2011年高考數(shù)學(xué) 考點(diǎn)10導(dǎo)數(shù)在研究函數(shù)中的應(yīng)用與生活中的優(yōu)化問(wèn)題舉例
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1、考點(diǎn)10 導(dǎo)數(shù)在研究函數(shù)中的應(yīng)用 與生活中的優(yōu)化問(wèn)題舉例 一、選擇題 1.(2011·安徽高考文科·T10)函數(shù)在區(qū)間上的圖象如圖所示,則n可能是(?。? (A)1 (B)2 (C)3 (D)4 【思路點(diǎn)撥】 代入驗(yàn)證,并求導(dǎo)得極值,結(jié)合圖象確定答案. 【精講精析】選A. 代入驗(yàn)證,當(dāng)n=1時(shí),,則 ,由=0可知,,結(jié)合圖象可知函數(shù)應(yīng)在(0,)遞增,在遞減,即在處取得最大值,由 知存在. 2.(2011·遼寧高考理科·T11)函數(shù)f(x)的定義域?yàn)镽,f(-1)=2,對(duì)任意x∈R,,則f(x)>2x+4的解集為 (A)
2、(-1,1) (B)(-1,+) (C)(-,-1) (D)(-,+) 【思路點(diǎn)撥】先構(gòu)造函數(shù),求其導(dǎo)數(shù),將問(wèn)題轉(zhuǎn)化為求單調(diào)性問(wèn)題即可求解. 【精講精析】選B.構(gòu)造函數(shù),則,又因?yàn)?,所以,可知在R上是增函數(shù),所以可化為,即,利用單調(diào)性可知,.選B. 3.(2011·安徽高考理科·T10)函數(shù)在區(qū)間上的圖象如圖所示,則的值可能是 (A) (B) (C) (D) 【思路點(diǎn)撥】本題考查函數(shù)與導(dǎo)數(shù)的綜合應(yīng)用,先求出的導(dǎo)數(shù),然后根據(jù)函數(shù)圖像確定極值點(diǎn)的位置,從而判斷m,n的取值. 【精講精析】選B.函數(shù)的導(dǎo)數(shù) 則在上大于0,在上小于0,由圖象可知
3、極大值點(diǎn)為,結(jié)合選項(xiàng)可得m=1,n=2. 二、填空題 4.(2011·廣東高考理科·T12)函數(shù)在 處取得極小值. 【思路點(diǎn)撥】先求導(dǎo)函數(shù)的零點(diǎn),然后通過(guò)導(dǎo)數(shù)的正負(fù)分析函數(shù)的增減情況,從而得出取得極值的時(shí)刻. 【精講精析】答案:2 由解得或,列表如下: 0 2 + - + 增 極大值 減 極小值 增 當(dāng)時(shí),取得極小值. 5.(2011·遼寧高考文科·T16)已知函數(shù)有零點(diǎn),則的取值范圍是 【思路點(diǎn)撥】先求,判斷的單調(diào)性.結(jié)合圖象找條件.本題只要使的最小值不大于零即可. 【精講精析】選A,=
4、.由得, ∴.由得,. ∴在處取得最小值. 只要即可.∴, ∴. ∴的取值范圍是 6.(2011·江蘇高考·T12)在平面直角坐標(biāo)系中,已知點(diǎn)P是函數(shù)的圖象上的動(dòng)點(diǎn),該圖象在P處的切線交y軸于點(diǎn)M,過(guò)點(diǎn)P作的垂線交y軸于點(diǎn)N,設(shè)線段MN的中點(diǎn)的縱坐標(biāo)為t,則t的最大值是_________ 【思路點(diǎn)撥】本題考查的是直線的切線方程以及函數(shù)的單調(diào)性問(wèn)題,解題的關(guān)鍵是表示出中點(diǎn)的縱坐標(biāo)t的表達(dá)式,然后考慮單調(diào)性求解最值。 【精講精析】答案: 設(shè)則,過(guò)點(diǎn)P作的垂線 , ,所以,t在上單調(diào)增,在單調(diào)減,。 三、解答題 7.(2011·安徽高考理科·T16)設(shè),其中為正實(shí)數(shù) (Ⅰ
5、)當(dāng)時(shí),求的極值點(diǎn); (Ⅱ)若為上的單調(diào)函數(shù),求的取值范圍. 【思路點(diǎn)撥】(Ⅰ)直接利用導(dǎo)數(shù)公式求導(dǎo),求極值. (Ⅱ)求導(dǎo)之后轉(zhuǎn)化為恒成立問(wèn)題. 【精講精析】對(duì)求導(dǎo)得, (Ⅰ)當(dāng)令,則.解得, 列表得 x + 0 - 0 + ↗ 極大值 ↘ 極小值 ↗ 所以,是極小值點(diǎn),是極大值點(diǎn). (Ⅱ)若為R上的單調(diào)函數(shù),則在R上不變號(hào),結(jié)合與條件a>0,知在R上恒成立,因此由此并結(jié)合a>0,知. 8.(2011·福建卷理科·T18)(本小題滿(mǎn)分13分)某商場(chǎng)銷(xiāo)售某種商品的經(jīng)驗(yàn)表明,該商品每日的銷(xiāo)售量y(單位:千克)與銷(xiāo)售價(jià)格x(單位:元/
6、千克)滿(mǎn)足關(guān)系式,其中3 7、時(shí),的變化情況如下表,
4
0
單調(diào)遞增
極大值42
單調(diào)遞減
由上表可得,是函數(shù)在區(qū)間內(nèi)的極大值點(diǎn),也是最大值點(diǎn).
