考點05 導(dǎo)數(shù)及其應(yīng)用-2022年高考數(shù)學(xué)(理)一輪復(fù)習(xí)考點解讀(解析版)
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1、考點05導(dǎo)數(shù)及其應(yīng)用 ,?考綱呈現(xiàn) 1 .導(dǎo)數(shù)概念及其幾何意義 (1) J'解導(dǎo)數(shù)概念的實際背景. (2)理解導(dǎo)數(shù)的幾何意義. 2 .導(dǎo)數(shù)的運(yùn)算 (1)能根據(jù)導(dǎo)數(shù)定義求函數(shù)y=C(C為常數(shù)),y=再曠=*2,曠=丁,3?=1,丫=五的導(dǎo)數(shù). (2)能利用下面給出的基本初等函數(shù)的導(dǎo)數(shù)公式和導(dǎo)數(shù)的四則運(yùn)算法則求簡單函數(shù)的導(dǎo)數(shù),能求簡單的復(fù)合函數(shù)(僅限于形如逃以+力的復(fù)合函數(shù))的導(dǎo)數(shù). ?常見基本初等函數(shù)的導(dǎo)數(shù)公式: (cy=0(C為常數(shù));(x")'= €N+; (sinx)'=cosx;(cosx)'=-sinx; (e')'=eA;(a“)'=axIna(a>0,且a*1
2、); (Inx/=-;(logux)'=-logoe(a>0,且ah1).X X ?常用的導(dǎo)數(shù)運(yùn)算法則: 法則1:[w(x)±v(x)]'=wr(x)±y/(x). 法則2:[w(x}v(x)](x)v(x)+u(x)v1(x). 3 /(初(x)i(x)Mx) 心) v2(x) 3.導(dǎo)數(shù)在研究函數(shù)中的應(yīng)用 (1)了解函數(shù)單調(diào)性和導(dǎo)數(shù)的關(guān)系:能利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性,會求函數(shù)的單調(diào)區(qū)間(其中多項式函數(shù)一般不超過三次). (2)了解函數(shù)在某點取得極值的必要條件和充分條件;會用導(dǎo)數(shù)求函數(shù)的極大值、極小值(其中多項式函數(shù)一般不超過三次):會求閉區(qū)間上函數(shù)的最大值、最小值(其中多項
3、式函數(shù)一般不超過三次). 2.生活中的優(yōu)化問題 會利用導(dǎo)數(shù)解決某些實際問題. 4.(1)了解定積分的實際背景,了解定積分的基本思想,了解定積分的概念. (2) 了解微積分基本定理的含義. ■,考點解讀 高考在逐年加大對導(dǎo)數(shù)問題的考查力度,問題的難度、深度與廣度在不斷加大,對本部分的要求一般有三個層次:第一層次主要考查求導(dǎo)公式,求導(dǎo)法則與導(dǎo)數(shù)的幾何意義;第二層次是導(dǎo)數(shù)的簡單應(yīng)用,包括求函數(shù)的單調(diào)區(qū)間、極值、最值等;第三層次是綜合考查,如零點、證明不等式、恒成立問題、求參數(shù)等,包括解決應(yīng)用問題,將導(dǎo)數(shù)內(nèi)容和傳統(tǒng)內(nèi)容中有關(guān)不等式、數(shù)列及函數(shù)單調(diào)性有機(jī)結(jié)合,設(shè)計綜合題. 考向分析 1
4、.求曲線片/'(X)的切線方程的類型及方法:(1)已知切點尸(xo,yo),求產(chǎn)/"(X)過點尸的切線方程:求出切線的斜率/(xo),由點斜式寫出方程; (2)已知切線的斜率為我,求內(nèi)(x)的切線方程:設(shè)切點尸(xo,州),通過方程長廣(父0)解得出,再由點斜式寫出方程; (3)已知切線上一點(非切點),求y=/(x)的切線方程:設(shè)切點P(xo,井),利用導(dǎo)數(shù)求得切線斜率/'(沏),再由斜率公式求得切線斜率,列方程(組)解得刈,最后由點斜式或兩點式寫出方程. (4)若曲線的切線與已知直線平行或垂直,求曲線的切線方程時,先由平行或垂直關(guān)系確定切線的斜率,再由5”(xo)求出切點坐標(biāo)(沏,州
5、),最后寫出切線方程. (5)①在點P處的切線即是以P為切點的切線,P一定在曲線上. ②過點P的切線即切線過點P,P不一定是切點.因此在求過點P的切線方程時,應(yīng)首先檢驗點P是 否在已知曲線上. 2.利用導(dǎo)數(shù)判斷或證明一個函數(shù)在給定區(qū)間上的單調(diào)性,實質(zhì)上就是判斷或證明不等式/'(x)>0 (ra)<o(jì))在給定區(qū)間上恒成立.注意:研究含參數(shù)函數(shù)的單調(diào)性時,需注意依據(jù)參數(shù)取值對不等式 解集的影響進(jìn)行分類討論. 3.由函數(shù) 的單調(diào)性求參數(shù)的取值范圍:(1)可導(dǎo)函數(shù)在某一區(qū)間上單調(diào),實際上就是在該區(qū)間上 _t(x)no(或廣(x)?oxr(x) 在該區(qū)間的任意子區(qū)間內(nèi)都不恒等于0)恒
6、成立,然后分離參數(shù),轉(zhuǎn)化 為求函數(shù)的最值問題,從而獲得參數(shù)的取值范圍:(2)可導(dǎo)函數(shù)在某一區(qū)間上存在單調(diào)區(qū)間,實際上 就是廣。)>0(或/'(x)<0)在該區(qū)間上存在解集,這樣就把函數(shù)的單調(diào)性問題轉(zhuǎn)化成了不等式問題; 1 3)若已知〃x)在區(qū)間/上的單調(diào)性,區(qū)間/中含有參數(shù)時,可先求出/(x)的單調(diào)區(qū)間,令/是其單調(diào)區(qū)間的子集,從而可求出參數(shù)的取值范圍. 4 .求函數(shù)/(X)在[a,句上最值: (1)若函數(shù)/(x)在團(tuán),句上單調(diào)遞增或遞減,/(a)與fS)一個為最大值,一個為最小值. (2)若函數(shù)/(X)在區(qū)間(“,與內(nèi)有極值,先求出函數(shù)/(x)在區(qū)間(a,份上的極值,與/(a)、
7、/3)比較,其中最大的一個是最大值,最小的一個是最小值. (3)函數(shù)f(x)在區(qū)間(a,公上有唯一一個極值點時,這個極值點就是最大(或最?。┲迭c. 注意:(1)若函數(shù)中含有參數(shù)時,耍注意分類討論思想的應(yīng)用. (2)極值是函數(shù)的“局部概念”,最值是函數(shù)的“整體概念”,函數(shù)的極值不一定是最值,函數(shù)的最值也不一定是極值.要注意利用函數(shù)的單調(diào)性及函數(shù)圖象直觀研究確定. 5 .利用導(dǎo)數(shù)解決不等式恒成立問題的“兩種”常用方法: (1)分離參數(shù)法:將原不等式分離參數(shù),轉(zhuǎn)化為不含參數(shù)的函數(shù)的最值問題,利用導(dǎo)數(shù)求該函數(shù)的最值,根據(jù)要求得所求范圍.一般地,/(x)Na恒成立,只需/(龍口瓜之。即可;恒成
8、立,只需
/(X)max4。即可.
