高考文科数学导数真题汇编(带答案)
导数文科大题含详细答案

导数文科大题1.知函数, .(1)求函数的单调区间;(2)若关于的方程有实数根,数的取值围. 答案解析2.已知 , (1)若 ,求函数在点处的切线方程; (2)若函数在上是增函数,数a 的取值围; (3)令 , 是自然对数的底数);求当实数a等于多少时,可以使函数取得最小值为3.解:(1)时,,′(x),′(1)=3,,数在点处的切线方程为,(2)函数在上是增函数,′(x),在上恒成立,即,在上恒成立,令,当且仅当时,取等号,,的取值围为(3),′(x),①当时,在上单调递减,,计算得出(舍去); ②当且时,即,在上单调递减,在上单调递增,,计算得出,满足条件; ③当,且时,即,在上单调递减,,计算得出(舍去);综上,存在实数,使得当时,有最小值3.解析(1)根据导数的几何意义即可求出切线方程.(2)函数在上是增函数,得到f′(x),在上恒成立,分离参数,根据基本不等式求出答案,(3),求出函数的导数,讨论,,的情况,从而得出答案3.已知函数 ,(1)分别求函数与在区间上的极值;(2)求证:对任意 ,解:(1),令,计算得出:,,计算得出:或,故在和上单调递减,在上递增,在上有极小值,无极大值;,,则,故在上递增,在上递减,在上有极大值,,无极小值;(2)由(1)知,当时,,,故;当时,,令,则,故在上递增,在上递减,,;综上,对任意,解析(1)求导,利用导数与函数的单调性与极值关系,即可求得与单调区间与极值;4.已知函数,其中,为自然数的底数.(1)当时,讨论函数的单调性;(2)当时,求证:对任意的,.解:(1)当时,,则,,故则在R上单调递减.(2)当时,,要证明对任意的,.则只需要证明对任意的,.设,看作以a为变量的一次函数,要使,则,即,恒成立,①恒成立,对于②,令,则,设时,,即.,,在上,,单调递增,在上,,单调递减,则当时,函数取得最大值,故④式成立,综上对任意的,.解析:(1)求函数的导数,利用函数单调性和导数之间的关系进行讨论即可.(2)对任意的,转化为证明对任意的,,即可,构造函数,求函数的导数,利用导数进行研究即可.5.已知函数(1)当时,求函数在处的切线方程;(2)求在区间上的最小值.解:(1)设切线的斜率为k.因为,所以,所以,所以所求的切线方程为,即(2)根据题意得, 令,可得①若,则,当时,,则在上单调递增.所以②若,则, 当时,,则在上单调递减. 所以③若,则,所以,随x的变化情况如下表:所以的单调递减区间为,单调递增区间为所以在上的最小值为综上所述:当时,;当时,;当时,解析(1)设切线的斜率为k.利用导数求出斜率,切点坐标,然后求出切线方程.(2)通过,可得.通过①,②,③,判断函数的单调性求出函数的最值.6.已知函数。
2024全国高考真题数学汇编:导数在研究函数中的应用

2024全国高考真题数学汇编导数在研究函数中的应用一、单选题1.(2024上海高考真题)已知函数()f x 的定义域为R ,定义集合 0000,,,M x x x x f x f x R ,在使得 1,1M 的所有 f x 中,下列成立的是()A .存在 f x 是偶函数B .存在 f x 在2x 处取最大值C .存在 f x 是严格增函数D .存在 f x 在=1x 处取到极小值二、多选题2.(2024全国高考真题)设函数2()(1)(4)f x x x ,则()A .3x 是()f x 的极小值点B .当01x 时, 2()f x f xC .当12x 时,4(21)0f xD .当10x 时,(2)()f x f x 3.(2024全国高考真题)设函数32()231f x x ax ,则()A .当1a 时,()f x 有三个零点B .当0a 时,0x 是()f x 的极大值点C .存在a ,b ,使得x b 为曲线()y f x 的对称轴D .存在a ,使得点 1,1f 为曲线()y f x 的对称中心三、填空题4.(2024全国高考真题)曲线33y x x 与 21y x a 在 0, 上有两个不同的交点,则a 的取值范围为.四、解答题5.(2024全国高考真题)已知函数3()e x f x ax a .(1)当1a 时,求曲线()y f x 在点 1,(1)f 处的切线方程;(2)若()f x 有极小值,且极小值小于0,求a 的取值范围.6.(2024全国高考真题)已知函数 1ln 1f x ax x x .(1)当2a 时,求 f x 的极值;(2)当0x 时, 0f x ,求a 的取值范围.7.(2024全国高考真题)已知函数 1ln 1f x a x x .(1)求 f x 的单调区间;(2)当2a 时,证明:当1x 时, 1e x f x 恒成立.8.(2024上海高考真题)对于一个函数 f x 和一个点 ,M a b ,令 22()()s x x a f x b ,若 00,P x f x 是 s x 取到最小值的点,则称P 是M 在 f x 的“最近点”.(1)对于1()(0)f x x x,求证:对于点 0,0M ,存在点P ,使得点P 是M 在 f x 的“最近点”;(2)对于 e ,1,0x f x M ,请判断是否存在一个点P ,它是M 在 f x 的“最近点”,且直线MP 与()y f x 在点P 处的切线垂直;(3)已知()y f x 在定义域R 上存在导函数()f x ,且函数()g x 在定义域R 上恒正,设点11,M t f t g t , 21,M t f t g t .若对任意的t R ,存在点P 同时是12,M M 在 f x 的“最近点”,试判断 f x 的单调性.9.(2024北京高考真题)设函数 ln 10f x x k x k ,直线l 是曲线 y f x 在点 ,0t f t t 处的切线.(1)当1k 时,求 f x 的单调区间.(2)求证:l 不经过点 0,0.(3)当1k 时,设点 ,0A t f t t , 0,C f t , 0,0O ,B 为l 与y 轴的交点,ACO S 与ABO S 分别表示ACO △与ABO 的面积.是否存在点A 使得215ACO ABO S S △△成立?若存在,这样的点A 有几个?(参考数据:1.09ln31.10 ,1.60ln51.61 ,1.94ln71.95 )10.(2024天津高考真题)设函数 ln f x x x .(1)求 f x 图象上点 1,1f 处的切线方程;(2)若 f x a x 在 0,x 时恒成立,求a 的值;(3)若 12,0,1x x ,证明 121212f x f x x x .11.(2024全国高考真题)已知函数3()ln (1)2x f x ax b x x (1)若0b ,且()0f x ,求a 的最小值;(2)证明:曲线()y f x 是中心对称图形;(3)若()2f x 当且仅当12x ,求b 的取值范围.参考答案1.B【分析】对于ACD 利用反证法并结合函数奇偶性、单调性以及极小值的概念即可判断,对于B ,构造函数2,1,111,1x f x x x x即可判断.【详解】对于A ,若存在()y f x 是偶函数,取01[1,1]x ,则对于任意(,1),()(1)x f x f ,而(1)(1)f f ,矛盾,故A 错误;对于B ,可构造函数 2,1,,11,1,1,x f x x x x满足集合 1,1M ,当1x 时,则 2f x ,当11x 时, 1,1f x ,当1x 时, 1f x ,则该函数 f x 的最大值是 2f ,则B 正确;对C ,假设存在 f x ,使得 f x 严格递增,则M R ,与已知 1,1M 矛盾,则C 错误;对D ,假设存在 f x ,使得 f x 在=1x 处取极小值,则在1 的左侧附近存在n ,使得 1f n f ,这与已知集合M 的定义矛盾,故D 错误;故选:B.2.ACD【分析】求出函数 f x 的导数,得到极值点,即可判断A ;利用函数的单调性可判断B ;根据函数 f x 在 1,3上的值域即可判断C ;直接作差可判断D.【详解】对A ,因为函数 f x 的定义域为R ,而 22141313f x x x x x x ,易知当 1,3x 时, 0f x ,当 ,1x 或 3,x 时, 0f x 函数 f x 在 ,1 上单调递增,在 1,3上单调递减,在 3, 上单调递增,故3x 是函数 f x 的极小值点,正确;对B ,当01x 时, 210x x x x ,所以210x x ,而由上可知,函数 f x 在 0,1上单调递增,所以 2f x f x ,错误;对C ,当12x 时,1213x ,而由上可知,函数 f x 在 1,3上单调递减,所以 1213f f x f ,即 4210f x ,正确;对D ,当10x 时, 222(2)()12141220f x f x x x x x x x ,所以(2)()f x f x ,正确;故选:ACD.3.AD【分析】A 选项,先分析出函数的极值点为0,x x a ,根据零点存在定理和极值的符号判断出()f x 在(1,0),(0,),(,2)a a a 上各有一个零点;B 选项,根据极值和导函数符号的关系进行分析;C 选项,假设存在这样的,a b ,使得x b 为()f x 的对称轴,则()(2)f x f b x 为恒等式,据此计算判断;D 选项,若存在这样的a ,使得(1,33)a 为()f x 的对称中心,则()(2)66f x f x a ,据此进行计算判断,亦可利用拐点结论直接求解.【详解】A 选项,2()666()f x x ax x x a ,由于1a ,故 ,0,x a 时()0f x ,故()f x 在 ,0,,a 上单调递增,(0,)x a 时,()0f x ,()f x 单调递减,则()f x 在0x 处取到极大值,在x a 处取到极小值,由(0)10 f ,3()10f a a ,则(0)()0f f a ,根据零点存在定理()f x 在(0,)a 上有一个零点,又(1)130f a ,3(2)410f a a ,则(1)(0)0,()(2)0f f f a f a ,则()f x 在(1,0),(,2)a a 上各有一个零点,于是1a 时,()f x 有三个零点,A 选项正确;B 选项,()6()f x x x a ,a<0时,(,0),()0x a f x ,()f x 单调递减,,()0x 时()0f x ,()f x 单调递增,此时()f x 在0x 处取到极小值,B 选项错误;C 选项,假设存在这样的,a b ,使得x b 为()f x 的对称轴,即存在这样的,a b 使得()(2)f x f b x ,即32322312(2)3(2)1x ax b x a b x ,根据二项式定理,等式右边3(2)b x 展开式含有3x 的项为303332C (2)()2b x x ,于是等式左右两边3x 的系数都不相等,原等式不可能恒成立,于是不存在这样的,a b ,使得x b 为()f x 的对称轴,C 选项错误;D 选项,方法一:利用对称中心的表达式化简(1)33f a ,若存在这样的a ,使得(1,33)a 为()f x 的对称中心,则()(2)66f x f x a ,事实上,32322()(2)2312(2)3(2)1(126)(1224)1812f x f x x ax x a x a x a x a ,于是266(126)(1224)1812a a x a x a即126012240181266a a a a,解得2a ,即存在2a 使得(1,(1))f 是()f x 的对称中心,D 选项正确.方法二:直接利用拐点结论任何三次函数都有对称中心,对称中心的横坐标是二阶导数的零点,32()231f x x ax ,2()66f x x ax ,()126f x x a ,由()02a f x x ,于是该三次函数的对称中心为,22a a f ,由题意(1,(1))f 也是对称中心,故122a a ,即存在2a 使得(1,(1))f 是()f x 的对称中心,D 选项正确.故选:AD【点睛】结论点睛:(1)()f x 的对称轴为()(2)x b f x f b x ;(2)()f x 关于(,)a b 对称()(2)2f x f a x b ;(3)任何三次函数32()f x ax bx cx d 都有对称中心,对称中心是三次函数的拐点,对称中心的横坐标是()0f x 的解,即,33b b f aa是三次函数的对称中心4. 2,1 【分析】将函数转化为方程,令 2331x x x a ,分离参数a ,构造新函数 3251,g x x x x 结合导数求得 g x 单调区间,画出大致图形数形结合即可求解.【详解】令 2331x x x a ,即3251a x x x ,令 32510,g x x x x x 则 2325351g x x x x x ,令 00g x x 得1x ,当 0,1x 时, 0g x , g x 单调递减,当 1,x 时, 0g x , g x 单调递增, 01,12g g ,因为曲线33y x x 与 21y x a 在 0, 上有两个不同的交点,所以等价于y a 与 g x 有两个交点,所以 2,1a .故答案为:2,1 5.(1) e 110x y (2)1, 【分析】(1)求导,结合导数的几何意义求切线方程;(2)解法一:求导,分析0a 和0a 两种情况,利用导数判断单调性和极值,分析可得2ln 10a a ,构建函数解不等式即可;解法二:求导,可知()e x f x a 有零点,可得0a ,进而利用导数求 f x 的单调性和极值,分析可得2ln 10a a ,构建函数解不等式即可.【详解】(1)当1a 时,则()e 1x f x x ,()e 1x f x ,可得(1)e 2f ,(1)e 1f ,即切点坐标为 1,e 2 ,切线斜率e 1k ,所以切线方程为 e 2e 11y x ,即 e 110x y .(2)解法一:因为()f x 的定义域为R ,且()e x f x a ,若0a ,则()0f x 对任意x R 恒成立,可知()f x 在R 上单调递增,无极值,不合题意;若0a ,令()0f x ,解得ln x a ;令()0f x ,解得ln x a ;可知()f x 在 ,ln a 内单调递减,在 ln ,a 内单调递增,则()f x 有极小值 3ln ln f a a a a a ,无极大值,由题意可得: 3ln ln 0f a a a a a ,即2ln 10a a ,构建 2ln 1,0g a a a a ,则 120g a a a,可知 g a 在 0, 内单调递增,且 10g ,不等式2ln 10a a 等价于 1g a g ,解得1a ,所以a 的取值范围为 1, ;解法二:因为()f x 的定义域为R ,且()e x f x a ,若()f x 有极小值,则()e x f x a 有零点,令()e 0x f x a ,可得e x a ,可知e x y 与y a 有交点,则a ,若0a ,令()0f x ,解得ln x a ;令()0f x ,解得ln x a ;可知()f x 在 ,ln a 内单调递减,在 ln ,a 内单调递增,则()f x 有极小值 3ln ln f a a a a a ,无极大值,符合题意,由题意可得: 3ln ln 0f a a a a a ,即2ln 10a a ,构建 2ln 1,0g a a a a ,因为则2,ln 1y a y a 在 0, 内单调递增,可知 g a 在 0, 内单调递增,且 10g ,不等式2ln 10a a 等价于 1g a g ,解得1a ,所以a 的取值范围为 1, .6.(1)极小值为0,无极大值.(2)12a 【分析】(1)求出函数的导数,根据导数的单调性和零点可求函数的极值.(2)求出函数的二阶导数,就12a 、102a 、0a 分类讨论后可得参数的取值范围.【详解】(1)当2a 时,()(12)ln(1)f x x x x ,故121()2ln(1)12ln(1)111x f x x x x x,因为12ln(1),11y x y x在 1, 上为增函数,故()f x 在 1, 上为增函数,而(0)0f ,故当10x 时,()0f x ,当0x 时,()0f x ,故 f x 在0x 处取极小值且极小值为 00f ,无极大值.(2) 11ln 11ln 1,011a x ax f x a x a x x x x,设 1ln 1,01a x s x a x x x,则222111211111a a x a a ax a s x x x x x ,当12a 时, 0s x ,故 s x 在 0, 上为增函数,故 00s x s ,即 0f x ,所以 f x 在 0, 上为增函数,故 00f x f .当102a 时,当0x 0s x ,故 s x 在210,a a 上为减函数,故在210,a a上 0s x s ,即在210,a a上 0f x 即 f x 为减函数,故在210,a a上 00f x f ,不合题意,舍.当0a ,此时 0s x 在 0, 上恒成立,同理可得在 0, 上 00f x f 恒成立,不合题意,舍;综上,12a .【点睛】思路点睛:导数背景下不等式恒成立问题,往往需要利用导数判断函数单调性,有时还需要对导数进一步利用导数研究其符号特征,处理此类问题时注意利用范围端点的性质来确定如何分类.7.(1)见解析(2)见解析【分析】(1)求导,含参分类讨论得出导函数的符号,从而得出原函数的单调性;(2)先根据题设条件将问题可转化成证明当1x 时,1e 21ln 0x x x 即可.【详解】(1)()f x 定义域为(0,) ,11()ax f x a x x当0a 时,1()0ax f x x,故()f x 在(0,) 上单调递减;当0a 时,1,x a时,()0f x ,()f x 单调递增,当10,x a时,()0f x ,()f x 单调递减.综上所述,当0a 时,()f x 的单调递减区间为(0,) ;0a 时,()f x 的单调递增区间为1,a ,单调递减区间为10,a.(2)2a ,且1x 时,111e ()e (1)ln 1e 21ln x x x f x a x x x x ,令1()e 21ln (1)x g x x x x ,下证()0g x 即可.11()e 2x g x x ,再令()()h x g x ,则121()e x h x x,显然()h x 在(1,) 上递增,则0()(1)e 10h x h ,即()()g x h x 在(1,) 上递增,故0()(1)e 210g x g ,即()g x 在(1,) 上单调递增,故0()(1)e 21ln10g x g ,问题得证8.(1)证明见解析(2)存在,0,1P (3)严格单调递减【分析】(1)代入(0,0)M ,利用基本不等式即可;(2)由题得 22(1)e x s x x ,利用导函数得到其最小值,则得到P ,再证明直线MP 与切线垂直即可;(3)根据题意得到 10200s x s x ,对两等式化简得 01()f xg t ,再利用“最近点”的定义得到不等式组,即可证明0x t ,最后得到函数单调性.【详解】(1)当(0,0)M 时, 222211(0)02s x x x x x ,当且仅当221x x 即1x 时取等号,故对于点 0,0M ,存在点 1,1P ,使得该点是 0,0M 在 f x 的“最近点”.(2)由题设可得 2222(1)e 0(1)e x x s x x x ,则 2212e x s x x ,因为 221,2e x y x y 均为R 上单调递增函数,则 2212e xs x x 在R 上为严格增函数,而 00s ,故当0x 时, 0s x ,当0x 时, 0s x ,故 min 02s x s ,此时 0,1P ,而 e ,01x f x k f ,故 f x 在点P 处的切线方程为1y x .