+∞)C .(-∞,-1)∪(-1,0)D .(0,1)∪(1,+∞)例26.设函数f (x )的导函数()f x '对任意x ∈R 都有()()f x f x '>成立,则:A .3f (ln 2)>2f (ln 3)B .3f (ln 2)=2f (ln 3)C .3(ln 2)<2f (ln 3)D .3f (ln 2)与2f (ln 3)的大小不确定例27.定义在R 上的奇函数y =f (x )满足f (3)=0,且不等式f (x )>-xf ′(x )在(0,+∞)上恒成立, 则函数g (x ) = x f (x )+lg|x +1|的零点的个数为:A .4B .3C .2D .1例28.定义域为R 的函数 f ( x ) 对任意x 都有f (2+x )=f (2-x ),且其导函数f ′(x )满足f ′(x )2-x >0,则当2 < a < 4时,有:A .f (2a )<f (log 2a )<f (2)B .f (log 2a )<f (2)<f (2a )C .f (2a )<f (2)<f (log 2a )D .f (log 2a )<f (2a )<f (2)例29. 函数3211()22132f x ax ax ax a =+-++ 的图象经过四个象限的一个充分必要条件是: 41163.. 1 . 20 . 332516A aB aC aD a-<<--<<--<<-<<-例30.设函数f (x )=x 3+ax 2-9x -1(a <0),若曲线y =f (x )的斜率最小的切线与直线12x +y =6平行. 求:(1) a 的值;(2) 求函数f (x ) 的单调区间.例31.设函数f (x )=13x 3-a2x 2+bx +c ,曲线y =f (x ) 在点(0,f (0)) 处的切线方程为y =1.(1) 求b ,c 的值;(2) 若a > 0,求函数f (x )的单调区间;(3) 设函数g (x )=f (x )+2x ,且g (x ) 在区间(-2,-1)内存在单调递减区间,求实数a 的取值范围.例32.(2014·安徽高考) 设函数f (x )=1+(1+a )x -x 2-x 3,其中a > 0.(1) 讨论f (x )在其定义域上的单调性;(2) 当x ∈[0,1]时,求f (x ) 取得最大值和最小值时的x 的值.例33.(2015·北京高考)设函数 f (x )=x 22-k ln x ,k >0.(1) 求f (x )的单调区间和极值;(2) 证明:若f (x )存在零点,则f (x )在区间(1,e]上仅有一个零点.例34.(2015·福建高考)已知函数f (x )=ln x -(x -1)22.(1) 求函数f (x )的单调递增区间;(2) 证明:当x > 1时,f (x ) < x -1;(3) 确定实数k 的所有可能取值,使得存在x 0 >1,当x ∈(1,x 0) 时,恒有f (x ) > k (x -1).例35.(2014·福建高考)已知函数f (x )=e x -ax (a 为常数)的图象与y 轴交于点A ,曲线y =f (x )在点A 处的 切线斜率为-1.(1) 求a 的值及函数f (x )的极值;(2) 证明:当x > 0时,x 2 < e x ;(3) 证明:对任意给定的正数c ,总存在x 0,使得当x ∈(x 0,+∞)时,恒有x 2 < c e x .函数与导数高考常考题型与方法参考答案题型一. 函数的性质及应用知识要点:.必会结论 1.函数单调性常用的结论:① 对∀x 1,x 2∈D (x 1≠x 2),f (x 1)-f (x 2)x 1-x 2>0⇔f (x )在D 上是增函数,f (x 1)-f (x 2)x 1-x 2<0⇔f (x )在D上是减函数.② 对勾函数y =x +ax(a > 0 ) 的增区间为(]-∞,-a 和[)a ,+∞,减区间为[-a ,0)和(]0,a .③ 在区间D 上,两个增函数的和仍是增函数,两个减函数的和仍是减函数.④ 函数复合函数f (g (x )) 的单调性与函数y =f (u )和u =g (x )单调性的关系是“同增异减”. 2. 函数奇偶性常用的结论:① 如果一个奇函数f (x )在原点处有定义,即f (x )有意义,那么一定有f (0)=0; ② 如果函数f (x )是偶函数,那么f (x ) = f (-x ) = f (-|x |) = f (|x |);③ 在公共定义域内有:奇±奇=奇,偶±偶=偶,奇×奇=偶,偶×偶=偶,奇×偶=奇; ④ 奇函数在两个对称区间上具有相同的单调性.偶函数在两个对称区间上具有相反的单调性. 3.函数周期性常用结论:对f (x )定义域内任一自变量的值x :① 若f (x +a )=-f (x ),则T =2a ( a > 0 );② 若f (x +a )=1f (x ),则T =2a ( a > 0 );③ 若f (x +a )=-1f (x ),则T =2 a ( a > 0 );④ 若 f (x +a )=f (x -b ),则T =a+b ( a > 0,b > 0 ).4.对称性的三个常用结论:① 若函数y =f (x +a )是偶函数,即f (a -x )=f (a +x ),则函数y =f (x )的图象关于直线x =a 对称; ② 若对于R 上的任意x 都有f (2a -x )=f (x )或f (-x )=f (2a +x ),则y =f (x )的图象关于直线x =a 对称; ③ 若函数y =f (x +b )是奇函数,即f (-x +b )+f (x +b )=0,则函数y =f (x )关于点(b ,0)中心对称.例1.解:由题意知11()0, ()022f f =-=,结合图象由11199911(log )0, log 0 og 22f x x x >-<<>得或l10 1< <33x x <<解得或 例2.解:∵ f ( x ) 是偶函数,∴1222(log )(log )(log )f a f a f a =-=,∴原不等式可化为f (log 2a )≤ f (1).又∵ f ( x ) 在区间 [0,+∞)上单调递增,∴0≤|log 2a |≤1,即0≤log 2a ≤1或-1≤log 2a < 0 解得1≤a ≤2,12≤a <1,综上可知 12≤ a ≤2,故选C .例3.解:二次函数y 1=x 2-4x +3的对称轴是x =2,该函数在(-∞,0]上单调递减,∴ x 2-4x +3≥3,同样可知函数y 2=-x 2-2x +3在(0,+∞)上单调递减,∴-x 2-2x +3 < 3, ∴ f (x ) 在R 上单调递减,∴ 由f (x +a ) > f (2a -x ) 等价于x +a < 2a -x ,即2x < a ,∴2x < a 在 [ a ,a +1 ] 上恒成立,∴2(a +1) < a ,∴ a <-2.例4.解:由f (x +6)= f (x ) 知f ( x ) 为周期函数且周期为6,由题意知f (1)=1,f (2)=2,f (3)=f (-3)= -1,f (4)=f (-2)=0,f (5)=f (-1)=-1,f (6)=f (0)=0,f (1)+f (2)+f (3)+f (4)+…+f (2 015) =335(f (1)+f (2)+f (3)+f (4)+f (5)+f (6))+f (1)+f (2)+f (3)+f (4)+f (5)=335+1=336,故选B .例5.(1) 证明:函数f (x )为奇函数且图象关于x =1对称,则f (-x )=-f (x ),f (2+x )=f (-x )=-f (x ), 所以f (4+x )=f [(2+x )+2]=-f (2+x )=f (x ),所以f (x )是以4为周期的周期函数.(2) 解:当x ∈[1,2]时,2-x ∈[0,1],又f (x )的图象关于x =1对称, 则f (x )=f (2-x )=22-x -1,x ∈[1,2].∴ f (0)=0,f (1)=1,f (2)=0,f (3)=f (-1)=-f (1)=-1,又f (x ) 是以4为周期的周期函数. ∴ f (0)+f (1)+f (2)+…+f (2 017)=f (2 016)+f (2 017)=f (0)+f (1)=1.例6.解:因为f ( x ) =2|x -a |,所以f ( x ) 的图象关于直线x =a 对称.又由f (1+x )=f (1-x ),知f (x )的图象关于直线x =1对称,故a =1,且f ( x ) 的增区间是[1,+∞),由函数f (x )在[m ,+∞)上单 调递增,知[m ,+∞)⊆[1,+∞),所以m ≥1,故m 的最小值为1.例7.解:作出函数f (x )的图象如图所示,当x =1时,y 最小,最小值为2,当x =0或x =2时,y =3,由图象知m 的范围为 [1,2].例8.解:y =f (x )=2()2a x --+14(a 2-a +2),对称轴为x =a 2,(1) 当0≤a 2≤1时,即0≤a ≤2时,f (x )max =14(a 2-a +2),由14(a 2-a +2)=2得a =-2或a =3,与0≤a ≤2矛盾,舍去.(2) 当a2 <0时,即a <0时,f (x )在[0,1]上单调递减,f (x )max =f (0),由f (0)=2,得-a 4+12=2,解得a =-6.(3) 当 a2 >1,即a >2时,f (x )在[0,1]上单调递增,f (x )max =f (1),由f (1)=2,得-1+a -a 4+12=2,解得a =103综上所述a =-6或a =103.例9.解:(1) ∵ f ( x ) 满足f (1+x )=f (1-x ),∴ f ( x ) 的图象关于直线x =1对称.而二次函数 f ( x ) 的对称轴为直线 x =-b 2a ,∴-b2a=1. ①又 f ( x ) =x 有相等的根,即ax 2+(b -1)x =0有等根,∴Δ=(b -1)2=0. ② 由① ②得b =1,a =-12,∴ f ( x ) =-12x 2+x .(2) ∵ f ( x ) =-12x 2+x =-12(x -1)2+12 ≤ 12.若存在满足要求的m ,n ,则必须3n ≤ 12,∴ n ≤ 16.从而m < n ≤ 16 < 1,又当x ≤1时,f (x )单调递增,∴⎩⎨⎧f (m )=-12m 2+m =3m ,f (n )=-12n 2+n =3n ,可解得m =-4,n =0满足要求,∴ 存在m =-4,n =0满足要求.例10.解:(1) 当a =12时,f (x )=x +12x +2,f ′(x )=1-12x2>0,x ∈[1,+∞),即f (x )在[1,+∞)上是增函数,所以f (x )min =f (1)=1+12×1+2=72.(2) f (x )=x +ax+2,x ∈[1,+∞).① 当a ≤0时,f (x )在[1,+∞)内为增函数.最小值为f (1)=a +3. 要使f (x )>0在x ∈[1,+∞)上恒成立,只需a +3>0,∴-3<a ≤0. ② 当0<a ≤1时,f (x )在[1,+∞)上为增函数, f (x )min =f (1)=a +3.∴a +3>0,a >-3.∴0<a ≤1.综上所述,f (x )在[1,+∞)上恒大于零时,a 的取值范围是(-3,1]. 规律方法:1.求函数最值的五种常用方法及其思路① 单调性法:先确定函数的单调性,再由单调性求最值.② 图象法:先作出函数的图象,再观察其最高点、最低点,求出最值.③ 基本不等式法:先对解析式变形,使之具备“一正二定三相等”的条件后用基本不等式求出最值. ④ 导数法:先求导,然后求出在给定区间上的极值,最后结合端点值,求出最值. ⑤ 换元法:对比较复杂的函数可通过换元转化为熟悉的函数,再用相应的方法求最值. 2.二次函数最值问题的类型及处理思路(1) 类型:① 对称轴、区间都是给定的(定轴定区间);②对称轴动、区间固定(动轴定区间); ③ 对称轴定、区间变动(定轴动区间).(2) 解决这类问题的思路:抓住“三点一轴”数形结合,三点是指区间两个端点和中点,一轴指的是对称轴,结合配方法,根据函数的单调性及分类讨论的思想即可完成.题型二. 函数的图象及应用 (识图、作图及用图)例11.