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專題三導(dǎo)數(shù)
1.[2015高考福建,理10]若定義在R上的函數(shù)“X)滿足〃0)=-1,其導(dǎo)函數(shù)尸(x)滿足
/'(x)>A>l,則下列結(jié)論中一定錯(cuò)誤的是()
【答案】C
【解析】由已知條件,構(gòu)造函數(shù)g(x)=/(x)-履,則g'(x)=/'(x)-k〉0,故函數(shù)g(x)在R上單調(diào)遞
增,且」一>0,故g(—1-)>g(o),所以/(—1-)--->-1,/(一一)>」一,所以結(jié)論中一定
k-\k-\k-1k-\k-1k-\
錯(cuò)誤的是C,選項(xiàng)D無(wú)法判斷;構(gòu)造函數(shù)/i(x)=/(x)-x,貝Ij/(x)=/'(x)—1>0,所以函數(shù)〃(X)在R
上單調(diào)遞增,且,>0,所以力(()>//(()),即/(:)->>一1,選項(xiàng)A,B無(wú)法判斷,故
選C.
【考點(diǎn)定位】函數(shù)與導(dǎo)數(shù).
【名師點(diǎn)睛】聯(lián)系已知條件和結(jié)論,構(gòu)造輔助函數(shù)是高中數(shù)學(xué)中一種常用的方法,解題中若遇到有關(guān)不等
式、方程及最值之類問(wèn)題,設(shè)法建立起目標(biāo)函數(shù),并確定變量的限制條件,通過(guò)研究函數(shù)的單調(diào)性、最值
等問(wèn)題,??墒箚?wèn)題變得明了,屬于難題.
2.12015高考陜西,理12】對(duì)二次函數(shù)/(了)=取2+次+。(。為非零常數(shù)),四位同學(xué)分別給出下列結(jié)論,
其中有且僅有一個(gè)結(jié)論是錯(cuò)誤的,則錯(cuò)誤的結(jié)論是()
A.-1是/(%)的零點(diǎn)B.1是f(x)的極值點(diǎn)
C.3是/*)的極值D.點(diǎn)(2,8)在曲線丫=/(犬)上
【答案】A
【解析】若選項(xiàng)A錯(cuò)誤時(shí),選項(xiàng)B、C、D正確,f\x)=2ax+h,因?yàn)?是/(x)的極值點(diǎn),3是/(x)的
r⑴=。\2a+b=0b=-2a
極值,所以<,即/解得:V因?yàn)辄c(diǎn)(2,8)在曲線0=/(用上,所以
41)=3〃+/7+c=3C=3+(7
4〃+2/?+c=8,即4Q+2X(-2Q)+Q+3=8,解得:。=5,所以b=-10,c=8,所以
/(X)=5X2-10X+8,因?yàn)?(—1)=5X(—I)?-10X(—1)+8=23H0,所以—1不是/(x)的零點(diǎn),所以
選項(xiàng)A錯(cuò)誤,選項(xiàng)B、C、D正確,故選A.
【考點(diǎn)定位】1、函數(shù)的零點(diǎn);2,利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的極值.
【名師點(diǎn)晴】本題主要考查的是函數(shù)的零點(diǎn)和利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的極值,屬于難題.解題時(shí)?定要抓住重
要字眼“有且僅有一個(gè)”和“錯(cuò)誤”,否則很容易出現(xiàn)錯(cuò)誤.解推斷結(jié)論的試題時(shí)一定要萬(wàn)分小心,除了作
理論方面的推導(dǎo)論證外,利用特殊值進(jìn)行檢驗(yàn),也可作必要的合情推理.
3.12015高考新課標(biāo)2,理12]設(shè)函數(shù)/(X)是奇函數(shù)/(x)(xwR)的導(dǎo)函數(shù),/(-1)=0,當(dāng)x>0時(shí),
xf,(x)-f(x)<0,則使得/(x)>0成立的x的取值范圍是()
A.(-a),-l)U(0,l)B.(-l,0)U(l,+s)
C.(-oo,-l)U(-l,0)D.(0,l)U(l,+8)
【答案】A
【解析】記函數(shù)g(x)=妝,則g(x)=切(x):/(x),因?yàn)楫?dāng)x>o時(shí),<0,故當(dāng)x>0
XX
時(shí),g(x)<0,所以g(x)在(0,+x)單調(diào)遞減;又因?yàn)楹瘮?shù):&)是奇函數(shù),故函數(shù)g(x)是偶函數(shù):,
所以g(x)在(一20)單調(diào)述遍,且g(—l)=g(l)=0.當(dāng)0<x<l時(shí),g(x)>0,則當(dāng)x<T時(shí),
g(x)<0,貝綜上所述,使得了(x)>0成立的x的取值范圍是(7c「l)U(01),故選A.
【考點(diǎn)定位】導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用、函數(shù)的圖象與性質(zhì).
【名師點(diǎn)睛】聯(lián)系已知條件和結(jié)論,構(gòu)造輔助函數(shù)是高中數(shù)學(xué)中一種常用的方法,解題中若遇到有關(guān)不等
式、方程及最值之類問(wèn)題,設(shè)法建立起目標(biāo)函數(shù),并確定變量的限制條件,通過(guò)研究函數(shù)的單調(diào)性、最值
等問(wèn)題,??墒箚?wèn)題變得明了,屬于難題.
4.【2015高考新課標(biāo)1,理12]設(shè)函數(shù)/(%)=6*(2%-1)-3+。,其中“<:1,若存在唯一的整數(shù)使得
/(x0)<0,則。的取值范圍是()
333333
(A)[--,1)(B),-)(C)[—,-)(D)[—,1)
2<?2<?42e42e
【答案】D
【解析】設(shè)g(x)="(2x—1),y=ax-a,由題知存在唯一的整數(shù)%,使得g(x())在直線y=辦一。的下
方.因?yàn)間'(x)=e'(2x+l),所以當(dāng)x<-g時(shí),g'(x)V0,當(dāng)x>—;時(shí),g'(x)>0,所以當(dāng)x=時(shí),
[g(x)]max=-2e-5,當(dāng)x=0時(shí),g(0)=T,g⑴=3e>0,直線y=ax—a恒過(guò)(1,0)斜率且a,故
3
-?>g(O)=-l,且g(—1)=—3eT2—a—a,解得一<“<1,故選D.
