《(浙江專版)2018年高考數(shù)學(xué) 母題題源系列 專題18 應(yīng)用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的性質(zhì).doc》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《(浙江專版)2018年高考數(shù)學(xué) 母題題源系列 專題18 應(yīng)用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的性質(zhì).doc(19頁珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
專題十八 應(yīng)用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的性質(zhì)
【母題原題1】【2018浙江,22】已知函數(shù)f(x)=?lnx.
(Ⅰ)若f(x)在x=x1,x2(x1≠x2)處導(dǎo)數(shù)相等,證明:f(x1)+f(x2)>8?8ln2;
(Ⅱ)若a≤3?4ln2,證明:對(duì)于任意k>0,直線y=kx+a與曲線y=f(x)有唯一公共點(diǎn).
【答案】(Ⅰ)見解析
(Ⅱ)見解析
【解析】分析: (Ⅰ)先求導(dǎo)數(shù),根據(jù)條件解得x1,x2關(guān)系,再化簡f(x1)+f(x2)為,利用基本不等式求得取值范圍,最后根據(jù)函數(shù)單調(diào)性證明不等式,(Ⅱ)一方面利用零點(diǎn)存在定理證明函數(shù)有零點(diǎn),另一方面,利用導(dǎo)數(shù)證明函數(shù)在上單調(diào)遞減,即至多一個(gè)零點(diǎn).兩者綜合即得結(jié)論.
詳解:(Ⅰ)函數(shù)f(x)的導(dǎo)函數(shù),
由得,
因?yàn)?,所以?
由基本不等式得.
因?yàn)?,所以?
由題意得.
設(shè),
則,
所以
x
(0,16)
16
(16,+∞)
-
0
+
2-4ln2
所以g(x)在[256,+∞)上單調(diào)遞增,
故,
即.
設(shè)h(x)=,
則h′(x)=,
其中g(shù)(x)=.
由(Ⅰ)可知g(x)≥g(16),又a≤3–4ln2,
故–g(x)–1+a≤–g(16)–1+a=–3+4ln2+a≤0,
所以h′(x)≤0,即函數(shù)h(x)在(0,+∞)上單調(diào)遞減,因此方程f(x)–kx–a=0至多1個(gè)實(shí)根.
綜上,當(dāng)a≤3–4ln2時(shí),對(duì)于任意k>0,直線y=kx+a與曲線y=f(x)有唯一公共點(diǎn).
點(diǎn)睛:利用導(dǎo)數(shù)證明不等式常見類型及解題策略:(1) 構(gòu)造差函數(shù).根據(jù)差函數(shù)導(dǎo)函數(shù)符號(hào),確定差函數(shù)單調(diào)性,利用單調(diào)性得不等量關(guān)系,進(jìn)而證明不等式.(2)根據(jù)條件,尋找目標(biāo)函數(shù).一般思路為利用條件將求和問題轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)項(xiàng)之間大小關(guān)系,或利用放縮、等量代換將多元函數(shù)轉(zhuǎn)化為一元函數(shù).
【母題原題2】【2017浙江,7】函數(shù)的圖像如圖所示,則函數(shù)的圖像可能是
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】原函數(shù)先減再增,再減再增,且位于增區(qū)間內(nèi),因此選D.
【名師點(diǎn)睛】本題主要考查導(dǎo)數(shù)圖象與原函數(shù)圖象的關(guān)系:若導(dǎo)函數(shù)圖象與軸的交點(diǎn)為,且圖象在兩側(cè)附近連續(xù)分布于軸上下方,則為原函數(shù)單調(diào)性的拐點(diǎn),運(yùn)用導(dǎo)數(shù)知識(shí)來討論函數(shù)單調(diào)性時(shí),由導(dǎo)函數(shù)的正負(fù),得出原函數(shù)的單調(diào)區(qū)間.
【命題意圖】考查導(dǎo)數(shù)的概念、導(dǎo)數(shù)公式求導(dǎo)法則導(dǎo)數(shù)的幾何意義及導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用,考查數(shù)學(xué)式子變形能力、運(yùn)算求解能力、分類討論思想、函數(shù)與方程思想、化歸與轉(zhuǎn)化思想及分析問題與解決問題的能力.
【命題規(guī)律】從全國看,高考在逐年加大對(duì)導(dǎo)數(shù)問題的考查力度,不僅題型在變化,而且問題的難度、深度與廣度也在不斷加大,本部分的要求一般有三個(gè)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(diǎn)、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(jì)綜合題.浙江卷2018年作為壓軸題,其考查的靈活性可見一斑.
