2020年新高考数学二轮习题练 专题02 函数与导数

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高考数学二轮复习专题02:函数与导数

高考数学二轮复习专题02:函数与导数
A . f(a)>f(b)
B . f(a)<f(b)
C . f(a)=f(b)
D . f(a)f(b)>0
4. (2分) (2019高二上·浙江期中) 已知 ,且 , , 是函数 的两个相邻的零点,且 ,则 的值为( )
A .
B .
C .
D .
5. (2分) 定义在R上的奇函数f(x),当x≥0时,f(x)= , 则关于x的函数F(x)=f(x)﹣a(0<a<1)的所有零点之和为( )
A . 3a﹣1
B . 1﹣3a
C . 3﹣a﹣1
D . 1﹣3﹣a
6. (2分) 已知函数 的图像为曲线C,若曲线C存在与直线 垂直的切线,则实数m的取值范围是( )
A .
B .
C .
D .
7. (2分) (2016高一上·沈阳期中) 已知函数f(x)满足:当f(x)= ,则f(2+log23)=( )
29-2、答案:略
29-3、答案:略
29-4、答案:略
30-1、
高考数学二轮复习专题02:函数与导数
姓名:________班级:________ 成绩:________
一、 单选题 (共17题;共34分)
1. (2分) (2016高一上·厦门期中) 已知函数f(x)=xln(x﹣1)﹣a,下列说法正确的是( )
A . 当a=0时,f(x)没有零点
B . 当a<0时,f(x)有零点x0 , 且x0∈(2,+∞)
A .
B .
C .
D .
17. (2分) ( )
A . 0
B . π
C . -π
D . 2π
二、 填空题 (共7题;共8分)

高考数学(理科)二轮专题复习课件:第三部分 专题二溯源回扣二函数与导数(共41张PPT)

高考数学(理科)二轮专题复习课件:第三部分 专题二溯源回扣二函数与导数(共41张PPT)

(2)周期性是函数在其定义域上的整体性质,一般地, 对于函数 f(x),如果对于定义域内的任意一个 x 的值:
若 f(x+T)=f(x)(T≠0),则 f(x)是周期函数,T 是它 的一个周期.
2.指数式与对数式的运算公式. am·an=am+n;(am)n=amn;loga(MN)=logaM+logaN; logaMN =logaM-logaN;logaMn=nlogaM;alogaN=N;logaN =llooggbbNa(a>0 且 a≠1,b>0 且 b≠1,M>0,N>0).
(2)微积分基本定理: 一般地,如果 f(x)是区间[a,b]上的连续函数,并且 F′(x)=f(x),那么∫baf(x)dx=F(b)-F(a).
环节二:活用结论规律,快速抢分 1.函数单调性、奇偶性的重要结论. (1)当 k>0 时,函数 f(x)与 kf(x)的单调性相同;当 k<0 时,函数 f(x)与 kf(x)的单调性相反. (2)当 f(x),g(x)同为增(减)函数时,f(x)+g(x)则为增 (减)函数. (3)奇函数在对称的两个区间上有相同的单调性,偶 函数在对称f(x)定义域内任意的 x,都有 f(x+2)=-f(1x),若当 2<x≤3 时,f(x)=x,则 f(2 017) =________.
解析:易知 y=f(x)的最小正周期 T=4, 所以 f(2 017)=f(1)=-f(13)=-13. 答案:-13
6.求函数单调区间时,多个单调区间之间不能用符 号“∪”和“或”连接,可用“和”连接,或用“,”隔 开,单调区间必须是“区间”,而不能用集合或不等式代 替.
(4)f(x)为奇函数⇔f(x)的图象关于原点对称;f(x)为偶 函数⇔f(x)的图象关于 y 轴对称.

2023届新高考数学二轮复习:专题(导数解答题之零点题)提分练习(附答案)

2023届新高考数学二轮复习:专题(导数解答题之零点题)提分练习(附答案)

