高考数学真题导数(文科)及答案
高考复习文科数学之导数(1)

各地解析分类汇编:导数(1)1 【山东省师大附中2013届高三上学期期中考试数学文】方程3269100x x x -+-=的实根个数是A.3B.2C.1D.0【答案】C【解析】设32()6910f x x x x =-+-,2'()31293(1)(3)f x x x x x =-+=--,由此可知函数的极大值为(1)60f =-<,极小值为(3)100f =-<,所以方程3269100x x x -+-=的实根个数为1个.选C.2 【山东省实验中学2013届高三第二次诊断性测试数学文】曲线x x y +=331在点⎪⎭⎫ ⎝⎛341,处的切线与坐标轴围成的三角形面积为 A.92 B.91 C.31 D.32【答案】B【解析】2''()+1y f x x ==,在点⎪⎭⎫⎝⎛341,的切线斜率为'(1)2k f ==。
所以切线方程为42(1)3y x -=-,即223y x =-,与坐标轴的交点坐标为21(0,),(,0)33-,所以三角形的面积为11212339⨯⨯-=,选B. 3 【山东省实验中学2013届高三第二次诊断性测试数学文】若)2ln(21)(2++-=x b x x f 在),(∞+-1上是减函数,则b 的取值范围是 A.[]∞+-,1 B.),(∞+-1 C.]1-∞-,( D.),(1-∞- 【答案】C【解析】函数的导数'()2bf x x x =-++,要是函数在),(∞+-1上是减函数,则'()02b f x x x =-+≤+,在),(∞+-1恒成立,即2bx x ≤+,因为1x >-,所以210x +>>,即(2)b x x ≤+成立。
设(2)y x x =+,则222(1)1y x x x =+=+-,因为1x >-,所以1y >-,所以要使(2)b x x ≤+成立,则有1b ≤-,选C.4 【山东省聊城市东阿一中2013届高三上学期期初考试 】若函数(1)4a xy ex -=+(x ∈R )有大于零的极值点,则实数a 范围是 ( )A .3a >-B .3a <-C .13a >-D .13a <- 【答案】B【解析】解:因为函数y=e (a-1)x+4x ,所以y ′=(a-1)e(a-1)x+4(a <1),所以函数的零点为x 0=14ln a 1a 1--+,因为函数y=e (a-1)x+4x (x ∈R )有大于零的极值点,故14lna 1a 1--+=0,得到a<-3,选B5 【山东省临沂市2013届高三上学期期中考试 数学文】已知32(),f x ax bx c =++其导函数()f x '的图象如右图,则函数()f x 的极小值是A .a b c ++B .84a b c ++C .32a b +D .c【答案】D【解析】由导函数()f x '的图象知当0x <时,()0f x '<,当02x <<时,()0f x '>,所以函数()f x 的极小值为(0)f c =,选D.6 【山东省青岛市2013届高三上学期期中考试数学(文)】已知1()cos ,f x x x=则()()2f f ππ'+=A .2π-B .3πC .1π-D .3π-【答案】D【解析】因为1()cos ,f x x x =所以211'()cos sin f x x x x x =--,所以1()f ππ=-,2'()2f ππ=-,所以3()()2f f πππ'+=-,选D. 7 【山东省济南外国语学校2013届高三上学期期中考试 文科】 若a>0,b>0,且函数224)(23---=bx ax x x f 在x=1处有极值,则ab 的最大值()A.2B.3C.6D.9 【答案】D【解析】函数的导数为2'()1222f x x ax b =--,函数在1x =处有极值,则有'(1)12220f a b =--=,即6a b +=,所以6a b =+≥即9ab ≤,当且仅当3a b ==时取等号,选D.8 【山东省济南外国语学校2013届高三上学期期中考试 文科】 函数f(x)的定义域为R ,f(-1)=2,对任意x R ∈,2)(/>x f ,则()24f x x >+的解集为( )A.(-1,1)B.(-1,+∞)C.(-∞,-l)D.(-∞,+∞) 【答案】B【解析】设()()(24)F x f x x =-+,则(1)(1)(24)220F f -=---+=-=,'()'()2F x f x =-,对任意x R ∈,有'()'()20F x f x =->,即函数()F x 在R 上单调递增,则()0F x >的解集为(1,)-+∞,即()24f x x >+的解集为(1,)-+∞,选B.9 【山东省实验中学2013届高三第三次诊断性测试文】已知)1('2)(2xf x x f +=,则=)0('f .【答案】-4【解析】函数的导数为'()22'(1)f x x f =+,所以'(1)22'(1)f f =+,解得'(1)2f =-,所以2()4f x x x =-,所以'()24f x x =-,所以'(0)4f =-。
高考复习文科数学之导数(2)

各地解析分类汇编:导数(2)1 【山东省烟台市莱州一中2013届高三10月月考(文)】函数()32f x x 3x 3x a =++-的极值点的个数是 A.2B.1C.0D.由a 确定【答案】C【解析】函数的导数为222'()3633(21)3(1)0f x x x x x x =++=++=+≥,所以函数()f x 在定义域上单调递增,所以没有极值点,选C.2 【云南省玉溪一中2013届高三上学期期中考试文】若a >0,b >0,且函数32()422f x x ax bx =--+在x =1处有极值,则ab 的最大值等于( )A .2B . 9C .6D .3【答案】B【解析】函数的导数为2'()1222f x x ax b =--,因为函数在1x =处取得极值,所以'(1)12220f a b =--=,即6a b +=,所以6a b =+≥,所以9ab ≤,当且仅当3a b ==时取等号,所以ab 的最大值为9,选B.3 【云南师大附中2013届高三高考适应性月考卷(三)文】已知()f x 为R 上的可导函数,且x R ∀∈,均有()()f x f x '>,则有A .2013(2013)(0)e f f -<,2013(2013)(0)f e f > B .2013(2013)(0)e f f -<,2013(2013)(0)f e f < C .2013(2013)(0)ef f ->,2013(2013)(0)f e f > D .2013(2013)(0)ef f ->,2013(2013)(0)f e f <【答案】D【解析】构造函数()(),x f x g x e=则2()()()()()()()x x x x f x e e f x f x f x g x e e '''--'==,因为,x ∀∈R 均有()()f x f x '>,并且0x e >,所以()0g x '<,故函数()()x f x g x e=在R 上单调递减,所以(2013)(0)(2013)(0)g g g g -><,,即20132013(2013)(2013)(0)(0)f f f f e e--><,, 也就是20132013(2013)(0)(2013)(0)e f f f e f -><,,故选D .4 【山东省烟台市莱州一中2013届高三10月月考(文)】下面为函数y xsinx cos x =+的递增区间的是 A.3,22ππ⎛⎫⎪⎝⎭B.(),2ππC.35,22ππ⎛⎫⎪⎝⎭D.()2,3ππ【答案】C【解析】y 'sinx x cos x sin x x cos =+-=,当0x >时,由'0y >得cos 0x x >,即cos 0x >,所以选C.5 【天津市新华中学2012届高三上学期第二次月考文】已知函数))((R x x f ∈满足1)1(=f ,且)(x f 的导函数21)('<x f ,则212)(+<x x f 的解集为 A. {}11<<-x x B. {}1-<x x C. {}11>-<x x x 或 D. {}1>x x 【答案】D【解析】设1()()()22xF x f x =-+, 则11(1)(1)()11022F f =-+=-=,1'()'()2F x f x =-,对任意x R ∈,有1'()'()02F x f x =-<,即函数()F x 在R 上单调递减,则()0F x <的解集为(1,)+∞,即212)(+<x x f 的解集为(1,)+∞,选D.6 【山东省烟台市2013届高三上学期期中考试文】某厂将原油精炼为汽油,需对原油进行冷却和加热,如果第x 小时,原油温度(单位:℃)为),50(831)(23≤≤+-=x x x x f ,那么原油温度的瞬时变化率的最小值为 A .8 B .320C .-1D .-8 【答案】C【解析】原油温度的瞬时变化率为),50(1)1(2)('22≤≤--=-=x x x x x f 故最小值为-1.因此选C.7 【天津市耀华中学2013届高三第一次月考文科】已知函数2()=-f x x cos x ,则(0.6),(0),(-0.5)f f f 的大小关系是A 、(0)<(0.6)<(-0.5)f f fB 、(0)<(-0.5)<(0.6)f f fC 、(0.6)<(-0.5)<(0)f f fD 、(-0.5)<(0)<(0.6)f f f 【答案】B 【解析】因为函数2()=f x x cos x -为偶函数,所以(0.5)(0.5)f f -=,()=2f 'x x sin x +,当02x π<<时,()=20f 'x x s i n x +>,所以函数在02x π<<递增,所以有(0)<(0.5)<(0.6)f f f ,即(0)<(0.5)<(0.6)f f f -,选B.8 【山东省烟台市莱州一中20l3届高三第二次质量检测 (文)】设在函数sin cos y x x x =+的图象上的点()00,x y 处的切线斜率为k ,若()0k g x =,则函数()[]00,,k g x x ππ=∈-的图像大致为【答案】A【解析】'sin cos sin cos y x x x x x x =+-=,即切线斜率000()cos k g x x x ==,则函数000()cos g x x x =为奇函数,图象关于原点对称,排除B,C.当0x π=时,()cos 0g πππ=<,排除D ,选A.9【山东省烟台市2013届高三上学期期中考试文】设动直线m x =与函数x x g x x f ln )(,)(2==的图象分别交于点M 、N ,则|MN|的最小值为A .2ln 2121+ B .2ln 2121- C . 2ln 1+ D .12ln - 【答案】A【解析】x x MN ln ||2-=,令x x x f ln )(2-=x x x x x f 1212)('2-=-=,当220<<x时,0)('<x f ;当22>x 时,0)('>x f ;∴当22=x 时,)(x f 有极小值也有极大值,即.2ln 212121ln 21)22()(min +=-==f x f 故选A 10 【天津市新华中学2012届高三上学期第二次月考文】已知点P 在曲线14+=x e y 上,α为曲线在点P 处的切线的倾斜角,则α的取值范围是___________________ 【答案】0135180α≤<或3[,)4ππ 【解析】2'(1)xxe y e -=+,即切线的斜率为24(1)xxe k e -=+,所以224441(1)212x x x x x x x e e k e e e e e --===-+++++,因为1224x x e e ++≥+=,所以10k -≤<,即1tan 0α-≤<,所以00135180α≤<,即α的取值范围是00135180α≤<。
2012年高考文科数学解析分类汇编:导数(逐题详解)

2012年高考文科数学解析分类汇编:导数一、选择题1 .(2012年高考(重庆文))设函数()f x 在R 上可导,其导函数()f x ',且函数()f x 在2x =-处取得极小值,则函数()y xf x '=的图象可能是2 .(2012年高考(浙江文))设a>0,b>0,e 是自然对数的底数( )A .若e a +2a=e b+3b,则a>bB .若e a +2a=e b+3b,则a<bC .若e a -2a=e b-3b,则a>bD .若e a -2a=e b-3b,则a<b3 .(2012年高考(陕西文))设函数f(x)=2x+lnx 则 ( )A .x=12为f(x)的极大值点 B . x=12为f(x)的极小值点 C .x=2为 f(x)的极大值点D .x=2为 f(x)的极小值点4 .(2012年高考(山东文))设函数1()f x x=,2()g x x bx =-+.若()y f x =的图象与()y g x =的图象有且仅有两个不同的公共点1122(,),(,)A x y B x y ,则下列判断正确的是 ( ) A .12120,0x x y y +>+> B .12120,0x x y y +>+< C .12120,0x x y y +<+>D .12120,0x x y y +<+<5 .(2012年高考(辽宁文))函数y=12x 2-㏑x 的单调递减区间为 ( )A .(-1,1]B .(0,1]C .[1,+∞)D .(0,+∞)6 .(2012年高考(湖北文))如图,在圆心角为直角的扇形OAB 中,分别以,OA OB 为直径作两个半圆. 在扇形OAB 内随机取一点,则此点取自阴影部分的概率是( )A .112π- B .1πC .21π-D .2π7 .(2012年高考(福建文))已知32()69,f x x x x abc a b c =-+-<<,且()()()0f a f b f c ===.现给出如下结论:①(0)(1)0f f >;②(0)(1)0f f <;③(0)(3)0f f >;④(0)(3)0f f <. 其中正确结论的序号是 ( )A .①③B .①④C .②③D .②④二、填空题8 .(2012年高考(上海文))已知函数)(x f y =的图像是折线段ABC ,若中A (0,0),B (21,1),C (1,0). 函数)10()(≤≤=x x xf y 的图像与x 轴围成的图形的面积为_______ .9 .(2012年高考(课标文))曲线(3ln 1)y x x =+在点(1,1)处的切线方程为________ 三、解答题10.(2012年高考(重庆文))已知函数3()f x ax bx c =++在2x =处取得极值为16c -(1)求a 、b 的值;(2)若()f x 有极大值28,求()f x 在[3,3]-上的最大值.11.(2012年高考(浙江文))已知a∈R,函数3()42f x x ax a =-+(1)求f(x)的单调区间(2)证明:当0≤x≤1时,f(x)+ 2a ->0.12.(2012年高考(天津文))已知函数3211()(0)32a f x x x ax a a -=+-->(I)求函数)(x f 的单调区间;(II)若函数)(x f 在区间(2,0)-内恰有两个零点,求a 的取值范围;(III)当1a =时,设函数)(x f 在区间]3,[+t t 上的最大值为()M t ,最小值为()m t ,记()()()g t M t m t =-,求函数()g t 在区间]1,3[--上的最小值.13.(2012年高考(陕西文))设函数()(,,)nn f x x bx cn N b c R +=++∈∈(1)设2n ≥,1,1b c ==-,证明:()n f x 在区间1,12⎛⎫⎪⎝⎭内存在唯一的零点;(2)设n 为偶数,(1)1f -≤,(1)1f ≤,求b+3c 的最小值和最大值;(3)设2n =,若对任意12,x x [1,1]∈-,有2122|()()|4f x f x -≤,求b 的取值范围;14.(2012年高考(山东文))已知函数ln ()(e xx kf x k +=为常数,e=2.71828是自然对数的底数),曲线()y f x =在点(1,(1))f 处的切线与x 轴平行. (Ⅰ)求k 的值;(Ⅱ)求()f x 的单调区间;(Ⅲ)设()()g x xf x '=,其中()f x '为()f x 的导函数.证明:对任意20,()1e x g x -><+.[15.(2012年高考(辽宁文))设()ln 1f x x x =+-,证明:(Ⅰ)当x ﹥1时,()f x ﹤32( 1x -) (Ⅱ)当13x <<时,9(1)()5x f x x -<+16.(2012年高考(课标文))设函数f (x )= e x-ax -2(Ⅰ)求f (x )的单调区间(Ⅱ)若a =1,k 为整数,且当x >0时,(x -k ) f´(x )+x +1>0,求k 的最大值17.(2012年高考(江西文))已知函数2()()xf x ax bx c e =++在[]0,1上单调递减且满足(0)1,(0)0f f ==.(1)求a 的取值范围;(2)设()()()g x f x f x '=--,求()g x 在[]0,1上的最大值和最小值.18.