解:函数为奇函数,且x =0时函数无意义,可排除C 、D ,又y =e x +e -x e x -e -x =1+2e 2x -1在(-∞,0),(0,+∞)上为减函数,故选A .例12.解:先作出函数f (x )=|x -2|+1的图象,如图所示,当直线g (x )=kx 与直线AB 平行时斜率为1, 当直线g (x )=k x 过A 点时斜率为12,故f (x )=g (x )有两个不相等的实根时,k 的范围为1(, 1)2.故选B .(12题图) (13题图) (14题图)例13.解:如图,两个函数图象都关于点(1,0)成中心对称,两个图象在[-2,4]上共8个公共点, 每两个对应交点横坐标之和为2,故所有交点的横坐标之和为8. 故选D.例14.解:方程2f 2(x )-3 f (x )+1=0的解就是f (x )=12 或f (x ) =1的解,作出y =f (x )的图象(如下图),由图象知零点的个数为5.例15.解:结合图象知1231, (2, 9], (1, 8]x x x +=-∈故知答案是例16.解:法1) 104lg(4), 44, lg 4, 44bb b b b t b t t t a t b a b =-⇔=--=⇔=-=-==-⇒+=由令则所以∴ 2 42, 0() 2, 0x x x f x x ⎧++≤⎪=⎨>⎪⎩ ,212 0 42, 1, 2x x x x x x ≤++==-=-当时,解得0 2 () x x f x x >==当时,是方程的根,所以方程 ()f x x = 解的个数是3个.故选C . 法2)由已知得lg 4, 104xx x x =-=- ,在同一坐标系中作出lg , 10 4xy x y y x ===-以及的图象,其中lg , 10xy x y == 的图象关于y x = 对称,直线 4y x y x ==-与 的交点为2 2(,), 所以 4a b +=,242, 0() 2, 0x x x f x x ⎧++≤⎪=⎨>⎪⎩ ,212 0 42, 1, 2x x x x x x ≤++==-=-当时,解得 0 2 () x x f x x >==当时,是方程的根,所以方程 ()f x x = 解的个数是3个.故选C . 规律方法:1.有关图象辨识问题的常见类型及解题思路:(1) 从函数的定义域,判断图象左右的位置,从函数的值域,判断图象的上下位置; (2) 从函数的单调性,判断图象的变化趋势; (3) 从函数的奇偶性,判断图象的对称性;(4) 从函数的周期性,判断图象的循环往复. 利用上述方法,排除、筛选错误或正确的选项. 2.利用对数函数的图象可求解的两类热点问题(1) 在求解函数单调性(单调区间)、值域(最值)、零点时,常利用数形结合思想求解. (2) 对于方程解的个数、不等式等问题常转化为相应的函数图象问题,利用数形结合法求解.题型三. 不等式有解或不等恒成立求参数范围例17.解:由题意可得⎩⎪⎨⎪⎧5-a >0,36-4(5-a )(a +5)<0,解得-4 < a < 4.例18.解:作出二次函数f (x )的图象,对于任意x ∈[m ,m +1],都有f (x )<0,则有⎩⎪⎨⎪⎧f (m )<0,f (m +1)<0,即⎩⎪⎨⎪⎧m 2+m 2-1<0,(m +1)2+m (m +1)-1<0,解得-22 < m < 0.例19.解:方法一、设f (x )=x 2+ax +1,则对称轴为x =-a 2,若-a 2 ≥12,即a ≤-1时,则f (x )在1(0, )2上是减函数.应有15()0122f a ≥⇒-≤≤-,若-a 2≤0,即a ≥0时,f (x )在1(0, )2上是增函数,应有f (0)=1>0恒成立,故a ≥0.若0≤-a 2≤12,即-1≤a ≤0,应有()2af -=a 24-a 22+1=1-a 24≥0恒成立.故-1≤a ≤0.综上a ≥-52,所以a 的最小值为-52.方法二、x 2+ax +1≥0对一切1(0, ]2x ∈成立,即211 (0, ] 2x a x +≥-在上恒成立而22111515(0, ] , 222x x x y x y x x x ++∈==+∴≥-≤-时,单调递减,从而所以a ≥-52,故知a 的最小值为-52.例20.解:原不等式变形为m 2-m <1()2x ,∵ 函数y =1() (,1]2x -∞-在上是减函数,∴111()()222x -≥=,当x ∈(-∞,-1]时,m 2-m <1()2x恒成立等价于m 2-m <2,解得-1< m < 2,故选C .例21.解:由2x ln x ≥-x 2+ax -3知a ≤ 2ln x +x +3x,设h (x )=2ln x +x +3x (x > 0),则h ′(x )=(x +3)(x -1)x 2,当x ∈(0,1)时,h ′(x )<0,h (x )单调递减.当x ∈(1,+∞)时,h ′(x )>0,h (x )单调递增.所以h (x )min =h (1)=4,所以a ≤ h (x )min =4,故选C .例22.解:221(1cos 2)11sin 2()cos 3sin (4)0, = [0, ]223sin 43sin 42x x f x x a x a a x x π-'=--+-≥≤++即在上恒面立 22sin 11() 0 ()0, (0, ] ()(0, ]113sin 4274()3()sin sin x g x x g x x g x x x xπ===∈=∈++令,当时,当时,∴ 10(), 07g x a ≤≤≤所以,故选D .例22.解:(1)222222()23(1)22, ()27()77f x x x x g x x ax x a a a =-+=-+≥=-+-=--+-≤- 2min max ()() ()(), 27s t f x g x f x g x a >>>-对任意实数、,都有,等价于即 3 3.a a -<<解得 的取值范围为(2) ()() , ()()0 x f x g x x R f x g x >∈->对任意实数,都有,等价于恒成立 22 , (1)50 (1)200x R x a x a ∈-++>∴∆=+-<即恒成立,11a a --<<-+解得 的取值范围为例23.解:(1) 由题意得1()6(1), 0, 1g x x x m m m'=-<<>又所以 所以1() [, 1]g x m在上单调递减,在 [1, ]m 上单调递增,故知min ()(1)1g x g ==-. (2) 方法一:对任意max min 11[, 2] ()() [, 2]()()22s t f s g t f s g t ∈≤≤、,都有成立,等价于在上, 由(1) 知min ()1g x =-,只需满足21ln 1ln , [, 2]2a x x a x x x x x -≤-⇔≤-∈恒成立. 令2()ln , ()2ln 1, 1()0, 0 1 ()0h x x x x h x x x x x h x x h x '''=-=+->><<<当时,当 时,所以min 1() [ [1 2 ()(1)12h x h x h ==-在,1]上递减,在,]上递增,所以 所以1a ≤-方法二:对任意max min 11[, 2] ()() [, 2]()()22s t f s g t f s g t ∈≤≤、,都有成立,等价于在上,由(1) 知min ()1g x =-,令1, (1)1s f a ==≤-则1 1 [,2] () 1 2a f x ≤-≤-下面证明当时,在区间上,函数恒成立因为111()ln ln , ln 1 ln 1a f x x x x x x x x x x x x x=-≤----≤+≥只需要证明-,即 令2311121()ln , [, 2], ()ln 1, ()02h x x x x h x x h x x x x x'''=+∈=-++=+> 所以1() [, 2], (1)02h x h ''=在上递增且所以1[, 1] ()0, () [1, 2] ()0, ()2x h x h x x h x h x ∈<∈>当时,递减,当时,递增 所以 () (1)1h x h ≥=综上,实数a 的取值范围为1a ≤-.例24.解:(1) h (x )=ln x -12ax 2-2x ,x ∈(0,+∞),所以h ′(x )=1x-ax -2,由f (x )在(0,+∞)上存在单调减区间,所以当x ∈(0,+∞)时,1x -ax -2 < 0有解,即a > 1x 2-2x有解.设G (x )=1x 2-2x ,所以只要a > G (x )min 即可.而21()(1)1G x x=--,所以G (x )min =-1.所以a >-1.(2) 由h (x ) 在[1,4] 上单调递减得,当x ∈[1,4]时,h ′(x )=1x-ax -2≤0恒成立,即a ≥1x 2-2x 恒成立,所以a ≥G (x )max ,而21()(1)1G x x=--,因为x ∈[1,4],所以11[, 1]4x ∈,所以G (x )max =-716 (此时x =4),所以a ≥-716. 当a =-716时,h ′(x )=1x +716x -2=16+7x 2-32x 16x =(7x -4)(x -4)16x ,∵ x ∈[1,4],∴ h ′(x )=(7x -4)(x -4)16x ≤0,即h (x )在[1,4]上为减函数.故实数a 的取值范围是a ≥-716.规律方法: 1.不等式有解或不等式恒成立求参数范围问题的求解策略:分离参数转化为不含参数的函数最值问题.2.一元二次不等式恒成立问题的求解策略(1) ax 2+bx +c >0(a ≠0)恒成立的充要条件是a >0且b 2-4ac <0(x ∈R ). ax 2+bx +c <0(a ≠0)恒成立的充要条件是a <0且b 2-4ac <0(x ∈R ).(2) 对于开口向上的抛物线f (x )与开口向下的抛物线g (x ),若在区间[a ,b ]上f (x )<0与g (x )>0恒成立,则只需有⎩⎪⎨⎪⎧f (a )<0,f (b )<0与⎩⎪⎨⎪⎧g (a )>0,g (b )>0. (3) 对于开口向上的抛物线f (x )与开口向下的抛物线g (x ).若在区间[a ,b ]上f (x )>0与g (x )<0恒成立,可转化为在区间[a ,b ]上f (x )min > 0与g (x )max < 0成立问题或分离参数转化为不含参数的函数最值问题.3.几种题型的处理方法(1) min , ()() ()()()0 ()0x R f x g x h x f x g x R h x ∈≥⇔=-≥⇔≥对任意时恒成立在上恒成立. (2) min max , ()() ()()s t R f s g t f x g x ∈≥⇔≥对任意、时恒成立.(3) min , ()() ()()()0 ()0x R f x g x h x f x g x h x ∈≥⇔=-≥⇔≥对任意时有解有解.题型四. 导数的综合应用例25.解:设g (x )=f (x )x (x ≠0),则g ′(x )=xf ′(x )-f (x )x 2,当x >0时,xf ′(x )-f (x )<0,∴ g ′(x )<0,∴ g (x ) 在(0,+∞)上为减函数,且g (1)=f (1)=-f (-1)=0, ∵ f (x )为奇函数,∴ g (x )为偶函数,当x >0,g (x )>0时,f (x )>0,0 <x <1,当x <0,g (x )< 0时,f (x ) > 0,x <-1,故选A . 例26.解:构造函数 g (x )= f (x )e x , 则 g ′(x )=f ′(x )e x -f (x )e x e 2x= f ′(x )-f (x )e x, 因为对任意x ∈R ,都有()()f x f x '>,所以g ′(x ) < 0,即函数g (x )在R 上单调递减, 又ln 2 < ln 3,所以g (ln 2) > g (ln 3),即 f (ln 2)e ln 2 > f (ln 3)e ln 3,即f (ln 2)2>f (ln 3)3, 即 3f (ln 2) > 2f (ln 3),故选A .例27.