而01110MP k ,故1MP k k ,故直线MP 与 y f x 在点P 处的切线垂直.(3)设 221(1)()s x x t f x f t g t ,222(1)()s x x t f x f t g t ,而 12(1)2()s x x t f x f t g t f x , 22(1)2()s x x t f x f t g t f x ,若对任意的t R ,存在点P 同时是12,M M 在 f x 的“最近点”,设 00,P x y ,则0x 既是 1s x 的最小值点,也是 2s x 的最小值点,因为两函数的定义域均为R ,则0x 也是两函数的极小值点,则存在0x ,使得 10200s x s x ,即 10000212()()0s x x t f x f x f t g t ① 20000212()()0s x x t f x f x f t g t ②由①②相等得 044()0g t f x ,即 01()0f x g t ,即 01()f x g t,又因为函数()g x 在定义域R 上恒正,则 010()f xg t 恒成立,接下来证明0x t ,因为0x 既是 1s x 的最小值点,也是 2s x 的最小值点,则 1020(),()s x s t s x s t ,即 2220011x t f x f t g t g t ,③ 2220011x t f x f t g t g t ,④③ ④得 222200222()2()22()x t f x f t g t g t 即 22000x t f x f t ,因为 2200,00x t f x f t 则 0000x t f x f t,解得0x t ,则 10()f tg t 恒成立,因为t 的任意性,则 f x 严格单调递减.【点睛】关键点点睛:本题第三问的关键是结合最值点和极小值的定义得到 01()f x g t,再利用最值点定义得到0x t 即可.9.(1)单调递减区间为(1,0) ,单调递增区间为(0,) .(2)证明见解析(3)2【分析】(1)直接代入1k ,再利用导数研究其单调性即可;(2)写出切线方程()1()(0)1k y f t x t t t,将(0,0)代入再设新函数()ln(1)1t F t t t ,利用导数研究其零点即可;(3)分别写出面积表达式,代入215ACO ABO S S 得到13ln(1)21501t t t t ,再设新函数15()13ln(1)2(0)1t h t t t t t研究其零点即可.【详解】(1)1()ln(1),()1(1)11x f x x x f x x x x,当 1,0x 时, 0f x ;当 0,x ,()0f x ¢>;()f x 在(1,0) 上单调递减,在(0,) 上单调递增.则()f x 的单调递减区间为(1,0) ,单调递增区间为(0,) .(2)()11k f x x ,切线l 的斜率为11k t,则切线方程为()1()(0)1k y f t x t t t,将(0,0)代入则()1,()111k k f t t f t t t t,即ln(1)1k t k t t tt ,则ln(1)1t t t ,ln(1)01t t t ,令()ln(1)1t F t t t,假设l 过(0,0),则()F t 在(0,)t 存在零点.2211()01(1)(1)t t t F t t t t ,()F t 在(0,) 上单调递增,()(0)0F t F ,()F t 在(0,) 无零点, 与假设矛盾,故直线l 不过(0,0).(3)1k 时,12()ln(1),()1011x f x x x f x x x.1()2ACO S tf t ,设l 与y 轴交点B 为(0,)q ,0t 时,若0q ,则此时l 与()f x 必有交点,与切线定义矛盾.由(2)知0q .所以0q ,则切线l 的方程为 111ln 1x t y t t t,令0x ,则ln(1)1t y q y t t.215ACO ABO S S ,则2()15ln(1)1t tf t t t t,13ln(1)21501t t t t ,记15()13ln(1)2(0)1th t t t t t, 满足条件的A 有几个即()h t 有几个零点.2222221313221151315294(21)(4)()21(1)(1)(1)(1)t t t t t t t h t t t t t t ,当10,2t时, 0h t ,此时 h t 单调递减;当1,42t时, 0h t ,此时 h t 单调递增;当 4,t 时, 0h t ,此时 h t 单调递减;因为1(0)0,0,(4)13ln 520131.6200.802h h h,15247272(24)13ln 254826ln 548261.614820.5402555h,所以由零点存在性定理及()h t 的单调性,()h t 在1,42上必有一个零点,在(4,24)上必有一个零点,综上所述,()h t 有两个零点,即满足215ACO ABO S S 的A 有两个.【点睛】关键点点睛:本题第二问的关键是采用的是反证法,转化为研究函数零点问题.10.(1)1y x (2)2(3)证明过程见解析【分析】(1)直接使用导数的几何意义;(2)先由题设条件得到2a ,再证明2a 时条件满足;(3)先确定 f x 的单调性,再对12,x x 分类讨论.【详解】(1)由于 ln f x x x ,故 ln 1f x x .所以 10f , 11f ,所以所求的切线经过 1,0,且斜率为1,故其方程为1y x .(2)设 1ln h t t t ,则 111t h t t t,从而当01t 时 0h t ,当1t 时 0h t .所以 h t 在 0,1上递减,在 1, 上递增,这就说明 1h t h ,即1ln t t ,且等号成立当且仅当1t .设 12ln g t a t t ,则ln 1f x a x x x a x x a x g .当 0,x0, ,所以命题等价于对任意 0,t ,都有 0g t .一方面,若对任意 0,t ,都有 0g t ,则对 0,t 有112012ln 12ln 1212g t a t t a t a t at a t t t,取2t ,得01a ,故10a .再取t,得2022a a a,所以2a .另一方面,若2a ,则对任意 0,t 都有 212ln 20g t t t h t ,满足条件.综合以上两个方面,知a 的值是2.(3)先证明一个结论:对0a b ,有 ln 1ln 1f b f a a b b a.证明:前面已经证明不等式1ln t t ,故lnln ln ln ln ln ln 1ln 1bb b a a a b a aa b b b b b a b a a,且1lnln ln ln ln ln ln ln 1ln 11a a b b a a b b b a b b a a a a a a b a b a b b,所以ln ln ln 1ln 1b b a a a b b a,即 ln 1ln 1f b f a a b b a.由 ln 1f x x ,可知当10e x 时 0f x ,当1ex 时()0f x ¢>.所以 f x 在10,e上递减,在1,e上递增.不妨设12x x ,下面分三种情况(其中有重合部分)证明本题结论.情况一:当1211ex x 时,有122122121ln 1f x f x f x f x x x x x x ,结论成立;情况二:当1210e x x 时,有 12121122ln ln f x f x f x f x x x x x .对任意的10,e c,设ln ln x x x c cln 1x x 由于 x单调递增,且有1111111ln 1ln11102e2e ec c,且当2124ln 1x c c,2cx2ln 1c 可知2ln 1ln 1ln 102c x x c.所以 x 在 0,c 上存在零点0x ,再结合 x 单调递增,即知00x x 时 0x ,0x x c 时 0x .故 x 在 00,x 上递减,在 0,x c 上递增.①当0x x c 时,有 0x c ;②当00x x112221e e f f c,故我们可以取1,1q c .从而当201cx q1ln ln ln ln 0x x x c c c c c c q c.再根据 x 在 00,x 上递减,即知对00x x 都有 0x ;综合①②可知对任意0x c ,都有 0x ,即ln ln 0x x x c c .根据10,e c和0x c 的任意性,取2c x ,1x x,就得到1122ln ln 0x x x x .所以12121122ln ln f x f x f x f x x x x x 情况三:当12101e x x时,根据情况一和情况二的讨论,可得11e f x f21e f f x而根据 f x 的单调性,知 1211e f x f x f x f或 1221e f x f x f f x .故一定有12f x f x 成立.综上,结论成立.【点睛】关键点点睛:本题的关键在于第3小问中,需要结合 f x 的单调性进行分类讨论.11.(1)2 (2)证明见解析(3)23b【分析】(1)求出 min 2f x a 后根据()0f x 可求a 的最小值;(2)设 ,P m n 为 y f x 图象上任意一点,可证 ,P m n 关于 1,a 的对称点为 2,2Q m a n 也在函数的图像上,从而可证对称性;(3)根据题设可判断 12f 即2a ,再根据()2f x 在 1,2上恒成立可求得23b .【详解】(1)0b 时, ln 2xf x ax x,其中 0,2x ,则112,0,222f x a a x x x x x,因为 22212x x x x,当且仅当1x 时等号成立,故 min 2f x a ,而 0f x 成立,故20a 即2a ,所以a 的最小值为2 .,(2) 3ln12x f x ax b x x的定义域为 0,2,设 ,P m n 为 y f x 图象上任意一点,,P m n 关于 1,a 的对称点为 2,2Q m a n ,因为 ,P m n 在 y f x 图象上,故 3ln 12m n am b m m,而 3322ln221ln 122m m f m a m b m am b m a m m,2n a ,所以 2,2Q m a n 也在 y f x 图象上,由P 的任意性可得 y f x 图象为中心对称图形,且对称中心为 1,a .(3)因为 2f x 当且仅当12x ,故1x 为 2f x 的一个解,所以 12f 即2a ,先考虑12x 时, 2f x 恒成立.此时 2f x 即为 3ln21102x x b x x在 1,2上恒成立,设 10,1t x ,则31ln201t t bt t在 0,1上恒成立,设 31ln2,0,11t g t t bt t t,则2222232322311t bt b g t bt t t,当0b ,232332320bt b b b ,故 0g t 恒成立,故 g t 在 0,1上为增函数,故 00g t g 即 2f x 在 1,2上恒成立.当203b 时,2323230bt b b ,故 0g t 恒成立,故 g t 在 0,1上为增函数,故 00g t g 即 2f x 在 1,2上恒成立.当23b ,则当01t 时, 0g t故在 上 g t 为减函数,故 00g t g ,不合题意,舍;综上, 2f x 在 1,2上恒成立时23b .而当23b 时,而23b 时,由上述过程可得 g t 在 0,1递增,故 0g t 的解为 0,1,即 2f x 的解为 1,2.综上,23b .【点睛】思路点睛:一个函数不等式成立的充分必要条件就是函数不等式对应的解,而解的端点为函数对一个方程的根或定义域的端点,另外,根据函数不等式的解确定参数范围时,可先由恒成立得到参数的范围,再根据得到的参数的范围重新考虑不等式的解的情况.。
高三数学:2024届高考数学导数大题精选30题(解析版)(共31页)

2024届新高考数学导数大题精选30题1(2024·安徽·二模)已知函数f (x )=x 2-10x +3f (1)ln x .(1)求函数f (x )在点(1,f (1))处的切线方程;(2)求f (x )的单调区间和极值.【答案】(1)y =4x -13;(2)递增区间为(0,2),(3,+∞),递减区间为2,3 ,极大值-16+12ln2,极小值-21+12ln3.【分析】(1)求出函数f (x )的导数,赋值求得f (1),再利用导数的几何意义求出切线方程.(2)由(1)的信息,求出函数f (x )的导数,利用导数求出单调区间及极值.【详解】(1)函数f (x )=x 2-10x +3f (1)ln x ,求导得f(x )=2x -10+3f (1)x,则f (1)=-8+3f (1),解得f (1)=4,于是f (x )=x 2-10x +12ln x ,f (1)=-9,所以所求切线方程为:y +9=4(x -1),即y =4x -13.(2)由(1)知,函数f (x )=x 2-10x +12ln x ,定义域为(0,+∞),求导得f (x )=2x -10+12x =2(x -2)(x -3)x,当0<x <2或x >3时,f (x )>0,当2<x <3时,f (x )<0,因此函数f (x )在(0,2),(3,+∞)上单调递增,在(2,3)上单调递减,当x =2时,f (x )取得极大值f (2)=-16+12ln2,当x =3时,f (x )取得极小值f (3)=-21+12ln3,所以函数f (x )的递增区间为(0,2),(3,+∞),递减区间为(2,3),极大值-16+12ln2,极小值-21+12ln3.2(2024·江苏南京·二模)已知函数f (x )=x 2-ax +ae x,其中a ∈R .(1)当a =0时,求曲线y =f (x )在(1,f (1))处的切线方程;(2)当a >0时,若f (x )在区间[0,a ]上的最小值为1e,求a 的值.【答案】(1)x -ey =0(2)a =1【分析】(1)由a =0,分别求出f (1)及f (1),即可写出切线方程;(2)计算出f (x ),令f (x )=0,解得x =2或x =a ,分类讨论a 的范围,得出f (x )的单调性,由f (x )在区间[0,a ]上的最小值为1e,列出方程求解即可.【详解】(1)当a =0时,f (x )=x 2e x ,则f (1)=1e ,f (x )=2x -x 2ex,所以f (1)=1e ,所以曲线y =f (x )在(1,f (1))处的切线方程为:y -1e =1e(x -1),即x -ey =0.(2)f(x )=-x 2+(a +2)x -2a e x =-(x -2)(x -a )ex,令f (x )=0,解得x =2或x =a ,当0<a <2时,x ∈[0,a ]时,f (x )≤0,则f (x )在[0,a ]上单调递减,所以f (x )min =f (a )=a ea =1e ,则a =1,符合题意;当a >2时,x ∈[0,2]时,f (x )≤0,则f (x )在[0,2]上单调递减,x ∈(2,a ]时,f (x )>0,则f (x )在(2,a ]上单调递增,所以f (x )min =f (2)=4-a e2=1e ,则a =4-e <2,不合题意;当a =2时,x ∈[0,2]时,f (x )≤0,则f (x )在[0,2]上单调递减,所以f (x )min =f (2)==2e 2≠1e ,不合题意;综上,a =1.3(2024·浙江绍兴·模拟预测)已知f x =ae x -x ,g x =cos x . (1)讨论f x 的单调性.(2)若∃x 0使得f x 0 =g x 0 ,求参数a 的取值范围.【答案】(1)当a ≤0时,f x 在-∞,+∞ 上单调递减;当a >0时,f x 在-∞,-ln a 上单调递减,在-ln a ,+∞ 上单调递增.(2)-∞,1【分析】(1)对f x =ae x -x 求导数,然后分类讨论即可;(2)直接对a >1和a ≤1分类讨论,即可得到结果.【详解】(1)由f x =ae x -x ,知f x =ae x -1.当a ≤0时,有f x =ae x -1≤0-1=-1<0,所以f x 在-∞,+∞ 上单调递减;当a >0时,对x <-ln a 有f x =ae x -1<ae -ln a -1=1-1=0,对x >-ln a 有f x =ae x -1>ae -ln a -1=1-1=0,所以f x 在-∞,-ln a 上单调递减,在-ln a ,+∞ 上单调递增.综上,当a ≤0时,f x 在-∞,+∞ 上单调递减;当a >0时,f x 在-∞,-ln a 上单调递减,在-ln a ,+∞ 上单调递增.(2)当a >1时,由(1)的结论,知f x 在-∞,-ln a 上单调递减,在-ln a ,+∞ 上单调递增,所以对任意的x 都有f x ≥f -ln a =ae -ln a +ln a =1+ln a >1+ln1=1≥cos x =g x ,故f x >g x 恒成立,这表明此时条件不满足;当a ≤1时,设h x =ae x -x -cos x ,由于h -a -1 =ae -a -1+a +1-cos -a -1 ≥ae-a -1+a ≥-a e-a -1+a =a 1-e-a -1≥a 1-e 0=0,h 0 =ae 0-0-cos0=a -1≤0,故由零点存在定理,知一定存在x 0∈-a -1,0 ,使得h x 0 =0,故f x 0 -g x 0 =ae x 0-x 0-cos x 0=h x 0 =0,从而f x 0 =g x 0 ,这表明此时条件满足.综上,a 的取值范围是-∞,1 .4(2024·福建漳州·一模)已知函数f x =a ln x -x +a ,a ∈R 且a ≠0.(1)证明:曲线y =f x 在点1,f 1 处的切线方程过坐标原点.(2)讨论函数f x 的单调性.【答案】(1)证明见解析(2)答案见解析【分析】(1)先利用导数的几何意义求得f x 在1,f 1 处的切线方程,从而得证;(2)分类讨论a <0与a >0,利用导数与函数的单调性即可得解.【详解】(1)因为f x =a ln x -x +a x >0 ,所以f (x )=a x -1=a -xx,则f (1)=a ln1-1+a =a -1,f (1)=a -1,所以f x 在1,f 1 处的切线方程为:y -(a -1)=(a -1)(x -1),当x =0时,y -(a -1)=(a -1)(0-1)=-(a -1),故y =0,所以曲线y =f (x )在点1,f 1 处切线的方程过坐标原点.(2)由(1)得f (x )=ax -1=a -xx,当a<0时,a-x<0,则f x <0,故f(x)单调递减;当a>0时,令f (x)=0则x=a,当0<x<a时,f (x)>0,f(x)单调递增;当x>a时,f (x)<0,f(x)单调递减;综上:当a<0时,f(x)在(0,+∞)上单调递减;当a>0时,f(x)在(0,a)上单调递增,在(a,+∞)上单调递减.5(2024·山东·二模)已知函数f x =a2xe x-x-ln x.(1)当a=1e时,求f x 的单调区间;(2)当a>0时,f x ≥2-a,求a的取值范围.【答案】(1)f x 的减区间为0,1,增区间为1,+∞(2)a≥1【分析】(1)当a=1e时,f x =xe x-1-x-ln x,x>0,求导得f x =x+1xxe x-1-1,令g x =xe x-1-1,求g x 确定g x 的单调性与取值,从而确定f x 的零点,得函数的单调区间;(2)求f x ,确定函数的单调性,从而确定函数f x 的最值,即可得a的取值范围.