(2012年高考(湖南文))已知函数f(x)=e x-ax,其中a>0.[@、中国^教育出版&网~](1)若对一切x∈R,f(x) ≥1恒成立,求a 的取值集合;[z(2)在函数f(x)的图像上去定点A(x 1, f(x 1)),B(x 2, f(x 2))(x 1<x 2),记直线AB 的斜率为k ,证明:存在x 0∈(x 1,x 2),使0()f x k '=恒成立.19.(2012年高考(湖北文))设函数()(1)(0)nf x ax x b x =-+>,n 为正整数,,a b 为常数,曲线()y f x =在(1,(1))f 处的切线方程为1x y +=.(1)求,a b 的值; (2)求函数()f x 的最大值; (3)证明:1()f x ne<. 20.(2012年高考(广东文))(不等式、导数)设1a <,集合{}0A x R x =∈>,(){}223160B x R x a x a =∈-++>,D A B = .(Ⅰ)求集合D (用区间表示);(Ⅱ)求函数()()322316f x x a x ax =-++在D 内的极值点.21.(2012年高考(福建文))已知函数3()sin (),2f x ax x a R =-∈且在]2,0[π上的最大值为32π-,(1)求函数()f x 的解析式;(2)判断函数()f x 在(0,)π内的零点个数,并加以证明.22.(2012年高考(大纲文))已知函数321()3f x x x ax =++.(Ⅰ)讨论()f x 的单调性;(Ⅱ)设()f x 有两个极值点12,x x ,若过两点11(,())x f x ,22(,())x f x 的直线l 与x 轴的交点在曲线()y f x =上,求a 的值.23.(2012年高考(北京文))已知函数2()1f x ax =+(0a >),3()g x x bx =+.(1)若曲线()y f x =与曲线()y g x =在它们的交点(1,c )处具有公共切线,求,a b 的值;(2)当3,9a b ==-时,求函数()()f x g x +在区间[,2]k 上的最大值为28,求k 的取值范围.24.(2012年高考(安徽文))设定义在(0,+∞)上的函数1()(0)f x ax b a ax=++> (Ⅰ)求()f x 的最小值;(II)若曲线()y f x =在点(1,(1))f 处的切线方程为32y x =,求,a b 的值.2012年高考文科数学解析分类汇编:导数参考答案一、选择题 1. 【答案】:C【解析】:由函数()f x 在2x =-处取得极小值可知2x <-,()0f x '<,则()0xf x '>;2x >-,()0f x '>则20x -<<时()0xf x '<,0x >时()0xf x '>【考点定位】本题考查函数的图象,函数单调性与导数的关系,属于基础题. 2. 【答案】A【命题意图】本题主要考查了函数复合单调性的综合应用,通过构造法技巧性方法确定函数的单调性.【解析】若23a b e a e b +=+,必有22a b e a e b +>+.构造函数:()2x f x e x =+,则()20x f x e '=+>恒成立,故有函数()2x f x e x =+在x >0上单调递增,即a >b 成立.其余选项用同样方法排除.3. 解析:22()x f x x -'=,令()0,f x '=得2x =,2x <时,()0f x '<,1()ln f x x x=+为减函数;2x >时,()0f x '>,1()ln f x x x=+为增函数,所以2x =为()f x 的极小值点,选D.4. 解析:设32()1F x x bx =-+,则方程()0F x =与()()f x g x =同解,故其有且仅有两个不同零点12,x x .由()0F x '=得0x =或23x b =.这样,必须且只须(0)0F =或2()03F b =,因为(0)1F =,故必有2()03F b =由此得3322b =.不妨设12x x <,则32223x b ==.所以231()()(2)F x x x x =--,比较系数得3141x -=,故31122x =-.3121202x x +=>,由此知12121212110x x y y x x x x ++=+=<,故答案应选B. 另解:令)()(x g x f =可得b x x+-=21. 设b x y xy +-=''=',12不妨设21x x <,结合图形可知,21x x <, 即210x x <-<,此时021>+x x ,112211y x x y -=-<=,即021<+y y .答案应选B.5. 【答案】B【解析】b x y +-=''y x1x x211ln ,,00,02y x x y x y x x x x''=-∴=->∴< 由≤,解得-1≤≤1,又≤1,故选B 【点评】本题主要考查利导数公式以及用导数求函数的单调区间,属于中档题.6. C 【解析】如图,不妨设扇形的半径为2a,如图,记两块白色区域的面积分别为S 1,S 2,两块阴影部分的面积分别为S 3,S 4,则S 1+S 2+S 3+S 4=S 扇形OAB =221(2)4a a ππ=①,而S 1+S 3 与S 2+S 3的和恰好为一个半径为a 的圆,即S 1+S 3 +S 2+S 32a π=②. ①-②得S 3=S 4,由图可知S 3=221()2OEDC EOD S S S a a π+-=-正方形扇形扇形COD ,所以. 222S a a π=-阴影.由几何概型概率公式可得,此点取自阴影部分的概率 P=222221OABS a a S a πππ-==-阴影扇形.【点评】本题考查古典概型的应用以及观察推理的能力.本题难在如何求解阴影部分的面积,即如何巧妙地将不规则图形的面积化为规则图形的面积来求解.来年需注意几何概型在实际生活中的应用. 7. 【答案】C【解析】(0),(1)4,(3)275427(0)f abc f abc f abc abc f =-=-=-+-=-= , 又()3(1)(3)f x x x '=--,所以()f x 在(,1)-∞和(3,)+∞上单调增加,在(1,3)上单调递减,故13a b c <<<<,(0)(1)0,(0)(3)0f f f f ∴<>【考点定位】本题考查函数的零点,函数的单调性极值,考查分析判断能力、必然与或然的思想.二、填空题8. [解析] 如图1,⎩⎨⎧≤<-≤≤=1,220,2)(2121x x x x x f , 所以⎩⎨⎧≤<+-≤≤==1,220,2)(212212x x x x x x xf y ,易知,y =xf (x )的分段解析式中的两部分抛物线形状完全相同,只是开口方向及顶点位置不同,如图2,封闭图形MND 与OMP 全等,面积相等,故所求面积即为矩形ODMP 的面积S=412121=⨯.9. 【命题意图】本题主要考查导数的几何意义与直线方程,是简单题.xy A BC 1 1 图1(O )Nx y OD M 1 P 图2【解析】∵3ln 4y x '=+,∴切线斜率为4,则切线方程为:430x y --=.三、解答题 10. 【答案】:(Ⅰ)1327(Ⅱ)427【解析】::(Ⅰ)因3()f x ax bx c =++ 故2()3f x ax b '=+ 由于()f x 在点2x = 处取得极值 故有(2)0(2)16f f c '=⎧⎨=-⎩即1208216a b a b c c +=⎧⎨++=-⎩ ,化简得12048a b a b +=⎧⎨+=-⎩解得112a b =⎧⎨=-⎩(Ⅱ)由(Ⅰ)知 3()12f x x x c =-+,2()312f x x '=-令()0f x '= ,得122,2x x =-=当(,2)x ∈-∞-时,()0f x '>故()f x 在(,2)-∞-上为增函数;当(2,2)x ∈- 时,()0f x '< 故()f x 在(2,2)- 上为减函数 当(2,)x ∈+∞ 时()0f x '> ,故()f x 在(2,)+∞ 上为增函数.由此可知()f x 在12x =- 处取得极大值(2)16f c -=+,()f x 在22x = 处取得极小值(2)f c =-由题设条件知1628c += 得12c =此时(3)921,(3f c f c -=+==-+=,(2)164f c =-=-因此()f x 上[3,3]-的最小值为(2)4f =-【考点定位】本题主要考查函数的导数与极值,最值之间的关系,属于导数的应用.(1)先对函数()f x 进行求导,根据(2)0f '==0,(2)16f c =-,求出a,b 的值.(1)根据函数()f x =x3-3ax2+2bx 在x=1处有极小值-1先求出函数中的参数a,b 的值,再令导数等于0,求出极值点,判断极值点左右两侧导数的正负,当左正右负时有极大值,当左负右正时有极小值.再代入原函数求出极大值和极小值.(2)列表比较函数的极值与端点函数值的大小,端点函数值与极大值中最大的为函数的最大值,端点函数值与极小值中最小的为函数的最小值.11. 【命题意图】本题是导数中常规的考查类型主要利用三次函数的求导判定函数的单调区间,并综合绝对值不等式考查了学生的综合分析问题的能力.【解析】(1)由题意得2()122f x x a '=-,当0a ≤时,()0f x '≥恒成立,此时()f x 的单调递增区间为(),-∞+∞.当0a >时,()12()()66a a f x x x '=-+,此时函数()f x 的单调递增区间为,66a a ⎡⎤-⎢⎥⎣⎦.(2)由于01x ≤≤,当2a ≤时,33()2422442f x a x ax x x +-=-+≥-+. 当2a >时,333()242(1)244(1)2442f x a x a x x x x x +-=+--≥+--=-+.设3()221,01g x x x x =-+≤≤,则233()626()()33g x x x x '=-=-+. 则有 x30,3⎛⎫⎪ ⎪⎝⎭333,13⎛⎫ ⎪ ⎪⎝⎭1()g x ' - 0 + ()g x1减极小值增1所以min 343()()1039g x g ==->. 当01x ≤≤时,32210x x -+>. 故3()24420f x a x x +-≥-+>.12.解:(1)2()(1)(1)()f x x a x a x x a '=+--=+-,由()0f x '=,得121,0x x a =-=>13.14.解:(I)1ln ()e x x k x f x --'=,由已知,1(1)0ek f -'==,∴1k =. (II)由(I)知,1ln 1()e xx x f x --'=. 设1()ln 1k x x x =--,则211()0k x x x'=--<,即()k x 在(0,)+∞上是减函数, 由(1)0k =知,当01x <<时()0k x >,从而()0f x '>,当1x >时()0k x <,从而()0f x '<.综上可知,()f x 的单调递增区间是(0,1),单调递减区间是(1,)+∞. (III)证明:由(II)可知,当1x ≥时,()()g x xf x '=≤0<1+2e -,故只需证明2()1e g x -<+在01x <<时成立.当01x <<时,e x >1,且()0g x >,∴1ln ()1ln e xx x x g x x x x --=<--. 设()1ln F x x x x =--,(0,1)x ∈,则()(ln 2)F x x '=-+, 当2(0,e )x -∈时,()0F x '>,当2(e ,1)x -∈时,()0F x '<,所以当2e x -=时,()F x 取得最大值22()1e F e --=+.所以2()()1e g x F x -<≤+.综上,对任意0x >,2()1e g x -<+.另证:因为)0(),ln 1(1)()(>--='=x x x x e x f x x g x,设x x x x h ln 1)(--=,则2ln )(--='x x h ,令2,02ln )(-==--='e x x x h ,当),0(2-∈e x 时0)(>'x h ,)(x h 单调递增;当),(2+∞∈-e x 时0)(<'x h ,)(x h 单调递减.所以当0>x 时,221)()(--+=≤e e h x h ,而当0>x 时110<<x e ,所以当0>x 时21)ln 1(1)(-+<--=e x x x e x g x ,综上可知结论成立.15. 【答案与解析】【点评】本题主要考查导数公式,以及利用导数,通过函数的单调性与最值来证明不等式,考查转化思想、推理论证能力、运算能力、应用所学知识解决问题的能力,难度较大. 16. (Ⅰ) 解:()x f 的定义域为R ,()a e x f x -=';若0≤a ,则()0>'x f 恒成立,所以()x f 在R 总是增函数若0>a ,令()0>'x f ,求得a x ln >,所以()x f 的单增区间是()∞+,ln a ; 令()0<'x f , 求得 a x ln <,所以()x f 的单减区间是()a ln ,∞-(Ⅱ) 把()⎩⎨⎧-='=ae xf a x 1 代入()()01>++'-x x f k x 得:()()011>++--x e k x x ,因为0>x ,所以01>-x e ,所以:()()11-->--x e k x x ,11--->-x e x k x , 11-+<-x e x x k ,所以:(*))0(11 >+-+<x x e x k x令()x e x x g x +-+=11,则()()()212---='x x x e x e e x g ,由(Ⅰ)知:()()2--=x e x h x 在()∞+,0单调递增,而()()⎩⎨⎧><0201h h ,所以()x h 在()∞+,0上存在唯一零点α,且()2,1∈α; 故()x g '在()∞+,0上也存在唯一零点且为α,当()α,0∈x 时, ()0<'x g ,当()∞+∈,αx 时,()0>'x g ,所以在()∞+,0上,()()αg x g =m in ;由()0='αg 得:2+=ααe ,所以()1+=ααg ,所以()()3,2∈αg , 由于(*)式等价于()αg k <,所以整数的最大值为217. 【解析】(1)由(0)1f c ==,(1)0f =⇒1,1c a b =+=-,则2()[(1)1]x f x ax a x e =-++,2'()((1))x f x ax a x a e =+--,依题意须对于任意(0,1)x ∈,有()0f x '<,当0a >时,因为二次函数2(1)y ax a x a =---的图像开口向上,而(0)0f a '=-<,所以须(1)(1)0f a e '=-<,即01a <<,当1a =时,对任意(0,1)x ∈,有2()(1)0x f x x e '=-<,符合条件;当0a =时,对任意(0,1x ∈,()0x f x xe '=-<,()f x 符合要求,当0a <时,因(0)0f a '=>,()f x 不符合条件,故a 的取值范围为01a ≤≤.(2)因()(21),()(21)x xg x ax e g x ax a e '=-+=-+-当0a =时,()0x g x e '=>,()g x 在0x =上取得最小值(0)1g =,在1x =上取得最大值(1)g e =;当1a =时,对于任意(0,1)x ∈,有()20x g x xe '=-<,()g x 在0x =上取得最大值(0)2g =,在1x =上取得最小值(1)0g =;当01a <<时,由1()002a g x x a-'=⇒=>,18. 【解析】解:(),x f x e a '=-令()0ln f x x a '==得. [当ln x a <时()0,()f x f x '<单调递减;当ln x a >时()0,()f x f x '>单调递增,故当ln x a =时,()f x 取最小值(ln )ln .f a a a a =-于是对一切,()1x R f x ∈≥恒成立,当且仅当ln 1a a a -≥. ①令()ln ,g t t t t =-则()ln .g t t '=-当01t <<时,()0,()g t g t '>单调递增;当1t >时,()0,()g t g t '<单调递减.故当1t =时,()g t 取最大值(1)1g =.因此,当且仅当1a =时,①式成立.综上所述,a 的取值集合为{}1.(Ⅱ)由题意知,21212121()().x x f x f x e e k a x x x x --==--- 令2121()(),x x xe e xf x k e x x ϕ-'=-=--则 12112121()()1,x x x e x e x x x x ϕ-⎡⎤=----⎣⎦- 21221221()()1.x x x e x e x x x x ϕ-⎡⎤=---⎣⎦- 令()1t F t e t =--,则()1t F t e '=-.当0t <时,()0,()F t F t '<单调递减;当0t >时,()0,()F t F t '>单调递增.