解:定义在R 的奇函数f (x )满足f (0)=0=f (3)=f (-3),f (-x )=-f (x ),当x >0时,f (x )>-x f ′(x ),即f (x )+x f ′(x )>0,∴[x f (x )]′>0,h (x )=x f (x )在x >0时是增函数, 又h (-x )=-x f (-x )=x f (x ),∴h (x )=x f (x )是偶函数,∴当x <0时,h (x )是减函数,结合函数的定义域为R ,且f (0)=f (3)=f (-3)=0, 可得函数y 1=x f (x )与y 2=-lg|x +1|的大致图象如图,由图象可知,函数g (x )=x f (x )+lg |x +1|的零点的个数为3个.例28.解:由f (2+x )=f (2-x )知f (x )的对称轴为x =2,由f ′(x )2-x>0知f (x )在(2,+∞)上单调递减.在(-∞,2)上单调递增.∵2<a <4,∴1<log 2 a <2<4<2a ,又f (x )的对称轴为x =2, ∴ f (2)>f (log 2 a )>f (2a ),故选A .例29.解:2()2(2)(1)f x ax ax a a x x '=+-=+-,当0a = 时,()1f x = ,函数()f x 的图象只经过第一、二象限不合题意; 当 0a >时,函数()f x 的极大值为165(2)1 (1)136a af f -===+,极小值为; 若()f x 的图象经过四个象限,则需 165(2)10 (1)10 036a a f f a -=+>=+<>,,这与矛盾; 当 0a <时,函数()f x 的极小值为165(2)1 (1)136a af f -===+,极大值为 若 ()f x 的图象经过四个象限,则需16563(2)10 (1)1036516a a f f a -=+<=+>-<<-,,得,故选D .例30.解:(1) 因为f (x )=x 3+ax 2-9x -1,所以f ′(x )=3x 2+2ax -9=23()3a x +-9-a 23.即当x =-a 3 时,f ′(x ) 取得最小值 -9-a 23.因f (x )的斜率最小的切线与12x +y =6平行,即该切线的斜率为-12, 所以-9-a 23=-12,即a 2=9,解得a =±3,由题设a <0,所以a =-3.(2) 由(1) 知a =-3,因此f (x )=x 3-3x 2-9x -1,f ′(x )=3x 2-6x -9=3(x -3)(x +1),令f ′(x )=0,解得x 1=-1,x 2=3. 当x ∈(-∞,-1) 时,f ′(x )>0,故f (x )在(-∞,-1)上为增函数; 当x ∈(-1,3)时,f ′(x )<0,故f (x )在(-1,3)上为减函数; 当x ∈(3,+∞)时,f ′(x )>0,故f (x )在(3,+∞)上为增函数.所以函数f (x )的单调递增区间为(-∞,-1)和(3,+∞),单调递减区间为(-1,3).例31.解:(1) f ′(x )=x 2-ax +b ,由题意得⎩⎪⎨⎪⎧f (0)=1,f ′(0)=0,即⎩⎪⎨⎪⎧c =1,b =0. (2) 由(1) 得,f ′(x )=x 2-ax =x (x -a )(a >0),当x ∈(-∞,0) 时,f ′(x )>0,当x ∈(0,a )时,f ′(x )<0,当x ∈(a ,+∞)时,f ′(x )>0. 所以函数f (x )的单调递增区间为(-∞,0),(a ,+∞),单调递减区间为(0,a ). (3) g ′(x )=x 2-ax +2,依题意,存在x ∈(-2,-1),使不等式g ′(x )=x 2-ax +2<0成立, 即x ∈(-2,-1)时,a <2()max x x+=-22,当且仅当“x =2x ”即x =-2 时等号成立. 所以满足要求的a 的取值范围是(-∞,-22).例32.解:(1) f (x )的定义域为(-∞,+∞),f ′(x )=1+a -2x -3x 2∵ a > 0,令f ′(x )=0,得x 1=-1-4+3a 3,x 2=-1+4+3a3且x 1 < x 2,所以f ′(x )=-3(x -x 1)(x -x 2).当x < x 1 或 x > x 2 时,f ′(x )<0;当x 1<x <x 2时,f ′(x )>0. 故f (x )在(-∞,x 1)和(x 2,+∞)内单调递减,在(x 1,x 2)内单调递增. (2) 因为a > 0,所以x 1 < 0,x 2 > 0.① 当a ≥4时,x 2≥1,由(1) 知,f (x )在[0,1]上单调递增, 所以f (x )在x =0和x =1处分别取得最小值和最大值.② 当0 < a <4时,x 2<1,由(1) 知,f (x )在[0,x 2]上单调递增,在[x 2,1]上单调递减, 所以f (x ) 在x =x 2=-1+4+3a3处取得最大值.又f (0)=1,f (1)=a ,所以当0<a <1时,f (x )在x =1处取得最小值; 当a =1时,f (x )在x =0处和x =1处同时取得最小值; 当1< a < 4 时,f (x )在x =0处取得最小值.例33.解:(1) 由f (x )=x 22-k ln x (k >0),得x >0且f ′(x )=x -k x =x 2-kx,由f ′(x )=0,解得x =k (负值舍去).f (x )与f ′(x )在区间(0,+∞)上的情况如下:所以,f (x )). f (x ) 在x =k 处取得极小值f (k )=k (1-ln k )2,函数没有极大值. (2) 证明:由(1) 知,f (x )在区间(0,+∞)上的最小值为f (k )=k (1-ln k )2.因为f (x ) 存在零点,所以k (1-ln k )2≤0,从而 k ≥ e. 当k =e 时,f (x )在区间(1,e)上单调递减,且f (e)=0, 所以x =e 是f (x ) 在区间 (1,e] 上的唯一零点.当k > e 时,f (x )在区间(1,e)上单调递减,且f (1)=12>0,f (e) =e -k 2 < 0,所以f (x )在区间(1,e ]上仅有一个零点.综上可知,若f (x )存在零点,则 f (x )在区间(1,e]上仅有一个零点.例34.解:(1) f ′(x )=1x -x +1=-x 2+x +1x,x ∈(0,+∞).由f ′(x )>0,得⎩⎪⎨⎪⎧x >0,-x 2+x +1>0,解得0<x <1+52.故f (x )的单调递增区间是(0,. (2) 令F (x )=f (x )-(x -1),x ∈(0,+∞),则有F ′(x )=1-x 2x.当x ∈(1,+∞) 时,F ′(x )<0,所以F (x )在[1,+∞)上单调递减, 故当x >1时,F (x ) < F (1)=0,即当x >1时,f (x )<x -1. (3) 由(2) 知,当k =1时,不存在x 0 > 1满足题意.当k >1时,对于x >1,有f (x )<x -1<k (x -1),则f (x )<k (x -1),不存在x 0>1满足题意. 当k < 1时,令G (x )=f (x )-k (x -1),x ∈(0,+∞),则有G ′(x )=1x -x +1-k =-x 2+(1-k )x +1x ,由G ′(x )=0,得-x 2+(1-k )x +1=0,解得x 1=1-k -(1-k )2+42 < 0,x 2=1-k +(1-k )2+42 > 1.当x ∈(1,x 2) 时,G ′(x )>0,故G (x ) 在[1,x 2) 内单调递增. 从而当x ∈(1,x 2) 时,G (x ) > G (1)=0,即 f ( x ) > k ( x -1), 综上,k 的取值范围是(-∞,1).例35.解:(1) 由f (x )=e x -ax ,得f ′(x )=e x -a ,又f ′(0)=1-a =-1,得a =2.所以f (x )=e x -2x ,f ′(x )=e x -2,令f ′(x )=0,得x =ln 2.当x <ln 2时,f ′(x )<0,f (x )单调递减;当x >ln 2时,f ′(x )>0,f (x )单调递增. 所以当x =ln 2时,f (x )取得极小值,且极小值为f (ln 2)=e ln 2-2ln 2=2-ln 4, f (x ) 无极大值.(2) 证明:令g (x )=e x -x 2,则g ′(x )=e x -2x ,由(1) 得g ′(x )=f (x ) ≥ f (ln 2) > 0, 故g (x ) 在R 上单调递增,又g (0)=1>0, 因此,当x > 0时,g (x ) > g (0) > 0,即x 2 < e x . (3) 证法一:对任意给定的正数c ,取x 0=4c,由(2) 知,当x >0时,e x > x 2, 所以 2222()()22x x xx x e e e =⋅>⋅ 当x >x 0 时,222222041()()()()()22222xx x x x x e x c c>⋅>⋅=⋅= 因此,对任意给定的正数c ,总存在x 0,当x ∈(x 0,+∞)时,恒有x 2 <c e x . 证法二:首先证明当x ∈(0,+∞)时,恒有 13x 3 < e x .令h (x )=13x 3-e x ,则h ′(x )=x 2-e x ,由(2) 知,当x >0时,x 2<e x ,从而h ′(x ) <0,h (x ) 在(0,+∞)单调递减,所以h (x )<h (0)=-1<0,即13 x 3 <e x .取x 0=3c ,当x >x 0 时,有1c x 2 < 13x 3 <e x .因此,对任意给定的正数c ,总存在x 0,当x ∈(x 0,+∞)时,恒有x 2<c e x .。
高中导数必会经典题型

《导数》必会经典题型【知识点】1.导数公式:'0C = '1()n n x nx -= '(sin )cos x x = '(cos )sin x x =-'()x x e e = '()ln x x a a a = '1(ln )x x = '1(log )ln a x x a = 2.运算法则:'''()u v u v +=+ '''()u v u v -=- '''()uv u v uv =+ '''2()u u v uv v v -= 3.复合函数的求导法则:(整体代换)例如:已知2()3sin (2)3f x x π=+,求'()f x 。
解:''()32sin(2)[sin(2)]33f x x x ππ=⋅+⋅+'6sin(2)cos(2)(2)333x x x πππ=+⋅++ 6sin(2)cos(2)212sin(2)cos(2)3333x x x x ππππ=+⋅+⋅=+⋅+26sin(4)3x π=+4.导数的物理意义:位移的导数是速度,速度的导数是加速度。
5.导数的几何意义:导数就是切线斜率。
6.用导数求单调区间、极值、最值、零点个数:对于给定区间[,]a b 内,若'()0f x >,则()f x 在[,]a b 内是增函数;若'()0f x <,则()f x 在[,]a b 内是减函数。
【题型一】求函数的导数 (1)ln x y x = (2)2sin(3)4y x π=- (3)2(1)x y e x =- (4)3235y x x =-- (5)231x x y x -=+ (6)2211()y x x x x =++ 【题型二】导数的物理意义的应用1.一杯90C 红茶置于25C 的房间里,它的温度会不断下降,设温度T 与时间t 的关系是函数()T f t =,则'()f t 符号为 。
高中数学总复习考点知识专题讲解与提升练习02 函数的嵌套问题(解析版)