【详解】(1)当a=1e时,f x =xe x-1-x-ln x,x>0,则f x =x+1e x-1-1-1x=x+1xxe x-1-1,设g x =xe x-1-1,则g x =x+1e x-1>0恒成立,又g1 =e0-1=0,所以当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,所以f x 的减区间为0,1,增区间为1,+∞;(2)f x =a2x+1e x-1-1x=x+1xa2xe x-1,设h x =a2xe x-1,则h x =a2x+1e x>0,所以h x 在0,+∞上单调递增,又h0 =-1<0,h1a2=e1a2-1>0,所以存在x0∈0,1 a2,使得h x0 =0,即a2x0e x0-1=0,当x∈0,x0时,f x <0,f x 单调递减,当x∈x0,+∞时,f x >0,f x 单调递增,当x=x0时,f x 取得极小值,也是最小值,所以f x ≥f x0=a2x0e x0-x0-ln x0=1-ln x0e x0=1+2ln a,所以1+2ln a≥2-a,即a+2ln a-1≥0,设F a =a+2ln a-1,易知F a 单调递增,且F1 =0,所以F a ≥F1 ,解得a≥1,综上,a≥1.6(2024·山东·一模)已知函数f(x)=ln x+12a(x-1)2.(1)当a=-12时,求函数f(x)的单调区间;(2)若函数g(x)=f(x)-2x+1有两个极值点x1,x2,且g(x1)+g(x2)≥-1-32a,求a的取值范围.【答案】(1)增区间(0,2),减区间(2,+∞)(2)[1,+∞)【分析】(1)将a=-12代入求导,然后确定单调性即可;(2)求导,根据导函数有两个根写出韦达定理,代入g(x1)+g(x2)≥-1-32a,构造函数,求导,研究函数性质进而求出a的取值范围.【详解】(1)当a=-12时,f(x)=ln x-14(x-1)2,x>0,则f (x)=1x-12(x-1)=-(x-2)(x+1)2x,当x∈(0,2),f (x)>0,f(x)单调递增,当x∈(2,+∞),f (x)<0,f(x)单调递减,所以f(x)的单调递增区间是(0,2),单调递减区间是(2,+∞);(2)g(x)=f(x)-2x+1=ln x+12a(x-1)2-2x+1,所以g (x)=1x+a(x-1)-2=ax2-(a+2)x+1x,设φ(x)=ax2-(a+2)x+1,令φ(x)=0,由于g(x)有两个极值点x1,x2,所以Δ=(a+2)2-4a=a2+4>0x1+x2=a+2a>0x1x2=1a>0,解得a>0.由x1+x2=a+2a,x1x2=1a,得g x1+g x2=ln x1+12a x1-12-2x1+1+ln x2+12a x2-12-2x2+1=ln x1x2+12a x1+x22-2x1x2-2x1+x2+2-2x1+x2+2=ln1a +12a a+2a2-2a-2⋅a+2a+2-2⋅a+2a+2=ln1a +a2-2a-1≥-1-32a,即ln a-12a-1a≤0,令m(a)=ln a-12a-1a,则m (a)=1a-12-12a2=-(a-1)22a2≤0,所以m(a)在(0,+∞)上单调递减,且m(1)=0,所以a≥1,故a的取值范围是[1,+∞).7(2024·湖北·二模)求解下列问题,(1)若kx-1≥ln x恒成立,求实数k的最小值;(2)已知a,b为正实数,x∈0,1,求函数g x =ax+1-xb-a x⋅b1-x的极值.【答案】(1)1(2)答案见解析【分析】(1)求导,然后分k≤0和k>0讨论,确定单调性,进而得最值;(2)先发现g0 =g1 =0,当a=b时,g x =0,当0<x<1,a≠b时,取ab=t,L x =tx+1-x-t x,求导,研究单调性,进而求出最值得答案.【详解】(1)记f x =kx-1-ln x x>0,则需使f x ≥0恒成立,∴f x =k-1xx>0,当k≤0时,f x <0恒成立,则f x 在(0,+∞)上单调递减,且在x>1时,f x <0,不符合题意,舍去;当k >0时.令f x =0,解得x =1k,则f x 在0,1k 上单调递减,在1k ,+∞ 上单调递增,所以f x min =f 1k =-ln 1k=ln k ,要使kx -1≥ln x 恒成立,只要ln k ≥0即可,解得k ≥1,所以k 的最小值为1;(2)g (x )=ax +(1-x )b -a x ⋅b 1-x ,x ∈[0,1],a >0,b >0,易知g 0 =g 1 =0,当a =b 时,g x =ax +a -ax -a =0,此时函数无极值;当0<x <1,a ≠b 时,g (x )=ax +(1-x )b -b ⋅a b x =b a b x +1-x -a b x,取ab=t ,t >0,t ≠1,L x =tx +1-x -t x ,t >0,t ≠1,x ∈0,1 ,则L x =t -1-t x ln t ,当t >1时,由L x ≥0得x ≤ln t -1ln tln t,由(1)知t -1≥ln t ,当t >1时,t -1ln t>1,因为x -1≥ln x ,所以1x -1≥ln 1x ,所以ln x ≥1-1x ,即x >0,当t >1时,ln t >1-1t,所以t >t -1ln t ,则ln t >ln t -1ln t >0,所以ln t -1ln tln t<1,即L x 在0,ln t -1ln t ln t 上单调递增,在ln t -1ln tln t,1单调递减.所以函数g x 极大=gln t -1lntln t,t =ab,a ≠b ,当0<t <1时,同理有ln t -1lntln t∈0,1 ,由Lx ≥0得x ≤ln t -1lntln t,即(x )在0,ln t -1lntln t上单调递增,在ln t -1lntln t,1上单调递减.所以函数g x 极大=gln t -1lntln t,t =a b,a ≠b ,综上可知,当a =b 时,函数g x 没有极值;当a ≠b 时,函数g x 有唯一的极大值g ln t -1lntln t,其中t =ab,没有极小值.【点睛】关键点点睛:取ab=t ,将两个参数的问题转化为一个参数的问题,进而求导解答问题.8(2024·湖北武汉·模拟预测)函数f (x )=tan x +sin x -92x ,-π2<x <π2,g (x )=sin n x -x n cos x ,x ∈0,π2,n ∈N +.(1)求函数f (x )的极值;(2)若g (x )>0恒成立,求n 的最大值.【答案】(1)极小值为f π3 =3(3-π)2,极大值为f -π3 =3(π-3)2;(2)3.【分析】(1)判断函数f (x )为奇函数,利用导数求出f (x )在区间0,π2上的极值,利用奇偶性即可求得定义域上的极值.(2)利用导数证明当n =1时,g (x )>0恒成立,当n >1时,等价变形不等式并构造函数F (x )=x -sin x cos 1nx,0<x <π2,利用导数并按导数为负为正确定n 的取值范围,进而确定不等式恒成立与否得解.【详解】(1)函数f (x )=tan x +sin x -92x ,-π2<x <π2,f (-x )=tan (-x )+sin (-x )-92(-x )=-f (x ),即函数f (x )为奇函数,其图象关于原点对称,当0<x <π2时,f (x )=sin x cos x +sin x -92x ,求导得:f(x )=1cos 2x +cos x -92=2cos 3x -9cos 2x +22cos 2x =(2cos x -1)(cos x -2-6)(cos x -2+6)2cos 2x,由于cos x ∈(0,1),由f (x )>0,得0<cos x <12,解得π3<x <π2,由f (x )<0,得12<cos x <1,解得0<x <π3,即f (x )在0,π3 上单调递减,在π3,π2上单调递增,因此函数f (x )在0,π2 上有极小值f π3 =3(3-π)2,从而f (x )在-π2,π2 上的极小值为f π3 =3(3-π)2,极大值为f -π3 =3(π-3)2.(2)当n =1时,g (x )>0恒成立,即sin x -x cos x >0恒成立,亦即tan x >x 恒成立,令h (x )=tan x -x ,x ∈0,π2 ,求导得h (x )=1cos 2x -1=1-cos 2x cos 2x=tan 2x >0,则函数h (x )在0,π2上为增函数,有h (x )>h (0)=0,因此tan x -x >0恒成立;当n >1时,g (x )>0恒成立,即不等式sin xn cos x>x 恒成立,令F (x )=x -sin x cos 1n x ,0<x <π2,求导得:F (x )=1-cos x ⋅cos 1nx -1n⋅cos1n-1x ⋅(-sin x )⋅sin xcos 2nx=1-cos1+n nx +1n⋅sin 2x ⋅cos1-n nxcos 2nx=1-cos 2x +1n ⋅sin 2xcos n +1nx =cosn +1nx -cos 2x -1n (1-cos 2x )cos n +1nx =cosn +1nx -1n -n -1ncos 2x cosn +1nx令G (x )=cos n +1nx -1n -n -1n cos 2x ,求导得则G (x )=n +1n cos 1nx ⋅(-sin x )-n -1n⋅2cos x ⋅(-sin x )=sin x n (2n -2)cos x -(n +1)cos 1n x =2n -2n ⋅sin x cos x -n +12n -2cos 1n x=2n -2n ⋅sin x ⋅cos 1n x cos n -1n x -n +12n -2,由n >1,x ∈0,π2 ,得2n -2n⋅sin x ⋅cos 1nx >0,当n +12n -2≥1时,即n ≤3时,G (x )<0,则函数G (x )在0,π2上单调递减,则有G (x )<G (0)=0,即F (x )<0,因此函数F (x )在0,π2 上单调递减,有F (x )<F (0)=0,即g (x )>0,当n +12n -2<1时,即n >3时,存在一个x 0∈0,π2 ,使得cos n -1n x 0=n +12n -2,且当x ∈(0,x 0)时,G (x )>0,即G (x )在(0,x 0)上单调递增,且G (x )>G (0)=0,则F (x )>0,于是F (x )在(0,x 0)上单调递增,因此F (x )>F (0)=0,即sin xn cos x<x ,与g (x )>0矛盾,所以n 的最大值为3.【点睛】方法点睛:对于利用导数研究不等式的恒成立与有解问题的求解策略:①通常要构造新函数,利用导数研究函数的单调性,求出最值,从而求出参数的取值范围;②利用可分离变量,构造新函数,直接把问题转化为函数的最值问题.③根据恒成立或有解求解参数的取值时,一般涉及分离参数法,但压轴试题中很少碰到分离参数后构造的新函数能直接求出最值点的情况,进行求解,若参变分离不易求解问题,就要考虑利用分类讨论法和放缩法,注意恒成立与存在性问题的区别.9(2024·湖北·模拟预测)已知函数f x =ax 2-x +ln x +1 ,a ∈R ,(1)若对定义域内任意非零实数x 1,x 2,均有f x 1 f x 2x 1x 2>0,求a ;(2)记t n =1+12+⋅⋅⋅+1n ,证明:t n -56<ln n +1 <t n .【答案】(1)a =12(2)证明见解析【分析】(1)求导可得f 0 =0,再分a ≤0与a >0两种情况分析原函数的单调性,当a >0时分析极值点的正负与原函数的正负区间,从而确定a 的值;(2)由(1)问的结论可知,1n -12n2<ln 1n +1 <1n ,再累加结合放缩方法证明即可.【详解】(1)f x 的定义域为-1,+∞ ,且f 0 =0;f x =2ax -1+1x +1=2ax -x x +1=x 2a -1x +1,因此f 0 =0;i.a ≤0时,2a -1x +1<0,则此时令f x >0有x ∈-1,0 ,令f x <0有x ∈0,+∞ ,则f x 在-1,0 上单调递增,0,+∞ 上单调递减,又f 0 =0,于是f x ≤0,此时令x 1x 2<0,有f x 1 f x 2x 1x 2<0,不符合题意;ii .a >0时,f x 有零点0和x 0=12a-1,若x 0<0,即a >12,此时令f x <0有x ∈x 0,0 ,f x 在x 0,0 上单调递减,又f 0 =0,则f x 0 >0,令x 1>0,x 2=x 0,有f x 1 f x 2x 1x 2<0,不符合题意;若x 0>0,即0<a <12,此时令f x <0有x ∈0,x 0 ,f x 在0,x 0 上单调递减,又f 0 =0,则f x 0 <0,令-1<x 1<0,x 2=x 0,有f x 1 f x 2x 1x 2<0,不符合题意;若x 0=0,即a =12,此时fx =x 2x +1>0,f x 在-1,+∞ 上单调递增,又f 0 =0,则x >0时f x >0,x <0时f x <0;则x ≠0时f x x >0,也即对x 1x 2≠0,f x 1 f x 2x 1x 2>0,综上,a =12(2)证:由(1)问的结论可知,a =0时,f x =-x +ln x +1 ≤0;且a =12时x >0,f x =12x 2-x +ln x +1 >0;则x>0时,x-12x2<ln x+1<x,令x=1n,有1n-12n2<ln1n+1<1n,即1n-12n2<ln n+1-ln n<1n,于是1n-1-12n-12<ln n-ln n-1<1n-11-12<ln2<1将上述n个式子相加,t n-121+122+⋅⋅⋅+1n2<ln n+1<t n;欲证t n-56<ln n+1<t n,只需证t n-56<t n-121+122+⋅⋅⋅+1n2,只需证1+122+⋅⋅⋅+1n2<53;因为1n2=44n2<44n2-1=212n-1-12n+1,所以1+122+⋅⋅⋅+1n2<1+213-15+15-17+⋅⋅⋅+12n-1-12n+1=53-22n+1<53,得证:于是得证t n-56<ln n+1<t n.【点睛】方法点睛:(1)此题考导数与函数的综合应用,找到合适的分类标准,设极值点,并确定函数正负区间是解此题的关键;(2)对累加结构的不等式证明,一般需要应用前问的结论,取特定参数值,得出不等式累加证明,遇到不能累加的数列结构,需要进行放缩证明.10(2024·湖南·一模)已知函数f x =sin x-ax⋅cos x,a∈R.(1)当a=1时,求函数f x 在x=π2处的切线方程;(2)x∈0,π2时;(ⅰ)若f x +sin2x>0,求a的取值范围;(ⅱ)证明:sin2x⋅tan x>x3.【答案】(1)πx-2y+2-π22=0.(2)(ⅰ)a≤3(ⅱ)证明见解析【分析】(1)令a=1时,利用导数的几何意义求出斜率,进行计算求出切线方程即可.(2)(ⅰ)设g(x)=2sin x+tan x-ax,x∈0,π2,由g x >0得a≤3,再证明此时满足g x >0.(ⅱ)根据(ⅰ)结论判断出F x =sin2x⋅tan x-x3在0,π2上单调递增,∴F(x)>F(0)=0,即sin2x tan x >x3.【详解】(1)当a=1时,f(x)=sin x-x⋅cos x,f (x)=cos x-(cos x-x⋅sin x)=x⋅sin x,fπ2=π2,fπ2=1.所以切线方程为:y-1=π2x-π2,即πx-2y+2-π22=0.(2)(ⅰ)f(x)+sin2x=sin x-ax⋅cos x+sin2x>0,即tan x-ax+2sin x>0,x∈0,π2,设g(x)=2sin x+tan x-ax,x∈0,π2,g (x )=2cos x +1cos 2x -a =1cos 2x(2cos 3x -a cos 2x +1).又∵g (0)=0,g (0)=3-a ,∴g (0)=3-a ≥0是g (x )>0的一个必要条件,即a ≤3.下证a ≤3时,满足g (x )=2sin x +tan x -ax >0,x ∈0,π2,又g (x )≥1cos 2x(2cos 3x -3cos 2x +1),设(t )=2t 3-3t 2+1,t ∈(0,1),h (t )=6t 2-6t =6t (t -1)<0,h (t )在(0,1)上单调递减,所以h (t )>h (1)=0,又x ∈0,π2 ,cos x ∈(0,1),∴g (x )>0,即g (x )在0,π2 单调递增.∴x ∈0,π2时,g (x )>g (0)=0;下面证明a >3时不满足g (x )=2sin x +tan x -ax >0,x ∈0,π2,,g (x )=2cos x +1cos 2x-a ,令h (x )=g (x )=2cos x +1cos 2x -a ,则h (x )=-2sin x +2sin x cos 3x =2sin x 1cos 3x-1,∵x ∈0,π2 ,∴sin x >0,1cos 3x-1>0,∴h (x )>0,∴h (x )=g (x )在0,π2为增函数,令x 0满足x 0∈0,π2,cos x 0=1a ,则g x 0 =2cos x 0+1cos 2x 0-a =2cos x 0+a -a >0,又g (0)=3-a <0,∴∃x 1∈0,x 0 ,使得g x 1 =0,当x ∈0,x 1 时,g (x )<g x 1 =0,∴此时g (x )在0,x 1 为减函数,∴当x ∈0,x 1 时,g (x )<g (0)=0,∴a >3时,不满足g (x )≥0恒成立.综上a ≤3.(ⅱ)设F (x )=sin 2x ⋅tan x -x 3,x ∈0,π2 ,F (x )=2sin x ⋅cos x ⋅tan x +sin 2x ⋅1cos 2x-3x 2=2sin 2x +tan 2x -3x 2=2(sin x -x )2+(tan x -x )2+2(2sin x +tan x )x -2x 2-x 2-3x 2.由(ⅰ)知2sin x +tan x >3x ,∴F (x )>0+0+2x ⋅3x -6x 2=0,,F x 在0,π2上单调递增,∴F (x )>F (0)=0,即sin 2x tan x >x 3.【点睛】关键点点睛:本题考查导数,解题关键是进行必要性探路,然后证明充分性,得到所要求的参数范围即可.11(2024·全国·模拟预测)已知函数f (x )=ln (1+x )-11+x.(1)求曲线y =f (x )在(0,f (0))处的切线方程;(2)若x ∈(-1,π),讨论曲线y =f (x )与曲线y =-2cos x 的交点个数.【答案】(1)y =32x -1;(2)2.【分析】(1)求导,即可根据点斜式求解方程,(2)求导,分类讨论求解函数的单调性,结合零点存在性定理,即可根据函数的单调性,结合最值求解.【详解】(1)依题意,f x =11+x +121+x 32,故f 0 =32,而f 0 =-1,故所求切线方程为y +1=32x ,即y =32x -1.(2)令ln 1+x -11+x =-2cos x ,故ln 1+x +2cos x -11+x=0,令g x =ln 1+x +2cos x -11+x ,g x =11+x -2sin x +121+x -32,令h x =g x =11+x -2sin x +121+x -32,hx =-11+x2-2cos x -341+x -52.