故当0t =,()(0)0,F t F >=即10.t e t -->从而2121()10x x e x x ---->,1212()10,x x e x x ---->又1210,x e x x >-2210,x e x x >- 所以1()0,x ϕ<2()0.x ϕ>因为函数()y x ϕ=在区间[]12,x x 上的图像是连续不断的一条曲线,所以存在 012(,)x x x ∈使0()0,x ϕ=即0()f x k '=成立.【点评】本题考查利用导函数研究函数单调性、最值、不等式恒成立问题等,考查运算能力,考查分类讨论思想、函数与方程思想等数学方法.第一问利用导函数法求出()f x 取最小值(ln )ln .f a a a a =-对一切x∈R,f(x) ≥1恒成立转化为min ()1f x ≥从而得出求a 的取值集合;第二问在假设存在的情况下进行推理,然后把问题归结为一个方程是否存在解的问题,通过构造函数,研究这个函数的性质进行分析判断.19. 【解析】(1)因为(1)f b =,由点(1,)b 在1x y +=上,可得110b b +=⇒=因为1()(1)n n f x ax a n x -'=-+,所以(1)f a '=-又因为切线1x y +=的斜率为1-,所以11a a -=-⇒=,所以1,0a b ==(2)由(1)可知,11()(1),()(1)()1n n n n n f x x x x x f x n x x n +-'=-=-=+-+ 令()01n f x x n '=⇒=+,即()f x '在(0,)+∞上有唯一的零点01n x n =+.在(0,)1n n +上,()0f x '>,故()f x 单调递增;而在(,)1n n +∞+上,()0f x '<,()f x 单调递减,故()f x 在(0,)+∞的最大值为1()()(1)111(1)nn n n n n n f n n n n +=-=++++. (3)令1()ln 1(0)t t t t ϕ=-+>,则22111()(0)t t t t t t ϕ-'=-> 在(0,1)上,()0t ϕ'<,故()t ϕ单调递减,而在(1,)+∞上,()0t ϕ'>,()t ϕ单调递增, 故()t ϕ在(0,)+∞上的最小值为(1)0ϕ=,所以()0(1)t t ϕ>> 即1ln 1(1)t t t >->,令11t n =+,得11ln 1n n n +>+,即11ln()ln n n e n++> 所以11()n n e n++>,即11(1)n n n n ne +<+ 由(2)知,11()(1)n n n f x n ne+≤<+,故所证不等式成立. 【点评】本题考查多项式函数的求导,导数的几何意义,导数判断函数的单调性,求解函数的最值以及证明不等式等的综合应用.考查转化与划归,分类讨论的数学思想以及运算求解的能力. 导数的几何意义一般用来求曲线的切线方程,导数的应用一般用来求解函数的极值,最值,证明不等式等. 来年需注意应用导数判断函数的极值以及求解极值,最值等;另外,要注意含有,ln xe x 等的函数求导的运算及其应用考查.20.解析:(Ⅰ)考虑不等式()223160x a x a -++>的解. 因为()()()2314263331a a a a ∆=⎡-+⎤-⨯⨯=--⎣⎦,且1a <,所以可分以下三种情况: ①当113a <<时,0∆<,此时B =R ,()0,D A ==+∞. ②当13a =时,0∆=,此时{}1B x x =≠,()()0,11,D =+∞ . ③当13a <时,0∆>,此时()223160x a x a -++=有两根,设为1x 、2x ,且12x x <,则()()()13133314a a a x +---=,()()()23133314a a a x ++--=,于是{}12B x x x x x =<>或. 当103a <<时,()123102x x a +=+>,1230x x a =>,所以210x x >>,此时()()120,,D x x =+∞ ;当0a ≤时,1230x x a =≤,所以10x ≤,20x >,此时()2,D x =+∞.综上所述,当113a <<时,()0,D A ==+∞;当13a =时,()()0,11,D =+∞ ;当103a <<时,()()120,,D x x =+∞ ;当0a ≤时,()2,D x =+∞.其中()()()13133314a a a x +---=,()()()23133314a a a x ++--=.(Ⅱ)()()26616f x x a x a '=-++,令()0f x '=可得()()10x a x --=.因为1a <,所以()0f x '=有两根1m a =和21m =,且12m m <.①当113a <<时,()0,D A ==+∞,此时()0f x '=在D 内有两根1m a =和21m =,列表可得x ()0,aa(),1a1 ()1,+∞()f x '+ 0 - 0 + ()f x递增极小值递减极大值递增所以()f x 在D 内有极大值点1,极小值点a . ②当13a =时,()()0,11,D =+∞ ,此时()0f x '=在D 内只有一根113m a ==,列表可得 x10,3⎛⎫⎪⎝⎭131,13⎛⎫ ⎪⎝⎭()1,+∞()f x '+ 0 - + ()f x递增极小值递减递增所以()f x 在D 内只有极小值点a ,没有极大值点. ③当103a <<时,()()120,,D x x =+∞ ,此时1201a x x <<<<(可用分析法证明),于是()0f x '=在D 内只有一根1m a =,列表可得x ()0,aa()1,a x()2,x +∞()f x '+-+()f x递增 极小值 递减 递增所以()f x 在D 内只有极小值点a ,没有极大值点.④当0a ≤时,()2,D x =+∞,此时21x >,于是()f x '在D 内恒大于0,()f x 在D 内没有极值点.综上所述,当113a <<时,()f x 在D 内有极大值点1,极小值点a ;当103a <≤时,()f x 在D 内只有极小值点a ,没有极大值点.当0a ≤时,()f x 在D 内没有极值点.21. 【考点定位】本题主要考查函数的最值、零点、单调性等基础知识,考查推理论证能力、运算求解能力、考查函数与方程思想、数形结合思想、分类讨论思想、转化化归思想. 解:()(sin cos ),(0,),sin cos 02f x a x x x x x x x π'=+∈∴+>当0a =时,3()2f x =-不合题意; 当0a <时,()0f x '<,()f x 单调递减,max 3[()](0)2f x f ==-,不合题意; 当0a >时,()0f x '>,()f x 单调递增,max33[()]()2222f x f a πππ-==-=1a ∴=,所以综上3()sin 2f x x x =-(2)()f x 在(0,)π上有两个零点.证明如下: 由(1)知3()sin 2f x x x =-,33(0)0,()0222f f ππ-=-<=> ∴()f x 在[0,]2π上至少有一个零点,又由(1)知()f x 在[0,]2π上单调递增,故在[0,]2π上只有一个零点,当x 2ππ⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦,时,令()()sin cos g x f x x x x '==+, 10)02g g πππ=>=-<(),(,()g x 在2ππ⎡⎤⎢⎥⎣⎦,上连续,∴2m ππ⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦,,()0g m =')2cos -sin 0g x x x x =<(,∴()g x 在2ππ⎡⎤⎢⎥⎣⎦,上递减,当2x m π⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦,时,()()0g x g m >=,')0f x >(,()f x 递增,∴当(,)2m m π∈时,3()()022f x f ππ-≥=>∴()f x 在(,)m π上递增,∵()0,()0f m f π><∴()f x 在(,)m π上只有一个零点,综上()f x 在(0,)π上有两个零点.22. 【命题意图】本试题考查了导数在研究函数中的运用.第一问就是三次函数,通过求解导数求解单调区间.另外就是运用极值概念,求解参数值的运用.解:(1)依题意可得2()2f x x x a '=++当440a ∆=-≤即1a ≥时,220x x a ++≥恒成立,故()0f x '≥,所以函数()f x 在R 上单调递增;当440a ∆=->即1a <时,2()20f x x x a '=++=有两个相异实根1224411,112ax a x a ---==---=-+-且12x x <故由2()20f x x x a '=++>⇒(,11)x a ∈-∞---或(11,)x a ∈-+-+∞,此时()f x 单调递增由2()201111f x x x a a x a '=++<⇒---<<-+-,此时此时()f x 单调递增递减综上可知当1a ≥时,()f x 在R 上单调递增;当1a <时,()f x 在(,11)x a ∈-∞---上单调递增,在(11,)x a ∈-+-+∞单调递增,在(11,11)a a ----+-单调递减. (2)由题设知,12,x x 为方程()0f x '=的两个根,故有2211221,2,2a x x a x x a <=--=--因此321111()33a f x =+同理222()(1)33a f x a x =-- 因此直线l 的方程为2(1)33ay a x =--设l 与x 轴的交点为0(,0)x ,得02(1)ax a =-而22322031()()()(12176)32(1)2(1)2(1)24(1)a a a a f x a a a a a a =++=-+---- 由题设知,点0(,0)x 在曲线()y f x =的上,故0()0f x =,解得0a =或23a =或34a = 所以所求a 的值为0a =或23a =或34a =. 【点评】试题分为两问,题面比较简单,给出的函数比较常规,这一点对于同学们来说没有难度,但是解决的关键还是要看导数的符号对函数单调性的影响,求解函数的单调区间.第二问中,运用极值的问题,和直线方程的知识求解交点,得到参数的值.23. 【考点定位】此题应该说是导数题目中较为常规的类型题目,考醒的切线、单调性、极值以及最值问题都是果本中要求的重点内容.也是学生掌握比较好的知识点,在题目占能够发现(3)28F -=和分析出区间[,2]k 包含极大值点13x =-,比较重要.解:(1)()2f x ax '=,2()=3g x x b '+.因为曲线()y f x =与曲线()y g x =在它们的交点()1c ,处具有公共切线,所以(1)(1)f g =,(1)(1)f g ''=.即11a b +=+且23a b =+.解得3,3a b ==(2)记()()()h x f x g x =+当3,9a b ==-时,32()391h x x x x =+-+,2()369h x x x '=+- 令()0h x '=,解得:13x =-,21x =;()h x 与()h x '在(,2]-∞上的情况如下:x (,3)-∞- 3-(3,1)-1 (1,2)2 ()h x + 0 —0 +()h x '↑ 28↓ -4↑3由此可知:当3k ≤-时,函数()h x 在区间[,2]k 上的最大值为(3)28h -=; 当32k -<<时,函数()h x 在区间[,2]k 上的最大值小于28. 因此,k 的取值范围是(,3]-∞-24. 【解析】(I)11()22f x ax b ax b b ax ax=++≥+=+ 当且仅当11()ax x a ==时,()f x 的最小值为2b + (II)由题意得:313(1)22f a b a =⇔++= ①2113()(1)2f x a f a ax a ''=-⇒=-= ②由①②得:2,1a b ==-。
2023年高考数学(全国甲卷)文科数学(含答案及详细解析)

2023年高考数学真题试卷(全国甲卷)文科数学一、选择题:本题共12小题,每小题5分,共60分.在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的.1.设全集,集合,则()A.B.C.D.2.()A.B.1C.D.3.已知向量,则()A.B.C.D.4.某校文艺部有4名学生,其中高一、高二年级各2名.从这4名学生中随机选2名组织校文艺汇演,则这2名学生来自不同年级的概率为()A.B.C.D.5.记为等差数列的前项和.若,则()A.25B.22C.20D.156.执行下边的程序框图,则输出的()A.21B.34C.55D.897.设为椭圆的两个焦点,点在上,若,则()A.1B.2C.4D.58.曲线在点处的切线方程为()A.B.C.D.9.已知双曲线的离心率为,其中一条渐近线与圆交于A,B两点,则()A.B.C.D.10.在三棱锥中,是边长为2的等边三角形,,则该棱锥的体积为()A.1B.C.2D.311.已知函数.记,则()A.B.C.D.12.函数的图象由的图象向左平移个单位长度得到,则的图象与直线的交点个数为()A.1B.2C.3D.4二、填空题:本大题共4小题,每小题5分,共20分.13.记为等比数列的前项和.若,则的公比为.14.若为偶函数,则.15.若x,y满足约束条件,则的最大值为.16.在正方体中,为的中点,若该正方体的棱与球的球面有公共点,则球的半径的取值范围是.三、解答题:共70分.解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤.第17~21题为必考题,每个试题考生都必须作答.第22、23题为选考题,考生根据要求作答.17.记的内角的对边分别为,已知.(1)求;(2)若,求面积.18.如图,在三棱柱中,平面.(1)证明:平面平面;(2)设,求四棱锥的高.19.一项试验旨在研究臭氧效应,试验方案如下:选40只小白鼠,随机地将其中20只分配到试验组,另外20只分配到对照组,试验组的小白鼠饲养在高浓度臭氧环境,对照组的小白鼠饲养在正常环境,一段时间后统计每只小白鼠体重的增加量(单位:g).试验结果如下:对照组的小白鼠体重的增加量从小到大排序为15.218.820.221.322.523.225.826.527.530.132.634.334.835.635.635.836.237.340.543.2试验组的小白鼠体重的增加量从小到大排序为7.89.211.412.413.215.516.518.018.819.219.820.221.622.823.623.925.128.232.336.5(1)计算试验组的样本平均数;(2)(ⅰ)求40只小白鼠体重的增加量的中位数m,再分别统计两样本中小于m与不小于m的数据的个数,完成如下列联表对照组试验组(ⅱ)根据(i)中的列联表,能否有95%的把握认为小白鼠在高浓度臭氧环境中与在正常环境中体重的增加量有差异?附:,0.1000.0500.0102.7063.841 6.63520.已知函数.(1)当时,讨论的单调性;(2)若,求的取值范围.21.已知直线与抛物线交于两点,.(1)求;(2)设为的焦点,为上两点,且,求面积的最小值.22.已知点,直线(为参数),为的倾斜角,与轴正半轴、轴正半轴分别交于,且.(1)求;(2)以坐标原点为极点,轴正半轴为极轴建立极坐标系,求的极坐标方程.23.已知.(1)求不等式的解集;(2)若曲线与轴所围成的图形的面积为2,求.答案解析部分1.【答案】A【解析】【解答】,故选:A【分析】先计算补集,再求并集即得答案.2.【答案】C【解析】【解答】,故选:C【分析】利用复数乘法运算计算由得出答案。
专题导数及其应用(解答题)(原卷版)(文科专用)-五年(18-22)高考数学真题分项汇编(全国通用)