(2)函數(shù)思想法:將不等式轉(zhuǎn)化為某含待求參數(shù)的函數(shù)的最值問題,利用導(dǎo)數(shù)求該函數(shù)的極值(最值),然后構(gòu)建不等式求解.
■
”?真題回眸
1. (2021.全國高考真題)若過點(。力)可以作曲線y=e"的兩條切線,則( )
A.eh
9、靖求導(dǎo)得?=6',
所以,曲線y=e”在點。處的切線方程為y-e'=e'(x-。,即y=e'x+(l-f)e',由題意可知,點(a,b)在直線y=e'x+(l—)d上,可得b=ad+(lT)d=(a+l-r)d,令/(,)=(a+l—,)d,則/'(r)=(._/)/.
當(dāng),0,此時函數(shù)/?)單調(diào)遞增,
當(dāng)f>a時,/,(r)<0,此時函數(shù)/⑺單調(diào)遞減,
所以,=
由題意可知,直線>=〃與曲線y=/(f)的圖象有兩個交點,則人(“皿=6",
當(dāng)r0,當(dāng)r>a+l時,/?)<(),作出函數(shù)/(f)的圖象如卜圖所示:
山圖可知,當(dāng) 10、o
11、C,即可得解.
排除A:
【解析】對于A,y=/(x)+g(x)-1=x2+sinx(該函數(shù)為非奇非偶函數(shù),與函數(shù)圖象不符,對丁B,y=/(x)—g(x)—;=sinx,該函數(shù)為非奇非偶函數(shù),與函數(shù)圖象不符,排除B;
對于C,y=/(x)g(x)=(Y+;)sinx,則y'=2xsinx+(x)+;]cosx,
n,兀丘(兀2
當(dāng)x=一時,y=—x—+—-+-x—>0,與圖象不符,排除C.4 2 2 11o4, 2
故選:D.
3. (2021?全國高考真題(理))設(shè)。=21nl.01,6=lnl.O2,c=VlO4-1.則( )
A.a
12、clnl.02=/>,
所以bva;
下面比較c與的大小關(guān)系.
記/(x)=21n(l+x)—J+4x+l,則/⑼=0/(幻 13、=二——2 _2(Vl+4x-l-x)
1+xJl+4x(l+x)Jl+4x
由于1+4x—(1+x)=2x-=x(2—x)
所以當(dāng)0 14、0,
所以g'(x)v0,即函數(shù)g(x)在[0.+8)上單調(diào)遞減,所以g(0.01)vg(0)=0,即lnl.02v即反
綜上,b 15、
【解析】若”=b,則f(x)=a(x—為單調(diào)函數(shù),無極值點,不符合題意,故標(biāo)b.
依題意,x=a為函數(shù)/(x)=a(x—a)2(x—b)的極大值點,
當(dāng)。<0時,由x>b,f(x)W0,畫出f(x)的圖象如下圖所示:
由圖可知b/.
當(dāng)a>0時,由x>b時,/(x)>0,畫出/(x)的圖象如下圖所示:
由圖可知人〉a,a>0,故a/?〉/.
綜上所述,出?>/成立.
故選:D
【點睛】本小題主要考查三次函數(shù)的圖象與性質(zhì),利用數(shù)形結(jié)合的數(shù)學(xué)思想方法可以快速解答.
5.【2020年高考全國I卷理數(shù)】函數(shù)/。)=/-2》3的圖像在點(1,7(I 16、))處的切線方程為
A.y=-2x—1 B.y~—2x+1
C.y=2x-3 D.y=2x+1
【答案】B
【解析】?.?/(x)=x4-2x\.-./,(x)=4x3-6x2, = /'(1)=-2,
因此,所求切線的方程為y+l=-2(x-l),即y=-2x+l.
故選:B.
【點睛】本題考查利用導(dǎo)數(shù)求解函圖象的切線方程,考查計算能力,屬于基礎(chǔ)題.