①当x ∈-1,π2时,cos x ≥0,1+x 2>0,1+x-52>0,∴h x <0,∴h x 在-1,π2上为减函数,即gx 在-1,π2 上为减函数,又g 0 =1+12>0,g1 =12-2sin1+12⋅2-32<12-2⋅sin1+12<1-2×12=0,∴g x 在0,1 上有唯一的零点,设为x 0,即g x 0 =00<x 0<1 .∴g x 在-1,x 0 上为增函数,在x 0,π2上为减函数.又g 0 =2-1>0,g -π4 =ln 1-π4 +2cos -π4 -11-π4=ln 1-π4+2-11-π4<0,g π2=ln 1+π2 -11+π2>0,∴g x 在-1,x 0 上有且只有一个零点,在x 0,π2上无零点;②当x ∈π2,5π6 时,g x <11+x -1+121+x-32<0,g x 单调递减,又g π2 >0,g 5π6 =ln 1+5π6 -3-1+5π6-12<ln4-3<0,∴g x 在π2,5π6内恰有一零点;③当x ∈5π6,π 时,hx =-11+x2-2cos x -341+x -52为增函数,∴hx =h 5π6 =-11+5π62+1-34⋅1+5π6-52>0,∴g x 单调递增,又g π >0,g 5π6 <0,所以存在唯一x 0∈5π6,π ,g x 0 =0,当x ∈5π6,x 0 时,g x <0,g x 递减;当x ∈x 0,π 时,g x >0,g x 递增,g x ≤max g 5π6 ,g π <0,∴g x 在5π6,π内无零点.综上所述,曲线y =f x 与曲线y =-2cos x 的交点个数为2.【点睛】方法点睛:本题考查了导数的综合运用,求某点处的切线方程较为简单,利用导数求单调性时,如果求导后的正负不容易辨别,往往可以将导函数的一部分抽离出来,构造新的函数,利用导数研究其单调性,进而可判断原函数的单调性.在证明不等式时,常采用两种思路:求直接求最值和等价转化.无论是那种方式,都要敢于构造函数,构造有效的函数往往是解题的关键.12(2024·广东佛山·二模)已知f x =-12e 2x +4e x -ax -5.(1)当a =3时,求f x 的单调区间;(2)若f x 有两个极值点x 1,x 2,证明:f x 1 +f x 2 +x 1+x 2<0.【答案】(1)答案见解析(2)证明见解析【分析】(1)求导后,借助导数的正负即可得原函数的单调性;(2)借助换元法,令t =e x ,t 1=e x 1,t 2=e x 2,可得t 1、t 2是方程t 2-4t +a =0的两个正根,借助韦达定理可得t 1+t 2=4,t 1t 2=a ,即可用t 1、t 2表示f x 1 +f x 2 +x 1+x 2,进而用a 表示f x 1 +f x 2 +x 1+x 2,构造相关函数后借助导数研究其最大值即可得.【详解】(1)当a =3时,f x =-12e 2x +4e x -3x -5,f x =-e 2x +4e x -3=-e x -1 e x -3 ,则当e x ∈0,1 ∪3,+∞ ,即x ∈-∞,0 ∪ln3,+∞ 时,f x <0,当e x ∈1,3 ,即x ∈0,ln3 时,f x >0,故f x 的单调递减区间为-∞,0 、ln3,+∞ ,单调递增区间为0,ln3 ;(2)f x =-e 2x +4e x -a ,令t =e x ,即f x =-t 2+4t -a ,令t 1=e x 1,t 2=e x 2,则t 1、t 2是方程t 2-4t +a =0的两个正根,则Δ=-4 2-4a =16-4a >0,即a <4,有t 1+t 2=4,t 1t 2=a >0,即0<a <4,则f x 1 +f x 2 +x 1+x 2=-12e 2x 1+4e x 1-ax 1-5-12e 2x2+4e x 2-ax 2-5+x 1+x 2=-12t 21+t 22 +4t 1+t 2 -a -1 ln t 1+ln t 2 -10=-12t 1+t 2 2-2t 1t 2 +4t 1+t 2 -a -1 ln t 1t 2-10=-1216-2a +16-a -1 ln a -10=a -a -1 ln a -2,要证f x 1 +f x 2 +x 1+x 2<0,即证a -a -1 ln a -2<00<a <4 ,令g x =x -x -1 ln x -20<x <4 ,则g x =1-ln x +x -1x =1x-ln x ,令h x =1x -ln x 0<x <4 ,则h x =-1x 2-1x <0,则g x 在0,4 上单调递减,又g 1 =11-ln1=1,g 2 =12-ln2<0,故存在x 0∈1,2 ,使g x 0 =1x 0-ln x 0=0,即1x 0=ln x 0,则当x ∈0,x 0 时,g x >0,当x ∈x 0,4 时,g x <0,故g x 在0,x 0 上单调递增,g x 在x 0,4 上单调递减,则g x ≤g x 0 =x 0-x 0-1 ln x 0-2=x 0-x 0-1 ×1x 0-2=x 0+1x 0-3,又x 0∈1,2 ,则x 0+1x 0∈2,52 ,故g x 0 =x 0+1x 0-3<0,即g x <0,即f x 1 +f x 2 +x 1+x 2<0.【点睛】关键点点睛:本题关键点在于借助换元法,令t =e x ,t 1=e x 1,t 2=e x 2,从而可结合韦达定理得t 1、t 2的关系,即可用a 表示f x 1 +f x 2 +x 1+x 2,构造相关函数后借助导数研究其最大值即可得.13(2024·广东广州·模拟预测)已知函数f x =x e x -kx ,k ∈R .(1)当k =0时,求函数f x 的极值;(2)若函数f x 在0,+∞ 上仅有两个零点,求实数k 的取值范围.【答案】(1)极小值为-1e,无极大值(2)e ,+∞【分析】(1)求出导函数,然后列表求出函数的单调区间,根据极值定义即可求解;(2)把原函数有两个零点转化为g x =e x -kx 在0,+∞ 上仅有两个零点,分类讨论,利用导数研究函数的单调性,列不等式求解即可.【详解】(1)当k =0时,f x =xe x (x ∈R ),所以f x =1+x e x ,令f x =0,则x =-1,x -∞,-1-1-1,+∞f x -0+f x单调递减极小值单调递增所以f (x )min =f -1 =-e -1=-1e,所以f x 的极小值为-1e,无极大值.(2)函数f x =x e x -kx 在0,+∞ 上仅有两个零点,令g x =e x -kx ,则问题等价于g x 在0,+∞ 上仅有两个零点,易知g x =e x -k ,因为x ∈0,+∞ ,所以e x >1.①当k ∈-∞,1 时,g x >0在0,+∞ 上恒成立,所以g x 在0,+∞ 上单调递增,所以g x >g 0 =1,所以g x 在0,+∞ 上没有零点,不符合题意;②当k ∈1,+∞ 时,令g x =0,得x =ln k ,所以在0,ln k 上,g x <0,在ln k ,+∞ 上,g x >0,所以g x 在0,ln k 上单调递减,在(ln k ,+∞)上单调递增,所以g x 的最小值为g ln k =k -k ⋅ln k .因为g x 在0,+∞ 上有两个零点,所以g ln k =k -k ⋅ln k <0,所以k >e.因为g 0 =1>0,g ln k 2 =k 2-k ⋅ln k 2=k k -2ln k ,令h x =x -2ln x ,则h x =1-2x =x -2x,所以在0,2 上,h x <0,在2,+∞ 上,h x >0,所以h x 在0,2 上单调递减,在2,+∞ 上单调递增,所以h x ≥2-2ln2=ln e 2-ln4>0,所以g ln k 2 =k k -2ln k >0,所以当k >e 时,g x 在0,ln k 和(ln k ,+∞)内各有一个零点,即当k >e 时,g x 在0,+∞ 上仅有两个零点.综上,实数k 的取值范围是e ,+∞ .【点睛】方法点睛:求解函数单调区间的步骤:(1)确定f x 的定义域.(2)计算导数f x .(3)求出f x =0的根.(4)用f x =0的根将f x 的定义域分成若干个区间,判断这若干个区间内f x 的符号,进而确定f x 的单调区间.f x >0,则f x 在对应区间上单调递增,对应区间为增区间;f x <0,则f x 在对应区间上单调递减,对应区间为减区间.如果导函数含有参数,那么需要对参数进行分类讨论,分类讨论要做到不重不漏.14(2024·江苏南通·二模)已知函数f x =ln x -ax ,g x =2ax,a ≠0.(1)求函数f x 的单调区间;(2)若a >0且f x ≤g x 恒成立,求a 的最小值.【答案】(1)答案见解析(2)2e 3.【分析】(1)求导后,利用导数与函数单调性的关系,对a >0与a <0分类讨论即可得;(2)结合函数的单调性求出函数的最值,即可得解.【详解】(1)f x =1x -a =1-axx(a ≠0),当a <0时,由于x >0,所以f x >0恒成立,从而f x 在0,+∞ 上递增;当a >0时,0<x <1a ,f x >0;x >1a ,fx <0,从而f x 在0,1a 上递增,在1a,+∞ 递减;综上,当a <0时,f x 的单调递增区间为0,+∞ ,没有单调递减区间;当a >0时,f x 的单调递增区间为0,1a ,单调递减区间为1a ,+∞ .(2)令h x =f x -g x =ln x -ax -2ax,要使f x ≤g x 恒成立,只要使h x ≤0恒成立,也只要使h x max ≤0.h x =1x -a +2ax 2=-ax +1 ax -2 ax 2,由于a >0,x >0,所以ax +1>0恒成立,当0<x <2a 时,h x >0,当2a<x <+∞时,h x <0,所以h x max =h 2a =ln 2a -3≤0,解得:a ≥2e 3,所以a 的最小值为2e3.15(2024·山东济南·二模)已知函数f x =ax 2-ln x -1,g x =xe x -ax 2a ∈R .(1)讨论f x 的单调性;(2)证明:f x +g x ≥x .【答案】(1)答案见详解(2)证明见详解【分析】(1)求导可得fx =2ax 2-1x,分a ≤0和a >0两种情况,结合导函数的符号判断原函数单调性;(2)构建F x =f x +g x -x ,x >0,h x =e x -1x,x >0,根据单调性以及零点存在性定理分析h x 的零点和符号,进而可得F x 的单调性和最值,结合零点代换分析证明.【详解】(1)由题意可得:f x 的定义域为0,+∞ ,fx =2ax -1x =2ax 2-1x,当a ≤0时,则2ax 2-1<0在0,+∞ 上恒成立,可知f x 在0,+∞ 上单调递减;当a >0时,令f x >0,解得x >12a;令f x <0,解得0<x <12a;可知f x 在0,12a 上单调递减,在12a,+∞ 上单调递增;综上所述:当a ≤0时,f x 在0,+∞ 上单调递减;当a >0时,f x 在0,12a 上单调递减,在12a,+∞ 上单调递增.(2)构建F x =f x +g x -x =xe x -ln x -x -1,x >0,则F x =x +1 e x -1x -1=x +1 e x -1x,由x >0可知x +1>0,构建h x =e x -1x ,x >0,因为y =e x ,y =-1x在0,+∞ 上单调递增,则h x 在0,+∞ 上单调递增,且h 12=e -20,h 1 =e -1 0,可知h x 在0,+∞ 上存在唯一零点x 0∈12,1 ,当0<x <x 0,则h x <0,即Fx <0;当x >x 0,则h x >0,即F x >0;可知F x 在0,x 0 上单调递减,在x 0,+∞ 上单调递增,则F x ≥F x 0 =x 0e x 0-ln x 0-x 0-1,又因为e x 0-1x 0=0,则e x 0=1x 0,x 0=e -x 0,x 0∈12,1 ,可得F x 0 =x 0×1x 0-ln e -x-x 0-1=0,即F x ≥0,所以f x +g x ≥x .16(2024·福建·模拟预测)已知函数f (x )=a ln x -bx 在1,f 1 处的切线在y 轴上的截距为-2.(1)求a 的值;(2)若f x 有且仅有两个零点,求b 的取值范围.【答案】(1)2(2)b ∈0,2e 【分析】(1)借助导数的几何意义计算即可得;(2)借助函数与方程的关系,可将f x 有且仅有两个零点转化为方程b =2ln xx有两个根,构造对应函数并借助导数研究单调性及值域即可得.【详解】(1)f (x )=ax-b ,f 1 =a -b ,f (1)=a ×0-b =-b ,则函数f (x )=a ln x -bx 在1,f 1 处的切线为:y +b =a -b x -1 ,即y =a -b x -a ,令x =0,则有y =-a =-2,即a =2;(2)由a =2,即f (x )=2ln x -bx ,若f x 有且仅有两个零点,则方程2ln x-bx=0有两个根,即方程b=2ln xx有两个根,令g x =2ln xx,则gx =21-ln xx2,则当x∈0,e时,g x >0,则当x∈e,+∞时,g x <0,故g x 在0,e上单调递增,在e,+∞上单调递减,故g x ≤g e =2ln ee=2e,又x→0时,g x →-∞,x→+∞时,g x →0,故当b∈0,2 e时,方程b=2ln x x有两个根,即f x 有且仅有两个零点.17(2024·浙江杭州·二模)已知函数f x =a ln x+2-12x2a∈R.(1)讨论函数f x 的单调性;(2)若函数f x 有两个极值点,(ⅰ)求实数a的取值范围;(ⅱ)证明:函数f x 有且只有一个零点.【答案】(1)答案见解析;(2)(ⅰ)-1<a<0;(ⅱ)证明见解析【分析】(1)求出函数的导函数,再分a≤-1、-1<a<0、a≥0三种情况,分别求出函数的单调区间;(2)(ⅰ)由(1)直接解得;(ⅱ)结合函数的最值与零点存在性定理证明即可.【详解】(1)函数f x =a ln x+2-12x2a∈R的定义域为-2,+∞,且f x =ax+2-x=-x+12+a+1x+2,当a≤-1时,f x ≤0恒成立,所以f x 在-2,+∞单调递减;当-1<a<0时,令f x =0,即-x+12+a+1=0,解得x1=-a+1-1,x2=a+1-1,因为-1<a<0,所以0<a+1<1,则-2<-a+1-1<-1,所以当x∈-2,-a+1-1时f x <0,当x∈-a+1-1,a+1-1时f x >0,当x∈a+1-1,+∞时f x <0,所以f x 在-2,-a+1-1上单调递减,在-a+1-1,a+1-1上单调递增,在a+1-1,+∞上单调递减;当a≥0时,此时-a+1-1≤-2,所以x∈-2,a+1-1时f x >0,当x∈a+1-1,+∞时f x <0,所以f x 在-2,a+1-1上单调递增,在a+1-1,+∞上单调递减.综上可得:当a≤-1时f x 在-2,+∞单调递减;当-1<a<0时f x 在-2,-a+1-1上单调递减,在-a+1-1,a+1-1上单调递增,在a+1-1,+∞上单调递减;当a≥0时f x 在-2,a+1-1上单调递增,在a+1-1,+∞上单调递减.(2)(ⅰ)由(1)可知-1<a<0.(ⅱ)由(1)f x 在-2,-a+1-1上单调递减,在-a+1-1,a+1-1上单调递增,在a+1-1,+∞上单调递减,所以f x 在x=a+1-1处取得极大值,在x=-a+1-1处取得极小值,又-1<a<0,所以0<a+1<1,则1<a+1+1<2,又f x极大值=f a+1-1=a ln a+1+1-12a+1-12<0,又f-a+1-1<f a+1-1<0,所以f x 在-a+1-1,+∞上没有零点,又-1<a<0,则4a<-4,则0<e4a<e-4,-2<e4a-2<e-4-2,则0<e 4a-22<4,所以f e 4a-2=4-12e4a-22>0,所以f x 在-2,-a+1-1上存在一个零点,综上可得函数f x 有且只有一个零点.18(2024·河北沧州·模拟预测)已知函数f(x)=ln x-ax+1,a∈R.(1)讨论f x 的单调性;(2)若∀x>0,f x ≤xe2x-2ax恒成立,求实数a的取值范围.【答案】(1)答案见解析(2)-∞,2.【分析】(1)利用导数分类讨论判断函数f x 的单调性,即可求解;(2)先利用导数证明不等式e x≥x+1,分离变量可得a≤e2x-ln x+1x恒成立,进而e 2x-ln x+1x≥2x+ln x+1-(ln x+1)x=2,即可求解.【详解】(1)函数f x =ln x-ax+1,a∈R的定义域为0,+∞,且f (x)=1x-a.当a≤0时,∀x∈0,+∞,f (x)=1x-a≥0恒成立,此时f x 在区间0,+∞上单调递增;当a>0时,令f (x)=1x-a=1-axx=0,解得x=1a,当x∈0,1 a时,f x >0,f x 在区间0,1a上单调递增,当x∈1a,+∞时,f x <0,f x 在区间1a,+∞上单调递减.综上所述,当a≤0时,f x 在区间0,+∞上单调递增;当a>0时,f x 在区间0,1 a上单调递增,在区间1a,+∞上单调递减.(2)设g x =e x-x-1,则g x =e x-1,在区间(-∞,0)上,g x <0,g x 单调递减,在区间0,+∞上,g x >0,g x 单调递增,所以g x ≥g0 =e0-0-1=0,所以e x≥x+1(当且仅当x=0时等号成立).依题意,∀x>0,f x ≤xe2x-2ax恒成立,即a≤e2x-ln x+1x恒成立,而e2x-ln x+1x=xe2x-(ln x+1)x=e2x+ln x-(ln x+1)x≥2x+ln x+1-(ln x+1)x=2,当且仅当2x+ln x=0时等号成立.因为函数h x =2x+ln x在0,+∞上单调递增,h1e=2e-1<0,h(1)=2>0,所以存在x0∈1e,1,使得2x0+ln x0=0成立.所以a ≤e 2x -ln x +1xmin =2,即a 的取值范围是-∞,2 .【点睛】方法点睛:利用导数证明不等式的恒成立问题的求解策略:形如f x ≥g x 的恒成立的求解策略:1、构造函数法:令F x =f x -g x ,利用导数求得函数F x 的单调性与最小值,只需F x min ≥0恒成立即可;2、参数分离法:转化为a ≥φx 或a ≤φx 恒成立,即a ≥φx max 或a ≤φx min 恒成立,只需利用导数求得函数φx 的单调性与最值即可;3,数形结合法:结合函数y =f x 的图象在y =g x 的图象的上方(或下方),进而得到不等式恒成立.19(2024·广东·二模)已知f x =12ax 2+1-2a x -2ln x ,a >0.(1)求f x 的单调区间;(2)函数f x 的图象上是否存在两点A x 1,y 1 ,B x 2,y 2 (其中x 1≠x 2),使得直线AB 与函数f x 的图象在x 0=x 1+x22处的切线平行?若存在,请求出直线AB ;若不存在,请说明理由.【答案】(1)f (x )在(0,2)上单调递减,在(2,+∞)上单调递增.(2)不存在,理由见解析【分析】(1)求出导函数,根据导函数的正负来确定函数的单调区间;(2)求出直线AB 的斜率,再求出f (x 0),从而得到x 1,x 2的等式,再进行换元和求导,即可解出答案.