专题04 导数及其应用(解答题)(文科专用) 1.【2022年全国甲卷】已知函数f(x)=x 3−x,g(x)=x 2+a ,曲线y =f(x)在点(x 1,f (x 1))处的切线也是曲线y =g(x)的切线.(1)若x 1=−1,求a ;(2)求a 的取值范围.2.【2022年全国乙卷】已知函数f(x)=ax −1x −(a +1)lnx . (1)当a =0时,求f(x)的最大值;(2)若f(x)恰有一个零点,求a 的取值范围.3.【2021年甲卷文科】设函数22()3ln 1f x a x ax x =+-+,其中0a >. (1)讨论()f x 的单调性;(2)若()y f x =的图象与x 轴没有公共点,求a 的取值范围. 4.【2021年乙卷文科】已知函数32()1f x x x ax =-++.(1)讨论()f x 的单调性;(2)求曲线()y f x =过坐标原点的切线与曲线()y f x =的公共点的坐标. 5.【2020年新课标1卷文科】已知函数()(2)x f x e a x =-+. (1)当1a =时,讨论()f x 的单调性;(2)若()f x 有两个零点,求a 的取值范围.6.【2020年新课标2卷文科】已知函数f (x )=2ln x +1.(1)若f (x )≤2x +c ,求c 的取值范围;(2)设a >0时,讨论函数g (x )=()()f x f a x a--的单调性. 7.【2020年新课标3卷文科】已知函数32()f x x kx k =-+. (1)讨论()f x 的单调性;(2)若()f x 有三个零点,求k 的取值范围.8.【2019年新课标2卷文科】已知函数()(1)ln 1f x x x x =---.证明: (1)()f x 存在唯一的极值点;(2)()=0f x 有且仅有两个实根,且两个实根互为倒数.9.【2019年新课标3卷文科】已知函数32()22f x x ax =-+. (1)讨论()f x 的单调性;(2)当0<<3a 时,记()f x 在区间[]0,1的最大值为M ,最小值为m ,求M m -的取值范围.10.【2018年新课标1卷文科】【2018年新课标I 卷文】已知函数()e 1x f x a lnx =--.(1)设2x =是()f x 的极值点.求a ,并求()f x 的单调区间;(2)证明:当1ea ≥时,()0f x ≥. 11.【2018年新课标2卷文科】已知函数()()32113f x x a x x =-++. (1)若3a =,求()f x 的单调区间;(2)证明:()f x 只有一个零点.12.【2018年新课标3卷文科】已知函数()21x ax x f x e +-=. (1)求曲线()y f x =在点()0,1-处的切线方程; (2)证明:当1a ≥时,()0f x e +≥.。
2020年全国统一高考数学试卷(文科)(新课标I)【含详答】

2020年全国统一高考数学试卷(文科)(新课标I)一、选择题(本大题共12小题,共60.0分)1.已知合集A={x|x2−3x−4<0},B={−4,1,3,5},则A⋂B=A. {−4,1}B. {1,5}C. {3,5}D. {1,3}2.若z=1+2i+i3,则|z|=()A. 0B. 1C. √2D. 23.埃及胡夫金字塔是古代世界建筑奇迹之一,它的形状可视为一个正四棱锥,以该四棱锥的高为边长的正方形面积等于该四棱锥一个侧面三角形的面积,则其侧面三角形底边上的高与底面正方形的边长的比值为()A. √5−14B. √5−12C. √5+14D. √5+124.设O为正方形ABCD的中心,在O,A,B,C,D中任取3点,则取到的3点共线的概率为()A. 15B. 25C. 12D. 455.某校一个课外学习小组为研究某作物种子的发芽率y和温度x(单位: ∘C)的关系,在20个不同的温度条件下进行种子的发芽实验,由实验数据(x i,y i)(i=1,2,…,20)得到下面的散点图:由此散点图,在10 ∘C至40 ∘C之间,下面四个回归方程类型中最适宜作为发芽率y 和温度x的回归方程类型的是()A. y=a+bxB. y=a+bx2C. y=a+be xD. y=a+blnx6.已知圆x2+y2−6x=0,过点(1,2)的直线被该圆所截得的弦的长度的最小值为()A. 1B. 2C. 3D. 47.设函数f(x)=cos(ωx+π6)在[−π,π]的图像大致如下图,则f(x)的最小正周期为()A. 10π9B. 7π6C. 4π3D. 3π28.设alog34=2,则4−a=()A. 116B. 19C. 18D. 169.执行下面的程序框图,则输出的n=()A. 17B. 19C. 21D. 2310.设{a n}是等比数列,且a1+a2+a3=1,a2+a3+a4=2,则a6+a7+a8=()A. 12B. 24C. 30D. 3211.设F1,F2是双曲线C:x2−y23=1的两个焦点,O为坐标原点,点P在C上且|OP|=2,则ΔPF1F2的面积为()A. 72B. 3 C. 52D. 212.已知A,B,C为球O的球面上的三个点,⊙O1为▵ABC的外接圆.若⊙O1的面积为4π,AB=BC=AC=OO1,则球O的表面积为()A. 64πB. 48πC. 36πD. 32π二、填空题(本大题共4小题,共20.0分)13.若x,y满足约束条件{2x+y−2≤0x−y−1≥0y+1≥0,则z=x+7y的最大值为_____.14.设向量a⃗=(1,−1),b⃗ =(m+1,2m−4),若a⃗⊥b⃗ ,则m=______.15.曲线y=lnx+x+1的一条切线的斜率为2,则该切线的方程为____.16.数列{a n}满足a n+2+(−1)n a n=3n−1,前16项和为540,则a1=____.三、解答题(本大题共7小题,共82.0分)17.某厂接受了一项加工业务,加工出来的产品(单位:件)按标准分为A,B,C,D四个等级,加工业务约定:对于A级品、B级品、C级品,厂家每件分别收取加工费90元、50元、20元;对于D级品,厂家每件赔偿原料损失费50元,该厂有甲、乙两个分厂可承接加工业务,甲分厂加工成本费为25元/件,乙分厂加工成本费为20元/件,厂家为决定由哪个分厂承接加工业务,在两个分厂各试加工了100件这种产品,并统计了这些产品的等级,整理如下:甲分厂产品等级的频数分布表乙分厂产品等级的频数分布表(1)分别估计甲、乙两分厂加工出来的一件产品为A级品的概率;(2)分别求甲、乙两分厂加工出来的100件产品的平均利润,以平均利润为依据,厂家应该选哪个分厂承接加工业务?18.▵ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c,已知B=150∘.(1)若a=√3c,b=2√7,求▵ABC的面积;(2)若sinA+√3sinC=√2,求C.219.如图,D为圆锥的顶点,O是圆锥底面的圆心,▵ABC是底面的内接正三角形,P为DO上一点,∠APC=90∘.(1)证明:平面PAB⊥平面PAC;(2)设DO=√2,圆锥的侧面积为√3π,求三棱锥P−ABC的体积.20.已知函数f(x)=e x−a(x+2).(1)当a=1时,讨论f(x)的单调性;(2)若f(x)有两个零点,求a的取值范围.21.已知A,B分别为椭圆E:+=1(a>1)的左、右顶点,G为E的上顶点,=8,P为直线x=6上的动点,PA与E的另一交点为C,PB与E的另一交点为D,(1)求E的方程;(2)证明:直线CD过定点.22.[选修4−4:坐标系与参数方程](10分)在直角坐标系xOy中,曲线C1的参数方程为{x=cos k ty=sin k t,(t为参数),以坐标原点为极点,x轴正半轴为极轴建立极坐标系,曲线C2的极坐标方程为4ρcosθ−16ρcosθ+3=0.(1)当k=1时,C1是什么曲线?(2)当k=4时,求C1与C2的公共点的直角坐标.23.[选修4—5:不等式选讲]已知函数f(x)=│3x+1│−2│x−1│.(1)画出y=f(x)的图像;(2)求不等式f(x)>f(x+1)的解集.2020年全国统一高考数学试卷(文科)(新课标I)一、选择题(本大题共12小题,共60.0分)已知合集A={x|x2−3x−4<0},B={−4,1,3,5},则A⋂B=A. {−4,1}B. {1,5}C. {3,5}D. {1,3}【答案】D【解析】【分析】本题主要考查集合的交集运算和解一元二次不等式,属于基础题.【解答】解:由不等式x2−3x−4<0,解得−1<x<4,所以A∩B={1,3},故选D.24.若z=1+2i+i3,则|z|=()A. 0B. 1C. √2D. 2【答案】C【解析】【分析】本题主要考查复数的运算,求复数的模,属于基础题.【解答】解:z=1+2i−i=1+i,则|z|=√12+12=√2,故选C.25.埃及胡夫金字塔是古代世界建筑奇迹之一,它的形状可视为一个正四棱锥,以该四棱锥的高为边长的正方形面积等于该四棱锥一个侧面三角形的面积,则其侧面三角形底边上的高与底面正方形的边长的比值为()A. √5−14B. √5−12C. √5+14D. √5+12【答案】C【解析】【分析】根据题意列出a,ℎ′,ℎ的关系式,化简即可得到答案.本题考查了立体几何中的比例关系,属于基础题.【解析】如图,设正四棱锥的高为h,底面边长为a,侧面三角形底边上的高为ℎ′,则由题意可得{ℎ2=12aℎ′ℎ2=(ℎ′)2−(a2)2,故(ℎ′)2−(a2)2=12aℎ′,化简可得4(ℎ′a)2−2(ℎ′a)−1=0,解得ℎ′a =√5+14.故答案选C.26.设O为正方形ABCD的中心,在O,A,B,C,D中任取3点,则取到的3点共线的概率为()A. 15B. 25C. 12D. 45【答案】A【解析】【分析】本题主要考查概率的知识,属于基础题.【解答】解:如图,从5点中随机选取3个点,共有10种情况,其中三点共线的有两种情况:AOC和BOD,则p=210=15.故选A.27.某校一个课外学习小组为研究某作物种子的发芽率y和温度x(单位: ∘C)的关系,在20个不同的温度条件下进行种子的发芽实验,由实验数据(x i,y i)(i=1,2,…,20)得到下面的散点图:由此散点图,在10 ∘C至40 ∘C之间,下面四个回归方程类型中最适宜作为发芽率y 和温度x的回归方程类型的是()A. y=a+bxB. y=a+bx2C. y=a+be xD. y=a+blnx 【答案】D【解析】【分析】本题考查函数模型的应用,属于基础题.连接各点,判断图象的大致走向,可判断函数为对数模型.【解析】用光滑的曲线把图中各点连接起来,由图象的走向判断,此函数应该是对数函数类型的,故应该选用的函数模型为y=a+blnx.故答案选D.28.已知圆x2+y2−6x=0,过点(1,2)的直线被该圆所截得的弦的长度的最小值为()A. 1B. 2C. 3D. 4【答案】B【解析】【分析】本题考查圆的方程、直线方程以及求弦长,属于较易题.【解答】解:由可得,则圆心,半径,已知定点,则当直线与OA垂直时,弦长最小,OA=√(3−1)2+(0−2)2=√8弦长,故选B.29.设函数f(x)=cos(ωx+π6)在[−π,π]的图像大致如下图,则f(x)的最小正周期为()A. 10π9B. 7π6C. 4π3D. 3π2【答案】C【解析】【分析】本题考查了余弦函数的图象与性质,属于中档题.先利用f(−4π9)=0得到w =−3+9k 4(k ∈Z),由T <2π<2T ,可得,由w =−3+9k 4(k ∈Z)可得k 的值,w 的值可得,即可求解.【解析】 解:由图可知f(−4π9)=cos(−4π9w +π6)=0,所以−4π9w +π6=π2+kπ(k ∈Z),化简可得w =−3+9k 4(k ∈Z),又因为T <2π<2T ,即2π|w |<2π<4π|w |,所以,当且仅当k =−1时,所以w =32,最小正周期T =2π|w |=4π3.故答案选C .30. 设alog 34=2,则4−a =( )A. 116B. 19C. 18D. 16【答案】B【解析】【分析】本题主要考查指对数的运算,属于基础题. 【解答】解:由alog 34=log 34a =2,可得4a =32=9, ∴4−a =(4a )−1=9−1=19, 故选B .31. 执行下面的程序框图,则输出的n =( )A. 17B. 19C. 21D. 23【答案】C【解析】【分析】本题以程序框图为载体,考查了等差数列求和,属于中档题.【解答】解:输入n=1,S=0,则S=S+n=1,S⩽100,n=n+2=3,S=S+n=1+3=4,S⩽100,n=n+2=5,S=S+n=1+3+5=9,S⩽100,n=n+2=7,S=S+n=1+3+5+7=16,S⩽100,n=n+2=9,根据等差数列求和可得,S=1+3+5+⋯+19=100⩽100,n=19+2=21,输出n=21.故选C.32.设{a n}是等比数列,且a1+a2+a3=1,a2+a3+a4=2,则a6+a7+a8=()A. 12B. 24C. 30D. 32【答案】D【解析】【分析】本题主要考查等比数列的通项公式,属基础题.根据a1+a2+a3=1,a2+a3+a4=2,结合等比数列的通项公式可求得等比数列的公比q,因为a6+a7+a8=q5(a1+a2+a3),从而得到答案.【解答】解:∵a1+a2+a3=1,a2+a3+a4=2,∴q(a1+a2+a3)=2,所以q=2,∵a6+a7+a8=q5(a1+a2+a3),所以a6+a7+a8=32,故选D33.设F1,F2是双曲线C:x2−y23=1的两个焦点,O为坐标原点,点P在C上且|OP|=2,则ΔPF1F2的面积为()A. 72B. 3 C. 52D. 2【答案】B【解析】【分析】本题主要考查双曲线的定义、双曲线的简单几何性质、圆的性质,属一般题.根据双曲线的标准方程得到其焦点坐标,结合|OP|=2,可确定点P在以F1F2为直径的圆上,得到|PF1|2+|PF2|2=16,结合双曲线的定义可得|PF1|⋅|PF2|的值,从而得到答案.【解答】解:由双曲线的标准方程可得a=1,b=√3,c=2,所以焦点坐标为F1(−2,0),F2(2,0),因为|OP|=2,所以点P在以F1F2为直径的圆上,∴|PF1|2+|PF2|2=16,∵||PF1|−|PF2||=2a=2,所以||PF1|−|PF2||2=|PF1|2+|PF2|2−2|PF1|⋅|PF2|= 4,所以|PF1|⋅|PF2|=6,所以三角形PF1F2面积为3,故选B.34.已知A,B,C为球O的球面上的三个点,⊙O1为▵ABC的外接圆.若⊙O1的面积为4π,AB=BC=AC=OO1,则球O的表面积为()A. 64πB. 48πC. 36πD. 32π【答案】B【解析】【分析】本题考查球的结构与性质,球的表面积公式,属中档题.【解答】解:由圆O1的面积为4π=πr2,故圆O1的半径ρ=2,∵AB=BC=AC=OO1,则三角形ABC是正三角形,由正弦定理:ABsin60∘=2r=4,得AB=OO1=2√3,由R2=r2+OO12,得球O的半径R=4,表面积为4πR2=64π,故答案为A.二、填空题(本大题共4小题,共20.0分)35.若x,y满足约束条件{2x+y−2≤0x−y−1≥0y+1≥0,则z=x+7y的最大值为_____.【答案】1【解析】【分析】本题考查利用线性规划求最值问题,属基础题.【解答】解:根据约束条件画出可行域为:由z=x+7y得y=−17x+17z,平移直线y=−17x,要使z最大,则y=−17x+17z在y轴上的截距最大,由图可知经过点A(1,0)时截距最大,此时z=1,故答案为1.36.设向量a⃗=(1,−1),b⃗ =(m+1,2m−4),若a⃗⊥b⃗ ,则m=______.【答案】5【解析】【分析】本题主要考查平面向量垂直的充要条件,平面向量数量积的坐标运算,属基础题.由a⃗⊥b⃗ 可得a⃗⋅b⃗ =0,再把两向量坐标代入运算可得答案.【解答】解:∵a⃗⊥b⃗ ,所以a⃗⋅b⃗ =0,因为a⃗=(1,−1),b⃗ =(m+1,2m−4),所以m+1−(2m−4)=0,故m=5.故答案为:537.曲线y=lnx+x+1的一条切线的斜率为2,则该切线的方程为____.【答案】2x−y=0【解析】【分析】本题主要考查导数的几何意义,属基础题.根据导数的几何意义确定切点坐标,再根据直线的点斜式得到切线方程.【解答】+1解:∵y=lnx+x+1,∴y′=1x+1=2,故x0=1,设切点坐标为(x0,y0),因为切线斜率为2,所以1x此时,y0=ln1+2=2,所以切点坐标为(1,2),∴y−2=2(x−1)所以切线方程为2x−y=0.故答案为:2x−y=0.38.数列{a n}满足a n+2+(−1)n a n=3n−1,前16项和为540,则a1=____.【答案】7【解析】【分析】本题主要考查累加法求通项公式,等差数列的求和公式以及数列的递推关系,属较难题.对n取偶数,再结合条件可求得前16项中所有奇数项的和,对n取奇数时,利用累加法求得a n+2的值,用其表示出前16项和可得答案.【解答】解:因为a n+2+(−1)n a n=3n−1,当n=2,6,10,14时,a2+a4=5,a6+a8= 17,a10+a12=29,a14+a16=41因为前16项和为540,所以a1+a3+a5+a7+a9+a11+a13+a15=540−(5+17+29+41),所以a1+a3+a5+a7+a9+a11+a13+a15=448,当n为奇数时,a n+2−a n=3n−1,所以a3−a1=2,a5−a3=8,a7−a5=14⋯a n+2−a n=3n−1,累加得an+2−a1=2+8+14+⋯3n−1=(2+3n−1)⋅n+122,∴a n+2=(3n+1)⋅(n+1)4+a1,∴a3=2+a1,a5=10+a1,a7=24+a1,a9=44+a1,a11=70+a1,a13= 102+a1,a15=140+a1,因为a1+a3+a5+a7+a9+a11+a13+a15=448,所以8a1+392=448,所以a1=7.故答案为7.三、解答题(本大题共7小题,共82.0分)39.