6.1202()年高考全國IH卷理數(shù)】若直線/與曲線產(chǎn)4和必+產(chǎn)=(都相切,則/的方程為
A.y=2x+l B.y=2r+g
〃 1 , nil
C.y=—x+1 D.y=—x+—
2 2 2
【答案】D
【解析】設(shè) 17、置線/在曲線y=4上的切點為(/,衣'),則無。>0,
l ,1 ?_ 1
函數(shù)y=?的導(dǎo)數(shù)為y=訝=,則直線/的斜率左=入歷
設(shè)直線/的方程為=
x-xo).即 + /=0,
由于直線/與圓》2+y2=?!相切,則J)-=F,5V1+4xoV5
兩邊平方并整理得5年-4毛-1=0,解得%=1,x0=--(舍),
則直線/的方程為x-2y+l=0,BPy=-x+-.
2 2
故選:D.
【點睛】本題主要考查了導(dǎo)數(shù)的幾何意義的應(yīng)用以及直線與圓的位置的應(yīng)用,屬于中檔題.
7. (2019年高考全國III卷理數(shù))已知曲在點(1,ae)處的切線方程為產(chǎn)2x+〃,則
A.a= 18、e,b=—\ B.a=e,b=l
C.a=e-1,b=1 D.a=e''>b=—\
【答案】D
[解析】:y'=aex+lnx+l,
,切線的斜率%=y'Li=ae+1=2, q=et,
將(1,1)代入y=2x+b,得2+b=l力=-1.
故選D.
【名師點睛】本題求解的關(guān)鍵是利用導(dǎo)數(shù)的幾何意義和點在曲線上得到含有小/,的等式,從而求解,屬于??碱}型.
x—lax+2a,x<1,
8. (2019年高考天津理數(shù))已知aeR,設(shè)函數(shù)/(x)=1 ' '若關(guān)于x的不等式/(x)NO
[x-tzlnx,x>l.
在R上恒成立,則。的取值范圍為
A.[0,1] B.[0,2] 19、
C.[0,e] D.[l,e]
【答案】c
【解析】當(dāng)x=l時,/(1)=1-2。+2。=1>0恒成立:
當(dāng)x<1時,f(x)=x2-2ax+2a>0<=>2a> 恒成立,
x-1
r2
令g(x)=-->
則g(x)=_£=.(IT)?=,(1-x)2-2(1-x)+1
1 -X 1—X 1—X
=一(j+占一2卜國(一).占一2卜0,
,即x = 0時取等號,
當(dāng)1=1-X
/.2a>g(x)?m=0,則。>0.
Y
當(dāng)x>l時,/(x)=x-?lnx>0,即aW——恒成立,Inx
,x,,,、lnx-1令h(x)=——,則h(X)=-_-T-,
Inx 20、 (Inx)
當(dāng)x>e時,〃'(x)>0,函數(shù)%(x)單調(diào)遞增,
當(dāng)0 21、=f(x)-ax-b=x-ax-b=(I-a)x-b=0,得x=
l-a
則),=/(*)-ar-〃最多有一個零點;
當(dāng)x>0時,v=f(x)-ar-b=-x3--(a+1)jr+ax-ax-b=-.v3--(n+1)x2-b,JJ 3 2 3 2
yf=x2-(a+l)x,
當(dāng)a+lWO,即把7時,y>0,y=f(x)-ax—在[0,+s)上單調(diào)遞增,
則y=/(x)-ar-〃最多有一個零點,不合題意:
當(dāng)〃+1>0,即時,令y>0得x£(a+l,+oo),此時函數(shù)單調(diào)遞增,
令yvo得入{[0,4+1),此時函數(shù)單調(diào)遞減,則函數(shù)最多有2個零點.
根據(jù)題意,函數(shù)y=/(x) 22、-or-力恰有3個零點=函數(shù)y=f(x)-奴-b在(-8,0)上有一個零點,
在[0,+oo)上有2個零點,
如圖:
且.
-b>0
-(g+ ——(a4-1)(q+1)2—bVO
解得b<0,1-?>0,b>~-(a+1)6
則a>-l,h<0.
故選C.
【名師點睛】本題考查函數(shù)與方程,導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用.當(dāng)x<0時,y=/(x)-ax-b=x-ax-b=(1-a)x
-方最多有一個零點;當(dāng)后0時,y=/(x)-ax-b=^-^(a+l)^-fo,利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性,
根據(jù)單調(diào)性畫出函數(shù)的草圖,從而結(jié)合題意可列不等式組求解.
2r_1
10(2021?全 23、國高考真題(理))曲線y= 在點(7,-3)處的切線方程為
x+2
【答案】5x-y+2=0
【分析】先驗證點在曲線上,再求導(dǎo),代入切線方程公式即可.
【解析】由題,當(dāng)x=-l時,y=-3,故點在曲線上.
2(x + 2)-(2x-l)
(x + 2)2
5
(x+2)2
所以 y'LT=5.
故切線方程為5x—y+2=0.
故答案為:5x-y+2=0.
11. (2021?全國高考真題)函數(shù)/(x)=|2x-l|-21nx的最小值為.
【答案】1
【分析】由解析式知八幻定義域為(0,+8),討論0 24、可求f(x)最小值.
【解析】由題設(shè)知:f(x)=|2x-l|-21nx定義域為(0,+oo),
二當(dāng)0 25、幻廿在點(0,0)處的切線方程為.
【答案】3x-y=()
[解析]/=3(2x+l)e(+3(x2+x)ex=3(x2+3x+l)e',
所以切線的斜率左=y'ko=3,
則曲線y=3(x2+x)ex在點(0,0)處的切線方程為y=3x,即3x-y=0.
【名師點睛】準(zhǔn)確求導(dǎo)數(shù)是進(jìn)一步計算的基礎(chǔ),本題易因為導(dǎo)數(shù)的運(yùn)算法則掌握不熟,而導(dǎo)致計算錯誤.求導(dǎo)要“慢”,計算要準(zhǔn),是解答此類問題的基本要求.
4
13. (2019年高考江蘇)在平面直角坐標(biāo)系中,P是曲線y=x+—(x>0)上的一個動點,則點尸到直X
線x+y=()的距離的最小值是▲.