2e
【考點(diǎn)定位】本題主要通過(guò)利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的圖像與性質(zhì)解決不等式成立問(wèn)題
【名師點(diǎn)睛】對(duì)存在性問(wèn)題有三種思路,思路1:參變分離,轉(zhuǎn)化為參數(shù)小于某個(gè)函數(shù)(或參數(shù)大于某個(gè)函
數(shù)),則參數(shù)該于該函數(shù)的最大值(大于該函數(shù)的最小值);思路2:數(shù)形結(jié)合,利用導(dǎo)數(shù)先研究函數(shù)的圖像
與性質(zhì),再畫(huà)出該函數(shù)的草圖,結(jié)合圖像確定參數(shù)范圍,若原函數(shù)圖像不易做,?;癁橐粋€(gè)函數(shù)存在一點(diǎn)
在另一個(gè)函數(shù)上方,用圖像解;思路3:分類討論,本題用的就是思路2.
5.12015高考陜西,理16】如圖,一橫截面為等腰梯形的水渠,因泥沙沉積,導(dǎo)致水渠截面邊界呈拋物線
型(圖中虛線表示),則原始的最大流量與當(dāng)前最大流量的比值為.
【答案】1.2
【解析】建立空間直角坐標(biāo)系,如圖所示:
y
原始的最大流量是gx(10+10-2x2)x2=16,設(shè)拋物線的方程為-=2py(p>0),因?yàn)樵搾佄锞€過(guò)
點(diǎn)(5,2),所以2Px2=52,解得p=亍,所以/二三y,即>=點(diǎn)》2,所以當(dāng)前最大流量是
工(2—看2卜=,—弄):5=(2x5—得x5']—2x(—5)—.x(—5丫=三,故原始的最大流
量與當(dāng)前最大流量的比值是券=1.2,所以答案應(yīng)填:1.2.
40
T
【考點(diǎn)定位】1、定積分;2、拋物線的方程;3、定積分的幾何意義.
【名師點(diǎn)晴】本題主要考查的是定積分、拋物線的方程和定積分的幾何意義,屬于難題.解題時(shí)一定要抓
住重要字眼“原始”和“當(dāng)前”,否則很容易出現(xiàn)錯(cuò)誤.解本題需要掌握的知識(shí)點(diǎn)是定積分的幾何意義,即
由直線x=a,x=b,》=0和曲線);=/(工)所圍成的曲邊梯形的面積是,/^)公.
6.12015高考天津,理11】曲線y=/與直線y=x所圍成的封閉圖形的面積為.
【答案】-
6
【解析】在同一坐標(biāo)系內(nèi)作出兩個(gè)函數(shù)的圖象,解議程組=x得兩曲線的交點(diǎn)坐標(biāo)為(OP)<L1),由
y=x
圖可知峽谷曲線所圍成的封閉圖形的面積
【考點(diǎn)定位】定積分幾何意義與定積分運(yùn)算.
【名師點(diǎn)睛】本題主要考查定積分幾何意義與運(yùn)算能力.定積分的幾何意義體現(xiàn)數(shù)形結(jié)合的典型示范,既考
查微積分的基本思想又考查了學(xué)生的作圖、識(shí)圖能力以及運(yùn)算能力.
【2015高考湖南,理11】「(x-l)dx=.
【答案】0.
【解析】
試題分析:f(x-l)dx=(1x2—x):=0.
【考點(diǎn)定位】定積分的計(jì)算.
【名師點(diǎn)睛】本題主要考查定積分的計(jì)算,意在考查學(xué)生的運(yùn)算求解能力,屬于容易題,定積分的計(jì)算通
常有兩類基本方法:一是利用牛頓-萊布尼茨定理;二是利用定積分的幾何意義求解.
7.12015高考新課標(biāo)2,理21](本題滿分12分)
設(shè)函數(shù)/(x)=e'n'+x2-機(jī)x.
(I)證明:/(x)在(-oo,0)單調(diào)遞減,在(0,+。。)單調(diào)遞增;
(II)若對(duì)于任意須用直―1J,都有|/a)-/(X2)|〈e—1,求加的取值范圍.
【答案】(I)詳見(jiàn)解析;(II)[-1,1].
【解析】(I)/(x)=〃2(e'"*—l)+2x.
若mNO,則當(dāng)xe(—8,0)忖,epu-l<0,/,(x)<0;當(dāng)xe(0,+oo)忖,emx-l>0,f'(x)>0.
若垃<0,則當(dāng)xe(—8,0)時(shí),e",x-l>0,/,(x)<0;當(dāng)xe(0,+oo)時(shí),e,,,x-l<0,f(x)>0.
所以,/(x)在(-8,0)單調(diào)遞減,在(0,+8)單調(diào)遞增.
(II)由(I)知,對(duì)任意的加,/(x)在單調(diào)遞減,在[0,1]單調(diào)遞增,故/(x)在x=0處取得最小
⑴一f(0)<e-1
值.所以對(duì)于任意4X2€[-1,1],|/(3)一/(々)|人—1的充要條件是:f[f\即
—機(jī)We—1
<-'①,設(shè)函數(shù)g(f)=e'—f—e+1,則g'(f)=e'-L當(dāng)f<0時(shí),g'(f)<0;當(dāng)f〉0時(shí),
e~m
g'(0>0.故g。)在(—8,0)單調(diào)遞減,在(0,+8)單調(diào)遞增.又g(l)=0,g(—l)=e-i+2—e<0,故當(dāng)
時(shí),g(t)<0.當(dāng)me[-1,1]時(shí),g("z)40,g(-m)<0,即①式成立.當(dāng)m>l時(shí),由g(f)的
單調(diào)性,g(m)>0,BPe"'-m>e-\;當(dāng)〃z<-l時(shí),g(-m)>0,即尸+->6-1.綜上,的取值
范圍是[-1,1].
【考點(diǎn)定位】導(dǎo)數(shù)的綜合應(yīng)用.