某厂接受了一项加工业务,加工出来的产品(单位:件)按标准分为A,B,C,D四个等级,加工业务约定:对于A级品、B级品、C级品,厂家每件分别收取加工费90元、50元、20元;对于D级品,厂家每件赔偿原料损失费50元,该厂有甲、乙两个分厂可承接加工业务,甲分厂加工成本费为25元/件,乙分厂加工成本费为20元/件,厂家为决定由哪个分厂承接加工业务,在两个分厂各试加工了100件这种产品,并统计了这些产品的等级,整理如下:甲分厂产品等级的频数分布表乙分厂产品等级的频数分布表(1)分别估计甲、乙两分厂加工出来的一件产品为A级品的概率;(2)分别求甲、乙两分厂加工出来的100件产品的平均利润,以平均利润为依据,厂家应该选哪个分厂承接加工业务?【答案】解:(1)根据频数分布表可知甲、乙分厂加工出来的一件产品为A级品的频数分别为40,28,所以频率分别为40100=0.4,28100=0.28,用频率估计概率可得甲、乙两分厂加工出来的一件产品为A级品的概率分别为0.4和0.28.(2)甲分厂四个等级的频率分别为:0.4,0.2,0.2,0.2,故甲分厂的平均利润为:0.4×(90−25)+0.2×(50−25)+0.2×(20−25)+0.2×(−50−25)=15(元),乙分厂四个等级的频率分别为:0.28,0.17,0.34,0.21,故乙分厂的平均利润为:0.28×(90−20)+0.17×(50−20)+0.34×(20−20)+0.21×(−50−20)=10(元),因为甲分厂平均利润大于乙厂的平均利润,故选甲分厂承接加工业务.【解析】本题主要考查频率的算法,平均数的概念及其意义,属基础题.(1)根据图表信息可得甲乙分厂的频数,从而得到答案.(2)根据图表信息可得甲乙分厂的四个等级的频率,再根据平均数的定义求得答案,比较两厂的平均数得到最终答案即可.40.▵ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c,已知B=150∘.(1)若a=√3c,b=2√7,求▵ABC的面积;(2)若sinA+√3sinC=√22,求C.【答案】解:(1)由余弦定理得b2=a2+c2−2accosB,即28=3c2+c2−2√3c2cos150∘,解得c=4,所以a=4√3,所以S△ABC=12acsinB=12×4√3×4×12=4√3.(2)因为A=180∘−B−C=30∘−C,所以sinA+√3sinC=sin(30∘−C)+√3sinC=12cosC+√32sinC=sin(30∘+C)=√22,因为A>0°,C>0°,所以0°<C<30°,所以30°<30°+C<60°,所以30°+C=45°,所以C=15°.【解析】【解析】本题考查余弦定理,三角形面积公式的应用,三角恒等变换的应用,属于中档题.(1)由已知条件结合余弦定理可求得c,从而可根据三角形面积公式求解;(2)由两角差的正弦公式对已知式进行化简,再由辅助角公式根据C的范围求解即可.41.如图,D为圆锥的顶点,O是圆锥底面的圆心,▵ABC是底面的内接正三角形,P为DO上一点,∠APC=90∘.(1)证明:平面PAB⊥平面PAC;(2)设DO=√2,圆锥的侧面积为√3π,求三棱锥P−ABC的体积.【答案】解:(1)由已知条件得PA=PB=PC,因为∠APC=90°,所以PA⊥PC,所以AP2+PC2=AC2,又因为△ABC是等边三角形,所以AC=AB=BC,所以PA2+PB2=AB2,PB2+PC2=BC2,所以PB⊥PA,PB⊥PC,因为PA∩PC=P,所以PB⊥平面PAC,因为PB⊂平面PAB,所以平面PAB⊥平面PAC.(2)设圆锥的底面半径为r,母线长为l,由题意得{2+r2=l2,πrl=√3π,解得l=√3,r=1,所以等边三角形ABC的边长为√3,从而PA=PB=PC=√62,所以PO=√32−1=√22,所以三棱锥P−ABC的体积V=13SΔABC⋅PO=13×12×√3×√3×√32×√22=√68.【解析】【解析】本题考查线面位置关系的判定,圆锥的侧面积公式,棱锥的体积公式的应用,考查空间想象能力与运算能力,属于中档题.(1)由题意证得PB⊥PA,PB⊥PC,从而得到PB⊥平面PAC,根据面面垂直的判定定理即可证明;(2)由圆锥的性质可求得底面半径与母线长,从而可求得△ABC的边长,从而可求得三棱锥P−ABC的高,从而可求得体积.42.已知函数f(x)=e x−a(x+2).(1)当a=1时,讨论f(x)的单调性;(2)若f(x)有两个零点,求a的取值范围.【答案】解:(1)当a=1时,f(x)=e x−(x+2),则f′(x)=e x−1,令f′(x)>0,得x>0;令f′(x)<0,得x<0,从而f(x)在(−∞,0)单调递减;在(0,+∞)单调递增.(2)f(x)=e x−a(x+2)=0,显然x≠−2,所以a=e xx+2,令g(x)=e xx+2,问题转化为y=a与g(x)的图象有两个交点,所以g′(x)=e x(x+1)(x+2)2,当x<−2或−2<x<−1时,g′(x)<0,g(x)单调递减;当x>−1时,g′(x)>0,g(x)单调递增,所以g(x)的极小值为g(−1)=1e,当x <−2时,g(x)<0,当x >−2时,g(x)>0, 所以当a >1e 时,y =a 与g(x)的图象有两个交点, 所以a 的取值范围为(1e ,+∞). 【解析】【解析】本题考查利用导数判断函数的单调性,利用导数研究函数的零点,有一定难度. (1)先求导,可直接得出函数的单调性;(2)先分离参数得a =e x x+2,再构造函数,利用导数研究函数的性质,即可得出a 的取值范围.43. 已知A ,B 分别为椭圆E:+=1(a >1)的左、右顶点,G 为E 的上顶点,=8,P 为直线x =6上的动点,PA 与E 的另一交点为C ,PB 与E 的另一交点为D , (1)求E 的方程;(2)证明:直线CD 过定点. 【答案】解:由题意A (−a,0),B (a,0),G (0,1),AG ⃗⃗⃗⃗⃗ =(a,1),GB ⃗⃗⃗⃗⃗ =(a,−1), AG⃗⃗⃗⃗⃗ ⋅GB ⃗⃗⃗⃗⃗ =a 2−1=8⇒a 2=9⇒a =3, ∴椭圆E 的方程为x 29+y 2=1.(2)由(1)知A (−3,0),B (3,0),P (6,m ), 则直线PA 的方程为y =m 9(x +3),联立{y=m9(x+3)x29+y2=1⇒(9+m2)x2+6m2x+9m2−81=0,由韦达定理−3x C=9m2−819+m2⇒x C=−3m2+279+m2,代入直线PA的方程y=m9(x+3)得,y C=6m9+m2,即C(−3m2+279+m2,6m9+m2),直线PB的方程为y=m3(x−3),联立{y=m3(x−3)x29+y2=1⇒(1+m2)x2−6m2x+9m2−9=0,由韦达定理3x D=9m2−91+m2⇒x D=3m2−31+m2,代入直线PA的方程y=m3(x−3)得,y D=−2m 1+m2,即D(3m2−31+m2,−2m1+m2),∴直线CD的斜率k CD=6m9+m2−−2m1+m2−3m2+279+m2−3m2−31+m2=4m3(3−m2),∴直线CD的方程为y−−2m1+m2=4m3(3−m2)(x−3m2−31+m2),整理得y=4m3(3−m2)(x−32),∴直线CD过定点(32,0).【解析】本题考查直线于椭圆的位置关系,定点问题,属于较难题;(1)求出各点坐标,表示出向量;(2)求出C,D两点坐标,进而求出直线CD,即可证明.44.[选修4−4:坐标系与参数方程](10分)在直角坐标系xOy中,曲线C1的参数方程为{x=cos k ty=sin k t,(t为参数),以坐标原点为极点,x轴正半轴为极轴建立极坐标系,曲线C2的极坐标方程为4ρcosθ−16ρcosθ+3=0.(1)当k=1时,C1是什么曲线?(2)当k=4时,求C1与C2的公共点的直角坐标.【答案】【答案】(1)当k =1时,曲线C 1的参数方程为{x =costy =sint ,化为直角坐标方程为x 2+y 2=1, 表示以原点为圆心,半径为1的圆.(2)当k =4时,曲线C 1的参数方程为{x =cos 4ty =sin 4t ,化为直角坐标方程为√x +√y =1,曲线C 2化为直角坐标方程为4x −16y +3=0,联立{√x +√y =14x −16y +3=0,解得{x =14y =14, 所以曲线C 1与曲线C 2的公共点的直角坐标为(14,14).【解析】本题考查简单曲线的参数方程、极坐标方程,参数方程、极坐标方程与直角坐标方程的互化等知识,考查运算求解能力,难度一般.45. [选修4—5:不等式选讲]已知函数f(x)=│3x +1│−2│x −1│.(1)画出y =f(x)的图像;(2)求不等式f(x)>f(x +1)的解集.【答案】(1)函数f(x)=|3x +1|−2|x −1|={x +3,x >15x −1,−13≤x ≤1−x −3,x <−13,图象如图所示:第21页,共21页(2)函数f(x +1)的图象即将函数f(x)的图象向左平移一个单位所得,如图,联立{y =−x −3y =5x +4可得交点横坐标为x =−76, 所以f(x)>f(x +1)的解集为{x|x <−76}.【解析】本题考查解绝对值不等式,考查了运算求解能力及数形结合的思想,难度一般.。
2020年 高考数学(文科)常考基础题、易错题 提分必刷题之 导数的概念及运算

第1讲导数的概念及运算一、填空题1.设y=x2e x,则y′=________.解析y′=2x e x+x2e x=(2x+x2)e x.答案(2x+x2)e x2.已知函数f(x)的导函数为f′(x),且满足f(x)=2x·f′(1)+ln x,则f′(1)=________.解析由f(x)=2xf′(1)+ln x,得f′(x)=2f′(1)+1 x,∴f′(1)=2f′(1)+1,则f′(1)=-1.答案-13.曲线y=sin x+e x在点(0,1)处的切线方程是________.解析y′=cos x+e x,故切线斜率为k=2,切线方程为y=2x+1,即2x -y+1=0.答案2x-y+1=04.(2017·苏州调研)已知曲线y=ln x的切线过原点,则此切线的斜率为________.解析y=ln x的定义域为(0,+∞),且y′=1x,设切点为(x0,ln x0),则y′|x=x0=1x0,切线方程为y-ln x0=1x0(x-x0),因为切线过点(0,0),所以-ln x0=-1,解得x0=e,故此切线的斜率为1 e.答案1 e5.若曲线y=ax2-ln x在点(1,a)处的切线平行于x轴,则a=________.解析因为y′=2ax-1x,所以y′|x=1=2a-1.因为曲线在点(1,a)处的切线平行于x轴,故其斜率为0,故2a-1=0,解得a=1 2.答案1 26.(2017·南师附中月考)如图,y=f(x)是可导函数,直线l:y=kx+2是曲线y=f(x)在x=3处的切线,令g(x)=xf(x),其中g′(x)是g(x)的导函数,则g′(3)=________.解析由图形可知:f(3)=1,f′(3)=-13,∵g′(x)=f(x)+xf′(x),∴g′(3)=f(3)+3f′(3)=1-1=0. 答案07.(2017·苏北四市模拟)设曲线y=1+cos xsin x在点⎝⎛⎭⎪⎫π2,1处的切线与直线x-ay+1=0平行,则实数a=________.解析∵y′=-1-cos xsin2x,∴由条件知1a=-1,∴a=-1.答案-18.(2015·全国Ⅱ卷)已知曲线y=x+ln x在点(1,1)处的切线与曲线y=ax2+(a+2)x+1相切,则a=________.解析由y=x+ln x,得y′=1+1x,得曲线在点(1,1)处的切线的斜率为k=y′|x=1=2,所以切线方程为y-1=2(x-1),即y=2x-1.又该切线与y=ax2+(a+2)x+1相切,消去y,得ax2+ax+2=0,∴a≠0且Δ=a2-8a=0,解得a=8.答案8二、解答题9.已知点M是曲线y=13x3-2x2+3x+1上任意一点,曲线在M处的切线为l,求:(1)斜率最小的切线方程;(2)切线l 的倾斜角α的取值范围.解 (1)y ′=x 2-4x +3=(x -2)2-1≥-1,所以当x =2时,y ′=-1,y =53,所以斜率最小的切线过点⎝ ⎛⎭⎪⎫2,53,斜率k =-1, 所以切线方程为3x +3y -11=0.(2)由(1)得k ≥-1,所以tan α≥-1,所以α∈⎣⎢⎡⎭⎪⎫0,π2∪⎣⎢⎡⎭⎪⎫3π4,π. 10.已知曲线y =x 3+x -2在点P 0处的切线l 1平行于直线4x -y -1=0,且点P 0在第三象限.(1)求P 0的坐标;(2)若直线l ⊥l 1,且l 也过切点P 0,求直线l 的方程.解 (1)由y =x 3+x -2,得y ′=3x 2+1,由已知令3x 2+1=4,解之得x =±1.当x =1时,y =0;当x =-1时,y =-4.又∵点P 0在第三象限,∴切点P 0的坐标为(-1,-4).(2)∵直线l ⊥l 1,l 1的斜率为4,∴直线l 的斜率为-14.∵l 过切点P 0,点P 0的坐标为(-1,-4),∴直线l 的方程为y +4=-14(x +1),即x +4y +17=0.11.(2016·山东卷改编)若函数y =f (x )的图象上存在两点,使得函数的图象在这两点处的切线互相垂直,则称y =f (x )具有T 性质,下列函数:①y =sin x ;②y =ln x ;③y =e x ;④y =x 3.其中具有T 性质的是________(填序号).解析 若y =f (x )的图象上存在两点(x 1,f (x 1)),(x 2,f (x 2)),使得函数图象在这两点处的切线互相垂直,则f ′(x 1)·f ′(x 2)=-1.对于①:y ′=cos x ,若有cos x 1·cos x 2=-1,则当x 1=2k π,x 2=2k π+π(k∈Z)时,结论成立;对于②:y′=1x,若有1x1·1x2=-1,即x1x2=-1,∵x1>0,x2>0,∴不存在x1,x2,使得x1x2=-1;对于③:y′=e x,若有e x1·e x2=-1,即e x1+x2=-1.显然不存在这样的x1,x2;对于④:y′=3x2,若有3x21·3x22=-1,即9x21x22=-1,显然不存在这样的x1,x2.答案①12.(2017·合肥模拟改编)点P是曲线x2-y-ln x=0上的任意一点,则点P到直线y=x-2的最小距离为________.解析点P是曲线y=x2-ln x上任意一点,当过点P的切线和直线y=x-2平行时,点P到直线y=x-2的距离最小,直线y=x-2的斜率为1,令y=x2-ln x,得y′=2x-1x=1,解得x=1或x=-12(舍去),故曲线y=x2-ln x上和直线y=x-2平行的切线经过的切点坐标为(1,1),点(1,1)到直线y=x-2的距离等于2,∴点P到直线y=x-2的最小距离为 2.答案 213.若函数f(x)=12x2-ax+ln x存在垂直于y轴的切线,则实数a的取值范围是________.解析∵f(x)=12x2-ax+ln x,∴f′(x)=x-a+1x(x>0).∵f(x)存在垂直于y轴的切线,∴f′(x)存在零点,即x+1x-a=0有解,∴a=x+1x≥2(当且仅当x=1时取等号).答案[2,+∞)14.已知函数f(x)=x-2x,g(x)=a(2-ln x)(a>0).若曲线y=f(x)与曲线y=g(x)在x=1处的切线斜率相同,求a的值,并判断两条切线是否为同一条直线.解根据题意有f′(x)=1+2x2,g′(x)=-ax.曲线y=f(x)在x=1处的切线斜率为f′(1)=3,曲线y=g(x)在x=1处的切线斜率为g′(1)=-a,所以f′(1)=g′(1),即a=-3.曲线y=f(x)在x=1处的切线方程为y-f(1)=3(x-1).所以y+1=3(x-1),即切线方程为3x-y-4=0.曲线y=g(x)在x=1处的切线方程为y-g(1)=3(x-1),所以y+6=3(x-1),即切线方程为3x-y-9=0,所以,两条切线不是同一条直线.。
2023年高考数学(文科)一轮复习——导数的概念及运算