【答案】4
4 . 4
【解析 26、】由y=x+—(x>0),得y=l——t,
X X
4 4
設(shè)斜率為一1的直線與曲線丁=工+—。>0)切于(/,須)+一),
X 演)
由1 7=-1得%=>/5(/=—舍去),
曲線y=x+3(x>0)上,點P(J5,3J5)到直線x+y=0的距離最小,最小值為怛*=4.x V12+12
故答案為4.
[名師點睛】本題考杳曲線上任意一點到已知直線的最小距離,滲透了直觀想象和數(shù)學(xué)運(yùn)算素養(yǎng).采取導(dǎo)數(shù)法,利用數(shù)形結(jié)合和轉(zhuǎn)化與化歸思想解題.
14.(2021.浙江高考真題)設(shè)a,h為實數(shù),且函數(shù)/(x)=a*—笈+e2(xeR)(1)求函數(shù)f(x)的單調(diào)區(qū)間;
(2)若對任意人> 27、2/,函數(shù)/(x)有兩個不同的零點,求a的取值范圍;
(3)當(dāng)a = e時,證明:對任意人>e,
函數(shù)/(x)有兩個不同的零點占,芻,滿足馬
b\nb e2
> z- X, H ?
2e2 1 b
(注:e=2.71828…是自然對數(shù)的底數(shù))
【答案】⑴640時,
在R上單調(diào)遞增1
函數(shù)的單調(diào)減區(qū)間為一刃,lOg?
,單調(diào)增區(qū)
(2)(1,e2];
(3)證明見解析.
【分析】(1)首先求得導(dǎo)函數(shù)的解析式,然后分類討論即可確定函數(shù)的單調(diào)性;
(2)將原問題進(jìn)行等價轉(zhuǎn)化,然后構(gòu)造新函數(shù),利用導(dǎo)函數(shù)研究函數(shù)的性質(zhì)并進(jìn)行放縮即可確定實數(shù)a的取值 28、范圍;
(3)結(jié)合(2)的結(jié)論將原問題進(jìn)行等價變形,然后利用分析法即可證得題中的結(jié)論成立.
【解析】(D/(x)=ax—bx+e2,f\x)=a'\na-h,
①若6W0,則/'(x)=a'lna—bNO,所以/(x)在RI二單調(diào)遞增;
②若b>0,
當(dāng)xe,oo,log“白卜寸,/'(x)<0,/(x)單調(diào)遞減,
當(dāng)log0高,+oo)時,/'(x)>0,/(x)單調(diào)遞增.
綜上可得,HO時,f(x)在R上單調(diào)遞增;
6>0時,函數(shù)的單調(diào)減區(qū)間為F,log"■;—|,單調(diào)增區(qū)間為log,,";—,+8.( ma) \Ina)
⑵/(x)有2個不同零點<=>優(yōu)—笈+e?=0有 29、2個不同解一fox+e2=0有2個不同的解,
令r=xlna,則£---+e2=0=>-^-=e+e-,t>0 31、h-b
e*+e22eXz /
b= < 且關(guān)了匕的函數(shù)gS)=ln8+—在Z?>e4上單調(diào)遞增,
^2 x2 h
(x2 > 5),
2*ex所以只需證W>ln +—
*2 2/2
2e口e^x只需證1n人1n=一琮>0,
2
只需證\nx-^--In2>0,2ex
J 4x
*/——<4,只需證〃(x)=lnx-ln2在x>5時為正,
2 產(chǎn)由于力'(?=4+4撫-*-4"*=4+46-*。-1)>0,故函數(shù)〃(x)單調(diào)遞增,
又〃(5)=ln5-駕一In2=ln2-與>0,故力(x)=Inx-"一In2在x>5時為正,e 2e ex
從而題中的不等式得證.
32、【點睛】導(dǎo)數(shù)是研究函數(shù)的單調(diào)性、極值(最值)最有效的工具,而函數(shù)是高中數(shù)學(xué)中而要的知識點,所以在歷屆高考中,對導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用的考查都非常突出,從高考來看,對導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用的考查主要從以下幾個角度進(jìn)行:(I)考查導(dǎo)數(shù)的幾何意義,往往與解析幾何、微積分相聯(lián)系.(2)利用導(dǎo)數(shù)求函數(shù)的單調(diào)區(qū)間,判斷單調(diào)性;已知單調(diào)性,求參數(shù).(3)利用導(dǎo)數(shù)求函數(shù)的最值(極值),解決生活中的優(yōu)化問題.(4)考查數(shù)形結(jié)合思想的應(yīng)用.
15 .(2021?全國高考真題(理))已知。>0旦awl,函數(shù)f(x)=—(x〉0).
ax
(1)當(dāng)a=2時,求/(x)的單調(diào)區(qū)間;
(2)若曲線y=/(x)與直線y=l有且僅有兩個交點 33、,求。的取值范圍.
【答案】(I)I0,—上單調(diào)遞增:—,+?>上單調(diào)遞減;(2)(l,e)5e,+?).
Vm2J Lln2J
【分析】(1)求得函數(shù)的導(dǎo)函數(shù),利用導(dǎo)函數(shù)的正負(fù),函數(shù)的單調(diào)性的關(guān)系即可得到函數(shù)的單調(diào)性;
(2)利用指數(shù)對數(shù)的運(yùn)算法則,可以將曲線y=/(x)3宜線y=l行且僅有兩個交點等價轉(zhuǎn)化為方程
叱=皿有兩個不同的實數(shù)根,即曲線y=g(x)與直線丁=二仃兩個交點,利用導(dǎo)函數(shù)研究g(x)的xa Ina
單調(diào)性,并結(jié)合g(x)的正負(fù),零點和極限值分析g(x)的圖象,進(jìn)而得到0〈則 34、值范圍.