【答題模板】求解應(yīng)用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的性質(zhì)問題的一般思路:
第一步:牢記求導(dǎo)法則,正確求導(dǎo).在函數(shù)與導(dǎo)數(shù)類解答題中,通常都會(huì)涉及求導(dǎo),正確的求導(dǎo)是解題關(guān)鍵,因此要牢記求導(dǎo)公式,做到正確求導(dǎo),解題時(shí)應(yīng)先寫出函數(shù)定義域.
第二步:研究(1)(2)問的關(guān)系,注意利用第(1)問的結(jié)果.在題設(shè)條件下,如果第(1)問的結(jié)果第(2)問能用得上,可以直接用,有些題目不用第(1)問的結(jié)果甚至無法解決.
第三步:根據(jù)條件,尋找或構(gòu)造目標(biāo)函數(shù),注意分類討論.高考函數(shù)與導(dǎo)數(shù)解答題,一般都會(huì)涉及分類討論,并且討論的步驟也是得分點(diǎn),所以一定要重視分類討論.
第四步:選擇恰當(dāng)?shù)姆椒ㄇ蠼猓⒁鈱懭梅株P(guān)鍵:在函數(shù)與導(dǎo)數(shù)問題中,求導(dǎo)的結(jié)果、分類討論的條件、單調(diào)區(qū)間、零點(diǎn)等一些關(guān)鍵式子和結(jié)果都是得分點(diǎn),在解答時(shí)一定要寫清楚.
【方法總結(jié)】
1.導(dǎo)數(shù)法證明函數(shù)在內(nèi)的單調(diào)性的步驟
(1)求;
(2)確認(rèn)在內(nèi)的符號(hào);
(3)作出結(jié)論:時(shí)為增函數(shù);時(shí)為減函數(shù).
2.圖象法確定函數(shù)在內(nèi)的單調(diào)性:導(dǎo)函數(shù)的圖象在哪個(gè)區(qū)間位于x軸上方(下方),說明導(dǎo)函數(shù)在該區(qū)間大于0(小于0),那么它對(duì)應(yīng)的原函數(shù)在那個(gè)區(qū)間就單調(diào)遞增(單調(diào)遞減).
3.已知函數(shù)單調(diào)性,求參數(shù)范圍的兩個(gè)方法:
(1)利用集合間的包含關(guān)系處理:y=f(x)在(a,b)上單調(diào),則區(qū)間(a,b)是相應(yīng)單調(diào)區(qū)間的子集.
(2)轉(zhuǎn)化為不等式的恒成立問題:即“若函數(shù)單調(diào)遞增,則f′(x)≥0;若函數(shù)單調(diào)遞減,則f′(x)≤0”來求解.
4.求函數(shù)f(x)極值的步驟:
(1)確定函數(shù)的定義域;
(2)求導(dǎo)數(shù)f′(x);
(3)解方程f′(x)=0,求出函數(shù)定義域內(nèi)的所有根;
(4)列表檢驗(yàn)f′(x)在f′(x)=0的根x0左右兩側(cè)值的符號(hào),如果左正右負(fù),那么f(x)在x0處取極大值,如果左負(fù)右正,那么f(x)在x0處取極小值.
【溫馨提醒】導(dǎo)數(shù)值為0的點(diǎn)不一定是函數(shù)的極值點(diǎn),“函數(shù)在某點(diǎn)的導(dǎo)數(shù)值為0”是“函數(shù)在該點(diǎn)取得極值”的必要不充分條件.找函數(shù)的極值點(diǎn),即先找導(dǎo)數(shù)的零點(diǎn),但并不是說導(dǎo)數(shù)的零點(diǎn)就是極值點(diǎn)(如y=x3),還要保證該零點(diǎn)為變號(hào)零點(diǎn).
6.求函數(shù)f(x)在[a,b]上的最大值和最小值的步驟
(1)求函數(shù)在(a,b)內(nèi)的極值;
(2)求函數(shù)在區(qū)間端點(diǎn)的函數(shù)值f(a),f(b);
(3)將函數(shù)f(x)的各極值與f(a),f(b)比較,其中最大的一個(gè)為最大值,最小的一個(gè)為最小值.
【溫馨提醒】函數(shù)在限定區(qū)間內(nèi)最多只有一個(gè)最大值和一個(gè)最小值,如果存在最大或最小值,最大值一般是在端點(diǎn)或極大值點(diǎn)取得,最小值一般是在端點(diǎn)或極小值點(diǎn)取得.極值與最值的區(qū)別
(1)“極值”反映函數(shù)在某一點(diǎn)附近的大小情況,刻畫的是函數(shù)的局部性質(zhì);“最值”是個(gè)整體概念,是整個(gè)區(qū)間上的最大值或最小值,具有絕對(duì)性.