2023届新高考数学二轮复习:专题(导数解答题之零点题)提分练习【总结】1、函数零点问题的常见题型:判断函数是否存在零点或者求零点的个数;根据含参函数零点情况,求参数的值或取值范围.求解步骤:第一步:将问题转化为函数的零点问题,进而转化为函数的图像与x 轴(或直线y k =)在某区间上的交点问题;第二步:利用导数研究该函数在此区间上的单调性、极值、端点值等性质,进而画出其图像;第三步:结合图像判断零点或根据零点分析参数.【典型例题】例1.(2023秋ꞏ内蒙古包头ꞏ高三统考期末)已知函数()()ln 11f x x a x =--+. (1)若()f x 存在极值,求a 的取值范围;(2)当2a =时,讨论函数()()sin g x f x x =+的零点情况.例2.(2023春ꞏ全国ꞏ高三竞赛)已知函数()()1e cos ,0,2xf x x x π-=+∈.设()f x '为()f x 的导函数.(1)证明:()f x '有且仅有一个极值点;(2)判断()f x 的所有零点之和与2π的大小关系,并说明理由.例3.(2023秋ꞏ重庆ꞏ高三统考学业考试)已知函数2()ln ,R f x x x a x a =--∈.(1)当1a =时,求曲线()f x 在点(1,0)处的切线方程; (2)当02e a <<时,讨论函数()f x 的零点个数.例4.(2023秋ꞏ山东日照ꞏ高三校联考期末)已知函数()sin e ()x f x x a f x π-='-,是()f x 的导函数.(1)若()0f x ≥在(π,π)-上恒成立,求实数a 的取值范围;(2)若(π)0f '=,判断关于x 的方程()1f x =-在*[(21)π(22)π],(N )k k k ++∈,内实数解的个数,并说明理由.例5.(2023秋ꞏ江西赣州ꞏ高三统考期末)已知函数()e x f x =,()22g x x x a =-++.(1)讨论函数()()()h x f x g x =⋅的单调性;(2)若函数()y f x =的图象与函数()y g x =的图象仅有一个交点M ,求证:曲线()y f x =与()y g x =在点M 处有相同的切线,且1,24a ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭.例6.(2023春ꞏ广东江门ꞏ高三校联考开学考试)已知函数21()e 2xf x x ax =+,()f x '为其导函数.(1)若2a =-,求()f x '的单调区间;(2)若关于x 的方程()x f x e =有两个不相等的实根,求实数a 的取值范围.例7.(2023ꞏ全国ꞏ高三专题练习)已知2x =是函数2()e x f x ax =-的极值点.(1)求a ;(2)证明:()f x 有两个零点,且其中一个零点02,0e x ⎛⎫∈- ⎪⎝⎭;(3)证明:()f x 的所有零点都大于1ln 22-.例8.(2023秋ꞏ安徽阜阳ꞏ高三安徽省临泉第一中学校考期末)已知函数1()e xf x x=+. (1)求()f x 的导函数()f x '的单调区间;(2)若方程()f x ax =(R a ∈)有三个实数根123 ,,x x x ,且12301x x x <<<<,求实数 a 的取值范围.例9.(2023春ꞏ江苏南京ꞏ高三南京市宁海中学校考阶段练习)已知函数()e xf x =和()ln g x ax x =-,a ∈R(1)求()y f x =在0x =处的切线方程;(2)若当()1,x ∈+∞时,()ln g x x x a <+恒成立,求a 的取值范围; (3)若()()h x f x ax =-与()y g x =有相同的最小值. ①求出a ;②证明:存在实数b ,使得()h x b =和()g x b =共有三个不同的根1x 、2x 、()3123x x x x <<,且1x 、2x 、3x 依次成等差数列.【过关测试】1.(2023秋ꞏ江苏苏州ꞏ高三统考期末)已知函数()ln(1)2axf x x x =+-+. (1)若0x ≥时,()0f x ≥,求实数a 的取值范围; (2)讨论()f x 的零点个数.2.(2023秋ꞏ河南驻马店ꞏ高三统考期末)已知函数()21ln 12f x x x x x =---. (1)求()f x 的单调区间; (2)若函数()()()2121ln 12g x x a x a x =+-+--恰有两个不同的零点,求a 的取值范围.3.(2023ꞏ全国ꞏ高三专题练习)已知01a <<,函数()1x f x x a -=+,()1log a g x x x =++.(1)若()e e g =,求函数()f x 的极小值;(2)若函数()()y f x g x =-存在唯一的零点,求a 的取值范围.4.(2023秋ꞏ河南信阳ꞏ高三信阳高中校考期末)已知函数()()212ln ,e (0)x b f x x x a x g x xx -=--=->,其中0,,e a b ⎤>∈⎥⎦是自然对数的底数. (1)若()f x 在区间()1,+∞上单调递增,求a 的取值范围;(2)设函数()()()()()2f xg x f x g xh x +--=,证明:存在唯一的正实数a ,使得()h x 恰好有两个零点.5.(2023秋ꞏ内蒙古呼和浩特ꞏ高三统考期末)已知函数()e 2xx x a f x a =-+.(1)当12a =时,讨论()f x 的单调性; (2)若()f x 有两个零点,求实数a 的取值范围.6.(2023秋ꞏ河北衡水ꞏ高三河北衡水中学校考阶段练习)已知函数()e sin xf x x ax =+,π0,2x ⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦. (1)若1a =-,求()f x 的最小值;(2)若()f x 有且只有两个零点,求实数a 的取值范围.7.(2023ꞏ辽宁ꞏ辽宁实验中学校考模拟预测)已知函数()e cos xf x x =.(1)求()f x 在区间π0,2⎛⎫⎪⎝⎭内的极大值;(2)令函数()1()e xaf x F x x =-,当πa >时,证明:()F x 在区间π0,2⎛⎫ ⎪⎝⎭内有且仅有两个零点.8.(2023秋ꞏ江苏南通ꞏ高三统考期末)已知函数()ln f x a x =,()()1e xg x x =-,其中a 为实数.(1)若函数()f x ,()g x 的图象在1x =处的切线重合,求a 的值;(2)若e a >,设函数()()()h x f x g x =-的极值点为0x .求证:①函数()h x 有两个零点1x ,2x (12x x <);②01231x x x -->.9.(2023ꞏ全国ꞏ模拟预测)已知函数()()2sin ln 1f x x x x =-+-. (1)当10-<≤x 时,求()f x 的最小值;(2)设()()g x f x x =+,(]1,2πx ∈-,证明:()g x 有且仅有3个零点.(1.414≈,πln 1 1.544⎛⎫-≈- ⎪⎝⎭.)10.(2023春ꞏ云南ꞏ高三校联考开学考试)已知函数()(01)x f x a ax a a =->≠且. (1)当e a =时,求函数()f x 的极值;(2)讨论()f x 在区间(0,1)上的水平切线的条数.11.(2023秋ꞏ广西南宁ꞏ高三南宁二中校考期末)已知函数()()()22ln 11af x x x =+-+有两个不同的零点x 1,x 2.(1)当112x -<<-时,求证:()12ln 11x x +>-+;(2)求实数a 的取值范围;12.(2023秋ꞏ湖北武汉ꞏ高三统考期末)已知函数()xf x a =与()log a g x x =(0a >,且1a ≠)(1)求()g x 在()()1,1g 处的切线方程;(2)若1a >,()()()h x f x g x =-恰有两个零点,求a 的取值范围13.(2023秋ꞏ浙江ꞏ高三浙江省永康市第一中学校联考期末)已知函数()e x f x ax =-,()2g x x a =-+(1)当1a =时,求函数()()y f x g x =-的最小值;(2)设01a <<,证明:曲线()y f x =与曲线()y g x =有两条公切线.14.(2023ꞏ全国ꞏ模拟预测)已知函数()ln f x a x x =-1e a ⎛⎫> ⎪⎝⎭(e 是自然对数的底数).(1)若12,x x (120x x <<)是函数()y f x =的两个零点,证明:12112ln x x x x <-; (2)当2a =时,若对于0k ∀>,曲线C :2y m kx =-与曲线()y f x =都有唯一的公共点,求实数m 的取值范围.15.(2023ꞏ全国ꞏ高三专题练习)已知函数()()()e 1xf x a x a =--∈R .(1)当1a =时,求函数()y f x =的极值;(2)若关于x 的方程()ln e 0f x x +-=在()1,+∞无实数解,求实数a 的取值范围.16.(2023ꞏ全国ꞏ高三专题练习)已知函数2()eln (R),()eln x f x ax x a g x x x=+∈=-. (1)讨论函数()()2F x f x =在()0,∞+上的单调性;(2)若函数()f x 的图象与()g x 的图象有三个不同的交点,求实数a 的取值范围.17.(2023ꞏ全国ꞏ高三专题练习)已知函数()ln f x a x x =-(e 是自然对数的底数). (1)讨论函数()f x 的单调性;(2)当2a =时,若对于0k ∀>,曲线C :2y m kx =-与曲线()y f x =都有唯一的公共点,求实数m 的取值范围.参考答案【总结】1、函数零点问题的常见题型:判断函数是否存在零点或者求零点的个数;根据含参函数零点情况,求参数的值或取值范围.求解步骤:第一步:将问题转化为函数的零点问题,进而转化为函数的图像与x 轴(或直线y k =)在某区间上的交点问题;第二步:利用导数研究该函数在此区间上的单调性、极值、端点值等性质,进而画出其图像;第三步:结合图像判断零点或根据零点分析参数.【典型例题】例1.(2023秋ꞏ内蒙古包头ꞏ高三统考期末)已知函数()()ln 11f x x a x =--+. (1)若()f x 存在极值,求a 的取值范围;(2)当2a =时,讨论函数()()sin g x f x x =+的零点情况. 【答案解析】(1)因为()()ln 11f x x a x =--+,所以()()11(0)f x a x x'=-->, 当10a -≤,即1a ≤时,()0f x ¢>,则()f x 为单调递增函数,不可能有极值,舍去; 当10a ->,即1a >时,令()0f x '=,解得11x a =-, 当101x a <<-时,()0f x ¢>;当11x a >-时,()0f x '<;所以()f x 在10,1a ⎛⎫ ⎪-⎝⎭上单调递增,在1,1a ⎛⎫+∞⎪-⎝⎭上单调递减, 所以()f x 在11x a =-取得极大值,符合题意; 综上:1a >,故实数a 的取值范围为()1,+∞.(2)当2a =时,()ln 1sin (0)g x x x x x =-++>,则()11cos g x x x'=-+, 令()()11cos 0h x x x x =-+>,则()21sin h x x x'=--, (i )当(]0,πx ∈时,()0h x '<,则()h x 单调递减,即()g x '单调递减, 注意到()cos101g '=>,()120ππg '=-<, 所以存在唯一的()01,πx ∈使()00g x '=,且当00x x <<时,()0g x '>,()g x 单调递增, 当0πx x <≤时,()0g x '<,()g x 单调递减,注意到22211121sin 0e e e g ⎛⎫=--++< ⎪⎝⎭,()1sin10g =>,2ln πln e 2π1<=<-,则()πln ππ10g =-+<,所以()g x 在21,1e ⎛⎫⎪⎝⎭和()1,π上各有一个零点;(ii )当(]π,2πx ∈时,sin 0x ≤,故()ln 1g x x x ≤-+, 令()()ln 1π2πx x x x ϕ=-+<≤,则()110x xϕ'=-<, 所以()x ϕ在(]π,2π上单调递减,故()()πln ππ10x ϕϕ<=-+<, 所以()()0g x x ϕ≤<,故()g x 在(]π,2π上无零点; (iii )当()2π,x ∈+∞时,sin 1x ≤,则()ln 2g x x x ≤-+, 令()()ln 22πm x x x x =-+>,则()110m x x=-<',所以()m x 在()2π,+∞上单调递减, 又3ln 2πln e 32π2<=<-,故()()2πln 2π2π20m x m <=-+<, 所以()()0g x m x ≤<,故()g x 在()2π,+∞上无零点;综上:()g x 在21,1e ⎛⎫⎪⎝⎭和()1,π上各有一个零点,共有两个零点.例2.(2023春ꞏ全国ꞏ高三竞赛)已知函数()()1e cos ,0,2xf x x x π-=+∈.设()f x '为()f x 的导函数.(1)证明:()f x '有且仅有一个极值点;(2)判断()f x 的所有零点之和与2π的大小关系,并说明理由.【答案解析】(1)证明:因为()()1e cos ,0,2πx f x x x -=+∈,所以()1e sin x f x x --'=- 设()()1e sin xg x f x x -==--',()0,2πx ∈,所以()()111e cos e 1e cos xx x g x x x ---=--'=,其中1e 0x ->恒成立,令()11e cos x h x x -=-,()0,2πx ∈,则()111πecos e sin sin 4x x x h x x x x ---⎛⎫=-+='- ⎪⎝⎭,因为()0,2πx ∈,所以ππ7π,444x ⎛⎫-∈- ⎪⎝⎭, 所以当π0,4x ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭时,()0h x '<,函数()h x 单调递减,当π5π,44x ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭时,()0h x '>,函数()h x 单调递增,当5π,2π4x ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭时,()0h x '<,函数()h x 单调递增;又()π1104π01e 0,1e 1e 0422h h --⎛⎫=->=->-> ⎪⎝⎭,5ππ044h h ⎛⎫⎛⎫>> ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,7π1147π1e 1e 0422h -⎛⎫=-<-< ⎪⎝⎭,()7π2π04h h ⎛⎫<< ⎪⎝⎭所以05π7π,44x ⎛⎫∃∈ ⎪⎝⎭,使得()01001e cos 0x h x x -=-= ,即010e cos xx -=,故对于()()1e x g x h x -'=有()00g x '=,当()00,x x ∈时,()00g x '>,函数()f x '单调递增,当()0,2πx x ∈时,()00g x '<,函数()f x '单调递减,所以0x 是函数()f x '的极大值点,()f x '无极小值点,故()f x '有且仅有一个极值点. (2)()f x 的所有零点之和大于2π,理由如下:函数()()1e cos ,0,2xf x x x π-=+∈,其导函数()1e sin x f x x --'=-,05π7π,44x ⎛⎫∃∈ ⎪⎝⎭,使得当()00,x x ∈时,()f x '单调递增,当()0,2πx x ∈时,函数()f x '单调递减,又010ecos x x -=,所以()()0100000π0e 0,e sin cos sin 4xf f x x x x x -⎛⎫=-<=--=--=+' ⎝'⎪⎭,因为057π,π44x ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭,所以0π3π,2π42x ⎛⎫+∈ ⎪⎝⎭,所以()00f x '>,又()12π2πe0f -'=-<, 故()100,x x ∃∈,使得()10f x '=,()20,2πx x ∃∈,使得()20f x '=,于是可得:当()10,x x ∈时,()0f x '<,()f x 单调递减,当()12,x x x ∈时,()0f x ¢>,()f x 单调递增,当()2,2πx x ∈时,()0f x '<,()f x 单调递减, 又()3π11π23ππe0,e 102f f --⎛''⎭<⎫=-=-+> ⎪⎝,故13ππ,2x ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭,则()π11π2πe 0,πe 102f f --⎛⎫=>=-< ⎪⎝⎭,所以存在π,π2α⎛⎫∈ ⎪⎝⎭使得()0f α=,所以()()1π0f x f <<,又3π123πe 02f -⎛⎫=> ⎪⎝⎭,所以()23π02f x f ⎛⎫>> ⎪⎝⎭,则存在3ππ,2β⎛⎫∈ ⎪⎝⎭使得()0f β=,又()12π2πe10f -=+>,所以函数()f x 在区间()2,2πx x ∈上无零点;故函数在()0,2πx ∈上有两个零点,αβ,且π3ππ22αβ<<<<, 由()()0f f αβ==可得:11e cos 0,e cos 0αβαβ--+=+=,所以11cos e ,cos e αβαβ--=-=-, 又111111e e e e αβαβαβαβ----<⇒->-⇒>⇒-<-, 所以()cos cos cos 2παββ<=-, 根据π3ππ22αβ<<<<,可得:ππ2α<<,π2ππ2β<-<,并且函数cos y x =在π,π2⎛⎫⎪⎝⎭上单调递减,所以2παβ>-,即2παβ+>,故()f x 的两个零点之和大于2π.例3.(2023秋ꞏ重庆ꞏ高三统考学业考试)已知函数2()ln ,R f x x x a x a =--∈.(1)当1a =时,求曲线()f x 在点(1,0)处的切线方程; (2)当02e a <<时,讨论函数()f x 的零点个数.【答案解析】(1)因为1a =,所以()2()ln 0f x x x x x =-->,令()()ln 0x x x x ϕ=->,则()111x x x xϕ-'=-=, 令()0x ϕ'>,得1x >;令()0x ϕ'<,得01x <<; 所以()x ϕ在()0,1上单调递减,在()1,+∞上单调递增, 所以()()11ln10x ϕϕ≥=->,即ln 0x x ->恒成立, 所以2()ln f x x x x =-+,则1()21f x x x'=-+, 所以切线的斜率为()12k f '==,又切点为(1,0),所以切线方程为()21y x =-,即22y x =-.(2)令()0f x =,则2ln x x a x =-,该式等价于2ln x x a x =-或2ln x x a x =-+,当2ln x x a x =-时,有2ln x a x x =--,令()()20m x x x x =->,()ln n x a x =-,则2ln x x a x =-的解的个数即为()m x 与()n x 的交点个数,易知()m x 开口向上,对称轴为12x =, 所以()m x 在10,2⎛⎫⎪⎝⎭上单调递减,在1,2⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭上单调递增,且()()010m m ==,而ln y x =在()0,∞+上单调递增,02e a <<,所以()ln n x a x =-在()0,∞+上单调递减,且()10n =,作出()m x 与()n x 的图像,如图,所以()m x 与()n x 的交点只有一个,且为()1,0,故2ln x x a x =-只有一个解;当2ln x x a x =-+时,因为当1x =时,该式不成立,所以2ln x a xx=+,令()()20ln x x h x x x+=>,则2(12)ln (1)()(ln )x x x h x x +-+'=, 令()()(12)ln (1)0s x x x x x =+-+>,则1()2ln 1s x x x'=++, 令()()12ln 10g x x x x=++>,则()221x g x x -'=,令()0g x '>,得12x >;令()0g x '<,得102x <<;所以()g x 在10,2⎛⎫⎪⎝⎭上单调递减,在1,2⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭上单调递增,所以()min 112ln 2132ln 2022g x g ⎛⎫==++=-> ⎪⎝⎭,故()()0s x g x '=>,所以()s x 在(0,)+∞上单调递增,因为()10,e e 02ss =-<=>,所以存在0x ∈,使得()00s x =,则()s x 在0(0,)x 上()0s x <,在0(,)x +∞上()0s x >, 所以()()2()ln s x h x x '=在()0,1上()0h x '<,在()01,x 上()0h x '<,在()0,x +∞上()0h x '>,所以() h x 在()0,1上单调递减,在()01,x 上单调递减,在()0,x +∞上调递增, 因为()00s x =,所以000(12)ln (1)0x x x +-+=,即000121ln 1x x x +=+, 所以()()()2200000000min0012ln 112x x x h x h x x x x x x x ++===+⋅=++,因为22y x x =+在()0,∞+上单调递增,0x ,所以20022e 2e 2x x +>⨯+>,故()()02e h x h x ≥>, 又因为02e a <<,所以方程()a h x =无解,即方程2ln x a x x=+无解,故2ln x x a x =-+无解;综上:当02e a <<时,2ln x x a x =-与2ln x x a x =-+只有一个解,即()f x 只有一个零点. 例4.(2023秋ꞏ山东日照ꞏ高三校联考期末)已知函数()sin e ()x f x x a f x π-='-,是()f x 的导函数.(1)若()0f x ≥在(π,π)-上恒成立,求实数a 的取值范围;(2)若(π)0f '=,判断关于x 的方程()1f x =-在*[(21)π(22)π],(N )k k k ++∈,内实数解的个数,并说明理由.【答案解析】(1)由题意()0f x ≥在(π,π)-上恒成立,得π()sin e 0x f x x a --≥= ,即πe e sin x a x ≤恒成立,令()e sin x m x x =,则()()e sin cos xm x x x '=+ ,当(π,π)x ∈-时,π3π5π(,)444x +∈-,令()()e sin cos 0xm x x x '=+>π04x +>,则π(0,π)4x +∈,得π3π44x -≤<,令()()e sin cos 0xm x x x '=+<π04x +<,π3π(,0)44x +∈-或π5π(π,)44x +∈得 ππ4x -<<-或3ππ4x <<, 所以()()e sin cos xm x x x '=+在π(π,)4--和(3π,π)4为减函数,在π3π(,)44-上为增函数,()π(π)=0m m =- ,ππ()()44ππ(e sin()44m ---=-=,故π()4min ()m x -=,故π(π4e a -≤,即5π()4a -≤,综上 ,实数a 的取值范围5π()4(,e ]2--∞ .(2)由题意()sin e ()cos e x x f x x a f x x a π-π-'=-=+,, ()π10,1f a a '=-+=∴= ,由()1f x =-,得πsin e 10x x --+= , 令()πsin e1xs x x -=-+ ,()πcos e x s x x -'=+ 令()πcos e x x x g -=+,π()sin e x g x x -'=--,令ππ()sin e ()cos e ,x x h x x h x x --'=--=-+()h x '在[]*(21)π,(22)π,N k k k ++∈上单调递减,注意到2ππ2π((21)π)1e 0,((22)π))1e 0k k h k h k ---''+=+>+=-+<, ∴存在()()021π,22()πx k k ∈++,使0()0h x '=, 且当()021πk x x +≤<时,()0h x '> ,()g x ' 单调递增, 当()02π2x x k <≤+时,()0h x '<,()g x '单调递减,且2ππ2π((21)π)e 0,((22)π)e 0k k g k g k ---''+=-<+=-< ,π2π23((21e 02k g k --'+=-> ,所以()g x '在3(21)π,(22k k ⎛⎫++ ⎪⎝⎭和3(2)π,(22)π2k k ⎛⎫++ ⎪⎝⎭上各有一个零点,设为12,x x ,且当()1[21π,)x k x ∈+时,()s x '单调递减;12(,)x x x ∈时,()s x '单调递增, 当()2(,22π]x x k ∈+时,()s x '单调递减 且()()()()2ππ2π211ππe0,221e 0k k s k s k ---''+=-+<+=+> ,∴当()121πk x x +≤≤时,()()()21π0x s k s +''<< , 当()222πx x k <≤+ 时,()()()22π0x s k s +''>>, 故()s x '在12(,)x x 上有唯一的零点,设为3x ,且当()321πk x x +<< ,时,()0s x '< ,()s x 在()321π)(,k x +上单调递减; 当()322πx x k <<+ 时,()0s x '>,()s x 在()3,22π()x k +上单调递增. 注意到2ππ2π((21)π)e 10,((22)π)e 10k k s k s k ---+=-+>+=-+> ,π2π23((2)π)e 02k s k --+=-< ,所以:()s x 在3((21)π,(2)π)2k k ++和3((22)π)2k k ++上各有一个零点,设为45,x x ,所以()s x 共两个零点,故方程()1f x =-()1f x =-在*[(21)π(22)π],(N )k k k ++∈,内实数解的个数为2. 例5.(2023秋ꞏ江西赣州ꞏ高三统考期末)已知函数()e xf x =,()22g x x x a =-++.(1)讨论函数()()()h x f x g x =⋅的单调性;(2)若函数()y f x =的图象与函数()y g x =的图象仅有一个交点M ,求证:曲线()y f x =与()y g x =在点M 处有相同的切线,且1,24a ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭.【答案解析】(1)()()2e 2x h x x x a =-++定义域为R ,所以()()2e 2x h x a x '=+-,①当20a +≤即2a ≤-时,()0h x '≤恒成立, 函数()h x 在(),x ∈-∞+∞上为单调递减函数.②当20a +>即2a >-时,令()0h x '>得:x <<,令()0h x '<得:x <x >所以,函数()h x 在(x ∈上单调递增,在(,x ∈-∞和)x ∈+∞上单调递减综上所述,当2a ≤-时,函数()h x 在(),x ∈-∞+∞上为单调递减;当2a >-时,()h x 在(x ∈上单调递增,在(,x ∈-∞和)x ∈+∞上单调递减;(2)构造()()()2e 2x F xf xg x x x a =-=+--,所以()22e xF x x '=+-.记()()m x F x '=,()20e xm x '=+>恒成立,即()m x 在(),x ∈-∞+∞上单调递增.而()00210e m =-=-<,1102m ⎛⎫=> ⎪⎝⎭,所以存在唯一的010,2x ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭使得()00m x =,即000e 22xx +-=,由()e x f x =,()22g x x x a =-++可得()e xf x '=,()22g x x '=-+,所以()00e xf x '=,()0022g x x '=-+,所以()()00f x g x ''=,即曲线()y f x =与()y g x =在点M 处有相同的切线.又因为当()0,x x ∈-∞时,()0F x '<,当()0,x x ∈+∞时,()0F x '>, 故()F x 在()0,x x ∈-∞上单调递减,在()0,x x ∈+∞上单调递增, 故()F x 在0x x =上取得极小值,也是最小值, 即()()min 0F x F x =,由于函数()y f x =的图象与函数()y g x =的图象仅有一个交点M ,所以()00F x =,即0200e 20x x x a +--=,故()02220000e 24222x a x x x x x =+-=-+=--,010,2x ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭,所以()2022a x =--在010,2x ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭上单调递减,所以1,24a ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭,综上,曲线()y f x =与()y g x =在点M 处有相同的切线,且1,24a ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭.例6.(2023春ꞏ广东江门ꞏ高三校联考开学考试)已知函数21()e 2xf x x ax =+,()f x '为其导函数.(1)若2a =-,求()f x '的单调区间;(2)若关于x 的方程()x f x e =有两个不相等的实根,求实数a 的取值范围.【答案解析】(1)函数2()e x f x x x =-,x ∈R ,则()()1e 2xf x x x =+-', 令()()()1e 2x h x f x x x ==+-',则()()2e 2x h x x +'=-,设()()2e 2xm x x =+-,则()()3e 0x m x x +'==,得3x =-,故(),3x ∈-∞-时,()0m x '<,函数()m x 即()h x '单调递减,()3,x ∈-+∞时,()0m x '>,函数()m x 即()h x '单调递增,所以min 31()(3)20e h x h =-=--<',又x →-∞时,()h x '→-∞,又(0)0h '=, 所以(),0x ∈-∞时,()0h x '<,函数()f x '单调递减,()0,x ∈+∞时,()0h x '>,函数()f x '单调递增,故()f x '的单调减区间为(),0∞-,增区间为()0,∞+;(2)关于x 的方程21e =e 2x x x ax +有两个不相等的实根,即函数()21e e 2x xg x x ax =-+,在x ∈R 上有两个零点,又()()()1e e e x x xg x x ax x a =+-+=+',①当0a ≥时,()0g x '=,得0x =,所以当(),0x ∈-∞时,()0g x '<,函数()g x 单调递减,当()0,x ∈+∞时,()0g x '>,函数()g x 单调递增,所以()()min 01g x g ==-,又x →-∞时,()g x →+∞,()22e 20g a =+>,则函数()g x 在x ∈R上有两个零点;②当0a <时,()0g x '=,得0x =,()ln x a =-,(i )当1a =-时,()ln 0a -=,此时()0g x '≥恒成立,函数()g x 单调递增,在x ∈R 上不可能有两个零点,不符合题意;(ii )当10a -<<时,()ln 0a -<,则当()(),ln x a ∈-∞-时,()0g x '>,函数()g x 单调递增,()()ln ,0x a ∈-时,()0g x '<,函数()g x 单调递减,当()0,x ∈+∞时,()0g x '>,函数()g x 单调递增,所以()()()()()()2211ln ln ln ln 11022g a a a a a a a a ⎡⎤-=--++-=--+<⎣⎦,()01g =-,故函数()g x 在区间(),0x ∈-∞无零点,在()0,x ∈+∞不可能存在两个零点,故不符合题意;(iii )当1a <-时,()ln 0a ->,则当(),0x ∈-∞时,()0g x '>,函数()g x 单调递增,()()0,ln x a ∈-时,()0g x '<,函数()g x 单调递减,当()()ln ,x a ∈-+∞时,()0g x '>,函数()g x 单调递增,又()01g =-,故函数()g x 在区间()(),ln x a ∈-∞-无零点,在()()ln ,x a ∈-+∞不可能存在两个零点,故不符合题意; 综上,实数a 的取值范围[)0,∞+.例7.(2023ꞏ全国ꞏ高三专题练习)已知2x =是函数2()e x f x ax =-的极值点.(1)求a ;(2)证明:()f x 有两个零点,且其中一个零点02,0e x ⎛⎫∈- ⎪⎝⎭;(3)证明:()f x 的所有零点都大于1ln 22-.【答案解析】(1)2()e x f x ax =-,则()e 2x f x ax '=-, 因为2x =是函数()f x 的极值点,所以(2)0f '=,即2e 40a -=,解得2e 4a =.当2e 4a =时,2e ()e 2xf x x '=-,当(1,2)x ∈时,()0f x '<,函数()f x 单调递减, 当(2,)x ∈+∞时,()0f x '>,函数()f x 单调递增, 所以2x =是函数()f x 的极小值点,故2e 4a =; (2)由(1)知,22e ()e 4xf x x =-,令()0f x =,则22e e 4xx =,作e xy =和22e 4y x =函数图象,如图所示,由图可知,两函数图象有2个交点,且一个交点分布在(,0)-∞上,另一个分布在(0,)+∞上, 所以方程()0f x =有2个解,即函数()y f x =有2个零点. 易知2是函数()f x 的一个零点,设另一个零点为0x ,又(0)10=>f ,2222e e 2e 2()e ()e 10e 4ef ---=--=-<,所以2(0)()0e f f -<,又函数()f x 在定义域上连续,由零点的存在性定理,知02(,0)ex ∈-;(3)由(1)知,22e ()e 4xf x x =-,当0x =时,(0)1f =, 当0x ≠时,令()0f x =,则22e 14x x -=, 设22e (0)()x h x x x -=≠,则()0h x >,23e (2)()x x x h x --=',令()00h x x '>⇒<或2x >,令()002h x x '<⇒<<,所以函数()h x 在(,0)-∞和(2,)+∞上单调递增,在(0,2)上单调递减, 又1(2)0,(2)4h h ->=,2ln 221-<-<-,得111ln 222-<<-- 所以213132,0()1ln 222ln 22-<-<-<<--,又332e >16e 4⇒>,所以当1ln 22x =-时,1322ln 2223322221e e (ln 22)11()11ln 224(()e e ln 22ln 22h ----=<=<<---, 作出函数()y h x =和14y =的图象,如图所示,由图可知,两函数图象的交点的的横坐标都大于1ln 22-,故函数()f x 的所有零点都大于1ln 22-.例8.(2023秋ꞏ安徽阜阳ꞏ高三安徽省临泉第一中学校考期末)已知函数1()e xf x x=+. (1)求()f x 的导函数()f x '的单调区间;(2)若方程()f x ax =(R a ∈)有三个实数根123 ,,x x x ,且12301x x x <<<<,求实数 a 的取值范围.【答案解析】(1)函数f (x )的定义域为()()()21,00,,e xf x x '-∞⋃+∞=-记()()g x f x '=,则()3332e 2e x x x g x x x '+=+=. 当()0,x ∈+∞时,()0g x '>,则()g x 在()0,+∞上单调递增,当(),0x ∈-∞时,记()()()32e 2,3e xx x x x x x ϕϕ'=+=+,所以(),3x ∈-∞-时,()0x ϕ'<,()x ϕ递减;()3,0x ∈-时,()0x ϕ'>,()x ϕ递增,()x ϕ的极小值为()333332e e 332e 0ϕ⎛⎫-=-> ⎪-⎝=⎭,即有()0x ϕ>, 因此()0g x '<, g (x )在(,0)-∞上单调递减,所以函数()f x '在()0,+∞上单调递增,在(,0)-∞上单调递减.(2)令()()()()211e ,e xx F x f x ax ax F x f x a a x x'=-=+-=-=--' 方程()f x ax =(R a ∈)有三个实数根等价于F (x )有三个零点123,,x x x ,12301x x x <<<<,当0a ≤时,因为0x >,则()0F x >,此时F (x )在()0,+∞无零点; 当0a >时,由(1)知()F x '在()0,+∞上单调递增,显然1()402F a '=--<,21(ln(e ))e e 10(ln(e ))F a a '+=->->+, 因此存在00x >,使得()00F x '=,()00,x x ∈,()()0,F x F x '<单调递减,()0,x x ∈+∞,()()0,F F x x '>单调递增,①若e 1a =+,则()1e 10F a =+-=,不符合题意;②若0e 1a <<+,()1e 10F a =+->,当01x ≥时,(0,1)x ∈,()0F x >,()F x 在()0,1上无零点,当01x <时,()()1,,0x F x ∈+∞>,()F x 在()1,+∞上无零点,不符合题意, ③若e 1a >+,则()1e 10F a =+-<,()1e 10F a '=--<,于是01x >, 而当01x <<时,1e e x <<,0a ax -<-<,但1x的取值集合是(1,)+∞, 因此存在(0,1)t ∈,使得()0F t >,当1x >时,令2()e x h x x =-,()e 2x h x x '=-,令()()e 2x u x h x x '==-,则()e 2e 20x u x '=->->,即()h x '在(1,)+∞上单调递增,()(1)e 20h x h ''>=->, ()h x 在(1,)+∞上单调递增,()(1)e 10h x h >=->,因此当1x >时,2e x x >,有()2211e xF x ax x ax x ax x x=+->+->-,因为当x a ≥时,二次函数2x ax -的值域是[0,)+∞,于是得当x a ≥时,()0F x >,因此存在2301x x <<<,使得()()230F x F x ==,此时当0x <时,()e 10xF x a a '<-<-<,即函数F (x )在(,0)-∞上单调递减, 由()11111e 10,e 1e e 0a a F a F a a ---⎛⎫-=-+>-=-+<-< ⎪⎝⎭因此存在10x <,使得()10F x =,从而当e 1a >+时,F (x )有三个零点123,,x x x ,且12301x x x <<<<, 所以实数a 的取值范围是()e 1,++∞.例9.(2023春ꞏ江苏南京ꞏ高三南京市宁海中学校考阶段练习)已知函数()e xf x =和()ln g x ax x =-,a ∈R(1)求()y f x =在0x =处的切线方程;(2)若当()1,x ∈+∞时,()ln g x x x a <+恒成立,求a 的取值范围; (3)若()()h x f x ax =-与()y g x =有相同的最小值. ①求出a ;②证明:存在实数b ,使得()h x b =和()g x b =共有三个不同的根1x 、2x 、()3123x x x x <<,且1x 、2x 、3x 依次成等差数列.【答案解析】(1)因为()e x f x =,则()e x f x '=,所以,()()001f f '==,所以,()y f x =在0x =处的切线方程为1y x =+. (2)当()1,x ∈+∞时,不等式()ln g x x x a <+等价于()1ln 01a x x x -->+. 设()()1ln 1a x p x x x -=-+,则()()()()2222111211x a x a p x x x x x +-+'=-=++,且()10p =. 对于函数()2211y x a x =+-+,()()241442a a a ∆=--=-.(ⅰ)当2a ≤且()1,x ∈+∞时,()22211210x a x x x +-+≥-+>,故()0p x '>,则()p x 在()1,+∞上单调递增,因此()()10p x p >=; (ⅱ)当2a >时,令()0p x '=得11x a =-21x a =-由122110x x x x =⎧⎨>>⎩得101x <<,21x >,故当()21,x x ∈时,()0p x '<,()p x 在()21,x 单调递减,因此()()210p x p <=,不合乎题意.综上,a 的取值范围是(],2-∞.(3)①()e xh x ax =-的定义域为R ,而()e x h x a '=-,若0a ≤,则()0h x '>,此时()h x 无最小值,故0a >. 函数()ln g x ax x =-的定义域为()0,∞+,而()11ax g x a x x-'=-=. 当ln x a <时,()0h x '<,故()h x 在(),ln a -∞上为减函数, 当ln x a >时,()0h x '>,故()h x 在()ln ,a +∞上为增函数, 故()()min ln ln h x h a a a a ==-. 当10x a <<时,()0g x '<,故()g x 在10,a ⎛⎫⎪⎝⎭上为减函数, 当1x a >时,()0g x '>,故()g x 在1,a ⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭上为增函数, 故()min 111ln 1ln g x g a a a ⎛⎫==-=+ ⎪⎝⎭.因为()e xh x ax =-和()ln g x ax x =-有相同的最小值,故1n ln l a a a a =-+,整理得到1ln 1a a a-=+,其中0a >, 设()1ln 1a s a a a -=-+,其中0a >,则()()()222211011a s a a a a a --'=-=<++, 故()s a 为()0,∞+上的减函数,而()10s =,故()0s a =的唯一解为1a =,故1ln 1aa a-=+的解为1a =. 综上,1a =.②由①可得()e xh x x =-和()ln g x x x =-的最小值为1ln11+=.当1b >时,考虑e x x b -=的解的个数、ln x x b -=的解的个数.设()e x S x x b =--,()e 1xS x '=-,当0x <时,()0S x '<,当0x >时,()0S x '>, 故()S x 在(),0∞-上为减函数,在()0,∞+上为增函数, 所以()()min 010S x S b ==-<, 而()e0bS b --=>,()e 2b S b b =-,设()e 2b u b b =-,其中1b >,则()e 20bu b '=->,故()u b 在()1,+∞上为增函数,故()()1e 20u b u >=->,故()0S b >,故()e xS x x b =--有两个不同的零点,即方程e x x b -=的解的个数为2.设()ln T x x x b =--,()1x T x x-'=, 当01x <<时,()0T x '<,当1x >时,()0T x '>, 故()T x 在()0,1上为减函数,在()1,+∞上为增函数, 所以()()min 110T x T b ==-<, 而()ee0bbT --=>,()e e 20b b T b =->,()ln T x x x b =--有两个不同的零点即ln x x b -=的解的个数为2.当1b =,由①讨论可得ln x x b -=、e x x b -=仅有一个解, 当1b <时,由①讨论可得ln x x b -=、e x x b -=均无根,故若存在直线y b =与曲线()y h x =、()y g x =有三个不同的交点,则1b >.设()e ln 2x t x x x =+-,其中0x >,故()1e 2xt x x'=+-, 设()e 1x r x x =--,其中0x >,则()e 10xr x '=->,故()r x 在()0,∞+上为增函数,故()()00r x r >=即e 1x x >+, 所以()11210t x x x'>+-≥->,所以()t x 在()0,∞+上为增函数, 而()1e 20t =->,31e 333122e 3e 30e e e t ⎛⎫=--<--< ⎪⎝⎭,故()t x 在()0,∞+上有且只有一个零点2x ,且2311e x <<, 当20x x <<时,()0t x <,即e ln x x x x -<-,即()()h x g x <, 当2x x >时,()0t x >,即e ln x x x x ->-,即()()h x g x >,因此若存在直线y b =与曲线()y h x =、()y g x =有三个不同的交点, 故()()221b h x g x ==>,此时e x x b -=有两个不同的根1x 、()2120x x x <<, 此时ln x x b -=有两个不同的根2x 、()32301x x x <<<,故11e xx b -=,22e x x b -=,33ln 0x x b --=,22ln 0x x b --=,所以33ln x b x -=,即33e x bx -=,即()33e 0x bx b b ----=,故3x b -为方程e x x b -=的解,同理2x b -也为方程e x x b -=的解,又11e x x b -=可化为11e xx b =+,即()11ln 0x x b -+=,即()()11ln 0x b x b b +-+-=,故1x b +为方程ln x x b -=的解,同理2x b +也为方程ln x x b -=的解,所以{}{}1223,,x x x b x b =--,而1b >,故2312x x bx x b =-⎧⎨=-⎩,即1322x x x +=.【过关测试】1.(2023秋ꞏ江苏苏州ꞏ高三统考期末)已知函数()ln(1)2axf x x x =+-+. (1)若0x ≥时,()0f x ≥,求实数a 的取值范围; (2)讨论()f x 的零点个数.【答案解析】(1)()f x 的定义域是(1,)-+∞,22212(42)(1)()1(2)(1)(2)a x a x f x x x x x +'-+=-=++++. ①当2a ≤时,()0f x '≥,所以()f x 在(1,)-+∞上单调递增, 又因为(0)0f =,所以当0x ≥时,()(0)0f x f ≥=,满足题意; ②当2a >时,令22()(42)(1)(42)(42)g x x a x x a x a =+-+=+-+-, 由()0g x =,得1(2)0x a =-<,2(2)0x a -=>. 当()20,x x ∈时,()0g x <,()0f x '<,所以()f x 在()20,x 上单调递减, 所以()()200f x f <=,不满足题意. 综上所述,2a ≤.(2)①当2a ≤时,由(1)可得()f x 在(1,)-+∞上单调递增,且(0)0f =,所以()f x 在(1,)-+∞上存在1个零点;②当2a >时,由(1)可得()0g x =必有两根1x ,2x ,又因为(1)10g -=>,(0)420g a =-<所以1(1,0)x ∈-,2(0,)x ∈+∞.x ()11,x -1x()12,x x2x()2,x +∞()f x '+-+()f x单调递增 极大值()1f x 单调递减 极小值()2f x 单调递增当()12,x x x ∈时,因为(0)0f =,所以()f x 在()12,x x 上存在1个零点, 且()()100f x f >=,()()200f x f <=; 当()11,x x ∈-时,因为()()e 12ee 1ln e 0e 1e l---------=-=<++a aa a aaa a f ,1e 10--<-<a ,而()f x 在1(0,)x 单调递增,且1()0f x '=,而(e 1)0a g -->,故11e 1ax --<-<,所以()f x 在()11,x -上存在1个零点; 当()2,x x ∈+∞时,因为()()e 12e 1ln e 0e 1e 1a a a a a a af --=-=>++, e 10a ->,而()f x 在2(,)x +∞单调递增,且2()0f x '=,而(e 1)0ag ->, 所以2e 1ax ->,所以()f x 在()2,x +∞上存在1个零点.从而()f x 在()1,-+∞上存在3个零点.综上所述,当2a ≤时,()f x 存在1个零点;当2a >时,()f x 存在3个零点.2.(2023秋ꞏ河南驻马店ꞏ高三统考期末)已知函数()21ln 12f x x x x x =---. (1)求()f x 的单调区间; (2)若函数()()()2121ln 12g x x a x a x =+-+--恰有两个不同的零点,求a 的取值范围. 【答案解析】(1)由题意可得()ln f x x x '=-, 设()()ln h x f x x x '==-,则()111xh x x x-'=-=由()0h x '>,得01x <<,由()0h x '<,得1x >则()h x 在(0,1)上单调递增,在(1,)+∞上单调递减,即()f x '在(0,1)单调递增,在(1,)+∞上单调递减,从而()(1)10f x f ''≤=-<,故()f x 的单调递减区间是(0,)+∞,无递增区间(2)由题意可得21(2)1(1)(1)()2a x a x a x a x g x x a x x x-+-+-+--'=+-+==, ()g x 的定义域是(0,)+∞,①当10a -<,即1a >时,1x >时()0g x '>,01x <<时()0g x '<, 则()g x 在(0,1)上单调递减,在(1,)+∞上单调递增. 因为0x →时,()g x →+∞,x →+∞时,()g x ∞→+, 所以()g x 要有两个零点,则1(1)2102g a =+--<,解得52a <,故152a <<;②当10a -=,即1a =时,由21()102g x x x =--=,解得x 1=因为0x >,所以1x =()g x 有且仅有1个零点,故1a =不符合题意; ③当011a <-<,即01a <<时,由()0g x '>,得01x a <<-或1x >, 由()0g x '<,得11a x -<<,则()g x 在(0,1)a -和(1,)+∞上单调递增,在(1,1)a -上单调递减. 因为0x →时,()0,g x x <→+∞时,()g x ∞→+, 所以()g x 要有两个零点,则1(1)2102g a =+--=或21(1)(1)(2)(1)(1)ln(1)102g a a a a a a -=-+--+---=, 若(1)0g =,解得52a =,不符合题意, 若(1)0g a -=,设1(0,1)t a =-∈,则(1)0g a -=化为2211(1)ln 1ln 1022t t t t t t t t t +--+-=--+-=, 01t <<时,ln 0t t <,221111(1)0222t t t ---=-+-<,所以21ln 102t t t t --+-<,21ln 102t t t t --+-=无解,即(1)0g a -=无解,故01a <<不符合题意;④当11a -=,即0a =时,()0g x '≥恒成立,则()g x 在(0,)+∞上单调递增,从而()g x 最多有1个零点,则0a =不符合题意;⑤当11a ->,即a<0时,由()0g x '>,得01x <<或1x a >-,由()0g x '<,得11x a <<-, 则()g x 在(0,1)和(1),a -+∞上单调递增,在(1,1)a -上单调递减. 因为0x →时,()0g x x <→+∞,时,()g x ∞→+ 所以()g x 要有两个零点,则(1)0g =或(1)0g a -=,若1(1)2102g a =+--=,解得52a =,不符合题意,若21(1)(1)(2)(1)(1)ln(1)102g a a a a a a -=-+--+---=. 设1(1,)t a =-∈+∞,则(1)0g a -=化为2211(1)ln 1ln 1022t t t t t t t t t +--+-=--+-=,由(1)知21ln 12y t t t t =---在(1,)+∞上单调递减,所以21ln 102t t t t --+-<,21ln 102t t t t --+-=无解, 即(1)0g a -=无解,故a<0不符合题意.综上,a 的取值范围是51,2⎛⎫⎪⎝⎭.3.(2023ꞏ全国ꞏ高三专题练习)已知01a <<,函数()1x f x x a -=+,()1log a g x x x =++.(1)若()e e g =,求函数()f x 的极小值;(2)若函数()()y f x g x =-存在唯一的零点,求a 的取值范围. 【答案解析】(1)由()1e e e 1log e e ea g a =⇒++=⇒=, 所以()1e x f x x -=+,()11e xf x -'=-,令()01f x x '=⇒=,当1x <时,()0f x '<,当1x >时,()0f x ¢>, 所以()f x 在(,1)-∞上递减,在(1,)+∞上递增, 所以()f x 的极小值为()12f =;(2)()()1log 1x a f x g x a x --=--,令()1log 1x a F x a x -=--(0x >), ()F x 存在唯—的零点,()11111ln ln ln ln x x F x a a xa a x a x a --⎛⎫'=-=- ⎪⎝⎭, 令()11ln ln x x xaa a ϕ-=-,()()11ln ln x x a x a a ϕ-'=+, 令()10ln x x aϕ'=⇒=-, 当10ln x a<<-时,()0x ϕ'<; 当1ln x a>-时,()0x ϕ'>, 所以()x ϕ在10,ln a ⎛⎫- ⎪⎝⎭上递减,在1,ln a ⎛⎫-+∞ ⎪⎝⎭上递增, 所以()11ln min11ln ln ax a a a ϕϕ--⎛⎫=-=-- ⎪⎝⎭,。

