2025年高考數(shù)學(xué)一輪專題復(fù)習(xí)全套考點(diǎn)突破和專題檢測(cè)專題14 導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用-函數(shù)的最值問(wèn)題5題型分類-備2025年高考數(shù)學(xué)一輪專題復(fù)習(xí)全套考點(diǎn)突破和專題檢測(cè)(解析版)_第1頁(yè)
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專題14導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用--函數(shù)的最值問(wèn)題5題型分類1.函數(shù)的最值函數(shù)最大值為極大值與靠近極小值的端點(diǎn)之間的最大者;函數(shù)最小值為極小值與靠近極大值的端點(diǎn)之間的最小者.導(dǎo)函數(shù)為(1)當(dāng)時(shí),最大值是與中的最大者;最小值是與中的最小者.(2)當(dāng)時(shí),最大值是與中的最大者;最小值是與中的最小者.一般地,設(shè)是定義在上的函數(shù),在內(nèi)有導(dǎo)數(shù),求函數(shù)在上的最大值與最小值可分為兩步進(jìn)行:(1)求在內(nèi)的極值(極大值或極小值);(2)將的各極值與和比較,其中最大的一個(gè)為最大值,最小的一個(gè)為最小值.注:①函數(shù)的極值反映函數(shù)在一點(diǎn)附近情況,是局部函數(shù)值的比較,故極值不一定是最值;函數(shù)的最值是對(duì)函數(shù)在整個(gè)區(qū)間上函數(shù)值比較而言的,故函數(shù)的最值可能是極值,也可能是區(qū)間端點(diǎn)處的函數(shù)值;②函數(shù)的極值點(diǎn)必是開(kāi)區(qū)間的點(diǎn),不能是區(qū)間的端點(diǎn);③函數(shù)的最值必在極值點(diǎn)或區(qū)間端點(diǎn)處取得.2.不等式的恒成立與能成立問(wèn)題(1)若函數(shù)在區(qū)間D上存在最小值和最大值,則不等式在區(qū)間D上恒成立;不等式在區(qū)間D上恒成立;不等式在區(qū)間D上恒成立;不等式在區(qū)間D上恒成立;(2)若函數(shù)在區(qū)間D上不存在最大(?。┲担抑涤?yàn)?,則不等式在區(qū)間D上恒成立.不等式在區(qū)間D上恒成立.(3)若函數(shù)在區(qū)間D上存在最小值和最大值,即,則對(duì)不等式有解問(wèn)題有以下結(jié)論:不等式在區(qū)間D上有解;不等式在區(qū)間D上有解;不等式在區(qū)間D上有解;不等式在區(qū)間D上有解;(4)若函數(shù)在區(qū)間D上不存在最大(小)值,如值域?yàn)?,則對(duì)不等式有解問(wèn)題有以下結(jié)論:不等式在區(qū)間D上有解不等式在區(qū)間D上有解(5)對(duì)于任意的,總存在,使得;(6)對(duì)于任意的,總存在,使得;(7)若存在,對(duì)于任意的,使得;(8)若存在,對(duì)于任意的,使得;(9)對(duì)于任意的,使得;(10)對(duì)于任意的,使得;(11)若存在,總存在,使得(12)若存在,總存在,使得.(一)求函數(shù)的最值1.求函數(shù)在閉區(qū)間上的最值時(shí),在得到極值的基礎(chǔ)上,結(jié)合區(qū)間端點(diǎn)的函數(shù)值,與的各極值進(jìn)行比較得到函數(shù)的最值.2.導(dǎo)函數(shù)中常用的兩種常用的轉(zhuǎn)化方法:一是利用導(dǎo)數(shù)研究含參函數(shù)的單調(diào)性,?;癁椴坏仁胶愠闪?wèn)題.注意分類討論與數(shù)形結(jié)合思想的應(yīng)用;二是函數(shù)的零點(diǎn)、不等式證明常轉(zhuǎn)化為函數(shù)的單調(diào)性、極(最)值問(wèn)題處理.題型1:求函數(shù)的最值(不含參)1-1.(2024·全國(guó))函數(shù)的最小值為.【答案】1【分析】由解析式知定義域?yàn)?,討論、、,并結(jié)合導(dǎo)數(shù)研究的單調(diào)性,即可求最小值.【詳解】由題設(shè)知:定義域?yàn)椋喈?dāng)時(shí),,此時(shí)單調(diào)遞減;當(dāng)時(shí),,有,此時(shí)單調(diào)遞減;當(dāng)時(shí),,有,此時(shí)單調(diào)遞增;又在各分段的界點(diǎn)處連續(xù),∴綜上有:時(shí),單調(diào)遞減,時(shí),單調(diào)遞增;∴故答案為:1.1-2.(2024高三·全國(guó)·專題練習(xí))已知函數(shù).(1)求曲線在點(diǎn)處的切線方程;(2)求在區(qū)間上的最大值;【答案】(1);(2);【分析】(1)首先求解切點(diǎn)和此點(diǎn)的導(dǎo)數(shù),然后表示出切線方程.(2)對(duì)函數(shù)求導(dǎo),然后通過(guò)再求導(dǎo)研究導(dǎo)數(shù)的單調(diào)性,從而分析出導(dǎo)數(shù)在與0的大小關(guān)系,從而求解出函數(shù)在的單調(diào)性,最后比較的大小,從而求解出函數(shù)的最大值;【詳解】(1)因?yàn)?,所以,則,又,所以曲線在點(diǎn)處的切線方程為.(2)令,則,當(dāng)時(shí),,在上單調(diào)遞增.因?yàn)?,,所以,使?所以當(dāng)時(shí),,單調(diào)遞減;當(dāng)時(shí),,單調(diào)遞增,所以函數(shù)可能在或處求得最大值,又,,所以.1-3.(2024·江蘇)若函數(shù)在內(nèi)有且只有一個(gè)零點(diǎn),則在上的最大值與最小值的和為.【答案】【分析】方法一:利用導(dǎo)數(shù)判斷函數(shù)在上的單調(diào)性,確定零點(diǎn)位置,求出參數(shù),再根據(jù)函數(shù)在上的單調(diào)性確定函數(shù)最值,即可解出.【詳解】[方法一]:【通性通法】單調(diào)性法求導(dǎo)得,當(dāng)時(shí),函數(shù)在區(qū)間內(nèi)單調(diào)遞增,且,所以函數(shù)在內(nèi)無(wú)零點(diǎn);當(dāng)時(shí),函數(shù)在區(qū)間內(nèi)單調(diào)遞減,在區(qū)間內(nèi)單調(diào)遞增.當(dāng)時(shí),;當(dāng)時(shí),.要使函數(shù)在區(qū)間內(nèi)有且僅有一個(gè)零點(diǎn),只需,解得.于是函數(shù)在區(qū)間上單調(diào)遞增,在區(qū)間上單調(diào)遞減,,所以最大值與最小值之和為.故答案為:.[方法二]:等價(jià)轉(zhuǎn)化由條件知有唯一的正實(shí)根,于是.令,則,所以在區(qū)間內(nèi)單調(diào)遞減,在區(qū)間內(nèi)單調(diào)遞增,且,當(dāng)時(shí),;當(dāng)時(shí),.只需直線與的圖像有一個(gè)交點(diǎn),故,下同方法一.[方法三]:【最優(yōu)解】三元基本不等式同方法二得,,當(dāng)且僅當(dāng)時(shí)取等號(hào),要滿足條件只需,下同方法一.[方法四]:等價(jià)轉(zhuǎn)化由條件知有唯一的正實(shí)根,即方程有唯一的正實(shí)根,整理得,即函數(shù)與直線在第一象限內(nèi)有唯一的交點(diǎn).于是平移直線與曲線相切時(shí),滿足題意,如圖.設(shè)切點(diǎn),因?yàn)椋谑?,解得,下同方法一.【整體點(diǎn)評(píng)】方法一:利用導(dǎo)數(shù)得出函數(shù)在上的單調(diào)性,確定零點(diǎn)位置,求出參數(shù),進(jìn)而問(wèn)題轉(zhuǎn)化為閉區(qū)間上的最值問(wèn)題,從而解出,是該類型題的通性通法;方法二:利用等價(jià)轉(zhuǎn)化思想,函數(shù)在上有唯一零點(diǎn)轉(zhuǎn)化為兩函數(shù)圖象有唯一交點(diǎn),從而求出參數(shù),使問(wèn)題得解;方法三:通過(guò)三元基本不等式確定取最值條件,從而求出參數(shù),使問(wèn)題得解,是該題的最優(yōu)解;方法四:將函數(shù)在上有唯一零點(diǎn)轉(zhuǎn)化為直線與曲線相切,從而求出參數(shù),使問(wèn)題得解.1-4.(2024·遼寧葫蘆島·二模)已知函數(shù),則的最大值是.【答案】【分析】利用導(dǎo)函數(shù)分析單調(diào)性求最值即可.【詳解】因?yàn)椋?當(dāng)時(shí),,所以在單調(diào)遞增;當(dāng)時(shí),,所以在單調(diào)遞減;所以.故答案為:.1-5.(2024·全國(guó))函數(shù)在區(qū)間的最小值、最大值分別為(

)A. B. C. D.【答案】D【分析】利用導(dǎo)數(shù)求得的單調(diào)區(qū)間,從而判斷出在區(qū)間上的最小值和最大值.【詳解】,所以在區(qū)間和上,即單調(diào)遞增;在區(qū)間上,即單調(diào)遞減,又,,,所以在區(qū)間上的最小值為,最大值為.故選:D題型2:求函數(shù)的最值(含參)2-1.(2024高三·全國(guó)·專題練習(xí))已知函數(shù),.討論函數(shù)的最值;【答案】答案見(jiàn)解析【分析】根據(jù)題意,求得,分和,兩種情況討論,求得函數(shù)的單調(diào)性,進(jìn)而求得函數(shù)的最值.【詳解】由函數(shù),可得其定義域?yàn)?,且,?dāng)時(shí),可得,在上單調(diào)遞增,無(wú)最值;當(dāng)時(shí),令,可得,所以在上單調(diào)遞減;令,可得,所以在單調(diào)遞增,所以的最小值為,無(wú)最大值.綜上可得:當(dāng)時(shí),無(wú)最值;當(dāng)時(shí),的最小值為,無(wú)最大值.2-2.(2024高三·全國(guó)·專題練習(xí))已知函數(shù).(1)當(dāng)時(shí),討論函數(shù)在上的單調(diào)性;(2)當(dāng)時(shí),求在內(nèi)的最大值;【答案】(1)函數(shù)在上單調(diào)遞增.(2)0【分析】(1)根據(jù)求導(dǎo)公式和運(yùn)算法則可得,由可得,,即可求解;(2)由題意可得,利用導(dǎo)數(shù)討論函數(shù)的性質(zhì)可得,進(jìn)而,則在內(nèi)單調(diào)遞增,即可求解.