(2)從個(gè)數(shù)上看,最值若存在,則必定是惟一的,而極值可以同時(shí)存在若干個(gè)或不存在,且極大(小)值并不一定比極小(大)值大(小).
(3)從位置上看,極值只能在定義域內(nèi)部取得,而最值卻可以在區(qū)間的端點(diǎn)處取得;有極值未必有最值,有最值未必有極值.
7. 解決含參數(shù)問題及不等式問題注意兩個(gè)轉(zhuǎn)化:
(1)利用導(dǎo)數(shù)解決含有參數(shù)的單調(diào)性問題可將問題轉(zhuǎn)化為不等式恒成立問題,要注意分類討論和數(shù)形結(jié)合思想的應(yīng)用.
(2)將不等式的證明、方程根的個(gè)數(shù)的判定轉(zhuǎn)化為函數(shù)的單調(diào)性問題處理.
8.關(guān)于最值問題:
①對(duì)求函數(shù)在某一閉區(qū)間上,先用導(dǎo)數(shù)求出極值點(diǎn)的值和區(qū)間端點(diǎn)的值,最大者為最大值,最小者為最小值,對(duì)求函數(shù)定義域上最值問題或值域,先利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性和極值,從而弄清函數(shù)的圖像,結(jié)合函數(shù)圖像求出極值;
②對(duì)已知最值或不等式恒成立求參數(shù)范圍問題,通過參變分離轉(zhuǎn)化為不等式≤(≥)( 是自變量,是參數(shù))恒成立問題,≥(≤),轉(zhuǎn)化為求函數(shù)的最值問題,注意函數(shù)最值與極值的區(qū)別與聯(lián)系.
1.【2018屆河北省衡水中學(xué)三輪復(fù)習(xí)系列七】已知函數(shù)fx=ex-x+12(e為自然對(duì)數(shù)的底),則fx的大致圖象是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】分析:求出導(dǎo)函數(shù),利用導(dǎo)函數(shù)判斷函數(shù)的單調(diào)性,根據(jù)數(shù)形結(jié)合,利用零點(diǎn)存在定理判斷極值點(diǎn)位置,結(jié)合f1<0,利用排除法可得結(jié)果.
詳解:
函數(shù)fx=ex-x+12的極值點(diǎn)就是fx=ex-2x+1=0的根,
相當(dāng)于函數(shù)y=ex和函數(shù)y=2x+1交點(diǎn)的橫坐標(biāo),畫出函數(shù)圖象如圖,
由圖知函數(shù)y=ex和函數(shù)y=2x+1有兩個(gè)交點(diǎn),
因?yàn)閒-1>0,f0<0,f2>0.
所以-1
1,可排除選項(xiàng)B,D;
由f1=e-4<0,可排除選項(xiàng)A,故選C.
點(diǎn)睛:本題通過對(duì)多個(gè)圖象的選擇考查函數(shù)的圖象與性質(zhì),屬于中檔題.這類題型也是近年高考常見的命題方向,該題型的特點(diǎn)是綜合性較強(qiáng)較強(qiáng)、考查知識(shí)點(diǎn)較多,但是并不是無路可循.解答這類題型可以從多方面入手,根據(jù)函數(shù)的定義域、值域、單調(diào)性、奇偶性、特殊點(diǎn)以及x→0+,x→0-,x→+∞,x→-∞時(shí)函數(shù)圖象的變化趨勢,利用排除法,將不合題意的選項(xiàng)一一排除.
2.【2018屆浙江省杭州市第二中學(xué)仿真】設(shè)函數(shù)f(x)=1-1x,g(x)=lnx,
(Ⅰ)求曲線y=f(2x-1)在點(diǎn)(1,0)處的切線方程;
(Ⅱ)求函數(shù)y=f(x)?g(x)在區(qū)間[1e,e]上的取值范圍.
【答案】(1)y=x-1(2)[0,e-1]
(Ⅱ)y=(1-1x)lnx=lnx-lnxx,
y=1x-1xx+lnx2xx=x-1+lnx2xx,因?yàn)閤∈[1e,e],所以xx>0.
令h(x)=x-1+lnx2,h(x)=x+12x>0,則h(x)在[1e,e]單調(diào)遞減,
因?yàn)閔(1)=0,所以y=f(x)?g(x)在[1e,1]上增,在[1,e]單調(diào)遞增.
ymin=f(1)?g(1)=0,ymax=max{f(1e)?g(1e),f(e)?g(e)}=max{e-1,1-1e},
因?yàn)閑-1>1-1e,所以y=f(x)?g(x)在區(qū)間[1e,e]上的值域?yàn)閇0,e-1].