【解析】(1)當(dāng)a = 2時,〃x) = F,r(x) =
222,轉(zhuǎn)仙 2 _ 22*(2 - xln2)
,、 9 9 ,、 o
令/‘(x)=o得》=京,當(dāng)o 35、遞減;
,g(x)M=g(e)=7
又g(l)=O,當(dāng)x趨近于+8時,g(x)趨近于0,
所以曲線y=〃x)與也線y=l有且僅有兩個交點,即曲線y=g(x)與直線曠=二仃兩個交點的充分必
Ina
要條件是。<生土*<[,這即是。 36、是函數(shù)y=?(x)的極值點.
(1)求出
X+f(x)
(2)設(shè)函數(shù)g(無)=—,-.證明:g(x) 37、'=ln(a-x)+
x-a
又x=0是函數(shù)y=4(x)的極值點,所以y'(0)=lna=0,解得a=l;
\ \ /、x+f(x)x+ln(l—x)
⑵由⑴得/(力=皿1),^)=-^-=xln(1_x).X<1且"0,
/、 x-Fln(l-x) / 、 ,、
當(dāng)xe((),l)時,要證g(A:)=—7; ^<1,vx>0,ln(l-x)<0,/.xln(l-x)<0,即證
xIn(1—xj
x-l-ln(l-x)>xln(l-x),化筒得x+(l_x)ln(l_x)>0;
/ 、 x+ln(l—x) / 、 , 、
同理,當(dāng)X£(YO,0)時,要證g(x)=--7- 38、 ^<1,vx<0,ln(l-x)>0,Axln(l-x)<0,即證
xln(1—x)
x+ln(l-x)>xln(l-x),化簡得x+(l-x)ln(l-x)>0;
令〃(x)=x+(l-x)ln(l-x),再令r=l-x,則faoQU。,”),x=\-t,
令g⑺=1一f+〃nf, '(z)=-14-Inr4-1=Inr,
當(dāng)fe(0,l)時,g'(x)<0,g(x)單減,假設(shè)g(l)能取到,則g(l)=。,故g(,)>g⑴=。;當(dāng)f€(l,+oo)時,g'(x)>0,g(x)單增,假設(shè)g(l)能取到,則g(l)=o,故g(f)>g(l)=0;
綜上所述,g(x)=?:力\;< 39、1在xe(YO,0)U(O,l)恒成立【點睛】本題為難題,根據(jù)極值點處導(dǎo)數(shù)為()可求參數(shù)。,第二問解法并不唯、分類討論對函數(shù)進(jìn)行等價轉(zhuǎn)化的過程,一定要注意轉(zhuǎn)化前后的等價性問題,構(gòu)造函數(shù)和換元法也常常用于解決復(fù)雜函數(shù)的最值與恒成立問題.
17 .【2020年新高考全國1卷】已知函數(shù)/(x)=ae"T-Inx+lna.
(1)當(dāng)a=e時,求曲線月(x)在點(1,/(I))處的切線與兩坐標(biāo)軸圍成的三角形的面積;
(2)若了(x)>1,求a的取值范圍.
【解析】/(幻的定義域為(0,”),r(x)=ae'-'--.
X
(1)當(dāng)a=e時,/(x)=e*-lnx+l,/,(l)=e-i,
40、曲線y=/(X)在點(!,/(1))處的切線方程為y-(e+1)=(e-l)(x-1),即y=(e-l)x+2.
直線y=(e-l)x+2在x軸,y軸上的截距分別為二之,2.
e-1
2
因此所求二角形的面積為三.
e-1
⑵當(dāng)00.
所以當(dāng)x=l時,/(X)取得最小值,最小值為八1)=1,從而/(x)21.
當(dāng)a>1時,f(x)=aex~'-Inx+Ina>ex-1-Inx>1.
綜匕”的取值 41、范圍是U,e).
【點睛】本題考查導(dǎo)數(shù)幾何意義、利用導(dǎo)數(shù)研究不等式恒成立問題,考查綜合分析求解能力,分類討論思想和等價轉(zhuǎn)化思想,屬較難試題.
18 .【2020年高考全國【卷理數(shù)】已知函數(shù)/(x)=e*+以2-X.
(1)當(dāng)a=l時,討論了(X)的單調(diào)性;
(2)當(dāng)應(yīng)0時,f(x)>yx3+l,求a的取值范圍.
【解析】(1)當(dāng)。=1時,f(x)=er+x2-x,則/'(x)=e'+2xI.
故當(dāng)(yo,0)時,f\x)<0;當(dāng)(0,+oo)時,f\x)>0.所以/(x)在(yo,0)單調(diào)遞減,在(0,+00)單調(diào)遞增.
(2)/(x)之,/+1等價于貨一如2+工+1把-*<1. 42、
設(shè)函數(shù)聯(lián)工)=('/-or?+x+l)ev(x>0),則
1 3
g,(x)=一(一工3-ax2+x+l-^x2+2or-l)e-x
-—-a(x--(2tz+3)x+4〃+2]eA
=—x(x—2〃一l)(x-2)e'.
2
(i)若2a+lW0,即a4-g,則當(dāng)xG(0,2)時,g’(x)>0.所以g(x)在(0,2)單調(diào)遞增,而g(0)=1,故當(dāng)(0,2)時,g(x)>1,不合題意.
(ii)若0<2a+l<2,即一gva<1,則當(dāng)其£((),加+1)U(2,+00)時,g'(x)<0;當(dāng)x£(2〃+l,2)時,g(x)>0.
所以g(外在(0,24+1),(2, 43、+oo)單調(diào)遞減,在(2〃+1,2)單調(diào)遞增.由于g(0)=l,所以g(x)Wl當(dāng)且僅當(dāng)7-e2
^(2)=(7-4tz)e-2 44、數(shù)的幾何意義,往往與解析幾何、微積分相聯(lián)系.(2)利用導(dǎo)數(shù)求函數(shù)的單調(diào)區(qū)間,判斷單調(diào)性;已知單調(diào)性,求參數(shù).(3)利用導(dǎo)數(shù)求函數(shù)的最值(極值),解決生活中的優(yōu)化問題.(4)考查數(shù)形結(jié)合思想的應(yīng)用.
