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文檔簡介
專題11利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)不等式+零點+雙變量問題(期末壓軸專項訓(xùn)練30題)一、單選題1.若關(guān)于x的不等式在上恒成立,則a的取值范圍是(
)A. B. C. D.【答案】B【知識點】利用導(dǎo)數(shù)研究不等式恒成立問題【分析】由題設(shè)易得,整理題設(shè)為,設(shè),,結(jié)合導(dǎo)數(shù)分析函數(shù)的單調(diào)性,進而轉(zhuǎn)化問題為在上恒成立,設(shè),,進而結(jié)合導(dǎo)數(shù)分析的單調(diào)性,進而求解即可.【詳解】由題設(shè),顯然,由,即,即,設(shè),,則,而,則函數(shù)在上單調(diào)遞減,所以,即在上恒成立,即在上恒成立,設(shè),,則,令,得;令,得,所以函數(shù)在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增,則,即,又,所以a的取值范圍是.故選:B.2.已知函數(shù),,若對任意兩個不相等正數(shù),,都有,則的取值范圍是(
)A. B. C. D.【答案】D【知識點】利用導(dǎo)數(shù)研究不等式恒成立問題【分析】根據(jù)已知不等式的形式構(gòu)造新函數(shù),利用新函數(shù)的單調(diào)性,結(jié)合導(dǎo)數(shù)的性質(zhì)進行求解即可.【詳解】不妨設(shè),由,得,令,所以在區(qū)間上單調(diào)遞減,所以在上恒成立,即,所以,即的取值范圍是.故選:D【點睛】關(guān)鍵點點睛:本題的關(guān)鍵由變形為,然后通過構(gòu)造新,利用導(dǎo)數(shù)的性質(zhì)進行求解.3.若對任意的且,則實數(shù)m的取值范圍是(
)A. B.C. D.【答案】C【知識點】利用導(dǎo)數(shù)求函數(shù)的單調(diào)區(qū)間(不含參)、利用導(dǎo)數(shù)研究不等式恒成立問題【分析】根據(jù)題意易知,變形可得,故構(gòu)造函數(shù),根據(jù)函數(shù)單調(diào)性的定義可得函數(shù)在上單調(diào)遞減,由即可得解.【詳解】對任意的,,且,,易知,則,所以,即.令,則函數(shù)在上單調(diào)遞減.因為,由,可得,所以函數(shù)的單調(diào)遞減區(qū)間為,所以,故,即實數(shù)的取值范圍為.故選:C.4.函數(shù),若存在,使得對任意,都有,則的取值范圍是(
)A. B. C. D.【答案】B【知識點】利用導(dǎo)數(shù)研究能成立問題、函數(shù)最值與極值的關(guān)系辨析【分析】因為任意,都有,所以是函數(shù)的最小值,也是極小值,又當(dāng)時,,故只需即可.【詳解】由,又,因為任意,都有,所以是函數(shù)的最小值,也是極小值,故有兩實根,即有兩實根,則,記二次函數(shù)的零點為,且,則在,上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減,當(dāng)時,,因為是最小值,所以,即,解得,故,故選:B.5.已知為函數(shù)的零點,則(
)A.1 B.2 C.3 D.4【答案】B【知識點】利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的零點【分析】由題意確定為方程的根,構(gòu)造函數(shù),由其單調(diào)性即可求解.【詳解】由得,即,即,因為,所以,所以為方程的根,令,則,所以在上單調(diào)遞增,又,所以,即,即,故選:B.6.函數(shù)存在3個零點,則的取值范圍為(
)A. B.C. D.【答案】C【知識點】根據(jù)函數(shù)零點的個數(shù)求參數(shù)范圍、求已知函數(shù)的極值、利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的零點【分析】利用導(dǎo)數(shù)求出函數(shù)的極值,再借助三次函數(shù)的性質(zhì)列出不等式組求解即得.【詳解】函數(shù),求導(dǎo)得,當(dāng)時,,函數(shù)在R上單調(diào)遞增,該函數(shù)最多一個零點;當(dāng)時,由,得或,由,得,則函數(shù)在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減,當(dāng)時,函數(shù)取得極大值,當(dāng)時,函數(shù)取得極小值,函數(shù)存在3個零點,當(dāng)且僅當(dāng),解得,所以的取值范圍為.故選:C7.已知函數(shù),若關(guān)于的方程有3個不同的實數(shù)根,則實數(shù)的取值范圍為(