【詳解】(1)當(dāng)時(shí),,,且.當(dāng)時(shí),,,則,即,故函數(shù)在上單調(diào)遞增.(2),令,則,由且,可得,,則,在內(nèi)單調(diào)遞增,所以,又當(dāng)時(shí),,所以,在內(nèi)單調(diào)遞增,故.2-3.(2024·四川成都·模擬預(yù)測(cè))已知函數(shù),其中.(1)若a=2,求的單調(diào)區(qū)間;(2)已知,求的最小值.(參考數(shù)據(jù):)【答案】(1)減區(qū)間為,增區(qū)間為.(2)【分析】(1)對(duì)函數(shù)求導(dǎo),研究導(dǎo)函數(shù)的符號(hào),進(jìn)而確定其單調(diào)區(qū)間;(2)由題意得,即,對(duì)函數(shù)求導(dǎo),研究導(dǎo)函數(shù)的符號(hào),判斷單調(diào)性,進(jìn)而求最小值即可.【詳解】(1)由題設(shè),則,且,所以,當(dāng)時(shí),當(dāng)時(shí),所以的減區(qū)間為,增區(qū)間為.(2)由題意,所以,即,又,且,當(dāng)或時(shí),或時(shí),所以、上遞減,、上遞增,又極小值,故最小值為.2-4.(2024·天津和平·三模)已知函數(shù),,其中.(1)若曲線在處的切線與曲線在處的切線平行,求的值;(2)若時(shí),求函數(shù)的最小值;(3)若的最小值為,證明:當(dāng)時(shí),.【答案】(1)(2)(3)證明見(jiàn)解析【分析】(1)求出函數(shù)的導(dǎo)函數(shù),即可求出,,依題意兩數(shù)相等,即可得到方程,解得即可;(2)利用導(dǎo)數(shù)求出函數(shù)的單調(diào)區(qū)間,從而求出函數(shù)的最小值;(3)利用導(dǎo)數(shù)說(shuō)明的單調(diào)性,即可求出的最小值,從而得到的解析式,再利用導(dǎo)數(shù)求出的最大值,即可得證.【詳解】(1)因?yàn)?,,所以,,所以,,因?yàn)閮蓷l切線平行,所以,解得(2)由(1)可知,令,即,即,即,又,解得,令,解得,所以在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增,所以時(shí),函數(shù)的最小值為.(3)證明:因?yàn)椋?,,令,則,即,所以當(dāng)時(shí)解得,所以在上單調(diào)遞增,令,解得,所以在上單調(diào)遞減,所以在處取得極小值即最小值,所以,即的最小值為的解析式為,,則,令,解得,所以當(dāng)時(shí),即在上單調(diào)遞增,當(dāng)時(shí),即在上單調(diào)遞增,所以在處取得極大值即最大值,即,所以,即當(dāng)時(shí),總有.【點(diǎn)睛】方法點(diǎn)睛:導(dǎo)函數(shù)中常用的兩種常用的轉(zhuǎn)化方法:一是利用導(dǎo)數(shù)研究含參函數(shù)的單調(diào)性,常化為不等式恒成立問(wèn)題.注意分類討論與數(shù)形結(jié)合思想的應(yīng)用;二是函數(shù)的零點(diǎn)、不等式證明常轉(zhuǎn)化為函數(shù)的單調(diào)性、極(最)值問(wèn)題處理.(二)根據(jù)最值求參數(shù)已知函數(shù)在某區(qū)間上的最值求參數(shù)的值(或范圍)是求函數(shù)最值的逆向思維,一般先求導(dǎo)數(shù),利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性及極值點(diǎn),探索最值點(diǎn),根據(jù)已知最值列方程(不等式)解決問(wèn)題.其中注意分類討論思想的應(yīng)用.題型3:根據(jù)最值求參數(shù)3-1.(2024高三上·廣西桂林·階段練習(xí))已知函數(shù)在處取最大值,則實(shí)數(shù)(

)A. B.1 C. D.2【答案】C【分析】先對(duì)函數(shù)求導(dǎo),然后結(jié)合導(dǎo)數(shù)與單調(diào)性即可求解.【詳解】由題意得,,當(dāng)時(shí),在上恒成立,此時(shí)單調(diào)遞增,不符合題意,當(dāng)時(shí),當(dāng)時(shí),,函數(shù)單調(diào)遞減,當(dāng)時(shí),,函數(shù)單調(diào)遞增,故當(dāng)時(shí),函數(shù)取極大值也是最大值,故,故選:C.3-2.(2024高二下·四川綿陽(yáng)·期中)已知函數(shù).(1)討論函數(shù)的單調(diào)區(qū)間;(2)當(dāng)時(shí),函數(shù)在上的最大值為,求實(shí)數(shù)的值.【答案】(1)答案見(jiàn)解析(2)【分析】(1)求出的導(dǎo)函數(shù),對(duì)分類討論分析導(dǎo)函數(shù)的符號(hào),可得函數(shù)的單調(diào)性;(2)由題意,令,利用的單調(diào)性可得,從而在上單調(diào)遞減,即可確定在上的最大值,從而得解.【詳解】(1)由題意得,當(dāng)時(shí),在上恒成立,故函數(shù)在上單調(diào)遞增;當(dāng)時(shí),當(dāng)時(shí),,函數(shù)單調(diào)遞增,當(dāng)時(shí),,函數(shù)單調(diào)遞減,綜上,當(dāng)時(shí),函數(shù)在上單調(diào)遞增;當(dāng)時(shí),函數(shù)在單調(diào)遞增,上單調(diào)遞減.(2)由題意,,,令,,當(dāng)時(shí),,單調(diào)遞減,則,則,則在上單調(diào)遞減,故在上的最大值為,所以.3-3.(2024高三上·河南新鄉(xiāng)·周測(cè))若函數(shù)f(x)=x3﹣3x在區(qū)間(a,6﹣a2)上有最小值,則實(shí)數(shù)a的取值范圍是【答案】【分析】根據(jù)題意求出函數(shù)的導(dǎo)數(shù),因?yàn)楹瘮?shù)f(x)在區(qū)間(a,6﹣a2)上有最小值,所以f′(x)先小于0然后再大于0,所以結(jié)合二次函數(shù)的性質(zhì)可得:a<1<5﹣a2,進(jìn)而求出正確的答案.【詳解】由題意可得:函數(shù)f(x)=x3﹣3x,所以f′(x)=3x2﹣3.令f′(x)=3x2﹣3=0可得,x=±1;在上遞增,在(-1,1)上遞減,在(1,+)上遞增,因?yàn)楹瘮?shù)f(x)在區(qū)間(a,6﹣a2)上有最小值,則其最小值必為f(1),1(a,6﹣a2)即a<1<6﹣a2,又結(jié)合函數(shù)的性質(zhì)可得:f(a)=a3﹣3a≥f(1)=﹣2,且6﹣a2﹣a>0,聯(lián)立解得:﹣2≤a<1.故答案為[﹣2,1).【點(diǎn)睛】本題考查了利用導(dǎo)數(shù)求函數(shù)的單調(diào)區(qū)間與函數(shù)的最值的問(wèn)題,屬于中檔題.3-4.(2024高二·貴州貴陽(yáng)·階段練習(xí))若函數(shù)在區(qū)間上有最小值,則實(shí)數(shù)的取值范圍為.【答案】【分析】函數(shù)在區(qū)間上有最小值,即在這個(gè)區(qū)間上有極小值,而且極小值是開(kāi)區(qū)間的最小值,從而列不等式求解即可.【詳解】,所以在和上,,函數(shù)單調(diào)遞減;在上,,函數(shù)單調(diào)遞增;且當(dāng)時(shí),,即,所以在區(qū)間上有最小值,則:解得.故答案為:3-5.(2024·山東·一模)若函數(shù)在區(qū)間上存在最小值,則整數(shù)的取值可以是.【答案】(答案不唯一,、均可)【分析】利用導(dǎo)數(shù)分析函數(shù)的單調(diào)性與極值,作出圖形,求出使得的的值,根據(jù)函數(shù)在區(qū)間上有最小值可得出關(guān)于實(shí)數(shù)的不等式組,解之即可.【詳解】因?yàn)?,則.由可得,由可得或,所以,函數(shù)的減區(qū)間為,增區(qū)間為、,所以,函數(shù)的極大值為,極小值為,令,其中,則,解得,因?yàn)楹瘮?shù)在區(qū)間上存在最小值,則,解得,所以,整數(shù)的取值集合為.故答案為:(答案不唯一,、均可).3-6.(2024高三上·吉林長(zhǎng)春·開(kāi)學(xué)考試)函數(shù)在內(nèi)有最小值,則實(shí)數(shù)的取值范圍為.【答案】【分析】將函數(shù)在內(nèi)有最小值等價(jià)轉(zhuǎn)化成函數(shù)在內(nèi)必有極值點(diǎn),再利用導(dǎo)函數(shù)研究極值點(diǎn)的范圍即可求得實(shí)數(shù)的取值范圍.【詳解】由題意可得,函數(shù)的定義域?yàn)椋字?,若函?shù)在內(nèi)有最小值,則函數(shù)在內(nèi)必有極值點(diǎn),又,不妨設(shè)為方程的兩個(gè)不相等實(shí)數(shù)根,則有,不妨令,因此即可;令,根據(jù)零點(diǎn)存在定理可得,解得;經(jīng)檢驗(yàn)在內(nèi)有最小值,所以實(shí)數(shù)的取值范圍為.故答案為:【點(diǎn)睛】方法點(diǎn)睛:函數(shù)在某開(kāi)區(qū)間上有最值問(wèn)題一般情況下是轉(zhuǎn)化成有極值點(diǎn),再將極值點(diǎn)問(wèn)題轉(zhuǎn)化成其導(dǎo)函數(shù)在該區(qū)間內(nèi)有零點(diǎn)的問(wèn)題,利用零點(diǎn)存在定理即可實(shí)現(xiàn)問(wèn)題求解.3-7.(2024·全國(guó)·模擬預(yù)測(cè))已知四棱錐的各個(gè)頂點(diǎn)都在同一個(gè)球面上.若該球的體積為,則該四棱錐體積的最大值是.【答案】/【分析】根據(jù)球的體積求出半徑,再判斷出體積最大時(shí)為正四棱錐,根據(jù)直角三角形中勾股定理求出正四棱錐底面邊長(zhǎng)和高的關(guān)系,表示出正四棱錐的體積,通過(guò)導(dǎo)數(shù)求得其最大值.【詳解】球的體積,球的半徑要使該四棱錐體積最大,如圖四棱錐,對(duì)于底面所在的小圓中,頂點(diǎn)到該小圓面距離最大,也就是高最大,即點(diǎn)位于小圓圓心與球心所在直線與球面的交點(diǎn)(遠(yuǎn)離小圓圓心的那點(diǎn));同時(shí)要使四棱錐體積最大,底面四邊形面積取最大,(其中為與的夾角)所以當(dāng)、取最大即小圓的直徑,取最大為1時(shí),即時(shí),底面四邊形面積最大,也就是四邊形為正方形時(shí),其面積最大,因此當(dāng)四棱錐為正四棱錐時(shí),其體積最大.