19 .【2020年高考全國II卷理數(shù)】已知函數(shù)/(x)=sin2xsin2x.
(1)討論凡r)在區(qū)間(0,兀)的單調(diào)性;
(2)證明:|/(幻|4手;
邛
(3)設(shè)〃gN*,證明:sin2xsin22xsin24x...sin22nx<—.
4"
【解析】(1)/'(X)=cosx(sinxsin2x)+sinx(sinxsin2x)'
=2sinxcosxsin2x+2sin2 45、xcos2x
=2sinxsin3x.
當(dāng)xe(O,?U§㈤時,r(x)>0;當(dāng)一仔爭時,/VXO.
所以/(%)在區(qū)間(0爭年兀)單調(diào)遞增,在區(qū)間年爭單調(diào)遞減.
(2)因為八0)=/(兀)=0,由(1)知,f(x)在區(qū)間[0,河的最大值為〃2)=主叵,
最小值為7?(空)=-更.而/(X)是周期為兀的周期函數(shù),故|f(x)|4空.3 8 8
(31illJ(sin2xsin22x".sin:2"x)2
=|sin3xsin32x…sin'2"x\
=|sinx||sin2xsin32x-sin32"-,xsin2"x||sin22"x|
=1sinx\\f(x)f(2x). 46、..f(2'-'x)||sin22"x|
<|/(x)y(2x).../(2n-|x)|)
所以sin。xsiN2x…sin?2"x43=—.8 4"
20 .【2020年高考全國IH卷理數(shù)】設(shè)函數(shù)/(x)=x3+bx+c,曲線y=/(x)在點(:,以義))處的切線與),軸垂直.
(1)求8.
(2)若/(x)有一個絕對值不大于1的零點,證明:f(x)所有零點的絕對值都不大于1.
【解析】⑴f(x)=3x2+b.
依題意得/'(g)=0,即:+6=0.
故6=-。.
4
3 3
(2)由(1)知/(x)=F—x+c,fr(x)=3廠—.
4 4
令八x)=O,解得一; 47、或x=g.
f\x)與f(x)的情況為:
A
~2
(-罟)
1
2
(;,+oo)
f\x)
+
0
—
0
+
f(x)
/
1c+—
4
、
1c—
4
/
因為"1)=/(-g)=C+1,所以當(dāng)c<-!時,f(X)只有大于1的零點.
因為/(—D=/(g)=c—;,所以當(dāng)c>;時,/(工)只有小于—I的零點.
由題設(shè)可知一,
當(dāng)c=-1時,/(X)只有兩個零點和1.
4 2
當(dāng)c=[時,/(x)只有兩個零點-1和1.4 2
當(dāng)一7VCVz時,/(X)有三個等點XI,X2fX3,且與£(一1,一彳),XjG >X3G(t'U)? 48、
今“ 乙 乙乙 乙
綜上,若f(x)有一個絕對值不大于1的零點,則f(x)所有零點的絕對值都不大于L
21.【2020年高考天津】已知函數(shù)F(x)=d+Xnx(&€R),/'(x)為f(年的導(dǎo)函數(shù).
(I)當(dāng)左=6時,
(i)求曲線y=/(處在點(1,/(1))處的切線方程;
9
(ii)求函數(shù)8。)=/。)一/'(幻+一的單調(diào)區(qū)間和極值;
X
(II)當(dāng)我2—3時,求證:對任意的x”x,e[l,+oo),且%>.,有、(“2+/(W).〉
2 Xy—X2
【解析】(I)(i)當(dāng)左=6時,/(x)=x3+61nx,故r(x)=3V+9.可得/(1)=1,/'(1)=9, 49、
X
所以曲線y=/(x)在點(1J⑴)處的切線方程為y-l=9(x—1),即y=9x—8.
3 63
(ii)依題意,(x)=-3x~+6InxH—,xg(0,4 50、
(U)證明:山/(x)=x3+-nx,得/(》)=3/+一.
X
對任意的X],%£“,+8),且%>%2,令五二/”>1),則
(%-可(ra)+r(w))-2(/a)_〃x2))
=(X1-&)3x^+—+3%2+--2G-E+Zln土
x2
x:-%2-3X;工2+3平;+%—-^=--2k\x\—
=考(r一3/+3/—1)+火,一1一2111.
由此可得力(%)在
令A(yù)(x)—x 2Inx,xg[1,4-oo)."1x>1時,h'(x)=1H— =|1—j>0,
x xxyxJ
[l,+oo)單調(diào)遞增,所以當(dāng)時,A(r)>/?(1),即,-l-21n/>0.
51、
因為%21,/一3一+3/-1=?—1)3>0#之一3,
所以,X;(尸一3廠+3/—l)+k[r 2In/)>(/—3廣+3/—1)— 2In/
3=/3-3f2+61nZ+--l.
t
3
由(I)(ii)可知,當(dāng)時,g(Z)>g(l),即f—3廠+61nfH—>1,
故/一3/2+6In,4 1>0. (3)
t
由①可得&一切(/'(%)+/'5))一2(〃%)—/(々))>0.所以,當(dāng)0N-3時,對任意的
X),X2G[1,4-00),且X]>%,有_ .
2 x}—x9
22 .【2020年高考北京】已知函數(shù)/(x)=12-V.
(I)求曲線y= 52、/(x)的斜率等于-2的切線方程;
(n)設(shè)曲線y=fix)在點(r,/(0)處的切線與坐標(biāo)軸圍成的三角形的面積為S(t),求s⑺的最小值.