专题02 “三招五法”,轻松破解含参零点问题(第一篇)(原卷版)

专题02 “三招五法”,轻松破解含参零点问题(第一篇)(原卷版)

1 / 4 2020高考数学压轴题命题区间探究与突破专题第一篇 函数与导数专题02 “三招五法”,轻松破解含参零点问题一.方法综述函数的含参零点问题是高考热门题型,既能很好地考查函数、导数、方程与不等式等基础知识,又能考查分类讨论、数形结合、转化与化归等思想方法,所以此类题往往能较好地体现试卷的区分度,往往出现在压轴题的位置.正因为如此,根据函数的零点情况,讨论参数的范围成为高考的难点.对于此类题目,我们常利用零点存在定理、函数的性质,特别是函数单调性(可借助于导数)探寻解题思路,或利用数形结合思想、分离参数方法来求解.具体的,(1)分类讨论参数的不同取值情况,研究零点的个数或取值;(2)利用零点存在的判定定理构建不等式求解;(3)分离参数后转化为函数的值域(最值)问题求解,如果涉及由几个零点时,还需考虑函数的图象与参数的交点个数;(4)转化为两熟悉的函数图象的上、下关系问题,从而构建不等式求解.二.解题策略类型一 “第一招”带参讨论【例1】【2020·福建福州期末】已知函数()()2224x x f x x x a e e --+=--+有唯一零点,则a =( )A .12-B .-2C .12D .2 【指点迷津】1.根据题设要求研究函数的性质,直接根据题设条件构建关于参数的不等式,再通过解不等式确定参数范围;2.由于函数含有参数,通常需要合理地对参数的取值进行分类讨论,并逐一求解.【举一反三】【2020河北邯郸期末】已知函数()2x f x me x m --=有两个零点,则m 的取值范围是( )A .(0,)+∞B .(,0)-∞C .(0,1)D .1(0,)e类型二 “第二招”数形结合【例2】【2020•河南一模】已知关于x 的方程2[()]()10f x kf x -+=恰有四个不同的实数根,则当函数2()x f x x e =时,实数k 的取值范围是( )。

2024年高考数学二轮复习解题思维提升专题02函数与导数小题部分训练手册

2024年高考数学二轮复习解题思维提升专题02函数与导数小题部分训练手册

专题02 函数与导数小题部分【训练目标】1、 理解函数的概念,会求函数的定义域,值域和解析式,特殊是定义域的求法;2、 驾驭函数单调性,奇偶性,周期性的推断方法及相互之间的关系,会解决它们之间的综合问题;3、 驾驭指数和对数的运算性质,对数的换底公式;4、 驾驭指数函数和对数函数的图像与性质;5、 驾驭函数的零点存在定理,函数与方程的关系;6、 娴熟数形结合的数学思想在解决函数问题的运用;7、 娴熟驾驭导数的计算,导数的几何意义求切线问题;8、 理解并驾驭导数与函数单调性之间的关系,会利用导数分析函数的单调性,会依据单调性确定参数的取值范围;9、 会利用导数求函数的极值和最值,驾驭构造函数的方法解决问题。

【温馨小提示】本章内容既是高考的重点,又是难点,再备考过程中应当大量解出各种题型,总结其解题方法,积累一些常用的小结论,会给解题带来极大的便利。

【名校试题荟萃】1、(福建省“永安一中、德化一中、漳平一中”2025届高三上学期12月三校联考)已知函数,若()1f x =-,则x = .【答案】12【解析】问题等价于;,无解。

2、(福建省“永安一中、德化一中、漳平一中”2025届高三上学期12月三校联考)已知函数1()1x f x x +=-的图像在点2,(2)f 处的切线与直线10ax y 平行,则实数a.A 2 .B 12 .C 12- D .2- 【答案】A【解析】由于,依据导数的几何意义及两直线平行的条件可知 。

3、(福建省上杭县第一中学2025届高三上学期期中考试)函数的图象可能是( )【答案】D【解析】先由推断函数的奇偶性可知函数为奇函数,图像关于原点对称,解除A,B ;当,解除C ,故选D 。

4、(福建省上杭县第一中学2025届高三上学期期中考试)已知函数()f x 是定义域为R 的偶函数,且,若()f x 在[]1,0-上是减函数,记,, ()0.52c f =,则( )A . a b c >>B . a c b >>C . b a c >>D . b a c >> 【答案】B5、(福建省上杭县第一中学2025届高三上学期期中考试)已知定义域为),0(+∞,为的导函数,且满意,则不等式的解集是( )A . )2,0(B . ),2(+∞C . )3,2(D . ),3(+∞ 【答案】D 【解析】构造函数,求导结合可知函数()g x 在定义域),0(+∞为减函数,不等式可化为,等价于,解得结果为),3(+∞。