設(shè),高,則,在Rt中,,即,所以正四棱錐的體積,故當(dāng)時(shí),,函數(shù)單調(diào)遞增;當(dāng)時(shí),,函數(shù)單調(diào)遞減,所以時(shí),函數(shù)取得最大值故答案為:.3-8.(2024高三下·云南昆明·階段練習(xí))已知函數(shù)在區(qū)間上最大值為M,最小值為m,則的值是.【答案】【分析】求導(dǎo),得到函數(shù)的單調(diào)性,進(jìn)而求出最值,得到答案.【詳解】由題意,,,在上,故函數(shù)單調(diào)遞增,所以,,,故的值是.故答案為:3-9.(2024·貴州畢節(jié)·模擬預(yù)測(cè))當(dāng)時(shí),函數(shù)的最小值為1,則.【答案】【分析】利用導(dǎo)數(shù)得到函數(shù)單調(diào)性,再分和討論即可.【詳解】當(dāng)時(shí),,所以在上單調(diào)遞減,當(dāng)時(shí),,令,解得,若,即,此時(shí)在和上單調(diào)遞減,注意當(dāng)分別代入分段函數(shù)的解析式得到的值均為,故在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增,則此時(shí),解得,但不滿足,故舍去;若,即,此時(shí)在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增,則此時(shí),解得,滿足,綜上所述,.故答案為:.【點(diǎn)睛】關(guān)鍵點(diǎn)睛:本題的關(guān)鍵是通過(guò)導(dǎo)數(shù)求出當(dāng)時(shí),從而得到導(dǎo)函數(shù)零點(diǎn),然后討論與0的大小關(guān)系,即對(duì)進(jìn)行分類討論得到值.(三)函數(shù)單調(diào)性、極值、最值得綜合應(yīng)用求函數(shù)在區(qū)間上的最值的方法:(1)若函數(shù)在區(qū)間上單調(diào),則與一個(gè)為最大值,另一個(gè)為最小值;(2)若函數(shù)在區(qū)間內(nèi)有極值,則要求先求出函數(shù)在區(qū)間上的極值,再與、比大小,最大的為最大值,最小的為最小值;(3)若函數(shù)在區(qū)間上只有唯一的極大點(diǎn),則這個(gè)極值點(diǎn)就是最大(最?。┲迭c(diǎn),此結(jié)論在導(dǎo)數(shù)的實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)常用到.題型4:函數(shù)單調(diào)性、極值、最值得綜合應(yīng)用4-1.(2024高三·全國(guó)·專題練習(xí))設(shè)函數(shù),已知是函數(shù)的極值點(diǎn).(1)若函數(shù)在內(nèi)單調(diào)遞減,求實(shí)數(shù)m的取值范圍;(2)討論函數(shù)的零點(diǎn)個(gè)數(shù);(3)求在內(nèi)的最值.【答案】(1)(2)有2個(gè)零點(diǎn)(3)最大值為,最小值為.【分析】(1)由已知可得,,根據(jù)已知可得,所以,代入可得,求導(dǎo)進(jìn)而根據(jù)已知,可推得在內(nèi)恒成立,分,,根據(jù)二次函數(shù)的性質(zhì)即可得出答案;(2)由已知可得,根據(jù)導(dǎo)函數(shù)得出函數(shù)的單調(diào)區(qū)間以及極大值,又,根據(jù)零點(diǎn)的存在性定理以及,即可得出函數(shù)零點(diǎn)的個(gè)數(shù);(3)由已知,求出導(dǎo)函數(shù).構(gòu)造,根據(jù)導(dǎo)函數(shù)得出恒成立,進(jìn)而即可得出恒成立,所以在上單調(diào)遞減,根據(jù)單調(diào)性即可得出答案.【詳解】(1)由已知可得,.因?yàn)槭呛瘮?shù)的極值點(diǎn),所以當(dāng)時(shí),,即,所以.此時(shí)有,.令,,則在上恒成立,所以,即在上單調(diào)遞減.又當(dāng)時(shí),,所以時(shí),,所以函數(shù)在上單調(diào)遞增;時(shí),,所以函數(shù)在上單調(diào)遞減.所以,當(dāng)時(shí),函數(shù)取得極小值,所以,所以.則,所以,.因?yàn)?,所?設(shè),要使在內(nèi)單調(diào)遞減,則應(yīng)有在內(nèi)恒成立,只需在內(nèi)恒成立,只需在上的最小值即可.當(dāng)時(shí),滿足條件;當(dāng)時(shí),,此時(shí),函數(shù)在處有最小值,所以,解得,所以;當(dāng)時(shí),,此時(shí),要使在上恒成立,所以只需,解得,所以.綜上可知,實(shí)數(shù)m的取值范圍為.(2)由已知可得,,則.因?yàn)?,所以?當(dāng)時(shí),有.當(dāng)時(shí),,所以在上單調(diào)遞增;當(dāng)時(shí),,所以在上單調(diào)遞減.故的極大值為.又,由零點(diǎn)存在性定理知,可知在內(nèi)存在一個(gè)零點(diǎn).又,故函數(shù)有2個(gè)零點(diǎn).(3)由題可得(且),則.設(shè),則,令,解得,當(dāng)時(shí),,所以在上單調(diào)遞減;當(dāng)時(shí),,所以在內(nèi)單調(diào)遞增.所以,故恒成立.又因?yàn)楫?dāng)且時(shí),,所以恒成立,所以在上單調(diào)遞減,故在內(nèi)的最大值為,最小值為.【點(diǎn)睛】方法點(diǎn)睛:根據(jù)導(dǎo)函數(shù)研究函數(shù)零點(diǎn)的個(gè)數(shù):先求出導(dǎo)函數(shù),然后得出函數(shù)的單調(diào)性,求出函數(shù)的極值,結(jié)合零點(diǎn)的存在性定理,即可得出零點(diǎn)的個(gè)數(shù).4-2.(2024高三·全國(guó)·專題練習(xí))已知.(1)求函數(shù)在內(nèi)的極值點(diǎn);(2)求函數(shù)在上的最值.【答案】(1)極大值點(diǎn)為,極小值點(diǎn)為(2)最小值為0,最大值為【分析】(1)利用導(dǎo)數(shù)討論的單調(diào)區(qū)間,然后可得;(2)利用二次導(dǎo)數(shù)討論單調(diào)性即可求解.【詳解】(1)由得.令,解得,,即,.又,所以,.,隨x變化而變化的情況如下表所示:x+0-0+↑極大值↓極小值↑所以函數(shù)在內(nèi)的極大值點(diǎn)為,極小值點(diǎn)為.(2)由題知.,記,則.因?yàn)?,所以,又,所以,所以函?shù)單調(diào)遞增,,所以當(dāng)時(shí),,即,函數(shù)單調(diào)遞減;當(dāng)時(shí),,即,函數(shù)單調(diào)遞增.,,,顯然,所以函數(shù)在上的最小值為,最大值為.4-3.(2024高三·全國(guó)·專題練習(xí))已知函數(shù),其中.(1)當(dāng)時(shí),求函數(shù)在內(nèi)的極值;(2)若函數(shù)在上的最小值為5,求實(shí)數(shù)的取值范圍.【答案】(1)極大值為9,無(wú)極小值(2)【分析】(1)首先求得導(dǎo)函數(shù),然后利用導(dǎo)函數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性,據(jù)此可求得函數(shù)的值域;(2)求得函數(shù)的導(dǎo)函數(shù),然后結(jié)合導(dǎo)函數(shù)的符號(hào)確定函數(shù)的單調(diào)性,分類討論即可求得實(shí)數(shù)的取值范圍.【詳解】(1)由題意得,當(dāng)時(shí),,則,令,得,,,在內(nèi)隨x變化而變化的情況如下表所示:x1+0單調(diào)遞增極大值9單調(diào)遞減故在內(nèi)的極大值為9,無(wú)極小值;(2),①當(dāng)時(shí),,且不恒為0,所以函數(shù)在區(qū)間上單調(diào)遞增,所以在上,,由題意,則,解得,與矛盾,②當(dāng)時(shí),,且不恒為0,所以函數(shù)在區(qū)間上單調(diào)遞減,所以在上,,符合題意,③當(dāng)時(shí),當(dāng)時(shí),,函數(shù)在區(qū)間上單調(diào)遞減,當(dāng)時(shí),,函數(shù)在區(qū)間上單調(diào)遞增,所以在上,,由題意,則,即,即,即,解得或,與矛盾,綜上,實(shí)數(shù)a的取值范圍為.【點(diǎn)睛】方法點(diǎn)睛:求函數(shù)在區(qū)間上的最值的方法:(1)若函數(shù)在區(qū)間上單調(diào),則與一個(gè)為最大值,另一個(gè)為最小值;(2)若函數(shù)在區(qū)間內(nèi)有極值,則要求先求出函數(shù)在區(qū)間上的極值,再與、比大小,最大的為最大值,最小的為最小值;(3)若函數(shù)在區(qū)間上只有唯一的極大點(diǎn),則這個(gè)極值點(diǎn)就是最大(最?。┲迭c(diǎn),此結(jié)論在導(dǎo)數(shù)的實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)常用到.4-4.(2024·天津河北·二模)已知,函數(shù),其中e是自然對(duì)數(shù)的底數(shù).(1)當(dāng)時(shí),求曲線在點(diǎn)處的切線方程;(2)當(dāng)時(shí),求函數(shù)的單調(diào)區(qū)間;(3)求證:函數(shù)存在極值點(diǎn),并求極值點(diǎn)的最小值.【答案】(1)(2)單調(diào)增區(qū)間為,單調(diào)減區(qū)間為(3)證明見(jiàn)解析,的最小值是e.【分析】(1)先求的導(dǎo)函數(shù),再點(diǎn)斜式求曲線在點(diǎn)處的切線方程(2)先求的導(dǎo)函數(shù),根據(jù)的正負(fù)判定函數(shù)的增減即可;(3)根據(jù)導(dǎo)數(shù)的分母正,需要分子有變號(hào)零點(diǎn),轉(zhuǎn)變?yōu)殡p變量函數(shù)的恒成立和有解問(wèn)題,利用導(dǎo)數(shù)再次確定新函數(shù)單調(diào)性和最值即可求解.【詳解】(1)當(dāng)時(shí),,,,,曲線在點(diǎn)處的切線方程,切線方程.(2)當(dāng)時(shí),,則令,得;令,得;所以,函數(shù)的單調(diào)增區(qū)間為,單調(diào)減區(qū)間為.(3)令,因?yàn)?,所以方程,有兩個(gè)不相等的實(shí)根,又因?yàn)椋?,令,列表如?-0+減極小值增所以存在極值點(diǎn).所以存在使得成立,所以存在使得,所以存在使得對(duì)任意的有解,因此需要討論等式左邊的關(guān)于的函數(shù),記,所以,當(dāng)時(shí),單調(diào)遞減;當(dāng)時(shí),單調(diào)遞增.所以當(dāng)時(shí),的最小值為.所以需要,即需要,即需要,即需要因?yàn)樵谏蠁握{(diào)遞增,且,所以需要,故的最小值是e.4-5.(四川省宜賓市2023屆高三三模數(shù)學(xué)(理科)試題)已知函數(shù).(1)討論函數(shù)的極值點(diǎn)個(gè)數(shù);(2)若,的最小值是,求實(shí)數(shù)m的所有可能值.【答案】(1)時(shí),恰有一個(gè)極值點(diǎn);時(shí),恰有三個(gè)極值點(diǎn);(2).【分析】(1)求出函數(shù)的導(dǎo)數(shù),按與分類討論,并借助零點(diǎn)存在性定理推理作答.