)A. B.C. D.【答案】B【知識點】利用導(dǎo)數(shù)研究方程的根【分析】作出的大致圖象,方程有3個不同的實數(shù)根等價于曲線與直線一共三個交點,由數(shù)形結(jié)合判斷即可.【詳解】當(dāng)時,,,則當(dāng),當(dāng),所以在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增,且當(dāng),又,;當(dāng)時,,,則當(dāng)時,,當(dāng)時,,所以在上為增函數(shù),在上為減函數(shù),則.所以的大致圖象如圖所示.由,解得或.由圖象可知,沒有根,所以關(guān)于的方程有3個不同的實數(shù)根,等價于有3個不同的實數(shù)根,由圖象可知,有3個不同的實數(shù)根,只需.故選:B.8.已知關(guān)于x的方程有三個不同的實數(shù)解,則實數(shù)m的取值范圍是(
)A. B. C. D.|【答案】B【知識點】根據(jù)函數(shù)零點的個數(shù)求參數(shù)范圍、函數(shù)與方程的綜合應(yīng)用、利用導(dǎo)數(shù)研究方程的根【分析】根據(jù)題意將問題轉(zhuǎn)化為函數(shù)的圖象與直線有3個不同的交點,然后對求導(dǎo),求出單調(diào)區(qū)間和極值,畫出圖象可得答案.【詳解】因為關(guān)于x的方程有三個不同的實數(shù)解,所以函數(shù)的圖象與直線有3個不同的交點,由,得,當(dāng)或時,,當(dāng)時,,所以在和上遞增,在上遞減,所以當(dāng)時,取得極小值,函數(shù)圖象如圖所示
由圖象可知當(dāng)時,兩圖象有3個不同的交點,所以實數(shù)m的取值范圍是,故選:B9.已知若對于任意兩個不等的正實數(shù)、,都有恒成立,則的取值范圍是(
)A. B. C. D.【答案】B【知識點】利用導(dǎo)數(shù)研究不等式恒成立問題、利用導(dǎo)數(shù)研究雙變量問題【分析】設(shè),構(gòu)造函數(shù),分析可知函數(shù)在上為增函數(shù),可知對任意的恒成立,利用參變量分離法可求得實數(shù)的取值范圍.【詳解】不妨設(shè),可得,可得,令,則,所以,函數(shù)在上為增函數(shù),對任意的恒成立,所以,,當(dāng)時,,當(dāng)且僅當(dāng)時,等號成立,所以,.故選:B.10.已知函數(shù)的定義域為,且對恒成立,則實數(shù)的取值范圍為(
)A. B. C. D.【答案】A【知識點】利用導(dǎo)數(shù)研究不等式恒成立問題、利用導(dǎo)數(shù)研究雙變量問題【分析】設(shè),由題意,原問題等價于,令,則,進而可得在上為減函數(shù),則在上恒成立,即從而即可求解.【詳解】解:設(shè),因為對,當(dāng)時都有恒成立,等價于,即,令,則,所以在上為減函數(shù),所以在上恒成立,即在上恒成立,令,則,所以函數(shù)在上單調(diào)遞減,在單調(diào)遞增,又,,且,所以,所以,解得,故選:A.11.已知函數(shù).若對任意的,都存在唯一的,使得成立,則實數(shù)的取值范圍是(
)A. B. C. D.【答案】C【知識點】利用導(dǎo)數(shù)研究雙變量問題【分析】先利用導(dǎo)數(shù)可求得的單調(diào)性及在,上的取值情況,再根據(jù)題意可得或,由此建立關(guān)于的不等式組,解出即可.【詳解】,當(dāng)時,,單調(diào)遞減,當(dāng)時,,單調(diào)遞增,且,又對任意的,,都存在唯一的,,使得成立,或,又,,故,,解得.故選:C二、填空題12.已知函數(shù),若在上恒成立,則實數(shù)的取值范圍為.