全国卷经典试题:2020高考数学二轮复习专题六函数与导数第2讲函数的应用学案理

全国卷经典试题:2020高考数学二轮复习专题六函数与导数第2讲函数的应用学案理

第2讲 函数的应用[考情考向分析] 1.求函数零点所在区间、零点个数及参数的取值范围是高考的常见题型,主要以选择题、填空题的形式出现.2.函数的实际应用以二次函数、分段函数模型为载体,主要考查函数的最值问题.热点一 函数的零点 1.零点存在性定理如果函数y =f (x )在区间[a ,b ]上的图象是连续不断的一条曲线,且有f (a )·f (b )<0,那么,函数y =f (x )在区间(a ,b )内有零点,即存在c ∈(a ,b )使得f (c )=0,这个c 也就是方程f (x )=0的根.2.函数的零点与方程根的关系函数F (x )=f (x )-g (x )的零点就是方程f (x )=g (x )的根,即函数y =f (x )的图象与函数y =g (x )的图象交点的横坐标.例1 (1)(2018·广西桂林、贺州、崇左三市调研)已知f (x )=2|x |x +x -2x,则y =f (x )的零点个数是( ) A .4 B .3 C .2 D .1答案 C解析 令2|x |x +x -2x=0,化简得2|x |=2-x 2,画出y 1=2|x |,y 2=2-x 2的图象,由图可知,图象有两个交点,即函数f (x )有两个零点.(2)(2018·天一大联考)关于x 的方程(x 2-2x )2e 2x-(t +1)(x 2-2x )e x-4=0(t ∈R )的不等实根的个数为( )A .1B .3C .5D .1或5 答案 B解析 设f (x )=(x 2-2x )e x ,则f ′(x )=(x +2)(x -2)e x,所以函数f (x )在(-∞,-2),(2,+∞)上单调递增,在(-2,2)上单调递减,且当x →-∞时,f (x )→0,f (-2)=(2+22)e-2,f (0)=0,f (2)=(2-22)·e2,当x →+∞,f (x )→+∞,由此画出函数y =f (x )的草图,如图所示.关于x 的方程(x 2-2x )2e 2x-(t +1)(x 2-2x )e x-4=0,令u =f (x ),则u 2-(t +1)u -4=0,Δ=(t +1)2+16>0,故有两个不同的解u 1,u 2, 又u 1u 2=f (-2)f (2)=-4, 所以不等实根的个数为3.思维升华 函数零点(即方程的根)的确定问题,常见的有 (1)函数零点大致存在区间的确定. (2)零点个数的确定.(3)两函数图象交点的横坐标或有几个交点的确定.解决这类问题的常用方法有解方程法、利用零点存在的判定或数形结合法,尤其是方程两端对应的函数类型不同的方程多以数形结合法求解.跟踪演练1 (1)(2018·安庆模拟)定义在R 上的函数f (x ),满足f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧x 2+2,x ∈[0,1),2-x 2,x ∈[-1,0),且f (x +1)=f (x -1),若g (x )=3-log 2x ,则函数F (x )=f (x )-g (x )在(0,+∞)内的零点有( )A .3个B .2个C .1个D .0个 答案 B解析 由f (x +1)=f (x -1)得f (x )周期为2,作函数f (x )和g (x )的图象,图中,g (3)=3-log 23>1=f (3),g (5)=3-log 25<1=f (5),可得有两个交点,所以选B.(2)已知函数f (x )满足:①定义域为R ;②∀x ∈R ,都有f (x +2)=f (x );③当x ∈[-1,1]时,f (x )=-|x |+1,则方程f (x )=12log 2|x |在区间[-3,5]内解的个数是( )A .5B .6C .7D .8 答案 A解析 画出函数图象如图所示,由图可知,共有5个解.热点二 函数的零点与参数的范围解决由函数零点的存在情况求参数的值或取值范围问题,关键是利用函数方程思想或数形结合思想,构建关于参数的方程或不等式求解. 例2 (1)已知偶函数f (x )满足f (x -1)=1f (x ),且当x ∈[-1,0]时,f (x )=x 2,若在区间[-1,3]内,函数g (x )=f (x )-log a (x +2)有3个零点,则实数a 的取值范围是________. 答案 (3,5)解析 ∵偶函数f (x )满足f (x -1)=1f (x ), 且当x ∈[-1,0]时,f (x )=x 2, ∴f (x -2)=f (x -1-1)=1f (x -1)=f (x ),∴函数f (x )的周期为2,在区间[-1,3]内函数g (x )=f (x )-log a (x +2)有3个零点等价于函数f (x )的图象与y =log a (x +2)的图象在区间[-1,3]内有3个交点.当0<a <1时,函数图象无交点,数形结合可得a >1且⎩⎪⎨⎪⎧log a 3<1,log a 5>1,解得3<a <5.(2)(2018·全国Ⅰ)已知函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧e x,x ≤0,ln x ,x >0,g (x )=f (x )+x +a .若g (x )存在2个零点,则a 的取值范围是( ) A .[-1,0) B .[0,+∞) C .[-1,+∞) D .[1,+∞)答案 C解析 令h (x )=-x -a , 则g (x )=f (x )-h (x ).在同一坐标系中画出y =f (x ),y =h (x )图象的示意图,如图所示.若g (x )存在2个零点,则y =f (x )的图象与y =h (x )的图象有2个交点,平移y =h (x )的图象可知,当直线y =-x -a 过点(0,1)时,有2个交点, 此时1=-0-a ,a =-1.当y =-x -a 在y =-x +1上方,即a <-1时,仅有1个交点,不符合题意; 当y =-x -a 在y =-x +1下方,即a >-1时,有2个交点,符合题意. 综上,a 的取值范围为[-1,+∞). 故选C.思维升华 (1)方程f (x )=g (x )根的个数即为函数y =f (x )和y =g (x )图象交点的个数. (2)关于x 的方程f (x )-m =0有解,m 的范围就是函数y =f (x )的值域.跟踪演练 2 (1)(2018·四川省凉山州诊断性检测)已知函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧2x-a ,x ≤0,3x -a ,x >0(a ∈R ),若函数f (x )在R 上有两个零点,则a 的取值范围是( ) A .(0,1] B .[1,+∞) C .(0,1)∪(1,2) D .(-∞,1)答案 A解析 ∵函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧2x-a ,x ≤0,3x -a ,x >0(a ∈R )在R 上有两个零点,且x =a3是函数f (x )的一个零点,∴方程2x-a =0在(-∞,0]上有一个解,再根据当x ∈(-∞,0]时,0<2x≤20=1,可得0<a ≤1. 故选A.(2)函数f (x )=|x |e x ,方程[f (x )]2-(m +1)f (x )+1-m =0有4个不相等实根,则m 的取值范围是( )A.⎝ ⎛⎭⎪⎫e 2-e e 2+e ,1 B.⎝ ⎛⎭⎪⎫e 2-e +1e 2+e ,+∞C.⎝ ⎛⎭⎪⎫e 2-e +1e 2+e ,1 D.⎝ ⎛⎭⎪⎫e 2-e e 2+e ,+∞ 答案 C解析 根据题意画出函数f (x )的图象.当x >0时,f (x )=x e x ,则f ′(x )=1-xex (x >0),故f (1)=1e为f (x )在(0,+∞)上的最大值.设t =f (x ),t 2-(m +1)t +1-m =0 有两个根t 1,t 2, 由图可知,对应两个x 值的t 值只有一个, 故可设t 1对应一个x 值,t 2对应3个x 值.情况为⎩⎪⎨⎪⎧t 1=0,t 2∈⎝ ⎛⎭⎪⎫0,1e 或⎩⎪⎨⎪⎧t 1>1e ,t 2∈⎝ ⎛⎭⎪⎫0,1e ,当属于第一种情况时,将0代入方程得m =1,此时二次方程t 2-(m +1)t +1-m =0的根是确定的,一个为0,一个为2>1e ,不符合第一种情况的要求;当属于第二种情况时,⎩⎪⎨⎪⎧1e2-m +1e +1-m <0,1-m >0,即e 2-e +1e 2+e<m <1.热点三 函数的实际应用问题解决函数模型的实际应用问题,首先考虑题目考查的函数模型,并要注意定义域.其解题步骤是:(1)阅读理解,审清题意:分析出已知什么,求什么,从中提炼出相应的数学问题.(2)数学建模:弄清题目中的已知条件和数量关系,建立函数关系式.(3)解函数模型:利用数学方法得出函数模型的数学结果.(4)实际问题作答:将数学问题的结果转化成实际问题作出解答.例 3 经测算,某型号汽车在匀速行驶过程中每小时耗油量y (升)与速度x (千米/时)(50≤x ≤120)的关系可近似表示为: y =⎩⎪⎨⎪⎧175(x 2-130x +4 900),x ∈[50,80),12-x60,x ∈[80,120].(1)该型号汽车速度为多少时,可使得每小时耗油量最低?(2)已知A ,B 两地相距120千米,假定该型号汽车匀速从A 地驶向B 地,则汽车速度为多少时总耗油量最少? 解 (1)当x ∈[50,80)时,y =175(x 2-130x +4 900)=175[(x -65)2+675],当x =65时,y 有最小值175×675=9.当x ∈[80,120]时,函数单调递减,故当x =120时,y 有最小值10. 因为9<10,故当x =65时每小时耗油量最低. (2)设总耗油量为l ,由题意可知l =y ·120x.①当x ∈[50,80)时,l =y ·120x =85⎝ ⎛⎭⎪⎫x +4 900x -130 ≥85⎝⎛⎭⎪⎫2x ×4 900x-130=16,当且仅当x =4 900x,即x =70时,l 取得最小值16.②当x ∈[80,120]时,l =y ·120x =1 440x-2为减函数.当x =120时,l 取得最小值10.因为10<16,所以当速度为120千米/时时,总耗油量最少.思维升华 (1)解决函数的实际应用问题时,首先要耐心、细心地审清题意,弄清各量之间的关系,再建立函数关系式,然后借助函数的知识求解,解答后再回到实际问题中去. (2)对函数模型求最值的常用方法:单调性法、基本不等式法及导数法.跟踪演练3 为了保护环境,发展低碳经济,某单位在国家科研部门的支持下,进行技术攻关,采用了新工艺,把二氧化碳转化为一种可利用的化工产品.已知该单位每月的处理量最少为400吨,最多为600吨,月处理成本y (元)与月处理量x (吨)之间的函数关系可近似的表示为y =12x 2-200x +80 000,且每处理一吨二氧化碳得到可利用的化工产品价值为100元.(1)该单位每月处理量为多少吨时,才能使每吨的平均处理成本最低?(2)该单位每月能否获利?如果获利,求出最大利润;如果不获利,则国家每月至少需要补贴多少元才能使该单位不亏损?解 (1)由题意可知,二氧化碳的每吨平均处理成本为y x =12x +80 000x-200 ≥212x ·80 000x-200=200, 当且仅当12x =80 000x ,即x =400时,才能使每吨的平均处理成本最低,最低成本为200元.(2)设该单位每月获利为S ,则S =100x -y =100x -⎝ ⎛⎭⎪⎫12x 2-200x +80 000=-12x 2+300x -80 000=-12(x -300)2-35 000,因为400≤x ≤600,所以当x =400时,S 有最大值-40 000.故该单位不获利,需要国家每月至少补贴40 000元,才能使该单位不亏损.真题体验1.(2016·天津改编)已知函数f (x )=sin2ωx 2+12sin ωx -12(ω>0,x ∈R ).若f (x )在区间(π,2π)内没有零点,则ω的取值范围是______________.答案 ⎝⎛⎦⎥⎤0,18∪⎣⎢⎡⎦⎥⎤14,58解析 f (x )=1-cos ωx 2+12sin ωx -12=12(sin ωx -cos ωx )=22sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫ωx -π4.因为函数f (x )在区间(π,2π)内没有零点,所以T 2>2π-π,所以πω>π,所以0<ω<1.当x ∈(π,2π)时,ωx -π4∈⎝⎛⎭⎪⎫ωπ-π4,2ωπ-π4,若函数f (x )在区间(π,2π)内有零点,则ωπ-π4<k π<2ωπ-π4(k ∈Z ),即k 2+18<ω<k +14(k ∈Z ).当k =0时,18<ω<14;当k =1时,58<ω<54.所以函数f (x )在区间(π,2π)内没有零点时, 0<ω≤18或14≤ω≤58.2.(2017·山东改编)已知当x ∈[0,1]时,函数y =(mx -1)2的图象与y =x +m 的图象有且只有一个交点,则正实数m 的取值范围是______________. 答案 (0,1]∪[3,+∞)解析 设f (x )=(mx -1)2,g (x )=x +m ,在同一直角坐标系中,分别作出函数f (x )=(mx -1)2=m 2⎝ ⎛⎭⎪⎫x -1m 2与g (x )=x +m 的大致图象.分两种情形:(1)当0<m ≤1时,1m≥1,如图①,当x ∈[0,1]时,f (x )与g (x )的图象有一个交点,符合题意.(2)当m >1时,0<1m<1,如图②,要使f (x )与g (x )的图象在[0,1]上只有一个交点,只需g (1)≤f (1),即1+m ≤(m -1)2,解得m ≥3或m ≤0(舍去).综上所述,m ∈(0,1]∪[3,+∞).3.(2017·江苏)设f (x )是定义在R 上且周期为1的函数,在区间[0,1)上,f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧x 2,x ∈D ,x ,x ∉D ,其中集合D =⎩⎪⎨⎪⎧⎭⎪⎬⎪⎫x ⎪⎪⎪x =n -1n ,n ∈N *,则方程f (x )-lg x =0的解的个数是________. 答案 8解析 由于f (x )∈[0,1),则只需考虑1≤x <10的情况,在此范围内,当x ∈Q ,且x ∉Z 时,设x =qp,p ,q ∈N *,p ≥2且p ,q 互质.若lg x ∈Q ,则由lg x ∈(0,1),可设lg x =n m,m ,n ∈N *,m ≥2且m ,n 互质.因此10n m=qp,则10n=⎝ ⎛⎭⎪⎫q p m ,此时左边为整数,右边为非整数,矛盾.因此lg x ∉Q ,因此lg x 不可能与每个周期内x ∈D 对应的部分相等,只需考虑lg x 与每个周期内x ∉D 部分的交点,画出函数草图.图中交点除(1,0)外其他交点横坐标均为无理数,属于每个周期内x ∉D 部分,且x =1处(lg x )′=1x ln 10=1ln 10<1,则在x =1附近仅有1个交点,因此方程解的个数为8.押题预测1.f (x )=2sin πx -x +1的零点个数为( ) A .4 B .5 C .6 D .7押题依据 函数的零点是高考的一个热点,利用函数图象的交点确定零点个数是一种常用方法. 答案 B解析 令2sin πx -x +1=0,则2sin πx =x -1,令h (x )=2sin πx ,g (x )=x -1,则f (x )=2sin πx -x +1的零点个数问题就转化为两个函数h (x )与g (x )图象的交点个数问题.h (x )=2sin πx 的最小正周期为T =2ππ=2,画出两个函数的图象,如图所示,因为h (1)=g (1),h ⎝ ⎛⎭⎪⎫52>g ⎝ ⎛⎭⎪⎫52,g (4)=3>2,g (-1)=-2,所以两个函数图象的交点一共有5个,所以f (x )=2sin πx -x +1的零点个数为5.2.已知函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧x +2,x >a ,x 2+5x +2,x ≤a ,若函数g (x )=f (x )-2x 恰有三个不同的零点,则实数a 的取值范围是( ) A .[-1,1) B .[0,2] C .(-2,2]D .[-1,2)押题依据 利用函数零点个数可以得到函数图象的交点个数,进而确定参数范围,较好地体现了数形结合思想. 答案 D解析 g (x )=f (x )-2x =⎩⎪⎨⎪⎧-x +2,x >a ,x 2+3x +2,x ≤a ,要使函数g (x )恰有三个不同的零点,只需g (x )=0恰有三个不同的实数根,所以⎩⎪⎨⎪⎧x >a ,-x +2=0或⎩⎪⎨⎪⎧x ≤a ,x 2+3x +2=0,所以g (x )=0的三个不同的实数根为x =2(x >a ),x =-1(x ≤a ),x =-2(x ≤a ).再借助数轴,可得-1≤a <2.所以实数a 的取值范围是[-1,2),故选D.3.在如图所示的锐角三角形空地中,欲建一个面积最大的内接矩形花园(阴影部分),则其边长x 为________m.押题依据 函数的实际应用是高考的必考点,函数的最值问题是应用问题考查的热点. 答案 20 解析 如图,过A 作AH ⊥BC 交BC 于点H ,交DE 于点F , 易知DE BC =x 40=AD AB =AFAH ,∴AF =x ,∴FH =40-x (0<x <40),则矩形花园的面积S =x (40-x )≤⎝ ⎛⎭⎪⎫4022,当且仅当40-x =x ,即x =20时取等号,所以满足题意的边长x 为20 m.A 组 专题通关1.(2018·北京市十一学校模拟)已知函数f (x )=⎝ ⎛⎭⎪⎫12x-13x ,则在下列区间中含有函数f (x )零点的是( )A.⎝ ⎛⎭⎪⎫0,13B.⎝ ⎛⎭⎪⎫13,12C.⎝ ⎛⎭⎪⎫12,23D.⎝ ⎛⎭⎪⎫23,1 答案 B解析 f (0)=1>0,f ⎝ ⎛⎭⎪⎫13=1312⎛⎫ ⎪⎝⎭-1313⎛⎫ ⎪⎝⎭>0,f⎝ ⎛⎭⎪⎫12=1212⎛⎫ ⎪⎝⎭-1312⎛⎫ ⎪⎝⎭<0,f⎝ ⎛⎭⎪⎫13f⎝ ⎛⎭⎪⎫12<0, 所以函数f (x )在区间⎝ ⎛⎭⎪⎫13,12内必有零点,故选B. 2.某企业为节能减排,用9万元购进一台新设备用于生产,第一年需运营费用2万元,从第二年起,每年运营费用均比上一年增加3万元,该设备每年生产的收入均为21万元,设该设备使用了n (n ∈N *)年后,盈利总额达到最大值(盈利额等于收入减去成本),则n 等于( ) A .6 B .7 C .8 D .7或8 答案 B解析 盈利总额为21n -9-⎣⎢⎡⎦⎥⎤2n +12×n (n -1)×3 =-32n 2+412n -9,由于对称轴为n =416,所以当n =7时,取最大值,故选B.3.(2018·湖南十四校联考)已知定义在R 上的奇函数f (x )满足当x >0时,f (x )=2x+2x -4,则f (x )的零点个数是( ) A .2 B .3 C .4 D .5 答案 B解析 由于函数f (x )是定义在R 上的奇函数, 故f (0)=0.由于f ⎝ ⎛⎭⎪⎫12·f (2)<0,而函数f (x )在(0,+∞)上单调递增,故当x >0时有1个零点,根据奇函数的对称性可知, 当x <0时,也有1个零点.故一共有3个零点.4.(2018·乌鲁木齐模拟)已知函数f (x )=x 2+2x -12(x <0)与g (x )=x 2+log 2(x +a )的图象上存在关于y 轴对称的点,则a 的取值范围是( ) A .(-∞,-2) B .(-∞,2) C.()-∞,22 D.⎝ ⎛⎭⎪⎫-22,22 答案 B解析 f (x )=x 2+2x-12(x <0),当x >0时,-x <0,f (-x )=x 2+2-x -12(x >0),所以f (x )关于y 轴对称的函数为h (x )=f (-x )=x 2+2-x-12(x >0),由题意得x 2+2-x -12=x 2+log 2(x +a )在x >0时有解,作出函数的图象如图所示,当a ≤0时,函数y =2-x-12与y =log 2(x +a )的图象在(0,+∞)上必有交点,符合题意,若a >0,若两函数在(0,+∞)上有交点,则log 2a <12,解得0<a <2,综上可知,实数a 的取值范围是(-∞,2).5.将甲桶中的a 升水缓慢注入空桶乙中,t min 后甲桶剩余的水量符合指数衰减曲线y =a e nt.假设过5 min 后甲桶和乙桶的水量相等,若再过m min 甲桶中的水只有a4升,则m 的值为( )A .5B .6C .8D .10 答案 A解析 根据题意知,因为5 min 后甲桶和乙桶的水量相等,所以函数f (x )=a e nt满足f (5)=a e 5n =12a ,可得n =15ln 12,因为当k min 后甲桶中的水只有a 4升,所以f (k )=a 4,即15ln 12·k=ln 14,所以15ln 12·k =2ln 12,解得k =10,k -5=5,即m =5,故选A.6.(2018·湖南省三湘名校教育联盟联考)已知函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧|ln (x -1)|,x >1,2x -1+1,x ≤1,则方程f (f (x ))-2⎣⎢⎡⎦⎥⎤f (x )+34=0的实根个数为( )A .6B .5C .4D .3 答案 C解析 令t =f (x ),则方程f (f (x ))-2⎣⎢⎡⎦⎥⎤f (x )+34=0等价于f (t )-2t -32=0,在同一平面直角坐标系中作出f (x )与直线y =2x +32的图象,由图象可得有两个交点,且f (t )-2t -32=0的两根分别为t 1=0和1<t 2<2,当t 1=f (x )=0时,解得x =2,当t 2=f (x )∈(1,2)时,f (x )有3个不等实根,综上所述,方程f (f (x ))-2⎣⎢⎡⎦⎥⎤f (x )+34=0的实根个数为4.7.定义在R 上的函数f (x )满足f (x )+f (x +5)=16,当x ∈(-1,4]时,f (x )=x 2-2x,则函数f (x )在区间[0,2 019]上的零点个数是________. 答案 605解析 因为f (x )+f (x +5)=16,所以f (x +5)+f (x +10)=16, 所以f (x )=f (x +10), 所以该函数的周期是T =10.由于函数y =f (x )在(-1,4]上有3个零点, 因此在区间(-1,9]上只有3个零点,且在(-1,0)上有1个零点,在[0,9]上有2个零点且不在区间端点处. 而2 019=201×10+9,故在区间[0,2 019]上共有201×3+2=605(个)零点.8.(2018·北京市一零一中学月考)已知函数f (x )=⎩⎨⎧x sin x ,0<x <π,x ,x ≥π,g (x )=f (x )-kx (k ∈R ).(1)当k =1时,函数g (x )有________个零点;(2)若函数g (x )有3个零点,则k 的取值范围是________. 答案 (1)1 (2)⎝ ⎛⎦⎥⎤0,ππ 解析 (1)当k =1时,g (x )=0,即f (x )=x , 当0<x <π时,x sin x =x ,即sin x =1,解得x =π2,当x ≥π时,x =x ,解得x =0(舍去)或1(舍去), 综上,g (x )的零点个数为1.(2)若函数g (x )有3个零点,则k ≠0. 当x ≥π时,x =kx (k >0),最多有1个解, 即有x =1k 2≥π,解得0<k ≤ππ,又0<x <π时,x sin x =kx ,即为sin x =k 有2个解, 则0<k <1,综上可得0<k ≤ππ.9.对于函数f (x )与g (x ),若存在λ∈{x ∈R |f (x )=0},μ∈{x ∈R |g (x )=0},使得|λ-μ|≤1,则称函数f (x )与g (x )互为“零点密切函数”,现已知函数f (x )=e x -2+x -3与g (x )=x 2-ax -x +4互为“零点密切函数”,则实数a 的取值范围是________. 答案 [3,4]解析 由题意知,函数f (x )的零点为x =2,设g (x )满足|2-μ|≤1的零点为μ, 因为|2-μ|≤1,解得1≤μ≤3. 因为函数g (x )的图象开口向上,所以要使g (x )的一个零点落在区间[1,3]上,则需满足g (1)g (3)≤0或⎩⎪⎨⎪⎧g (1)>0,g (3)>0,Δ≥0,1<a +12<3,解得103≤a ≤4或3≤a <103,得3≤a ≤4.故实数a 的取值范围为[3,4].10.(2018·江西抚州七校联考)食品安全问题越来越引起人们的重视,农药、化肥的滥用对人民群众的健康带来一定的危害,为了给消费者带来放心的蔬菜,某农村合作社每年投入200万元,搭建了甲、乙两个无公害蔬菜大棚,每个大棚至少要投入20万元,其中甲大棚种西红柿,乙大棚种黄瓜,根据以往的种菜经验,发现种西红柿的年收益P 、种黄瓜的年收益Q 与投入a (单位:万元)满足P =80+42a ,Q =14a +120.设甲大棚的投入为x (单位:万元),每年两个大棚的总收益为f (x )(单位:万元). (1)求f (50)的值;(2)试问如何安排甲、乙两个大棚的投入,才能使总收益f (x )最大? 解 (1)因为甲大棚投入50万元,则乙大棚投入150万元, 所以f (50)=80+42×50+14×150+120=277.5.(2)f (x )=80+42x +14(200-x )+120=-14x +42x +250,依题意得⎩⎪⎨⎪⎧x ≥20,200-x ≥20,解得20≤x ≤180,故f (x )=-14x +42x +250(20≤x ≤180).令t =x ∈[25,65],则y =-14t 2+42t +250=-14(t -82)2+282,当t =82,即x =128时,f (x )max =282,所以当甲大棚投入128万元,乙大棚投入72万元时,总收益最大,且最大收益为282万元.B 组 能力提高11.定义在R 上的奇函数f (x ),当x ≥0时,f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧log 12(x +1),0≤x <1,1-|x -3|,x ≥1,若关于x的方程f (x )-a =0(0<a <1)所有根之和为1-2,则实数a 的值为( ) A.22 B.12 C.23 D.14答案 B解析 因为函数f (x )为奇函数,所以当x ∈(-1,0]时,f (x )=-f (-x )=-log 12(-x +1)=log 2(1-x );当x ∈(-∞,-1]时,f (x )=-f (-x )=-(1-|-x -3|)=|x +3|-1,所以函数f (x )的图象如图所示,令g (x )=f (x )-a ,函数g (x )的零点即为函数y =f (x )与y =a 的交点,如图所示,共5个.当x ∈(-∞,-1]时,令|x +3|-1=a ,解得x 1=-4-a ,x 2=a -2,当x ∈(-1,0)时,令log 2(1-x )=a ,解得x 3=1-2a;当x ∈[1,+∞)时,令1-|x -3|=a ,解得x 4=4-a ,x 5=a +2,所以所有零点之和为x 1+x 2+x 3+x 4+x 5=-4-a +a -2+1-2a +4-a+a +2=1-2a=1-2,∴a =12.12.(2018·山东、湖北部分重点中学模拟)若函数f (x )=ax +ln x -x 2x -ln x有3个不同的零点,则实数a 的取值范围是( ) A.⎝ ⎛⎭⎪⎫1,e e -1-1e B.⎣⎢⎡⎦⎥⎤1,e e -1-1eC.⎝ ⎛⎭⎪⎫1e -e e -1,-1D.⎣⎢⎡⎦⎥⎤1e -e e -1,-1 答案 A解析 函数f (x )=ax +ln x -x 2x -ln x有3个不同的零点,等价于a =x x -ln x-ln xx,x ∈(0,+∞)有3个不同解,令g (x )=xx -ln x-ln x x,x ∈(0,+∞),则g ′(x )=1-ln x ()x -ln x 2-1-ln xx 2=ln x ()1-ln x ()2x -ln x x 2(x -ln x )2,当x ∈(0,+∞)时,令y =2x -ln x , 则y ′=2-1x =2x -1x,当x ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫0,12时,y ′<0,y 单调递减;当x ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫12,+∞时,y ′>0,y 单调递增, 则y min =1-ln 12=1+ln 2>0,则当x ∈(0,+∞)时,恒有2x -ln x >0, 令g ′(x )=0,得x =1或x =e ,且x ∈(0,1)时,g ′(x )<0,g (x )单调递减;x ∈()1,e 时,g ′(x )>0,g (x )单调递增; x ∈()e ,+∞时,g ′(x )<0,g (x )单调递减,则g (x )的极小值为g (1)=1,g (x )的极大值为g (e)=e e -1-1e, 当x →0时,g (x )→+∞,当x →+∞时,g (x )→1. 结合函数图象(图略)可得, 当1<a <e e -1-1e时,y =a 与g (x )=xx -ln x-ln x x的图象有3个不同的交点,即方程a =xx -ln x-ln x x,x ∈(0,+∞)有3个不同解,即函数f (x )=ax +ln x -x 2x -ln x有3个不同的零点,所以a 的取值范围是⎝ ⎛⎭⎪⎫1,e e -1-1e . 13.已知函数f (x )=|x |(2-x ),关于x 的方程f (x )=m (m ∈R )有三个不同的实数解x 1,x 2,x 3,则x 1x 2x 3的取值范围为________.答案 (1-2,0)解析 f (x )=|x |(2-x )=⎩⎪⎨⎪⎧x 2-2x ,x <0,2x -x 2,x ≥0,如图所示,关于x 的方程f (x )=m 恰有三个互不相等的实根x 1,x 2,x 3,即函数y =f (x )的图象与直线y =m 有三个不同的交点,则0<m <1,不妨设从左向右的交点的横坐标分别为x 1,x 2,x 3. 当x >0时,由对称性知,x 2+x 3=2,0<x 2x 3<⎝⎛⎭⎪⎫x 2+x 322=1; 当x <0时,由x 2-2x =1,得x =1-2, 所以1-2<x 1<0,即0<-x 1<2-1, 所以0<-x 1x 2x 3<2-1,即1-2<x 1x 2x 3<0.14.已知函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧x 2+3a ,x <0,log a (x +1)+1,x ≥0(a >0且a ≠1)在R 上单调递减,且关于x 的方程|f (x )|=2-x 恰好有两个不相等的实数解,则a 的取值范围是________.答案 ⎣⎢⎡⎦⎥⎤13,23∪⎩⎨⎧⎭⎬⎫34解析 画出函数y =|f (x )|的图象如图,由函数y =f (x )是单调递减函数可知,0+3a ≥log a (0+1)+1,即a ≥13,由log a (x 0+1)+1=0得,x 0=1a -1≤2,所以当x ≥0时,y =2-x 与y=|f (x )|图象有且仅且一个交点.所以当2≥3a ,即13≤a ≤23时,函数y =|f (x )|与函数y =2-x 图象恰有两个不同的交点,即方程|f (x )|=2-x 恰好有两个不相等的实数解,结合图象可知当直线y =2-x 与函数y =x 2+3a 相切时,得x 2+x +3a -2=0.由Δ=1-4(3a -2)=0,解得a =34,此时也满足题意.综上,所求实数a 的取值范围是⎣⎢⎡⎦⎥⎤13,23∪⎩⎨⎧⎭⎬⎫34.。