高中数学总复习考点知识专题讲解与提升练习第2讲函数的嵌套问题一.选择题(共15小题)1.(2021•合肥一模)已知函数,0()1,0x x e x f x xe x lnx x -⎧-=⎨--->⎩,则函数()(())()F x f f x ef x =-的零点个数为()(e 是自然对数的底数). A .6B .5C .4D .3【解答】解:不妨设1()(0)x f x e x -=-,2()1(0)x f x xe x lnx x =--->, 易知,1()0f x <在(-∞,0]上恒成立,且在(-∞,0]单调递增;211()1(1)()x x x f x e xe x e x x '=+--=+-,设1()(0)x g x e x x=->,由当0x +→时,()g x →-∞,g (1)10e =->,且函数()g x 在(0,)+∞上单增,故函数()g x 存在唯一零点0(0,1)x ∈,使得0()0g x =,即010x e x -=,则00001,0xx e lnx x =+=, 故当0(0,)x x ∈时,()0g x <,2()0f x '<,2()f x 单减;当0(x x ∈,)+∞时,()0g x >,2()0f x '>,2()f x 单增,故0220000()()10x min f x f x x e x lnx ==---=,故2()0f x ;令()t f x =,()()0F t f t et =-=,当0t 时,0t e et ---=,解得1t =-,此时易知()1f x t ==-有一个解;当0t >时,10t te t lnt et ----=,即1t te t lnt et ---=,作函数2()f t 与函数y et =如下图所示,由图可知,函数2()f t 与函数y et =有两个交点,设这两个交点为1t ,2t ,且10t >,20t >, 而由图观察易知,1()f x t =,2()f x t =均有两个交点,故此时共有四个解; 综上,函数()(())()F x f f x ef x =-的零点个数为5. 故选:B .【点评】本题考查函数与方程,考查分段函数零点个数的判定,考查利用导数研究函数的零点问题,考查转化思想,换元思想,数形结合思想,分类讨论思想以及数据分析能力,运算求解能力,逻辑推理能力等综合数学素养,属于较难题目.2.(2021•绵阳模拟)已知函数()||x e f x x =,关于x 的方程2()2()10()f x af x a a R -+-=∈有四个相异的实数根,则a 的取值范围是()A .21(1,)21e e ---B .(1,)+∞C .21(21e e --,2)D .21(21e e --,)+∞【解答】解:当0x >时,()x e f x x =,函数的导数22(1)()x x x e x e e x f x x x --'==,当1x >时,()0f x '>,当01x <<时,()0f x '<,则当1x =时函数取得极小值f (1)e =,当0x <时,()x e f x x =-,函数的导数22(1)()x x x e x e e x f x x x --'=-=-,此时()0f x '>恒成立,此时函数为增函数, 作出函数()f x 的图象如图:设()t f x =,则t e >时,()t f x =有3个根, 当t e =时,()t f x =有2个根 当0t e <<时,()t f x =有1个根, 当0t 时,()t f x =有0个根,则2()2()10()f x af x a m R -+-=∈有四个相异的实数根, 等价为2210()t at a m R -+-=∈有2个相异的实数根, 其中0t e <<,t e >, 设2()21h t t at a =-+-,则(0)0()0202h h e a a ⎧⎪>⎪<⎨⎪-⎪-=>⎩,即2102100a e ae a a ->⎧⎪-+-<⎨⎪>⎩,即21121a e a e >⎧⎪⎨->⎪-⎩, 即2121e a e ->-,即实数a 的取值范围是21(21e e --,)+∞,故选:D .【点评】本题主要考查函数与方程的应用,利用换元法转化为一元二次函数,利用数形结合以及根与系数之间的关系是解决本题的关键.综合性较强,有一定的难度. 3.(2021•海淀区校级开学)已知函数()f x 是定义域为R 的奇函数.当0x >时,5sin(),0142()1()1,14x x x f x x π⎧⎪⎪=⎨⎪+>⎪⎩若关于x 的方程25[()](56)()60()f x a f x a a R -++=∈,有且仅有2个不同实数根,则实数a 的取值范围是()A .(-∞,55)(44-⋃,)+∞B .(-∞,565){}(454-⋃,)+∞ C .5(,)[14-∞--,51](4⋃,)+∞D .5(4-,5)4【解答】解:作出函数的图象如图所示,令()f x t =,则由图象可得: 当11t -或54t =±时,方程()f x t =有1解;当514t -<<-或514t <<时,方程()f x t =有2解;当54t <-或54t >时,方程()f x t =无解; 因为25[()](56)()60fx a f x a -++=,所以6()5f x =或()f x a =,因为关于x 的方程25[()](56)()60()f x a f x a a R -++=∈有且仅有2个不同实数根, 又6()5f x =有2 解,所以()f x a =无解或方程()f x a =的解也是方程6()5f x =的解,故54a <-或65a =或54a >, 故选:B .【点评】本题主要考查了方程根的个数的判定与应用问题,其中解答中涉及到一元二次方程根的求解,函数的图象的应用等知识点的综合运用,试题有一定的综合性,属于中档试题,解答中正确作出函数的图象和合理应用()f x t =的根的个数的应用是解答的关键. 4.(2021•三门峡一模)已知函数(1),0(),0xln x x f x xe x +⎧=⎨-<⎩,方程2()()0()f x mf x m R +=∈有四个不相等的实数根,则实数m 的取值范围是() A .1(,)e-∞-B .1(e-,0)C .1(e-,)+∞D .1(0,)e【解答】解:当0x <时,()x f x xe =-, 则()(1)x f x x e '=-+, 由()0f x '=得1x =-,当1x <-时,()0f x '>, 当10x -<<时,()0f x '<,即当1x =-时,函数()f x 取得极大值,此时1(1)f e-=, 且当0x <时,()0f x >, 当0x 时,()(1)0f x ln x =+, 设()t f x =,则当1t e=时,方程()t f x =有两个根,当1t e >或0t =时,方程()t f x =有1个根,当10t e<<时,方程()t f x =有3个根, 当0t <时,方程()t f x =有0个根,则方程2()()0()f x mf x m R +=∈等价为20t mt +=, 即0t =或t m =-,当0t =时,方程()t f x =有1个根,∴若方程2()()0()f x mf x m R +=∈有四个不相等的实数根,则等价为()t f x =有3个根, 即10m e<-<,得10m e-<<, 故选:B .【点评】本题主要考查函数根的个数的判断,求函数的导数,研究函数的取值范围,利用换元法和图象法进行求解是解决本题的关键. 5.(2021秋•北碚区校级月考)已知函数(1),0(),0xln x x f x x e x +⎧=⎨-<⎩,函数1()(())2g x f f x =-零点的个数为()A .4B .3C .2D .1【解答】解:令()u f x =,令()0g x =,则1()02f u -=,当0u 时,则()(1)f u ln u =+,所以,1(1)2ln u +=,∴1u =. 当0u <时,()u f u ue =-,则()(1)u f u u e '=-+, 当1u <-时,()0f u '>;当10u -<<时,()0f u '<.此时,函数()y f u =在1u =-处取得极大值,且极大值为11(1)2f e-=<.所以,当0u <时,1()2f u <,则方程1()02f u -=在0u <时无解.再考虑方程()1f x =的根的个数, 作出函数()u f x =的图象如下图所示,1112e>>,所以,直线1u=与函数()u f x=的图象只有一个交点,因此,函数()g x只有一个零点,故选:D.【点评】本题考查函数的零点个数,考查复合函数的零点个数问题,解决本题的关键在于灵活处理内层函数与外层函数零点之间的关系,属于难题.6.(2021春•渝北区校级期末)已知函数(),0()21,0xxln x x xf x x xexe--<⎧⎪=⎨--⎪⎩,()()g x f x x a=+-.若()g x 存在三个零点,则实数a的取值范围是()A.23(1,)e--B.23(0,2)e-C.32(0,2)e-D.32[1,2)e--【解答】解:因为()()g x f x x a=+-存在三个零点,所以方程()f x x a=-+存在三个实根,因为当0x<时,()f x x a=-+,即()ln x a-=有且只有一个实根,所以当0x时,()f x x a=-+,即21xxae-=有且只有2个实根,令21xxye-=,0x,则22(21)32()x xx xe x e xye e---'==,由32x<,得0y'>,由32x>,得0y'<,所以21xxye-=在3[0,)2上递增,在3(,)2+∞上递减,所以当32x=时,21xxye-=取得最大值323222ee-=,又0x=时,1y=-,x→+∞时,0y→,由函数21xxye-=,0x的图象可知,3202a e-<<.所以实数a 的取值范围是32(0,2)e -. 故选:C .【点评】本题考查了函数的零点方程根的关系,转化成函数图象的交点的关系是关键,考查数形结合的思想,是中档题.7.已知函数22,0()(1),0x x x f x ln x x ⎧-+>=⎨-+<⎩,关于x 的方程2()2()10()f x af x a a R -+-=∈有四个相异的实数根,则a 的取值范围是() A .(,0)-∞B .[1,)+∞C .(,0)[2-∞,)+∞D .(-∞,0)(1⋃,)+∞【解答】解:函数22,0()(1),0x x x f x ln x x ⎧-+>=⎨-+<⎩的图象如图:方程2()2()10()f x af x a a R -+-=∈有四个相异的实数根, 必须()f x 由两个解,一个()1f x >,一个()(0f x ∈,1), 或者()(0f x ∈,1),另一个()0f x ,2()2()10()f x af x a a R -+-=∈,可得()f x a =±,当1a >时,1a >,(0,1)a -.满足题意.当1a =时,2a ,0a =,不满足题意. 考察选项可知,D 正确;故选:D .【点评】本题考查分段函数的应用,函数与方程的应用,考察最值思想以及计算能力.本题如果直接求解,难度比较大,关于a 的不等式组不易求解.采用回代验证,方便快速得到结果.8.(2021•大东区一模)已知函数()||xe f x x =,关于x 的方程2()2()10()f x af x a a R -+-=∈有3个相异的实数根,则a 的取值范围是()A .21(21e e --,)+∞B .21(,)21e e --∞-C .21(0,)21e e --D .21{}21e e --【解答】解:当0x >时,()x e f x x =,函数的导数22(1)()x x x e x e e x f x x x --'==, 当1x >时,()0f x '>,当01x <<时,()0f x '<,则当1x =时函数取得极小值f (1)e =,当0x <时,()x e f x x =-,函数的导数22(1)()x x x e x e e x f x x x --'=-=-,此时()0f x '>恒成立,此时函数为增函数, 作出函数()f x 的图象如图:设()t f x =,则t e >时,()t f x =有3个根, 当t e =时,()t f x =有2个根当0t e <<时,()t f x =有1个根, 当0t 时,()t f x =有0个根,则2()2()10()f x af x a m R -+-=∈有三个相异的实数根, 等价为2210()t at a m R -+-=∈有2个相异的实数根, 其中0t e <<,t e =, 当t e =时,2210e ae a -+-=,即2121e a e -=-,此时满足条件. 故选:D .【点评】本题主要考查函数与方程的应用,利用换元法转化为一元二次函数,利用数形结合以及根与系数之间的关系是解决本题的关键.综合性较强,有一定的难度.9.