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1、2022年高考數(shù)學考前指導 函數(shù)題
三道函數(shù)題
1. 設函數(shù)f(x)=x3+ax2﹣a2x+m(a>0)
(1)若函數(shù)f(x)在x∈[﹣1,1]內(nèi)沒有極值點,求實數(shù)a的取值范圍;
(2)a=1時函數(shù)f(x)有三個互不相同的零點,求實數(shù)m的取值范圍;
(3)若對任意的a∈[3,6],不等式f(x)≤1在x∈[﹣2,2]上恒成立,求實數(shù)m的取值范圍.
解題分析
(1)要使函數(shù)f(x)在x∈[﹣1,1]內(nèi)沒有極值點,只需f′(x)=0在[﹣1,1]上沒有實根即可,即f′(x)=0的兩根x=﹣a或x=不在區(qū)間[﹣1,1]上;
(2)a=1時,f(x)=x3+x2﹣x+m,f(x
2、)有三個互不相同的零點,即m=﹣x3﹣x2+x有三個互不相同的實數(shù)根,構造函數(shù)確定函數(shù)的單調(diào)性,求函數(shù)的極值,從而確定m的取值范圍;
(3)求導函數(shù),來確定極值點,利用a的取值范圍,求出f(x)在x∈[﹣2,2]上的最大值,再求滿足f(x)≤1時m的取值范圍.
解:(1)∵f(x)=x3+ax2﹣a2x+m(a>0),∴f′(x)=3x2+2ax﹣a2,
∵f(x)在x∈[﹣1,1]內(nèi)沒有極值點,∴方程f′(x)=3x2+2ax﹣a2=0在[﹣1,1]上沒有實數(shù)根,
由△=4a2﹣12×(﹣a2)=16a2>0,二次函數(shù)對稱軸x=﹣<0,
當f′(x)=0時,即(3x﹣a)(x+a)
3、=0,解得x=﹣a或x=,
∴,或<﹣1(a<﹣3不合題意,舍去),解得a>3,
∴a的取值范圍是{a|a>3};
(2)當a=1時,f(x)=x3+x2﹣x+m,
∵f(x)有三個互不相同的零點,
∴f(x)=x3+x2﹣x+m=0,即m=﹣x3﹣x2+x有三個互不相同的實數(shù)根.
令g(x)=﹣x3﹣x2+x,則g′(x)=﹣(3x﹣1)(x+1)
令g′(x)>0,解得﹣1<x<;令g′(x)<0,解得x<﹣1或x>,
∴g(x)在(﹣∞,﹣1)和( ,+∞)上為減函數(shù),在(﹣1,)上為增函數(shù),
∴g(x)極小=g(﹣1)=﹣1,g(x)極大=g( )=;
∴m的取值范
4、圍是(﹣1, );
(3)∵f′(x)=0時,x=﹣a或x=,
且a∈[3,6]時,∈[1,2],﹣a∈(﹣∞,﹣3];
又x∈[﹣2,2],∴f′(x)在[﹣2,)上小于0,f(x)是減函數(shù);
f′(x)在(,2]上大于0,f(x)是增函數(shù);
∴f(x)max=max{f(﹣2),f(2)},
而f(2)﹣f(﹣2)=16﹣4a2<0,
∴f(x)max=f(﹣2)=﹣8+4a+2a2+m,
又∵f(x)≤1在[﹣2,2]上恒成立,
∴f(x)max≤1,即﹣8+4a+2a2+m≤1,
即m≤9﹣4a﹣2a2,在a∈[3,6]上恒成立
∵9﹣4a﹣2a2在a∈[3,6]
5、上是減函數(shù),最小值為﹣87
∴m≤﹣87,
∴m的取值范圍是{m|m≤﹣87}.
2、已知函數(shù)f(x)=cos(x﹣),g(x)=ex?f′(x),其中e為自然對數(shù)的底數(shù).
(Ⅰ)求曲線y=g(x)在點(0,g(0))處的切線方程;
(Ⅱ)若對任意x∈[﹣,0],不等式g(x)≥x?f(x)+m恒成立,求實數(shù)m的取值范圍;
(Ⅲ)試探究當x∈[,]時,方程g(x)=x?f(x)的解的個數(shù),并說明理由.
解題分析:
(Ⅰ)化簡f(x)=sinx,g(x)=excosx,g(0)=e0cos0=1;從而由導數(shù)的幾何意義寫出切線方程;
(Ⅱ)對任意x∈[
6、﹣,0],不等式g(x)≥x?f(x)+m恒成立可化為m≤[g(x)﹣x?f(x)]min,x∈[﹣,0],從而設h(x)=g(x)﹣x?f(x),x∈[﹣,0],轉化為函數(shù)的最值問題求解.
(Ⅲ)設H(x)=g(x)﹣x?f(x),x∈[,];從而由函數(shù)的單調(diào)性及函數(shù)零點的判定定理求解函數(shù)的零點的個數(shù).
解:(Ⅰ)由題意得,
f(x)=sinx,g(x)=excosx,g(0)=e0cos0=1;
g′(x)=ex(cosx﹣sinx),g′(0)=1;
故曲線y=g(x)在點(0,g(0))處的切線方程為y=x+1;
(Ⅱ)對任意x∈[﹣,0],不等式g(x
7、)≥x?f(x)+m恒成立可化為
m≤[g(x)﹣x?f(x)]min,x∈[﹣,0],
設h(x)=g(x)﹣x?f(x),x∈[﹣,0],
則h′(x)=ex(cosx﹣sinx)﹣sinx﹣xcosx=(ex﹣x)cosx﹣(ex+1)sinx,
∵x∈[﹣,0],
∴(ex﹣x)cosx≥0,(ex+1)sinx≤0;
故h′(x)≥0,
故h(x)在[﹣,0]上單調(diào)遞增,
故當x=﹣時,hmin(x)=h(﹣)=﹣;
故m≤﹣;
(Ⅲ)設H(x)=g(x)﹣x?f(x),x∈[,];
則當x∈[,]時,
H′(x)=ex(cosx﹣sinx)﹣sinx﹣x
8、cosx=(ex﹣x)cosx﹣(ex+1)sinx<0,
故H(x)在[,]上單調(diào)遞減,
故函數(shù)H(x)在[,]上至多有一個零點;
又H()=(﹣)>0,
H()=﹣<0;
且H(x)在[,]上是連續(xù)不斷的,
故函數(shù)H(x)在[,]上有且只有一個零點.
3.已知函數(shù).
(I)若f(x)為定義域上的單調(diào)函數(shù),求實數(shù)m的取值范圍;
(II)當m=1,且1≥a>b≥0時,證明:.
解:(I),
∴ ……2分
對,,故不存在實數(shù)m,
使對恒成立,
由對恒成立得,
≥對恒成立
而<0,故m≥0
經(jīng)檢驗,當m≥0時,對恒成立
∴當m≥0時,f(x)為定義域上的單調(diào)遞增函數(shù).
(II)當m = 1時,令
,
在[0,1]上總有≥0,即在[0,1]上遞增
∴當時,,
即 ①
令,
,知h(x)在[0,1]上遞減,∴
即②
由①②知,當時,.