【名師點(diǎn)睛】(I)先求導(dǎo)函數(shù)/'(x)=m(e'"x-l)+2x,根據(jù)加的范圍討論導(dǎo)函數(shù)在(—8,0)和(0,+oo)的符
號(hào)即可;(II)|/(而)一/(%2)區(qū)e—l恒成立,等價(jià)于〃&)—/32)舄以一1?由和起是兩個(gè)獨(dú)立的變
量,故可求研究“X)的值域,由(I)可得最小值為/(0)=1,最大值可能是/(-I)或/(I),故只需
/0)-/(0)<e-l,
r,從而得關(guān)于,〃的不等式,因不易解出,故利用導(dǎo)數(shù)研究其單調(diào)性和符號(hào),從而得
/-1)-/0)<e-l,
解.
8.12015高考江蘇,19](本小題滿分16分)
已知函數(shù)/(x)=/+ax?+6(。/eR).
(1)試討論/(x)的單調(diào)性;
(2)若匕=,一。(實(shí)數(shù)c是。與無(wú)關(guān)的常數(shù)),當(dāng)函數(shù)/")有三個(gè)不同的零點(diǎn)時(shí),a
的取值范圍恰好是(-00,-3)U(1,31)U(3j,+oo),求c的值.
【答案】(D當(dāng)。=0時(shí),/(x)在(T?,+8)上單調(diào)遞增:
當(dāng)。>0時(shí),/")在(0,+8)上單調(diào)遞增,在(一年上單調(diào)遞減:
當(dāng)a<0時(shí),“X)在(一8,0),(—彳?,+"上單調(diào)遞增,在(0,—g)上單調(diào)遞減.
⑵c=l.
【解析】⑴/'(x)=3x,+2今,令/'(xJ=0,解得演=0,工一一§,
當(dāng)a=0時(shí),因?yàn)?f(x)=3/>0(XHO),所以函數(shù)〃x)在(re尸叼上單調(diào)遞噌;
當(dāng)a>0時(shí),xe;|U(Qg)時(shí),/(x)>0,xc;一旦0;時(shí),/f(x)<0,
V*JIJ
所以函數(shù)f(x)在;7C「當(dāng)"(0,田)上單調(diào)遞噌,在;一等,0;上單調(diào)遞減;
當(dāng)a<0時(shí),xe(-oo,0)ul一"j',+8j時(shí),f'(x)>0,xe[o,--相J時(shí),/'(x)<0,
所以函數(shù)“X)在(—8,0),(-等,+8)上單調(diào)遞增,在(0,-等)上單調(diào)遞減.
(2)由⑴知,函數(shù)/(x)的兩個(gè)極值為/(0)=力,/(一事)=/"+》,則函數(shù)/(x)有三個(gè)
a>0a<0
零點(diǎn)等價(jià)于/(0)-/(一與]=匕((/+匕)<0,
從而<4成《4彳.
—a3<b<00<b<----a
I2727
44
又匕=c—a,所以當(dāng)?!?時(shí),—-a+c>0或當(dāng)a<0時(shí):——a+c<0.
2727
設(shè)g(“)=\a3—a+c,因?yàn)楹瘮?shù)〃x)有三個(gè)零點(diǎn)時(shí),。的取值范圍恰好是
(-8,-3)1)(1制11(3,+8),則在(-<?,-3)上8(4)<0,且在上g(a)>0均恒成立,
從而g(-3)=c-lW0,且g(1J=c-lNO,因此c=l.
止匕時(shí),/(x)=x'+ax?+1—a=(x+l)+(a—l)x+l—aJ,
因函數(shù)有三個(gè)零點(diǎn),則/+(a-1)x+1-a=0有兩個(gè)異于-1的不等實(shí)根,
所以△=(a-l)2-4(l—a)="+2a-3>0,月.(-if一(〃-1)+1—aw0,
解得ae(-oo,-3)uf1,—juf—,+°0
綜上c=1.
【考點(diǎn)定位】利用導(dǎo)數(shù)求函數(shù)單調(diào)性、極值、函數(shù)零點(diǎn)
【名師點(diǎn)晴】求函數(shù)的單調(diào)區(qū)間的步驟:①確定函數(shù)y=f(x)的定義域;②求導(dǎo)數(shù)y'=f'(x),令『(x)
=0,解此方程,求出在定義區(qū)間內(nèi)的一切實(shí)根;③把函數(shù)f(x)的間斷點(diǎn)(即f(x)的無(wú)定義點(diǎn))的橫坐標(biāo)和
上面的各實(shí)數(shù)根按由小到大的順序排列起來(lái),然后用這些點(diǎn)把函數(shù)f(x)的定義區(qū)間分成若干個(gè)小區(qū)間;④
確定f'(x)在各個(gè)區(qū)間內(nèi)的符號(hào),根據(jù)符號(hào)判定函數(shù)在每個(gè)相應(yīng)區(qū)間內(nèi)的單調(diào)性……
已知函數(shù)的零點(diǎn)個(gè)數(shù)問(wèn)題處理方法為:利用函數(shù)的單調(diào)性、極值畫(huà)出函數(shù)的大致圖像,數(shù)形結(jié)合求解.
己知不等式解集求參數(shù)方法:利用不等式解集與對(duì)應(yīng)方程根的關(guān)系找等量關(guān)系或不等關(guān)系.
9.12015高考福建,理20】已知函數(shù)f(x)=ln(l+x),g(x)=kx,(k9),
(I)證明:當(dāng)x>0時(shí),f(x)<x;
(H)證明:當(dāng)『<1時(shí),存在x0>0,使得對(duì)任意行(0,/),恒有f(x)>g(x);
(HI)確定k的所以可能取值,使得存在f>0,對(duì)任意的xi(0,t),恒有|f(x)-g(x)|<x2.
【答案】(1)詳見(jiàn)解析;(II)詳見(jiàn)解析;(III)k=l.
1Y
【解析】解法一:⑴令F(x)=Rx)-x=ln(l+x)-無(wú),x?(0,),則有尸般)=——1=——
1+x1+x
當(dāng)x?(0,),尸依)〈0,所以尸(x)在(0,+)上單調(diào)遞減;
故當(dāng)x>0時(shí),F(xiàn)(x)</(0)=0,即當(dāng)x>0時(shí),f(x)<x.
(2)令G(x)=f(x)-g(x)=ln(l+x)-kx,x?(0,),則有G[x)=」--k=」+“_獨(dú)
1+xl+x
當(dāng)女£0Gf(x)>0,所以G(x)在[0,+)上單調(diào)遞增,G(x)>G(0)=0
故時(shí)任意正實(shí)數(shù)天均滿足題意.