【答案】【知識點】利用導(dǎo)數(shù)研究不等式恒成立問題、含參分類討論求函數(shù)的單調(diào)區(qū)間【分析】就、分類討論,前者再就分類后結(jié)合導(dǎo)數(shù)的符號討論單調(diào)性后可得相應(yīng)范圍,后者結(jié)合常見的函數(shù)不等式可得恒成立,故可得參數(shù)的取值范圍.【詳解】當(dāng)時,,設(shè),則因為,故均為上的增函數(shù),故在上為增函數(shù),若即,則在上恒成立,故在上為增函數(shù),故恒成立,故為上為增函數(shù),故恒成立,故符合,若即,此時,而,故存在,使得,且,即在上為減函數(shù),故,即在上為減函數(shù),故,與題設(shè)矛盾,當(dāng)時,設(shè),則,故在上為增函數(shù),故即,設(shè),則,在上為增函數(shù),故即,而,故,即即,故也成立,綜上,,故答案為:.【點睛】思路點睛:不等式的恒成立,注意驗證區(qū)間的端點處的函數(shù)值,如果函數(shù)值為零,則往往需要討論導(dǎo)數(shù)(或二階導(dǎo)數(shù))在端點處的函數(shù)值的符號,從而得到分類討論的標(biāo)準(zhǔn).13.已知若存在,使得成立,則的最大值為.【答案】/【知識點】用導(dǎo)數(shù)判斷或證明已知函數(shù)的單調(diào)性、由導(dǎo)數(shù)求函數(shù)的最值(不含參)、利用導(dǎo)數(shù)研究能成立問題【分析】根據(jù)兩函數(shù)的同構(gòu)特征,不難發(fā)現(xiàn),考查利用函數(shù)的單調(diào)性推得,從而將轉(zhuǎn)化為,最后通過的最大值求得的最大值.【詳解】因則,由知時,,即函數(shù)在上單調(diào)遞增.由可得:且,故得:,則,不妨設(shè),則,故當(dāng)時,,遞增,當(dāng)時,,遞減,即,故的最大值為.故答案為:.14.已知函數(shù)在區(qū)間上沒有零點,則實數(shù)的取值范圍是.【答案】【知識點】利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的零點、利用導(dǎo)數(shù)研究不等式恒成立問題【分析】根據(jù)題意轉(zhuǎn)化為在區(qū)間上恒成立,得到在區(qū)間上恒成立,設(shè),利用導(dǎo)數(shù)求得函數(shù)的單調(diào)性和最值,即可求解.【詳解】因為函數(shù)在區(qū)間上沒有零點,且趨向正無窮時,趨向正無窮,所以在區(qū)間上恒成立,所以在區(qū)間上恒成立,設(shè),可得,因為,,可得,所以,所以在區(qū)間上單調(diào)遞減,所以,所以,所以,實數(shù)的取值范圍為.故答案為:.15.已知函數(shù),若函數(shù)僅有一個零點,則實數(shù)a的取值范圍是.(結(jié)果用區(qū)間表示)【答案】【知識點】根據(jù)函數(shù)零點的個數(shù)求參數(shù)范圍、利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的零點【分析】分類求導(dǎo)數(shù)確定函數(shù)的單調(diào)性,極值,函數(shù)的變化趨勢,作出大致圖形,再作出直線,觀察直線與函數(shù)圖象有1個交點得的范圍.【詳解】時,,求導(dǎo)得,當(dāng)時,,當(dāng)時,,函數(shù)在上遞增,在上遞減,且此時,時,,求導(dǎo)得,當(dāng)時,,當(dāng)時,,函數(shù)在上遞增,在上遞減,且此時,因此函數(shù)在處取得極小值,在處取得極大值,又,,當(dāng)時,,而函數(shù)在上的取值集合為,因此在上的取值集合為,函數(shù)的圖象如圖,觀察圖象得當(dāng)或時,直線與的圖象有1個交點,所以實數(shù)a的取值范圍是.故答案為:16.已知,關(guān)于x的方程有三個不同實數(shù)根,則m的取值范圍為.【答案】【知識點】根據(jù)二次函數(shù)零點的分布求參數(shù)的范圍、利用導(dǎo)數(shù)研究方程的根、用導(dǎo)數(shù)判斷或證明已知函數(shù)的單調(diào)性、由導(dǎo)數(shù)求函數(shù)的最值(不含參)【分析】利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性與最值,作出函數(shù)的圖象,令,則所求等價于有兩個不同實根,則.當(dāng)時,不滿足,舍去.則或,根據(jù)二次方程根的分布即可求解.【詳解】,當(dāng)時,f′x>0,函數(shù)單調(diào)遞增;當(dāng)時,f′x<0故當(dāng)時函數(shù)有最小值.當(dāng)時,,且時,;當(dāng)時,,且時,.作出函數(shù)的圖象如圖所示:
令,則所求等價于有兩個不同實根,則.不妨設(shè),當(dāng)時,不滿足,舍去.則或.當(dāng)時,可得,與矛盾,故舍去;當(dāng),設(shè),因為,所以,即,所以.故答案為:.17.已知函數(shù),若,則的最小值為.【答案】【知識點】利用導(dǎo)數(shù)研究雙變量問題、由導(dǎo)數(shù)求函數(shù)的最值(不含參)【分析】由得,,令,利用導(dǎo)函數(shù)研究其單調(diào)性和最值即可得到結(jié)果.【詳解】因為,若,則,令,則當(dāng)時,,單調(diào)遞減,當(dāng)時,,單調(diào)遞增,,所以,故的最小值為.故答案為:.三、解答題18.已知函數(shù),.(1)當(dāng)時,求曲線在點處的切線方程;(2)求的單調(diào)區(qū)間;(3)當(dāng)時,若對于任意,不等式成立,求a的取值范圍.【答案】(1)(2)答案見解析(3)【知識點】利用導(dǎo)數(shù)研究不等式恒成立問題、含參分類討論求函數(shù)的單調(diào)區(qū)間、求在曲線上一點處的切線方程(斜率)【分析】(1)由導(dǎo)數(shù)的意義求出切線的斜率,再把代入原函數(shù)求出,最后由點斜式寫出直線方程即可;(2)分,和三種情況,求導(dǎo)后令導(dǎo)數(shù)為零,解出兩個根,再由導(dǎo)數(shù)的正負確定單調(diào)區(qū)間即可;(3)含參數(shù)的函數(shù)不等式恒成立問題,先由單調(diào)性得到,,,解不等式得到參數(shù)的范圍,再比較參數(shù)大小,確定范圍即可.【詳解】(1)因為,所以,得到,所以,又,所以曲線在點處的切線方程為,即.(2)因為,定義域為,所以.當(dāng)時,令,即,解得,,所以,當(dāng)x變化時,,的變化情況如下表所示,單調(diào)遞減極小值單調(diào)遞增極大值單調(diào)遞減此時的單調(diào)遞減區(qū)間為和,單調(diào)遞增區(qū)間為,當(dāng)時,,易知時,,,,此時的單調(diào)遞減區(qū)間為,單調(diào)遞增區(qū)間為,當(dāng)時,令,即,解得,,若,即時,當(dāng)x變化時,,的變化情況如下表所示,x單調(diào)遞增極大值單調(diào)遞減極小值單調(diào)遞增此時的單調(diào)遞增區(qū)間為和,單調(diào)遞減區(qū)間為,若,即時,恒成立,當(dāng)且僅當(dāng)時取等號,此時在上單調(diào)遞增,若,即時,當(dāng)x變化時,,的變化情況如下表所示,單調(diào)遞增極大值單調(diào)遞減極小值單調(diào)遞增此時的單調(diào)遞增區(qū)間為和,單調(diào)遞減區(qū)間為.(3)當(dāng),且時,由(2)知,所以在區(qū)間上單調(diào)遞增,在區(qū)間上單調(diào)遞減,因為對于任意,不等式成立,所以,,.所以,得,,得;,得.因為,所以,所以a的取值范圍是.19.已知函數(shù).(1)當(dāng)時,求曲線在點處的切線方程;(2)若不等式恒成立,求實數(shù)的取值范圍.【答案】(1)(2)【知識點】求在曲線上一點處的切線方程(斜率)、利用導(dǎo)數(shù)研究不等式恒成立問題、由導(dǎo)數(shù)求函數(shù)的最值(不含參)【分析】(1)根據(jù)導(dǎo)數(shù)的幾何意義求解即可;(2)轉(zhuǎn)化問題為不等式對于恒成立,設(shè),,進而結(jié)合導(dǎo)數(shù)分析函數(shù)的單調(diào)性,進而求解即可.【詳解】(1)當(dāng)時,,,則,則,所以所求切線方程為,即.(2)由,即,,整理得,,即不等式對于恒成立,設(shè),,則,當(dāng)時,,,則;當(dāng)時,,,則,所以函數(shù)在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減,所以,則,即實數(shù)的取值范圍為.20.已知函數(shù).(1)當(dāng)時,求函數(shù)在處切線方程;(2)求函數(shù)的單調(diào)區(qū)間;(3)若,不等式在上存在實數(shù)解,求實數(shù)的取值范圍.