高考数学二轮复习 专题2 函数与导数 教案 文

高考数学二轮复习 专题2 函数与导数 教案 文专题二 函数与导数【重点知识回顾】1.函数是高考数学的重点内容之一,函数的观点和思想方法是高中数学的一条重要的主线,选择、填空、解答三种题型每年都有,函数题的身影频现,而且常考常新.以基本函数为背景的综合题和应用题是近几年的高考命题的新趋势.函数的图象也是高考命题的热点之一.近几年来考查导数的综合题基本已经定位到压轴题的位置了.2.对于函数部分考查的重点为:函数的定义域、值域、单调性、奇偶性、周期性对称性和函数的图象;指数函数、对数函数的概念、图象和性质;应用函数知识解决一些实际问题;导数的基本公式,复合函数的求导法则;可导函数的单调性与其导数的关系,求一些实际问题(一般指单峰函数)的最大值和最小值.【典型例题】 1.函数的性质与图象函数的性质是高考考查的重点内容.根据函数单调性和奇偶性的定义,能判断函数的奇偶性,以及函数在某一区间的单调性,从数形结合的角度认识函数的单调性和奇偶性,掌握求函数最大值和最小值的常用方法.函数的图象是函数性质的直观载体,能够利用函数的图象归纳函数的性质.对于抽象函数一类,也要尽量画出函数的大致图象,利用数形结合讨论函数的性质.例1.“龟兔赛跑”讲述了这样的故事:领先的兔子看着慢慢爬行的乌龟,骄傲起来,睡了一觉,当它醒来时,发现乌龟快到终点了,于是急忙追赶,但为时已晚,乌龟还是先到达了终点……用S1、S2分别表示乌龟和兔子所行的路程,t 为时间,则下图与故事情节相吻合的是( )答案:BA B C D解析:在选项B 中,乌龟到达终点时,兔子在同一时间的路程比乌龟短.点评:函数图象是近年高考的热点的试题,考查函数图象的实际应用,考查学生解决问题、分析问题的能力,在复习时应引起重视.例2.已知定义在R 上的奇函数)(x f ,满足(4)()f x f x -=-,且在区间[0,2]上是增函数,若方程f(x)=m(m>0)在区间[]8,8-上有四个不同的根1234,,,x x x x ,则1234_________.x x x x +++=答案:-8解析:因为定义在R 上的奇函数,满足(4)()f x f x -=-,所以(4)()f x f x -=-,所以, 由)(x f 为奇函数,所以函数图象关于直线2x =对称且(0)0f =,由(4)()f x f x -=-知(8)()f x f x -=,所以函数是以8为周期的周期函数,又因为)(x f 在区间[0,2]上是增函数,所以)(x f 在区间[-2,0]上也是增函数.如图所示,那么方程f(x)=m(m>0)在区间[]8,8-上有四个不同的根1234,,,x x x x ,不妨设1234x x x x <<<,由对称性知1212x x +=-,344x x +=.所以12341248x x x x +++=-+=-.点评:本题综合考查了函数的奇偶性,单调性,对称性,周期性,以及由函数图象解答方程问题,运用数形结合的思想和函数与方程的思想解答问题.2.函数与解方程、不等式的综合问题函数与方程、不等式、数列是密切相关的几个部分,通过建立函数模型来解决有关他们的综合问题是高考的考查方向之一,解决该类问题要善于运用转化的思想方法,将问题进行不断转化,构建模型来解决问题.例2.x 为何值时,不等式()23log log 2-<x x m m 成立.解析:当1>m 时,212132023023022<<⇔⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧<<>≠⇔⎪⎩⎪⎨⎧-<>->x x x x x x x x . 当10<<m 时,21322132023023022><<⇔⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧><>≠⇔⎪⎩⎪⎨⎧-<>->x x x x x x x x x x 或或. 故1>m 时,21<<x .10<<m 时,2132><<x x 或为所求.点评:该题考查了对数不等式的解法,其基本的解题思路为将对数不等式转化为普通不等式,需要注意转化之后x 的范围发生了变化,因此最后要检验,或者转化时将限制条件联立.3.函数的实际应用函数的实际运用主要是指运用函数的知识、思想和方法综合解决问题.函数描述了自然界中量的依存关系,是对问题本身的数量本质特征和制约关系的一种刻画,用联系和变化的观点提出数学对象,抽象其数学特征,建立函数关系.掌握有关函数知识是运用函数思想的前提,考生应具备用初等数学思想方法研究函数的能力,运用函数思想解决有关数学问题的意识是运用函数思想的关键.例3.某单位用2160万元购得一块空地,计划在该地块上建造一栋至少10层、每层2000平方米的楼房.经测算,如果将楼房建为x (x ≥10)层,则每平方米的 平均建筑费用为560+48x (单位:元).为了使楼房每平方米的平均综合费用最少,该楼房应建为多少层? (注:平均综合费用=平均建筑费用+平均购地费用,平均购地费用=建筑总面积购地总费用)解析:设楼房每平方米的平均综合费为y 元,依题意得:*21601000010800(56048)56048(10,)2000y x x x x N x x⨯=++=++≥∈.则21080048y x '=-,令0y '=,即210800480x -=,解得15x =. 当15x >时,0y '>;当015x <<时,0y '<, 因此,当15x =时,y 取得最小值,min 2000y =元.答:为了使楼房每平方米的平均综合费最少,该楼房应建为15层.点评:这是一题应用题,利用函数与导数的知识来解决问题.利用导数,求函数的单调性、求函数值域或最值是一种常用的方法.4.导数与单调性、极(最)值问题.导数作为工具来研究三次函数、指数函数、对数函数的单调性,极值、最值时,具有其独特的优越性,要理解导数的几何意义,熟练导数的运算公式,善于借助导数解决有关的问题.例4.已知函数321()33f x ax bx x =+++,其中0a ≠. (1)当b a ,满足什么条件时,)(x f 取得极值?(2)已知0>a ,且)(x f 在区间(0,1]上单调递增,试用a 表示出b 的取值范围. 解析: (1)由已知得2'()21f x ax bx =++,令0)('=x f ,得2210ax bx ++=,)(x f 要取得极值,方程2210ax bx ++=必须有解,所以△2440b a =->,即2b a >, 此时方程2210ax bx ++=的根为:122b b x a a ---==,222b b x a a--+==,所以12'()()()f x a x x x x =-- 当0>a 时,所以)(x f 在x 1, x 2处分别取得极大值和极小值. 当0<a 时,所以)(x f 在x 1, x 2处分别取得极大值和极小值. 综上,当b a ,满足2b a >时,)(x f 取得极值.(2)要使)(x f 在区间(0,1]上单调递增,需使2'()210f x ax bx =++≥在(0,1]上恒成立.即1,(0,1]22ax b x x ≥--∈恒成立,所以max 1()22ax b x≥--, 设1()22ax g x x =--,2221()1'()222a x a a g x x x -=-+=, 令'()0g x =得x =或x =舍去),当1>a 时,101a <<,当x ∈时'()0g x >,1()22ax g x x =--单调增函数;当x ∈时'()0g x<,1()22ax g x x =--单调减函数,所以当x =()g x取得最大,最大值为g = 所以b ≥ 当01a <≤1≥,此时'()0g x ≥在区间(0,1]恒成立, 所以1()22ax g x x=--在区间(0,1]上单调递增,当1x =时()g x 最大,最大值为1(1)2a g +=-,所以12a b +≥-.综上,当1>a 时, b ≥01a <≤时, 12a b +≥-.点评:本题为三次函数,利用求导的方法研究函数的极值、单调性和函数的最值,函数在区间上为单调函数,则导函数在该区间上的符号确定,从而转为不等式恒成立,再转为函数研究最值.运用函数与方程的思想,化归思想和分类讨论的思想解答问题.【模拟演练】1.函数22log 2xy x-=+的图象( ) A . 关于原点对称 B .关于主线y x =-对称 C . 关于y 轴对称 D .关于直线y x =对称 2. 定义在R 上的偶函数()f x 的部分图象如右图所示,则在()2,0-上,下列函数中与()f x 的单调性不同的是( )A .21y x =+ B . ||1y x =+C . 321,01,0x x y x x +≥⎧=⎨+<⎩D .,,0x x e x oy e x -⎧≥⎪=⎨<⎪⎩3.已知定义在R 上的奇函数)(x f ,满足(4)()f x f x -=-,且在区间[0,2]上是增函数,则( )A .(25)(11)(80)f f f -<<B . (80)(11)(25)f f f <<-C . (11)(80)(25)f f f <<-D . (25)(80)(11)f f f -<<4. 定义在R 上的函数f(x )满足f(x)= ⎩⎨⎧>---≤-0),2()1(0),1(log 2x x f x f x x ,则f (2009)的值为 .5. 已知函数()f x 在R 上满足2()2(2)88f x f x x x =--+-,则曲线()y f x =在点(1,(1))f 处的切线方程是 .6.已知函数321(),3f x x ax bx =++且'(1)0f -= (I )试用含a 的代数式表示b ; (Ⅱ)求()f x 的单调区间;(Ⅲ)令1a =-,设函数()f x 在1212,()x x x x <处取得极值,记点1122(,()),(,())M x f x N x f x ,证明:线段MN 与曲线()f x 存在异于M 、N 的公共点.7.已知函数32()22f x x bx cx =++-的图象在与x 轴交点处的切线方程是510y x =-. (I )求函数()f x 的解析式;(II )设函数1()()3g x f x mx =+,若()g x 的极值存在,求实数m 的取值范围以及函数()g x 取得极值时对应的自变量x 的值.【参考答案】 1.答案:A解析:由于定义域为(-2,2)关于原点对称,又f(-x)=-f(x),故函数为奇函数,图象关于原点对称,选A . 2.答案:C解析:根据偶函数在关于原点对称的区间上单调性相反,故可知求在()2,0-上单调递减,注意到要与()f x 的单调性不同,故所求的函数在()2,0-上应单调递增.而函数21y x =+在(],1-∞上递减;函数1y x =+在(],0-∞时单调递减;函数321,01,0x x y x x +>⎧=⎨+<⎩在(,0]-∞上单调递减,理由如下y '=3x 2>0(x<0),故函数单调递增,显然符合题意;而函数,0,0x x e x y e x -⎧≥⎪=⎨<⎪⎩,有y '=-x e -<0(x<0),故其在(,0]-∞上单调递减,不符合题意,综上选C . 3. 答案:D解析:因为)(x f 满足(4)()f x f x -=-,所以(8)()f x f x -=,所以函数是以8为周期的周期函数,则)1()25(-=-f f ,)0()80(f f =,)3()11(f f =,又因为)(x f 在R 上是奇函数, (0)0f =,得0)0()80(==f f ,)1()1()25(f f f -=-=-,而由(4)()f x f x -=-得)1()41()3()3()11(f f f f f =--=--==,又因为)(x f 在区间[0,2]上是增函数,所以0)0()1(=>f f ,所以0)1(<-f ,即(25)(80)(11)f f f -<<,故选D . 4.答案:1解析:由已知得2(1)log 21f -==,(0)0f =,(1)(0)(1)1f f f =--=-,(2)(1)(0)1f f f =-=-,(3)(2)(1)1(1)0f f f =-=---=,(4)(3)(2)0(1)1f f f =-=--=,(5)(4)(3)1f f f =-=,(6)(5)(4)0f f f =-=, 所以函数f(x)的值以6为周期重复性出现.,所以f (2009)= f (5)=1. 5.答案:21y x =-解析:由2()2(2)88f x f x x x =--+-得:2(2)2()(2)8(2)8f x f x x x -=--+--,即22()(2)44f x f x x x --=+-,∴2()f x x =∴/()2f x x =, ∴切线方程为12(1)y x -=-,即210x y --=. 6.解析:(I )依题意,得2'()2f x x ax b =++, 由'(1)120f a b -=-+=得21b a =-. (Ⅱ)由(I )得321()(21)3f x x ax a x =++-, 故2'()221(1)(21)f x x ax a x x a =++-=++-, 令'()0f x =,则1x =-或12x a =-, ①当1a >时,121a -<-,当x 变化时,'()f x 与()f x 的变化情况如下表:由此得,函数()f x 的单调增区间为(,12)a -∞-和(1,)-+∞,单调减区间为(12,1)a --. ②由1a =时,121a -=-,此时,'()0f x ≥恒成立,且仅在1x =-处'()0f x =,故函数()f x 的单调区间为R ;③当1a <时,121a ->-,同理可得函数()f x 的单调增区间为(,1)-∞-和(12,)a -+∞,单调减区间为(1,12)a --.综上:当1a >时,函数()f x 的单调增区间为(,12)a -∞-和(1,)-+∞,单调减区间为(12,1)a --;当1a =时,函数()f x 的单调增区间为R ;当1a <时,函数()f x 的单调增区间为(,1)-∞-和(12,)a -+∞,单调减区间为(1,12)a --(Ⅲ)当1a =-时,得321()33f x x x x x=--,由2'()230f x x x =--=,得121,3x x =-=.由(Ⅱ)得()f x 的单调增区间为(,1)-∞-和(3,)+∞,单调减区间为(1,3)-,所以函数()f x 在121,3x x =-=处取得极值,故5(1,),(3,9)3M N --,所以直线MN 的方程为813y x =--,由32133813y x x x y x ⎧=--⎪⎪⎨⎪=--⎪⎩得32330x x x --+= 解得1231, 1.3x x x =-==,1233121135119,,33x x x y y y =-=⎧⎧=⎧⎪⎪∴⎨⎨⎨=-==-⎩⎪⎪⎩⎩, 所以线段MN 与曲线()f x 有异于,M N 的公共点11(1,)3-. 7.解析:(I )由已知,切点为(2,0),故有(2)0f =,即430b c ++=……① 又2()34f x x bx c '=++,由已知(2)1285f b c '=++=得870b c ++=……② 联立①②,解得1,1b c =-=.所以函数的解析式为32()22f x x x x =-+-.(II )因为321()223g x x x x mx =-+-+.令21()34103g x x x m '=-++=.当函数有极值时,则0∆≥,方程2134103x x m -++=有实数解, 由4(1)0m ∆=-≥,得1m ≤. ①当1m =时,()0g x '=有实数23x =,在23x =左右两侧均有()0g x '>,故函数()g x 无极值; ②当1m <时,()0g x '=有两个实数根1211(2(2x x =-=+(),()g x g x '情况如下表:所以在(,1)∈-∞m 时,函数()g x 有极值;当1(23=-x 时,()g x 有极大值;当1(23=x 时,()g x 有极小值..精品资料。