1
當(dāng)0〈左<1時(shí),令G'(X)=0:得x=——=--1>0.
kk
取毛=白-1,對(duì)任意xw(0:通):恒有G>(x)>0:所以G(x)在[0:xC)上單調(diào)遞曾G(x)>G(0)=0:即
k
f(力>g(x).
綜上,當(dāng)左<1時(shí),總存在々>0:使得對(duì)任意的xe(0,與):恒有f(x)>g(x).
(3)當(dāng)k>l時(shí),由(1)知,對(duì)于“x違(0,+),g(x)>x>f(x),故g(x)>f(x),
|f(x)-g(%)|=g(x)-/(x)=kx-ln(l+x),
令M(x)=kx-ln(l+x)?祖o,+),貝ij有M〈x)=k--—?2x=.也1,
1+x1+x
故當(dāng)Xi(o/-2+J(k-2)2+8-))時(shí),MQ0,M(x)在[。卜2+爪正+8(k-D)上單調(diào)遞增,
44
故M(x)>M(0)=0,即|Ox)-g(x)|>x2,所以滿足題意的t不存在.
當(dāng)上<1時(shí),由(2)知存在%>0,使得對(duì)任意的任意的xi(0,%),恒有人x)>g(x).
此時(shí)Mx)-g(x)|=f(x)-g(x)=ln(l+x)-kx,
令N(x)=ln(l+x)-kx-x\x用0,+),則有N‘(x)=-k-2尸2%(k;)x
故當(dāng)(o,32)+"(k+2)2+8(l嗎時(shí),必)>。.(幻在[?!赋?2)+&+2)2+8(1-%上單調(diào)
44
遞增,故N(x)>N(0)=0,即f(x)-g(x)>x?,記/與('+2)+"k+2)-+80中較小的為二,
則當(dāng)入?(0,西)時(shí).,恒有|心)g(x)|>x2,故滿足題意的t不存在.
當(dāng)%=1,由(1)知,當(dāng)尤違(0,+),|f(x)-g(x)|=g(x)-f(x)=x-ln(l+x),
ior2-x
令H(x)=x-ln(l+x)-祖o,+),則有H")=l--------2x=-----------,
1+尤1+x
當(dāng)x>O0寸,H口)<0,所以H(x)在[0,+¥)上單調(diào)遞減,故H(x)<〃(0)=0,
故當(dāng)x>0時(shí),恒有|f(x)-g(x)|<x2,此時(shí),任意實(shí)數(shù)t滿足題意.
綜上,k=l.
解法二:(1)(2)同解法一.
(3)當(dāng)3>1時(shí),由(1)知,對(duì)于“x違(0,+),g(x)>x>f(x),,
故g(x)|=g(x)-/(x)=kx-ln(l+x)>kx-x=(k-l)x,
令(k-l)x>Y,解得i,
從而得到當(dāng)上>1時(shí),對(duì)于x?(0,k1)恒有|f(x)?g(x)|>/,所以滿足題意的t不存在.
k+1
當(dāng)攵<1時(shí),取女[=---,從而左V%V1
2
由(2)知存在%>0,使得任意xi(0,x0),MWf(x)>k[x>kx=g(x).
此時(shí)|f(x)-g(x)|=f(x)-g(x)>(k}-k)x=^-Y~x,
令—x>X2,解得0<x<一,此時(shí)f(x).g(x)>x2,
1k
記X。與工-中較小的為西,則當(dāng)x?(0,司)時(shí),恒有|f(x)g(x)|>t,
故滿足題意的t不存在.
當(dāng)K1,由⑴知,=ixe(0sloo),|f(x)-g(x)|=g(x)-/(x)=x-ln(l+x)?
令M(x)=xTn(l+x)-Mxe[O,+x),則有M'⑸=1--^--2x=~~
1+x1+x
當(dāng)x>0時(shí),M'(x)vO:所以M(x)在[0,田)上單調(diào)遞激,故M(x)vM(0)=0,
故當(dāng)x>0時(shí),恒有|£1(工)-2(工)|〈/;此時(shí),任意實(shí)數(shù)t滿足題意.
綜上,k=l
【考點(diǎn)定位】導(dǎo)數(shù)的綜合應(yīng)用.
【名師點(diǎn)睛】在解函數(shù)的綜合應(yīng)用問(wèn)題時(shí),我們常常借助導(dǎo)數(shù),將題中千變?nèi)f化的隱藏信息進(jìn)行轉(zhuǎn)化,探究這
類問(wèn)題的根本,從本質(zhì)入手,進(jìn)而求解,利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性,再用單調(diào)性來(lái)證明不等式是函數(shù)、導(dǎo)
數(shù)、不等式綜合中的一個(gè)難點(diǎn),解題技巧是構(gòu)造輔助函數(shù),把不等式的證明轉(zhuǎn)化為利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單
調(diào)性或最值,從而證得不等式,注意/(x)>g(x)與〃X)min>g(X)max不等價(jià),/COmin>gWmax只是
/(X)>g(X)的特例,但是也可以利用它來(lái)證明,在2014年全國(guó)I卷理科高考21題中,就是使用該種方法
證明不等式;導(dǎo)數(shù)的強(qiáng)大功能就是通過(guò)研究函數(shù)極值、最值、單調(diào)區(qū)間來(lái)判斷函數(shù)大致圖象,這是利用研
究基本初等函數(shù)方法所不具備的,而是其延續(xù).
10.【2015江蘇高考,17](本小題滿分14分)
某山區(qū)外圍有兩條相互垂直的直線型公路,為進(jìn)一步改善山區(qū)的交通現(xiàn)狀,計(jì)劃修建
-條連接兩條公路的山區(qū)邊界的直線型公路,記兩條相互垂直的公路為乙,4,山區(qū)邊
界曲線為C,計(jì)劃修建的公路為/,如圖所示,M,N為C的兩個(gè)端點(diǎn),測(cè)得點(diǎn)M到/1,4
的距離分別為5千米和40千米,點(diǎn)N到小4的距離分別為20千米和2.5千米,以1/
所在的直線分別為x,y軸,建立平面直角坐標(biāo)系xOy,假設(shè)曲線C符合函數(shù)》=二一
x2+b
(其中a,b為常數(shù))模型.)