所以,當(dāng)時(shí),函數(shù)取得最大值,且最大值等于42.
當(dāng)銷(xiāo)售價(jià)格為元/千克時(shí),商場(chǎng)每日銷(xiāo)售該商品所獲得的利潤(rùn)最大.
9.(2011·福建卷文科·T22)已知a,b為常數(shù),且a≠0,函數(shù)f(x)=-ax+b+axlnx,f(e)=2(e=2.71828…是自然對(duì)數(shù)的底數(shù)).
(I)求實(shí)數(shù)b的值;
(II)求函數(shù)f(x)的單調(diào)區(qū)間;
(III)當(dāng)a=1時(shí),是否同時(shí)存在實(shí)數(shù)m和M(m 8、直線y=t與曲線y=f(x)(x∈[,e])都有公共點(diǎn)?若存在,求出最小的實(shí)數(shù)m和最大的實(shí)數(shù)M;若不存在,說(shuō)明理由.
【思路點(diǎn)撥】(1) ;
(2)對(duì)函數(shù)求導(dǎo)得導(dǎo)函數(shù),由導(dǎo)函數(shù)得單調(diào)區(qū)間,必要時(shí)分類(lèi)討論;(3)列表判斷的單調(diào)性和極值、最值情況,再結(jié)合的草圖即可探究出是否存在滿(mǎn)足題意的.
【精講精析】(1)由得
(2)由(1)可得從而
因?yàn)楣剩?
① 當(dāng)時(shí),由得;由得;
② 當(dāng)時(shí),由得;由得.
綜上,當(dāng)時(shí),函數(shù)的遞增區(qū)間為(0,1),單調(diào)遞減區(qū)間為.
當(dāng)a>0時(shí),函數(shù)f(x)的遞增區(qū)間為(1,+∞),單調(diào)遞減區(qū)間為(0,1).
(3)當(dāng)時(shí),
由(2)可得,當(dāng)在區(qū)間上變化時(shí),的 9、變化情況如下表:
單調(diào)遞減
極小值
單調(diào)遞增
又,所以函數(shù)的值域?yàn)?
據(jù)此可得,若則對(duì)每一個(gè)直線與曲線都有公共點(diǎn);并且對(duì)每一個(gè),直線與曲線都沒(méi)有公共點(diǎn).
綜上,當(dāng)時(shí),存在最小的實(shí)數(shù),最大的實(shí)數(shù),使得對(duì)每一個(gè),直線與曲線 都有公共點(diǎn).
10.(2011·江蘇高考·T17)請(qǐng)你設(shè)計(jì)一個(gè)包裝盒,如圖所示,ABCD是邊長(zhǎng)為60的正方形硬紙片,切去陰影部分所示的四個(gè)全等的等腰直角三角形,再沿虛線折起,使得A,B,C,D四個(gè)點(diǎn)重合與圖中的點(diǎn)P,正好形成一個(gè)正四棱柱形狀的包裝盒。E,F在AB上,是被切去的一個(gè)等腰直角三角形斜邊的兩個(gè) 10、端點(diǎn),設(shè)。
(1)某廣告商要求包裝盒的側(cè)面積S最大,試問(wèn)應(yīng)取何值?