(2021秋•天津期末)已知函数2()(||xe f x e x =为自然对数的底数),关于x 的方程2[()]2()20()f x af x a a R -+-=∈恰有四个不同的实数根,则a 的取值范围为()A .(1,)+∞B .(2,)+∞C .2(,)21e e +∞-D .242(,)41e e -+∞-【解答】解:2()||xe f x x =, 0x >时,2()x e f x x =,22(21)()x e x f x x -'=, 令()0f x '>,解得:12x >,令()0f x '<,解得:102x <<,故()f x 在1(0,)2递减,在1(2,)+∞递增,故1()()22min f x f e ==,0x <时,2()x e f x x =-,22(21)()0x e x f x x -'=->, 函数()f x 的图象,如图示:,设()t f x =,方程2[()]2()20f x af x a -+-=等价于2220t at a -+-=,而△2244(2)4480a a a a =--=-+>, 若关于x 的方程恰有四个不同的实数根, 则102t e <<,22t e >, 设2()22g t t at a =-+-,则(0)0(2)0g g e >⎧⎨<⎩,即2204420a e ae a ->⎧⎨-+-<⎩解得:24241e a e ->-,故选:D .【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数形结合思想,转化思想,换元思想,考查二次函数的性质,是一道中档题. 10.(2021秋•谯城区校级期末)已知函数2||,0()41,0lnx x f x x x x >⎧=⎨--+⎩,若关于x 的方程22()2()10f x af x a -+-=有8个不相等的实数根,则实数a 的取值范围为()A .(2,4)B .(2,4]C .[2,4]D .[2,4) 【解答】解:设()f x t =,则22()2()10f x af x a -+-=, 化为22210t at a -+-=,作出()f x 的图象,由图知,若关于x 的方程22()2()10f x af x a -+-=有8个不相等的实数根, 则关于t 的方程22210t at a -+-=有两个不等实根1215t t <<. 设22()21(1)(1)g t t at a t a t a =-+-=---+,,则由图知,1115a a -⎧⎨+<⎩,解得:24a <,故选:D .【点评】本题主要考查了函数的零点与方程根的关系,同时考查了转化的思想和数形结合的思想,属于中档题.11.(2021•郑州校级模拟)已知函数()y f x =是定义域为R 的偶函数.当0x 时,5sin()(01)42()1()1(1)4x x x f x x π⎧⎪⎪=⎨⎪+>⎪⎩,若关于x 的方程25[()](56)()60()f x a f x a a R -++=∈,有且仅有6个不同实数根,则实数a 的取值范围是()A .01a <<或54a =B .01a 或54a =C .01a <或54a =D .514a <或0a = 【解答】解:函数()y f x =是定义域为R 的偶函数,当0x 时,5sin()(01)42()1()1(1)4x x x f x x π⎧⎪⎪=⎨⎪+>⎪⎩,当0x <时,5sin(),10()4241,1x x x f x x π⎧--⎪=⎨⎪+<-⎩. 作出函数()f x 的图象如右.由于关于x 的方程25[()](56)()60f x a f x a -++=, 解得()f x a =或6()5f x =,当01x 时,()[0f x ∈,5]4,1x >时,()(1f x ∈,5)4.由65154<<,则6()5f x =有4个实根, 由题意,只要()f x a =有2个实根,则由图象可得当01a <时,()f x a =有2个实根,当54a =时,()f x a =有2个实根.综上可得:01a <或54a =. 故选:C .【点评】本题考查函数的奇偶性和单调性的运用,考查方程和函数的转化思想,运用数形结合的思想方法是解决的常用方法.12.(2021•和平区四模)已知函数32()32f x x x =-+,函数22(3)1,0()1()1,02x x g x x x ⎧-++<⎪=⎨-+⎪⎩,则关于x 的方程[()]0(0)g f x a a -=>的实根最多有()A .4个B .5个C .6个D .7个【解答】解:作出函数()f x 和()g x 的图象如图: 由[()]0(0)g f x a a -=>得[()]g f x a =,(0)a > 设()t f x =,则()g t a =,(0)a > 由()y g t =的图象知,①当01a <<时,方程()g t a =有两个根143t -<<-,或242t -<<-, 由()t f x =的图象知,当143t -<<-时,()t f x =有0个根, 当242t -<<-时,()t f x =有0个根, 此时方程[()]0(0)g f x a a -=>有0个根,②当1a =时,方程()g t a =有两个根13t =-,或212t = 由()t f x =的图象知,当13t =-时,()t f x =有0个根, 当212t =时,()t f x =有3个根, 此时方程[()]0(0)g f x a a -=>有3个根,③当514a <<时,方程()g t a =有两个根1102t <<,或2112t <<, 由()t f x =的图象知,当1102t <<时,()t f x =有3个根, 当2112t <<时,()t f x =有3个根,此时方程[()]0(0)g f x a a -=>有336+=个根, ④当54a =时,方程()g t a =有两个根10t =,或21t =, 由()t f x =的图象知,当10t =时,()t f x =有3个根, 当21t =时,()t f x =有3个根,此时方程[()]0(0)g f x a a -=>有336+=个根 ⑤当54a >时,方程()g t a =有1个根11t >,由()t f x =的图象知,当1112t >时,()t f x =有3或2个或1个根, 此时方程[()]0(0)g f x a a -=>有3或2个或1个根, 综上方程[()]0(0)g f x a a -=>的实根最多有6个根, 故选:C .【点评】本题主要考查根的个数的判断,利用换元法转化为两个函数的交点个数问题,利用分类讨论和数形结合是解决本题的关键.综合性较强,难度较大.13.(2021•余姚市模拟)已知函数32()32f x x x =-+,210()420x x g x x x x x ⎧+>⎪=⎨⎪---⎩,则方程[()]0(g f x a a -=为正实数)的根的个数不可能为()A .6个B .5个C .4个D .3个 【解答】解:函数32()32f x x x =-+,画出函数()f x 的图象,如图示:我们易求出()f x 与y a =的交点情况为: 当2a >时,有一个交点; 当2a =时,有两个交点; 当02a <<时,有三个交点;21,0()42,0x x g x xx x x ⎧+>⎪=⎨⎪---⎩, 画出函数()g x 的图象,如图示:我们易求出()g x 与y a =的交点情况为: 当2a >时,有2个交点; 当2a =时,有2个交点;当02a <<时,有2个交点;∴方程[()]0(g f x a a -=为正实数)的根的个数可能为:4个,5个,6个, 不可能为3个, 故选:D .【点评】本题考查的知识点是根的存在性及根的个数判断,其中分析内外函数的图象是解答本题的关键.14.(2021春•安徽期末)已知函数32()31f x x x =-+,21,0()468,0x x g x x x x x ⎧+>⎪=⎨⎪---⎩,则当方程[()]0g f x a -=有6个解时a 的取值范围是()A .514a <<B .54a >或81a -<C .54a >D .01a【解答】解:函数32()31f x x x =-+,21,0()()468,0x x g x g x x x x x ⎧+>⎪==⎨⎪---⎩,2()36f x x x ∴'=-,令()0f x '=得:0x =,或2x =,故当0x =时,函数()f x 取极大值1,当2x =时,函数取极小值3-; 则()f x 与y m =的交点情况为: 当3m <-,或1m >时,有一个交点; 当3m =-,或1m =时,有两个交点; 当31m -<<时,有三个交点;()g x 与y a =的交点情况为:当01a <<时有两个交点,一个在区间(4,3)--上,一个在区间(3,2)--上; 当1a =时有两个交点,一个为3-,一个为12;当1a >时有两个交点,一个在区间1(0,)2上,一个在区间1(2-,1)上.若方程[()]0g f x a -=有6个解,()0g m a -=有两个根,均在(3,1)-上, 故5(1,)4a ∈, 故选:A .【点评】本题考查的知识点是根的存在性及根的个数判断,其中分析内外函数的图象是解答本题的关键.15.(2021春•舒城县校级期中)已知函数()||(0)x f x x e x =≠,其中e 为自然对数的底数,关于x 的方程2()0()f x f x λ+-=有四个相异实根,则实数λ的取值范围是()A .1(0,)e B .)+∞C .2(,)e e ++∞D .1(2,)e e++∞【解答】解:,0()||,0x xxx e x f x x e x e x ⎧>==⎨-<⎩. 当0x >时,由()x f x x e =,得()(1)0x x x f x e x e e x '=+=+>,()f x ∴在(0,)+∞上为增函数;当0x <时,由()x f x x e =-,得()(1)x x x f x e x e e x '=--=-+. 当(,1)x ∈-∞-时,()0f x '>,当(1,0)x ∈-时,()0f x '<,∴当1x =-时,函数()f x 取得极大值为1(1)f e-=. 作出函数()||(0)x f x x e x =≠的图象的大致形状:令()f x t =,则方程2()0()f x f x λ+-=化为20t tλ+-=, 即220t t λ-+=, 要使关于x 的方程2()0()f x f x λ+-=有四个相异实根, 则方程220t t λ-+=的两根一个在1(0,)e,一个在1(,)e+∞之间.则2120e e λ-+<,解得12e eλ>+. ∴实数λ的取值范围是1(2e e+,)+∞. 故选:D .【点评】本题考查根的存在性及根的个数判断,考查利用导数求极值,考查数学转化思想方法及数形结合的解题思想方法,是中档题. 二.多选题(共1小题)16.(2021秋•广州月考)已知函数21,()()(2),x e x mf x m R x x m ⎧-=∈⎨-+<⎩,则() A .对任意的m R ∈,函数()f x 都有零点B .当3m -时,对12x x ∀≠,都有1212()(()())0x x f x f x --<成立C .当0m =时,方程[()]0f f x =有4个不同的实数根D .当0m =时,方程()()0f x f x +-=有2个不同的实数根【解答】解:对于A :作出函数1x y e =-和244y x x =---的图象如图所示:当0m >时,函数()f x 只有1个零点, 当20m -<时,函数()f x 有2个零点,当2m -时,函数()f x 只有1个零点,故A 正确; 对于B :当3m -时,函数()f x 单调递增,若当3m -时,对12x x ∀≠,都有1212()(()())0x x f x f x --<成立,则()f x 单调递减,故B 错误; 对于:0C m =时,()0f t =得12t =-,20t =, 当1()2f x t ==-时,方程有两个解, 当2()0f x t ==时,方程有两个解,所以方程[()]0f f x =有4个不同的实数根,故C 正确;对于D :当0m =时,方程()()0f x f x +-=的根为()()f x f x =--的根, 令()()h x f x =--, 作出()f x ,()h x 的图象:可得函数()f x 与()h x 有三个交点,其中包括0x =, 即方程()()f x f x +-有三个根, 故选:AC .