第1节导数的概念及运算考试要求 1.了解导数概念的实际背景;2.通过函数图象直观理解导数的几何意义;3.能根据导数的定义求函数y=c(c为常数),y=x,y=1x,y=x2,y=x3,y=x 的导数;4.能利用基本初等函数的导数公式和导数的四则运算法则求简单函数的导数.1.函数y=f(x)在x=x0处的导数(1)定义:称函数y=f(x)在x=x0处的瞬时变化率为函数y=f(x)在x=x0处的导数,记作f′(x0)或y′|x=x0,即(2)几何意义:函数f(x)在点x0处的导数f′(x0)的几何意义是在曲线y=f(x)上点(x0,f(x0))处的切线的斜率.相应地,切线方程为y-y0=f′(x0)(x-x0).2.函数y=f(x)的导函数如果函数y=f(x)在开区间(a,b)内的每一点处都有导数,当x=x0时,f′(x0)是一个确定的数,当x变化时,f′(x)便是x的一个函数,称它为f(x)的导函数(简称导数),y=f(x)的导函数有时也记作y′,即f′(x)=y′=limΔx→0f(x+Δx)-f(x)Δx.3.基本初等函数的导数公式基本初等函数导函数f (x )=c (c 为常数) f ′(x )=0 f (x )=x α(α∈Q *) f ′(x )=αx α-1 f (x )=sin x f ′(x )=cos__x f (x )=cos x f ′(x )=-sin__x f (x )=e x f ′(x )=e x f (x )=a x (a >0,a ≠1)f ′(x )=a x ln__a f (x )=ln xf ′(x )=1x f (x )=log a x (a >0,a ≠1)f ′(x )=1x ln a4.导数的运算法则 若f ′(x ),g ′(x )存在,则有: (1)[f (x )±g (x )]′=f ′(x )±g ′(x ); (2)[f (x )·g (x )]′=f ′(x )g (x )+f (x )g ′(x );(3)⎣⎢⎡⎦⎥⎤f (x )g (x )′=f ′(x )g (x )-f (x )g ′(x )[g (x )]2(g (x )≠0).1.f ′(x 0)代表函数f (x )在x =x 0处的导数值;(f (x 0))′是函数值f (x 0)的导数,且(f (x 0))′=0.2.⎣⎢⎡⎦⎥⎤1f (x )′=-f ′(x )[f (x )]2(f (x )≠0).3.曲线的切线与曲线的公共点的个数不一定只有一个,而直线与二次曲线相切只有一个公共点.4.函数y =f (x )的导数f ′(x )反映了函数f (x )的瞬时变化趋势,其正负号反映了变化的方向,其大小|f ′(x )|反映了变化的快慢,|f ′(x )|越大,曲线在这点处的切线越“陡”.1.思考辨析(在括号内打“√”或“×”)(1)f ′(x 0)是函数y =f (x )在x =x 0附近的平均变化率.( )(2)函数f (x )=sin(-x )的导数f ′(x )=cos x .( ) (3)求f ′(x 0)时,可先求f (x 0),再求f ′(x 0).( )(4)曲线y =f (x )在某点处的切线与曲线y =f (x )过某点的切线意义是相同的.( ) 答案 (1)× (2)× (3)× (4)×解析 (1)f ′(x 0)表示y =f (x )在x =x 0处的瞬时变化率,(1)错. (2)f (x )=sin(-x )=-sin x ,则f ′(x )=-cos x ,(2)错. (3)求f ′(x 0)时,应先求f ′(x ),再代入求值,(3)错.(4)“在某点”的切线是指以该点为切点的切线,因此此点横坐标处的导数值为切线的斜率;而对于“过某点”的切线,则该点不一定是切点,要利用解方程组的思想求切线的方程,在曲线上某点处的切线只有一条,但过某点的切线可以不止一条,(4)错.2.某跳水运动员离开跳板后,他达到的高度与时间的函数关系式是h (t )=10-4.9t 2+8t (距离单位:米,时间单位:秒),则他在0.5秒时的瞬时速度为( ) A.9.1米/秒 B.6.75米/秒 C.3.1米/秒D.2.75米/秒答案 C解析 h ′(t )=-9.8t +8, ∴h ′(0.5)=-9.8×0.5+8=3.1.3.(2022·银川质检)已知函数f (x )=⎩⎨⎧x 2+2x ,x ≤0,-x 2+ax ,x >0为奇函数,则曲线f (x )在x =2处的切线斜率等于( ) A.6 B.-2C.-6D.-8答案 B解析 f (x )为奇函数,则f (-x )=-f (x ). 取x >0,得x 2-2x =-(-x 2+ax ),则a =2. 当x >0时,f ′(x )=-2x +2.∴f ′(2)=-2.4.(2020·全国Ⅲ卷)设函数f (x )=e x x +a .若f ′(1)=e4,则a =________.答案 1 解析 由f ′(x )=e x (x +a )-e x(x +a )2,可得f ′(1)=e a (1+a )2=e 4,即a (1+a )2=14,解得a =1.5.(2021·全国甲卷)曲线y =2x -1x +2在点(-1,-3)处的切线方程为________.答案 5x -y +2=0解析 y ′=⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫2x -1x +2′=(2x -1)′(x +2)-(2x -1)(x +2)′(x +2)2=5(x +2)2, 所以k =y ′|x =-1=5(-1+2)2=5,所以切线方程为y +3=5(x +1),即5x -y +2=0.6.(易错题)设函数f (x )的导数为f ′(x ),且f (x )=f ′⎝ ⎛⎭⎪⎫π2sin x +cos x ,则f ′⎝ ⎛⎭⎪⎫π4=________.答案 - 2解析 由f (x )=f ′⎝ ⎛⎭⎪⎫π2sin x +cos x ,得f ′(x )=f ′⎝ ⎛⎭⎪⎫π2cos x -sin x ,则f ′⎝ ⎛⎭⎪⎫π2=f ′⎝ ⎛⎭⎪⎫π2·cos π2-sin π2,解得f ′⎝ ⎛⎭⎪⎫π2=-1,所以f ′⎝ ⎛⎭⎪⎫π4=-cos π4-sin π4=- 2.考点一 导数的运算1.下列求导运算不正确的是( ) 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 +4x 答案 A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.2.若f (x )=x 3+2x -x 2ln x -1x 2,则f ′(x )=________.答案 1-1x -2x 2+2x 3解析 由已知f (x )=x -ln x +2x -1x 2.∴f ′(x )=1-1x -2x 2+2x 3.3.设f ′(x )是函数f (x )=cos xe x +x 的导函数,则f ′(0)的值为________. 答案 0 解析 因为f (x )=cos xe x+x , 所以f ′(x )=(cos x )′e x -(e x )′cos x (e x )2+1=-sin x -cos xe x +1, 所以f ′(0)=-1e 0+1=0.4.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 (1)=________. 答案 -234解析 因为f (x )=x 2+3xf ′(2)+ln x , ∴f ′(x )=2x +3f ′(2)+1x .令x =2,得f ′(2)=4+3f ′(2)+12,则f ′(2)=-94. ∴f (1)=1+3×1×⎝ ⎛⎭⎪⎫-94+0=-234.感悟提升 1.求函数的导数要准确地把函数拆分成基本初等函数的和、差、积、商,再利用运算法则求导.2.抽象函数求导,恰当赋值是关键,然后活用方程思想求解. 考点二 导数的几何意义 角度1 求切线的方程例1 (1)曲线y =3(x 2+x )e x 在点(0,0)处的切线方程为________.(2)已知函数f (x )=x ln x ,若直线l 过点(0,-1),并且与曲线y =f (x )相切,则直线l 的方程为________.答案 (1)3x -y =0 (2)x -y -1=0 解析 (1)y ′=3(2x +1)e x +3(x 2+x )e x =3e x (x 2+3x +1),所以曲线在点(0,0)处的切线的斜率k =e 0×3=3,所以所求切线方程为3x -y =0.(2)∵点(0,-1)不在曲线f (x )=x ln x 上, ∴设切点为(x 0,y 0). 又∵f ′(x )=1+ln x ,∴直线l 的方程为y +1=(1+ln x 0)x . ∴由⎩⎪⎨⎪⎧y 0=x 0ln x 0,y 0+1=(1+ln x 0)x 0,解得⎩⎪⎨⎪⎧x 0=1,y 0=0.∴直线l 的方程为y =x -1,即x -y -1=0. 角度2 求曲线的切点坐标例2 (2022·皖豫名校联考)若曲线y =e x +2x 在其上一点(x 0,y 0)处的切线的斜率为4,则x 0=( ) A.2 B.ln 4 C.ln 2D.-ln 2答案 C解析 ∵y ′=e x +2,∴e x 0+2=4,∴e x 0=2,x 0=ln 2. 角度3 导数与函数图象问题例3 已知y =f (x )是可导函数,如图,直线y =kx +2是曲线y =f (x )在x =3处的切线,令g (x )=xf (x ),g ′(x )是g (x )的导函数,则g ′(3)=________.答案 0解析 由题图可知曲线y =f (x )在x =3处切线的斜率等于-13,∴f ′(3)=-13. ∵g (x )=xf (x ), ∴g ′(x )=f (x )+xf ′(x ), ∴g ′(3)=f (3)+3f ′(3), 又由题意可知f (3)=1, ∴g ′(3)=1+3×⎝ ⎛⎭⎪⎫-13=0.感悟提升 1.求曲线在点P (x 0,y 0)处的切线,则表明P 点是切点,只需求出函数在P 处的导数,然后利用点斜式写出切线方程,若在该点P 处的导数不存在,则切线垂直于x 轴,切线方程为x =x 0.2.求曲线的切线方程要分清“在点处”与“过点处”的切线方程的不同.切点坐标不知道,要设出切点坐标,根据斜率相等建立方程(组)求解,求出切点坐标是解题的关键.训练1 (1)(2022·沈阳模拟)曲线f (x )=2e x sin x 在点(0,f (0))处的切线方程为( ) A.y =0 B.y =2x C.y =xD.y =-2x(2)(2021·长沙检测)如图所示,y=f(x)是可导函数,直线l:y=kx+3是曲线y=f(x)在x=1处的切线,令h(x)=f(x)x,h′(x)是h(x)的导函数,则h′(1)的值是()A.2B.1C.-1D.-3答案(1)B(2)D解析(1)∵f(x)=2e x sin x,∴f(0)=0,f′(x)=2e x(sin x+cos x),∴f′(0)=2,∴所求切线方程为y=2x.(2)由图象知,直线l经过点(1,2).则k+3=2,k=-1,从而f′(1)=-1,且f(1)=2,由h(x)=f(x)x,得h′(x)=xf′(x)-f(x)x2,所以h′(1)=f′(1)-f(1)=-1-2=-3.考点三导数几何意义的应用例4 (1)已知曲线f(x)=x ln x在点(e,f(e))处的切线与曲线y=x2+a相切,则实数a 的值为________.(2)(2022·河南名校联考)若函数f(x)=ln x+2x2-ax的图象上存在与直线2x-y=0平行的切线,则实数a的取值范围是________.答案(1)1-e(2)[2,+∞)解析(1)因为f′(x)=ln x+1,所以曲线f(x)=x ln x在x=e处的切线斜率为k=2,又f(e)=e,则曲线f (x )=x ln x 在点(e ,f (e))处的切线方程为y =2x -e. 由于切线与曲线y =x 2+a 相切,故可联立⎩⎪⎨⎪⎧y =x 2+a ,y =2x -e ,得x 2-2x +a +e =0,所以由Δ=4-4(a +e)=0,解得a =1-e. (2)∵直线2x -y =0的斜率为k =2,又曲线f (x )上存在与直线2x -y =0平行的切线,∴f ′(x )=1x +4x -a =2在(0,+∞)内有解,则a =4x +1x -2,x >0. 又4x +1x ≥24x ·1x =4,当且仅当x =12时取“=”.∴a ≥4-2=2.∴a 的取值范围是[2,+∞).感悟提升 1.处理与切线有关的参数问题,通常根据曲线、切线、切点的三个关系列出参数的方程(组)并解出参数:(1)切点处的导数是切线的斜率;(2)切点在切线上;(3)切点在曲线上.2.利用导数的几何意义求参数范围时,注意化归与转化思想的应用.训练2 (1)(2021·洛阳检测)函数f (x )=ln x -ax 在x =2处的切线与直线ax -y -1=0平行,则实数a =( ) A.-1 B.14 C.12D.1(2)直线y =kx +1与曲线y =x 3+ax +b 相切于点A (1,3),则2a +b =________. 答案 (1)B (2)1解析 (1)∵f (x )=ln x -ax ,∴f ′(x )=1x -a .又曲线y =f (x )在x =2处切线的斜率k =f ′(2), 因此12-a =a ,∴a =14.(2)y =x 3+ax +b 的导数为y ′=3x 2+a , 可得在点(1,1)处切线的斜率为k =3+a ,又k +1=3,1+a +b =3,解得k =2,a =-1,b =3,即有2a +b =-2+3=1.公切线问题求两条曲线的公切线,如果同时考虑两条曲线与直线相切,头绪会比较乱,为了使思路更清晰,一般是把两条曲线分开考虑,先分析其中一条曲线与直线相切,再分析另一条曲线与直线相切,其中直线与抛物线相切可用判别式法. 一、共切点的公切线问题例1 设点P 为函数f (x )=12x 2+2ax 与g (x )=3a 2ln x +2b (a >0)的图象的公共点,以P 为切点可作直线l 与两曲线都相切,则实数b 的最大值为( ) A.23e 34 B.32e 34 C.43e 23D.34e 23答案 D解析 设P (x 0,y 0),由于P 为公共点, 则12x 20+2ax 0=3a 2ln x 0+2b .又点P 处的切线相同,则f ′(x 0)=g ′(x 0), 即x 0+2a =3a 2x 0,即(x 0+3a )(x 0-a )=0.又a >0,x 0>0,则x 0=a ,于是2b =52a 2-3a 2ln a .设h (x )=52x 2-3x 2ln x ,x >0, 则h ′(x )=2x (1-3ln x ).可知:当x ∈(0,e 13)时,h (x )单调递增;当x ∈(e 13,+∞)时,h (x )单调递减. 故h (x )max =h (e 13)=32e 23, 于是b 的最大值为34e 23,选D. 二、切点不同的公切线问题例2 曲线y =-1x (x <0)与曲线y =ln x 的公切线的条数为________. 答案 1解析 设(x 1,y 1)是公切线和曲线y =-1x 的切点, 则切线斜率k 1=⎝ ⎛⎭⎪⎫-1x ′|x =x 1=1x 21,切线方程为y +1x 1=1x 21(x -x 1),整理得y =1x 21·x -2x 1.设(x 2,y 2)是公切线和曲线y =ln x 的切点, 则切线斜率k 2=(ln x )′|x =x 2=1x 2,切线方程为y -ln x 2=1x 2(x -x 2),整理得y =1x 2·x +ln x 2-1.令1x 21=1x 2,-2x 1=ln x 2-1,消去x 2得-2x 1=ln x 21-1.设t =-x 1>0,即2ln t -2t -1=0,只需探究此方程解的个数.易知函数f (x )=2ln x -2x -1在(0,+∞)上单调递增,f (1)=-3<0,f (e)=1-2e >0,于是f (x )=0有唯一解,于是两曲线的公切线的条数为1.1.函数f (x )=x 2+ln x +sin x +1的导函数f ′(x )=( ) A.2x +1x +cos x +1 B.2x -1x +cos x C.2x +1x -cos xD.2x +1x +cos x答案 D解析 由f (x )=x 2+ln x +sin x +1得f ′(x )=2x +1x +cos x . 2.曲线y =x +1x -1在点(3,2)处的切线的斜率是( )A.2B.-2C.12D.-12答案 D解析 y ′=(x +1)′(x -1)-(x +1)(x -1)′(x -1)2=-2(x -1)2,故曲线在点(3,2)处的切线的斜率k =y ′|x =3=-2(3-1)2=-12. 3.(2021·安徽皖江名校联考)已知f (x )=x 3+2xf ′(0),则f ′(1)=( ) A.2 B.3C.4D.5答案 B解析 f ′(x )=3x 2+2f ′(0), ∴f ′(0)=2f ′(0),解得f ′(0)=0, ∴f ′(x )=3x 2,∴f ′(1)=3.4.(2022·豫北十校联考)已知f (x )=x 2,则过点P (-1,0),曲线y =f (x )的切线方程为( ) A.y =0 B.4x +y +4=0 C.4x -y +4=0 D.y =0或4x +y +4=0 答案 D解析 易知点P (-1,0)不在f (x )=x 2上,设切点坐标为(x 0,x 20),由f (x )=x 2可得f ′(x )=2x ,∴切线的斜率k =f ′(x 0)=2x 0. ∵切线过点P (-1,0),∴k =x 20x 0+1=2x 0,解得x 0=0或x 0=-2,∴k =0或-4,故所求切线方程为y =0或4x +y +4=0.5.(2022·昆明诊断)若直线y =ax 与曲线y =ln x -1相切,则a =( ) A.e B.1C.1eD.1e 2答案 D解析 由y =ln x -1,得y ′=1x ,设切点为(x 0,ln x 0-1),则⎩⎨⎧ax 0=ln x 0-1,a =1x 0,解得a =1e 2. 6.