(2)某廠商要求包裝盒的容積V最大,試問(wèn)應(yīng)取何值?并求出此時(shí)包裝盒的高與底面邊長(zhǎng)的比值。
【思路點(diǎn)撥】本題主要考查的是從實(shí)際生活中提取數(shù)學(xué)模型,然后利用數(shù)學(xué)知識(shí)進(jìn)行解決,所以解決本題的關(guān)鍵是正確的列出側(cè)面積和容積的表達(dá)式,然后根據(jù)二次函數(shù)的最值和導(dǎo)數(shù)法求最值求解。
【精講精析】設(shè)包裝盒的高為,底面邊長(zhǎng)為由已知得。
(1),所以當(dāng)時(shí),S取得最大值。
(2)。由得,(舍)或。當(dāng)時(shí);當(dāng)時(shí),所以當(dāng)時(shí)取得極大值,也是最大值,此時(shí),即包裝盒的高與底面邊長(zhǎng)的比值為。
11.(2011·江蘇高考·T19)已知a,b是實(shí)數(shù),函 11、數(shù) 和是的導(dǎo)函數(shù),若在區(qū)間I上恒成立,則稱(chēng)和在區(qū)間I上單調(diào)性一致
(1)設(shè),若和在區(qū)間上單調(diào)性一致,求實(shí)數(shù)b的取值范圍;
(2)設(shè)且,若函數(shù)和在以a,b為端點(diǎn)的開(kāi)區(qū)間上單調(diào)性一致,求|a-b|的最大值
【思路點(diǎn)撥】本題考查的是導(dǎo)數(shù)與函數(shù)的綜合知識(shí),在解決本題時(shí)要注意挖掘已知的信息,注意條件的轉(zhuǎn)化,函數(shù)和在區(qū)間上單調(diào)性一致,可以轉(zhuǎn)化為導(dǎo)數(shù)之積恒為正來(lái)處理。
【精講精析】解法一:。
(1)由題意得,在上恒成立。
因?yàn)?,故,進(jìn)而,即在區(qū)間上恒成立,
所以,因此的取值范圍是。
(2)令,解得,若,由得,又因?yàn)?,所以函?shù)和在上不是單調(diào)性一致的。
因此?,F(xiàn)設(shè)。當(dāng)時(shí),;當(dāng)時(shí),。因此,當(dāng)時(shí), 12、故由題設(shè)得且,從而,于是,因此,且當(dāng)時(shí)等號(hào)成立。又當(dāng)時(shí),),從而當(dāng)時(shí),,故函數(shù)和在上單調(diào)性一致的。因此的最大值為.
解法二:
(1)因?yàn)楹瘮?shù)和在區(qū)間上單調(diào)性一致,所以,即
即
(2)當(dāng)時(shí),因?yàn)?,函?shù)和在區(qū)間(b,a)上單調(diào)性一致,所以,
即,
設(shè),考慮點(diǎn)(b,a)的可行域,函數(shù)的斜率為1的切線的切點(diǎn)設(shè)為
則;
當(dāng)時(shí),因?yàn)椋瘮?shù)和在區(qū)間(a, b)上單調(diào)性一致,所以,
即,
當(dāng)時(shí),因?yàn)椋瘮?shù)和在區(qū)間(a, b)上單調(diào)性一致,所以,
即而x=0時(shí),不符合題意,
當(dāng)時(shí),由題意:
綜上可知,。
12. (2011·新課標(biāo)全國(guó)高考理科·T21)已知函數(shù),曲線在點(diǎn) 13、處的切線方程為.
(Ⅰ)求、的值;
(Ⅱ)如果當(dāng),且時(shí),,求的取值范圍.
【思路點(diǎn)撥】第(1)問(wèn),對(duì)函數(shù)求導(dǎo)得,對(duì)應(yīng)為切線的斜率,切點(diǎn)即在切線上又在原函數(shù)上,利用上述關(guān)系,建立方程組,求得的值;
第(2)問(wèn),,首先化簡(jiǎn)函數(shù)式
,再來(lái)證明不等式成立即可,必要時(shí)分類(lèi)討論.
【精講精析】(Ⅰ)由于直線的斜率為,且過(guò)點(diǎn),故
即
解得,.
(Ⅱ)由(Ⅰ)知,所以
.
考慮函數(shù),則.
(i)設(shè),由知,當(dāng)時(shí),,h(x)遞減.而,故當(dāng)時(shí), ,可得;
當(dāng)x(1,+)時(shí),h(x)<0,可得 h(x)>0
從而當(dāng)x>0,且x1時(shí),f(x)-(+)>0,即f(x)>+.
(ii) 14、設(shè)0 15、立方程組,求得的值;
第(2)問(wèn),,先化簡(jiǎn)函數(shù)式,再來(lái)證明不等式成立即可,必要時(shí)分類(lèi)討論.
【精講精析】
(Ⅰ)
由于直線的斜率為,且過(guò)點(diǎn),故即
解得,.
(Ⅱ)由(Ⅰ)知f(x)=所以
考慮函數(shù)
則h′(x)=
所以x≠1時(shí)h′(x)<0而h(1)=0故
x時(shí)h(x)>0可得,
x h(x)<0可得,
從而當(dāng),且時(shí),.
14.(2011·遼寧高考文科·T20)(本小題滿(mǎn)分12分)
設(shè)函數(shù),曲線過(guò)點(diǎn)P(1,0),且在P點(diǎn)處的切斜線率為2.
(I)求,的值;
(II)證明:.
【思路點(diǎn)撥】(I)先求導(dǎo),再代入進(jìn)行計(jì)算;(II)構(gòu)造函數(shù),求其導(dǎo)函數(shù) 16、,證明其單調(diào)性,將所求問(wèn)題轉(zhuǎn)化為證明 的問(wèn)題.
【精講精析】(I). ……2分
由已知條件得 即
解得 ……5分
(II)的定義域?yàn)?,由(I)知.
設(shè),則
.
當(dāng)時(shí),;當(dāng)時(shí),.
所以在上單調(diào)增加,在(1,+)上單調(diào)減少.