(1)求a,b的值;,
(2)設(shè)公路/與曲線C相切于P點(diǎn),P的橫坐標(biāo)為
①請(qǐng)寫出公路/長(zhǎng)度的函數(shù)解析式,并寫出其定義域;
②當(dāng),為何值時(shí),公路/的長(zhǎng)度最短?求出最短長(zhǎng)度.
。12
【答案】(1)。7。。。,/^(^。,①/⑴=/生產(chǎn)+:已定義域?yàn)榭??。],②f=10上,“。面?=15百千米
【解析】
(1)由題意知,點(diǎn)M,N的坐標(biāo)分別為(5,40),(20,2.5).
-^—=40
將其分別代入y=得,25+b
a=25
〔400+8-
4=1000
解得《
b=0
(2)①由(1)知,>=岑。(5<x<20),則點(diǎn)P的坐標(biāo)為,,岑9],
設(shè)在點(diǎn)P處的切線/交X,y軸分別于A,B點(diǎn),y'=-3等,
X
則/的方程為y—*=-竿(XT),由此得A(*。),B(。,等)
②設(shè)g(f)=/+W=則g'(/)=2"蛆券.令g'(f)=0,解得"log.
當(dāng)fe(5,10&)時(shí),g'(f)<0,g(/)是減函數(shù);
當(dāng)fw(10j5,20)時(shí),g'(f)>0,g(f)是增函數(shù).
從而,當(dāng).=100時(shí),函數(shù)g(。有極小值,也是最小值,所以g(f)min=300,
此時(shí)S=i56
答:當(dāng)/=10啦時(shí),公路/的長(zhǎng)度最短,最短長(zhǎng)度為156千米.
【考點(diǎn)定位】利用導(dǎo)數(shù)求函數(shù)最值,導(dǎo)數(shù)幾何意義
【名師點(diǎn)晴】解決實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題首先要弄清題意,分清條件和結(jié)論,理順數(shù)量關(guān)系,初步選擇數(shù)學(xué)模型,
然后將自然語(yǔ)言轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)語(yǔ)言,將文字語(yǔ)言轉(zhuǎn)化為符號(hào)語(yǔ)言,利用數(shù)學(xué)知識(shí),建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型;本
題已直接給出模型,只需確定其待定參數(shù)即可.求解數(shù)學(xué)模型,得出數(shù)學(xué)結(jié)論,這一步驟在應(yīng)用題中要求不
高,難度中等偏下,本題是一個(gè)簡(jiǎn)單的利用導(dǎo)數(shù)求最值的問(wèn)題.首先利用導(dǎo)數(shù)的兒何意義是切點(diǎn)處切線的斜
率,然后再利用導(dǎo)數(shù)求極值與最值.
11.【2015高考山東,理21】設(shè)函數(shù)/(%)=理(1+1)+〃(%2一X),其中QER.
(I)討論函數(shù)/(x)極值點(diǎn)的個(gè)數(shù),并說(shuō)明理由;
(II)若Vx>OJ(x)?O成立,求a的取值范圍.
【答案】(I):當(dāng)a<0時(shí),函數(shù)f(x)在(一1,+8)上有唯一極值點(diǎn);
Q
當(dāng)04a時(shí),函數(shù)”X)在(—1,+8)上無(wú)極值點(diǎn);
Q
當(dāng)a>—時(shí),函數(shù)/(x)在(—1,+8)上有兩個(gè)極值點(diǎn);
9
(IDa的取值范圍是[0,1].
【解析】
函數(shù)/(x)=ln(x+l)+a(V-X)的定義域?yàn)?T+x)
、、1、2ax^^ax+l-a
f("=--+2ax-a=---------
x+1x+1
令g(x)=2tof+ar+l—a,x&(—L+oc)
(1)當(dāng)a=0時(shí),g(x)=l>0,f(x)>0在(-L+cc)上恒成立
所以,函數(shù)/(x)在(-Lzc)上單調(diào)通噌無(wú)極值;
(2)當(dāng)a>0時(shí),△=/-8〃(1一〃)=〃(9〃-8)
Q
①當(dāng)0<“4—時(shí),A<0,g(x)20
所以,/z(x)>0,函數(shù)/(x)在(—1,+8)上單調(diào)遞增無(wú)極值;
Q
②當(dāng)。>一時(shí),A>0
9
設(shè)方程2a/+。1+1一。=0的兩根為玉,馬(斗<X2),
因?yàn)閄]+工2=—5
所以,&<---,>—
14~4
由g(—l)=l>0可得:_1<凡<_;,
所以,當(dāng)時(shí),g(x)〉0,r(x)〉0,函數(shù)”X)單調(diào)遞增;
當(dāng)xe(玉,々)時(shí),g(x)<0,r(x)<0,函數(shù)單調(diào)遞減:
當(dāng)xe(4,+8)時(shí),g(x)〉O,r(x)〉O,函數(shù)/(x)單調(diào)遞增;
因此函數(shù)/(x)有兩個(gè)極值點(diǎn).
(3)當(dāng)。<0時(shí),A>0
由g(—l)=l>0可得:玉<一1,
當(dāng)X€(T,W)時(shí),g(x)>0J'(x)>0,函數(shù)/(x)單調(diào)遞增;
當(dāng)X€(兀2,+°°)時(shí),g(x)<0,/'(X)<0,函數(shù)/(X)單調(diào)遞減;
因此函數(shù)/(X)有一個(gè)極值點(diǎn).