【点评】本题考查函数与方程之间的关系,解题中注意转化思想的应用,属于中档题. 三.填空题(共7小题)17.(2021春•安徽期末)已知函数()x e f x x=,关于x 的方程2()2()30()f x af x a a R -+-=∈有3个相异的实数根,则a的取值范围是23(,3)21ee--.【解答】解:由题得2(1)()(0)xe xf x xx-'=≠,当1x>时,()0f x'>,函数单调递增;当01x<<时,()0f x'<,函数单调递减;当0x<时,()0f x'<,函数单调递减;作出函数()xef xx=的图象如右图,令()t f x=,则2()23g t t at a=-+-,设函数()g t的两零点分别为1t,2t①1t<,2t e>,则2(0)30()230g ag e e ae a=-<⎧⎨=-+-<⎩,解得23(,3)21eae-∈-②1t e=,2t e>,则22()23044(4)0g e e ae aa ea a⎧=-+-=⎪>⎨⎪=-->⎩,此时无解,综上:23(,3)21eae-∈-,故答案为:23(,3)21ee--【点评】本题考查函数零点与方程根的关系,数形结合思想,分类讨论思想,属于中档题.18.(2021春•衡阳期末)已知函数()y f x =是定义域为R 的偶函数.当0x 时,5sin()(01)42()1()1(1)4x x x f x x π⎧⎪⎪=⎨⎪+>⎪⎩,则f (1)=54,若关于x 的方程2[()]()0(f x af x b a ++=,))b R ∈,有且仅有6个不同实数根,则实数a 的取值范围是. 【解答】解:f (1)55sin()424π==,作函数()y f x =的图象如右图,设方程20x ax b ++=的两个根为1x ,2x ; ①若154x =,2514x <<, 故129(4x x a +=-∈,5)2, 故5(2a ∈-,9)4-;②若101x <,2514x <<, 故129(1,)4x x a +=-∈, 故9(4a ∈-,1)-;故答案为:54,5(2-,99)(44--⋃,1)-.【点评】本题考查了函数的性质的判断与应用,同时考查了数形结合的思想的应用. 19.(2021秋•全国Ⅰ卷月考)已知函数()f x 是定义域在R 上的偶函数,当0x 时,3sin(),01,22()1()1,1,2x x x f x x π⎧⎪⎪=⎨⎪+>⎪⎩则函数3()(())4g x f f x =-的零点个数为2.【解答】解:()f x 是偶函数,∴作出函数()f x 的图象如图,当01x 时,022xππ,则,33sin()222x π, 当1x >时,13()1(1,)22x +∈,由3()(())04g x f f x =-=得3(())4f f x =,设()t f x =,则3()4f t =,由3()4f t =,得01t <<或10t -<<, 当10t -<<时,()t f x =无解,当01t <<时,()t f x =有两个交点,即()g x 有两个零点, 故答案为:2.【点评】本题主要考查函数与方程的关系,利用换元法转化为两个方程根的个数问题,以及利用数形结合是解决本题的关键,是中档题.20.(2021秋•常熟市月考)已知函数32()31f x x x =-+,2442,0()1|2|1,02x x x g x x x ⎧-+>⎪=⎨-++⎪⎩,若函数(())y g f x a =-有6个零点(互不相同),则实数a 的取值范围为1(,2)2. 【解答】解:作出函数()f x 与()g x 的图象如图:令()f x t =,则由图可知,当()f x t =有3个交点时,(3,1)t ∈-,当(3,1)t ∈-时,要使()0y g t a =-=,即函数图象在(3,1)t ∈-时,y a =与()y g t =要有2个交点,根据图象可知1(3)2g -=,故1(2a ∈,2),故答案为:1(2,2).【点评】本题主要考查函数零点个数求解参数取值范围,分段函数图象的画法,数形结合是关键,综合性强,属于难题.21.(2021春•让胡路区校级月考)已知函数()||xe f x x =,关于x 的方程2()2()10()f x af x a m R -+-=∈有四个相异的实数根,则a 的取值范围是21(21e e --,)+∞.【解答】解:当0x >时,()x e f x x =,函数的导数22(1)()x x x e x e e x f x x x--'==, 当1x >时,()0f x '>,当01x <<时,()0f x '<,则当1x =时函数取得极小值f (1)e =,当0x <时,()x e f x x =-,函数的导数22(1)()x x x e x e e x f x x x--'=-=-,此时()0f x '>恒成立, 此时函数为增函数, 作出函数()f x 的图象如图:设()t f x =,则t e >时,()t f x =有3个根, 当t e =时,()t f x =有2个根 当0t e <<时,()t f x =有1个根, 当0t 时,()t f x =有0个根,则2()2()10()f x af x a m R -+-=∈有四个相异的实数根, 等价为2210()t at a m R -+-=∈有2个相异的实数根, 其中0t e <<,t e >, 设2()21h t t at a =-+-,则(0)0()0202h h e a a ⎧⎪>⎪<⎨⎪-⎪-=>⎩,即2102100a e ae a a ->⎧⎪-+-<⎨⎪>⎩,即21121a e a e >⎧⎪⎨->⎪-⎩, 即2121e a e ->-,故答案为:21(21e e --,)+∞【点评】本题主要考查函数与方程的应用,利用换元法转化为一元二次函数,利用数形结合以及根与系数之间的关系是解决本题的关键.综合性较强,有一定的难度. 22.(2021春•鼓楼区校级期末)函数2()(3)x f x x e =-,关于x 的方程2()()10f x mf x -+=恰有四个不同的实数解,则正数m 的取值范围为336(6e e +,)+∞. 【解答】解:2()(23)(3)(1)x xf x x x e x x e '=+-=+-, 令()0f x '=得,3x =-或1,当3x <-时,()0f x '>,函数()f x 在(,3)-∞-上单调递增,且()0f x >, 当31x -<<时,()0f x '<,函数()f x 在(3,1)-上单调递减, 当1x >时,()0f x '>,函数()f x 在(1,)+∞上单调递增, 所以()36()3f x f e =-=极大值,()f x f =极小值(1)2e =-, 令()f x t =,则方程210t mt -+=有两个不同的实数根1t ,2t ,且一个根在36(0,)e内,一个根在36(e,)+∞内, 或者两个根都在(2,0)e -内,或者一个根在(2,0)e -内,一个根为36e ,因为m 为正数,所以120t t m +=>,又121t t =,所以1t ,2t 都为正根,所以两个根不可能在(2,0)e -内,令2()1g x x mx =-+,因为(0)10g =>, 所以只需36()0g e <,即6336610m e e-+<,得3366e m e >+, 即m 的取值范围为:336(6e e +,)+∞, 故答案为:336(6e e +,)+∞. 【点评】本题主要考查了利用导数研究函数的极值,考查了函数的零点与方程根的关系,是中档题.23.(2021春•德阳期中)已知函数||()x x f x e=,若关于x 的方程2()()10f x mf x m -+-=有四个不相等的实数根,则实数m 的取值范围是1(1,1)e +. 【解答】解:化简得(0)()(0)x xx x e f x x x e ⎧⎪⎪=⎨-⎪<⎪⎩, 当0x 时,()0f x ,21()()x x x x e xe x f x e e--'==, 若01x <<时,()0f x '>,若1x >时,()0f x '<,所以当1x =时,函数()f x 有极大值f (1)1e=, 当0x <时,2()1()0()x x x xe x e xf x e e ---⋅-+'==<,()f x 为减函数, 作出函数()f x 的图象如图所示,由方程2()()10f x mf x m -+-=得,(()(1))(()1)0f x m f x ---=,所以()1f x =或()1f x m =-,由图象知方程()1f x =有1个解,要使关于x 的方程2()()10f x mf x m -+-=恰好有4个不相等的实数根,则()1f x m =-要有三个解,由函数图象知101m e <-<, 所以111m e <<+. 故答案为:1(1,1)e +【点评】本题考查了根的存在性及根的个数的判断,考查了利用函数的导函数分析函数的单调性,考查了学生分析问题和解决问题的能力,数形结合求得结果.四.解答题(共2小题)24.已知函数()y f x =的定义域为R ,且(2)y f x =+的函数图象关于2x =-对称,当0x 时,3sin()(01)22()1()1(1)2x x x f x x π⎧⎪⎪=⎨⎪+>⎪⎩,若关于x 的方程24()(45)()50()f x a f x a a R -++=∈,有且仅有6个不相同实数根,则实数a 的取值范围.【解答】解:(2)y f x =+的函数图象关于2x =-对称,将(2)y f x =+的图象右移2个单位,可得()y f x =的图象,可知图象关于y 轴对称.作出函数()y f x =的图象,关于x 的方程24()(45)()50f x a f x a -++=, 即有5()4f x =或()f x a =.()y f x =和直线54y =的交点有4个,即5()4f x =的解的个数为4,由题意可得()f x a =有两个解.即()y f x =和直线y a =有两个交点, 由图象可得32a =或01a <.综上可得a 的范围是(0,31]{}2.【点评】本题考查函数方程的转化思想的运用,考查方程的根的分布情况,注意运用数形结合的思想方法,属于中档题.25.已知函数1()f x x x=+,若关于x 的方程2()(1)()20f x m f x m -++=有四个不同的实数根,则实数m 的取值范围是多少?【解答】解:关于x 的方程2()(1)()20f x m f x m -++= 有4个不同的实数根,令1()t f x x x ==+,则2t ,或2t -,故关于t的一元二次方程2(1)20t m t m-++=有两个实数根,且这2个实数根大于2或小于2-.令2()(1)2g t t m t m=-++,①若这两个根都大于2,则由2(1)80122(2)20m mmg⎧=+->⎪+⎪>⎨⎪=>⎪⎩,求得3m>+②若这两个根都小于2-,则由2(1)80122(2)460m mmg m⎧=+->⎪+⎪<-⎨⎪-=+>⎪⎩,求得m∈∅.③若这两个根一个大于2,另一个小于2-,则由(2)460(2)20g mg-=+<⎧⎨=<⎩,可得m∈∅.综上可得,m的范围为(3+,)+∞.【点评】本题主要考查方程根的个数判断,体现了转化、分类讨论、数形结合的数学思想,属于难题.。