【答案】(1);(2)答案見解析;(3).【知識點】利用導(dǎo)數(shù)研究能成立問題、含參分類討論求函數(shù)的單調(diào)區(qū)間、求在曲線上一點處的切線方程(斜率)【分析】(1)利用導(dǎo)數(shù)的幾何意義求切線方程;(2)對函數(shù)求導(dǎo),討論參數(shù)的符號研究函數(shù)的單調(diào)區(qū)間;(3)問題化為在上存在實數(shù)解,利用導(dǎo)數(shù)求右側(cè)表達式在上最小值,即可得范圍.【詳解】(1)當(dāng)時,,則,所以,,故在處切線方程為,所以.(2)由題設(shè),且,當(dāng)時,,即的遞增區(qū)間為,無遞減區(qū)間;當(dāng)時,有,有,此時的遞增區(qū)間為,遞減區(qū)間為.(3)原條件等價于在上存在實數(shù)解.所以在上存在實數(shù)解,令,則,在上,得,故在上單調(diào)遞增,所以的最小值為,故時不等式在上存在實數(shù)解.21.已知函數(shù).(1)討論函數(shù)在區(qū)間上的單調(diào)性;(2)若存在,使得成立,求實數(shù)的取值范圍.【答案】(1)在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增;(2)【知識點】利用導(dǎo)數(shù)求函數(shù)的單調(diào)區(qū)間(不含參)、利用導(dǎo)數(shù)研究能成立問題【分析】(1)求導(dǎo),即可根據(jù)導(dǎo)函數(shù)的正負求解,(2)將問題轉(zhuǎn)化為存在,成立,構(gòu)造函數(shù),求導(dǎo)得函數(shù)的最值即可求解.【詳解】(1),解得,因為x∈0,π,所以當(dāng),當(dāng),所以在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增;(2),當(dāng)時,由可得不成立,當(dāng)時,,令恒成立,故在單調(diào)遞減,所以,所以的取值范圍為.22.已知函數(shù).(1)若曲線在點處的切線經(jīng)過原點,求a的值;(2)設(shè),若對任意,均存在,使得,求a的取值范圍.【答案】(1);(2).【知識點】利用導(dǎo)數(shù)研究不等式恒成立問題、利用導(dǎo)數(shù)研究能成立問題、求在曲線上一點處的切線方程(斜率)、已知切線(斜率)求參數(shù)【分析】(1)利用導(dǎo)數(shù)的幾何意義求切線方程(含參數(shù)a),由切線過原點求出a的值;(2)利用導(dǎo)數(shù)研究的單調(diào)性并求出上的最大值,由二次函數(shù)性質(zhì)求在上的最大值,根據(jù)已知不等式恒(能)成立求參數(shù)a的范圍.【詳解】(1)由,可得.因為,,所以切點坐標(biāo)為,切線方程為:,因為切線經(jīng)過,所以,解得.(2)由題知的定義域為,,令,解得或,因為所以,所以,令,即,解得:,令,即,解得:或,所以增區(qū)間為,減區(qū)間為.因為,所以函數(shù)在區(qū)間的最大值為,函數(shù)在上單調(diào)遞增,故在區(qū)間上,所以,即,故,所以a的取值范圍是.23.已知函數(shù),(1)若,求在點處的切線方程.(2)若有兩個零點,求a的取值范圍.【答案】(1);(2).【知識點】求在曲線上一點處的切線方程(斜率)、利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的零點、根據(jù)函數(shù)零點的個數(shù)求參數(shù)范圍、由導(dǎo)數(shù)求函數(shù)的最值(含參)【分析】(1)把代入,求出導(dǎo)數(shù),利用導(dǎo)數(shù)的幾何意義求出切線方程.(2)求導(dǎo)后,分別在、和的情況下,求得單調(diào)性和最值,結(jié)合零點存在定理可確定符合題意的取值范圍.【詳解】(1)當(dāng)時,,求導(dǎo)得,則,而,所以函數(shù)的圖象在點處的切線方程為.(2)函數(shù)的定義域為R,求導(dǎo)得,①當(dāng)時,恒成立,函數(shù)在R上單調(diào)遞增,至多有一個零點,不合題意;②當(dāng)時,由,解得,當(dāng)時,;當(dāng)時,,函數(shù)在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增,則,當(dāng)時,,則,則至多有一個零點,不合題意;當(dāng)時,,則,而,則在上有唯一零點;由(1)知,當(dāng)時,,函數(shù)在上單調(diào)遞增,當(dāng)時,,即,當(dāng)時,,在上有唯一零點;因此當(dāng)時,有兩個不同零點,所以實數(shù)的取值范圍為.24.