綜上:
當(dāng)。<0時(shí),函數(shù)/(X)在(一1,+0。)上有唯一極值點(diǎn);
O
當(dāng)—時(shí),函數(shù)/(x)在(-1,+8)上無(wú)極值點(diǎn);,…
Q
當(dāng)a>§時(shí),函數(shù)/(x)在(T,+8)上有兩個(gè)極值點(diǎn);
(II)由(I)知,
Q
(1)當(dāng)OKaw]時(shí),函數(shù)/(x)在(0,+oo)上單調(diào)遞增,
因?yàn)?(0)=0
所以,xe(0,+oo)時(shí),/(X)>0,符合題意;
Q
(2)當(dāng)一<aWl時(shí),由g(O)NO,得
所以,函數(shù)“X)在(0,+8)上單調(diào)遞增,
又/(0)=0,所以,xe(0,+oo)時(shí),/(x)>0,符合題意;
(3)當(dāng)。>1時(shí)、由g(0)<0,可得》2>0
所以》6(0,々)時(shí),函數(shù)/(x)單調(diào)遞減;
又/⑼=0
所以,當(dāng)xe(O,X2)時(shí),/(%)<0不符合題意;
(4)當(dāng)a<0時(shí),設(shè)/z(x)=x-ln(x+l)
1v-
因?yàn)閤e(0,+oo)時(shí),〃(x)=l-----=——>0
v'x+\x+1
所以〃(x)在Qyc)上單調(diào)遞嚼
因此當(dāng)xe(O:+oc)時(shí),ZJ(X)>ZzfO)=0
IP:ln(x+l)<x
可得:f(x)<x+a(x1—x}=ax2+(1—ajx
當(dāng)x>l時(shí),ax2+(l-a)x<0
此時(shí),/(x)<0,不合題意.
綜上所述,。的取值范圍是[0』
【考點(diǎn)定位】1、導(dǎo)數(shù)在研究函數(shù)性質(zhì)中的應(yīng)用;2、分類討論的思想.
【名師點(diǎn)睛】本題考查了導(dǎo)數(shù)在研究函數(shù)性質(zhì)中的應(yīng)用,著重考查了分類討論、數(shù)形結(jié)合、轉(zhuǎn)化的思想方
法,意在考查學(xué)生結(jié)合所學(xué)知識(shí)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力,其中最后一間所構(gòu)造的函數(shù)體現(xiàn)了學(xué)生對(duì)不
同函數(shù)增長(zhǎng)模型的深刻理解.
12.【2015高考安徽,理21]設(shè)函數(shù)/(x)=x2—ax+b.
7TJI
(1)討論函數(shù)/(sinx)在(-1,1)內(nèi)的單調(diào)性并判斷有無(wú)極值,有極值時(shí)求出極值;
(II)記/0(幻=一一4》+%,求函數(shù)|/(sinx)二分(sinx)|在[一1,自上的最大值D;
(III)在(H)中,取為=%=0,求[=匕一日滿足D41時(shí)的最大值.
2
【答案】(I)極小值為6—(;(IDD=\a-a0\+\b-b0\;(III)1.
【解析】
(I)/(sinx)=sin2x-asinx+b=sinx(sinx-a)+b,-^<x<y.
..7171
[/(sinx)]'=(2sinx-a)cosx,<x<—.
71jl.
因?yàn)?--<X<—,所以cosx>0,-2<2sinx<2.
22
①當(dāng)。(一2/wR時(shí),函數(shù)/(sinx)單調(diào)遞增,無(wú)極值.
②當(dāng)a22,Z?eR時(shí),函數(shù)/(sinx)單調(diào)遞減,無(wú)極值.
TTTT
③當(dāng)一2<。<2,在(―5,萬(wàn))內(nèi)存在唯一的X。,使得2sinx°=a.
TTTT
一5<%?/時(shí),函數(shù)/(sinx)單調(diào)遞減;為〈Jee,時(shí),函數(shù)/(sinx)單調(diào)遞增.
2
因此,一2<a<2,OeR忖,函數(shù)/(sinx)在七處有極小值/(sin/)=/('!)=/?-?.
TT7T
(II)(彳時(shí),|/(sinx)—AGinx)|=|(旬-Q)sinx+0_%國(guó)Q―%|+G—%|,
當(dāng)(4―。)(瓦一6)20時(shí),取x=]JT,等號(hào)成立,
TT
當(dāng)(旬-〃)(%-。)<0時(shí),取1=-5,等號(hào)成立,
由此可知,函數(shù)|/(sinx)一人(sinx)|在上的最大值為D=\a-an\+\b-b0\.
,a2
(III)D<1,即|a|+|。區(qū)1,ittH'J-0<a2<1,-1<Z?<1,)^z=b--<\.
4
取°=0,。=1,貝+區(qū)1,并且z=8—幺=1.
4
由此可知,z=8-,滿足條件DK1的最大值為1.
4
【考點(diǎn)定位】1.函數(shù)的單調(diào)性、極值與最值;2.絕對(duì)值不等式的應(yīng)用.
【名師點(diǎn)睛】函數(shù)、導(dǎo)數(shù)解答題中貫穿始終的是數(shù)學(xué)思想方法,在含有參數(shù)的試題中,分類與整合思想是
必要的,由于是函數(shù)問(wèn)題,所以函數(shù)思想、數(shù)形結(jié)合思想也是必要的,把不等式問(wèn)題轉(zhuǎn)化為函數(shù)最值
問(wèn)題、把方程的根轉(zhuǎn)化為函數(shù)零點(diǎn)問(wèn)題等,轉(zhuǎn)化與化歸思想也起著同樣的作用,解決函數(shù)、導(dǎo)數(shù)的解
答題要充分注意數(shù)學(xué)思想方法的應(yīng)用.
13.【2015高考天津,理20(本小題滿分14分)已知函數(shù)/(x)=nx—x",xeR,其中neN*,n22.
⑴討論/(x)的單調(diào)性;
(II)設(shè)曲線y=/(x)與x軸正半軸的交點(diǎn)為P,曲線在點(diǎn)P處的切線方程為y=g(x),求證:對(duì)于任意的正實(shí)
數(shù)X,都有f(x)<g(x);
(Ill)若關(guān)于x的方程/(x)=a(a為實(shí)數(shù))有兩個(gè)正實(shí)根如x2,求證:|X2-X"<JL+2
1-n
【答案】⑴當(dāng)〃為奇數(shù)時(shí),/(x)在(-8,-1),(1,+oo)上單調(diào)遞減,在內(nèi)單調(diào)遞增;當(dāng)〃為偶數(shù)時(shí),
/(x)在(-00,-1)上單調(diào)遞增,/(x)在(1,+8)上單調(diào)遞減.(H)見(jiàn)解析;(HI)見(jiàn)解析.