【详解】(1)由题可得f(x )=ax +1-2a -2x =ax 2+(1-2a )x -2x =(ax +1)(x -2)x(x >0)因为a >0,所以ax +1>0,所以当x ∈(0,2)时,f (x )<0,f (x )在(0,2)上单调递减,当x ∈(2,+∞)时,f (x )>0,f (x )在(2,+∞)上单调递增.综上,f (x )在(0,2)上单调递减,在(2,+∞)上单调递增.(2)由题意得,斜率k =y 2-y 1x 2-x 1=12ax 22+(1-2a )x 2-2ln x 2 -12ax 21+(1-2a )x 1-2ln x 1 x 2-x 1=12a (x 22-x 21)+(1-2a )(x 2-x 1)-2ln x 2x 1x 2-x 1=a 2(x 1+x 2)+1-2a -2ln x2x 1x 2-x 1,f x 1+x 22 =a (x 1+x 2)2+1-2a -4x 1+x 2,由k =f x 1+x22 得,ln x2x 1x 2-x 1=2x 1+x 2,即ln x 2x 1=2(x 2-x 1)x 1+x 2,即ln x 2x 1-2x2x 1-1 x 2x1+1=0令t =x 2x 1,不妨设x 2>x 1,则t >1,记g (t )=ln t -2(t -1)t +1=ln t +4t +1-2(t >1)所以g(t )=1t -4t +1 2=t -1 2t t +1 2>0,所以g (t )在(1,+∞)上是增函数,所以g (t )>g (1)=0,所以方程g (t )=0无解,则满足条件的两点A ,B 不存在.20(2024·广东深圳·二模)已知函数f x =ax +1 e x ,f x 是f x 的导函数,且f x -f x =2e x .(1)若曲线y =f x 在x =0处的切线为y =kx +b ,求k ,b 的值;(2)在(1)的条件下,证明:f x ≥kx +b .【答案】(1)k =3,b =1;(2)证明见解析.【分析】(1)根据题意,求导可得a 的值,再由导数意义可求切线,得到答案;(2)设函数g x =2x +1 e x -3x -1,利用导数研究函数g (x )的单调性从而求出最小值大于0,可得证.【详解】(1)因为f x =ax +1 e x ,所以f x =ax +a +1 e x ,因为f x -f x =2e x ,所以a =2.则曲线y =f (x )在点x =0处的切线斜率为f 0 =3.又因为f 0 =1,所以曲线y =f (x )在点x =0处的切线方程为y =3x +1,即得k =3,b =1.(2)设函数g x =2x +1 e x -3x -1,x ∈R ,则g x =2x +3 e x -3,设h x =g x ,则h x =e x 2x +5 ,所以,当x >-52时,h x >0,g x 单调递增.又因为g0 =0,所以,x >0时,g x >0,g x 单调递增;-52<x <0时,g x <0,g x 单调递减.又当x ≤-52时,g x =2x +3 e x -3<0,综上g x 在-∞,0 上单调递减,在0,+∞ 上单调递增,所以当x =0时,g x 取得最小值g 0 =0,即2x +1 e x -3x -1≥0,所以,当x ∈R 时,f x ≥3x +1.21(2024·辽宁·二模)已知函数f x =ax 2-ax -ln x .(1)若曲线y =f x 在x =1处的切线方程为y =mx +2,求实数a ,m 的值;(2)若对于任意x ≥1,f x +ax ≥a 恒成立,求实数a 的取值范围.【答案】(1)a =-1,m =-2(2)12,+∞ 【分析】(1)根据导数几何意义和切线方程,可直接构造方程组求得结果;(2)构造函数g x =ax 2-ln x -a x ≥1 ,将问题转化为g x ≥0恒成立;求导后,分别在a ≤0、a ≥12和0<a <12的情况下,结合单调性和最值求得符合题意的范围.【详解】(1)∵f x =2ax -a -1x,∴f 1 =2a -a -1=a -1,∵y =f x 在x =1处的切线为y =mx +2,∴f 1 =a -1=mf 1 =0=m +2 ,解得:a =-1,m =-2.(2)由f x +ax ≥a 得:ax 2-ln x -a ≥0,令g x =ax 2-ln x -a x ≥1 ,则当x ≥1时,g x ≥0恒成立;。
导数文科大题含详细标准答案

导数文科大题含详细答案————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期:导数文科大题1.知函数,. (1)求函数的单调区间;(2)若关于的方程有实数根,求实数的取值范围. 答案解析2.已知, (1)若,求函数在点处的切线方程; (2)若函数在上是增函数,求实数a 的取值范围; (3)令, 是自然对数的底数);求当实数a等于多少时,可以使函数取得最小值为3.解:(1)时,,′(x),′(1)=3,,数在点处的切线方程为,(2)函数在上是增函数,′(x),在上恒成立,即,在上恒成立,令,当且仅当时,取等号, ,的取值范围为(3),′(x),①当时,在上单调递减,,计算得出(舍去);②当且时,即,在上单调递减,在上单调递增,,计算得出,满足条件;③当,且时,即,在上单调递减,,计算得出(舍去);综上,存在实数,使得当时,有最小值3.解析(1)根据导数的几何意义即可求出切线方程.(2)函数在上是增函数,得到f′(x),在上恒成立,分离参数,根据基本不等式求出答案,(3),求出函数的导数,讨论,,的情况,从而得出答案3.已知函数,(1)分别求函数与在区间上的极值;(2)求证:对任意,解:(1),令,计算得出:,,计算得出:或,故在和上单调递减,在上递增,在上有极小值,无极大值;,,则,故在上递增,在上递减,在上有极大值,,无极小值;(2)由(1)知,当时,,,故;当时,,令,则,故在上递增,在上递减,,;综上,对任意,解析(1)求导,利用导数与函数的单调性及极值关系,即可求得及单调区间及极值;4.已知函数,其中,为自然数的底数.(1)当时,讨论函数的单调性;(2)当时,求证:对任意的,.解:(1)当时,,则,,故则在R上单调递减.(2)当时,,要证明对任意的,.则只需要证明对任意的,.设,看作以a为变量的一次函数,要使,则,即,恒成立,①恒成立,对于②,令,则,设时,,即.,,在上,,单调递增,在上,,单调递减,则当时,函数取得最大值,故④式成立,综上对任意的,.解析:(1)求函数的导数,利用函数单调性和导数之间的关系进行讨论即可.(2)对任意的,转化为证明对任意的,,即可,构造函数,求函数的导数,利用导数进行研究即可.5.已知函数(1)当时,求函数在处的切线方程;(2)求在区间上的最小值.解:(1)设切线的斜率为k.因为,所以,所以,所以所求的切线方程为,即(2)根据题意得, 令,可得①若,则,当时,,则在上单调递增.所以②若,则, 当时,,则在上单调递减. 所以③若,则,所以,随x的变化情况如下表:x 1 20 - 0 + 0-e Φ极小值Γ0所以的单调递减区间为,单调递增区间为所以在上的最小值为综上所述:当时,;当时,;当时,解析(1)设切线的斜率为k.利用导数求出斜率,切点坐标,然后求出切线方程.(2)通过,可得.通过①,②,③,判断函数的单调性求出函数的最值.6.已知函数。
历年(2019-2024)全国高考数学真题分类(导数及其应用)汇编(附答案)

历年(2019-2024)全国高考数学真题分类(导数及其应用)汇编考点01 导数的基本计算及其应用1.(2020∙全国∙高考真题)设函数e ()xf x x a =+.若(1)4e f '=,则a = .考点02 求切线方程及其应用1.(2024∙全国甲卷∙高考真题)设函数()2e 2sin 1x xf x x +=+,则曲线()y f x =在点()0,1处的切线与两坐标轴所围成的三角形的面积为( )A .16B .13C .12D .232.(2023∙全国甲卷∙高考真题)曲线e 1xy x =+在点e 1,2⎛⎫ ⎪⎝⎭处的切线方程为( )A .e4y x =B .e 2y x =C .e e 44y x =+ D .e 3e24y x =+ 3.(2022∙全国新Ⅱ卷∙高考真题)曲线ln ||y x =过坐标原点的两条切线的方程为 , . 4.(2022∙全国新Ⅰ卷∙高考真题)若曲线()e x y x a =+有两条过坐标原点的切线,则a 的取值范围是 .5.(2021∙全国甲卷∙高考真题)曲线2x 1y x 2-=+在点()1,3--处的切线方程为 . 6.(2021∙全国新Ⅱ卷∙高考真题)已知函数12()1,0,0xf x e x x <=>-,函数()f x 的图象在点()()11,A x f x 和点()()22,B x f x 的两条切线互相垂直,且分别交y 轴于M ,N 两点,则||||AM BN 取值范围是 . 7.(2021∙全国新Ⅰ卷∙高考真题)若过点(),a b 可以作曲线e x y =的两条切线,则( ) A .e b a < B .e a b < C .0e b a <<D .0e a b <<8.(2020∙全国∙高考真题)若直线l 与曲线y x 2+y 2=15都相切,则l 的方程为( )A .y =2x +1B .y =2x +12C .y =12x +1D .y =12x +129.(2020∙全国∙高考真题)函数43()2f x x x =-的图像在点(1(1))f ,处的切线方程为( ) A .21y x =-- B .21y x =-+ C .23y x =-D .21y x =+10.(2020∙全国∙高考真题)曲线ln 1y x x =++的一条切线的斜率为2,则该切线的方程为 .11.(2019∙江苏∙高考真题)在平面直角坐标系xOy 中,点A 在曲线y =ln x 上,且该曲线在点A 处的切线经过点(‐e ,‐1)(e 为自然对数的底数),则点A 的坐标是 .12.(2019∙全国∙高考真题)已知曲线e ln x y a x x =+在点()1,ae 处的切线方程为2y x b =+,则A .,1a e b ==-B .,1a e b ==C .1,1a e b -==D .1,1a e b -==-13.(2019∙天津∙高考真题) 曲线cos 2xy x =-在点()0,1处的切线方程为 . 14.(2019∙全国∙高考真题)曲线23()e x y x x =+在点(0,0)处的切线方程为 . 15.(2019∙全国∙高考真题)曲线y =2sin x +cos x 在点(π,–1)处的切线方程为A .10x y --π-=B .2210x y --π-=C .2210x y +-π+=D .10x y +-π+=考点03 公切线问题1.(2024∙全国新Ⅰ卷∙高考真题)若曲线e x y x =+在点()0,1处的切线也是曲线ln(1)y x a =++的切线,则=a .考点04 利用导数判断函数单调性及其应用1.(2024∙全国新Ⅰ卷∙高考真题)(多选)设函数2()(1)(4)f x x x =--,则( ) A .3x =是()f x 的极小值点 B .当01x <<时,()2()f x f x <C .当12x <<时,4(21)0f x -<-<D .当10x -<<时,(2)()f x f x ->2.(2023∙全国新Ⅱ卷∙高考真题)已知函数()e ln xf x a x =-在区间()1,2上单调递增,则a 的最小值为( ).A .2eB .eC .1e -D .2e -3.(2023∙全国乙卷∙高考真题)设()0,1a ∈,若函数()()1xx f x a a =++在()0,∞+上单调递增,则a 的取值范围是 .4.(2019∙北京∙高考真题)设函数f (x )=e x +a e −x (a 为常数).若f (x )为奇函数,则a = ;若f (x )是R 上的增函数,则a 的取值范围是 .考点05 求极值与最值及其应用1.(2024∙上海∙高考真题)已知函数()f x 的定义域为R ,定义集合()()(){}0000,,,M x x x x f x f x ∞=∈∈-<R ,在使得[]1,1M =-的所有()f x 中,下列成立的是( ) A .存在()f x 是偶函数 B .存在()f x 在2x =处取最大值 C .存在()f x 是严格增函数D .存在()f x 在=1x -处取到极小值2.(2023∙全国新Ⅱ卷∙高考真题)若函数()()2ln 0b cf x a x a x x =++≠既有极大值也有极小值,则( ). A .0bc >B .0ab >C .280b ac +>D .0ac <3.(2022∙全国乙卷∙高考真题)函数()()cos 1sin 1f x x x x =+++在区间[]0,2π的最小值、最大值分别为( )A .ππ22-,B .3ππ22-, C .ππ222-+,D .3ππ222-+, 4.(2022∙全国甲卷∙高考真题)当1x =时,函数()ln bf x a x x=+取得最大值2-,则(2)f '=( ) A .1-B .12-C .12D .15.(2021∙全国新Ⅰ卷∙高考真题)函数()212ln f x x x =--的最小值为 .考点06 利用导数研究函数的极值点及其应用1.(2022∙全国新Ⅰ卷∙高考真题)(多选)已知函数3()1f x x x =-+,则( ) A .()f x 有两个极值点B .()f x 有三个零点C .点(0,1)是曲线()y f x =的对称中心D .直线2y x =是曲线()y f x =的切线2.(2022∙全国乙卷∙高考真题)已知1x x =和2x x =分别是函数2()2e x f x a x =-(0a >且1a ≠)的极小值点和极大值点.若12x x <,则a 的取值范围是 .3.(2021∙全国乙卷∙高考真题)设0a ≠,若a 为函数()()()2f x a x a x b =--的极大值点,则( ) A .a b <B .a b >C .2ab a <D .2ab a >考点07 导数与函数的基本性质结合问题1.(2024∙全国新Ⅰ卷∙高考真题)(多选)设函数2()(1)(4)f x x x =--,则( ) A .3x =是()f x 的极小值点 B .当01x <<时,()2()f x f x <C .当12x <<时,4(21)0f x -<-<D .当10x -<<时,(2)()f x f x ->2.(2023∙全国新Ⅰ卷∙高考真题)(多选)已知函数()f x 的定义域为R ,()()()22f xy y f x x f y =+,则( ).A .()00f =B .()10f =C .()f x 是偶函数D .0x =为()f x 的极小值点3.(2022∙全国新Ⅰ卷∙高考真题)(多选)已知函数()f x 及其导函数()f x '的定义域均为R ,记()()g x f x '=,若322f x ⎛⎫- ⎪⎝⎭,(2)g x +均为偶函数,则( )A .(0)0f =B .102g ⎛⎫-= ⎪⎝⎭C .(1)(4)f f -=D .(1)(2)g g -=4.(2021∙全国新Ⅱ卷∙高考真题)写出一个同时具有下列性质①②③的函数():f x . ①()()()1212f x x f x f x =;②当(0,)x ∈+∞时,()0f x '>;③()f x '是奇函数.考点08 利用导数研究函数的零点及其应用1.(2024∙全国新Ⅱ卷∙高考真题)(多选)设函数32()231f x x ax =-+,则( ) A .当1a >时,()f x 有三个零点 B .当0a <时,0x =是()f x 的极大值点C .存在a ,b ,使得x b =为曲线()y f x =的对称轴D .存在a ,使得点()()1,1f 为曲线()y f x =的对称中心2.(2023∙全国乙卷∙高考真题)函数()32f x x ax =++存在3个零点,则a 的取值范围是( )A .(),2-∞-B .(),3-∞-C .()4,1--D .()3,0-3.(2021∙北京∙高考真题)已知函数()lg 2f x x kx =--,给出下列四个结论: ①若0k =,()f x 恰 有2个零点; ②存在负数k ,使得()f x 恰有1个零点; ③存在负数k ,使得()f x 恰有3个零点; ④存在正数k ,使得()f x 恰有3个零点.其中所有正确结论的序号是 .考点09 利用导数研究方程的根及其应用1.(2024∙全国甲卷∙高考真题)曲线33y x x =-与()21y x a =--+在()0,∞+上有两个不同的交点,则a 的取值范围为 .2.(2021∙北京∙高考真题)已知函数()lg 2f x x kx =--,给出下列四个结论: ①若0k =,()f x 恰 有2个零点; ②存在负数k ,使得()f x 恰有1个零点; ③存在负数k ,使得()f x 恰有3个零点; ④存在正数k ,使得()f x 恰有3个零点.其中所有正确结论的序号是 .考点10 构建函数利用导数判断函数单调性比较函数值大小关系1.(2022∙全国甲卷∙高考真题)已知3111,cos ,4sin 3244a b c ===,则( ) A .c b a >>B .b a c >>C .a b c >>D .a c b >>2.(2022∙全国新Ⅰ卷∙高考真题)设0.110.1e ,ln 0.99a b c ===-,,则( )A .a b c <<B .c b a <<C .c<a<bD .a c b <<3.(2021∙全国乙卷∙高考真题)设2ln1.01a =,ln1.02b =,1c =-.则( ) A .a b c << B .b<c<aC .b a c <<D .c<a<b参考答案考点01 导数的基本计算及其应用1.(2020∙全国∙高考真题)设函数e ()xf x x a =+.若(1)4e f '=,则a = .【答案】1【详细分析】由题意首先求得导函数的过程解析式,然后得到关于实数a 的方程,解方程即可确定实数a 的值【答案详解】由函数的过程解析式可得:()()()()()221x xx e x a e e x a f x x a x a +-+-'==++,则:()()()()12211111e a aef a a ⨯+-'==++,据此可得:()241aeea =+,整理可得:2210a a -+=,解得:1a =. 故答案为:1.【名师点评】本题主要考查导数的运算法则,导数的计算,方程的数学思想等知识,属于中等题.考点02 求切线方程及其应用1.(2024∙全国甲卷∙高考真题)设函数()2e 2sin 1x xf x x +=+,则曲线()y f x =在点()0,1处的切线与两坐标轴所围成的三角形的面积为( )A .16B .13C .12D .23【答案】A【详细分析】借助导数的几何意义计算可得其在点()0,1处的切线方程,即可得其与坐标轴的交点坐标,即可得其面积. 【答案详解】()()()()()222e 2cos 1e 2sin 21xx x x x xf x x ++-+⋅+'=,则()()()()()02e 2cos 010e 2sin 000310f ++-+⨯+'==,即该切线方程为13y x -=,即31y x =+, 令0x =,则1y =,令0y =,则13x =-, 故该切线与两坐标轴所围成的三角形面积1111236S =⨯⨯-=. 故选:A.2.(2023∙全国甲卷∙高考真题)曲线e 1xy x =+在点e 1,2⎛⎫ ⎪⎝⎭处的切线方程为( )A .e4y x = B .e 2y x =C .e e 44y x =+ D .e 3e24y x =+ 【答案】C【详细分析】先由切点设切线方程,再求函数的导数,把切点的横坐标代入导数得到切线的斜率,代入所设方程即可求解.