3.【浙江省杭州市學(xué)軍中學(xué)2018年5月模擬】已知函數(shù)f(x)=lnx+1x+ax,其中x>0,a∈R.
(Ⅰ)若函數(shù)f(x)在區(qū)間1,+∞上不單調(diào),求a的取值范圍;
(Ⅱ)若函數(shù)f(x)在區(qū)間1,+∞上有極大值2e,求a的值.
【答案】(1) -142),則h(x)=1x-2x2=x-2x2>0
所以函數(shù)h(x)在(2,+∞)上單調(diào)遞增,而h(e)=0
所以β=e,所以α=1-ββ2=1-ee2
∴當(dāng)α=1-ee2時(shí),函數(shù)f(x)在1,+∞由極大值2e.
點(diǎn)睛:(1)本題主要考查利用導(dǎo)數(shù)求函數(shù)的單調(diào)性和最值、極值,意在考查學(xué)生對(duì)這些基礎(chǔ)知識(shí)的掌握能力和分析推理的能力.(2)解答本題的難點(diǎn)求得極大值f(β)=2e,得lnβ+1β+αβ=2e(*)后,如何求β的值.這里又利用了構(gòu)造函數(shù)和求導(dǎo)解答.
4.【2018屆浙江省溫州市9月一?!恳阎瘮?shù)f(x)=x-3x-4lnx.
(1)求f(x)的單調(diào)遞增區(qū)間;
(2)當(dāng)00解不等式即可得f(x)的單調(diào)增區(qū)間;
(2)x2+2x-3≤4xlnx等價(jià)于f(x)=x-3x-4lnx≤-2,利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性,證明f(x)max=f(1)=-2,從而可得結(jié)果.
試題解析:(1)∵f(x)=1+3x2-4x =x2-4x+3x2 =(x-1)(x-3)x2,
令f(x)>0,解得x>3或x<1,
又由于函數(shù)f(x)的定義域?yàn)閤|x>0,
∴f(x)的單調(diào)遞增區(qū)間為(0,1)和(3,+∞).
(2)由(1)知f(x)=x-3x-4lnx在(0,1)上單調(diào)遞增,在1,3上單調(diào)遞減,
所以,當(dāng)01,x1,x2為函數(shù)f(x)的兩個(gè)零點(diǎn),求證:.x1+x2<0
【答案】(1)見解析;(2)見解析
【解析】分析:(1)由函數(shù)f(x)=ln(x+m)-mx,求得f(x)=1x+m-m,通過討論實(shí)數(shù)m的取值范圍,即可求出函數(shù)的單調(diào)區(qū)間;
(2)構(gòu)造函數(shù)g(x)=emx-x,g(x)=emx-x與y=m圖象兩交點(diǎn)的橫坐標(biāo)為x1,x2,問題轉(zhuǎn)化為g(x2)0,
即f(x)的單調(diào)遞增區(qū)間為-m,+∞,無減區(qū)間;
當(dāng)m>0時(shí),∴f(x)=1x+m-m=-m(x+m-1m)x+m,
由f(x)=0,得x=-m+1m∈(-m,+∞),
x∈(-m,-m+1m)時(shí),f(x)>0,
x∈(-m+1m,+∞)時(shí),f(x)<0,
∴m>0時(shí),易知f(x)的單調(diào)遞增區(qū)間為(-m,-m+1m),
單調(diào)遞減區(qū)間為(-m+1m,+∞),
(2)由(1)知f(x)的單調(diào)遞增區(qū)間為(-m,-m+1m),單調(diào)遞減區(qū)間為(-m+1m,+∞),
不妨設(shè)-mlnm(m>1),∴-lnmm∈(-m,+∞)
知g(x)=emx-x在區(qū)間(-m,-lnmm)上單調(diào)遞減,在區(qū)間(-lnmm,+∞)上單調(diào)遞增,
可知-m0,求函數(shù)h(x)=f(x)+g(x)的單調(diào)區(qū)間;
(Ⅱ)若f(x)存在極小值點(diǎn)x0,且f(x1)=f(x0),其中x1≠x0,求證: x1+2x0=0;
(Ⅲ)試問過點(diǎn)P(0,2)可作多少條直線與g(x)的圖像相切?并說明理由.
【答案】(Ⅰ)單調(diào)減區(qū)間為(0,1a)單調(diào)增區(qū)間為(1a,+∞);(Ⅱ)證明見解析;(Ⅲ)答案見解析.