而,故當(dāng)時(shí),,即. ……12分
15.(2011·廣東高考文科·T19)設(shè)a>0,討論函數(shù)f(x)=lnx+a(1-a)x2-2(1-a)x的單調(diào)性.
【思路點(diǎn)撥】先求的導(dǎo)函數(shù),再由的不同取值范圍,解不等式,從而確定 17、的單調(diào)區(qū)間.在解本題時(shí)一定要注意的定義域?yàn)?
【精講精析】函數(shù)的定義域?yàn)?
當(dāng)?shù)呐袆e式
①當(dāng)有兩個(gè)零點(diǎn),
且當(dāng)內(nèi)為增函數(shù);
當(dāng)內(nèi)為減函數(shù);
②當(dāng)內(nèi)為增函數(shù);
③當(dāng)內(nèi)為增函數(shù);
④當(dāng)
在定義域內(nèi)有唯一零點(diǎn),
且當(dāng)內(nèi)為增函數(shù);當(dāng)時(shí),內(nèi)為減函數(shù)。 的單調(diào)區(qū)間如下表:
(其中)
16.(2011·廣東高考理科·T21)(本題滿(mǎn)分14分)在平面直角坐標(biāo)系上,給定拋物線:,實(shí)數(shù)滿(mǎn)足,是方程的兩根,記.
(Ⅰ)過(guò)點(diǎn)作的切線交軸于點(diǎn).證明:對(duì)線段上任一點(diǎn)有
(Ⅱ)設(shè)是定點(diǎn),其中滿(mǎn)足 18、,.過(guò)作的兩條切線,切點(diǎn)分別為,與軸分別交于.線段上異于兩端點(diǎn)的點(diǎn)集記為.證明:;
(Ⅲ).設(shè).當(dāng)點(diǎn)取遍時(shí),求的最小值(記為)和最大值(記為).
【思路點(diǎn)撥】(1)利用導(dǎo)數(shù)的幾何意義求出切線斜率,進(jìn)而寫(xiě)出切線方程,再求出其與軸的交點(diǎn)坐標(biāo).把條件Q點(diǎn)在線段AB上轉(zhuǎn)化為代數(shù)條件,即的取值范圍,求出方程的根,用表示,再由其取值范圍得出結(jié)論.
(2)數(shù)形結(jié)合可得.
(3)數(shù)形結(jié)合,結(jié)合換元法.
【精講精析】(1)【解】,則過(guò)A()的切線斜率,切線方程為,
令得B().由Q()在線段AB上得.
由,得=.
由對(duì)稱(chēng)性,不妨設(shè),則,,由得
即.綜之有.
(2)【證明】由(1)知
(Ⅰ) 19、若,由(1)知在線段上,且且,
若,由(1)知在線段上,則在軸上,這與矛盾,故,得;
(Ⅱ)若,有,點(diǎn)在的下方,則交點(diǎn)在線段上,即,得.
由上述(Ⅰ)(Ⅱ)知:
(3)【解】方法一:由得或知,
由題意知:,于是有,即D內(nèi)任何一點(diǎn)對(duì)應(yīng)方程均有解,由知
φ,設(shè),則φ()=,,
區(qū)域D=
如圖示畫(huà)出區(qū)域,
將直線:平行移動(dòng),當(dāng)與直線BC重合時(shí),,得;
當(dāng)與曲線相切時(shí),由知,得切點(diǎn),于是有.
方法二:聯(lián)立,得交點(diǎn),可知,
過(guò)點(diǎn)作拋物線L的切線,設(shè)切點(diǎn)為,則,
得,解得,
又,即,
,設(shè),,
,又,;
,,
.
17.(2011·山東高考理科·T21)(本小題 20、滿(mǎn)分12分)
某企業(yè)擬建造如圖所示的容器(不計(jì)厚度,長(zhǎng)度單位:米),其中容器的中間為圓柱形,左右兩端均為半球形,按照設(shè)計(jì)要求容器的容積為立方米,且.假設(shè)該容器的建造費(fèi)用僅與其表面積有關(guān).已知圓柱形部分每平方米建造費(fèi)用為3千元,半球形部分每平方米建造費(fèi)用為千元.設(shè)該容器的建造費(fèi)用為千元.
(Ⅰ)寫(xiě)出關(guān)于的函數(shù)表達(dá)式,并求該函數(shù)的定義域;
(Ⅱ)求該容器的建造費(fèi)用最小時(shí)的.
【思路點(diǎn)撥】本題為應(yīng)用題,從近幾年高考題目來(lái)看,應(yīng)用題總體難度不是太大,易于得分,(1)先求出l和r的關(guān)系,再根據(jù)問(wèn)題情境列出函數(shù)解析式,注意函數(shù)的定義域.(2)利用導(dǎo)數(shù)求函數(shù)的最值.先求導(dǎo),再判斷函數(shù)的單調(diào)性,然 21、后根據(jù)單調(diào)性求出極值,再由函數(shù)的定義域求出最值.