已知函數(shù),(1)當(dāng)時,求在上的最大值;(2)求的零點個數(shù).【答案】(1)1(2)答案見解析【知識點】由導(dǎo)數(shù)求函數(shù)的最值(不含參)、利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的零點【分析】(1)求導(dǎo),根據(jù)單調(diào)性即可求解最值,(2)參數(shù)分離,構(gòu)造函數(shù),求導(dǎo)確定函數(shù)的單調(diào)性,即可求解.【詳解】(1),,令,則單調(diào)遞減,且從而,,單調(diào)遞增;,,單調(diào)遞減.故,最大值為1,(2)令,則由,故,令,則從而在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞減.若,當(dāng)時,,若,當(dāng)時,;若,當(dāng)時,,當(dāng)時,.從而當(dāng)時,與有一個交點,時,與有兩個交點故時,有一個零點;時有兩個零點.25.設(shè)函數(shù).(1)當(dāng)時,求的單調(diào)區(qū)間;(2)若已知,且的圖象與相切,求的值;(3)在(2)的條件下,的圖象與有三個公共點,求的取值范圍.【答案】(1)的單調(diào)遞增區(qū)間為和,單調(diào)遞減區(qū)間為.(2)(3)【知識點】利用導(dǎo)數(shù)求函數(shù)的單調(diào)區(qū)間(不含參)、利用導(dǎo)數(shù)研究方程的根、已知切線(斜率)求參數(shù)【分析】(1)求導(dǎo),根據(jù)導(dǎo)數(shù)的正負即可求解單調(diào)性,(2)設(shè)出切點,根據(jù)點斜式求解切線方程,即可列等量關(guān)系,聯(lián)立方程求解,(3)將問題轉(zhuǎn)化為有三個實數(shù)根,即可對求導(dǎo)確定函數(shù)的單調(diào)性求解值域求解.【詳解】(1)當(dāng)時,,則,當(dāng)或時,;當(dāng)時,,所以的單調(diào)遞增區(qū)間為和,單調(diào)遞減區(qū)間為.(2)因,則,設(shè)函數(shù)與直線相切的切點是,因為,所以,所以有,可得,又,相減得,所以,所以,解得:;(3)時,,的圖象與有三個公共點,即方程有三個實數(shù)根,設(shè)函數(shù),則,時,或時,,在和上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減,時取極大值時取極小值,所以的取值范圍為.26.已知,函數(shù).(1)當(dāng)與都存在極小值,且極小值之和為0時,求實數(shù)的值;(2)當(dāng)時,若,求證:【答案】(1)(2)見解析【知識點】求已知函數(shù)的極值、利用導(dǎo)數(shù)研究雙變量問題、利用導(dǎo)數(shù)研究不等式恒成立問題【分析】(1)分別對,求導(dǎo),討論和,得出和的單調(diào)性,即可求出,的極小值,即可得出答案.(2)首先將函數(shù)零點代入函數(shù),變形為,不等式轉(zhuǎn)化為,再利用換元,構(gòu)造函數(shù),,利用導(dǎo)數(shù)證明不等式成立,即可證明.【詳解】(1),定義域均為,,
當(dāng)時,則,在單調(diào)遞增,無極值,與題不符;當(dāng)時,令,解得:,所以在單調(diào)遞減,在單調(diào)遞增,在取極小值,且;
又,當(dāng)時:,在單調(diào)遞減,無極值,與題不符;當(dāng)時:令,解得:,所以在單調(diào)遞減,在單調(diào)遞增,在取極小值,且;依題意,解得:,(2)當(dāng)時,,由題意可知,,兩式相減得,整理為,要證明,即證明,不妨設(shè),即證明,即,設(shè),即證明,設(shè),,所以函數(shù)在區(qū)間單調(diào)遞減,且,即在區(qū)間恒成立,即,即,得證.27.已知函數(shù).(1)求函數(shù)的單調(diào)區(qū)間;(2)對任意的、,當(dāng)時都有,求實數(shù)的取值范圍.