【解析】分析:(1)對(duì)h(x)進(jìn)行求導(dǎo)計(jì)算即可得到單調(diào)區(qū)間;
(2)若f(x)存在極小值點(diǎn)x0,f(x)=a2x2-1,則a2=1x02,由f(x1)=f(x0)可得13a2x13-x1=13a2x03-x0,化簡代入a2=1x02,即可得到證明;
解析:(1) a>0,h(x)=(ax-1)(ax+1+1x2)
所以h(x)的單調(diào)減區(qū)間為(0,1a)單調(diào)增區(qū)間為(1a,+∞);
(2) f(x)=a2x2-1,f(x)存在極小值點(diǎn)x0,則a2=1x02.
f(x1)=f(x0),則13a2x13-x1=13a2x03-x0,
所以(x1-x0)[a2(x12+x1? x0+x02)-3]=0代入a2=1x02所以(x1-x0)(x12+x1? x0+2x02)=0,
則(x1-x0)2(x1+2x0)=0,又x1≠x0,所以x1+2x0=0;
(3) a≤0時(shí),有1條切線;a>0時(shí),有2條切線.
設(shè)切點(diǎn)坐標(biāo)是(x0,f(x0)),依題意:f(x0)-2x0-0=ax0-1x02
即1x0+a1nx0-2=a-1x0,化簡得:2x0+a1nx0-2-a=0
設(shè)F(x)=2x+a1nx-2-a,x>0
故函數(shù)F(x)在(0,+∞)上零點(diǎn)個(gè)數(shù),即是曲線切線的條數(shù).
F(x)=-2x2+ax=ax-2x2,
①當(dāng)a=0時(shí), F(x)=2x-2,在(0,+∞)上恰有一個(gè)零點(diǎn)1;
②當(dāng)a<0時(shí), F(x)=ax-2x2<0在(0,+∞)上恒成立,
F(x)在(0,+∞)上單調(diào)遞減,且F(1)=-a>0,F(xiàn)(e)=2e-2<0
故F(x)在(1,e)上有且只有一個(gè)零點(diǎn),
當(dāng)a<0時(shí), F(x)在(0,+∞)上恰有個(gè)零點(diǎn);
③a>0時(shí),F(xiàn)(x)在(0,2a)上遞減,在(2a,+∞)上遞增,
故F(x)在(0,+∞)至多有兩個(gè)零點(diǎn),且F(1)=2-2-a=-a<0
又函數(shù)y=1nx在(1,+∞)單調(diào)遞增,且值域是(0,+∞),
故對(duì)任意實(shí)數(shù)a,必存在x0∈(1,+∞),使1nx0>a+2a,此時(shí)
F(x0)=2x0+a1nx0-2- a=2x0+a(1nx0-a+2a)>0
由于a+2a>1,
函數(shù)F(x)在(1,x0)上必有一零點(diǎn);
F(e-(1+a+1a))=2e1+a+1a-a (1+a+1a)-2-a= 2e1+a+1a-(a2+2a+3)
先證明當(dāng)a>0時(shí), e1+a+1a≥(a+2)2,即證1+a+1a≥21n(a+2)
若a∈(0,2),1+a+1a≥3,而21n(a+2)≤21n4,由于21n4=1n16<3
若a∈[2+∞),構(gòu)建函數(shù)
φ(x)=1+x+1x -21n(x+2),φ(x)=1-1x2-2x+2= x3-x-2x2(x+2)= x(x2-1)-2x2(x+2)>0
φ(x)在[2+∞)為增函數(shù), φ(a)≥φ(2)=3 +12-21n4>0
綜上a>0時(shí),e1+a+1a≥(a+2)2,所以
2e1+a+1a≥2(a+2)2=a2 +2a+3+(a2+2a+5) >a2+2a+3,故F(e-(1+a+1a))>0
又F(1)<0,e-(1+a+1a)<1,所以在(e-(1+a+1a),1)必有一零點(diǎn).
∴當(dāng)a>0時(shí), F(x)在(0,+∞)上有兩個(gè)零點(diǎn)
∴綜上:a≤0時(shí),有1條切線;a>0時(shí),有2條切線.
點(diǎn)睛:導(dǎo)數(shù)在研究函數(shù)零點(diǎn)中的作用
(1)研究函數(shù)圖象的交點(diǎn)、方程的根、函數(shù)的零點(diǎn),歸根到底是研究函數(shù)的性質(zhì),如單調(diào)性、極值等.
(2)用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的零點(diǎn),一方面用導(dǎo)數(shù)判斷函數(shù)的單調(diào)性,借助零點(diǎn)存在性定理判斷;另一方面,也可將零點(diǎn)問題轉(zhuǎn)化為函數(shù)圖象的交點(diǎn)問題,利用數(shù)形結(jié)合來解決.
7.【2018屆湖南省長沙市長郡中學(xué)模擬卷(二)】已知函數(shù)f1(x)=(x-λ)2,f2(x)=lnx(x>0,且x≠1).