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高中数学题型归纳大全函数与导数题专题练习二9.已知函数f(x)=x(e2x﹣a).(1)若y=2x是曲线y=f(x)的切线,求a的值;(2)若f(x)≥1+x+lnx,求a的取值范围.10.已知函数f(x)=x2+ax+b,g(x)=e x(cx+d),若曲线y=f(x)和曲线y=g(x)都过点P(0,2),且在点P处有相同的切线y=4x+2.(Ⅰ)求a,b,c,d的值;(Ⅱ)若x≥﹣2时,f(x)≤kg(x),求k的取值范围.11.已知函数f(x)=alnxx+1+b x,曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程为x+2y﹣3=0.(Ⅰ)求a、b的值;(Ⅱ)证明:当x>0,且x≠1时,f(x)>lnxx−1.12.已知函数f(x)=(a −1x)lnx (a ∈R ).(1)若曲线y =f (x )在点(1,f (1))处的切线方程为x +y ﹣1=0,求a 的值; (2)若f (x )的导函数f '(x )存在两个不相等的零点,求实数a 的取值范围; (3)当a =2时,是否存在整数λ,使得关于x 的不等式f (x )≥λ恒成立?若存在,求出λ的最大值;若不存在,说明理由.13.已知函数f (x )=4lnx ﹣ax +a+3x (a ≥0) (Ⅰ)讨论f (x )的单调性;(Ⅱ)当a ≥1时,设g (x )=2e x ﹣4x +2a ,若存在x 1,x 2∈[12,2],使f (x 1)>g (x 2),求实数a 的取值范围.(e 为自然对数的底数,e =2.71828…)14.已知函数f (x )=a x +x 2﹣xlna (a >0且a ≠1) (1)求函数f (x )在点(0,f (0))处的切线方程;(2)求函数f(x)单调区间;(3)若存在x1,x2∈[﹣1,1],使得|f(x1)﹣f(x2)|≥e﹣1(e是自然对数的底数),求实数a的取值范围.15.已知函数f(x)=1−lnxx,g(x)=aee x+1x−bx,若曲线y=f(x)与曲线y=g(x)的一个公共点是A(1,1),且在点A处的切线互相垂直.(1)求a,b的值;(2)证明:当x≥1时,f(x)+g(x)≥2 x.16.已知函数f(x)=ax−1+lnx(a∈R,a为常数).(1)讨论函数f(x)的单调性;(2)若函数f(x)在(e,+∞)内有极值,试比较e a﹣1与a e﹣1的大小,并证明你的结论.高中数学题型归纳大全函数与导数题专题练习二9.已知函数f (x )=x (e 2x ﹣a ).(1)若y =2x 是曲线y =f (x )的切线,求a 的值; (2)若f (x )≥1+x +lnx ,求a 的取值范围.【分析】(1)根据题意,设切点的坐标为(x 1,y 1),求出函数的导数,由导数的几何意义分析可得{y 1=2x 1y 1=x 1⋅e 2x 1−ax 1(2x 1+1)e 2x 1−a =2,解可得a 的值,即可得答案;(2)根据题意,f (x )≥1+x +lnx 即x (e 2x ﹣a )≥1+x +lnx ,结合x 的取值范围变形可得a +1≤e 2x −1+lnx x ,设g (x )=e 2x −1+lnx x,利用导数分析g (x )在(0,+∞)上的最小值,据此分析可得答案.【解答】解:(1)根据题意,f (x )=x (e 2x ﹣a ),y =2x 是曲线y =f (x )的切线, 设切点的坐标为(x 1,y 1),则f ′(x )=(e 2x ﹣a )+x ×2e 2x =(2x +1)e 2x ﹣a ,又由y =2x 是曲线y =f (x )的切线,切点为(x 1,y 1),则f ′(x 1)=2, 则有{y 1=2x 1y 1=x 1⋅e 2x 1−ax 1(2x 1+1)e 2x 1−a =2,解可得a =﹣1;(2)根据题意,f (x )=x (e 2x ﹣a ),则f (x )≥1+x +lnx ,即x (e 2x ﹣a )≥1+x +lnx ,变形可得xe 2x ﹣(1+lnx )≥(a +1)x , 又由x >0,所以a +1≤e 2x −1+lnxx, 设g (x )=e 2x −1+lnxx, 其导数g ′(x )=2e 2x +lnxx2=2x 2e 2x +lnxx 2,设h (x )=2x 2e 2x +lnx ,其导数h ′(x )=4xe 2x (x +1)+1x >0,则函数h (x )在(0,+∞)上单调递增; 又由h (1e )<0,h (1)>0,则存在x 0∈(1e,1),满足h (x 0)=0,即2x 02e 2x 0+lnx 0=0,故g (x )min =g (x 0)=e 2x 0−1+lnx 0x 0, 若a +1≤e 2x −1+lnxx,必有a +1≤g (x 0), 令t =x 02e 2x 0,变形可得2x 0+2lnx 0=lnt , 由2x 02e 2x 0+lnx 0=0,变形可得2t +lnx 0=0, 则有2x 0+lnx 0=2t +lnt ,设F (x )=2x +lnx ,分析易得F (x )=2x +lnx 为增函数,则有x 0=t , 则g (x 0)=e 2x 0−1+lnx 0x 0=2,必有a +1≤2,解可得a ≤1, 故a 的取值范围为(﹣∞,1].10.已知函数f (x )=x 2+ax +b ,g (x )=e x (cx +d ),若曲线y =f (x )和曲线y =g (x )都过点P (0,2),且在点P 处有相同的切线y =4x +2. (Ⅰ)求a ,b ,c ,d 的值;(Ⅱ)若x ≥﹣2时,f (x )≤kg (x ),求k 的取值范围.【分析】(Ⅰ)对f (x ),g (x )进行求导,已知在交点处有相同的切线及曲线y =f (x )和曲线y =g (x )都过点P (0,2),从而解出a ,b ,c ,d 的值;(Ⅱ)由(I )得出f (x ),g (x )的解析式,再求出F (x )及它的导函数,通过对k 的讨论,判断出F (x )的最值,从而判断出f (x )≤kg (x )恒成立,从而求出k 的范围. 【解答】解:(Ⅰ)由题意知f (0)=2,g (0)=2,f ′(0)=4,g ′(0)=4, 而f ′(x )=2x +a ,g ′(x )=e x (cx +d +c ),故b =2,d =2,a =4,d +c =4, 从而a =4,b =2,c =2,d =2;(Ⅱ)由(I )知,f (x )=x 2+4x +2,g (x )=2e x (x +1) 设F (x )=kg (x )﹣f (x )=2ke x (x +1)﹣x 2﹣4x ﹣2, 则F ′(x )=2ke x (x +2)﹣2x ﹣4=2(x +2)(ke x ﹣1), 由题设得F (0)≥0,即k ≥1,令F ′(x )=0,得x 1=﹣lnk ,x 2=﹣2,①若1≤k <e 2,则﹣2<x 1≤0,从而当x ∈(﹣2,x 1)时,F ′(x )<0,当x ∈(x 1,+∞)时,F ′(x )>0,即F (x )在(﹣2,x 1)上减,在(x 1,+∞)上是增,故F (x )在[﹣2,+∞)上的最小值为F (x 1),而F (x 1)=﹣x 1(x 1+2)≥0,x ≥﹣2时F (x )≥0,即f (x )≤kg (x )恒成立. ②若k =e 2,则F ′(x )=2e 2(x +2)(e x ﹣e ﹣2),从而当x ∈(﹣2,+∞)时,F ′(x )>0,即F (x )在(﹣2,+∞)上是增,而F (﹣2)=0,故当x ≥﹣2时,F (x )≥0,即f (x )≤kg (x )恒成立.③若k >e 2时,F ′(x )>2e 2(x +2)(e x ﹣e ﹣2),而F (﹣2)=﹣2ke ﹣2+2<0,所以当x >﹣2时,f (x )≤kg (x )不恒成立, 综上,k 的取值范围是[1,e 2]. 11.已知函数f (x )=alnx x+1+bx,曲线y =f (x )在点(1,f (1))处的切线方程为x +2y ﹣3=0.(Ⅰ)求a 、b 的值;(Ⅱ)证明:当x >0,且x ≠1时,f (x )>lnxx−1.【分析】(I )据切点在切线上,求出切点坐标;求出导函数;利用导函数在切点处的值为切线的斜率及切点在曲线上,列出方程组,求出a ,b 的值.(II )构造新函数,求出导函数,通过研究导函数的符号判断出函数的单调性,求出函数的最值,证得不等式. 【解答】解:(I )f ′(x)=a(x+1x −lnx)(x+1)2−b x 2. 由于直线x +2y ﹣3=0的斜率为−12,且过点(1,1) 所以{b =1a 2−b =−12解得a =1,b =1 (II )由(I )知f (x )=lnx x+1+1x所以f(x)−lnx x−1=11−x 2(2lnx −x 2−1x )考虑函数ℎ(x)=2lnx −x 2−1x (x >0), 则ℎ′(x)=2x −2x 2−(x 2−1)x 2=−(x−1)2x 2所以当x ≠1时,h ′(x )<0而h (1)=0,当x∈(0,1)时,h(x)>0可得11−x2ℎ(x)>0;当x∈(1,+∞)时,ℎ(x)<0,可得11−x2ℎ(x)>0从而当x>0且x≠1时,f(x)−lnxx−1>0即f(x)>lnxx−112.已知函数f(x)=(a−1x)lnx(a∈R).(1)若曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程为x+y﹣1=0,求a的值;(2)若f(x)的导函数f'(x)存在两个不相等的零点,求实数a的取值范围;(3)当a=2时,是否存在整数λ,使得关于x的不等式f(x)≥λ恒成立?若存在,求出λ的最大值;若不存在,说明理由.【分析】(1)求导,利用导数的几何意义即可求解;(2)因为f′(x)=ax−1+lnxx2存在两个不相等的零点,所以g(x)=ax﹣1+lnx存在两个不相等的零点,则g′(x)=1x+a,再对a分情况讨论求出a的取值范围;(3)当a=2时,f(x)=(2−1x)lnx,f′(x)=1x2lnx+(2−1x)1x=2x−1+lnxx2,设g(x)=2x﹣1+lnx,则g′(x)=1x+2>0.所以g(x)单调递增,且g(12)=ln12<0,g(1)=1>0,所以存在x0∈(12,1)使得g(x0)=0,所以x=x0时,f(x)取得极小值,也是最小值,此时f(x0)=(2−1x0)lnx0=(2−1x)(1−2x0)=−(4x0+1x)+4,因为x0∈(12,1),所以f(x0)∈(﹣1,0),因为f(x)≥λ,且λ为整数,所以λ≤﹣1,即λ的最大值为﹣1.【解答】解:(1)f′(x)=1x2lnx+(a−1x)1x,因为曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程为x+y﹣1=0,所以f'(1)=a﹣1=﹣1,得a=0;(2)因为f′(x)=ax−1+lnxx2存在两个不相等的零点,所以g(x)=ax﹣1+lnx存在两个不相等的零点,则g′(x)=1x+a,①当a≥0时,g'(x)>0,所以g(x)单调递增,至多有一个零点,②当a<0时,因为当x∈(0,−1a)时,g'(x)>0,g(x)单调递增,当x ∈(−1a,+∞)时,g '(x )<0,g (x )单调递减, 所以x =−1a 时,g(x)max =g(−1a )=ln(−1a)−2,因为g (x )存在两个零点,所以ln(−1a )−2>0,解得﹣e ﹣2<a <0, 因为﹣e ﹣2<a <0,所以−1a>e 2>1,因为g (1)=a ﹣1<0,所以g (x )在(0,−1a )上存在一个零点, 因为﹣e ﹣2<a <0,所以(−1a )2>−1a,因为g[(−1a )2]=ln(−1a )2+1a −1,设t =−1a ,则y =2lnt ﹣t ﹣1(t >e 2), 因为y ′=2−tt <0,所以y =2lnt ﹣t ﹣1(t >e 2)单调递减,所以y <2ln (e 2)﹣e 2﹣1=3﹣e 2<0,所以g[(−1a )2]=ln(−1a )2+1a −1<0, 所以g (x )在(−1a,+∞)上存在一个零点, 综上可知,实数a 的取值范围为(﹣e ﹣2,0); (3)当a =2时,f(x)=(2−1x )lnx ,f ′(x)=1x 2lnx +(2−1x )1x =2x−1+lnxx 2, 设g (x )=2x ﹣1+lnx ,则g ′(x)=1x +2>0.所以g (x )单调递增, 且g(12)=ln 12<0,g (1)=1>0,所以存在x 0∈(12,1)使得g (x 0)=0, 因为当x ∈(0,x 0)时,g (x )<0,即f '(x )<0,所以f (x )单调递减; 当x ∈(x 0,+∞)时,g (x )>0,即f '(x )>0,所以f (x )单调递增, 所以x =x 0时,f (x )取得极小值,也是最小值,此时f(x 0)=(2−1x 0)lnx 0=(2−1x 0)(1−2x 0)=−(4x 0+1x 0)+4,因为x 0∈(12,1),所以f (x 0)∈(﹣1,0),因为f (x )≥λ,且λ为整数,所以λ≤﹣1,即λ的最大值为﹣1. 13.