【精講精析】(Ⅰ)因?yàn)槿萜鞯捏w積為立方米,
所以,
解得,
由于
因此.
所以圓柱的側(cè)面積為=,
兩端兩個(gè)半球的表面積之和為,
所以建造費(fèi)用+,定義域?yàn)?
(Ⅱ)因?yàn)?=,
由于c>3,所以c-2>0,
所以令得: ;
令得:,
(1)當(dāng)時(shí),即時(shí),函數(shù)y在(0,2)上是單調(diào)遞減的,故建造費(fèi)最小時(shí)r=2.
(2)當(dāng)時(shí),即時(shí),函數(shù)y在(0,2)上是先減后增的,故建造費(fèi)最小時(shí).
18.(2011·遼寧高考理科·T21)(本小題滿(mǎn)分12分)已知函數(shù)f(x)=lnx-ax2=(2-a)x.
(I)討論f(x)的單調(diào)性; 22、
(II)設(shè)a>0,證明:當(dāng)0<x<時(shí),f(+x)>f(-x);
(III)若函數(shù)y=f(x)的圖象與x軸交于A,B兩點(diǎn),線段AB中點(diǎn)的橫坐標(biāo)為x0,證明:f’( x0)<0.
【思路點(diǎn)撥】(I)要先考慮定義域,再求導(dǎo)數(shù),然后對(duì)進(jìn)行討論,從而所求函數(shù)的單調(diào)性;
(II)可先構(gòu)造函函數(shù),將所證結(jié)論轉(zhuǎn)化為證明恒成立,再對(duì)求導(dǎo),利用單調(diào)性可解決問(wèn)題;
(III)先設(shè)A(,0),B(,0),結(jié)合(Ⅰ) 可知且先增后減,利用(Ⅱ)的結(jié)論,可證 ,從而,確定的取值范圍,最后利用(Ⅰ)的結(jié)論得證.
【精講精析】(Ⅰ)的定義域?yàn)椋?
.
(ⅰ)若,則,所以在單調(diào)遞增.
(ⅱ)若,則由得,且當(dāng)時(shí) 23、,,
當(dāng)時(shí), ,
所以在單調(diào)遞增,在單調(diào)遞減. ……4分
(Ⅱ)設(shè)函數(shù),則
,
.
當(dāng)時(shí),,而,所以.
故當(dāng)時(shí),. ……8分
(Ⅲ)由(Ⅰ)可得,當(dāng)時(shí),函數(shù)y=f(x)的圖象與x軸至多只有一個(gè)交點(diǎn),故,從而的最大值為,且.
不妨設(shè)A(,0),B(,0),,則,
由(Ⅱ)得.
從而,于是.
由(Ⅰ)知,. ……12分
19.(2011·北京高考理科·T18)(13分)已知函數(shù).
(I)求的單調(diào)區(qū)間;
(II) 24、若對(duì)于任意的,都有,求k的取值范圍.
【思路點(diǎn)撥】求導(dǎo)后,分k>0與k<0兩種情況進(jìn)行討論.
【精講精析】(Ⅰ),令,得.
當(dāng)k>0時(shí),f(x)與的情況如下:
-
0
+
0
-
↑
↓
0
↑
所以的單調(diào)增區(qū)間是和;單調(diào)減區(qū)間是.
當(dāng)時(shí),與的情況如下:
+
0
-
0
+
↓
0
↑
↓
所以的單調(diào)減區(qū)間是和;單調(diào)增區(qū)間是.
(Ⅱ)當(dāng)時(shí),因?yàn)椋圆粫?huì)有,.
當(dāng)時(shí),由(1)知在上的最大值是.
所以等價(jià)于,解得.
故當(dāng),時(shí),k的取值范圍是.
20.(2011·北京高 25、考文科·T18)(13分)已知函數(shù).
(Ⅰ)求的單調(diào)區(qū)間;
(Ⅱ)求在區(qū)間上的最小值.
【思路點(diǎn)撥】(Ⅰ)先求出的導(dǎo)數(shù),然后根據(jù)導(dǎo)數(shù)的性質(zhì)得出單調(diào)區(qū)間;(Ⅱ)根據(jù)單調(diào)性求出[0,1]值域,通過(guò)值域得出最小值.
【精講精析】(Ⅰ).令,得,與的情況如下:
-
0
+
↓
↑
所以的單調(diào)遞減區(qū)間是;單調(diào)遞增區(qū)間是.
(Ⅱ)當(dāng),即時(shí),函數(shù)在上單調(diào)遞增,
所以在區(qū)間上的最小值為;
當(dāng),即時(shí),由(Ⅰ)知在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增,所以在區(qū)間上的最小值為.
當(dāng),即時(shí),函數(shù)在上單調(diào)遞減,所以在區(qū)間上的最小值為.
21.(2011·湖南高考文科T22) 26、(本小題滿(mǎn)分13分)設(shè)函數(shù)
(Ⅰ)討論f(x)的單調(diào)性;
(Ⅱ)若f(x)有兩個(gè)極值點(diǎn),記過(guò)點(diǎn)的直線的斜率為k.問(wèn):是否存在a,使得k=2-a?若存在,求出a的值;若不存在,請(qǐng)說(shuō)明理由.