【答案】(1)答案見解析(2)【知識點】利用導(dǎo)數(shù)研究不等式恒成立問題、含參分類討論求函數(shù)的單調(diào)區(qū)間、由函數(shù)在區(qū)間上的單調(diào)性求參數(shù)、利用導(dǎo)數(shù)研究雙變量問題【分析】(1)求出函數(shù)的定義域與導(dǎo)數(shù),對實數(shù)的取值進行分類討論,分析導(dǎo)數(shù)的符號變化,由此可得出函數(shù)的增區(qū)間和減區(qū)間;(2)設(shè),分析可知函數(shù)在上為增函數(shù),則在上恒成立,結(jié)合參變量分離法可得出,求出函數(shù)在上的最大值,即可得出實數(shù)的取值范圍.【詳解】(1)解:函數(shù)定義域為,.當(dāng)時,對任意的,,所以,函數(shù)的減區(qū)間為,無增區(qū)間;當(dāng)時,由得,由得.此時函數(shù)的增區(qū)間為,減區(qū)間為.綜上所述,當(dāng)時,函數(shù)的減區(qū)間為,無增區(qū)間;當(dāng)時,函數(shù)的增區(qū)間為,減區(qū)間為.(2)解:由,即.令,因為,則,所以,函數(shù)在上單調(diào)遞增,所以,在上恒成立,即在上恒成立,只需,設(shè),,在單調(diào)遞增,所以.綜上所述,實數(shù)的取值范圍為.28.設(shè)函數(shù).(1)若,求的單調(diào)區(qū)間和最小值;(2)在(1)的條件下,若存在零點,則討論在區(qū)間上零點個數(shù);(3)若存在,使得,求a的取值范圍.【答案】(1)單調(diào)遞減區(qū)間是,單調(diào)遞增區(qū)間是,最小值(2)僅有一個零點(3)【知識點】函數(shù)單調(diào)性、極值與最值的綜合應(yīng)用、利用導(dǎo)數(shù)研究能成立問題、用導(dǎo)數(shù)判斷或證明已知函數(shù)的單調(diào)性、利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的零點【分析】(1)對函數(shù)進行求導(dǎo)通分化簡,求出解得,在列出與在區(qū)間上的表格,即可得到答案.(2)由(1)知,在區(qū)間上的最小值為,因為存在零點,所以,從而.在對進行分類討論,再利用函數(shù)的單調(diào)性得出結(jié)論.(3)構(gòu)造函數(shù),在對進行求導(dǎo),在對進行分情況討論,即可得的得到答案.【詳解】(1)函數(shù)的定義域為,,由解得.與在區(qū)間上的情況如下:–↘↗所以,的單調(diào)遞減區(qū)間是,單調(diào)遞增區(qū)間是;在處取得極小值,無極大值,所以的最小值為.(2)由(1)知,在區(qū)間上的最小值為.因為存在零點,所以,即,從而.當(dāng)時,在區(qū)間上單調(diào)遞減,且,所以是在區(qū)間上的唯一零點.當(dāng)時,在區(qū)間上單調(diào)遞減,且,,所以在區(qū)間上僅有一個零點.綜上可知,若存在零點,則在區(qū)間上僅有一個零點.(3)設(shè),.①若,則,符合題意.②若,則,故當(dāng)時,,在上單調(diào)遞增.所以,存在,使得的充要條件為,解得.③若,則,故當(dāng)時,;當(dāng)時,.在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增.所以,存在,使得的充要條件為,而,所以不合題意.綜上,的取值范圍是.【點睛】關(guān)鍵點點睛:本題關(guān)鍵在于利用導(dǎo)數(shù)確定函數(shù)的單調(diào)性、單調(diào)區(qū)間,進而確定函數(shù)的最值從而求解.29.已知函數(shù).(1)當(dāng)時,討論的單調(diào)性;(2).(i)當(dāng)時,求的最小值;(ii)若在上恒成立,求的取值范圍.【答案】(1)在上單調(diào)遞減,在0,+∞上單調(diào)遞增.(2)(i);(ii)【知識點】利用導(dǎo)數(shù)求函數(shù)的單調(diào)區(qū)間(不含參)、利用導(dǎo)數(shù)研究不等式恒成立問題、含參分類討論求函數(shù)的單調(diào)區(qū)間【分析】(1)求出,就、分類討論后可得函數(shù)的單調(diào)性.(1)(i)求出,討論
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