【解析】⑴由/(工)=見(jiàn)一必,可得,其中且〃之2,
下面分兩種情況討論:
(1)當(dāng)〃為奇數(shù)時(shí):
令/''(x)=0,解得x=l或x=-l,
當(dāng)x變化時(shí),/'(x),f(x)的變化情況■如下表;
X(-X-1)(-111)
f\x)—+—
/(x)/
所以,/(x)在(一應(yīng)一1),往田)上單調(diào)遞減,在(一L1)內(nèi)單調(diào)遞噌.
(2)當(dāng)〃為偶數(shù)時(shí),
當(dāng)/'(x)〉0,即x<l時(shí),函數(shù)/(x)單調(diào)遞增;
當(dāng)/'(x)<0,即x〉l時(shí),函數(shù)/(x)單調(diào)遞減.
所以,/(X)在(-8,-1)上單調(diào)遞增,/(X)在(L+O0)上單調(diào)遞減.
1
2
(II)證明:設(shè)點(diǎn)P的坐標(biāo)為(x0,0),則/=〃再,f'(x0)^n-n,曲線y=/(x)在點(diǎn)P處的切線方程為
y=/'(xo)(x—%),即g(x)=/'(xo)(x—xo),令尸(x)=/(x)-g(x),即
F(x)=/(x)—/(x0)(x—/),則F'(x)=7'(x)-r(Xo)
由于r(x)=-〃x"T+〃在(0,+8)上單調(diào)遞減,故尸(X)在(0,+8)上單調(diào)遞減,又因?yàn)槭?x0)=0,所以
當(dāng)xe(O,xo)時(shí),F(xiàn)'(x0)〉0,當(dāng)xe(x0,+oo)時(shí),F(xiàn)'(x0)<0,所以尸(x)在(0,x0)內(nèi)單調(diào)遞增,在(x°,+8)
內(nèi)單調(diào)遞減,所以對(duì)任意的正實(shí)數(shù)x都有尸(x)4/(x0)=0,即對(duì)任意的正實(shí)數(shù)x,都有/(x)4g(x).
(Ill)證明:不妨設(shè)西<12,由(11)知8(冗)=(〃-〃2)(工一工0),設(shè)方程g(x)=。的根為",可得
"=~~2~^X0-,當(dāng)〃22時(shí),g(x)在(一8,+00)上單調(diào)遞減,又由(II)知g(12)2/(12)=Q=且(12'),可
n-n
得/?X;.
類似的,設(shè)曲線y=/(x)在原點(diǎn)處的切線方程為y=〃(x),可得〃(x)二公:,當(dāng)x£(0,+oo),
f(x)-h(x)=-xn<0,即對(duì)任意xe(0,+oo),f(x)<h(x).
設(shè)方程〃(x)=a的根為x;,可得x;=人,因?yàn)榱?刈=心在(—00,+8)上單調(diào)遞增,且
n
/z(x/)=a=/(Xj)</i(X]),因此無(wú);<不.
由此可得%-%i<乙'一x\=——+/?
l-n
i
因?yàn)椤?2,所以2"7=(1+1)〃721+。3=1+〃-1=〃,故22〃商=%,
—
所以|x2X]|<--------F2.
【考點(diǎn)定位】1.導(dǎo)數(shù)的運(yùn)算;2.導(dǎo)數(shù)的兒何意義;3.利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)性質(zhì)、證明不等式.
【名師點(diǎn)睛】本題主要考查函數(shù)的性質(zhì)與導(dǎo)數(shù)之間的關(guān)系以及利用函數(shù)證明不等式.第(I)小題求導(dǎo)后分〃為
奇偶數(shù)討論函數(shù)的單調(diào)性,體現(xiàn)了數(shù)學(xué)分類討論的重要思想;第(11)(111)中都利用了構(gòu)造函數(shù)證明不等式這
一重要思想方法,體現(xiàn)數(shù)學(xué)中的構(gòu)造法在解題中的重要作用,是撥高題.
?丫2-4-nxz
14.【2015高考重慶,理20】設(shè)函數(shù)〃x)=’e(aeR)
(1)若/(x)在x=0處取得極值,確定a的值,并求此時(shí)曲線),=〃x)在點(diǎn)處的切線方程;
(2)若/(x)在[3,+0。)上為減函數(shù),求a的取值范圍。
9
【答案】(1)a=0,切線方程為3x?沖=0;(2)[--,+oo).
xx:
【解析】⑴對(duì),(x)求導(dǎo)得r(x)=^(—6x+a)'一e—L(3x—*+ax—]e=—3'x+(6'-a]x一+a
(/)/
因?yàn)閒(x)在x=0處取得極值,所以尸(0)=0,即4=0.
當(dāng)a=0時(shí),0年/(?=士二^,故/(1)=2/(1)=2,從而“刈在點(diǎn)。,/⑴)處的切線方程
QeQe
33
為1y——=_(x-l):化簡(jiǎn)得3x-ej=0
eQ
,/曰*、-3/+(6_q)x+a
⑵由⑴得,f\x)=-------—:
e
令gtx)=_3x,+(6-q)x+a
iz.八tzn/e6—a-Ja▲十366—。+Ja'+36
由g(力=0,解得毛=---------------SX.=---------------
66
當(dāng)時(shí),g(x)v0,故/(x)為減函數(shù);
當(dāng)玉<x<x2^i,g(x)>0,故/(x)為增函數(shù);
當(dāng)冗>%2時(shí),g(x)<0,故/(%)為減函數(shù);
由/(x)在[3,+8)上為減函數(shù),知乙=6-"+'"+36W3,解得aN—2
62
9
故a的取值范圍為[-],+8).
【考點(diǎn)定位】復(fù)合函數(shù)的導(dǎo)數(shù),函數(shù)的極值,切線,單調(diào)性.考查綜合運(yùn)用數(shù)學(xué)思想方法分析與解決問(wèn)題
的能力.