2020高考数学复习-专题02 导数与函数、不等式(精讲篇)-用思维导图突破导数压轴题

用思维导图突破导数压轴专题02 导数与函数、不等式导数与函数、不等式综合题是近年高考试题的一个热点,往往是在运用导数知识以后,由不等式提升试题难度。

证明不等式f x g x ≥()()一般是作h(x )f x g x =-()(),通过对h x ()求导,求出h x ()的最小值大于或大于0,;证明不等式f x g x <()()成立的方法类似。

如果要证明的不等式中含有参数,需要分类讨论,才能确定单调性,就要根据题设条件确定恰当的分类标准。

如果要求参数的范围,在得到相关不等式后可以分离变量,也可能需要构造新函数,找出参数满足的条件,才能求出参数的范围。

作差求导 判断单调 求出极值思路点拨第(1)题由或解出相应的x 的范围即可确定单调区间。

第(2)题记不等式左边为,证明指定区间上函数值非负,理想状态是在该区间单调,且最小值为0。

第(3)题利用第(2)结论,由,得'()0f x >'()0f x <()h x ()h x ()h x ππ2,2π42n x n n π∈++(),记,那么 ,由(2)可得由(2)知,,有两条路径:一条是通过分解、变形、代换、放缩等化归为熟悉的基本的函数单调性问题(解1-解3);另一条是把变量n 转化成x n ,构造函数,回归导数基本运算,借助研究定义域内函数单调性的变化,转化为最值问题(解4)。

思维导图如下:满分解答解(1)由已知,有()e (cos sin )xf 'x x x =-,当52,244x k k ππ⎛⎫∈π+π+ ⎪⎝⎭()k ∈Z 时,有sin cos x x >,得()0f 'x <,则()f x 单调递减;当32,244x k k ππ⎛⎫∈π-π+ ⎪⎝⎭()k ∈Z 时,有sin cos x x <,得()0f 'x >,则()f x 单调递增.所以,()f x 的单调递增区间为32,2(),()44k k k f x ππ⎡⎤π-π+∈⎢⎥⎣⎦Z 的单调递减区间为52,2()44k k k ππ⎡⎤π+π+∈⎢⎥⎣⎦Z . ππ2,2π42n x n n π∈++()2n n y x π=-(,)42n y ππ∈π()()()02n n n f y g y y +-≥(2)证明:记()()()2h x f x g x x π⎛⎫=+-⎪⎝⎭.函数定义域为,依题意及(Ⅰ),有()e (cos sin )xg x x x =-,从而()2e sin xg'x x =-. 当,42x ππ⎛⎫∈⎪⎝⎭时,0()g'x <,故 ()()()()(1)()022h'x f 'x g'x x g x g'x x ππ⎛⎫⎛⎫=+-+-=-< ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭.因此,()h x 在区间,42ππ⎡⎤⎢⎥⎣⎦上单调递减,进而()022h x h f ππ⎛⎫⎛⎫≥== ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭.所以,当,42x ππ⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦时,()()02f x g x x π⎛⎫+-≥ ⎪⎝⎭. (3)思路一:借助前问巧带入,不等证明化函数观察到本问与第二问结构类似,范围类似,充分利用前问,对一个非基本问题通过分解、变形、代换、放缩等多种方式,化归为熟悉的基本的函数单调性问题,从而得到解答.解1 依题意,()()10n n u x f x =-=,即cos e 1n xn x =.记2n n y x n =-π,则,42n y ππ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭,且22()cos cos(2)()n n y x n n n n n f y e y e x n e n N πππ--==-=∈.由()()20e1n n f y f y -π==≤及(Ⅰ),得0n y y ≥即024ππ>≥>n y y .令函数()sin cos ()42m x x x x ππ=-<<,()cos sin 0m x x x '=+>,所以()m x 在,42ππ⎡⎤⎢⎥⎣⎦上为增函数,所以0)()(()04π≥>=n m m y y m ,故 ()()()()()()22222200000=2sin cos sin co e e e e e s en n n n n n y n n n n n n n f y y g y g y e m y m y m y y y x x -π-π-π-π-π-ππ--=-<⋅≤==-≤-所以,20022sin c s e o n n n x x x -πππ+-<-.解2 依题意,()()10n n u x f x =-=,即cos e 1n xn x =,即c eos nx n x -=,,42ππ⎡⎤⎢⎥⎣⎦因为(2,2)42n x n n ππππ∈++,所以2(,)42n x n πππ-∈, 由(2)知(2)(2)(2)02n n n f x n g x n x n ππππ-+--+≥,所以[]22cos(2)cos(2)sin(2)(2)02n n x n x n n n n n e x n e x n x n x n πππππππ---+----+≥,所以cos (cos sin )(2)02n n n n x x x x n ππ+--+≥,因为(2,2)42n x n n ππππ∈++,所以cos sin n n x x <,又cos n x n e x -=, 上式可化为22sin cos nx n n ne x n x x ππ--+≤-,只需证200sin cos sin cos n x n n n e e x x x x π--<--, 因为2n x n π>,所以20nx n ee π--<<,下面只需证明00sin cos sin cos n n x x x x -≥-. 令()sin cos ()42m x x x x ππ=-<<,只需证明0(2)()n m x n m x π-≥,因为()cos sin 0m x x x '=+>,所以()m x 在(,)42ππ上单调递增 因为0n x x ≥,所以0nx x e e --≤,则0cos cos n x x ≤,则0cos(2)cos n x n x π-≤,因为cos x 在(,)42ππ内单调递减,所以0242n x x n πππ<≤-<, (或者:因为20(2)1()n n f x n ef x ππ--=≤=,且()f x 在(,)42ππ单调递增,所以0242n x x n πππ<≤-<),所以0(2)()n m x n m x π-≥所以原式得证.解3(前一部分与解法二相同,省略)只需证200sin cos sin cos n x n n n e e x x x x π--<-- 令函数1()(22)(sin cos )42=+<<+-x k x n x n e x x ππππ,所以22sin ()(22)(sin cos )42x x k x n x n e x x ππππ-'=+<<+-, 显然()0k x '<,则函数()k x 在(2,2)42n n ππππ++单调递减,只需证2001()(sin cos )n n k x e x x π<-, 因为00222000(2)cos(2)cos 1()x n x n n n f x n e x n e x e e f x πππππ++=⋅+=⋅=≥=,其中0,(2,2)42n x x n n ππππ∈++, 且由(Ⅰ)知()f x 在(2,2)42n n ππππ++内单调递减,所以022242n n x n x n πππππ+<+≤<+,所以002001()(2)(sin cos )n x n k x k x n e x x ππ+≤+=-0220000(sin cos )sin cos n n x e e e x x x x ππ--=<--, 所以原式得证.(解3中不等式左侧也可以构造成1()n g x -,利用函数()n g x 解题,方法雷同,不再赘述)思路二:不等证明法若干,差值函数要优先仿照第二问的证明方法,但是本问难在变量不统一,既有n 又有n x ,需要将它们化成同一变量,通过自变量的改变,构造函数,回归导数基本运算,借助研究定义域内函数单调性的变化,转化为最值问题,达到证明不等式的目的.解4 记2n n y x n =-π,则,42n y ππ⎛⎫∈⎪⎝⎭, 因为()()10n n u x f x =-=,即cos 1e ,=n xn x . 所以2cos(21e)n y n n y n ππ++=,所以2e cos n y n n y π--=要证20022sin c s e o n n n x x x -πππ+-<-,只需证00co 2sin cos s π-<-n n n y e y y x x ,显然有1n n x x +>12(1)2n n y n y n ππ+++>+即,所以12(1)2n n y n y n ee ππ+--+-->,即1cos cos n n y y +<,因为42n y ππ⎛⎫∈⎪⎝⎭,,所以1n n y y +> 则{}n y 关于n 单调递增,所以0,)2n y x π⎡∈⎢⎣.(或者用第一问结论,进行如下证明:1112(1)2(1)11()cos n n n y y y n n n n f y e y e e e ππ+++--+-+++=⋅==,所以2()n n f y e π-=,因为21()1()n n f y e f y π-+=<,且()0n f y >,所以1()()n n f y f y +<,由(1)知,()f x 在,42ππ⎡⎤⎢⎥⎣⎦内单调递减,所以1n n y y +>, 所以{}n y 关于n 单调递增,所以0,)2n y x π⎡∈⎢⎣)记000cos ,)sin cos 2()2,x ππ=--⎡∈⎢-⎣x e x x x x x h x ,只需证0,)2()0x 时,π⎡∈⎢⎣<h x x ,因为00,42x y ππ⎛⎫=∈⎪⎝⎭,所以()000sin cos )0,14x x x π-=-∈,所以0000sin cos )2sin 0sin cos sin co (()s )xx e x x e xx x x h x x h x ->--'''==(-1,,所以()x h '在⎪⎭⎫⎢⎣⎡20π,x 内单调递增,所以00()()=10xh x h x e ''≥->,所以()x h 在⎪⎭⎫⎢⎣⎡20π,x 内单调递增,即()()=02h x h π<.所以原式得证.思路三:中学数学较难题,高等数学解悬疑以高等数学背景为指导,以函数图像为直观,充分考察了学生直观想象的数学核心素养.教学过程中我们可以适当给学生介绍拉格朗日中值定理、洛必达法则等高等数学内容,内容虽然超纲,但本质大都可以用高中生已有的知识来介绍清楚,可以试着在这些高观点和思想的指导下用高中阶段的知识完成解题.解5 构造函数)(221)()(n n x x x n x u x F --+--=ππ,(,2)2n x x n ππ∈+ ,则0)(=n x F ,0)22(=+ππn F ,1()()22nF x u x n x ππ-''=-+-,()()=()2sin 0'''''==-<x F x u x g x e x所以()F x '在(,2)2n x n ππ+单调递减,假设()0n F x '≤,则()0n F x '≤在)22,(ππ+n x n 内恒成立,则)()22(n x F n F <+ππ, 与()(2)02n F x F n ππ=+=矛盾,所以假设错误,所以()0n F x '>,假设(2)02F n ππ'+≥,则()0n F x '≥在 )22,(ππ+n x n 内恒成立,则)()22(n x F n F >+ππ,与()(2)02n F x F n ππ=+=矛盾, 所以假设错误,所以0)22('<+ππn F ,由零点存在性定理,在)22,(ππ+n x n 内存在ξ,使0)('=ξF ,即n x n u -+-=221)('ππξ.所以'122()n n x u ππξ+-=-, 要证明002cos sin 22x x e x n n n -<-+-πππ只需证)cos (sin )(002'x x e u n ->-πξ,因为'()()(cos sin )xu x g x e x x ==-在区间(,2)2ππ+n x n 内递减,所以''()()n u u x ξ<,即)cos (sin )cos (sin )(2'n n n n n xx x e x x e u n ->->-πξ,只需证明00cos sin cos sin x x x x n n -≥-:以下与解法二相同,省略.本题在命题上环环相扣,逻辑清晰,解法中灵活构造别具一格,呈现数学思维之美.考查学生的运算能力、直观意识,分类讨论,转化化归,数形结合思想,具有很好的区分度与选拔性.思路点拨(1)讨论()f x 的单调性,就是要比较)('x f 与0的大小。

高考数学二轮复习考点知识与题型专题解析20---导数的简单应用

高考数学二轮复习考点知识与题型专题解析导数的简单应用微专题1导数的几何意义及其应用导数的几何意义函数f(x)在x0处的导数是曲线f(x)在点P(x0,f(x0))处的切线的斜率,曲线f(x)在点P 处的切线的斜率k=f′(x0),相应的切线方程为y-f(x0)=f′(x0)·(x-x0).『典型题训练』1.若过函数f(x)=ln x-2x图象上一点的切线与直线y=2x+1平行,则该切线方程为()A.2x-y-1=0B.2x-y-2ln2+1=0C.2x-y-2ln2-1=0D.2x+y-2ln2-1=02.已知a∈R,设函数f(x)=ax-ln x+1的图象在点(1,f(1))处的切线为l,则l过定点()A.(0,2) B.(1,0)C.(1,a+1) D.(e,1)),则曲线y=f(x)在x=0 3.已知函数f(x)的导函数为f′(x),且满足f(x)=cos x-xf′(π2处的切线方程是()A.2x-y-1=0 B.2x+y+1=0C.x-2y+2=0 D.x+2y+1=04.已知函数f(x)=a e x+x2的图象在点M(1,f(1))处的切线方程是y=(2e+2)x+b,那么ab=()A.2 B.1 C.-1 D.-25.[2021·重庆三模]已知曲线C1:f(x)=e x+a和曲线C2:g(x)=ln (x+b)+a2(a,b∈R),若存在斜率为1的直线与C1,C2同时相切,则b的取值范围是(),+∞)B.[0,+∞)A.[−94]C.(−∞,1]D.(−∞,94在点(-1,-3)处的切线方程为________________.6.[2021·全国甲卷(理)]曲线y=2x−1x+2微专题2利用导数研究函数的单调性『常考常用结论』导数与单调性的关系1.f′(x)>0是f(x)为增函数的充分不必要条件,如函数f(x)=x3在(-∞,+∞)上单调递增,但f′(x)≥0;2.f′(x)≥0是f(x)为增函数的必要不充分条件,当函数在某个区间内恒有f′(x)=0时,则f(x)为常数,函数不具有单调性.『提分题组训练』1.[2021·山东烟台模拟]已知a=ln12 020+2 0192 020,b=ln12 021+2 0202 021,c=ln12 022+2 0212 022,则a,b,c的大小关系是()A.a>b>c B.a>c>bC.c>b>a D.c>a>b2.函数f(x)=x2-a ln x在[1,+∞)上单调递增,则实数a的取值范围是()A.(0,2] B.(2,+∞)C.(-∞,2] D.(-∞,2)3.已知函数f(x)=23x3-ax2+4x在区间(-2,-1)内存在单调递减区间,则实数a的取值范围是()A.(2√2,+∞) B.[2√2,+∞)C.(-∞,-2√2) D.(-∞,-2√2]4.若函数f(x)的导函数为f′(x),对任意x∈(-π,0),f′(x)sin x<f(x)cos x恒成立,则()A.√2f(−5π6)>f(−3π4)B.f(−5π6)>√2f(−3π4)C.√2f(−5π6)<f(−3π4)D.f(−5π6)<√2f(−3π4)5.定义在R上的函数f(x)满足f(x)>1-f′(x),f(0)=6,则不等式f(x)>1+5e x(e为自然对数的底数)的解集为()A.(0,+∞) B.(5,+∞)C.(-∞,0)∪(5,+∞) D.(−∞,0)6.[2021·山东济南一模]设a=2022ln2020,b=2021ln2021,c=2020ln2022,则() A.a>c>b B.c>b>aC.b>a>c D.a>b>c微专题3利用导数研究函数的极值、最值『常考常用结论』导数与极值、最值(1)函数f(x)在x0处的导数f′(x0)=0且f′(x)在x0附近“左正右负”⇔f(x)在x0处取极大值;函数f(x)在x0处的导数f′(x0)=0且f′(x)在x0附近“左负右正”⇔f(x)在x0处取极小值.(2)函数f(x)在一闭区间上的最大值是此函数在该区间上的极值与该区间端点处函数值中的“最大者”;函数f(x)在一闭区间上的最小值是此函数在该区间上的极值与该区间端点处函数值中的“最小者”.『提分题组训练』1.已知函数f(x)=12sin2x+sin x,则f(x)的最小值是()A.-3√32B.3√32C.-3√34D.3√342.[2021·全国乙卷(理)]设a≠0,若x=a为函数f(x)=a(x-a)2(x-b)的极大值点,则()A .a <bB .a >bC .ab <a 2D .ab >a 23.函数f (x )=x 3-ax 2-bx +a 2在x =1处有极值10,则点(a ,b )为() A .(3,-3) B .(-4,11) C .(3,-3)或(-4,11) D .(4,11)4.若函数f (x )=x 3-3x 在区间(2a ,3-a 2)上有最大值,则实数a 的取值范围是() A .(-3,1) B .(-2,1) C .(−3,−12) D .(-2,-1]5.若函数f (x )=12e 2x -m e x -m2x 2有两个极值点,则实数m 的取值范围是() A .(12,+∞) B .(1,+∞) C .(e 2,+∞) D .(e ,+∞) 6.[2021·山东模拟]若函数f (x )={2x−2−2m ,x <12x 3−6x 2,x ≥1有最小值,则m 的一个正整数取值可以为________.参考答案导数的简单应用微专题1导数的几何意义及其应用典型题训练1.解析:由题意,求导函数可得y ′=1x -2, ∵切线与直线y =2x +1平行, ∴1x -2=2, ∴x =14,∴切点P 坐标为(14,−2ln 2−12),∴过点P 且与直线y =2x +1平行的切线方程为y +2ln2+12=2(x −14),即2x -y -2ln2-1=0.故选C.答案:C2.解析:由f (x )=ax -ln x +1⇒f ′(x )=a -1x ,f ′(1)=a -1,f (1)=a +1,故过(1,f (1))处的切线方程为:y =(a -1)(x -1)+a +1=(a -1)x +2,故l 过定点(0,2).故选A.答案:A3.解析:∵f (x )=cos x -xf ′(π2), ∴f ′(x )=-sin x -f ′(π2),∴f ′(π2)=-sin π2-f ′(π2)=-1-f ′(π2), 解得:f ′(π2)=-12,∴f (x )=cos x +12x ,f ′(x )=-sin x +12,∴f (0)=1,f ′(0)=12,∴y =f (x )在x =0处的切线方程为y -1=12x ,即x -2y +2=0.故选C.4.解析:因为f (x )=a e x +x 2,所以f ′(x )=a e x +2x ,因此切线方程的斜率k =f ′(1)=a e +2,所以有a e +2=2e +2,得a =2,又切点在切线上,可得切点坐标为(1,2e +2+b ), 将切点代入f (x )中,有f (1)=2e +1=2e +2+b ,得b =-1, 所以ab =-2.故选D. 答案:D5.解析:f ′(x )=e x ,g ′(x )=1x+b ,设斜率为1的切线在C 1,C 2上的切点横坐标分别为x 1,x 2,由题知e x 1=1x2+b=1,∴x 1=0,x 2=1-b ,两点处的切线方程分别为y -(1+a )=x 和y -a 2=x -(1-b ), 故a +1=a 2-1+b ,即b =2+a -a 2=-(a −12)2+94≤94.故选D. 答案:D6.解析:y ′=(2x−1x+2)′=2(x+2)−(2x−1)(x+2)2=5(x+2)2,所以y ′|x =-1=5(−1+2)2=5,所以切线方程为y +3=5(x +1),即y =5x +2.答案:y =5x +2微专题2利用导数研究函数的单调性提分题组训练1.解析:构造函数f (x )=ln x +1-x ,f ′(x )=1x-1=1−x x,当0<x <1时,f ′(x )>0,f (x )单调递增,所以f (12 020)>f (12 021)>f (12 022),a >b >c .故选A.2.解析:由题意得,f ′(x )=2x -ax ≥0在x ∈[1,+∞)上恒成立, 所以a ≤2x 2在x ∈[1,+∞)上恒成立, 因为2x 2在x ∈[1,+∞)的最小值为2, 所以m ≤2.故选C. 答案:C3.解析:f ′(x )=2x 2-2ax +4,由题意得∃x ∈(-2,-1),使得不等式f ′(x )=2(x 2-ax +2)<0成立, 即x ∈(-2,-1)时,a <(x +2x )max ,令g (x )=x +2x ,x ∈(-2,-1), 则g ′(x )=1-2x 2=x 2−2x 2,令g ′(x )>0,解得-2<x <-√2, 令g ′(x )<0,解得-√2<x <-1,故g (x )在(-2,-√2)上单调递增,在(-√2,-1)上单调递减, 故g (x )max =g (-√2)=-2√2,故满足条件的a 的范围是(-∞,-2√2), 故选C. 答案:C4.解析:因为任意x ∈(-π,0),f ′(x )sin x <f (x )cos x 恒成立, 即任意x ∈(-π,0),f ′(x )sin x -f (x )cos x <0恒成立, 又x ∈(-π,0)时,sin x <0,所以[f (x )sin x ]′=f ′(x )sin x−f (x )cos x(sin x )2<0,所以f (x )sin x 在(-π,0)上单调递减, 因为-5π6<-3π4,所以f(−5π6)sin(−5π6)>f(−3π4)sin(−3π4),即f(−5π6)−12>f(−3π4)−√22,所以√2f (−5π6)<f (−3π4),故选C.答案:C5.解析:设g (x )=e x f (x )-e x ,因为f (x )>1-f ′(x ),所以g ′(x )=e x [f (x )+f ′(x )]-e x =e x [f (x )+f ′(x )-1]>0,所以g (x )是R 上的增函数, 又g (0)=e 0f (0)-e 0=5,所以不等式f (x )>1+5e x 可化为e xf (x )-e x >5,即g (x )>g (0),所以x >0.故选A.答案:A6.解析:令f (x )=ln xx+1且x ∈(0,+∞),则f ′(x )=1+1x−ln x (x+1)2,若g (x )=1+1x -ln x ,则在x ∈(0,+∞)上g ′(x )=-1x 2−1x <0,即g (x )单调递减, 又g (e)=1e >0,g (e 2)=1e 2-1<0,即∃x 0∈(1e ,e 2)使g (x 0)=0, ∴在(x 0,+∞)上g (x )<0,即f ′(x )<0,f (x )单调递减; ∴f (2021)<f (2020),有ln 20212 022<ln 20202 021,即a >b ,令m (x )=ln xx−1且x ∈(0,1)∪(1,+∞),则m ′(x )=1−1x−ln x (x−1)2,若n (x )=1-1x -ln x ,则n ′(x )=1x (1x -1),即在x ∈(0,1)上n (x )单调递增,在x ∈(1,+∞)上n (x )单调递减,∴n (x )<n (1)=0,即m ′(x )<0,m (x )在x ∈(1,+∞)上递减, ∴m (2022)<m (2021),有ln 20222 021<ln 20212 020,即b >c ,故选D.答案:D微专题3利用导数研究函数的极值、最值提分题组训练1.解析:由题得f ′(x )=cos2x +cos x =2cos 2x +cos x -1=(2cos x -1)(cos x +1), 所以当cos x >12时,f ′(x )>0,f (x )单调递增;当-1≤cos x <12时,f ′(x )<0,f (x )单调递减.所以f (x )取得最小值时,cos x =12,此时sin x =±√32, 当sin x =-√32时,f (x )=sin x cos x +sin x =-3√34; 当sin x =√32时,f (x )=sin x cos x +sin x =3√34; 所以f (x )的最小值是-3√34.故选C.答案:C 2.解析:当a >0时,根据题意画出函数f (x )的大致图象,如图1所示,观察可知b >a .当a <0时,根据题意画出函数f (x )的大致图象,如图2所示,观察可知a >b .综上,可知必有ab >a 2成立.故选D.答案:D3.解析:由f (x )=x 3-ax 2-bx +a 2,求导f ′(x )=3x 2-2ax -b ,由函数f(x)=x3-ax2-bx+a2在x=1处有极值10,则{f(1)=10f′(1)=0,即{1−a−b+a2=103−2a−b=0,解得{a=−4b=11或{a=3b=−3,当a=3,b=-3时,f′(x)=3x2-6x+3=3(x-1)2≥0,此时f(x)在定义域R上为增函数,无极值,舍去.当a=-4,b=11,f′(x)=3x2+8x-11,x=1为极小值点,符合题意,故选B.答案:B4.解析:因为函数f(x)=x3-3x,所以f′(x)=3x2-3,当x<-1或x>1时,f′(x)>0,当-1<x<1时,f′(x)<0,所以当x=-1时,f(x)取得最大值,又f(-1)=f(2)=2,且f(x)在区间(2a,3-a2)上有最大值,所以2a<-1<3-a2≤2,解得-2<a≤-1,所以实数a的取值范围是(-2,-1]故选D.答案:D5.解析:依题意,f′(x)=e2x-m e x-mx有两个变号零点,令f′(x)=0,即e2x-m e x-mx=0,则e2x=m(e x+x),显然m≠0,则1m =e x+xe2x,设g(x)=e x+xe2x,则g′(x)=(e x+1)·e2x−(e x+x)·2e2xe4x =1−e x−2xe2x,设h(x)=1-e x-2x,则h′(x)=-e x-2<0,∴h(x)在R上单调递减,又h(0)=0,∴当x∈(-∞,0)时,h(x)>0,g′(x)>0,g(x)单调递增,当x∈(0,+∞)时,h(x)<0,g′(x)<0,g(x)单调递减,∴g(x)max=g(0)=1,且x→-∞时,g(x)→-∞,x→+∞时,g(x)→0,<1,解得m>1.∴0<1m故选B.答案:B6.解析:y=2x-2-2m在(-∞,1)上单调递增,∴y=2x-2-2m>-2m;当x≥1时,y=2x3-6x2,此时,y′=6x2-12x=6x(x-2).∴y=2x3-6x2在(1,2)上单调递减,在(2,+∞)上单调递增,∴y=2x3-6x2在[1,+∞)上的最小值为-8,函数f(x)有最小值,则-2m≥-8,即m≤4,故m的一个正整数取值可以为4.答案:4。