【答案详解】设曲线e 1xy x =+在点e 1,2⎛⎫ ⎪⎝⎭处的切线方程为()e 12y k x -=-, 因为e 1xy x =+, 所以()()()22e 1e e 11x xxx x y x x =+'+-=+,所以1e|4x k y ='==所以()e e124y x -=- 所以曲线e 1xy x =+在点e 1,2⎛⎫ ⎪⎝⎭处的切线方程为e e 44y x =+. 故选:C3.(2022∙全国新Ⅱ卷∙高考真题)曲线ln ||y x =过坐标原点的两条切线的方程为 , . 【答案】 1ey x =1e y x =-【详细分析】分0x >和0x <两种情况,当0x >时设切点为()00,ln x x ,求出函数的导函数,即可求出切线的斜率,从而表示出切线方程,再根据切线过坐标原点求出0x ,即可求出切线方程,当0x <时同理可得; 【答案详解】[方法一]:化为分段函数,分段求分0x >和0x <两种情况,当0x >时设切点为()00,ln x x ,求出函数导函数,即可求出切线的斜率,从而表示出切线方程,再根据切线过坐标原点求出0x ,即可求出切线方程,当0x <时同理可得; 解: 因为ln y x =,当0x >时ln y x =,设切点为()00,ln x x ,由1y x'=,所以001|x x y x ='=,所以切线方程为()0001ln y x x x x -=-,又切线过坐标原点,所以()0001ln x x x -=-,解得0e x =,所以切线方程为()11e e y x -=-,即1ey x =; 当0x <时()ln y x =-,设切点为()()11,ln x x -,由1y x'=,所以111|x x y x ='=,所以切线方程为()()1111ln y x x x x --=-, 又切线过坐标原点,所以()()1111ln x x x --=-,解得1e x =-,所以切线方程为()11e e y x -=+-,即1ey x =-;故答案为:1ey x =;1e y x =-[方法二]:根据函数的对称性,数形结合 当0x >时ln y x =,设切点为()00,ln x x ,由1y x'=,所以001|x x y x ='=,所以切线方程为()0001ln y x x x x -=-,又切线过坐标原点,所以()0001ln x x x -=-,解得0e x =,所以切线方程为()11e e y x -=-,即1ey x =; 因为ln y x =是偶函数,图象为:所以当0x <时的切线,只需找到1ey x =关于y 轴的对称直线1e y x =-即可.[方法三]: 因为ln y x =,当0x >时ln y x =,设切点为()00,ln x x ,由1y x'=,所以001|x x y x ='=,所以切线方程为()0001ln y x x x x -=-,又切线过坐标原点,所以()0001ln x x x -=-,解得0e x =,所以切线方程为()11e e y x -=-,即1ey x =; 当0x <时()ln y x =-,设切点为()()11,ln x x -,由1y x'=,所以111|x x y x ='=,所以切线方程为()()1111ln y x x x x --=-, 又切线过坐标原点,所以()()1111ln x x x --=-,解得1e x =-,所以切线方程为()11e ey x -=+-,即1e y x =-; 故答案为:1ey x =;1e y x =-.4.(2022∙全国新Ⅰ卷∙高考真题)若曲线()e x y x a =+有两条过坐标原点的切线,则a 的取值范围是 .【答案】()(),40,-∞-+∞【详细分析】设出切点横坐标0x ,利用导数的几何意义求得切线方程,根据切线经过原点得到关于0x 的方程,根据此方程应有两个不同的实数根,求得a 的取值范围. 【答案详解】∵()e x y x a =+,∴(1)e x y x a '=++,设切点为()00,x y ,则()000e x y x a =+,切线斜率()001e xk x a =++, 切线方程为:()()()00000e 1e x xy x a x a x x -+=++-,∵切线过原点,∴()()()00000e1e x x x a x a x -+=++-,整理得:2000x ax a +-=,∵切线有两条,∴240a a ∆=+>,解得4a <-或0a >, ∴a 的取值范围是()(),40,-∞-+∞ ,故答案为:()(),40,-∞-+∞5.(2021∙全国甲卷∙高考真题)曲线2x 1y x 2-=+在点()1,3--处的切线方程为 . 【答案】520x y -+=【详细分析】先验证点在曲线上,再求导,代入切线方程公式即可. 【答案详解】由题,当=1x -时,=3y -,故点在曲线上. 求导得:()()()()222221522x x y x x +--==++',所以1|5x y =-='.故切线方程为520x y -+=. 故答案为:520x y -+=.6.(2021∙全国新Ⅱ卷∙高考真题)已知函数12()1,0,0xf x e x x <=>-,函数()f x 的图象在点()()11,A x f x 和点()()22,B x f x 的两条切线互相垂直,且分别交y 轴于M ,N 两点,则||||AM BN 取值范围是 . 【答案】()0,1【详细分析】结合导数的几何意义可得120x x +=,结合直线方程及两点间距离公式可得1A x M =,2B x N ,化简即可得解.【答案详解】由题意,()1011,0,xxx e x f x e e x <=⎧---≥⎪=⎨⎪⎩,则()0,,0x x x f x e e x ⎧-⎪=<>⎨'⎪⎩, 所以点()11,1x A x e -和点()22,1x B x e -,12,x xAM BN k e k e =-=,所以12121,0x xe e x x -⋅=-+=,所以()()111111,0:,11x x x xe e x x e AM e y M x -+=---+,所以1x AM ==,同理2B x N =,所以()10,1x e NAM B ===∈=. 故答案为:()0,1【名师点评】关键点名师点评:解决本题的关键是利用导数的几何意义转化条件120x x +=,消去一个变量后,运算即可得解. 7.(2021∙全国新Ⅰ卷∙高考真题)若过点(),a b 可以作曲线e x y =的两条切线,则( ) A .e b a < B .e a b < C .0e b a << D .0e a b <<【答案】D【详细分析】解法一:根据导数几何意义求得切线方程,再构造函数,利用导数研究函数图象,结合图形确定结果;解法二:画出曲线x y e =的图象,根据直观即可判定点(),a b 在曲线下方和x 轴上方时才可以作出两条切线. 【答案详解】在曲线x y e =上任取一点(),tP t e ,对函数x y e =求导得e x y '=,所以,曲线x y e =在点P 处的切线方程为()t ty e e x t -=-,即()1t t y e x t e =+-, 由题意可知,点(),a b 在直线()1t t y e x t e =+-上,可得()()11t t tb ae t e a t e =+-=+-, 令()()1t f t a t e =+-,则()()tf t a t e '=-.当t a <时,()0f t '>,此时函数()f t 单调递增, 当t a >时,()0f t '<,此时函数()f t 单调递减,所以,()()max af t f a e ==,由题意可知,直线y b =与曲线()y f t =的图象有两个交点,则()max ab f t e <=,当1t a <+时,()0f t >,当1t a >+时,()0f t <,作出函数()f t 的图象如下图所示:由图可知,当0a b e <<时,直线y b =与曲线()y ft =的图象有两个交点.故选:D.解法二:画出函数曲线x y e =的图象如图所示,根据直观即可判定点(),a b 在曲线下方和x 轴上方时才可以作出两条切线.由此可知0a b e <<.故选:D.【名师点评】解法一是严格的证明求解方法,其中的极限处理在中学知识范围内需要用到指数函数的增长特性进行估计,解法二是根据基于对指数函数的图象的清晰的理解与认识的基础上,直观解决问题的有效方法.8.(2020∙全国∙高考真题)若直线l 与曲线yx 2+y 2=15都相切,则l 的方程为( )A .y =2x +1B .y =2x +12C .y =12x +1D .y =12x +12【答案】D【详细分析】根据导数的几何意义设出直线l 的方程,再由直线与圆相切的性质,即可得出答案. 【答案详解】设直线l在曲线y =上的切点为(0x ,则00x >,函数y =y '=,则直线l的斜率k =, 设直线l的方程为)0y x x =-,即00x x -+=, 由于直线l 与圆2215x y +== 两边平方并整理得2005410x x --=,解得01x =,015x =-(舍), 则直线l 的方程为210x y -+=,即1122y x =+. 故选:D.【名师点评】本题主要考查了导数的几何意义的应用以及直线与圆的位置的应用,属于中档题. 9.(2020∙全国∙高考真题)函数43()2f x x x =-的图像在点(1(1))f ,处的切线方程为( ) A .21y x =--B .21y x =-+C .23y x =-D .21y x =+【答案】B【详细分析】求得函数()y f x =的导数()f x ',计算出()1f 和()1f '的值,可得出所求切线的点斜式方程,化简即可.【答案详解】()432f x x x =- ,()3246f x x x '∴=-,()11f ∴=-,()12f '=-,因此,所求切线的方程为()121y x +=--,即21y x =-+. 故选:B.【名师点评】本题考查利用导数求解函图象的切线方程,考查计算能力,属于基础题10.(2020∙全国∙高考真题)曲线ln 1y x x =++的一条切线的斜率为2,则该切线的方程为 . 【答案】2y x =【详细分析】设切线的切点坐标为00(,)x y ,对函数求导,利用0|2x y '=,求出0x ,代入曲线方程求出0y ,得到切线的点斜式方程,化简即可.【答案详解】设切线的切点坐标为001(,),ln 1,1x y y x x y x=++'=+, 00001|12,1,2x x y x y x ='=+===,所以切点坐标为(1,2), 所求的切线方程为22(1)y x -=-,即2y x =. 故答案为:2y x =.【名师点评】本题考查导数的几何意义,属于基础题.11.(2019∙江苏∙高考真题)在平面直角坐标系xOy 中,点A 在曲线y =ln x 上,且该曲线在点A 处的切线经过点(‐e ,‐1)(e 为自然对数的底数),则点A 的坐标是 . 【答案】(e, 1).【详细分析】设出切点坐标,得到切线方程,然后求解方程得到横坐标的值可得切点坐标. 【答案详解】设点()00,A x y ,则00ln y x =.又1y x'=, 当0x x =时,01y x '=, 点A 在曲线ln y x =上的切线为0001()y y x x x -=-, 即00ln 1xy x x -=-, 代入点(),1e --,得001ln 1ex x ---=-, 即00ln x x e =,考查函数()ln H x x x =,当()0,1x ∈时,()0H x <,当()1,x ∈+∞时,()0H x >,且()'ln 1H x x =+,当1x >时,()()'0,>H x H x 单调递增,注意到()H e e =,故00ln x x e =存在唯一的实数根0x e =,此时01y =, 故点A 的坐标为(),1A e .【名师点评】导数运算及切线的理解应注意的问题:一是利用公式求导时要特别注意除法公式中分子的符号,防止与乘法公式混淆.二是直线与曲线公共点的个数不是切线的本质,直线与曲线只有一个公共点,直线不一定是曲线的切线,同样,直线是曲线的切线,则直线与曲线可能有两个或两个以上的公共点.12.(2019∙全国∙高考真题)已知曲线e ln x y a x x =+在点()1,ae 处的切线方程为2y x b =+,则A .,1a e b ==-B .,1a e b ==C .1,1a e b -==D .1,1a e b -==-【答案】D【过程解析】通过求导数,确定得到切线斜率的表达式,求得a ,将点的坐标代入直线方程,求得b . 【答案详解】答案详解:ln 1,x y ae x '=++1|12x k y ae ='==+=,1a e -∴=将(1,1)代入2y x b =+得21,1b b +==-,故选D .【名师点评】本题关键得到含有a ,b 的等式,利用导数几何意义和点在曲线上得到方程关系. 13.(2019∙天津∙高考真题) 曲线cos 2xy x =-在点()0,1处的切线方程为 . 【答案】220x y +-=【详细分析】利用导数值确定切线斜率,再用点斜式写出切线方程. 【答案详解】1'sin 2y x =--,当0x =时其值为12-,故所求的切线方程为112y x -=-,即220x y +-=.【名师点评】曲线切线方程的求法:(1)以曲线上的点(x 0,f (x 0))为切点的切线方程的求解步骤: ①求出函数f (x )的导数f ′(x ); ②求切线的斜率f ′(x 0);③写出切线方程y -f (x 0)=f ′(x 0)(x -x 0),并化简.(2)如果已知点(x 1,y 1)不在曲线上,则设出切点(x 0,y 0),解方程组0010010()'()y f x y y f x x x=⎧⎪-⎨=⎪-⎩得切点(x 0,y 0),进而确定切线方程.14.(2019∙全国∙高考真题)曲线23()e x y x x =+在点(0,0)处的切线方程为 .【答案】30x y -=.【详细分析】本题根据导数的几何意义,通过求导数,确定得到切线的斜率,利用直线方程的点斜式求得切线方程【答案详解】答案详解:/223(21)3()3(31),x x x y x e x x e x x e =+++=++所以,/0|3x k y ===所以,曲线23()e x y x x =+在点(0,0)处的切线方程为3y x =,即30x y -=.【名师点评】准确求导数是进一步计算的基础,本题易因为导数的运算法则掌握不熟,二导致计算错误.求导要“慢”,计算要准,是解答此类问题的基本要求.15.(2019∙全国∙高考真题)曲线y =2sin x +cos x 在点(π,–1)处的切线方程为A .10x y --π-=B .2210x y --π-=C .2210x y +-π+=D .10x y +-π+=【答案】C【详细分析】先判定点(,1)π-是否为切点,再利用导数的几何意义求解.【答案详解】当x π=时,2sin cos 1y =π+π=-,即点(,1)π-在曲线2sin cos y x x =+上.2cos sin ,y x x '=- 2cos sin 2,x y πππ=∴=-=-'则2sin cos y x x =+在点(,1)π-处的切线方程为(1)2()y x --=--π,即2210x y +-π+=.故选C .【名师点评】本题考查利用导数工具研究曲线的切线方程,渗透了直观想象、逻辑推理和数学运算素养.采取导数法,利用函数与方程思想解题.学生易在非切点处直接求导数而出错,首先证明已知点是否为切点,若是切点,可以直接利用导数求解;若不是切点,设出切点,再求导,然后列出切线方程.考点03 公切线问题1.(2024∙全国新Ⅰ卷∙高考真题)若曲线e x y x =+在点()0,1处的切线也是曲线ln(1)y x a =++的切线,则=a .【答案】ln 2【详细分析】先求出曲线e x y x =+在()0,1的切线方程,再设曲线()ln 1y x a =++的切点为()()00,ln 1x x a ++,求出y ',利用公切线斜率相等求出0x ,表示出切线方程,结合两切线方程相同即可求解. 【答案详解】由e x y x =+得e 1x y '=+,00|e 12x y ='=+=, 故曲线e x y x =+在()0,1处的切线方程为21y x =+;由()ln 1y x a =++得11y x '=+, 设切线与曲线()ln 1y x a =++相切的切点为()()00,ln 1x x a ++, 由两曲线有公切线得0121y x '==+,解得012x =-,则切点为11,ln 22a ⎛⎫-+ ⎪⎝⎭,切线方程为112ln 21ln 222y x a x a ⎛⎫=+++=++- ⎪⎝⎭,根据两切线重合,所以ln 20a -=,解得ln 2a =. 故答案为:ln 22.(2016∙全国∙高考真题)若直线y kx b =+是曲线ln 2y x =+的切线,也是曲线ln(1)y x =+的切线,则b = .【答案】1ln 2-【答案详解】试题详细分析:对函数ln 2y x =+求导得1y x '=,对ln(1)y x =+求导得11y x '=+,设直线y kx b =+与曲线ln 2y x =+相切于点111(,)P x y ,与曲线ln(1)y x =+相切于点222(,)P x y ,则1122ln 2,ln(1)y x y x =+=+,由点111(,)P x y 在切线上得()1111ln 2()y x x x x -+=-,由点222(,)P x y 在切线上得2221ln(1)()1y x x x x -+=-+,这两条直线表示同一条直线,所以,解得11111,2,ln 211ln 22x k b x x =∴===+-=-. 【考点】导数的几何意义【名师点评】函数f (x )在点x 0处的导数f ′(x 0)的几何意义是曲线y =f (x )在点P (x 0,y 0)处的切线的斜率.相应地,切线方程为y−y 0=f ′(x 0)(x−x 0). 注意:求曲线切线时,要分清在点P 处的切线与过点P 的切线的不同.3.(2015∙全国∙高考真题)已知曲线ln y x x =+在点()1,1处的切线与曲线()221y ax a x =+++相切,则a= . 【答案】8【答案详解】试题详细分析:函数ln y x x =+在(1,1)处的导数为111|1|2x x y x===+=',所以切线方程为;曲线2(2)1y ax a x =+++的导函数的为,因与该曲线相切,可令,当时,曲线为直线,与直线平行,不符合题意;当时,代入曲线方程可求得切点,代入切线方程即可求得.考点:导函数的运用.【方法名师点评】求曲线在某一点的切线,可先求得曲线在该点的导函数值,也即该点切线的斜率值,再由点斜式得到切线的方程,当已知切线方程而求函数中的参数时,可先求得函数的导函数,令导函数的值等于切线的斜率,这样便能确定切点的横坐标,再将横坐标代入曲线(切线)得到纵坐标得到切点坐标,并代入切线(曲线)方程便可求得参数.考点04 利用导数判断函数单调性及其应用1.(2024∙全国新Ⅰ卷∙高考真题)(多选)设函数2()(1)(4)f x x x =--,则( ) A .3x =是()f x 的极小值点 B .当01x <<时,()2()f x f x <C .当12x <<时,4(21)0f x -<-<D .当10x -<<时,(2)()f x f x ->【答案】ACD【详细分析】求出函数()f x 的导数,得到极值点,即可判断A ;利用函数的单调性可判断B ;根据函数()f x 在()1,3上的值域即可判断C ;直接作差可判断D.