已知函数f (x )=4lnx ﹣ax +a+3x (a ≥0) (Ⅰ)讨论f (x )的单调性;(Ⅱ)当a ≥1时,设g (x )=2e x ﹣4x +2a ,若存在x 1,x 2∈[12,2],使f (x 1)>g (x 2),求实数a 的取值范围.(e 为自然对数的底数,e =2.71828…)【分析】(Ⅰ)先求函数f (x )的定义域、f ′(x ),然后解关于x 的不等式f ′(x )>0,f ′(x )<0即可.(Ⅱ)存在x 1,x 2∈[12,2],使f (x 1)>g (x 2)可转化为在[12,2]上f (x )的最大值大于g (x )的最小值,进而转化为求f (x )、g (x )在[12,2]上的最大值、最小值问题.【解答】解:(Ⅰ)f (x )的定义域为(0,+∞).f ′(x )=4x −a −a+32=−ax 2+4x−(a+3)2,(x >0),令h (x )=﹣ax 2+4x ﹣(a +3), (1)当a =0时,h (x )=4x ﹣3,令h (x )>0,得x >34,此时f ′(x )>0;令h (x )<0,得0<x <34,此时f ′(x )<0,∴f (x )的减区间为(0,34],增区间为[34,+∞);(2)当a >0时,△=42﹣4(﹣a )[﹣(a +3)]=﹣4(a ﹣1)(a +4),①若a ≥1,则△≤0,∴h (x )≤0,f ′(x )≤0,∴f (x )在区间(0,+∞)上单调递减.②若0<a <1,则△>0,x 1+x 2=4a >0,x 1x 2=a+3a >0,∴x 1=2−√−(a−1)(a+4)a >0,x 2=2+√−(a−1)(a+4)a>0,当x ∈(0,x 1)时,h (x )<0,f ′(x )<0,f (x )单调递减,当x ∈(x 1,x 2)时,h (x )>0,f ′(x )>0,f (x )单调递增,当x ∈(x 2,+∞)时,h (x )<0,f ′(x )<0,f (x )单调递减. 综上,当a =0时,f (x )的减区间为(0,34],增区间为[34,+∞).当0<a <1时,f (x )的减区间为(0,2−√−(a−1)(a+4)a ),(2+√−(a−1)(a+4)a,+∞);增区间为(2−√−(a−1)(a+4)a,2+√−(a−1)(a+4)a).当a ≥1时,f (x )的减区间为(0,+∞).(Ⅱ)由(Ⅰ)可知,当a ≥1时,f (x )在[12,2]上单调递减,∴f (x )在[12,2]上的最大值为f (12)=﹣4ln 2+32a +6,g ′(x )=2e x ﹣4,令g ′(x )=0,得x =ln 2.当x ∈[12,ln 2)时,g ′(x )<0,∴g(x )单调递减,x ∈(ln 2,2]时,g ′(x )>0,g (x )单调递增, ∴g (x )在[12,2]上的最小值为g (ln 2)=4﹣4ln 2+2a ,由题意可知﹣4ln2+32a+6>4﹣4ln2+2a,解得a<4,又a≥1,所以实数a的取值范围为[1,4).14.已知函数f(x)=a x+x2﹣xlna(a>0且a≠1)(1)求函数f(x)在点(0,f(0))处的切线方程;(2)求函数f(x)单调区间;(3)若存在x1,x2∈[﹣1,1],使得|f(x1)﹣f(x2)|≥e﹣1(e是自然对数的底数),求实数a的取值范围.【分析】(1)先求f′(x),再计算f′(0),和f(0),即可得到切线方程;(2)先求函数的导数f′(x)=a x lna+2x﹣lna=2x+(a x﹣1)lna,并且f′(0)=0,判断零点两侧的正负,得到单调区间;(3)将存在性问题转化为|f(x1)﹣f(x2)|max≥e﹣1,即f(x)max﹣f(x)min≥e﹣1,根据上一问的单调性得到最小值f(0),再计算端点值f(﹣1)和f(1)比较大小.因为f(1)−f(−1)=(a+1−lna)−(1a+1+lna)=a−1a−2lna,再令令g(a)=a−1a−2lna(a>0),求其导数,分情况比较大小,计算a的取值范围.【解答】解:(1)因为函数f(x)=a x+x2﹣xlna(a>0,a≠1),所以f′(x)=a x lna+2x﹣lna,f′(0)=0,又因为f(0)=1,所以函数f(x)在点(0,f(0))处的切线方程为y=1;(2)由(1),f′(x)=a x lna+2x﹣lna=2x+(a x﹣1)lna.当a>1时,lna>0,(a x﹣1)lna在R上递增;当0<a<1时,lna<0,(a x﹣1)lna在R上递增;故当a>0,a≠1时,总有f′(x)在R上是增函数,又f′(0)=0,所以不等式f′(x)>0的解集为(0,+∞),故函数f(x)的单调增区间为(0,+∞),递减区间为(﹣∞,0);(3)因为存在x1,x2∈[﹣1,1],使得|f(x1)﹣f(x2)|≥e﹣1成立,而当x∈[﹣1,1]时,|f(x1)﹣f(x2)|≤f(x)max﹣f(x)min,所以只要f(x)max﹣f(x)min≥e﹣1即可.又因为x,f'(x),f(x)的变化情况如下表所示:x(﹣∞,0)0 (0,+∞)f′(x)﹣0 +f(x)减函数极小值增函数可得f(x)在[﹣1,0]上是减函数,在[0,1]上是增函数,所以当x∈[﹣1,1]时,f(x)的最小值f(x)min=f(0)=1,f(x)的最大值f(x)max为f(﹣1)和f(1)中的最大值.因为f(1)−f(−1)=(a+1−lna)−(1a+1+lna)=a−1a−2lna,令g(a)=a−1a−2lna(a>0),因为g′(a)=1+1a2−2a=(1−1a)2>0,所以g(a)=a−1a−2lna在a∈(0,1)、(1,+∞)上是增函数.而g(1)=0,故当a>1时,g(a)>0,即f(1)>f(﹣1);当0<a<1时,g(a)<0,即f(1)<f(﹣1).所以,当a>1时,f(1)﹣f(0)≥e﹣1,即a﹣lna≥e﹣1,函数y=a﹣lna在a∈(1,+∞)上是增函数,解得a≥e;当0<a<1时,f(﹣1)﹣f(0)≥e﹣1,即1a+lna≥e−1,函数y=1a+lna在a∈(0,1)上是减函数,解得0<a≤1e.综上可知,所求a的取值范围为a∈(0,1e]∪[e,+∞).15.已知函数f(x)=1−lnxx,g(x)=aee x+1x−bx,若曲线y=f(x)与曲线y=g(x)的一个公共点是A(1,1),且在点A处的切线互相垂直.(1)求a,b的值;(2)证明:当x≥1时,f(x)+g(x)≥2 x.【分析】(1)根据题意,求出函数f(x)的导数,计算可得f′(1)=﹣1;将公共点A 的坐标代入g(x)中,变形可得a=b,求出g(x)的导数,分析可得g′(1)=﹣a﹣1﹣a=1,解可得a的值,进而可得b的值,即可得答案;(2)根据题意,由(1)的结论可得f(x)+g(x)=1−lnxx−e e x+1x+x,设h(x)=(1−lnx x−ee x+1x+x)−2x=1−lnx x−e e x−1x+x,计算可得h(0)=0,求出其导数分析可得函数h(x)在[1,+∞)上为增函数,结合函数的单调性可得h(x)=(1−lnxx−e e x+1x+x)−2x≥h(0)=0,将其变形即可得结论.【解答】解:(1)根据题意,函数f(x)=1−lnxx,其导数f′(x)=−1−lnx2,则有f′(1)=﹣1,g(x)=aee x+1x−bx,过点(1,1),则有g(1)=a+1﹣b=1,化简可得a=b,则g(x)=aee x+1x−ax,g′(x)=−ae e x−1x2−a,若曲线y=f(x)与曲线y=g(x)的一个公共点是A(1,1),且在点A处的切线互相垂直,且f′(1)=﹣1,则g′(1)=﹣a﹣1﹣a=1,则有a=﹣1,则b=﹣1,故a=b=﹣1,(2)证明:由(1)的结论,g(x)=−ee x+1x+x,则f(x)+g(x)=1−lnx x−e e x+1x+x,设h(x)=(1−lnxx−e e x+1x+x)−2x=1−lnx x−e e x−1x+x,则有h(0)=1﹣1﹣1+1=0,其导数h′(x)=lnx−1x2+e e x+1x2+1,又由x≥1可得:h′(x)=lnx−1x2+e e x+1x2+1>0,则函数h(x)在[1,+∞)上为增函数,则有当x≥1时,h(x)=(1−lnxx−e e x+1x+x)−2x≥h(1)=0,则有(1−lnxx−e e x+1x+x)−2x≥0,即f(x)+g(x)≥2 x.16.已知函数f(x)=ax−1+lnx(a∈R,a为常数).(1)讨论函数f(x)的单调性;(2)若函数f(x)在(e,+∞)内有极值,试比较e a﹣1与a e﹣1的大小,并证明你的结论.【分析】(1)求出f(x)的导数,通过讨论a的取值范围,确定函数的单调区间即可.(2)由(1)知a>0,①则h(x)=x2﹣(a+2)x+1有一变号零点在区间(e,+∞)上,不妨设x2>e,又因为x1x2=1,所以0<x1<1e<e<x2,又h(0)=1,所以只需h(1e)<0,得a >e +1e −2,②联立①②可得:a >e +1e−2.从而e a ﹣1与a e﹣1均为正数.要比较e a ﹣1a e﹣1与的大小⇒同取自然底数的对数,即比较(a ﹣1)与(e ﹣1)lna 的大小⇒再转化为比较lne e−1与lna a−1的大小.构造函数φ(x )=lnxx−1(x >1),求导,分析单调性,讨论a 的取值范围,进而得出结论.【解答】解:(1)定义域为(0,1)∪(1,+∞), f′(x)=1x −a (x−1)2=x 2−(a+2)x+1x(x−1)2,设h (x )=x 2﹣(a +2)x +1,△=(a +2)2﹣4,当﹣4≤a <0时,△=(a +2)2﹣4<0,此时h (x )>0,从而f ′(x )>0恒成立, 故函数f (x )在(0,1)上是增函数,在(1,+∞)上是增函数; 当a <﹣4时,函数h (x )=x 2﹣(a +2)x +1图象开口向上,对称轴x =a+22<0,又h (0)=1>0,所以此时h (x )>0,从而f ′(x )>0恒成立,故函数f (x )在(0,1)上是增函数,在(1,+∞)上是增函数;当a >0时,△=(a +2)2﹣4>0,设h (x )=x 2﹣(a +2)x +1有两个不同的实根x 1,x 2,共中x 1+x 2=a +2>0,x 1x 2=1,令0<x 1<1<x 2,则x 1=(a+2)−√a 2+4a 2,x 2=(a+2)+√a 2+4a 2, 令f ′(x )>0,得0<x <x 1或x >x 2;令f ′(x )<0,得x 1<x <1或1<x <x 2, 故函数f (x )在(0,x 1)上是增函数,在(x 2,+∞)上是增函数,在(x 1,1),(1,x 2)上单调单调递减.当a >0时,函数f (x )在(0,(a+2)−√a 2+4a2)上是增函数,在((a+2)+√a 2+4a2,+∞)上是增函数,在((a+2)−√a 2+4a2,1)是减函数,在(1,(a+2)+√a 2+4a2)上是减函数.当a =0时,函数f (x )在(0,1)上是增函数,在(1,+∞)上是增函数; (2)要使y =f (x )在(e ,+∞)上有极值,由(1)知a >0,①则h (x )=x 2﹣(a +2)x +1有一变号零点在区间(e ,+∞)上,不妨设x 2>e , 又因为x 1x 2=1,∴0<x 1<1e <e <x 2,又h (0)=1, ∴只需h (1e )<0,即1e −(a +2)1e+1<0,∴a >e +1e −2,②联立①②可得:a>e+1e−2.从而e a﹣1与a e﹣1均为正数.要比较e a﹣1a e﹣1与的大小,同取自然底数的对数,即比较(a﹣1)lne与(e﹣1)lna的大小,再转化为比较lnee−1与lnaa−1的大小.构造函数φ(x)=lnxx−1(x>1),则φ′(x)=1−1x−lnx(x−1)2,再设m(x)=1−1x−lnx,则m′(x)=1−xx2,从而m(x)在(1,+∞)上单调递减,此时m(x)<m(1)=0,故φ′(x)<0在(1,+∞)上恒成立,则φ(x)=lnxx−1在(1,+∞)上单调递减.综上所述,当a∈(e+1e−2,e)时,e a﹣1<a e﹣1;当a=e时,e a﹣1=a e﹣1;当a∈(e,+∞)时,e a﹣1>a e﹣1.。