【名師點(diǎn)睛】導(dǎo)數(shù)及其應(yīng)用通常圍繞四個(gè)點(diǎn)進(jìn)行命題.第一個(gè)點(diǎn)是圍繞導(dǎo)數(shù)的幾何意義展開(kāi),設(shè)計(jì)求曲線
的切線方程,根據(jù)切線方程求參數(shù)值等問(wèn)題,這類試題在考查導(dǎo)數(shù)的幾何意義的同時(shí)也考查導(dǎo)數(shù)的運(yùn)算、
函數(shù)等知識(shí),試題的難度不大;第二個(gè)點(diǎn)是圍繞利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性、極值(最值)展開(kāi),設(shè)計(jì)求函
數(shù)的單調(diào)區(qū)間、極值、最值,已知單調(diào)區(qū)間求參數(shù)或者參數(shù)范圍等問(wèn)題,在考查導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)性質(zhì)的同時(shí)
考查分類與整合思想、化歸與轉(zhuǎn)化思想等數(shù)學(xué)思想方法;第三個(gè)點(diǎn)是圍繞導(dǎo)數(shù)研究不等式、方程展開(kāi),涉
及不等式的證明、不等式的恒成立、討論方程根等問(wèn)題,主要考查通過(guò)轉(zhuǎn)化使用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)性質(zhì)并把函
數(shù)性質(zhì)用來(lái)分析不等式和方程等問(wèn)題的能力,該點(diǎn)和第二個(gè)點(diǎn)一般是解答題中的兩個(gè)設(shè)問(wèn),考查的核心是
導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)性質(zhì)的方法和函數(shù)性質(zhì)的應(yīng)用;第四個(gè)點(diǎn)是圍數(shù)性質(zhì)并把函數(shù)性質(zhì)用來(lái)分析不等式和方程等
問(wèn)題的能力,該點(diǎn)和第二個(gè)點(diǎn)一般是解答題中的兩個(gè)設(shè)問(wèn),考查的核心是導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)性質(zhì)的方法和函數(shù)
性質(zhì)的應(yīng)用;本題涉及第一個(gè)點(diǎn)和第二個(gè)點(diǎn),主要注意問(wèn)題的轉(zhuǎn)化,轉(zhuǎn)化為不等式恒成立,轉(zhuǎn)化為二次函
數(shù)的性質(zhì).
15.【2015高考四川,理21】已知函數(shù)/(x)=-2(x+a)lnx+x2-2ax-2q2+a,其中a〉0.
(1)設(shè)g(x)是。(x)的導(dǎo)函數(shù),評(píng)論g(x)的單調(diào)性;
(2)證明:存在ae(0,l),使得/(x)20在區(qū)間(1,+oo)內(nèi)恒成立,且/(x)=0在(1,+8)內(nèi)有唯一解.
1J4ai+Ji_4a
【答案】(1)當(dāng)0<a<W時(shí),g(x)在區(qū)間(°,;),(;,+8)上單調(diào)遞增,在區(qū)間
1-Jl-4a1+J1一4a1
的二十;衛(wèi))上單調(diào)遞減;當(dāng)時(shí),g(x)在區(qū)間(0,+8)上單調(diào)遞增.(2)詳見(jiàn)解析.
【解析】(1)由已知,函數(shù)/(x)的定義域?yàn)?0,+8),
g(x)=f'(x)=2x-2a-21nx—2(1+—),
x
o02(x」)2+2(aJ
所以g,(x)=2二+烏J2)「4。
XXX
11—Ji—4a1+Ji_4a
當(dāng)0<a<1時(shí),g(x)在區(qū)間(0,L),(0,+oo)上單調(diào)遞增,
.A—yJl—4a1+Jl—4〃.、田*甘
在區(qū)間(---------,----------)上單1yl調(diào)遞減;
當(dāng)a2,時(shí)一,g(x)在區(qū)間(0,y》)上單調(diào)遞增.
4
(2)由/'(x)=2x-2。-21nx-2(1+上)=0,解得a=---------
x1+x
人/、?x-l-lnx?x-l-lnx..x-l-lnx.x-1-lnx
令叭x)=-2(x+———X)l]nx+x2*1-*42(z—~~)x-2(z—~—)2+—~.
l+X1+Xl+X1+X
貝小⑴=l>O,e(e)=-魯字)-2(尸pAvO,.
\+e1+e
故存在x()€(l,e),使得例>0)=0.
令4='%]],,"(x)=x_]_lnx(xZ]),.
由/(%)=1一420知,函數(shù)M(X)在區(qū)間(1,+8)上單調(diào)遞增.
X
所以0=她<^^=4
1+11+x-'l+e-'l+e''
即aoe(O,l).
當(dāng)時(shí),有/'(七)=0)(毛)=?天)=0,.
由(1)知,函數(shù)r(x)在區(qū)間(L+x)上單調(diào)涅噌.
故當(dāng)xe(L不)時(shí),有/''(々)<0,從而/(x)>/(/)=0;
當(dāng)xe5,yc)時(shí),有八引>0,從而與)=0;
所以,當(dāng)xeQ+oc)時(shí),/(x)>0.
綜上所述,存在ae(Ql),使得/(x)NO在區(qū)間(1,+x)內(nèi)恒成立,且/(x)=0在(1,FC)內(nèi)有唯一解.
【考點(diǎn)定位】本題考查導(dǎo)數(shù)的運(yùn)算、導(dǎo)數(shù)在研究函數(shù)中的應(yīng)用、函數(shù)的零點(diǎn)等基礎(chǔ)知識(shí),考查推理論證能
力、運(yùn)算求解能力、創(chuàng)新意識(shí),考查函數(shù)與方程、數(shù)形結(jié)合、分類與整合,化歸與轉(zhuǎn)化等數(shù)學(xué)思想.
【考點(diǎn)定位】本題考查導(dǎo)數(shù)的運(yùn)算、導(dǎo)數(shù)在研究函數(shù)中的應(yīng)用、函數(shù)的零點(diǎn)等基礎(chǔ)知識(shí),考查推理論證能
力、運(yùn)算求解能力、創(chuàng)新意識(shí),考查函數(shù)與方程、數(shù)形結(jié)合、分類與整合,化歸與轉(zhuǎn)化等數(shù)學(xué)思想.
【名師點(diǎn)睛】本題作為壓軸題,難度系數(shù)應(yīng)在0.3以下.導(dǎo)數(shù)與微積分作為大學(xué)重要內(nèi)容,在中學(xué)要求學(xué)生
掌握其基礎(chǔ)知識(shí),在高考題中也必有體現(xiàn).一般地,只要掌握了課本知識(shí),是完全可以解決第(1)題的,所
以對(duì)難度
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