【思路點(diǎn)撥】本題主要考查導(dǎo)數(shù)的運(yùn)算、利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性與極值等基礎(chǔ)知識(shí),考查運(yùn)算能力及用分類(lèi)討論思想、函數(shù)和方程相互轉(zhuǎn)化的思想分析解決溫問(wèn)題的能力.
【精講精析】
(I)的定義域?yàn)?
令
(1) 當(dāng)故上單調(diào)遞增.
(2) 當(dāng)?shù)膬筛夹∮?,在上,,故上單調(diào)遞增.
(3) 當(dāng)?shù)膬筛鶠椋?
當(dāng)時(shí), ;當(dāng)時(shí), ;當(dāng)時(shí), ,故分別在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減.
(II)由(I 27、)知,.
因?yàn)椋?
又由(I)知,.于是
若存在,使得則.即.亦即
再由(I)知,函數(shù)在上單調(diào)遞增,而,所以這與式矛盾.故不存在,使得
22.(2011·江西高考理科·T19)設(shè)
(1)若在上存在單調(diào)遞增區(qū)間,求的取值范圍.
(2)當(dāng)時(shí),在的最小值為,求在該區(qū)間上的最大值.
【思路點(diǎn)撥】(1)要使在上存在單調(diào)遞增區(qū)間,需在上恒大于零,即得a的取值范圍.(2)首先求出在上的最小值為f(4),從而求出a的值,進(jìn)一步易求在該區(qū)間上的最大值為f(2).
【精講精析】
23.(2011·江西高考文科·T20)設(shè).
(1)如果在處取得最小值,求的解析式;
(2)如果,的單 28、調(diào)遞減區(qū)間的長(zhǎng)度是正整數(shù),試求和
的值.(注:區(qū)間的長(zhǎng)度為)
【思路點(diǎn)撥】(1)先將函數(shù)g(x)配方,結(jié)合二次函數(shù)的圖像特點(diǎn),可得參數(shù)m,n.(2)先根據(jù)f(x)存在單調(diào)遞減區(qū)間,得出,進(jìn)而根據(jù)得到,又因?yàn)閱握{(diào)遞減區(qū)間的長(zhǎng)度為,結(jié)合m+n<10,經(jīng)過(guò)討論可得,m,n的值。
【精講精析】解:(1)已知,
又在處取極值,
則,又因?yàn)樵谔幦∽钚≈?5,
則
(2)要使單調(diào)遞減,則
又因?yàn)檫f減區(qū)間長(zhǎng)度是正整數(shù),所以?xún)筛O(shè)做a,b。即有:
b-a為區(qū)間長(zhǎng)度。又
又因?yàn)閎-a為正整數(shù),且m+n<10,所以m=2,n=3或,符合。
24.(2011·陜西高考理科·T19) 29、(本小題滿(mǎn)分12分)
如圖,從點(diǎn)P1(0,0)作軸的垂線交曲線于點(diǎn),曲線在點(diǎn)處的切線與軸交于點(diǎn).再?gòu)淖鬏S的垂線交曲線于點(diǎn),依次重復(fù)上述過(guò)程得到一系列點(diǎn):;;…;,記點(diǎn)的坐標(biāo)為().
(Ⅰ)試求與的關(guān)系();
(Ⅱ)求.
【思路點(diǎn)撥】(1)根據(jù)函數(shù)的導(dǎo)數(shù)求切線方程,然后再求切線與軸的交點(diǎn)坐標(biāo); (2)嘗試求出通項(xiàng)的表達(dá)式,然后再求和.
【精講精析】(Ⅰ)設(shè)點(diǎn)的坐標(biāo)是,∵,∴,
∴,在點(diǎn)處的切線方程是,
令,則().
(Ⅱ)∵,,∴,
∴,于是有
,即.
25.(2011·陜西高考理科·T21)(本小題滿(mǎn)分14分)
設(shè)函數(shù)定義在上,,導(dǎo)函數(shù),.
(Ⅰ)求的單調(diào)區(qū)間 30、和最小值;
(Ⅱ)討論與的大小關(guān)系;
(Ⅲ)是否存在,使得對(duì)任意成立?若存在,求出的取值范圍;若不存在,請(qǐng)說(shuō)明理由.
【思路點(diǎn)撥】(Ⅰ)先求出原函數(shù),再求得,然后利用導(dǎo)數(shù)判斷函數(shù)的單調(diào)性(單調(diào)區(qū)間),并求出最小值;(Ⅱ)作差法比較,構(gòu)造一個(gè)新的函數(shù),利用導(dǎo)數(shù)判斷函數(shù)的單調(diào)性,并由單調(diào)性判斷函數(shù)的正負(fù);(Ⅲ)存在性問(wèn)題通常采用假設(shè)存在,然后進(jìn)行求解;注意利用前兩問(wèn)的結(jié)論.