(2)利用(1)中信息,按與探討利用導(dǎo)數(shù)函數(shù)的最小值作答.【詳解】(1)函數(shù)的定義域是,求導(dǎo)得,令,求導(dǎo)得,遞減,遞增,,①當(dāng)時(shí),,遞減,遞增,有1個(gè)極小值點(diǎn);②當(dāng)時(shí),,令,則,函數(shù)在上遞增,,即,當(dāng)時(shí),,此時(shí),使得,令,有,令,,即有在上遞增,,函數(shù)在上遞增,,則,當(dāng)時(shí),,此時(shí),使得,因此遞減,遞增,遞減,遞增,有3個(gè)極值點(diǎn),所以當(dāng)時(shí),恰有一個(gè)極值點(diǎn);當(dāng)時(shí),恰有三個(gè)極值點(diǎn).(2)由(1)知,①當(dāng)時(shí),在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增,,即,令,,函數(shù)在上單調(diào)遞增,,則;②當(dāng)時(shí),,使得,,使得,遞減,遞增,遞減,遞增,其中,則,顯然符合要求,即有,綜上提,所以m的所有可能值是上的實(shí)數(shù).【點(diǎn)睛】思路點(diǎn)睛:涉及含參的函數(shù)零點(diǎn)問(wèn)題,利用導(dǎo)數(shù)分類討論,研究函數(shù)的單調(diào)性、最值等,結(jié)合零點(diǎn)存在性定理,借助數(shù)形結(jié)合思想分析解決問(wèn)題.(四)不等式恒成立與存在性問(wèn)題1.求解不等式的恒成立問(wèn)題,常用的方法有:(1)分離參數(shù)求最值;(2)直接求函數(shù)的最值;(3)端點(diǎn)優(yōu)先法.要根據(jù)已知條件靈活選擇方法求解.2.在不等式恒成立或不等式有解條件下求參數(shù)的取值范圍,一般利用等價(jià)轉(zhuǎn)化的思想其轉(zhuǎn)化為函數(shù)的最值或值域問(wèn)題加以求解,可采用分離參數(shù)或不分離參數(shù)法直接移項(xiàng)構(gòu)造輔助函數(shù).題型5:不等式恒成立與存在性問(wèn)題5-1.(2024高三·全國(guó)·專題練習(xí))若存在,使得不等式成立,則m的取值范圍為【答案】【分析】利用參變分離可得,恒成立,設(shè),,利用導(dǎo)數(shù)可求其最小值,故可求參數(shù)的取值范圍.【詳解】存在,要使成立,即,,令,,即,又,設(shè),,則,則在內(nèi)單調(diào)遞增,,則,在內(nèi)單調(diào)遞增,,故m的取值范圍為.故答案為:.5-2.(2024·浙江金華·模擬預(yù)測(cè))對(duì)任意的,不等式恒成立,則實(shí)數(shù)的取值范圍為.【答案】【分析】移項(xiàng)化簡(jiǎn)可得.換元,根據(jù)的范圍,求得.構(gòu)造函數(shù),,求導(dǎo)根據(jù)導(dǎo)函數(shù)得出函數(shù)的單調(diào)性,以及的最小值,即可得出答案.【詳解】原題等價(jià)于,.令,,則.當(dāng)時(shí),.當(dāng)時(shí),,所以函數(shù)在上單調(diào)遞增;當(dāng)時(shí),,所以函數(shù)在上單調(diào)遞減.所以,函數(shù)在處取得唯一極大值,也是最大值.又,所以.令,,則.當(dāng)時(shí),.因?yàn)?,所以,?dāng)時(shí),,所以函數(shù)在上單調(diào)遞減;當(dāng)時(shí),,所以函數(shù)在上單調(diào)遞增.所以,函數(shù)在處取得唯一極小值,也是最小值.所以,當(dāng)時(shí),有.要使時(shí),有恒成立,則應(yīng)有.故答案為:.【點(diǎn)睛】方法點(diǎn)睛:移項(xiàng),構(gòu)造函數(shù),通過(guò)導(dǎo)函數(shù)得出函數(shù)的單調(diào)性,研究函數(shù)的最值,即可得出參數(shù)的取值范圍.5-3.(2024高三上·內(nèi)蒙古呼和浩特·開(kāi)學(xué)考試)設(shè)函數(shù),.(1)當(dāng)時(shí),求函數(shù)在處的切線方程;(2)討論函數(shù)的單調(diào)性;(3)若在R上恒成立,求實(shí)數(shù)a的取值范圍.【答案】(1)(2)答案見(jiàn)解析(3)【分析】(1)求出,,寫(xiě)出切線方程;(2),討論,,確定的正負(fù)找出單調(diào)區(qū)間.(3)恒成立,討論的單調(diào)性,由得a的取值范圍.【詳解】(1)∵

∴,,,∴切線方程為:.(2),①當(dāng)時(shí),,在R上單調(diào)遞增;②當(dāng)時(shí),,負(fù)0正減極小值增綜上所述:時(shí),的單調(diào)遞增區(qū)間為R;時(shí),的單調(diào)遞減區(qū)間為,單調(diào)遞增區(qū)間.(3),令,即,.①時(shí),,單調(diào)遞增,,故不成立,舍去.②時(shí),恒成立,此時(shí).③時(shí),由(2)知,,故只需即可,,即.綜上所述:.【點(diǎn)睛】方法點(diǎn)睛:恒(能)成立問(wèn)題的解法:若在區(qū)間上有最值,則(1)恒成立:;;(2)能成立:;.若能分離常數(shù),即將問(wèn)題轉(zhuǎn)化為:(或),則(1)恒成立:;;(2)能成立:;.5-4.(2024高三上·遼寧朝陽(yáng)·階段練習(xí))已知函數(shù),其中.(1)求函數(shù)的單調(diào)區(qū)間;(2)若存在,使得不等式成立,求的取值范圍.【答案】(1)答案見(jiàn)解析(2)【分析】(1)求得,分、和,分類討論,結(jié)合導(dǎo)數(shù)的符號(hào),即可求得函數(shù)的單調(diào)區(qū)間;(2)不等式轉(zhuǎn)化為,設(shè),根據(jù)題意得到存在,,求得,分、和,三種情況討論,得到函數(shù)的單調(diào)性和最值,進(jìn)而求得的取值范圍.【詳解】(1)解:由函數(shù)的定義域?yàn)椋?,?dāng)時(shí),無(wú)單調(diào)性;當(dāng)時(shí),對(duì)任意恒成立,所以函數(shù)的單調(diào)遞增區(qū)間為,,無(wú)單調(diào)遞減區(qū)間;當(dāng)時(shí),對(duì)任意恒成立,所以函數(shù)的單調(diào)遞減區(qū)間為,無(wú)單調(diào)遞增區(qū)間.(2)解:由不等式,即,則,設(shè),,根據(jù)題意,存在,,又由,且,當(dāng)時(shí),在上恒成立,不滿足題意;當(dāng)時(shí),方程,可得,即在上恒成立,則在上單調(diào)遞增,所以,即在上恒成立,不滿足題意;當(dāng)時(shí),令,得,,由和,得,則當(dāng)時(shí),,在上單調(diào)遞減,此時(shí),因此,當(dāng)時(shí),存在,使得不等式成立,所以滿足題意的的取值范圍為.【點(diǎn)睛】方法技巧:對(duì)于利用導(dǎo)數(shù)研究不等式的恒成立與有解問(wèn)題的求解策略:1、通常要構(gòu)造新函數(shù),利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性,求出最值,從而求出參數(shù)的取值范圍;2、利用可分離變量,構(gòu)造新函數(shù),直接把問(wèn)題轉(zhuǎn)化為函數(shù)的最值問(wèn)題.3、根據(jù)恒成立或有解求解參數(shù)的取值時(shí),一般涉及分離參數(shù)法,但壓軸試題中很少碰到分離參數(shù)后構(gòu)造的新函數(shù)能直接求出最值點(diǎn)的情況,進(jìn)行求解,若參變分離不易求解問(wèn)題,就要考慮利用分類討論法和放縮法,注意恒成立與存在性問(wèn)題的區(qū)別.5-5.(2024高三上·福建莆田·開(kāi)學(xué)考試)已知函數(shù),.(1)若不等式的解集為,求不等式的解集;(2)若對(duì)于任意的,不等式恒成立,求實(shí)數(shù)的取值范圍.【答案】(1)(2)【分析】(1)根據(jù)不等式的解集轉(zhuǎn)化為一元二次方程,利用根與系數(shù)之間的關(guān)系求出,然后解一元二次不等式即可;(2)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為在恒成立,令,,根據(jù)函數(shù)的單調(diào)性求出的范圍即可;【詳解】(1)若不等式的解集為,即1,2是關(guān)于的方程的兩個(gè)根,則,即,則,由得,即,得,解得或,即不等式的解集為.(2)不等式對(duì)于任意的恒成立,即對(duì)于任意的恒成立,令,,則,令,解得,當(dāng)時(shí),當(dāng)時(shí)時(shí)故在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減,又,,故,所以.5-6.(2024高三·全國(guó)·專題練習(xí))已知函數(shù),是上的奇函數(shù),當(dāng)時(shí),取得極值.(1)求函數(shù)的單調(diào)區(qū)間和極大值;(2)若對(duì)任意,都有成立,求實(shí)數(shù)的取值范圍;(3)若對(duì)任意,,都有成立,求實(shí)數(shù)的取值范圍.【答案】(1)的單調(diào)減區(qū)間為,單調(diào)增區(qū)間為和;極大值為2(2)(3)【分析】(1)由是上的奇函數(shù)求出,當(dāng)時(shí),取得極值,求出,利用導(dǎo)數(shù)求的單調(diào)區(qū)間和極大值;(2)對(duì)任意,都有成立,等價(jià)于在時(shí)恒成立,構(gòu)造新函數(shù),利用導(dǎo)數(shù)求區(qū)間內(nèi)的最大值即可;(3)依題意有在區(qū)間上的最大值都小于或等于的最小值,利用函數(shù)單調(diào)性和二次函數(shù)的性質(zhì),分別求在區(qū)間上的最大值和在區(qū)間上的最小值即可.【詳解】(1)是上的奇函數(shù),,即,得恒成立,可得,即,又當(dāng)時(shí),取得極值,,解得,故函數(shù),導(dǎo)函數(shù),令解得,當(dāng)或時(shí),,當(dāng)時(shí),,單調(diào)增區(qū)間為和,單調(diào)減區(qū)間為,故當(dāng)時(shí),取到極大值(2),對(duì)任意,都有成立,只需在時(shí)恒成立,構(gòu)造函數(shù),,則有,令可得或,當(dāng)時(shí),,單調(diào)遞減當(dāng)時(shí),,單調(diào)遞增,當(dāng)時(shí),,單調(diào)遞減,當(dāng)時(shí),取到極大值,又,故的最大值為8,故實(shí)數(shù)的取值范圍為:;(3)若對(duì)任意,,都有成立,即在區(qū)間上的最大值都小于或等于的最小值,由(1)可知:當(dāng)時(shí),單調(diào)遞減,當(dāng)時(shí),單調(diào)遞增,故當(dāng)時(shí),函數(shù)取到極小值,也是該區(qū)間的最小值,而為開(kāi)口向上的拋物線,對(duì)稱軸為,故當(dāng)時(shí)取最大值,由,解得故實(shí)數(shù)的取值范圍為:一、單選題1.(2024·全國(guó))當(dāng)時(shí),函數(shù)取得最大值,則(