(1)當(dāng)λ=1時(shí),若對(duì)任意x∈(1,+∞),f1(x)≥k?f2(x)恒成立,求實(shí)數(shù)k的取值范圍;
(2)若λ∈(0,1),設(shè)f(x) =f1(x)f2(x),f(x)是f(x)的導(dǎo)函數(shù),判斷f(x)的零點(diǎn)個(gè)數(shù),并證明.
【答案】(1)(-∞,0](2)見解析
【解析】分析:(1)由題意,求導(dǎo),若k≤0,則g′(x)>0,根據(jù)函數(shù)的單調(diào)性即可求得g(x)最大值,即可求得實(shí)數(shù)k的取值范圍;
(2)構(gòu)造輔助函數(shù),求導(dǎo),根據(jù)函數(shù)的單調(diào)性及函數(shù)零點(diǎn)的判斷,即可求得f(x)的零點(diǎn)個(gè)數(shù).
詳解: (1)當(dāng)λ=1時(shí),對(duì)任意x∈(1,+∞),(x-1)2-k?lnx≥0恒成立,
令g(x)=(x-1)2-k?lnx,求導(dǎo)g(x)=2x2-2x-kx,
由x>1,則2x2-2x=2x(x-1)>0,
若k≤0,則g(x)>0,所以g(x)在(1,+∞)上是增函數(shù),所以g(x)>g(1)=0,符合題意,
當(dāng)k>0時(shí),令g(x)=0,解得x1=1-1+2k2<0,x2=1+1+2k2>1,
則g(x)在(1,x2)上是減函數(shù),當(dāng)x∈(1,x2)時(shí),g(x)λ2時(shí),h(e)=1+λe-1>0,
由零點(diǎn)存在定理及單調(diào)性可知在(λ2,+∞)上存在唯一的零點(diǎn)x2,
取x=λ2e2(λ2e2<λ2),則h(λ2e2)=4lnλ+e2λ-5,令g(λ)=4lnλ+e2λ-5,知g(λ)在(0,1)上是減函數(shù),
故當(dāng)λ∈(0,1)時(shí),g(λ)>g(1)=e2-5>0,即h(λ2e2)>0,
由零點(diǎn)存在定理及單調(diào)性可知在(λ2e2,λ2)上存在唯一x3∈(λ2e2,λ2),h(x3)=0,
由h(x)的單調(diào)遞減區(qū)間是(0,λ2),則在(0,λ2)上h(x)僅存在唯一的零點(diǎn)x3,
綜上可知f(x)共有三個(gè)零點(diǎn).
點(diǎn)睛:(1)函數(shù)零點(diǎn)個(gè)數(shù)(方程根的個(gè)數(shù))的判斷方法:①結(jié)合零點(diǎn)存在性定理,利用函數(shù)的單調(diào)性、對(duì)稱性確定函數(shù)零點(diǎn)個(gè)數(shù);②利用函數(shù)圖像交點(diǎn)個(gè)數(shù)判斷方程根的個(gè)數(shù)或函數(shù)零點(diǎn)個(gè)數(shù).
(2)本題將方程實(shí)根個(gè)數(shù)的問題轉(zhuǎn)化為兩函數(shù)圖象交點(diǎn)的問題解決,解題時(shí)注意換元法的應(yīng)用,以便將復(fù)雜的問題轉(zhuǎn)化為簡單的問題處理.
8.【2018屆四川省成都市龍泉驛區(qū)第二中學(xué)校3月市“二診”】設(shè)a >0,已知函數(shù) (x>0).
(Ⅰ)討論函數(shù)的單調(diào)性;
(Ⅱ)試判斷函數(shù)在上是否有兩個(gè)零點(diǎn),并說明理由.
【答案】(1)見解析(2) 函數(shù)沒有兩個(gè)零點(diǎn)
【解析】試題分析:(Ⅰ)求出函數(shù)的導(dǎo)數(shù),解關(guān)于導(dǎo)函數(shù)的不等式,通過討論a的范圍,求出函數(shù)的單調(diào)區(qū)間即可;
(Ⅱ)假設(shè)2個(gè)零點(diǎn),推出矛盾即可.
試題解析:
(Ⅰ),
,
,
設(shè),則,
①當(dāng)時(shí), , ,即,
∴在上單調(diào)遞增;
②當(dāng)時(shí), ,
由得,
,
可知,由的圖象得:
在和上單調(diào)遞增;
在 上單調(diào)遞減.