【精講精析】(Ⅰ)∵,∴(為常數(shù)),又∵,所以,即,
∴;,
∴,令,即,解得,
當(dāng)時(shí),,是減函數(shù),故區(qū)間在是函數(shù)的減區(qū)間;
當(dāng)時(shí),,是增函數(shù),故區(qū)間在是函數(shù)的增區(qū)間;
所以是的唯一極值點(diǎn),且為極小值點(diǎn),從而 31、是最小值點(diǎn),
所以的最小值是.
(Ⅱ),設(shè),
則,
當(dāng)時(shí),,即,
當(dāng)時(shí),,,
因此函數(shù)在內(nèi)單調(diào)遞減,
當(dāng)時(shí),=0,∴;
當(dāng)時(shí),=0,∴.
(Ⅲ)滿(mǎn)足條件的不存在.證明如下:
證法一 假設(shè)存在,使對(duì)任意成立,
即對(duì)任意有 ①
但對(duì)上述的,取時(shí),有,這與①左邊的不等式矛盾,
因此不存在,使對(duì)任意成立.
證法二 假設(shè)存在,使對(duì)任意成立,
由(Ⅰ)知,的最小值是,
又因?yàn)?,而時(shí),的值域?yàn)椋?
∴當(dāng)時(shí),的值域?yàn)椋?
從而可以取一個(gè)值,使,即,
∴,這與假設(shè)矛盾.
∴不存在,使對(duì)任意成立.
26.(2011·陜西高考文科·T21)(本小 32、題滿(mǎn)分14分)
設(shè),.
(Ⅰ)求的單調(diào)區(qū)間和最小值;
(Ⅱ)討論與的大小關(guān)系;
(Ⅲ)求的取值范圍,使得<對(duì)任意>0成立.
【思路點(diǎn)撥】(Ⅰ)先求出原函數(shù),再求得,然后利用導(dǎo)數(shù)判斷函數(shù)的單調(diào)性(單調(diào)區(qū)間),并求出最小值;(Ⅱ)作差法比較,構(gòu)造一個(gè)新的函數(shù),利用導(dǎo)數(shù)判斷函數(shù)的單調(diào)性,并由單調(diào)性判斷函數(shù)的正負(fù);(Ⅲ)對(duì)任意>0成立的恒成立問(wèn)題轉(zhuǎn)化為函數(shù)的最小值問(wèn)題.
【精講精析】(Ⅰ)由題設(shè)知,
∴令0得=1,
當(dāng)∈(0,1)時(shí),<0,是減函數(shù),故(0,1)是的單調(diào)減區(qū)間。
當(dāng)∈(1,+∞)時(shí),>0,是增函數(shù),故(1,+∞)是的單調(diào)遞增區(qū)間,因此,=1是的唯一極值點(diǎn),且為極小值點(diǎn) 33、,從而是最小值點(diǎn),
所以的最小值為
(Ⅱ)
設(shè),則,
當(dāng)時(shí),,即,
當(dāng)時(shí),,
因此,在內(nèi)單調(diào)遞減,
當(dāng)時(shí),
即
(Ⅲ)由(Ⅰ)知的最小值為1,所以,
,對(duì)任意,成立
即從而得.
27.(2011.天津高考理科.T19.)已知,函數(shù)(的圖像連續(xù)不斷)
(Ⅰ)求的單調(diào)區(qū)間;
(Ⅱ)當(dāng)時(shí),證明:存在,使;
(Ⅲ)若存在均屬于區(qū)間的,且,使,證明
【思路點(diǎn)撥】(1)由導(dǎo)數(shù)求單調(diào)區(qū)間;
(2)設(shè)函數(shù),任取,利用函數(shù)f(x)的單調(diào)性證明在;
(3) 利用(1)的結(jié)論,尋找的不等關(guān)系分離出。
【精講精析】 (I)【解析】, 令
當(dāng)x變化時(shí),的變化情況如下表:
34、
+
0
-
極大值
所以,的單調(diào)遞增區(qū)間是的單調(diào)遞減區(qū)間是
(II)證明:當(dāng) 由(I)知在(0,2)內(nèi)單調(diào)遞增, 在內(nèi)單調(diào)遞減.。令由于在(0,2)內(nèi)單調(diào)遞增,故取所以存在即存在
(說(shuō)明:的取法不唯一,只要滿(mǎn)足即可)
(III)證明:由及(I)的結(jié)論知,
從而上的最小值為又由,知
故
從而
28.(2011·浙江高考理科·T22)(本題滿(mǎn)分14分)設(shè)函數(shù)=,∈R
(Ⅰ)若=為的極值點(diǎn),求實(shí)數(shù);
(Ⅱ)求實(shí)數(shù)的取值范圍,使得對(duì)任意的∈(0,3],恒有≤4成立
注:為自然對(duì)數(shù)的底數(shù).