)A. B. C. D.1【答案】B【分析】根據(jù)題意可知,即可解得,再根據(jù)即可解出.【詳解】因?yàn)楹瘮?shù)定義域?yàn)?,所以依題可知,,,而,所以,即,所以,因此函數(shù)在上遞增,在上遞減,時(shí)取最大值,滿足題意,即有.故選:B.2.(2024·全國(guó))已知正四棱錐的側(cè)棱長(zhǎng)為l,其各頂點(diǎn)都在同一球面上.若該球的體積為,且,則該正四棱錐體積的取值范圍是(

)A. B. C. D.【答案】C【分析】設(shè)正四棱錐的高為,由球的截面性質(zhì)列方程求出正四棱錐的底面邊長(zhǎng)與高的關(guān)系,由此確定正四棱錐體積的取值范圍.【詳解】∵球的體積為,所以球的半徑,[方法一]:導(dǎo)數(shù)法設(shè)正四棱錐的底面邊長(zhǎng)為,高為,則,,所以,所以正四棱錐的體積,所以,當(dāng)時(shí),,當(dāng)時(shí),,所以當(dāng)時(shí),正四棱錐的體積取最大值,最大值為,又時(shí),,時(shí),,所以正四棱錐的體積的最小值為,所以該正四棱錐體積的取值范圍是.故選:C.[方法二]:基本不等式法由方法一故所以當(dāng)且僅當(dāng)取到,當(dāng)時(shí),得,則當(dāng)時(shí),球心在正四棱錐高線上,此時(shí),,正四棱錐體積,故該正四棱錐體積的取值范圍是3.(2024高二下·全國(guó)·專題練習(xí))如果圓柱的軸截面周長(zhǎng)l為定值,那么圓柱的體積的最大值是(

)A. B.C. D.【答案】A【分析】由題意,,則,求導(dǎo)分析單調(diào)性,即可得最大值【詳解】設(shè)底面半徑為,高為,則,即,所以,則,令則,令則;令則,故當(dāng),單調(diào)遞增,當(dāng),單調(diào)遞減,即時(shí),取得最大值.故選:A.4.(2024高三上·河南焦作·期中)在直角坐標(biāo)系中,一個(gè)長(zhǎng)方形的四個(gè)頂點(diǎn)都在橢圓上,將該長(zhǎng)方形繞軸旋轉(zhuǎn),得到一個(gè)圓柱體,則該圓柱體的體積最大時(shí),其側(cè)面積為(

)A. B. C. D.【答案】C【分析】設(shè)橢圓與長(zhǎng)方形在第一象限交點(diǎn)為,即可得圓柱體的母線長(zhǎng)為,底面圓的半徑為,可得圓柱體的體積為,令,利用導(dǎo)數(shù)求的最大值,即可求得答案【詳解】設(shè)橢圓與長(zhǎng)方形在第一象限交點(diǎn)為,根據(jù)長(zhǎng)方形和橢圓的對(duì)稱性可得,將該長(zhǎng)方形繞軸旋轉(zhuǎn)得到的圓柱體的母線長(zhǎng)為,底面圓的半徑為,由可得,所以圓柱體的體積為,令,則,令,解得,所以當(dāng),,單調(diào)遞增;當(dāng),,單調(diào)遞減,所以當(dāng)時(shí),有最大值,即此時(shí)圓柱體的體積最大,所以此時(shí)圓柱體的母線長(zhǎng)為,底面圓的半徑為,故圓柱體的側(cè)面積為故選:C5.(2024·陜西咸陽(yáng)·模擬預(yù)測(cè))已知不等式有實(shí)數(shù)解,則實(shí)數(shù)的取值范圍為(

)A. B. C. D.【答案】C【分析】構(gòu)造兩個(gè)函數(shù),先利用導(dǎo)數(shù)求出單調(diào)區(qū)間,從而得到在處取到最小值,再利用二次函數(shù)的性質(zhì)知在處取到最大值,從而可求出結(jié)果.【詳解】,所以不等式有實(shí)數(shù)解,即不等式成立,設(shè),,當(dāng)時(shí),,當(dāng)時(shí),,所以在區(qū)間上是減函數(shù),在區(qū)間上是增函數(shù),,又因?yàn)?,?dāng)時(shí),,因?yàn)椴坏仁接袑?shí)數(shù)解,則故選:C.【點(diǎn)睛】關(guān)鍵點(diǎn)睛:處理本題的關(guān)鍵在于,通過(guò)構(gòu)造兩個(gè)函數(shù),利用導(dǎo)數(shù)和二次函數(shù)的性質(zhì),分別求出兩個(gè)函數(shù)的最值,兩個(gè)函數(shù)均在處取到最值,從而得解.6.(2024·四川成都·模擬預(yù)測(cè))若關(guān)于的不等式在內(nèi)有解,則實(shí)數(shù)的取值范圍是(

)A. B. C. D.【答案】B【分析】題設(shè)中的不等式等價(jià)于,令,結(jié)合導(dǎo)數(shù)可得該函數(shù)的單調(diào)性,結(jié)合可得的解,從而可求實(shí)數(shù)的取值范圍.【詳解】由有意義可知,.由,得.令,即有.因?yàn)?,所以,令,?wèn)題轉(zhuǎn)化為存在,使得.因?yàn)椋?,即,解得;令,即,解得,所以在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減.又,所以當(dāng)時(shí),.因?yàn)榇嬖?,使得成立,所以只需且,解?故選:.7.(2024高三·全國(guó)·對(duì)口高考)已知在區(qū)間上的最大值就是函數(shù)的極大值,則m的取值范圍是(

)A. B. C. D.【答案】C【分析】由函數(shù)的極大值與最大值的關(guān)系即可求解.【詳解】,令,得,因?yàn)樵趨^(qū)間上的最大值就是函數(shù)的極大值,則必有,所以.故選:C.8.(2024高三上·重慶沙坪壩·階段練習(xí))已知a,,關(guān)于x的不等式在R上恒成立,則的最大值為(

)A. B. C. D.【答案】B【分析】數(shù)形結(jié)合,分類討論不成立,則,要最大,需要,,對(duì)于取定的b,要最大需要a更大,所以只需過(guò)的切線斜率最大.借助導(dǎo)數(shù)求函數(shù)的最值.【詳解】如圖,

由圖象可知,不成立,則,要最大,需要,;時(shí),時(shí)不成立,則;對(duì)于取定的b,要最大需要a更大,所以只需過(guò)作的切線,切線斜率即為最大的a.設(shè)切點(diǎn),則,.,,當(dāng)時(shí),,單調(diào)遞增;當(dāng)時(shí),,單調(diào)遞減.所以在時(shí),取得最大值.故選:B.9.(2024高三上·江蘇鎮(zhèn)江·開(kāi)學(xué)考試)對(duì)于實(shí)數(shù),不等式恒成立,則實(shí)數(shù)m的取值范圍為(

)A. B. C. D.【答案】C【分析】構(gòu)造同構(gòu)函數(shù),分析單調(diào)性,轉(zhuǎn)化為恒成立,即,再求解的最小值即可.【詳解】已知,由知.故排除BD.由得,,構(gòu)造函數(shù),是上的增函數(shù),則由得,即,令,,由得,當(dāng),則單調(diào)遞減,當(dāng),則單調(diào)遞增,,則,又,則.故選:C.二、填空題10.(2024·全國(guó)·模擬預(yù)測(cè))在直角坐標(biāo)系中,矩形的四個(gè)頂點(diǎn)都在橢圓上,將該矩形繞軸旋轉(zhuǎn)一周,得到一個(gè)圓柱體,當(dāng)該圓柱體的體積最大時(shí),其側(cè)面積為【答案】/【分析】設(shè)橢圓與長(zhǎng)方形在第一象限交點(diǎn)為,即可得圓柱體的母線長(zhǎng)為,底面圓的半徑為,可得圓柱體的體積為,令,利用導(dǎo)數(shù)求的最大值,即可求得答案.【詳解】設(shè)矩形在第一象限的頂點(diǎn)坐標(biāo)為,根據(jù)長(zhǎng)方形和橢圓的對(duì)稱性可得,將該矩形繞軸旋轉(zhuǎn)一周得到的圓柱體的母線長(zhǎng),底面圓的半徑,由,可得,所以圓柱體的體積,令,則,令,解得,所以當(dāng)時(shí),單調(diào)遞增,當(dāng)時(shí),單調(diào)遞減,所以當(dāng)時(shí),有最大值,即此時(shí)圓柱體的體積最大,所以此時(shí)圓柱體的母線長(zhǎng),底面圓的半徑,故圓柱體的側(cè)面積為.故答案為:.11.(2024高三上·重慶·階段練習(xí))已知,則當(dāng)取得最大值時(shí),.【答案】【分析】設(shè),利用二倍角的正切公式得到,再利用導(dǎo)數(shù)即可求出其最值時(shí)的值,再代入即可得到答案.【詳解】設(shè),因?yàn)椋瑒t,則,則.設(shè)函數(shù),則.當(dāng)時(shí),即,,此時(shí)單調(diào)遞增;當(dāng)時(shí),即,,此時(shí)單調(diào)遞減,所以當(dāng)時(shí),取得最大值,即取得最大值,此時(shí).故答案為:.【點(diǎn)睛】關(guān)鍵點(diǎn)睛:本題的關(guān)鍵是利用二倍角公式構(gòu)造出關(guān)于的函數(shù)關(guān)系,再利用導(dǎo)數(shù)法求出最值即可.12.(2024高三上·四川成都·開(kāi)學(xué)考試)已知面積為的銳角其內(nèi)角A,B,C所對(duì)邊分別為a,b,c,且,則邊c的最小值為.【答案】2【分析】利用正余弦定理化簡(jiǎn)可得,再由面積公式化簡(jiǎn)得,構(gòu)造函數(shù)利用導(dǎo)數(shù)求最小值即可.【詳解】,,由正余弦定理可得:,化簡(jiǎn)得,由余弦定理可得,即,又,故,所以,其中,令,,當(dāng)時(shí),,則,單調(diào)遞減,當(dāng)時(shí),,則,單調(diào)遞增,、所以,所以,即,當(dāng)時(shí),等號(hào)成立.故答案為:213.(2024高三上·吉林長(zhǎng)春·開(kāi)學(xué)考試)函數(shù)在內(nèi)有最小值,則實(shí)數(shù)的取值范圍為.【答案】【分析】將函數(shù)在內(nèi)有最小值等價(jià)轉(zhuǎn)化成函數(shù)在內(nèi)必有極值點(diǎn),再利用導(dǎo)函數(shù)研究極值點(diǎn)的范圍即可求得實(shí)數(shù)的取值范圍.【詳解】由題意可得,函數(shù)的定義域?yàn)椋字?,若函?shù)在內(nèi)有最小值,則函數(shù)在內(nèi)必有極值點(diǎn),又,不妨設(shè)為方程的兩個(gè)不相等實(shí)數(shù)根,則有,不妨令,因此即可;令,根據(jù)零點(diǎn)存在定理可得,解得;經(jīng)檢驗(yàn)在內(nèi)有最小值,所以實(shí)數(shù)的取值范圍為.故答案為:【點(diǎn)睛】方法點(diǎn)睛:函數(shù)在某開(kāi)區(qū)間上有最值問(wèn)題一般情況下是轉(zhuǎn)化成有極值點(diǎn),再將極值點(diǎn)問(wèn)題轉(zhuǎn)化成其導(dǎo)函數(shù)在該區(qū)間內(nèi)有零點(diǎn)的問(wèn)題,利用零點(diǎn)存在定理即可實(shí)現(xiàn)問(wèn)題求解.14.(2024·湖北武漢·三模)已知函數(shù),,則函數(shù)的最小值為.【答案】/0.5【分析】對(duì)求導(dǎo),然后令,判斷的單調(diào)性,得到的值域,從而判斷的單調(diào)性,即可確定函數(shù)的最小值.【詳解】因?yàn)?,所以,記,,則,因?yàn)?,所以,所以在上單調(diào)遞增,所以,所以在上恒成立,所以在上單調(diào)遞增,故當(dāng)時(shí),函數(shù)有最小值為,故答案為:15.(2024·安徽安慶·二模)已知,且,則的最小值為.【答案】1【分析】由,得,構(gòu)造函數(shù),,用導(dǎo)數(shù)得在上為增函數(shù),可得,即,代入后再構(gòu)造函數(shù),利用導(dǎo)數(shù)可求出最小值.【詳解】因?yàn)椋?,所以,所以,且,所以,設(shè),,則,因?yàn)椋?,在上為增函?shù),因?yàn)椋?,則,所以,所以,令,則,令,則,則在上為增函數(shù),令得,即,則存在唯一實(shí)數(shù),使得,即,所以當(dāng)時(shí),,,當(dāng)時(shí),,,所以在上為減函數(shù),在上為增函數(shù),所以.