已知函数f (x )在R 上可导,其部分图象如图所示,设f (4)-f (2)4-2=a ,则下列不等式正确的是( )A.a <f ′(2)<f ′(4)B.f ′(2)<a <f ′(4)C.f ′(4)<f ′(2)<aD.f ′(2)<f ′(4)<a 答案 B解析 由函数f (x )的图象可知,在[0,+∞)上,函数值的增长越来越快,故该函数图象在[0,+∞)上的切线斜率也越来越大. 因为f (4)-f (2)4-2=a ,所以f ′(2)<a <f ′(4).7.函数f (x )=(2x -1)e x 的图象在点(0,f (0))处的切线的倾斜角为________. 答案 π4解析 由f (x )=(2x -1)e x , 得f ′(x )=(2x +1)e x ,∴f ′(0)=1,则切线的斜率k =1, 又切线倾斜角θ∈[0,π), 因此切线的倾斜角θ=π4.8.已知曲线f (x )=13x 3-x 2-ax +1存在两条斜率为3的切线,则实数a 的取值范围是________. 答案 (-4,+∞) 解析 f ′(x )=x 2-2x -a ,依题意知x 2-2x -a =3有两个实数解, 即a =x 2-2x -3=(x -1)2-4有两个实数解, ∴y =a 与y =(x -1)2-4的图象有两个交点, ∴a >-4.9.(2021·济南检测)曲线y =f (x )在点P (-1,f (-1))处的切线l 如图所示,则f ′(-1)+f (-1)=________.答案-2解析∵直线l过点(-2,0)和(0,-2),∴直线l的斜率f′(-1)=0+2-2-0=-1,直线l的方程为y=-x-2.则f(-1)=1-2=-1.故f′(-1)+f(-1)=-1-1=-2.10.已知函数f(x)=x3-4x2+5x-4.(1)求曲线f(x)在点(2,f(2))处的切线方程;(2)求经过点A(2,-2)的曲线f(x)的切线方程.解(1)因为f′(x)=3x2-8x+5,所以f′(2)=1,又f(2)=-2,所以曲线f(x)在点(2,f(2))处的切线方程为y-(-2)=x-2,即x-y -4=0.(2)设切点坐标为(x0,x30-4x20+5x0-4),因为f′(x0)=3x20-8x0+5,所以切线方程为y-(-2)=(3x20-8x0+5)(x-2),又切线过点(x0,x30-4x20+5x0-4),所以x30-4x20+5x0-2=(3x20-8x0+5)·(x0-2),整理得(x0-2)2(x0-1)=0,解得x0=2或x0=1,所以经过点A(2,-2)的曲线f(x)的切线方程为x-y-4=0或y+2=0.11.已知函数f(x)=x3+x-16.(1)求曲线y=f(x)在点(2,-6)处的切线方程;(2)直线l为曲线y=f(x)的切线,且经过原点,求直线l的方程及切点坐标.解(1)根据题意,得f′(x)=3x2+1.所以曲线y=f(x)在点(2,-6)处的切线的斜率k=f′(2)=13,所以所求的切线方程为13x-y-32=0.(2)设切点为(x0,y0),则直线l的斜率为f′(x0)=3x20+1,所以直线l的方程为y=(3x20+1)(x-x0)+x30+x0-16.又直线l过点(0,0),则(3x20+1)(0-x0)+x30+x0-16=0,整理得x30=-8,解得x0=-2,所以y0=(-2)3+(-2)-16=-26,l的斜率k′=13,所以直线l的方程为y=13x,切点坐标为(-2,-26).12.若函数f(x)=a ln x(a∈R)与函数g(x)=x在公共点处有共同的切线,则实数a 的值为()A.4B.12 C.e2 D.e答案 C解析由已知得f′(x)=ax,g′(x)=12x,设切点横坐标为t,∴⎩⎨⎧a ln t=t,at=12t,解得t=e2,a=e2.13.曲线y=x2-ln x上的点到直线x-y-2=0的最短距离是________. 答案 2解析设曲线在点P(x0,y0)(x0>0)处的切线与直线x-y-2=0平行,则y′|x=x0=⎝⎛⎭⎪⎫2x-1x| x=x0=2x0-1x0=1.∴x0=1,y0=1,则P(1,1),则曲线y=x2-ln x上的点到直线x-y-2=0的最短距离d=|1-1-2|12+(-1)2= 2.14.(2021·宜昌质检)已知函数f(x)=1x+1+x+a-1的图象是以点(-1,-1)为对称中心的中心对称图形,g(x)=e x+ax2+bx,若曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线与曲线y=g(x)在点(0,g(0))处的切线互相垂直,求a+b的值.解由y=x+1x的图象关于点(0,0)对称,且y=f(x)的图象可由y=x+1x的图象平移得到,且函数f(x)=1x+1+x+a-1=1x+1+(x+1)+a-2的图象是以点(-1,-1)为对称中心的中心对称图形,得a-2=-1,即a=1,所以f(x)=1x+1+x.对f(x)求导,得f′(x)=1-1(x+1)2,则曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线斜率k1=f′(1)=1-14=3 4.对g(x)求导,得g′(x)=e x+2x+b,则曲线y=g(x)在点(0,g(0))处的切线斜率k2=g′(0)=b+1.由两曲线的切线互相垂直,得(b+1)×34=-1,即b=-73,所以a+b=1-73=-43.。
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导数1.【2015高考福建,文12】“对任意(0,)2x π∈,sin cos k x x x <”是“1k <”的( )A .充分而不必要条件B .必要而不充分条件C . 充分必要条件D .既不充分也不必要条件 【答案】B【解析】当1k <时,sin cos sin 22k k x x x =,构造函数()sin 22kf x x x =-,则'()cos 210f x k x =-<.故()f x 在(0,)2x π∈单调递增,故()()022f x f ππ<=-<,则sin cos k x x x <; 当1k =时,不等式sin cos k x x x <等价于1sin 22x x <,构造函数1()sin 22g x x x =-,则'()cos 210g x x =-<,故()g x 在(0,)2x π∈递增,故()()022g x g ππ<=-<,则sin cos x x x <.综上所述,“对任意(0,)2x π∈,sin cos k x x x <”是“1k <”的必要不充分条件,选B .【考点定位】导数的应用.【名师点睛】本题以充分条件和必要条件为载体考查三角函数和导数在单调性上的应用,根据已知条件构造函数,进而研究其图象与性质,是函数思想的体现,属于难题. 2.【2015高考湖南,文8】设函数()ln(1)ln(1)f x x x =+--,则()f x 是( ) A 、奇函数,且在(0,1)上是增函数 B 、奇函数,且在(0,1)上是减函数 C 、偶函数,且在(0,1)上是增函数 D 、偶函数,且在(0,1)上是减函数 【答案】A 【解析】 函数()ln(1)ln(1)f x x x =+--,函数的定义域为(-1,1),函数()ln(1)ln(1)()f x x x f x -=--+=-所以函数是奇函数.()2111'111f x x x x=+=+-- ,在(0,1)上()'0f x > ,所以()f x 在(0,1)上单调递增,故选A. 【考点定位】利用导数研究函数的性质【名师点睛】利用导数研究函数()f x 在(a ,b)内的单调性的步骤:(1)求()'f x ;(2)确认()'f x 在(a ,b)内的符号;(3)作出结论:()'0f x >时为增函数;()'0f x <时为减函数.研究函数性质时,首先要明确函数定义域.3.【2015高考北京,文8】某辆汽车每次加油都把油箱加满,下表记录了该车相邻两次加油时的情况.注:“累计里程“指汽车从出厂开始累计行驶的路程在这段时间内,该车每100千米平均耗油量为( )A .6升B .8升C .10升D .12升 【答案】B【解析】因为第一次邮箱加满,所以第二次的加油量即为该段时间内的耗油量,故耗油量48V =升. 而这段时间内行驶的里程数3560035000600S =-=千米. 所以这段时间内,该车每100千米平均耗油量为481008600⨯=升,故选B. 【考点定位】平均变化率.【名师点晴】本题主要考查的是平均变化率,属于中档题.解题时一定要抓住重要字眼“每100千米”和“平均”,否则很容易出现错误.解此类应用题时一定要万分小心,除了提取必要的信息外,还要运用所学的数学知识进行分析和解决问题.4.【2015高考新课标1,文14】已知函数()31f x ax x =++的图像在点()()1,1f 的处的切线过点()2,7,则 a = . 【答案】1 【解析】试题分析:∵2()31f x ax '=+,∴(1)31f a '=+,即切线斜率31k a =+,又∵(1)2f a =+,∴切点为(1,2a +),∵切线过(2,7),∴273112a a +-=+-,解得a =1.考点:利用导数的几何意义求函数的切线;常见函数的导数;【名师点睛】对求过某点的切线问题,常设出切点,利用导数求出切线方程,将已知点代入切线方程得到关于切点横坐标的方程,解出切点的横坐标,即可求出切线方程,思路明确,关键是运算要细心.5.【2015高考天津,文11】已知函数()()ln ,0,f x ax x x =∈+∞ ,其中a 为实数,()f x '为()f x 的导函数,若()13f '= ,则a 的值为 .【答案】3【解析】因为()()1ln f x a x '=+ ,所以()13f a '==. 【考点定位】本题主要考查导数的运算法则.【名师点睛】本题考查内容单一,求出()()1ln f x a x '=+由,再由()13f '=可直接求得a 的值,因此可以说本题是一道基础题,但要注意运算的准确性,由于填空题没有中间分,一步出错,就得零分,故运算要特别细心.6.【2015高考陕西,文15】函数xy xe =在其极值点处的切线方程为____________. 【答案】1y e=-【解析】()()(1)xxy f x xe f x x e '==⇒=+,令()01f x x '=⇒=-,此时1(1)f e-=-函数xy xe =在其极值点处的切线方程为1y e=- 【考点定位】:导数的几何意义.【名师点睛】1.本题考查导数的几何意义,利用导数研究曲线上某点处切线方程等基础知识,考查运算求解能力.2.解决导数几何意义的问题时要注意抓住切点的三重作用:○1切点在曲线上;○2切点在切线上;○3切点处导函数值等于切线斜率. 7.【2015高考安徽,文21】已知函数)0,0()()(2>>+=r a r x axx f (Ⅰ)求)(x f 的定义域,并讨论)(x f 的单调性; (Ⅱ)若400=ra,求)(x f 在),0(+∞内的极值. 【答案】(Ⅰ)递增区间是(-r ,r );递减区间为(-∞,-r )和(r ,+∞);(Ⅱ)极大值为100;无极小值.【解析】(Ⅰ)由题意可知r x -≠ 所求的定义域为()()r r -∞--+∞,,. 2222)()(r xr x axr x ax x f ++=+=,422222)())(()2()22()2()(r x r x x r a r xr x r x ax r xr x a x f ++-=+++-++=' 所以当r x -<或r x >时,0)(<'x f ,当r x r <<-时,0)(>'x f因此,)(x f 单调递减区间为),(),,(+∞--∞r r ;)(x f 的单调递增区间为(),r r -. (Ⅱ)由(Ⅰ)的解答可知0)('=r f )(x f 在()r ,0上单调递增,在()+∞,r 上单调递减. 因此r x =是)(x f 的极大值点,所以)(x f 在),0(+∞内的极大值为()100440042)(2====r a r ar r f ,)在(+∞,0)(x f 内无极小值; 综上,)在(+∞,0)(x f 内极大值为100,无极小值.【考点定位】本题主要考查了函数的定义域、利用导数求函数的单调性,以及求函数的极值等基础知识.【名师点睛】本题在利用导数求函数的单调性时要注意,求导后的分子是一个二次项系数为负数的一元二次式,在求0)(>'x f 和0)(<'x f 时要注意,本题主要考查考生对基本概念的掌握情况和基本运算能力.8.【2015高考北京,文19】(本小题满分13分)设函数()2ln 2x f x k x =-,0k >.(I )求()f x 的单调区间和极值;(II )证明:若()f x 存在零点,则()f x 在区间(1,e ⎤⎦上仅有一个零点.【答案】(I )单调递减区间是(0,)k ,单调递增区间是(,)k +∞;极小值(1ln )()2k k f k -=;(II )证明详见解析.2'()k x kf x x x x-=-=. 由'()0f x =解得x k =.()f x 与'()f x 在区间(0,)+∞上的情况如下:所以,()f x 的单调递减区间是k ,单调递增区间是(,)k +∞;()f x 在x k =处取得极小值(1ln )2k k f k -=. (Ⅱ)由(Ⅰ)知,()f x 在区间(0,)+∞上的最小值为(1ln ))2k k f k -=. 因为()f x 存在零点,所以(1ln )02k k -≤,从而k e ≥. 当k e =时,()f x 在区间e 上单调递减,且(0f e =, 所以x e =是()f x 在区间]e 上的唯一零点.当k e >时,()f x 在区间e 上单调递减,且1(1)02f =>,(02e kf e -=<, 所以()f x 在区间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e 上仅有一个零点.考点:导数的运算、利用导数判断函数的单调性、利用导数求函数的极值、函数零点问题. 【名师点晴】本题主要考查的是导数的运算、利用导数判断函数的单调性、利用导数求函数的极值和函数的零点,属于难题.利用导数求函数()f x 的单调性与极值的步骤:①确定函数()f x 的定义域;②对()f x 求导;③求方程()0f x '=的所有实数根;④列表格.证明函数仅有一个零点的步骤:①用零点存在性定理证明函数零点的存在性;②用函数的单调性证明函数零点的唯一性.9.【2015高考福建,文22】已知函数2(1)()ln 2x f x x -=-.(Ⅰ)求函数()f x 的单调递增区间; (Ⅱ)证明:当1x >时,()1f x x <-;(Ⅲ)确定实数k 的所有可能取值,使得存在01x >,当0(1,)x x ∈时,恒有()()1f x k x >-.【答案】(Ⅰ) ⎛ ⎝;(Ⅱ)详见解析;(Ⅲ)(),1-∞. 【解析】(I )()2111x x f x x x x-++'=-+=,()0,x ∈+∞.由()0f x '>得210x x x >⎧⎨-++>⎩解得0x <<.故()f x 的单调递增区间是⎛ ⎝. (II )令()()()F 1x f x x =--,()0,x ∈+∞.则有()21F x x x-'=.当()1,x ∈+∞时,()F 0x '<, 所以()F x 在[)1,+∞上单调递减,故当1x >时,()()F F 10x <=,即当1x >时,()1f x x <-. (III )由(II )知,当1k =时,不存在01x >满足题意.当1k >时,对于1x >,有()()11f x x k x <-<-,则()()1f x k x <-,从而不存在01x >满足题意.当1k <时,令()()()G 1x f x k x =--,()0,x ∈+∞,则有()()2111G 1x k x x x k x x-+-+'=-+-=.由()G 0x '=得,()2110x k x -+-+=.解得10x =<,21x =>.当()21,x x ∈时,()G 0x '>,故()G x 在[)21,x 内单调递增. 从而当()21,x x ∈时,()()G G 10x >=,即()()1f x k x >-, 综上,k 的取值范围是(),1-∞. 【考点定位】导数的综合应用.【名师点睛】利用导数判断或求函数的单调区间,通过不等式'()0f x >或'()0f x <求解,但是要兼顾定义域;利用导数研究函数的单调性,再用单调性来证明不等式是函数、导数、不等式综合中的一个难点,解题技巧是构造辅助函数,把不等式的证明转化为利用导数研究函数的单调性或最值,从而证得不等式,注意()()f x g x >与min max ()()f x g x >不等价,min max ()()f x g x >只是()()f x g x >的特例,但是也可以利用它来证明,在2014年全国Ⅰ卷理科高考21题中,就是使用该种方法证明不等式;导数的强大功能就是通过研究函数极值、最值、单调区间来判断函数大致图象,这是利用研究基本初等函数方法所不具备的,而是其延续.10.【2015高考广东,文21】(本小题满分14分)设a 为实数,函数()()()21f x x a x a a a =-+---.