(Ⅱ)解法:函數(shù)在上不存在兩個(gè)零點(diǎn)
假設(shè)函數(shù)有兩個(gè)零點(diǎn),由(Ⅰ)知, ,
因?yàn)椋瑒t,即,
由知,所以,
設(shè),則(*),
由,得,
設(shè),得,
所以在遞增,得,即,
這與(*)式矛盾,
所以上假設(shè)不成立,即函數(shù)沒有兩個(gè)零點(diǎn).
9.【2018屆安徽亳州市渦陽一中最后一卷】已知fx=lnx-ax2-bx.
(1)若a=-1,函數(shù)fx在其定義域內(nèi)是增函數(shù),求b的取值范圍;
(2)當(dāng)a=1,b=-1時(shí),證明:函數(shù)fx只有一個(gè)零點(diǎn);
(3)若fx的圖像與x軸交于Ax1,0,Bx2,0x1φ1=0即可得結(jié)論.
(2)當(dāng)a=1,b=-1時(shí),fx=lnx-x2+x,其定義域是0,+∞,
∴ fx=1x-2x+1=-2x2-x-1x=-x-12x+1x,
∵ x>0,∴ 00;當(dāng)x<1時(shí),fx<0
∴ 函數(shù)fx在區(qū)間0,1上單調(diào)遞增,在區(qū)間1,+∞上單調(diào)遞減
∴ 當(dāng)x=1時(shí),函數(shù)fx取得最大值,其值為f1=lnx-12+1=0
當(dāng)x≠1時(shí),fxφ1=0
∵ x1-2x2恒成立(其中x1∈R,x1>0).
【答案】(1)見解析;(2)見解析.
【解析】分析:(1)求出函數(shù)的導(dǎo)數(shù),通過討論t的范圍,求出函數(shù)的單調(diào)區(qū)間即可;
(2)問題轉(zhuǎn)化為證明f(x1+x2)+(x1+x2) >f(x1-x2)+(x1-x2)恒成立.設(shè)g(x)=f(x)+x,則上式等價(jià)于g(x1+x2)>g(x1-x2),要證明g(x1+x2)>g(x1-x2)對(duì)任意x1∈R,x2∈(0,+∞)恒成立,要證明g(x1+x2)>g(x1-x2)對(duì)任意x1∈R,x2∈(0,+∞)恒成立,即證明g(x)=(x-1)ex-32x2+x在R上單調(diào)遞增,根據(jù)函數(shù)的單調(diào)性證明即可.
詳解:
(1)由于f(x)=xex-tx=x(ex-t).
1)當(dāng)t≤0時(shí),ex-t>0,當(dāng)x>0時(shí),f(x)>0,f(x)遞增,
當(dāng)x<0時(shí),f(x)<0,f(x)遞減;
2)當(dāng)t>0時(shí),由f(x)=0得x=0或x=lnt.
當(dāng)00時(shí),f(x)>0,f(x)遞增,
當(dāng)lnt0,f(x)遞增;
當(dāng)t=1時(shí),f(x)>0,f(x)遞增;
③當(dāng)t>1時(shí),lnt>0.
當(dāng)x>lnt時(shí),f(x)>0,f(x)遞增,
當(dāng)00,f(x)遞增.
綜上,當(dāng)t≤0時(shí),f(x)在(-∞,0)上是減函數(shù),在(0,+∞)上是增函數(shù);
當(dāng)01時(shí),f(x)在(-∞,0),(lnt,+∞)上是增函數(shù),在(0,lnt)上是減函數(shù).
(2)依題意f(x1+x2)-f(x1-x2) >(x1-x2)-(x1+x2)?f(x1+x2)+(x1+x2) >f(x1-x2)+(x1-x2)恒成立.
設(shè)g(x)=f(x)+x,則上式等價(jià)于g(x1+x2)>g(x1-x2),
要證明g(x1+x2)>g(x1-x2)對(duì)任意x1∈R,x2∈(0,+∞)恒成立,
即證明g(x)=(x-1)ex-32x2+x在R上單調(diào)遞增,又g(x)=xex-3x+1,
只需證明xex-3x+1≥0即可.令h(x)=ex-x-1,則h(x)=ex-1,
當(dāng)x<0時(shí),h(x)<0,當(dāng)x>0時(shí),h(x)>0,
∴h(x)min=h(0)=0,即?x∈R,ex≥x+1,那么,當(dāng)x≥0時(shí),xex≥x2+x,所以xex-3x+1≥ x2-2x+1=(x-1)2≥0;當(dāng)x<0時(shí),ex<1,xex-3x+1=x (ex-3+1x)>0,
∴xex-3x+1≥0恒成立.從而原不等式成立.
11.【2018屆四川省南充市三診】函數(shù)f(x)=lnx+kx,k∈R.