【答案详解】对A ,因为函数()f x 的定义域为R ,而()()()()()()22141313f x x x x x x =--+-=--',易知当()1,3x ∈时,()0f x '<,当(),1x ∞∈-或()3,x ∞∈+时,()0f x '>函数()f x 在(),1∞-上单调递增,在()1,3上单调递减,在()3,∞+上单调递增,故3x =是函数()f x 的极小值点,正确;对B ,当01x <<时,()210x x x x -=->,所以210x x >>>,而由上可知,函数()f x 在()0,1上单调递增,所以()()2f x f x >,错误;对C ,当12x <<时,1213x <-<,而由上可知,函数()f x 在()1,3上单调递减, 所以()()()1213f f x f >->,即()4210f x -<-<,正确;对D ,当10x -<<时,()()()()()()222(2)()12141220f x f x x x x x x x --=------=-->, 所以(2)()f x f x ->,正确; 故选:ACD.2.(2023∙全国新Ⅱ卷∙高考真题)已知函数()e ln xf x a x =-在区间()1,2上单调递增,则a 的最小值为( ). A .2e B .e C .1e - D .2e -【答案】C【详细分析】根据()1e 0xf x a x'=-≥在()1,2上恒成立,再根据分参求最值即可求出. 【答案详解】依题可知,()1e 0xf x a x '=-≥在()1,2上恒成立,显然0a >,所以1e x x a≥, 设()()e ,1,2x g x x x =∈,所以()()1e 0xg x x '=+>,所以()g x 在()1,2上单调递增,()()1e g x g >=,故1e a ≥,即11e ea -≥=,即a 的最小值为1e -. 故选:C .3.(2023∙全国乙卷∙高考真题)设()0,1a ∈,若函数()()1xx f x a a =++在()0,∞+上单调递增,则a 的取值范围是 .【答案】1,12⎫-⎪⎢⎪⎣⎭【详细分析】原问题等价于()()()ln 1ln 10xx f x a a a a '=+++≥恒成立,据此将所得的不等式进行恒等变形,可得()1ln ln 1xa a a a +⎛⎫≥-⎪+⎝⎭,由右侧函数的单调性可得实数a 的二次不等式,求解二次不等式后可确定实数a 的取值范围.【答案详解】由函数的过程解析式可得()()()ln 1ln 10xx f x a a a a '=+++≥在区间()0,∞+上恒成立,则()()1ln 1ln xxa a a a ++≥-,即()1ln ln 1xa a a a +⎛⎫≥-⎪+⎝⎭在区间()0,∞+上恒成立, 故()01ln 1ln 1a a a a +⎛⎫=≥-⎪+⎝⎭,而()11,2a +∈,故()ln 10a +>,故()ln 1ln 01a a a ⎧+≥-⎨<<⎩即()1101a a a ⎧+≥⎨<<⎩,故112a ≤<,结合题意可得实数a 的取值范围是1,12⎫⎪⎢⎪⎣⎭.故答案为:1,12⎫⎪⎢⎪⎣⎭. 4.(2019∙北京∙高考真题)设函数f (x )=e x +a e −x (a 为常数).若f (x )为奇函数,则a = ;若f (x )是R 上的增函数,则a 的取值范围是 . 【答案】 ‐1; (],0-∞.【详细分析】首先由奇函数的定义得到关于a 的恒等式,据此可得a 的值,然后利用导函数的过程解析式可得a 的取值范围.【答案详解】若函数()x x f x e ae -=+为奇函数,则()()(),x x x xf x f x e ae e ae ---=-+=-+,()()1 0x x a e e -++=对任意的x 恒成立.若函数()x x f x e ae -=+是R 上的增函数,则()' 0x xf x e ae -=-≥恒成立,2,0x a e a ≤≤.即实数a 的取值范围是(],0-∞【名师点评】本题考查函数的奇偶性、单调性、利用单调性确定参数的范围.解答过程中,需利用转化与化归思想,转化成恒成立问题.注重重点知识、基础知识、基本运算能力的考查.考点05 求极值与最值及其应用1.(2024∙上海∙高考真题)已知函数()f x 的定义域为R ,定义集合()()(){}0000,,,M x x x x f x f x ∞=∈∈-<R ,在使得[]1,1M =-的所有()f x 中,下列成立的是( ) A .存在()f x 是偶函数 B .存在()f x 在2x =处取最大值 C .存在()f x 是严格增函数 D .存在()f x 在=1x -处取到极小值【答案】B【详细分析】对于ACD 利用反证法并结合函数奇偶性、单调性以及极小值的概念即可判断,对于B ,构造函数()2,1,111,1x f x x x x -<-⎧⎪=-≤≤⎨⎪>⎩即可判断.【答案详解】对于A ,若存在 ()y f x = 是偶函数, 取 01[1,1]x =∈-, 则对于任意 (,1),()(1)x f x f ∈-∞<, 而 (1)(1)f f -=, 矛盾, 故 A 错误;对于B ,可构造函数()2,1,,11,1,1,x f x x x x -<-⎧⎪=-≤≤⎨⎪>⎩满足集合[]1,1M =-,当1x <-时,则()2f x =-,当11x -≤≤时,()[]1,1f x ∈-,当1x >时,()1f x =, 则该函数()f x 的最大值是()2f ,则B 正确;对C ,假设存在()f x ,使得()f x 严格递增,则M =R ,与已知[]1,1M =-矛盾,则C 错误;对D ,假设存在()f x ,使得()f x 在=1x -处取极小值,则在1-的左侧附近存在n ,使得()()1f n f >-,这与已知集合M 的定义矛盾,故D 错误; 故选:B.2.(2023∙全国新Ⅱ卷∙高考真题)若函数()()2ln 0b cf x a x a x x =++≠既有极大值也有极小值,则( ). A .0bc > B .0ab > C .280b ac +> D .0ac <【答案】BCD【详细分析】求出函数()f x 的导数()f x ',由已知可得()f x '在(0,)+∞上有两个变号零点,转化为一元二次方程有两个不等的正根判断作答.【答案详解】函数2()ln b c f x a x x x =++的定义域为(0,)+∞,求导得223322()a b c ax bx cf x x x x x --'=--=, 因为函数()f x 既有极大值也有极小值,则函数()f x '在(0,)+∞上有两个变号零点,而0a ≠, 因此方程220ax bx c --=有两个不等的正根12,x x ,于是21212Δ80020b ac b x x a c x x a ⎧⎪=+>⎪⎪+=>⎨⎪⎪=->⎪⎩,即有280b ac +>,0ab >,0ac <,显然20a bc <,即0bc <,A 错误,BCD 正确.故选:BCD3.(2022∙全国乙卷∙高考真题)函数()()cos 1sin 1f x x x x =+++在区间[]0,2π的最小值、最大值分别为( ) A .ππ22-,B .3ππ22-, C .ππ222-+,D .3ππ222-+, 【答案】D【详细分析】利用导数求得()f x 的单调区间,从而判断出()f x 在区间[]0,2π上的最小值和最大值. 【答案详解】()()()sin sin 1cos 1cos f x x x x x x x '=-+++=+,所以()f x 在区间π0,2⎛⎫ ⎪⎝⎭和3π,2π2⎛⎫ ⎪⎝⎭上()0f x ¢>,即()f x 单调递增;在区间π3π,22⎛⎫⎪⎝⎭上()0f x '<,即()f x 单调递减,又()()02π2f f ==,ππ222f ⎛⎫=+ ⎪⎝⎭,3π3π3π11222f ⎛⎫⎛⎫=-++=- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,所以()f x 在区间[]0,2π上的最小值为3π2-,最大值为π22+. 故选:D4.(2022∙全国甲卷∙高考真题)当1x =时,函数()ln bf x a x x=+取得最大值2-,则(2)f '=( ) A .1- B .12-C .12D .1【答案】B【详细分析】根据题意可知()12f =-,()10f '=即可解得,a b ,再根据()f x '即可解出. 【答案详解】因为函数()f x 定义域为()0,∞+,所以依题可知,()12f =-,()10f '=,而()2a b f x x x -'=,所以2,0b a b =--=,即2,2a b =-=-,所以()222f x x x'=-+,因此函数()f x 在()0,1上递增,在()1,∞+上递减,1x =时取最大值,满足题意,即有()112122f =-+=-'. 故选:B.5.(2021∙全国新Ⅰ卷∙高考真题)函数()212ln f x x x =--的最小值为 . 【答案】1【详细分析】由过程解析式知()f x 定义域为(0,)+∞,讨论102x <≤、112x <≤、1x >,并结合导数研究的单调性,即可求()f x 最小值.【答案详解】由题设知:()|21|2ln f x x x =--定义域为(0,)+∞,∴当102x <≤时,()122ln f x x x =--,此时()f x 单调递减;当112x <≤时,()212ln f x x x =--,有2()20f x x'=-≤,此时()f x 单调递减; 当1x >时,()212ln f x x x =--,有2()20f x x'=->,此时()f x 单调递增; 又()f x 在各分段的界点处连续,∴综上有:01x <≤时,()f x 单调递减,1x >时,()f x 单调递增; ∴()(1)1f x f ≥=故答案为:1.考点06 利用导数研究函数的极值点及其应用1.(2022∙全国新Ⅰ卷∙高考真题)(多选)已知函数3()1f x x x =-+,则( ) A .()f x 有两个极值点B .()f x 有三个零点C .点(0,1)是曲线()y f x =的对称中心D .直线2y x =是曲线()y f x =的切线【答案】AC【详细分析】利用极值点的定义可判断A ,结合()f x 的单调性、极值可判断B ,利用平移可判断C ;利用导数的几何意义判断D.【答案详解】由题,()231f x x '=-,令()0f x ¢>得3x >或3x <-,令()0f x '<得33x -<<,所以()f x 在(,3-∞-,(,)3+∞上单调递增,(33-上单调递减,所以3x =±是极值点,故A 正确;因(1039f -=+>,10f =>,()250f -=-<,所以,函数()f x 在,⎛-∞ ⎝⎭上有一个零点,当3x ≥时,()03f x f ⎫≥>⎪⎪⎝⎭,即函数()f x 在3⎫∞⎪⎪⎝⎭上无零点, 综上所述,函数()f x 有一个零点,故B 错误;令3()h x x x =-,该函数的定义域为R ,()()()()33h x x x x x h x -=---=-+=-, 则()h x 是奇函数,(0,0)是()h x 的对称中心, 将()h x 的图象向上移动一个单位得到()f x 的图象, 所以点(0,1)是曲线()y f x =的对称中心,故C 正确;令()2312f x x '=-=,可得1x =±,又()(1)11f f =-=,当切点为(1,1)时,切线方程为21y x =-,当切点为(1,1)-时,切线方程为23y x =+,故D 错误.故选:AC.2.(2022∙全国乙卷∙高考真题)已知1x x =和2x x =分别是函数2()2e x f x a x =-(0a >且1a ≠)的极小值点和极大值点.若12x x <,则a 的取值范围是 .【答案】1,1e ⎛⎫ ⎪⎝⎭【详细分析】法一:依题可知,方程2ln 2e 0x a a x ⋅-=的两个根为12,x x ,即函数ln x y a a =⋅与函数e y x =的图象有两个不同的交点,构造函数()ln xg x a a =⋅,利用指数函数的图象和图象变换得到()g x 的图象,利用导数的几何意义求得过原点的切线的斜率,根据几何意义可得出答案. 【答案详解】[方法一]:【最优解】转化法,零点的问题转为函数图象的交点因为()2ln 2e xf x a a x ⋅-'=,所以方程2ln 2e 0x a a x ⋅-=的两个根为12,x x ,即方程ln e x a a x ⋅=的两个根为12,x x ,即函数ln x y a a =⋅与函数e y x =的图象有两个不同的交点,因为12,x x 分别是函数()22e x f x a x =-的极小值点和极大值点,所以函数()f x 在()1,x ∞-和()2,x ∞+上递减,在()12,x x 上递增, 所以当时()1,x ∞-()2,x ∞+,()0f x '<,即e y x =图象在ln x y a a =⋅上方 当()12,x x x ∈时,()0f x '>,即e y x =图象在ln x y a a =⋅下方1a >,图象显然不符合题意,所以01a <<.令()ln x g x a a =⋅,则()2ln ,01xg x a a a =⋅<<',设过原点且与函数()y g x =的图象相切的直线的切点为()00,ln xx a a ⋅,则切线的斜率为()020ln x g x a a ='⋅,故切线方程为()0020ln ln x x y a a a a x x -⋅=⋅-, 则有0020ln ln x x a a x a a -⋅=-⋅,解得01ln x a=,则切线的斜率为122ln ln eln a a a a ⋅=, 因为函数ln x y a a =⋅与函数e y x =的图象有两个不同的交点,所以2eln e a <,解得1e e a <<,又01a <<,所以11ea <<,综上所述,a 的取值范围为1,1e ⎛⎫⎪⎝⎭.[方法二]:【通性通法】构造新函数,二次求导()2ln 2e x f x a a x ⋅-'==0的两个根为12,x x因为12,x x 分别是函数()22e x f x a x =-的极小值点和极大值点,所以函数()f x 在()1,x ∞-和()2,x ∞+上递减,在()12,x x 上递增,设函数()()()g 2ln xx f x a a ex ='=-,则()()22ln 2x x a a e '=-,若1a >,则()x '在R 上单调递增,此时若()00f x '=,则()f x '在()0,x ∞-上单调递减,在()0,x ∞+上单调递增,此时若有1x x =和2x x =分别是函数()22(0x f x a ex a =->且1)a ≠的极小值点和极大值点,则12x x >,不符合题意;若01a <<,则()x '在R 上单调递减,此时若()00x '=,则()f x '在()0,x ∞-上单调递增,在()0,x ∞+上单调递减,令()00x '=,则02(ln )xea a =,此时若有1x x =和2x x =分别是函数()22(0x f x a ex a =->且1)a ≠的极小值点和极大值点,且12x x <,则需满足()00f x '>,()()00002ln 20ln xe f x a a ex ex a ⎛⎫=-=-> ⎪⎝⎭',即001ln 1ln x x a a<>故()002ln ln ln 1ln x e a x a a ==>,所以11e a <<. 【整体点评】法一:利用函数的零点与两函数图象交点的关系,由数形结合解出,突出“小题小做”,是该题的最优解;法二:通过构造新函数,多次求导判断单调性,根据极值点的大小关系得出不等式,解出即可,该法属于通性通法.3.(2021∙全国乙卷∙高考真题)设0a ≠,若a 为函数()()()2f x a x a x b =--的极大值点,则( ) A .a b < B .a b > C .2ab a < D .2ab a >【答案】D 【详细分析】先考虑函数的零点情况,注意零点左右附近函数值是否变号,结合极大值点的性质,对进行分类讨论,画出图象,即可得到,a b 所满足的关系,由此确定正确选项.【答案详解】若a b =,则()()3f x a x a =-为单调函数,无极值点,不符合题意,故a b ¹.()f x ∴有a 和b 两个不同零点,且在x a =左右附近是不变号,在x b =左右附近是变号的.依题意,a 为函数的极大值点,∴在x a =左右附近都是小于零的.当a<0时,由x b >,()0f x ≤,画出()f x 的图象如下图所示:。
最新五年重庆文科数学高考题导数(有答案)

优秀学习资料 欢迎下载最新五年重庆高考文科数学题型汇总------《导数》1.设 f ( x) 在 xx处可到,且limf ( x 0 3 x)f (x 0 )1,则 f ( x 0 ) 等于()xx oA.1B.1C .1D.124 32.曲线 y x 33 x 2 1( )在点( 1,- 1)处的切线方程为A . y 3x 4B . y3x 2C . y 4x 3D . y 4x 53.函数 y 1 3x x 3 有()A 极小值 -1极大值 1B 极小值 -2 ,极大值 3C 极小值 -2, 极大值 2D 极小值 -1,极大值 34.函 y 2x 33x 2 12x 5 在区间 [0,3] 上最大值与最小值分别是()A. 5,-15B. 5,-4C. -4,-15D. 5,-165.已知函数 yf ( x) 的导函数 yf( x)的图像如下,则 () yA .函数 f (x)有 1 个极大值点, 1 个极小值点B .函数f ( x)有 2 个极大值点, 2 个极小值点x 1x 2x 3 Ox 4xC .函数 f ( x) 有 3 个极大值点, 1 个极小值点D .函数f ( x)有 1 个极大值点, 3 个极小值点6. 右图为函数 f ( x)ax 3 bx 2 cx d 的图象, f ' ( x) 为函数 f (x) 的导函数,则不等式x. f ' ( x) 0 的解集是 ______7. 设 a 为实数,函数 f ( x) x 3 ax 2(a2) x 的导函数是 f (x) 是偶函数,则a =.8.曲线 y x 3 2x 4 在点( 1, 3)处的切线的斜率为3B . 1C . 3D . 3A .39. 已知函数 f (x)在 x 1处的导数值为 3,则f ( x) 的解析式可能是A . f ( x)x 2 x 2B . f ( x)2(x 1)C.f ( x) 2x24x2D.f ( x)x 110. 已知函数f ( x)x3ax2bx (a,b R) ,若函数f( x) 在 x1处有极值4.⑴求 f (x) 的单调递减区间;⑵求函数 f ( x) 在1, 2 上的最大值和最小值.11.已知函数 f (x) 2x3mx2(1 m) x,( x R).(1)当m 1时,解不等式 f ' (x)0 ;(2)若曲线y f ( x) 的所有切线中,切线斜率的最小值为11,求m的值.12.设函数 f ( x)x33ax b(a0) .(Ⅰ)若曲线y f ( x) 在点 (2,f (2) ) 处与直线 y8 相切,求 a,b 的值;(Ⅱ)求函数 f ( x) 的极值点.13.设函数 f ( x)x3ax29x1(a 0) 若曲线y f ( x) 的斜率最小的切线与直线12 x y 6 平行,求:(Ⅰ) a 的值 ;(Ⅱ)函数 f ( x)的单调区间 .14.已知函数方程是f (x)x3ax2bx 1(x R) ,函数 y f ( x) 的图像在点 P(1, f (1))的切线y x 4 .(Ⅰ)求函数 f ( x) 的解析式;(Ⅱ)若函数 f ( x) 在区间k, k 2上是单调函数,求实数k的取值范围.315.已知函数 f ( x)x3ax2 4 (a R).