(1)若()01f ≤,求a 的取值范围; (2)讨论()f x 的单调性; (3)当2a ≥时,讨论()4f x x+在区间()0,+∞内的零点个数. 【答案】(1)1,2⎛⎤-∞ ⎥⎝⎦;(2))(x f 在),(+∞a 上单调递增,在),(a -∞上单调递减;(3)当2=a 时,()4f x x +有一个零点2x =;当2>a 时,()4f x x+有两个零点. 【解析】试题分析:(1)先由()01f <可得1≤+a a ,再对a 的取值范围进行讨论可得1≤+a a 的解,进而可得a 的取值范围;(2)先写函数()f x 的解析式,再对a 的取值范围进行讨论确定函数()f x 的单调性;(3)先由(2)得函数()f x 的最小值,再对a 的取值范围进行讨论确定()4f x x+在区间()0,+∞内的零点个数. 试题解析:(1)22(0)f a a a a a a =+-+=+,因为()01f ≤,所以1≤+a a , 当0≤a 时,10≤,显然成立;当0>a ,则有12≤a ,所以21≤a .所以210≤<a . 综上所述,a 的取值范围是1,2⎛⎤-∞ ⎥⎝⎦.(2)()⎪⎩⎪⎨⎧<++-≥--=ax a x a x ax x a x x f ,2)12(,12)(22对于()x a x u 1221--=,其对称轴为a a a x <-=-=21212,开口向上, 所以)(x f 在),(+∞a 上单调递增;对于()a x a x u 21221++-=,其对称轴为a a a x >+=+=21212,开口向上, 所以)(x f 在),(a -∞上单调递减.综上所述,)(x f 在),(+∞a 上单调递增,在),(a -∞上单调递减.(3)由(2)得)(x f 在),(+∞a 上单调递增,在),0(a 上单调递减,所以2min )()(a a a f x f -==.(i)当2=a 时,2)2()(min -==f x f ,⎪⎩⎪⎨⎧<+-≥-=2,452,3)(22x x x x x x x f令()40f x x +=,即xx f 4)(-=(0x >). 因为)(x f 在)2,0(上单调递减,所以2)2()(-=>f x f而x y 4-=在)2,0(上单调递增,2)2(-=<f y ,所以)(x f y =与xy 4-=在)2,0(无交点. 当2≥x 时,xx x x f 43)(2-=-=,即04323=+-x x ,所以042223=+--x x x ,所以()0)1(22=+-x x ,因为2≥x ,所以2=x ,即当2=a 时,()4f x x+有一个零点2x =.(ii)当2>a 时,2min )()(a a a f x f -==,当),0(a x ∈时,42)0(>=a f ,2)(a a a f -=,而xy 4-=在),0(a x ∈上单调递增, 当a x =时,a y 4-=.下面比较2)(a a a f -=与a4-的大小 因为0)2)(2()4()4(2232<++--=---=---aa a a a a a a a a所以aa a a f 4)(2-<-=结合图象不难得当2>a 时,)(x f y =与xy 4-=有两个交点. 综上所述,当2=a 时,()4f x x +有一个零点2x =;当2>a 时,()4f x x+有两个零点. 考点:1、绝对值不等式;2、函数的单调性;3、函数的最值;4、函数的零点.【名师点晴】本题主要考查的是绝对值不等式、函数的单调性、函数的最值和函数的零点,属于难题.零点分段法解绝对值不等式的步骤:①求零点;②划区间,去绝对值号;③分别解去掉绝对值的不等式;④取每段结果的并集,注意在分段时不要遗漏区间的端点值.判断函数的单调性的方法:①基本初等函数的单调性;②导数法.判断函数零点的个数的方法:①解方程法;②图象法.11.【2015高考湖北,文21】设函数()f x ,()g x 的定义域均为R ,且()f x 是奇函数,()g x 是偶函数,()()e x f x g x +=,其中e 为自然对数的底数.(Ⅰ)求()f x ,()g x 的解析式,并证明:当0x >时,()0f x >,()1g x >; (Ⅱ)设0a ≤,1b ≥,证明:当0x >时,()()(1)()(1)f x ag x a bg x b x+-<<+-. 【答案】(Ⅰ)1()(e e )2x x f x -=-,1()(e e )2x x g x -=+.证明:当0x >时,e 1x >,0e 1x -<<,故()0.f x >又由基本不等式,有1()(e e )e e 12x x x x g x --=+>=,即() 1.g x > (Ⅱ)由(Ⅰ)得2111e 1()(e )(e )(e e )()2e 2e 2x x x x x x x f x g x -''=-=+=+=⑤2111e 1()(e )(e )(e e )()2e 2e 2x x x x x x x g x f x -''=+=-=-=⑥当0x >时,()()(1)f x ag x a x >+-等价于()()(1)f x axg x a x >+- ⑦ ()()(1)f x bg x b x<+-等价于()()(1).f x bxg x b x <+- ⑧于是设函数 ()()()(1)h x f x cxg x c x =---,由⑤⑥,有()()()()(1)h x g x cg x cxf x c '=----(1)[()1]().c g x cxf x =--- 当0x >时,(1)若0c ≤,由③④,得()0h x '>,故()h x 在[0,)+∞上为增函数,从而()(0)0h x h >=,即()()(1)f x cxg x c x >+-,故⑦成立.(2)若1c ≥,由③④,得()0h x '<,故()h x 在[0,)+∞上为减函数,从而()(0)0h x h <=,即()()(1)f x cxg x c x <+-,故⑧成立.综合⑦⑧,得 ()()(1)()(1)f x ag x a bg x b x+-<<+-. 【考点定位】本题考查函数的奇偶性和导数在研究函数的单调性与极值中的应用,属高档题.【名师点睛】将函数的奇偶性和导数在研究函数的单调性与极值中的应用联系在一起,重点考查函数的综合性,体现了函数在高中数学的重要地位,其解题的关键是第一问需运用奇函数与偶函数的定义及性质建立方程组进行求解;第二问属于函数的恒成立问题,需借助导数求解函数最值来解决.12.【2015高考山东,文20】设函数()()ln f x x a x =+,2()e x x g x =. 已知曲线()y f x =在点(1(1))f ,处的切线与直线20x y -=平行.(I ) 求a 的值;(II ) 是否存在自然数k ,使得方程()()f x g x =在(1)k k +,内存在唯一的根?如果存在,求出k ;如果不存在,请说明理由;(III ) 设函数()min{()()}m x f x g x =,(min{}p q ,表示p q ,中的较小值),求()m x 的 最大值.【答案】(I )1a = ;(II) 1k = ;(III)24e . 【解析】(I )由题意知,曲线在点(1,(1))f 处的切线斜率为2,所以'(1)2f =, 又'()ln 1,a f x x x=++所以1a =. (II )1k =时,方程()()f x g x =在(1,2)内存在唯一的根.设2()()()(1)ln ,x x h x f x g x x x e=-=+- 当(0,1]x ∈时,()0h x <.又2244(2)3ln 2ln 8110,h e e =-=->-= 所以存在0(1,2)x ∈,使0()0h x =.因为1(2)'()ln 1,x x x h x x x e -=+++所以当(1,2)x ∈时,1'()10h x e>->,当(2,)x ∈+∞时,'()0h x >,所以当(1,)x ∈+∞时,()h x 单调递增.所以1k =时,方程()()f x g x =在(,1)k k +内存在唯一的根.(III )由(II )知,方程()()f x g x =在(1,2)内存在唯一的根0x ,且0(0,)x x ∈时,()()f x g x <,0(,)x x ∈+∞时,()()f x g x >,所以020(1)ln ,(0,](),(,)xx x x x m x x x x e +∈⎧⎪=⎨∈+∞⎪⎩. 当0(0,)x x ∈时,若(0,1],()0;x m x ∈≤若0(1,),x x ∈由1'()ln 10,m x x x=++>可知00()();m x m x <≤故0()().m x m x ≤ 当0(,)x x ∈+∞时,由(2)'(),x x x m x e -=可得0(,2)x x ∈时,'()0,()m x m x >单调递增;(2,)x ∈+∞时,'()0,()m x m x <单调递减; 可知24()(2),m x m e ≤=且0()(2)m x m <. 综上可得函数()m x 的最大值为24e . 【考点定位】1.导数的几何意义;2.应用导数研究函数的单调性、最值;3.函数零点存在性定理.【名师点睛】本题考查了导数的几何意义、应用导数研究函数的性质、函数零点存在性定理等,解答本题的主要困难是(II )(III)两小题,首先是通过构造函数,利用函数零点存在性定理,作出判断,并进一步证明函数在给定区间的单调性,明确方程()()f x g x =在(,1)k k +内存在唯一的根.其次是根据(II )的结论,确定得到()m x 的表达式,并进一步利用分类讨论思想,应用导数研究函数的单调性、最值.本题是一道能力题,属于难题.在考查导数的几何意义、应用导数研究函数的性质、函数零点存在性定理等基础知识的同时,考查考生的计算能力、应用数学知识分析问题解决问题的能力及分类讨论思想.本题是教辅材料的常见题型,有利于优生正常发挥.13.【2015高考四川,文21】已知函数f (x )=-2lnx +x 2-2ax +a 2,其中a >0.(Ⅰ)设g (x )为f (x )的导函数,讨论g (x )的单调性;(Ⅱ)证明:存在a ∈(0,1),使得f (x )≥0恒成立,且f (x )=0在区间(1,+∞)内有唯一解.【解析】(Ⅰ)由已知,函数f (x )的定义域为(0,+∞) g (x )=f '(x )=2(x -1-lnx -a )所以g '(x )=2-22(1)x x x-=当x ∈(0,1)时,g '(x )<0,g (x )单调递减当x ∈(1,+∞)时,g '(x )>0,g (x )单调递增(Ⅱ)由f '(x )=2(x -1-lnx -a )=0,解得a =x -1-lnx令Φ(x )=-2xlnx +x 2-2x (x -1-lnx )+(x -1-lnx )2=(1+lnx )2-2xlnx则Φ(1)=1>0,Φ(e )=2(2-e )<0于是存在x 0∈(1,e ),使得Φ(x 0)=0令a 0=x 0-1-lnx 0=u (x 0),其中u (x )=x -1-lnx (x ≥1)由u '(x )=1-1x≥0知,函数u (x )在区间(1,+∞)上单调递增 故0=u (1)<a 0=u (x 0)<u (e )=e -2<1即a 0∈(0,1)当a =a 0时,有f '(x 0)=0,f (x 0)=Φ(x 0)=0再由(Ⅰ)知,f '(x )在区间(1,+∞)上单调递增当x ∈(1,x 0)时,f '(x )<0,从而f (x )>f (x 0)=0当x ∈(x 0,+∞)时,f '(x )>0,从而f (x )>f (x 0)=0又当x ∈(0,1]时,f (x )=(x -a 0)2-2xlnx >0故x ∈(0,+∞)时,f (x )≥0综上所述,存在a ∈(0,1),使得f (x )≥0恒成立,且f (x )=0在区间(1,+∞)内有唯一解.【考点定位】本题主要考查导数的运算、导数在研究函数中的应用、函数的零点等基础知识,考查推理论证能力、运算求解能力、创新意识,考查函数与方程、数形结合、化归与转化等数学思想.【名师点睛】本题第(Ⅰ)问隐藏二阶导数知识点,由于连续两次求导后,参数a 消失,故函数的单调性是确定的,讨论也相对简单.第(Ⅱ)问需要证明的是:对于某个a ∈(0,1),f (x )的最小值恰好是0,而且在(1,+∞)上只有一个最小值.因此,本题仍然要先讨论f (x )的单调性,进一步说明对于找到的a ,f (x )在(1,+∞)上有且只有一个等于0的点,也就是在(1,+∞)上有且只有一个最小值点.属于难题.14.【2015高考新课标1,文21】(本小题满分12分)设函数()2ln x f x e a x =-.(I )讨论()f x 的导函数()f x '的零点的个数;(II )证明:当0a >时()22lnf x a a a ≥+. 【答案】(I )当0a 时,()f x 没有零点;当0a 时,()f x 存在唯一零点.(II )见解析 【解析】试题分析:(I )先求出导函数,分0a 与0a 考虑()f x '的单调性及性质,即可判断出零点个数;(II )由(I )可设()f x 在0+,的唯一零点为0x ,根据()f x '的正负,即可判定函数的图像与性质,求出函数的最小值,即可证明其最小值不小于22lna a a ,即证明了所证不等式. 试题解析:(I )()f x 的定义域为,2()=20x a f x e x x . 当0a时,()0f x ,()f x 没有零点; 当0a 时,因为2x e 单调递增,a x 单调递增,所以()f x 在0+,单调递增.又()0f a ,当b 满足04a b 且14b 时,(b)0f ,故当0a 时,()f x 存在唯一零点. (II )由(I ),可设()f x 在0+,的唯一零点为0x ,当00x x ,时,()0f x ; 当0+x x ,时,()0f x .故()f x 在00x ,单调递减,在0+x ,单调递增,所以当0x x 时,()f x 取得最小值,最小值为0()f x .由于0202=0x a e x ,所以00022()=2ln 2ln 2a f x ax a a a x a a. 故当0a 时,2()2ln f x a a a. 考点:常见函数导数及导数运算法则;函数的零点;利用导数研究函数图像与性质;利用导数证明不等式;运算求解能力.【名师点睛】导数的综合应用是高考考查的重点和热点,解决此类问题,要熟练掌握常见函数的导数和导数的运算法则、掌握通过利用导数研究函数的单调性、极值研究函数的图像与性质.对函数的零点问题,利用导数研究函数的图像与性质,画出函数图像草图,结合图像处理;对恒成立或能处理成立问题,常用参变分离或分类讨论来处理.15.【2015高考浙江,文20】(本题满分15分)设函数2(),(,)f x x ax b a b R =++∈. (1)当214a b 时,求函数()f x 在[1,1]上的最小值()g a 的表达式; (2)已知函数()f x 在[1,1]上存在零点,021b a ≤-≤,求b 的取值范围.【答案】(1)222,2,4()1,22,2,24a a a g a a a a a ⎧++≤-⎪⎪⎪=-<≤⎨⎪⎪-+>⎪⎩;(2)[3,9--【解析】(1)将函数进行配方,利用对称轴与给定区间的位置关系,通过分类讨论确定函数在给定上的最小值,并用分段函数的形式进行表示;(2)设定函数的零点,根据条件表示两个零点之间的不等关系,通过分类讨论,分别确定参数b 的取值情况,利用并集原理得到参数b 的取值范围.试题解析:(1)当214a b =+时,2()()12a f x x =++,故其对称轴为2a x =-. 当2a ≤-时,2()(1)24a g a f a ==++. 当22a -<≤时,()()12ag a f =-=. 当2a >时,2()(1)24a g a f a =-=-+. 综上,222,2,4()1,22,2,24a a a g a a a a a ⎧++≤-⎪⎪⎪=-<≤⎨⎪⎪-+>⎪⎩(2)设,s t 为方程()0f x =的解,且11t -≤≤,则s t a st b +=-⎧⎨=⎩. 由于021b a ≤-≤,因此212(11)22t t s t t t --≤≤-≤≤++. 当01t ≤≤时,222222t t t b t t --≤≤++,由于222032t t --≤≤+和212932t t t --≤≤-+,所以293b -≤≤-当10t -≤≤时,222222t t t b t t --≤≤++, 由于22202t t --≤<+和2302t t t --≤<+,所以30b -≤<.综上可知,b 的取值范围是[3,9--.【考点定位】1.函数的单调性与最值;2.分段函数;3.不等式性质;4.分类讨论思想.【名师点睛】本题主要考查函数的单调性与最值,函数零点问题.利用函数的单调性以及二次函数的对称轴与给定区间的位置关系,利用分类讨论思想确定在各种情况下函数的最小值情况,最后用分段函数的形式进行表示;利用函数与方程思想,确定零点与系数之间的关系,利用其范围,通过分类讨论确定参数b 的取值范围.本题属于中等题,主要考查学生应用函数性质解决有关函数应用的能力,考查学生对数形结合数学、分类讨论思想以及函数与方程思想的应用能力,考查学生基本的运算能力.。