【解析】(I)因為/(元)=12-%2,所以r(x)=-2x,
設(shè)切點為(%』2-%),則一2與=-2,即%=1,所以切點為(1,11),
由點斜式可得切線方程:y-ll=-2(x-l),即2x+y-13=0.
(II)顯然twO,
因為y=/(X)在點(r,12—廠)處的切線方程為:y—(12—廠)=—2r(x—r),
令1=0,得>=產(chǎn)+12,令y=0,得x=2±±,
2t
所以S⑺《(入⑵?募,
不妨設(shè)r>0(f<0時,結(jié)果一樣 53、),
則S(,)=V產(chǎn)=3+247+中),
所以5,")=L31+24-律)=3(「+”一48)
V,4 t2 4/
3(『-4)(1+12)3>-2)?+2)(4+12)
4尸 4尸
由S'(f)>0,得f>2,由S'?)<0,得0 54、
(I)證明:函數(shù)y=/(x)在(0,依)上有唯一零點;
(II)記X0為函數(shù)y=/(x)在(0,e)上的零點,證明:
(i)Ja-144,2(a-1);
(ii)而/(e廂)>(e-l)(a-l)a.
【解析】(I)因為/(0)=1-。<0,/(2)=e2-2-a>e2-4>0,所以y=/(x)在(0,+?>)上存在零點.
因為尸(x)=e'-l,所以當(dāng)x>0時,r(x)>0,故函數(shù)/(x)在[0,48)上單調(diào)遞增,
所以函數(shù)以y=/(x)在(0,+8)上有唯一零點.
(II)(i)令g(x)=e*--x2-x-l(x>0),g,(x)=e*-x-\=f(x)+a-\,
由 55、(I)知函數(shù)g'(x)在[0,y)上單調(diào)遞增,故當(dāng)x>0時,g'(x)>g'(0)=0,
所以函數(shù)g(x)在[0,”)單調(diào)遞增,故以函Ng(0)=0.
由g(j2(a-l))20得/(72(a-l))=e'時-52(a-1)-a>O=f(xo),
因為/(x)在[。,+8)單調(diào)遞增,故y]2(a-1)>x0.
令/i(x)=e--1(04x41),h'(x)=ex-2x-I,
令似x)=e*_2x_l(04x41),/j1'(x)=et-2,所以
X
0
(0,ln2)
In2
(In2,1)
1
砧X)
-1
一
0
4-
e-2
九(幻
0
\
56、
/
e-3
故當(dāng)0 57、ar(),
由x0>\ta-\得Xo/(e")>(e-l)(a-l)a.
24. (2019年高考全國I卷理數(shù))已知函數(shù)/(x)=sinx-ln(l+x),/'(x)為/(x)的導(dǎo)數(shù).證明:
rr
(i)r(x)在區(qū)間(一i,萬)存在唯一極大值點;
(2) /(x)有且僅有2個零點.
【答案】(1)見解析;(2)見解析.
【解析】(I)設(shè)g(x)=/'(x),則g(x)=cosx———.g'(x)=-sinx+——-~~
1+X (1+X)
當(dāng)費(fèi)時,8'。)單調(diào)遞減,而8'(0)>0,8'(])<0,可得3(了)在卜1,])有唯一零點,
設(shè)為a.
則當(dāng)一Ta)時,g,(x 58、—卜。…Q。.
所以g(x)在(-1,。)單調(diào)遞增,住(。,外單調(diào)遞減,故g(x)在(一吟)存在唯一極大值點,即f'(x)在(一1,5)存在唯一極大值點.
(3) /(x)的定義域為(一1,心).
(i)當(dāng)xw(—l,0]時,由(1)知,/'(x)在(一1,0)單調(diào)遞增,而/'(0)=0,所以當(dāng)xe(—1,0)時,
<0.
/f(x)<0,故/(x)在(一1,0)單調(diào)遞減,又/(0)=0,從而x=0是/(x)在(一1,()]的唯?冬點.
時,由(1)知,/'(x)在(0,a)單調(diào)遞增,在[單調(diào)遞減,而/(0)=0
所以存在a《),使得尸(0=0,且當(dāng)xw(O,0時,/'(x)>0 59、;當(dāng)xe夕看卜j,/((x)<0.
故f(x)在(0,/3)單調(diào)遞增,在力,]單調(diào)遞減.
又/(0)=0, /Rj = l-lnl 1 + ^1>0,所以當(dāng)
時,小)>。.從而,依)在嗚
沒有
零點.
(iii)當(dāng)兀時,/'(x)<0,所以/(x)在兀單調(diào)遞減.而/e)>0,/(兀)<(),所以/(x)
在(5,兀有唯.零點.
(iv)當(dāng)xe(兀,+)時,ln(x+l)>l,所以/(x)<0,從而/(x)在(兀,+00)沒有零點.
綜上,/(x)有目.僅有2個零點.
【名師點睛】本題考查導(dǎo)數(shù)與函數(shù)極值之間的關(guān)系、利用導(dǎo)數(shù)解決函數(shù)零點個數(shù)的問題.解決零點問題的關(guān)鍵 60、一方面是利用零點存在性定理或最值點來說明存在零點,另一方面是利用函數(shù)的單調(diào)性說明在區(qū)間內(nèi)零點的唯一性,二者缺一不可.
X+]
25. (2019年高考全國H卷理數(shù))已知函數(shù)/(元)=lnx .
x—\
(1)討論./(X)的單調(diào)性,并證明Ar)有且僅有兩個零點:
(2)設(shè)xo是危)的一個零點,證明曲線_y=lnx在點4(xo,Inxn)處的切線也是曲線y=e”的切線.
【答案】(1)函數(shù)/(x)在(。,1)和(1,2)上是單調(diào)增函數(shù),證明見解析;(2)見解析.
【解析】(l)/(x)的定義域為(0,1)U(1,).