【思路點(diǎn)撥】(1)利用是極值點(diǎn)的必要條件,注 35、意解出值要進(jìn)行檢驗(yàn);
(2)恒成立問(wèn)題,時(shí)顯然滿(mǎn)足題意,時(shí)只需≤4.此題主要考查了函數(shù)極值的概念、導(dǎo)數(shù)的基本運(yùn)算、導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用,不等式等基礎(chǔ)知識(shí),同時(shí)考查推理論證能力,分類(lèi)討論等分析解決問(wèn)題的能力.
【精講精析】
(Ⅰ)解:求導(dǎo)得 =2(-a)+=()(2ln x+1-). 因?yàn)閤=e是f(x)的極值點(diǎn),所以= ,解得 或,經(jīng)檢驗(yàn),符合題意,所以 或。
(Ⅱ)解:①當(dāng)時(shí),對(duì)于任意的實(shí)數(shù),恒有成立,
②當(dāng),由題意,首先有,
解得
由(Ⅰ)知,
令 ,則,,
且
36、 =。
又在(0,+∞)內(nèi)單調(diào)遞增,所以函數(shù)在(0,+∞)內(nèi)有唯一零點(diǎn),記此零點(diǎn)為,則,。
從而,當(dāng)時(shí),;當(dāng)時(shí),;當(dāng)時(shí),,即 在內(nèi)單調(diào)遞增,在內(nèi)單調(diào)遞減,在內(nèi)單調(diào)遞增。所以要使對(duì)
恒成立,只要
成立。
,知
(3)
將(3)代入(1)得,又,注意到函數(shù)在[1,+∞)內(nèi)單調(diào)遞增,故。
再由(3)以及函數(shù)2xlnx+x在(1, +∞)內(nèi)單調(diào)遞增,可得。
由(2)解得,。
所以
綜上,的取值范圍為.
29.(2011·浙江高考文科·T21)(本題滿(mǎn)分15分)設(shè)函數(shù)
(Ⅰ)求的單調(diào)區(qū)間
(Ⅱ)求所 37、有的實(shí)數(shù),使對(duì)恒成立.
注:為自然對(duì)數(shù)的底數(shù).
【思路點(diǎn)撥】(1)題中直接由導(dǎo)數(shù)的正負(fù)來(lái)確定其單調(diào)區(qū)間;(2)題中為不等式恒成立問(wèn)題,只需.
【精講精析】
(Ⅰ)解:因?yàn)椋渲校?
所以.
由于,所以的增區(qū)間為(0,),減區(qū)間為(,+∞)
(Ⅱ)證明:由題意得, ,即
由(Ⅰ)知在[1,e]內(nèi)單調(diào)遞增,
要使對(duì)恒成立,
只要
解得.
30.(2011天津高考文科T19.)已知函數(shù),其中.
(Ⅰ)當(dāng)時(shí),求曲線在點(diǎn)處的切線方程;
(Ⅱ)當(dāng)時(shí),求 38、的單調(diào)區(qū)間;
(Ⅲ)證明:對(duì)任意的在區(qū)間內(nèi)均存在零點(diǎn)
【思路點(diǎn)撥】(1)由導(dǎo)數(shù)的幾何意義求切線方程;
(2) 利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性;
(3) 對(duì)分區(qū)間討論函數(shù)零點(diǎn).
【精講精析】
(Ⅰ)【解析】當(dāng)時(shí),
所以曲線在點(diǎn)處的切線方程為
(Ⅱ)【解析】,令,解得
因?yàn)?,以下分兩種情況討論:
(1)若變化時(shí),的變化情況如下表:
+
-
+
所以,的單調(diào)遞增區(qū)間是的單調(diào)遞減區(qū)間是.
(2)若,當(dāng)變化時(shí),的變化情況如下表:
+
-
+
所以,的單調(diào)遞增區(qū)間是的單調(diào)遞減區(qū)間是
(Ⅲ)證明:由(Ⅱ)可知,當(dāng)時(shí),在內(nèi)的單調(diào)遞減,在內(nèi)單調(diào)遞增,以下分兩種情況討論:
(1)當(dāng)時(shí),在(0,1)內(nèi)單調(diào)遞減,
所以對(duì)任意在區(qū)間(0,1)內(nèi)均存在零點(diǎn).
若
所以?xún)?nèi)存在零點(diǎn).
所以?xún)?nèi)存在零點(diǎn).
所以,對(duì)任意在區(qū)間(0,1)內(nèi)均存在零點(diǎn).
綜上,對(duì)任意在區(qū)間(0,1)內(nèi)均存在零點(diǎn).
(2)當(dāng)時(shí),在內(nèi)單調(diào)遞減,在內(nèi)單調(diào)遞增,若若
所以?xún)?nèi)存在零點(diǎn)。
若.
所以?xún)?nèi)存在零點(diǎn)。
所以,對(duì)任意在區(qū)間(0,1)內(nèi)均存在零點(diǎn)。
綜上,對(duì)任意在區(qū)間(0,1)內(nèi)均存在零點(diǎn)。
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