所以的最小值為.故答案為:.【點(diǎn)睛】關(guān)鍵點(diǎn)點(diǎn)睛:將變形為,再利用指對(duì)同構(gòu),設(shè),,將化為是本題解題關(guān)鍵.16.(2024·海南??凇つM預(yù)測(cè))已知正實(shí)數(shù),滿足:,則的最小值為.【答案】【分析】將變形為,設(shè),對(duì)求導(dǎo)可知在上單調(diào)遞增,所以,則,所以,令,對(duì)求導(dǎo),即可求出的最小值【詳解】由可得:,所以,,設(shè),,所以在上單調(diào)遞增,所以,則,所以,所以,所以,令,令,解得:;令,解得:;所以在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增,所以.故的最小值為.故答案為:.17.(2024高三·福建泉州·階段練習(xí))已知函數(shù)的最小值為0,則a的取值范圍為.【答案】【分析】把函數(shù)化成分段函數(shù),按分段討論函數(shù)的取值情況作答.【詳解】函數(shù)定義域?yàn)椋?,顯然,當(dāng)時(shí),,當(dāng)時(shí),函數(shù)在上單調(diào)遞減,,因此,當(dāng)時(shí),函數(shù)在上單調(diào)遞減,其取值集合為,函數(shù)在上單調(diào)遞增,函數(shù)值集合為,因此存在,使得,而,于是,不符合題意,當(dāng)時(shí),,令,,當(dāng)時(shí),,即在上單調(diào)遞增,,,即有,當(dāng)時(shí),,即,當(dāng)且僅當(dāng)時(shí)取等號(hào),因此,當(dāng)時(shí),,顯然當(dāng)時(shí),,函數(shù)在上單調(diào)遞減,,不符合題意,綜上得,,所以則a的取值范圍為.故答案為:18.(2024高三下·江蘇南通·開(kāi)學(xué)考試)若函數(shù)的最小值為,則.【答案】【分析】分類討論,根據(jù)函數(shù)的單調(diào)性與最值的關(guān)系求解.【詳解】當(dāng)時(shí),,,當(dāng)時(shí),,當(dāng)時(shí),,所以在單調(diào)遞減,在單調(diào)遞增,所以解得,與矛盾;當(dāng)時(shí),,(i)若,即,則有在單調(diào)遞減,單調(diào)遞增,所以解得,與矛盾;(ii)若,即,則有在單調(diào)遞減,單調(diào)遞增,所以解得,滿足題意;綜上,,故答案為:.19.(2024高三·全國(guó)·專題練習(xí))若函數(shù)在區(qū)間上存在最大值,則實(shí)數(shù)的取值范圍為【答案】【分析】根據(jù)開(kāi)區(qū)間上連續(xù)函數(shù)的最值點(diǎn)必為導(dǎo)函數(shù)的零點(diǎn),然后求導(dǎo),數(shù)形結(jié)合,根據(jù)零點(diǎn)存在性定理建立不等式即可求解【詳解】因?yàn)?,且函?shù)在區(qū)間上存在最大值,故只需滿足,所以,解得.故答案為:20.(2024·山西運(yùn)城·模擬預(yù)測(cè))已知函數(shù),若函數(shù)在上存在最小值.則實(shí)數(shù)的取值范圍是.【答案】【分析】先利用導(dǎo)數(shù)判斷出函數(shù)的極值點(diǎn),建立不等式,即可求出的取值范圍.【詳解】,,當(dāng)時(shí),,單調(diào)遞減;當(dāng)或時(shí),,單調(diào)遞增,∴在處取得極小值,在處取得極大值.令,解得或,又∵函數(shù)在上存在最小值,且為開(kāi)區(qū)間,所以,解得.即的取值范圍是.故答案為:.21.(2024·貴州黔東南·模擬預(yù)測(cè))若存在實(shí)數(shù)(),使得關(guān)于x的不等式對(duì)恒成立,則b的最大值是.【答案】【分析】先考慮恒成立,得到.再考慮恒成立,得到,再解不等式即得解.【詳解】當(dāng),且時(shí),由,得.設(shè),則.當(dāng)時(shí),,在上單調(diào)遞增,當(dāng)時(shí),,在上單調(diào)遞減.所以,得,等價(jià)于,而,當(dāng)且僅當(dāng)時(shí)等號(hào)成立.所以,則,所以,解得,所以b的最大值是.故答案為:【點(diǎn)睛】方法點(diǎn)睛:求解不等式的恒成立問(wèn)題,常用的方法有:(1)分離參數(shù)求最值;(2)直接求函數(shù)的最值;(3)端點(diǎn)優(yōu)先法.要根據(jù)已知條件靈活選擇方法求解.22.(2024高三下·陜西安康·階段練習(xí))若不等式對(duì)恒成立,則a的取值范圍是.【答案】【分析】觀察解析式的結(jié)構(gòu),用同構(gòu)思路構(gòu)造函數(shù),運(yùn)用導(dǎo)數(shù)判斷單調(diào)性求解.【詳解】令,則,令,,則,當(dāng)時(shí),;當(dāng)時(shí),,所以函數(shù)在區(qū)間上單調(diào)遞增,在區(qū)間上單調(diào)遞減,所以,當(dāng)x趨近于0時(shí),趨近于,所以,令,,,則,當(dāng)時(shí),;當(dāng)時(shí),,所以函數(shù)在區(qū)間上單調(diào)遞減,在區(qū)間上單調(diào)遞增,所以,若恒成立,即恒成立,所以,所以;故答案為:.【點(diǎn)睛】觀察函數(shù)的解析式的結(jié)構(gòu)是問(wèn)題的核心,如果是直接求導(dǎo),則很難計(jì)算,一般來(lái)說(shuō),當(dāng)導(dǎo)函數(shù)的結(jié)構(gòu)很復(fù)雜的時(shí)候,應(yīng)該考慮是否存在其他方式解決問(wèn)題.三、解答題23.(2024·北京)已知函數(shù).(1)若,求曲線在點(diǎn)處的切線方程;(2)若在處取得極值,求的單調(diào)區(qū)間,以及其最大值與最小值.【答案】(1);(2)函數(shù)的增區(qū)間為、,單調(diào)遞減區(qū)間為,最大值為,最小值為.【分析】(1)求出、的值,利用點(diǎn)斜式可得出所求切線的方程;(2)由可求得實(shí)數(shù)的值,然后利用導(dǎo)數(shù)分析函數(shù)的單調(diào)性與極值,由此可得出結(jié)果.【詳解】(1)當(dāng)時(shí),,則,,,此時(shí),曲線在點(diǎn)處的切線方程為,即;(2)因?yàn)椋瑒t,由題意可得,解得,故,,列表如下:增極大值減極小值增所以,函數(shù)的增區(qū)間為、,單調(diào)遞減區(qū)間為.當(dāng)時(shí),;當(dāng)時(shí),.所以,,.24.(2004·浙江)設(shè)曲線在點(diǎn)處的切線l與x軸y軸所圍成的三角形面積為.(1)求切線l的方程;(2)求的最大值.【答案】(1);(2).【分析】(1)求出導(dǎo)函數(shù),由導(dǎo)數(shù)的幾何意義求得切線方程;(2)求出切線與坐標(biāo)的交點(diǎn)坐標(biāo),計(jì)算出三角形面積后,由導(dǎo)數(shù)求得最大值.【詳解】(1),時(shí),所以切線方程為,即.(2)在中,令得,令得,因?yàn)?,所以,,所以時(shí),,遞增,時(shí),,遞減,所以.25.(2004·湖南)已知函數(shù),其中,e為自然對(duì)數(shù)的底數(shù).(1)討論函數(shù)的單調(diào)性;(2)求函數(shù)在區(qū)間上的最大值.【答案】(1)當(dāng)時(shí),在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減;當(dāng)時(shí),在和上單調(diào)遞減;在上單調(diào)遞增;(2)當(dāng)時(shí),最大值是;當(dāng)時(shí),最大值是;當(dāng)時(shí),在區(qū)間上的最大值是.【分析】(1)先確定函數(shù)的定義域然后求導(dǎo)數(shù),討論,在函數(shù)的定義域內(nèi)解不等式和即可.(2)欲求函數(shù)在區(qū)間上的最大值,先求在區(qū)間上的單調(diào)性,討論的值,分別求出最大值.【詳解】(1),函數(shù)定義域?yàn)椋?dāng)時(shí),令,得.若,則,從而在上單調(diào)遞增;若,則,從而在上單調(diào)遞減.當(dāng)時(shí),令,得,解得或,有.若,則或,從而在和上單調(diào)遞減;若,則,從而在上單調(diào)遞增;(2)由(1)中求得單調(diào)性可知,當(dāng)時(shí),在區(qū)間上單調(diào)遞增,最大值是.當(dāng)時(shí),在區(qū)間上單調(diào)遞增,最大值是.當(dāng)時(shí),在區(qū)間上單調(diào)遞增,在區(qū)間單調(diào)遞減,最大值是.26.(2024高二下·黑龍江大慶·期中)已知函數(shù).(1)若時(shí),求的單調(diào)區(qū)間;(2)求在上的最小值.【答案】(1)遞增區(qū)間為,遞減區(qū)間為;(2)答案見(jiàn)解析.【分析】(1)把代入,利用導(dǎo)數(shù)求出的單調(diào)區(qū)間作答.(2)利用導(dǎo)數(shù)分段討論函數(shù)在上的單調(diào)性,再求出最小值作答.【詳解】(1)當(dāng)時(shí),的定義域?yàn)?,求?dǎo)得,當(dāng)時(shí),,當(dāng)時(shí),,即函數(shù)在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減,所以函數(shù)的遞增區(qū)間為,遞減區(qū)間為.(2),函數(shù),求導(dǎo)得,由,得,當(dāng)時(shí),,當(dāng)時(shí)取等號(hào),因此函數(shù)在上單調(diào)遞增,,當(dāng)時(shí),由,得,由,得,于是函數(shù)在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減,,由,得,當(dāng)時(shí),,當(dāng)時(shí),,當(dāng)時(shí),,所以當(dāng)時(shí),函數(shù)的最小值為,當(dāng)時(shí),函數(shù)的最小值為.27.(2024·江西)已知函數(shù)在上單調(diào)遞減,且滿足,.(1)求的取值范圍;(2)設(shè),求在上的最大值和最小值.【答案】(1)(2)見(jiàn)解析【分析】(1)由題設(shè)條件可得,求出導(dǎo)數(shù)后就、、、分類討論后可求其范圍.(2)易得,求出其導(dǎo)數(shù)后就、、、分類討論后可得參數(shù)的取值范圍.【詳解】(1)由,得,則,,依題意須對(duì)于任意,有.當(dāng)時(shí),因?yàn)槎魏瘮?shù)的圖像開(kāi)口向上,而,所以須,即.當(dāng)時(shí),對(duì)任意有,符合條件;當(dāng)時(shí),對(duì)于任意,,符合條件;當(dāng)時(shí),因,不符合條件,故的取值范圍為.(2)因(i)當(dāng)時(shí),,在上取得最小值,在上取得最大值,(ii)當(dāng)時(shí),對(duì)于任意有.在取得最大值,在取得最小值.(iii)當(dāng)時(shí),由得,①若,即時(shí),在上單調(diào)遞增,在得最小值;在取得最大值.②若,即時(shí),在取得最大值,在或取得最小值,而,,則當(dāng)時(shí),在取得最小值,當(dāng)時(shí),在取得最小值.28.