(1)若函数y f ( x) 的图象在点P( 1, f (1) )处的切线的倾斜角为,求实数 a 的值;4(2)设 f ( x) 的导函数是 f '(x) ,在( 1)的条件下,若 m, n [ 1,1],求 f (m) f '(n) 的最小值.(3)若存在x0(0,) ,使 f (x0 ) 0 ,求 a 的取值范围.答案: 1.D 2.B3.A4.A5.A6. (,3)(0, 3)7. a8.B9.A10. 解:⑴ f ( x) 3x 22axb ,依题意有 f (1)0 即 32a b 0 得 a2 .f (1) 4 1 a b 4 b7所以 f ( x)3x 2 4x7 (3x7)( x 1) ,由 f ( x)0 ,得7x 1,所以函数 f (x)3的单调递减区间 (7 ,1).3⑵由⑴知 f ( x) x 3 2x 2 7 x, f ( x) 3x 24x 7 (3x 7)( x 1) ,令 f ( x)0 ,解得 17, x 21.x3f ( x) , f (x) 随 x 的变化情况如下表:x 1 ( 1,1) 1(1,2)2f ( x)-f ( x)8 递减区间 极小值 -4递增区间 2由上表知,函数f ( x) 在 ( 1,1)上单调递减,在(1,2) 上单调递增.故可得f ( x) min f (1) 4, f ( x) maxf (1) 8 .11. 解:( 1),10,3( 2) f ' ( x) 6x 22mx 1 m 6( xm ) 2 1 m m 2661 mm 211 m6或 12612. 解:(Ⅰ) f 'x3x 2 3a ,∵曲线 yf ( x) 在点 (2, f (2) ) 处与直线 y 8相切,f ' 23 4a0 a4,∴b 24.f 2 8 8 6a b 8(Ⅱ)∵ f ' x 3 x 2 aa 0 ,当 a0 时, f ' x0,函数 f (x) 在 ,上单调递增,此时函数 f ( x) 没有极值点.当 a 0 时,由 f ' x0 xa ,当 x , a 时, f ' x 0 , 当 xa, a 时, f ' x0 ,当 x a ,时, f 'x0 ,∴此时 xa 是 f ( x) 的极大值点, x a 是 f ( x) 的极小值点.13. 解:(Ⅰ)因f ( x) x 2 ax 2 9x 1所以 f (x)3x 2 2ax 93( x a2 a 2)9.33即当 xa时, f ( x)取得最小值9 a 2 .33因斜率最小的切线与 12xy 6 平行,即该切线的斜率为 -12,所以9 a 212,即 a 29.3解得 a3,由题设 a 0,所以 a3.(Ⅱ)由(Ⅰ)知 a3,因此 f (x) x 3 3x 29x 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 ( 时, 故 在 (, )上为增函数; , 1) f (x) 0, f (x) 1 当 x 时, (x) 故 f ( x) 在( ,)上为减函数; ( 1,3) f 0, 13 当x (3,+ ) 时, f (x)故 在( , )上为增函数 . 0, f ( x) 3由此可见,函数 的单调递增区间为 )和( , );f (x) ( , 1 3 单调递减区间为( 13,).14. 解:(Ⅰ)由于f ( x) 3x 2 2ax b ,f 1 1 2a b 3 1 由题意得 1 即a b2 ,f55a 5xx 35x28x 1 ., fb 8(Ⅱ) 由于 f (x) 3x 2 10 x8 3x 4 x 2 0 ,42 ,所以函数 f (x)的单调区间是4 4 , 2,则 x或 x,, ,2 333故 k, k2 ,4或 k ,k2 4, 2 或 k, k2 2,33 3332 224 k3 或 k2 ,k或33k432 或 k4 2 , k,242,.k或 k333315. 解:( 1) f '(x)3x 2 2ax ,据题意 f '(1)tan14∴ 3 2a 1,即 a 2 .( 2)由( 1)知, f ( x)324 ,则 f '(x)24xx 2x 3xx –1 ( –1, 0)0 ( 0,1)1 f '(x) –7 — 0+ 1 f (x)–1↘–4 ↗–3∴ 对于 m [ 1,1],f ( m) 的最小值为 f (0) 4∵ f '( x)3x24x 的对称轴为 x2,且抛物线开口向下,3∴ x [ 1,1], f '(x) 的最小值为 f '(1) 与 f '(1) 中较小的∵ f '(1) 1,f '( 1)7∴ 当 x [ 1,1], f '( x) 的最小值为 –7当 n [1,1], f '(n) 的最小值为 –7∴ f ( m) f '(n) 的最小值为 –11( 3)∵f '(x)3x( x2a )3①若 a 0 ,当 x > 0 时, f '(x) ∴ f (x) 在 [0, ) 上单调递减又 f (0) 4 ,则当 x > 0 时,0 ,f ( x)4∴ 当 a 0 时,不存在x 0 > 0,仅 f (x 0 ) 0②若 a > 0,则当 0x2a时, f '( x)3 当 x 2a 时, f '(x)0 ,3从而 f ( x) 在,2a ) 上单调递增,在 [ 2a ) 上单调递减(0,3 3∴ 当 x[0,] 时, f (x)maxf (2a)8a 3 4a 3 4 4a 3 4327 9 27据题意, 4a 34 0,即 a 327 ,∴ a > 327综上, a 的取值范围是 (3, ) .。
(word完整版)高中文科数学导数练习题

专题 8:导数(文)经典例题分析考点一:求导公式。
例 1. f (x) 是 f (x) 1 x32x 1 的导函数,则 f ( 1) 的值是。
3分析: f ' x x 22,所以 f ' 1 1 23答案: 3考点二:导数的几何意义。
例 2.已知函数 y f ( x) 的图象在点 M (1, f (1)) 处的切线方程是 y 1x 2 ,则2f (1) f (1)。
分析:由于 k 1,所以25,所以 f 15,所以221f ' 1,由切线过点M (1,f (1)),可得点M的纵坐标为2f 1 f ' 13答案: 3例 3.曲线y x32x24x 2 在点 (1, 3) 处的切线方程是。
分析: y'3x24x 4 ,点 (1, 3) 处切线的斜率为k 3 4 4 5 ,所以设切线方程为 y5x b ,将点 (1, 3) 带入切线方程可得b 2 ,所以,过曲线上点(1,3)处的切线方程为:5x y 2 0答案: 5x y 20评论:以上两小题均是对导数的几何意义的考察。
考点三:导数的几何意义的应用。
例 4.已知曲线 C :y x33x 22x,直线 l : y kx ,且直线l 与曲线C相切于点x0 , y0 x00 ,求直线l的方程及切点坐标。
解析:直线过原点,则 k y0 x0 0 。
由点x0, y0在曲线 C 上,则x0y 0 x 0 3 3x 0 22x 0 , y 0x 0 23x 02。
又 y' 3x 26x2 ,在x 0x 0 , y 0处 曲 线 C 的 切 线 斜 率 为 k f ' x 03x 0 2 6x 02 ,23x 0 22 6x 02 ,整理得: 2 x 0 3x 0 0 ,解得: x 03 0x 03x 0或 x 02(舍),此时,y 03 , k 1 。
所以,直线 l 的方程为 y1x ,切点坐标是8443 , 3 。
完整版)导数最新文科高考数学真题

完整版)导数最新文科高考数学真题1.曲线y=xex-1在点(1,1)处的切线斜率为2e。
(选项C)2.曲线y=ax-ln(x+1)在点(0,0)处的切线方程为y=2x,因此a=3.(选项D)3.根据导函数y'=f'(x)的图象,确定函数y=f(x)的图象为B。
4.函数f(x)=2/x+lnx,其导数为f'(x)=-2/x^2+1/x。
解方程f'(x)=0,得到x=2为f(x)的极小值点。
(选项D)5.如果p:f(x)=q:x是f(x)的极值点,则p是q的必要条件,但不是充分条件。
(选项C)6.曲线y=x^3-x+3在点(1,3)处的切线方程为2x-y+1=0.7.曲线y=kx+lnx在点(1,k)处的切线平行于x轴,因此k=-1.8.曲线y=ax-lnx在点(1,a)处的切线平行于x轴,因此a=1/2.(选项1/2)9.曲线y=-5ex+3在点(0,-2)处的切线方程为5x+y+2=0.10.曲线y=x+1(α∈R)在点(1,2)处的切线经过坐标原点,因此α=2.11.曲线y=x(3lnx+1)在点(1,1)处的切线方程为4x-y-3=0.12.曲线y=e^x上点P处的切线平行于直线2x+y+1=0,因此P的坐标为(-ln2,2)。
13.曲线y=xlnx上点P处的切线平行于直线2x-y+1=0,因此P的坐标为(e,e)。
14.函数y=-x^2没有明显的问题,但是缺少了后面的部分,因此无法确定答案。
15.若函数f(x)=kx-lnx在区间(1,+∞)单调递增,则k的取值范围是[1,+∞)。
16.函数f(x)=(1-cosx)sinx在[-π,π]的图象大致为下凸的W 形,拐点为x=0.17.已知曲线y=x+lnx在点(1,1)处的切线与曲线y=ax+(a+2)x+1相切,则2a=8.18.函数y=xe在其极值点处的切线方程为y=-x/e。
19.已知函数f(x)=axlnx,其中a为实数,且f'(x)为f(x)的导函数,若f'(1)=3,则a的值为3.20.曲线y=x^2的在点(1,2)处的切线方程为x-y+1=0.21.函数y=f(x)的导函数y=f'(x)的图象为下凸的W形,则函数y=f(x)的图象可能是D。
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高考文科数学导数真题汇编(带答案)高考数学文科导数真题汇编答案一、客观题组4.设函数f(x)在R上可导,其导函数f'(x),且函数f(x)在x=-2处取得极小值,则函数y=xf'(x)的图象可能是。
5.设函数f(x)=x^2-2x,则f(x)的单调递减区间为。
7.设函数f(x)在R上可导,其导函数f'(x),且函数f(x)在x=2处取得极大值,则函数y=xf'(x)的图象可能是。
8.设函数f(x)=1/(2x-lnx),则x=2为f(x)的极小值点。
9.函数y=1/(2x-lnx)的单调递减区间为(0,1]。
11.已知函数f(x)=x^2+bx+c的图象经过点(1,2),且在点(2,3)处的切线斜率为4,则b=3.12.已知函数f(x)=ax^2+bx+c的图象过点(1,1),且在点(2,3)处的切线斜率为5,则a=2.二、大题组2011新课标】21.已知函数f(x)=aln(x/b)+2,曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程为x+2y-3=0.(1) 求a、b的值;(2) 证明:当x>1,且x≠b时,f(x)>2ln(x/b)。
解析】1) f'(x)=a/(xlnb)+2/x,由于直线x+2y-3=0的斜率为-1/2,且过点(1,f(1)),解得a=1,b=1.2) 由(1)知f(x)=ln(x)+1,所以f(x)-2ln(x/b)=ln(x/b)+1>0,当x>1,且x≠b时,f(x)>2ln(x/b)成立。
2012新课标】21.设函数f(x)=ex-ax-2.(1) 求f(x)的单调区间;(2) 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。
解析】1) f(x)的定义域为(-∞,+∞),f'(x)=ex-a,若a≤0,则f'(x)>0,所以f(x)在(-∞,+∞)单调递增。
故x∈(-∞,1)时,f(x)>2可得f(x)单调递增。
2) 当a=1时,f'(x)=ex-1,(x-k)f'(x)+x+1>0化简得e^(k-1)x>1-k。
当x=1时,e^(k-1)>1-k,即k<2.当x→+∞时,e^(k-1)x→+∞,所以k≥2.综上可得k的最大值为1.1)首先求导数:f'(x) = 2xex + x2ex = xex(2 + x)。
令f'(x) = 0,得到x = 0或x = -2.因此,f(x)的驻点为0和-2.当x。
0;当x。
0时,f'(x)。
0.因此,f(x)在x。
0时单调递增。
所以f(-2)为极小值,f(0)为极大值。
代入函数得f(-2) = 4/e^2,f(0) = 0.2)曲线y = f(x)的切线斜率为f'(x)。
因此,当f'(x)。
0时,切线斜率为正数;当-2 < x < 0时,切线斜率为负数。
所以,要求切线斜率为负数,x必须在(-2,0)之间。
设切线方程为y = kx + b,由于切线过x轴,所以b = 0.又因为切线斜率为负数,所以k < 0.因此,切线方程为y = kx,其中k的取值范围为(-∞,0)。
1)已知f(x)=alnx+b,f'(x)=a/x,由题设得f'(1)=1/2,所以a=1/2.代入f(x)得f(x)=1/2lnx+b,又知道f(1)=1/2+b,所以b=1/2-f(1)。
2)根据f(x)的定义域和f'(x)的符号可得f(x)在(1,∞)上单调递增。
所以当a≤1/2时,对于任意x≥1,f(x)≥f(1)=1/2+b,不可能存在x使得f(x)1/2时,f'(x)1/2时,存在x≥1,使得f(x)2/(1+2f(1))。
2014新课标2】21.已知函数f(x)=x^3-3x^2+ax+2,曲线y=f(x)在点(0,2)处的切线与x轴交点的横坐标为-2.1)求a;2)证明:当a=1时,曲线y=f(x)与直线y=kx-2只有一个交点。
解析】1)f'(x)=3x^2-6x+a,f'(0)=a曲线y=f(x)在点(0,2)处的切线方程为y=ax+2,由题设得-2a+2=0,解得a=1.2)由(1)知,f(x)=x^3-3x^2+x+2设g(x)=f(x)-kx+2=x^3-3x^2+(1-k)x+4由题设知1-k>0,即k<1当x≤0时,g'(x)=3x^2-6x+1-k>0,g(x)单调递增,g(-1)=k-1<0,g(0)=4,所以g(x)在(-∞,0]有唯一实根。
当x>0时,令h(x)=x^3-3x^2+4,则g(x)=h(x)+(1-k)x>h(x)h'(x)=3x^2-6x=3x(x-2),h(x)在(0,2)单调递减,在(2,+∞)单调递增,所以g(x)>h(x)≥h(2)=5所以g(x)在(0,+∞)没有实根综上g(x)在R由唯一实根,即曲线y=f(x)与直线y=kx-2只有一个交点。
2015新课标1】21.设函数f(x)=x^a(1-x)^{1-a}。
1)讨论f(x)的导函数f'(x)零点的个数;2)证明:当a>1时,f(x)≥2a+a ln(1-a).解析】1) f'(x)=x^{a-1}(1-x)^{-a}(a-x),当0<x<1时,f'(x)=0的根有两个,分别为a和1.2) 当a>1时,f'(x)=0的两个根a和1中,只有a在(0,1)内。
故只需证明f(x)在x=a处取得最大值即可。
f(a)=a^a(1-a)^{1-a},对f(a)求导得f'(a)=a^a(1-a)^{1-a}[lna-ln(1-a)],令f'(a)=0得a=1/2,此时f(a)=2^(-2a)。
因此,当f(x)有最大值且最大值大于2a-2时,即2^(-2a)>2a-2,解得a1/2,即a的取值范围为(1/2,1]∪(1,+∞)。
2015新课标2】21.已知f(x)=lnx+a(1-x)。
1)讨论f(x)的单调性;2)当f(x)有最大值,且最大值大于2a-2时,求a的取值范围。
解析】已知f(x)=lnx+a(1-x)。
1) f'(x)=1/x-a,当x1/a时,f'(x)>0,f(x)在(1/a,+\infty)上是单调递增的。
2) 当f(x)有最大值时,即f'(x)=0的根在(0,+\infty)内。
令f'(x)=0得x=1/a,此时f(1/a)=ln(1/a)+a(1-1/a),对f(1/a)求导得f'(1/a)=-a^(-2)+1/a,令f'(1/a)=0得a=1,此时f(1/a)=0,不是最大值。
因此,当f(x)有最大值且最大值大于2a-2时,即f(1/a)>2a-2,解得a1,即a的取值范围为(0,1/2]∪(1,+\infty)。
设 $g(x)=\ln x+x-1$,则 $g'(x)=\frac{1}{x}+1$,对于$a>0$,有 $x>a$ 时 $g'(x)>0$,因此 $g(x)$ 在 $(a,+\infty)$ 上单调递增。
又因为 $g(1)=0$,根据不等式 $g(a)<g(1)$,可以得到 $0<g(a)<g(1)=0$,因此 $0<a<1$,即 $a\in(0,1)$。
已知函数 $f(x)=(x-2)e^x+a(x-1)^2$。
I) 讨论 $f(x)$ 的单调性。
i) 设 $a\geq 0$,则当 $x\in(-\infty,1)$ 时,$f'(x)0$。
因此在 $(-\infty,1)$ 上 $f(x)$ 单调递减,在 $(1,+\infty)$ 上$f(x)$ 单调递增。
ii) 设 $a-\frac{1}{e}$,则 $\ln(-2a)0$;当 $x\in(\ln(-2a),1)$ 时,$f'(x)1$,当 $x\in(-\infty,1)$ 时,$f'(x)>0$;当$x\in(1,\ln(-2a))$ 时,$f'(x)0$。
因此在 $(-\infty,1)$ 上 $f(x)$ 单调递增,在 $(1,\ln(-2a))$ 上 $f(x)$ 单调递减,在 $(\ln(-2a),+\infty)$ 上 $f(x)$ 单调递增。
II) 若 $f(x)$ 有两个零点,求 $a$ 的取值范围。
i) 设 $a>0$,则根据 (I) 可知 $f(x)$ 在 $(-\infty,1)$ 上单调递减,在 $(1,+\infty)$ 上单调递增。
又因为 $f(1)=-e0$,因此存在 $b\in(1,2)$ 使得 $f(b)=0$。
又因为 $f(x)$ 在 $(-\infty,1)$ 上单调递减,在 $(1,+\infty)$ 上单调递增,因此$f(x)$ 在 $(-\infty,b)$ 上取负值,在 $(b,+\infty)$ 上取正值。
根据零值定理可知,在 $(-\infty,b)$ 和 $(b,+\infty)$ 中至少有一个区间上 $f(x)$ 为 $0$,因此 $f(x)$ 有两个零点。
ii) 设 $a=0$,则 $f(x)=(x-2)e^x$,因此 $f(x)$ 有一个零点。
iii) 设 $a<0$,则根据 (I) 可知 $f(x)$ 在 $(-\infty,1)$ 上单调递增,在 $(\ln(-2a),+\infty)$ 上单调递增,因此不存在$b\in(1,\ln(-2a))$ 使得 $f(b)=0$。
又因为 $f(x)$ 在 $(-\infty,1)$ 上单调递增,在 $(1,\ln(-2a))$ 上单调递减,在 $(\ln(-2a),+\infty)$ 上单调递增,因此 $f(x)$ 在 $(-\infty,1)$ 上取负值,在 $(1,\ln(-2a))$ 上取正值,在 $(\ln(-2a),+\infty)$ 上取正值。
根据零值定理可知,$f(x)$ 最多只有一个零点。
因此$a\in(0,+\infty)$。
综上,$a$ 的取值范围为 $(0,+\infty)$。
已知函数$f(x)=(x+1)\ln x-a(x-1)$。
1)当$a=4$时,求曲线$y=f(x)$在$(1,f(1))$处的切线方程。
解:代入$a=4$,得$f(x)=(x+1)\ln x-4(x-1)$,$f(1)=0$,切点坐标为$(1,0)$。