2023届高考数学二轮复习导数经典技巧与方法 第02讲 分离参数法 含解析

第2讲分离参数法知识与方法分离参数法解决恒成立求参问题,可以有两个角度:全分离和半分离.1.全分离参数法将含参表达式中的参数从表达式中完全分离出来,使所研究的函数由动态变为定态,进而可得到新函数的图像、性质(最值),将求参数的范围问题转化为求函数的最值或值域问题.在分离参数时,需点睛意:(1)参数系数的正负是否确定;(2)分参后目标函数的最值是否易解,若不易解,极可能需要洛必达法则辅助.2.半分离参数法其一般步骤为:将不等式变形为ax+b≥f(x)或ax+b≤f(x)的形式(其中a 为参数,b为常数),然后画出图像,由图像的上下方关系得到不等式,从而求得参数的取值范围.不等号前后两个函数的图像特征为:直线y=ax+b与曲线y=f(x),而直线y=ax+b过定点(0,b).需要说明的是:半分离参数法一般只适用于客观题,解答题则不宜使用.典型例题全分离参数【例1】已知函数f(x)=e x+ax2−x.(1)当a=1时,讨论f(x)的单调性;(2)当x≥0时,f(x)≥12x3+1,求a的取值范围.【解析】(1)当a=1时,f(x)=e x+x2−x,f′(x)=e x+2x−1.当x<0时,f′(x)<0,f(x)单调递减;当x>0时,f′(x)>0,f(x)单调递增.所以,当a=1时,f(x)在(−∞,0)上单调递减,在(0,+∞)上单调递增.(2)解法1:分离参数法当x=0时,a∈R.当x>0时,f(x)≥12x3+1⇔a≥12x3+x+1−e xx2.记ℎ(x )=12x 3+x+1−e x x 2(x >0),则ℎ′(x )=12x 3−x−2+(2−x )e x x 3=(2−x )(e x −12x 2−x−1)x3.记g (x )=e x −12x 2−x −1(x >0),g ′(x )=e x −x −1,g ′′(x )=e x −1.因为x >0,所以g ′′(x )=e x −1>0,所以g ′(x )在(0,+∞)上单调递增, 从而g ′(x )>g ′(0)=0,所以g (x )在(0,+∞)单调递增,所以g (x )>g (0)=0. 令ℎ′(x )=0,解得x =2.当x ∈(0,2)时,ℎ′(x )>0,ℎ(x )单调递增; 当x ∈(2,+∞)时,ℎ′(x )<0,ℎ(x )单调递减. 所以ℎ(x )在x =2处取得最大值ℎ(2)=7−e 24,从而a ≥7−e 24.综上,实数a 的取值范围是[7−e 24,+∞).解法2:指数找朋友 f (x )≥12x 3+1等价于12x 3−ax 2+x+1e x≤1.设g (x )=12x 3−ax 2+x+1e x(x ≥0),则g ′(x )=−12x[x 2−(2a+3)x+(4a+2)e x=−12x [x−(2a+1)](x−2)e x.(1)当2a +1≤0,即a ≤−12时,则当x ∈(0,2)时,g ′(x )>0,所以g (x )在(0,2)单调递增,而g (0)=1, 故当x ∈(0,2)时,g (x )>1,不合题意; (2)当0<2a +1<2,即−12<a <12时, 则当x ∈(0,2a +1)∪(2,+∞)时,g ′(x )<0.所以g (x )在(0,2a +1),(2,+∞)单调递减,在(2a +1,2)上单调递增. 由于g (0)=1,所以g (x )≤1.当且仅当g (2)=7−4a e 2≤1,即a ≥7−e 24.所以当7−e 24≤a <12时,g (x )≤1.(3)若2a +1≥2,即a ≥12时,则g (x )≤12x 3+x+1e x.由于0∈[7−e 24,12),故由(2)可得12x 3+x+1e x≤1.故当a ≥12时,g (x )≤1.综上所述,实数a 的取值范围是[7−e 24,+∞).【点睛】解决本题的关键在于求导数ℎ′(x )=12x 3−x−2+(2−x )e x x 3后的处理.仔细观察导数式中e x 前面的系数为2−x ,由此可大胆猜测2−x 应该为12x 3−x −2的一个因式,从而可设12x 3−x −2=(2−x )(−12x 2+px +q),将右侧展开,得12x 3−x −2=12x 3−(p +1)x 2+(2p −q )x +2q ,比较两侧的系数,可得p =q =−1,从而12x 3−x −2=(2−x )(−12x 2−x −1). 【例2】设函数f (x )=e x −1−x −ax 2. (1)若a =0,求f (x )的单调区间;(2)若当x ≥0时f (x )≥0,求a 的取值范围.【解析】(1)因为a =0时,所以f (x )=e x −1−x,f ′(x )=e x −1. 当x ∈(−∞,0)时,f ′(x )<0;当x ∈(0,+∞)时,f ′(x )>0. 故f (x )在(−∞,0)上单调递减,在(0,+∞)上单调递增; (2)解法1:由(1)可得,当a =0时,f (x )≥f (0)=0, 即e x ≥x +1,当且仅当x =0时等号成立. 依题意,当x ≥0时f (x )≥0恒成立, 当x =0时,f (x )≥0,此时a ∈R ; 当x >0时,f (x )≥0等价于a ≤e x −1−x x 2,令g (x )=e x −1−x x 2(x >0),则g ′(x )=(x−2)e x +x+2x 3,今ℎ(x )=(x −2)e x +x +2(x >0),则ℎ′(x )=(x −1)e x +1,因为ℎ′′(x )=xe x >0,所以ℎ′(x )在(0,+∞)上为增函数,所以ℎ′(x )>ℎ′(0)=0, 于是ℎ(x )在(0,+∞)上为增函数,从而ℎ(x )>ℎ(0)=0, 因此g ′(x )>0,g (x )在(0,+∞)上为增函数, 由洛必达法则知,lim x→0+e x −1−x x 2=lim x→0+e x −12x=lim x→0+e x 2=12,所以a ≤12.当a >12时,e −x >1−x 得f ′(x )<e x −1+2a (e −x −1)=e −x (e x −1)(e x −2a ), 故当x ∈(0,ln2a )时,f ′(x )<0,而f (0)=0,于是当x ∈(0,ln2a )时,f (x )<0. 综上得a 的取值范围是(−∞,12].解法2:f′(x)=e x−1−2ax,由(1)知e x≥1+x,当且仅当x=0时等号成立,故f′(x)≥x−2ax=(1−2a)x.当1−2a≥0,即a≤12时,f′(x)≥0(x≥0),所以f(x)在[0,+∞)上单调递增,故f(x)≥f(0)=0,即a≤12符合题意;当a>12时,由e x>1+x(x≠0)可得e−x>1−x(x≠0),所以e−x−1>−x(x≠0),所以f′(x)=e x−1−2ax<e x−1+2a(e−x−1)=e−x(e x−1)(e x−2a), 则当x∈(0,ln2a)时,f′(x)<0,f(x)在(0,ln2a)上单调递减,于是当x∈(0,ln2a)时,f(x)<f(0)=0,故a>12不合题意.综上所述,a的取值范围是(−∞,12].【例3】已知函数f(x)=x(e x+1−a)(x∈R).(1)若a=2,判断f(x)在(0,+∞)上的单调性;(2)若f(x)−lnx−1≥0恒成立,求实数a的取值范围.【解析】(1)若a=2,f(x)=xe x−x,f′(x)=e x+xe x−1=(x+1)e x−1. 当x>0时,x+1>1,e x>1,故(x+1)e x>1,f′(x)=(x+1)e x−1>0,故f(x)在(0,+∞)上单调递增.(2)解法1:分离参数+隐零点求最值由题意可知xe x+(1−a)x−lnx−1≥0在区间(0,+∞)上恒成立,整理得a−1≤e x−lnxx −1x.设g(x)=e x−lnxx −1x,g′(x)=x2e x+lnxx2,设ℎ(x)=x2e x+lnx,则ℎ′(x)=(x2+2x)e x+1x>0, 所以ℎ(x)在(0,+∞)上单调递增,又ℎ(1)=e>0,ℎ(12)=√e4−ln2<0.所以函数ℎ(x)有唯一的零点x0,且12<x0<1.当x∈(0,x0)时,ℎ(x)<0,g′(x)<0,g(x)单调递减;当x ∈(x 0,+∞)时,ℎ(x )>0,g ′(x )>0,g (x )单调递增. 即g (x 0)为g (x )在定义域内的最小值. 所以a −1≤e x 0−lnx 0x 0−1x 0.因为ℎ(x 0)=0,得x 0e x 0=−lnx 0x 0,12<x 0<1(∗)令k (x )=xe x (12<x <1),方程(∗)等价于k (x )=k (−lnx )(12<x <1). 而k ′(x )=(x +1)e x 在(0,+∞)上恒大于零,所以k (x )在(0,+∞)单调递增. 故k (x )=k (−lnx )等价于x =−lnx (12<x <1). 设函数m (x )=x +lnx (12<x <1),易知m (x )单调递增. 又m (12)=12−ln2<0,m (1)=1>0,所以x 0为m (x )的唯一零点.即lnx 0=−x 0,e x 0=1x 0.故g (x )的最小值为g (x 0)=e x 0−lnx 0x 0−1x 0=1x 0−−x 0x 0−1x 0=1.所以a −1≤1,即a ≤2.综上,实数a 的取值范围是(−∞,2]. 解法2:分离参数+放缩法求最值由题意可知xe x +(1−a )x −lnx −1≥0在区间(0,+∞)上恒成立, 即a −1≤xe x −lnx−1x.利用不等式e x ≥x +1(当且仅当x =0时,等号成立),可得xe x −lnx−1x=e x+lnx −lnx−1x≥(x+lnx+1)−lnx−1x=1,当且仅当x +lnx =0时,等号成立. 所以xe x −lnx−1x的最小值为1.于是a −1≤1,得a ≤2,实数a 的取值范围是(−∞,2].【例4】已知函数f (x )=x 3e ax −1. (1)讨论f (x )的单调性;(2)若a =2,不等式f (x )≥mx +3lnx 对x ∈(0,+∞)恒成立,求m 的取值范围. 【解析】(1)f ′(x )=3x 2e ax +ax 3e ax =x 2e ax (ax +3). ①当a =0时,f ′(x )≥0恒成立,所以f (x )在R 单调递增;②当0a <时,今()0f x '<,得3x a >-;令()0f x ',得3x a-. 所以f (x )的单调递减区间为(−3a ,+∞),单调递增区间为(−∞,−3a ]. ③当a >0时,今f ′(x )≥0,得x ≥−3a;令f ′(x )<0,得x <−3a .所以f (x )的单调递减区间为(−∞,−3a ),单调递增区间为[−3a ,+∞). (2)因为a =2,所以m ≤x 3e 2x −3lnx−1x恒成立.设g (t )=t −1−lnt (t >0),g ′(t )=t−1t,令g ′(t )<0,得0<t <1;令g ′(t )>0,得t >1. 所以g (t )min =g (1)=0,所以t −1−lnt ≥0.取t =x 3e 2x ,则x 3e 2x −1−ln (x 3e 2x )≥0,即x 3e 2x −3lnx −1≥2x , 所以x 3e 2x −3lnx−1x≥2x x=2.设ℎ(x )=x 3e 2x ,因为ℎ(0)=0<1,ℎ(1)=e 2>1,所以方程x 3e 2x =1必有解, 所以当且仅当x 3e2x=1时,函数y =x 3e 2x −3lnx−1x取得最小值2,所以m ≤2,即m 的取值范围为(−∞,2].【点睛】本题在进行分参后,首先证明了一个常用的不等式:当t >0时,有lnt ≤t −1,接下来利用该不等式直接得到x 3e x −3lnx −1≥2x , 从而得出y =x 3e x −3lnx−1x的最小值2.最后证明能够取到最小值.从而得出实数m 的取值范围. 本题也可用同构法解决: m ≤x 3e 2x −3lnx−1x,x 3e 2x −3lnx−1x=e 3lnx+2x −3lnx−1x≥2x+3lnx+1−3lnx−1x=2,故m ≤2,即m 的取值范围为(−∞,2]. 换元后分离参数【例5】已知函数f (x )=x (e x a−2a −2)+a . (1)若a =−1,求f (x )的单调区间和极值点;(2)若x >0时,f (x )>−1(a >0)恒成立,求实数a 的取值范围.【解析】(1)a =−1时f (x )=xe −x −1,f ′(x )=e −x −xe −x =0,所以当x <1,f ′(x )>0,x >1,f ′(x )<0.所以f (x )的单调递减区间为(1,+∞),单调递增区间为(−∞,1),极大值点为x =1,无极小值点.(2)解法1:f (x )>−1⇔x (e xa−2a −2)+a >−1, 即x (e x a−2a −2)+a +1>0, 令xa =t ,则x =at,ate t −(2a +2)t +a +1>0对于t >0恒成立, 即a (te t −2t +1)>2t −1(∗)易证e t ≥t +1(过程略),则te t −2t +1≥t (t +1)−2t +1>(t −1)2≥0, 即te t −2t +1>0. 于是,由(∗)可得a >2t−1te t −2t+1. 令g (t )=2t−1te t −2t+1(t >0),则g ′(t )=−(2t+1)(t−1)(te t −2t+1)2e t(t >0).当t ∈(0,1)时g ′(t )>0,当t ∈(1,+∞)时g ′(t )<0.所以g (t )在(0,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减,[g (t )]max =g (1)=1e−1, 所以a >1e−1,实数a 的取值范围是(1e−1,+∞).解法2:f (x )>−1⇔x (e x a−2a−2)+a >−1, 即x (e x a−2a−2)+a +1>0,令xa =t ,则x =at,ate t −(2a +2)t +a +1>0对于t >0恒成立, 即aa+1>2t−1te t对于t >0恒成立, 设ℎ(t )=2t−1te t,ℎ′(t )=−(2t+1)(t−1)t 2e t当t ∈(0,1)时ℎ′(t )>0,当t ∈(1,+∞)时ℎ′(t )<0 可得ℎ(t )在(0,1)上递增,在(1,+∞)上递减, 所以ℎ(t )max =ℎ(1)=1e ,则aa+1>1e ,解得a >1e−1. 故实数a 的取值范围是(1e−1,+∞).【点睛】本题第(2)问显然不能直接分离参数,如果利用f ′(x )处理也是十分复杂,于是着眼于简化指数进行换元:令xa =t ,则ate t −(2a +2)t +a +1>0对于t >0恒成立.换元之后就可以轻松分离参数了,特别是解法2的处理手法值得回味.半分离参数【例6】已知函数f(x)=e x−ax−1(a∈R,其中e为自然对数的底数).(1)若f(x)在定义域内有唯一零点,求a的取值范围;(2)若f(x)≤x2e x在[0,+∞)上恒成立,求a的取值范围.【解析】(1)f′(x)=e x−a,①当a≤0时,f′(x)>0,所以f(x)在R上单调递增;−1+a<0,f(1)=e−a−1>0,又f(−1)=1e由零点存在定理可知,函数f(x)在R上有唯一零点.故a≤0符合题意;②当a>0时,令f′(x)=0得x=lna,当x∈(−∞,lna)时,f′(x)<0,f(x)单调递减;x∈(lna,+∞),f′(x)>0,f(x)单调递增.所以f(x)min=f(lna)=e lna−alna−1=a−alna−1,设g(a)=a−alna−1(a>0),则g′(a)=1−(lna+1)=−lna,当0<a<1时,g′(a)>0,g(a)单调递增;当a>1时,g′(a)<0,g(a)单调递减,所以g(a)max=g(1)=0,故a=1.综上:实数a的取值范围为{a∣a≤0或a=1}.(2)解法1:f(x)≤x2e x对x∈[0,+∞)恒成立,即(1−x2)e x≤ax+1对x∈[0,+∞)恒成立,即函数ℎ(x)=(1−x2)e x的图像恒在直线y=ax+1的下方.而ℎ′(x)=(1−x2−2x)e x,ℎ′′(x)=(−x2−4x−1)e x<0(x≥0),所以函数ℎ(x)是上凸函数,且在x=0处的切线斜率k=ℎ′(0)=1;直线y=ax+1过定点(0,1),鈄率为a,故a≥1,即a的取值范围为[1,+∞).解法2:f(x)≤x2e x对x∈[0,+∞)恒成立,即(1−x2)e x≤ax+1对x∈[0,+∞)恒成立, 记ℎ(x)=(1−x2)e x=(1+x)(1−x)e x,①当a≥1时,设函数m(x)=(1−x)e x,则m′(x)=−xe x≤0,因此m(x)在[0,+∞)单调递减,又m(0)=1,故m(x)≤1,所以ℎ(x)=(1+x)m(x)≤1+x≤ax+1,故f(x)≤x2e x对x∈[0,+∞)恒成立;②当0<a<1时,设函数n(x)=e x−x−1,则n′(x)=e x−1≥0,所以n(x)在[0,+∞)单调递减,且n(0)=0,故e x≥x+1.当0<x<1时,ℎ(x)>(1−x)(1+x)2,(1−x)(1+x)2−ax−1=x(1−a−x−x2),,取x0=−1+√5−4a2则x0∈(0,1),(1−x0)(1+x0)2−ax0−1=0,所以ℎ(x0)>ax0+1;故0<a<1不合题意.,③当a≤0时,取x0=√5−12则x0∈(0,1),ℎ(x0)>(1−x0)(1+x0)2=1≥ax0+1.故a≤0不合题意.综上,a的取值范围为[1,+∞).【点睛】解法1将不等式进行变形为ax+b≤f(x)(其中a为参数,b为常数),不等号前后两个函数的图像特征为:“一直一曲”,而直线y=ax+b过定点(0,b).半分离参数的方法,通过变形将不等式两边化为一直线与一曲线的形式,再结合图像利用函数凹凸性解决问题,过程简洁快捷.需要指出的是,这种解法只适用于选择题与填空题,不适用于解答题.解法2是不分离参数,直接构造差函数对参数进行讨论,过程更加严谨,理由更加充分,是解答题的一般做法.其中讨论的临界点,可以结合解法1的过程而得到.【例7】已知函数f(x)=xlnx+ax−1,a∈R.(1)求函数f(x)的单调区间;(2)当a=2时,对任意x>1,f(x)>b(x−1)恒成立,求正整数b的最大值.【解析】(1)f(x)的单调递增区间为(e−a−1,+∞),单调递减区间为(0,e−a−1). (2)解法1:全分离f(x)>b(x−1)变形为b<f(x)x−1=xlnx+2x−1x−1,令g(x)=xlnx+2x−1x−1,g′(x)=−lnx+x−2(x−1)2,令ℎ(x)=−lnx+x−2,则ℎ′(x)=−1x +1=x−1x>0,所以ℎ(x)在(1,+∞)单调递增,又ℎ(3)=1−ln3<0,ℎ(4)=2−2ln2>0,所以存在唯一x0∈(3,4),使得ℎ(x0)=0,即lnx0=x0−2.故当x∈(1,x0)时,ℎ(x)<0,g′(x)<0,g(x)单调递减;当x∈(x0,+∞)时,ℎ(x)>0,g′(x)>0,g(x)单调递增.所以g(x)min=g(x0)=x0lnx0+2x0−1x0−1=x02−1x0−1=x0+1,即b<x0+1,又x0∈(3,4),所以x0+1∈(4,5),因为b∈N∗,所以b max=4.解法2:半分离f(x)>b(x−1)恒成立,即f(x)=xlnx+2x−1图像恒在直线y=b(x−1)的上方.因为f′(x)=3+lnx>0,f′′(x)=1x>0,所以f(x)在(1,+∞)单调递增,且下凸; 直线y=b(x−1)过定点(1,0).设过(1,0)的直线与f(x)相切于点(x0,f(x0)),即(x0,x0lnx0+2x0−1).切线斜率为f′(x0),所以b<f′(x0).由f(x0)−0x0−1=f′(x0),得x0lnx0+2x0−1x0−1=3+lnx0,化简整理得lnx0=x0−2,所以f′(x0)=3+lnx0=3+(x0−2)=x0+1.故b<x0+1. 下面估计x0的范围.令ℎ(x)=x−lnx−2,则ℎ′(x)=1−1x =x−1x>0,所以ℎ(x)在(1,+∞)单调递增;又ℎ(3)=1−ln3<0,ℎ(4)=2−2ln2>0,所以ℎ(x)的唯一零点x0∈(3,4).于是x0+1∈(4,5),因为b∈N∗,所以b max=4.【点睛】需要点睛意的是,利用半分离参数求解含参问题,需要结合二阶导数研究函数的凹凸性,在解答题中有“以图代证”的嫌疑,因而这个解法一般只适用于选择题或填空题.【例8】设函数f (x )=e x (2x −1)−ax +a ,其中a <1.若存在在唯一的整数x 0使得f (x 0)<0.则a 的取值范围是() A.[−32e ,1) B.[−32e ,34) C.[32e ,34) D.[32e ,1) 【解析】解法1:全分离参数f (x )<0⇔(x −1)a >e x (2x −1)当x >1时,有a >e x (2x−1)x−1>1,这与题设矛盾,舍去; 当x <1时,有a <e x (2x−1)x−1,记g (x )=e x (2x−1)x−1, 则g ′(x )=e x (2x+1)(x−1)−e x (2x−1)(x−1)2=xe x (2x−3)(x−1)2(x <1), 当x <0时,g ′(x )>0;当0<x <1时,g ′(x )<0,故g (x )在(−∞,0)上单调递增,在(0,1)上单调递减,作出其大致图象如图所示.由题意知,存在唯一的整数x 0使得f (x 0)<0,即a <g (x 0),由图易知a 的取值范围是32e =g (−1)≤a <1,选D .解法2:半分离参数设g (x )=e x (2x −1),ℎ(x )=ax −a ,由题意知,存在唯一的整数x 0,使得g (x 0)<ℎ(x 0),g ′(x )=e x (2x +1),当x <−12时,g ′(x )<0,当x >−12时,g ′(x )>0,则g (x )在(−∞,−12)上单调递减,在(−12,+∞)上单调递增.作出g (x )与ℎ(x )的大致图象如图所示.因为g (0)=−1<−a =ℎ(0),故只需g (−1)≥ℎ(−1)即可,解得a ≥32e ,则a 的取值范围是32e ≤a <1,故选D . 强化训练1.设函数f (x )=x 2+ax +b,g (x )=e x (cx +d ).若曲线y =f (x )和曲线y =g (x )都过点P (0,2),且在点P 处有相同的切线y =4x +2.(1)求a,b,c,d 的值;(2)若x ≥−2时,f (x )≤kg (x ),求k 的取值范围.【解析】(1)a =4,b =2,c =2,d =2(过程略).(2)由(1)知,f (x )=x 2+4x +2,g (x )=2e x (x +1),①当x =−1时,f (x )=−1,g (x )=0,此时f (x )≤kg (x )恒成立,则k ∈R ; ②当x ∈[−2,−1)时,g (x )=2e x (x +1)<0,f (x )≤kg (x )可化为:k ≤x 2+4x+22e x (x+1),令ℎ(x )=x 2+4x+22e x (x+1),则ℎ′(x )=−x (x+2)22e x (x+1)2≥0恒成立,故ℎ(x )在区间[−2,−1)上单调递增,当x =−2时,ℎ(x )取最小值e 2,故k ≤e 2; ③当x ∈(−1,+∞)时,g (x )=2e x (x +1)>0,f (x )≤kg (x )可化为:k ≥x 2+4x+22e x (x+1), 令ℎ(x )=x 2+4x+22e x (x+1),则ℎ′(x )=−x (x+2)22e x (x+1)2, 当x ∈(−1,0)时,ℎ′(x )>0,当x ∈(0,+∞)时,ℎ′(x )<0,故当x =0时,ℎ(x )取极大值1,故k ≥1.综上所述:k ∈[1,e 2],即k 的取值范围是[1,e 2].2.设函数f (x )=e x −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)当a ≤0时,f (x )在(−∞,+∞)上单调递增,无减区间;当a >0时,f (x )的单调递减区间是(−∞,lna ),单调递增区间是(lna,+∞).(2)(x −k )f ′(x )+x +1>0等价于k <x+1e x −1+x (x >0)(1),令g(x)=x+1e x−1+x,则g′(x)=e x(e x−x−2)(e x−1)2,而函数f(x)=e x−x−2在(0,+∞)上单调递增,f(1)<0,f(2)>0, 所以f(x)在(0,+∞)存在唯一的零点.故g′(x)在(0,+∞)存在唯一的零点.设此零点为a,则a∈(1,2).当x∈(0,a)时,g′(x)<0;当x∈(a,+∞)时,g′(x)>0.所以g(x)在(0,+∞)的最小值为g(a).又由g′(a)=0,可得e a=a+2,所以g(a)=a+1∈(2,3).由于(1)式等价于k<g(a),故整数k的最大值为2.3已知函数f(x)=ln2(1+x)−x21+x.(1)求函数f(x)的单调区间;(2)若不等式(1+1n )n+a≤e对任意的n∈N∗都成立(其中e是自然对数的底数).求a的最大值.【解析】(1)函数f(x)的定义域为(−1,+∞),f′(x)=2ln(1+x)1+x−x2+2x(1+x)2=2(1+x)ln(1+x)−x2−2x(1+x)2.设g(x)=2(1+x)ln(1+x)−x2−2x,则g′(x)=2ln(1+x)−2x.令ℎ(x)=2ln(1+x)−2x,则ℎ′(x)=21+x −2=−2x1+x.当−1<x<0时,ℎ′(x)>0,ℎ(x)在(−1,0)上为增函数,当x>0时,ℎ′(x)<0,ℎ(x)在(0,+∞)上为减函数.所以ℎ(x)在x=0处取得极大值,而ℎ(0)=0,所以g′(x)<0(x≠0), 函数g(x)在(−1,+∞)上为减函数.于是当−1<x<0时,g(x)>g(0)=0,当x>0时,g(x)<g(0)=0.所以,当−1<x<0时,f′(x)>0,f(x)在(−1,0)上为增函数.当x>0时,f′(x)<0,f(x)在(0,+∞)上为减函数.故函数f(x)的单调递增区间为(−1,0),单调递减区间为(0,+∞).(2)不等式(1+1n )n+a≤e等价于不等式(n+a)ln(1+1n)≤1.由1+1n >1知,a≤1ln(1+1n)−n.设φ(x)=1ln(1+x)−1x,x∈(0,1],则φ′(x)=−1(1+x)ln2(1+x)+1x2=(1+x)ln2(1+x)−x2x2(1+x)ln2(1+x).由(1)知,ln2(1+x)−x21+x≤0,即(1+x)ln2(1+x)−x2≤0. 所以φ′(x)<0,x∈(0,1],于是φ(x)在(0,1]上为减函数.故函数φ(x)在(0,1]上的最小值为φ(1)=1ln2−1.所以a的最大值为1ln2−1.。