(2024高二下·山西朔州·階段練習(xí))設(shè)a∈R,函數(shù)f(x)=ax3-3x2.(1)若x=2是函數(shù)y=f(x)的極值點(diǎn),求a的值;(2)若函數(shù)g(x)=f(x)+,x∈[0,2],在x=0處取得最大值,求a的取值范圍【答案】(1)a=1;(2).【分析】(1)根據(jù)=0,即可求出a的值,然后驗(yàn)證所求a的值滿足x=2是函數(shù)y=f(x)的極值點(diǎn);(2)利用最大值求出的取值范圍,然后再驗(yàn)證所求的取值范圍滿足在x=0處取最大值即可.【詳解】(1)=3ax2-6x=3x(ax-2).因?yàn)閤=2是函數(shù)y=f(x)的極值點(diǎn),所以=0,即6(2a-2)=0,因此a=1.經(jīng)驗(yàn)證,當(dāng)a=1時(shí),x=2是函數(shù)y=f(x)的極值點(diǎn),所以.(2)由題意知,,因?yàn)楫?dāng)g(x)在區(qū)間[0,2]上的最大值為g(0),所以,即,故得.反之,當(dāng)時(shí),對(duì)任意x∈[0,2],而g(0)=0,故g(x)在區(qū)間[0,2]上的最大值為g(0).綜上所述,a的取值范圍為.29.(2024高三上·重慶沙坪壩·開(kāi)學(xué)考試)已知函數(shù).(1)設(shè),經(jīng)過(guò)點(diǎn)作函數(shù)圖像的切線,求切線的方程;(2)若函數(shù)有極大值,無(wú)最大值,求實(shí)數(shù)的取值范圍.【答案】(1)(2)【分析】(1)根據(jù)題意,求導(dǎo)得,再由導(dǎo)數(shù)的幾何意義,即可得到結(jié)果;(2)根據(jù)題意,求導(dǎo)得,令,然后分與兩種情況,分別討論,即可得到結(jié)果.【詳解】(1)時(shí),設(shè)切點(diǎn)為,則切線斜率為,切線方程:,將點(diǎn)帶入得:,此時(shí)斜率,所以切線方程為.(2)函數(shù)的定義域?yàn)?,令,則(1)當(dāng)時(shí)在單調(diào)遞增,注意到時(shí),,注意到時(shí),,故存在,使得,在時(shí)單調(diào)遞減,在時(shí),單調(diào)遞增,函數(shù)有極小值,無(wú)極大值,不符合題意.(2)當(dāng)時(shí),令,令,所以在單調(diào)遞增,在單調(diào)遞減.當(dāng)時(shí),當(dāng)時(shí),所以,若,則恒成立,在單調(diào)遞減,無(wú)極值和最值.若,即,此時(shí)存在,使得,且在有單調(diào)遞減;在有單調(diào)遞增,此時(shí)為的極大值.注意到時(shí),要使無(wú)最大值,則還應(yīng)滿足,即,同時(shí),帶入整理得.由于,且在單調(diào)遞減,故,即,綜上實(shí)數(shù)的取值范圍為.【點(diǎn)睛】關(guān)鍵點(diǎn)睛:本題主要考查了求切線方程問(wèn)題以及導(dǎo)數(shù)與函數(shù)極值,最值的綜合問(wèn)題,難度較大,解決本題的關(guān)鍵在于分情況進(jìn)行討論,將問(wèn)題合理轉(zhuǎn)化.30.(2024高三·廣東中山·階段練習(xí))用長(zhǎng)為的鋼條圍成一個(gè)長(zhǎng)方體形狀的框架,要求長(zhǎng)方體的長(zhǎng)與寬之比為,問(wèn)該長(zhǎng)方體的長(zhǎng)、寬、高各為多少時(shí),其體積最大?最大體積是多少?【答案】長(zhǎng)為m,寬為1m,高為m時(shí),體積最大,最大體積為3【分析】設(shè)出長(zhǎng)方體的寬為m,表達(dá)出長(zhǎng)方體的長(zhǎng)和高,從而體積,并根據(jù)長(zhǎng)寬高均大于0,求出,求導(dǎo)后得到的單調(diào)性和極值,最值情況,并確定此時(shí)的長(zhǎng)、寬、高.【詳解】設(shè)長(zhǎng)方體的寬為m,則長(zhǎng)方體的長(zhǎng)為m,故長(zhǎng)方體的高為m,由,解得:,設(shè)長(zhǎng)方體的體積為,故,則,令,解得:,令,解得:,故在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減,故在處取得極大值,也是最大值,最大值為,此時(shí)長(zhǎng)為m,寬為1m,高為m.31.(2024高二下·廣東汕頭·期中)某企業(yè)擬建造如圖所示的容器(不計(jì)厚度,長(zhǎng)度單位:),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,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的建造費(fèi)用為3萬(wàn)元,半球形部分每平方米的建造費(fèi)用為()萬(wàn)元,該容器的總建造費(fèi)用為萬(wàn)元.(1)寫(xiě)出關(guān)于的函數(shù)表達(dá)式,并求該函數(shù)的定義域;(2)求該容器的總建造費(fèi)用最少時(shí)的的值.【答案】(1),定義域?yàn)椋唬?)當(dāng)時(shí),;當(dāng)時(shí),.【分析】(1)利用,可得,則可得關(guān)于的函數(shù)表達(dá)式,,代入即得解;(2)求導(dǎo),分,兩種情況討論,即得解【詳解】(1)設(shè)容器的容積為,由題意,知.又,故.由于,解得,所以,其定義域?yàn)?(2)由(1)得,.由于,所以.當(dāng)時(shí),.令,則,所以.①當(dāng),即時(shí),若,則;若,則;若,則.所以是該函數(shù)的極小值點(diǎn),也是最小值點(diǎn).②當(dāng),即時(shí),若,則(僅當(dāng)時(shí),),所以函數(shù)單調(diào)遞減.所以是該函數(shù)的最小值點(diǎn).綜上所述,當(dāng)時(shí),總建造費(fèi)用最少時(shí);當(dāng)時(shí),總建造費(fèi)用最少時(shí).32.(2023·福建)在平面直角坐標(biāo)系中,已知矩形的長(zhǎng)為2,寬為1,邊分別在軸、軸的正半軸上,點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)重合(如圖所示).將矩形折疊,使A點(diǎn)落在線段上.(1)若折痕所在直線的斜率為,試寫(xiě)出折痕所在直線的方程;(2)求折痕的長(zhǎng)的最大值.【答案】(1);(2).【分析】(1)分與分類討論,根據(jù)對(duì)稱關(guān)系即可求解;(2)根據(jù)折痕在不同的位置分類討論即可求解.【詳解】(1)當(dāng)時(shí),此時(shí)點(diǎn)與點(diǎn)重合,折痕所在的直線方程;②當(dāng)時(shí),將矩形折疊后點(diǎn)落在線段上的點(diǎn)為,所以與關(guān)于折痕所在的直線對(duì)稱,有,故點(diǎn)坐標(biāo)為,從而折痕所在的直線與的交點(diǎn)坐標(biāo)(線段的中點(diǎn))為.故折痕所在的直線方程,即,由①②得折痕所在的直線方程為;(2)折痕所在的直線與坐標(biāo)軸的交點(diǎn)坐標(biāo)分別為,解,得;解,得,因?yàn)樵谏?所以,當(dāng)時(shí),直線交于;②當(dāng)時(shí),直線與軸、軸的交點(diǎn)落在矩形的邊和上,,所以,令,解得,此時(shí)取得最大值,且;③當(dāng)時(shí),直線交于,所以折痕的長(zhǎng)度的最大值為.33.(2024高二下·廣東揭陽(yáng)·期末)如圖,有一塊半橢圓形鋼板,其長(zhǎng)半軸為,短半軸為,計(jì)劃將此鋼板切割成等腰梯形的形狀,下底是半橢圓的短軸,上底的端點(diǎn)在橢圓上,記,梯形面積為.(Ⅰ)求面積關(guān)于變量的函數(shù)表達(dá)式,并寫(xiě)出定義域;(Ⅱ)求面積的最大值.【答案】(I),其定義域?yàn)椋↖I)梯形面積的最大值為【詳解】試題分析:(1)建立平面直角坐標(biāo)系,得橢圓標(biāo)準(zhǔn)方程,即滿足的方程:(y≥0),由于,可解得y=2(0<x<r).從而得梯形面積,其中;(2)要求最大值,可先求的最大值,這可由導(dǎo)數(shù)的知識(shí)求得解.試題解析:(1)依題意,以AB的中點(diǎn)O為原點(diǎn)建立直角坐標(biāo)系(如圖),設(shè)點(diǎn)C的橫坐標(biāo)為x.點(diǎn)C的縱坐標(biāo)y滿足方程(y≥0),解得y=2(0<x<r).S=(2x+2r)2=2(x+r)·,其定義域?yàn)閧x|0<x<r}.(2)記f(x)=4(x+r)2(r2-x2),0<x<r,則f′(x)=8(x+r)2(r-2x).令f′(x)=0,則x=r.因?yàn)楫?dāng)0<x<時(shí),f′(x)>0;當(dāng)<x<r時(shí),f′(x)<0,所以f(r)是f(x)的最大值.因此,當(dāng)x=r時(shí),S取得最大值,最大值為=r2,即梯形面積S的最大值為r2.考點(diǎn):橢圓在實(shí)際問(wèn)題中的應(yīng)用,用導(dǎo)數(shù)求函數(shù)的最值.34.(2024·廣東廣州·一模)人們用大數(shù)據(jù)來(lái)描述和定義信息時(shí)代產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù),并利用這些數(shù)據(jù)處理事務(wù)和做出決策,某公司通過(guò)大數(shù)據(jù)收集到該公司銷售的某電子產(chǎn)品1月至5月的銷售量如下表.月份x12345銷售量y(萬(wàn)件)4.95.86.88.310.2該公司為了預(yù)測(cè)未來(lái)幾個(gè)月的銷售量,建立了y關(guān)于x的回歸模型:.(1)根據(jù)所給數(shù)據(jù)與回歸模型,求y關(guān)于x的回歸方程(的值精確到0.1);(2)已知該公司的月利潤(rùn)z(單位:萬(wàn)元)與x,y的關(guān)系為,根據(jù)(1)的結(jié)果,問(wèn)該公司哪一個(gè)月的月利潤(rùn)預(yù)報(bào)值最大?參考公式:對(duì)于一組數(shù)據(jù),其回歸直線的斜率和截距的最小二乘估計(jì)公式分別為,.【答案】(1);(2)第9個(gè)月的月利潤(rùn)預(yù)報(bào)值最大【分析】(1)根據(jù)數(shù)據(jù)與回歸方程的公式進(jìn)行求解,得到回歸方程;(2)結(jié)合第一問(wèn)所求得到關(guān)于的函數(shù),通過(guò)導(dǎo)函數(shù)求出單調(diào)區(qū)間,極值及最值,求出答案.【詳解】(1)令,則,,,,所以y關(guān)于x的回歸方程為;(2)由(1)知:,,令,令得:,令得:,令得:,所以在處取得極大值,也是最大值,所以第9個(gè)月的月利潤(rùn)預(yù)報(bào)值最大.35.(2024高三·全國(guó)·專題練習(xí))為落實(shí)立德樹(shù)人根本任務(wù),堅(jiān)持五育并舉全面推進(jìn)素質(zhì)教育,某學(xué)校舉行了乒乓球比賽,其中參加男子乒乓球決賽的12名隊(duì)員來(lái)自3個(gè)不同校區(qū),三個(gè)校區(qū)的隊(duì)員人數(shù)分別是3,4,5.本次決賽的比賽賽制采取單循環(huán)方式,即每名隊(duì)員進(jìn)行11場(chǎng)比賽(每場(chǎng)比賽都采取5局3勝制),最后根據(jù)積分選出最后的冠軍.積分規(guī)則如下:比賽中以或取勝的隊(duì)員積3分,失敗的隊(duì)員積0分;而在比賽中以取勝的隊(duì)員積2分,失敗的隊(duì)員的隊(duì)員積1分.