(Ⅰ)若曲線y=f(x)在點(diǎn)(e,f(e))處的切線與直線x-2=0垂直,求f(x)單調(diào)遞減區(qū)間和極值(其中e為自然對(duì)數(shù)的底數(shù));
(Ⅱ)若對(duì)任意x1>x2>0,f(x1)-f(x2)0,f(x)=1x-kx2(x>0).
因?yàn)榍€y=f(x)在點(diǎn)(e,f(e))處的切線與直線x=2垂直,
所以f(e)=0,即1e-ke2=0,得k=e.
所以f(x)=1x-ex2=x-ex2(x>0).
當(dāng)0e時(shí),f(x)>0,f(x)在(e,+∞)單調(diào)遞增.
所以當(dāng)x=e時(shí),y=f(x)有極小值,且極小值為f(e)=lne+1=2.
綜上,f(x)的單調(diào)遞減區(qū)間為(0,e),極小值為2,無極大值.
(Ⅱ)因?yàn)閷?duì)任意x1>x2>0,f(x1)-f(x2)x2>0恒成立,
令g(x)=f(x)-x=lnx+kx-x(x>0),
則g(x)在(0,+∞)單調(diào)遞減,
所以g(x)=1x-kx2-1≤0在(0,+∞)恒成立,
所以k≥-x2+x=-x(x-12)2+14(x>0)恒成立.
令h(x)=-(x-12)2+14,則k≥h(x)max=14.
所以k的取值范圍是[14,+∞).
點(diǎn)睛:利用函數(shù)的導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性有兩種題型,一種是求單調(diào)區(qū)間,只需令導(dǎo)數(shù)大于0求增區(qū)間,令導(dǎo)數(shù)小于0求減區(qū)間;另一種是已知函數(shù)的單調(diào)性求參數(shù),若已知函數(shù)單增,只需函數(shù)導(dǎo)數(shù)在區(qū)間上恒大于等于0即可,若已知函數(shù)單減,只需函數(shù)導(dǎo)數(shù)小于等于0即可.注意等號(hào)!
12.【2018屆安徽省合肥市高三三?!恳阎瘮?shù)fx=ex-12x2-ax有兩個(gè)極值點(diǎn)x1,x2(e為自然對(duì)數(shù)的底數(shù)).
(Ⅰ)求實(shí)數(shù)a的取值范圍;
(Ⅱ)求證:fx1+fx2>2.
【答案】(1)a>1(2)見解析
【解析】分析:(Ⅰ) 函數(shù)fx=ex-12x2-ax有兩個(gè)極值點(diǎn),只需fx=0有兩個(gè)根,利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性,結(jié)合零點(diǎn)存在定理與函數(shù)圖象可得當(dāng)a≤1時(shí),沒有極值點(diǎn);當(dāng)a>1時(shí),當(dāng)a>1時(shí),有兩個(gè)極值點(diǎn);(Ⅱ)由(Ⅰ)知,x1,x2為gx=0的兩個(gè)實(shí)數(shù)根,x1<02,只需證f-x2+fx2>2,即證ex2+e-x2-x22-2>0,利用導(dǎo)數(shù)可得kx=ex+e-x-x2-2>k0=0,從而可得結(jié)論.
詳解: (Ⅰ)∵fx=ex-12x2-ax,∴fx=ex-x-a.
設(shè)gx=ex-x-a,則gx=ex-1.
令gx=ex-1=0,解得x=0.
∴當(dāng)x∈-∞,0時(shí),gx<0;當(dāng)x∈0,+∞時(shí),gx>0.
∴gxmin=g0=1-a.
當(dāng)a≤1時(shí),gx=fx≥0,∴函數(shù)fx單調(diào)遞增,沒有極值點(diǎn);
當(dāng)a>1時(shí),g0=1-a<0,且當(dāng)x→-∞時(shí),gx→+∞;當(dāng)x→+∞時(shí),gx→+∞.
∴當(dāng)a>1時(shí),gx=fx=ex-x-a有兩個(gè)零點(diǎn)x1,x2.
不妨設(shè)x1f-x2.
∴要證fx1+fx2>2,只需證f-x2+fx2>2,即證ex2+e-x2-x22-2>0.
設(shè)函數(shù)kx=ex+e-x-x2-2,x∈0,+∞,則kx=ex-e-x-2x.
設(shè)φx=kx=ex-e-x-2x,則φx=ex+e-x-2>0,
∴φx在0,+∞上單調(diào)遞增,∴φx>φ0=0,即kx>0.
∴kx在0,+∞上單調(diào)遞增,∴kx>k0=0.
∴當(dāng)x∈0,+∞時(shí),ex+e-x-x2-2>0,則ex2+e-x2-x22-2>0,
∴f-x2+fx2>2,∴fx1+fx2>2.
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