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专题02 函数与导数 一、选择题 1.函数2()14ln(31)fxxx的定义域为( )

A.1,12 B.11,32 C.11,24 D.11,22 2.下列函数中,既是奇函数,又在区间0,上递增的是( ) A.2xy B.lnyx C.1yxx D.1yxx 3.函数y=x2﹣2x﹣1在闭区间[0,3]上的最大值与最小值的和是( ) A.﹣1 B.0 C.1 D.2 4.定义在R上的函数()fx满足(2)()0fxfx,(2018)2f,任意的[1,2]t,

函数32(2)()(2)2fmgxxxfx在区间(,3)t上存在极值点,则实数m的取值范围为( ) A.37,53 B.(9,5) C.37,93 D.37,3 5.已知0.7log0.8a,1.1log0.9b,0.91.1c,则,,abc的大小关系是( ) A.bac B.acb C.abc D.cab 6.已知函数fx的图象如图所示,则函数12loggxfx的单调递增区间为( )

A.,3,0,3 B.3,0,3, C.,5,0,1 D.1,0,5, 7.定义在R上的偶函数()fx满足(1)(1)fxfx,且当[1,0]x时,2()fxx,

函数()gx是定义在R上的奇函数,当0x时,()lggxx,则函数()()()hxfxgx的零点的的个数是( )

A.9 B.10 C.11 D.12 8.已知函数(),()ln1xfxeegxx,若对于1xR,20x,∞,使得

12fxgx=,则12xx的最大值为( )

A.e B.1-e C.1 D.11e 9.已知fx为定义在R上的奇函数,当0x时,有1fxfx,且当



0,1x

时,2log1fxx,下列命题正确的是( ) A.201920200ff B.函数fx在定义域上是周期为2的函

数 C.直线yx与函数fx的图象有2个交点 D.函数fx的值域为1,1 10.曲线3fxxx在点(1,(1))f处的切线方程为( ) A.220xy B.220xy C.220xy D.220xy 11.已知函数fx的导函数fx,且满足21lnfxxfx,则1f=( ) A.e B.1 C.1 D.e 12.已知,abR,直线2yaxb与函数tanfxx的图象在4πx处相切,

设2xgxebxa,若在区间[1,2]上,不等式22mgxm恒成立.则实数m( ) A.有最大值1e B.有最大值e C.有最小值e D.有最小值e

二、填空题 13.函数lg43xfxx的定义域为_____ 14.已知函数320axbxdafxcx的导函数是gx,设1x、2x是方程

0gx的两根.若0abc,010gg,则12xx的取值范围为 .

15.若函数22fxxaxb在区间1,2两个不同的零点,则ab的取值范围是_____ 16.已知定义域为的函数()yfx,若对于任意xD,存在正数K,都有

()fxKx成立,那么称函数()yfx是上的“倍约束函数”,已知下列函数:①

()2fxx;

②()2sin()4fxx; ③32()2fxxxx; ④22()1xfxxx, 其中是“倍约束函数”的是_____________.(将你认为正确的函数序号都填上) 17.对于三次函数32fxaxbxcxd 0abcdRa,,,,有如下定义:设

fx是函数fx的导函数,fx是函数fx的导函数,若方程0fx有实

数解m,则称点mfm,为函数yfx的“拐点”.若点13,是函数325gxxaxbx abR,的“拐点”,也是函数gx图像上的点,则当4x

时,函数4loghxaxb的函数值是__________. 参考答案 1.B 【解析】 【分析】

根据函数解析式,得到2140310xx,解出x的取值范围,得到fx定义域. 【详解】 因为函数2()14ln(31)fxxx有意义,

所以2140310xx,解得112213

xx





所以解集为1132x

所以fx定义域为11,32, 故选:B. 【点睛】 本题考查求具体函数定义域,属于简单题. 2.C 【解析】 【分析】 分析各选项中函数的奇偶性和这些函数在区间0,上的单调性,从而可得出正确选项. 【详解】 对于A选项,设2xfx,定义域为R,关于原点对称,22xxfxfx,该函数为偶函数,且当0x时,2xfx,该函数在区间0,上为增函数; 对于B选项,函数lnyx的定义域为0,,不关于原点对称,该函数为非奇非偶函数,且该函数在区间0,上为增函数; 对于C选项,设1gxxx,定义域为0xx,关于原点对称,且11gxxxgxxx,该函数为奇函数, 由于函数yx在区间0,上为增函数,函数1yx在区间0,上为减函数, 所以,函数1gxxx在区间0,上为增函数;

对于D选项,设1hxxx,定义域为0xx,关于原点对称,且11hxxxhxxx,该函数为奇函数, 由双勾函数的单调性可知,函数1hxxx在区间0,1上为减函数,在区间1,上为增函数,则该函数在区间0,上不单调. 故选:C. 【点睛】 本题考查函数奇偶性与单调性的判断,熟悉一些基本初等函数的奇偶性与单调性是判断的关键,考查推理能力,属于基础题. 3.B 【解析】 ∵y=x2﹣2x﹣1=(x﹣1)2﹣2 ∴当x=1时,函数取最小值﹣2, 当x=3时,函数取最大值2 ∴最大值与最小值的和为0 故选B 4.C 【解析】 【分析】 根据(2)()0fxfx得到fx周期为4,再求得220182ff,得到gx,求导得到gx,判断出0gx的两根一正一负,则gx在区间(,3)t上存在极值点,且1,2t,得到gx在,3t上有且只有一个根,从而得到关于t的不等式组,再根据二次函数保号性,得到关于m不等式组,解得m的范围. 【详解】 由题意知,(2)()fxfx, (4)()fxfx,

所以()fx是以4为周期的函数, (2018)(2)2ff,

所以322()22mgxxxx32222mxxx, 求导得2()3(4)2gxxmx, 令()0gx,23(4)20xmx, 2(4)240m,

由12203xx, 知()0gx有一正一负的两个实根. 又[1,2],t(,3)xt, 根据()gx在(,3)t上存在极值点, 得到()0gx在(,3)t上有且只有一个正实根.

从而有()0(3)0gtg,即23(4)2027(4)320tmtm恒成立, 又对任意[1,2]t,上述不等式组恒成立, 进一步得到2311(4)20,322(4)20,273(4)20,mmm





所以59373mmm



故满足要求的m的取值范围为:3793m.

故选:C. 【点睛】 本题考查函数的周期性的应用,根据函数的极值点求参数的范围,二次函数根的分布和保号性,属于中档题. 5.A 【解析】 【分析】 根据特殊值0和1与指数函数对数函数的单调性逐一比较大小. 【详解】 对于0.7log0.8a,0.70.70.7

0log1log0.8log0.71

1.11.1log0.9log10b 0.901.11.11c

所以:bac 故选:A 【点睛】 此题考查指数对数的大小比较,关键在于根据函数单调性和特殊函数值的大小关系,利用不等式的传递性解题. 6.C 【解析】 【分析】 根据复合函数的单调性结合图形找出使得函数yfx单调递减以及满足0fx的对应x的取值范围即可. 【详解】 因为12logyx在0,上为减函数,所以只要求yfx的单调递减区间,且0fx.

由图可知,使得函数yfx单调递减且满足0fx的x的取值范围是,50,1U.

因此,函数12loggxfx的单调递增区间为,5、

0,1.

故选:C. 【点睛】 本题考查对数型复合函数单调区间的求解,在利用复合函数法得出内层函数的单调区间时,还应注意真数要恒大于零. 7.C

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