1 2
因為/'(x)=-+t-T>0.所以/(X)在(0 61、,1),(1,+8)單調(diào)遞增.
X(X-1)
e+1 e211p2_3
因為/(e)=1 <0,/(e2)=2-^^-= 所以/(外在(1,+8)有唯一零點內(nèi),即
e-1 e-1e-1
f(.ri)=0.又。<一<I,/(一)=-InXj+—1--=-/(Xj)=O,故f(x)在(0,1)有唯一零點一.Xj X) X1—1 X)
綜上,f(x)有且僅有兩個零點.
(2)因為一=e-"",故點3(-ln.v(),——)在曲線產(chǎn)e1上.
*0 %)
+1 --lnx0--^±L
由題設(shè)知f(x0)=0,即In/=泡土|,故直線A8的斜率k=R =/一=—
%一1 -lnx0- 62、x0丁+1rx0
1人0
曲線產(chǎn)d在點8(-Inx0,—)處切線的斜率是,曲線y=Inx在點4(%,Inx0)處切線的斜率也是」-,
所以曲線y=InX在點A(x0,lnx0)處的切線也是曲線,v=e'的切線.
【名師點睛】本題考查了利用導(dǎo)數(shù)求已知函數(shù)的單調(diào)性、考杳了曲線的切線方程,考查了數(shù)學(xué)運(yùn)算能力.
26.(2019年高考全國III卷理數(shù))已知函數(shù)/(*)=2丁-62+從
(1)討論/(x)的單調(diào)性;
(2)是否存在。力,使得/6)在區(qū)間[0,1]的最小值為-1且最大值為1?若存在,求出。⑦的所有值;若不存在,說明理由.
fa=0fa=4
【答案】(1)見解析;(2),, 63、或,
[0=1
[解析](1)f'(x)=6x2-lax-2x(3尤-a).
令f'{x}=0,得x=0或x=1.
若?>0,則當(dāng)xe(-oo,0)U(H,+?>)時,f'(x)>0;當(dāng)xe(0,時,f'(x)<0.故/(x)在
(-8,0),單調(diào)遞增,在單調(diào)遞減;
若4=0,/(X)在(-00,+00)單調(diào)遞增;
若a〈0,則當(dāng)xw(-8,]Ju(0,+8)時,/,(X)>0;當(dāng) 忖,f\x)<0.故/(%)在
(一8,]],(0,+OO)單調(diào)遞增,在單調(diào)遞減.
(2)滿足題設(shè)條件的a,b存在.
⑴當(dāng)h0時,由(1)知,/(x)在[0,1)單調(diào)遞增,所以/(%)在區(qū)間[0 64、,1]的最小值為/(0)=。,最大值為/(1)=2—a+A.此時",b滿足題設(shè)條件當(dāng)且僅當(dāng)b=-l,2-a+b=\,即“=0,b=-l.
最大值為。或2—a+b.
(ii)當(dāng)應(yīng)3時,由(1)知,f(x)在[0,1]單調(diào)遞減,所以/(x)在區(qū)間[0,I]的最大值為。(0)=從最小值為/(1)=2—a+b.此時“,方滿足題設(shè)條件當(dāng)且僅當(dāng)2—。+方=-1,b=\,即6=1.
(iii)當(dāng)(Xa<3時,由(1)知,/(x)在[0,1]的最小值為了
若一二+》=—1,h=\,PBJa=3^2,與0<"<3矛盾.
^——+b=—1,2—a+h=1.則a=3&或a=—36或a=0,與0
65、.
27
綜上,當(dāng)且僅當(dāng)a=0,8=-1或。=4,&=1時,/(x)在[0,1]的最小值為-1,最大值為I.
【名師點睹】這是一道常規(guī)的函數(shù)導(dǎo)數(shù)和不等式的綜合題,題目難度比往年降低/不少,考查函數(shù)的單
調(diào)性、最大值、最小值這種基本量的計算.
變式培優(yōu)
一、單選題
1. (2021?重慶高三三模)若關(guān)于x的不等式Ninx+a對一切正實數(shù)x恒成立,則實數(shù)"的取值范圍是
()
A.(7,) B.S] C.(-oo,l] D.(-oo,2]
【答案】C
【分析】
構(gòu)造函數(shù)/(x)=e…-加v-a(x>0),將原不等式轉(zhuǎn)化為求解函數(shù)/(外的最小值,通過導(dǎo)數(shù)判斷函數(shù)的單調(diào)
性研究 66、函數(shù)的最值,得到泊一"-加v。-a.O,再利用基本不等式進(jìn)行求解即可.
【詳解】
解:設(shè)f(x)=ei-底—a(x>0),則/(x)..O時一切正實數(shù)x恒成立,即/(x),,3.O,
由/,*)=/一"-!,令獻(xiàn)x)=e*-"-L則 +二>0恒成立,
XXX"
所以力(x)在(0,+0。)上為增函數(shù),
當(dāng)X—>0時,力(X)—>-00,當(dāng)X—>+8時,h(x)—>+00,
則在(0,+0。)上,存在X。使得〃(%)=0,
當(dāng)0<工時,h(x)<0,當(dāng)時,h(x)>0,
故函數(shù)/(x)在(。,小)上單調(diào)遞減,在(%,+8)上單調(diào)遞增,
所以函數(shù)/(X)在X二/處取得最小值為/(x0)= -3)-a..0,
因為6"一"=一,即/-a=-1叫,
所以'-+x(>-a-a-0恒成立,HP2a,,+—,
故為,2,所以4,1.
故選:C.
【點睛】
方法點睛:不等式恒成立問題常見方法:①分離參數(shù)a4/(x)恒成立(aW/(x)mi“即可)或。2/*)恒成立
(。2/(初皿即可);②數(shù)形結(jié)合(y=/(x)圖象在y=g(x)上方即可):③討論最值/(犬
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