已知第10輪張三對(duì)抗李四,設(shè)每局比賽張三取勝的概率均為.(1)比賽結(jié)束后冠亞軍(沒(méi)有并列)恰好來(lái)自不同校區(qū)的概率是多少?(2)第10輪比賽中,記張三取勝的概率為,求出的最大值點(diǎn).【答案】(1)(2)【分析】(1)利用互斥事件的概率公式和古典摡型的概率計(jì)算公式,即可看求解;(2)由題意求得,然后利用導(dǎo)數(shù)求得函數(shù)的單調(diào)性與最值,即可求解.【詳解】(1)解:根據(jù)題意,比賽結(jié)束后冠亞軍恰好來(lái)自不同校區(qū)的概率是;(2)解:由題可知,,令,得,當(dāng)時(shí),,在上單調(diào)遞增;當(dāng)時(shí),,在上單調(diào)遞減.所以的最大值點(diǎn).36.(2024·河北·模擬預(yù)測(cè))5G技術(shù)對(duì)社會(huì)和國(guó)家十分重要.從戰(zhàn)略地位來(lái)看,業(yè)界一般將其定義為繼蒸汽機(jī)革命、電氣革命和計(jì)算機(jī)革命后的第四次工業(yè)革命.某科技集團(tuán)生產(chǎn)A,B兩種5G通信基站核心部件,下表統(tǒng)計(jì)了該科技集團(tuán)近幾年來(lái)在A部件上的研發(fā)投入(億元)與收益y(億元)的數(shù)據(jù),結(jié)果如下:研發(fā)投入x(億元)12345收益y(億元)3791011(1)利用樣本相關(guān)系數(shù)r說(shuō)明是否可以用線性回歸模型擬合y與x的關(guān)系(當(dāng)時(shí),可以認(rèn)為兩個(gè)變量有很強(qiáng)的線性相關(guān)性);(2)求出y關(guān)于x的經(jīng)驗(yàn)回歸方程,并利用該方程回答下列問(wèn)題:①若要使生產(chǎn)A部件的收益不低于15億元,估計(jì)至少需要投入多少研發(fā)資金?(精確到0.001億元)②該科技集團(tuán)計(jì)劃用10億元對(duì)A,B兩種部件進(jìn)行投資,對(duì)B部件投資元所獲得的收益y近似滿足,則該科技集團(tuán)針對(duì)A,B兩種部件各應(yīng)投入多少研發(fā)資金,能使所獲得的總收益P最大.附:樣本相關(guān)系數(shù),回歸直線方程的斜率,截距.【答案】(1)答案見(jiàn)解析(2)回歸方程為,①6.684億元;②在A,B兩種部件上分別投入8億元,2億元.【分析】(1)先計(jì)算出,再根據(jù)公式計(jì)算出,再由即可判斷;(2)根據(jù)公式先求出回歸直線方程,①令,解不等式即可求解;②根據(jù)題意,寫(xiě)出總收益的函數(shù)表達(dá)式,對(duì)函數(shù)求導(dǎo),得出函數(shù)的單調(diào)性,然后利用函數(shù)的單調(diào)性求出最值即可.【詳解】(1),,,,,∴.可以用線性回歸模型擬合y與x的關(guān)系.(2)∵,∴,∴y關(guān)于的經(jīng)驗(yàn)回歸方程為,①令,得,解得,∴若要使生產(chǎn)A部件的收益不低于15億元,估計(jì)至少需要投入6.684億元研發(fā)資金.②設(shè)B部件的研發(fā)投入為億元,則A部件的研發(fā)投入為億元,總收益,,令得,當(dāng)時(shí),,P單調(diào)遞增;當(dāng),,P單調(diào)遞減,所以當(dāng)時(shí),P取得最大值22億元.所以該科技集團(tuán)在A,B兩種部件上分別投入8億元,2億元的研發(fā)資金,可使所獲得的總收益P最大.37.(2024高三·全國(guó)·專題練習(xí))甲?乙兩人參加一個(gè)游戲,該游戲設(shè)有獎(jiǎng)金256元,誰(shuí)先贏滿5局,誰(shuí)便贏得全部的獎(jiǎng)金,已知每局游戲乙贏的概率為,甲贏的概率為,每局游戲相互獨(dú)立,在乙贏了3局甲贏了1局的情況下,游戲設(shè)備出現(xiàn)了故障,游戲被迫終止,則獎(jiǎng)金應(yīng)該如何分配才為合理?有專家提出如下的獎(jiǎng)金分配方案:如果出現(xiàn)無(wú)人先贏5局且游戲意外終止的情況,則甲?乙按照游戲再繼續(xù)進(jìn)行下去各自贏得全部獎(jiǎng)金的概率之比分配獎(jiǎng)金.記事件A為“游戲繼續(xù)進(jìn)行下去甲獲得全部獎(jiǎng)金”,試求當(dāng)游戲繼續(xù)進(jìn)行下去,甲獲得全部獎(jiǎng)金的概率,并判斷當(dāng)時(shí),事件A是否為小概率事件,并說(shuō)明理由.(注:若隨機(jī)事件發(fā)生的概率小于,則稱隨機(jī)事件為小概率事件)【答案】;事件A是小概率事件,理由見(jiàn)解析【分析】設(shè)游戲繼續(xù)進(jìn)行Y局甲獲得全部獎(jiǎng)金,則最后一局必然甲贏,則分時(shí),甲以贏和時(shí),甲以贏,得到甲獲得全部獎(jiǎng)金的概率求解.【詳解】解:設(shè)游戲繼續(xù)進(jìn)行Y局甲獲得全部獎(jiǎng)金,則最后一局必然甲贏.由題知,當(dāng)時(shí),甲以贏,所以,當(dāng)時(shí),甲以贏,所以,甲獲得全部獎(jiǎng)金的概率,所以,所以,,,在上單調(diào)遞減,所以,故事件A是小概率事件.38.(2024高三上·云南保山·階段練習(xí))已知函數(shù).(1)討論函數(shù)的單調(diào)性;(2)若,函數(shù)在上恒成立,求整數(shù)a的最大值.【答案】(1)答案見(jiàn)解析(2)4【分析】(1)對(duì)函數(shù)求導(dǎo)后分解因式,對(duì)參數(shù)的取值范圍進(jìn)行分類討論即可得到函數(shù)的單調(diào)性;(2)由可得,轉(zhuǎn)化為在上恒成立,構(gòu)造函數(shù)并利用導(dǎo)數(shù)求出的最小值即可求得結(jié)果.【詳解】(1)根據(jù)題意可得,若,在上恒成立,此時(shí)函數(shù)在上單調(diào)遞增;若,此時(shí),當(dāng)時(shí),滿足,此時(shí)函數(shù)在,上單調(diào)遞增;當(dāng)時(shí),滿足,此時(shí)函數(shù)在單調(diào)遞減;若,此時(shí),當(dāng)時(shí),滿足,此時(shí)函數(shù)在,上單調(diào)遞增,當(dāng)時(shí),滿足,此時(shí)函數(shù)在單調(diào)遞減;綜上可知,時(shí),在上單調(diào)遞增;時(shí),在和上單調(diào)遞增,在單調(diào)遞減;時(shí),在和上單調(diào)遞增,在單調(diào)遞減;(2)由可得,解得;所以,則,易知時(shí),,若函數(shù)在上恒成立,等價(jià)成在上恒成立;令,則;令,則在上恒成立,即函數(shù)在上單調(diào)遞增,易知,由于,所以,而,且,所以;因此在有且僅有一個(gè)零點(diǎn),滿足,且;所以當(dāng)時(shí),,當(dāng)時(shí),;因此函數(shù)在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增;所以的最小值為,顯然,因此,又是整數(shù),所以的最大值為4.【點(diǎn)睛】關(guān)鍵點(diǎn)點(diǎn)睛:本題在求解函數(shù)的最小值時(shí),需限定其導(dǎo)函數(shù)的零點(diǎn)的取值范圍,此時(shí)應(yīng)當(dāng)盡量縮小其范圍以便求得整數(shù)的最大值.39.(2024·甘肅臨夏·一模)已知函數(shù).(1)討論的單調(diào)性;(2)若對(duì)于任意正實(shí)數(shù)x,不等式恒成立,求實(shí)數(shù)k的取值范圍.【答案】(1)見(jiàn)解析(2)【分析】(1)研究函數(shù)的定義域,導(dǎo)數(shù)的符號(hào),確定函數(shù)的單調(diào)性;(2)分離參數(shù),然后構(gòu)造函數(shù),利用導(dǎo)數(shù)研究該函數(shù)的最大值即可.【詳解】(1)定義域?yàn)?,,令,①?dāng)時(shí),恒成立,,是增函數(shù);②時(shí),,當(dāng),即時(shí),由得,,由或,,故的單調(diào)遞減區(qū)間為,單調(diào)遞增區(qū)間為,,當(dāng),即時(shí),恒成立,是增函數(shù),綜上可知:時(shí),是增函數(shù),時(shí),的單調(diào)遞減區(qū)間為,單調(diào)遞增區(qū)間為,(2)不等式恒成立,即恒成立,整理得恒成立,令,則,易知,當(dāng)時(shí),,單調(diào)遞增,時(shí),,單調(diào)遞減,故,故即為所求,故的取值范圍是.【點(diǎn)睛】關(guān)鍵點(diǎn)點(diǎn)睛:根據(jù)不等式恒成立,研究參數(shù)的取值范圍,能分離參數(shù)的一定要分離參數(shù),分離參數(shù)是本題的關(guān)鍵,分離參數(shù)后轉(zhuǎn)化為求函數(shù)最大值問(wèn)題,一般需要利用導(dǎo)數(shù)求最大值得解.40.(2024·河北唐山·模擬預(yù)測(cè))已知函數(shù).(1)討論的單調(diào)性;(2)若,求的最小值.【答案】(1)在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減(2)4【分析】(1)利用導(dǎo)數(shù)求解函數(shù)單調(diào)性即可.(2)首先根據(jù)題意得到,從而得到,再利用導(dǎo)數(shù)求出函數(shù)的最大值,即可得到答案.【詳解】(1)函數(shù)定義域?yàn)镽,.當(dāng)或時(shí),;當(dāng)時(shí),,所以在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減.(2)由得,,所以,因?yàn)?,所以,即.令,則.所以當(dāng)時(shí),單調(diào)遞增,當(dāng)時(shí),單調(diào)遞減,因此,當(dāng)時(shí)取得最大值,即取得最大值,故的最小值為4.41.(2024高三上·河南·階段練習(xí))設(shè)且,函數(shù),且為奇函數(shù).(1)求a;(2)求的最小值.【答案】(1);(2).【分析】(1)利用奇函數(shù)的定義結(jié)合條件即得;(2)由題可得,然后通過(guò)換元法可得,再利用導(dǎo)數(shù)求函數(shù)的最值即得.【詳解】(1)因?yàn)?,且為奇函?shù)所以,即,所以,解得,又,故.(2)由(1)知,所以,令,則,所以,令,得,當(dāng)時(shí),單調(diào)遞減;當(dāng)時(shí),單調(diào)遞增.所以當(dāng)取得最小值,即時(shí),的最小值為.42.(2024高三上·陜西漢中·階段練習(xí))已知函數(shù).(1)若曲線在點(diǎn)處的切線方程為,求的值;(2)當(dāng)時(shí),求在上的最大值.【答案】(1)2(2).【分析】(1)根據(jù)切線的斜率求得的值.(2)利用導(dǎo)數(shù)判斷出在上的單調(diào)性,從而求得在上的最大值.【詳解】(1)由,得,,又曲線在點(diǎn)處的切線方程為,故,.(2)當(dāng)時(shí),,由、在上分別單調(diào)遞增、單調(diào)遞減可得:在上單調(diào)遞增,而,,使得,故在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增,又,在上的最大值為.【點(diǎn)睛】利用導(dǎo)數(shù)求函數(shù)在閉區(qū)間上的最值,步驟如下:先確定函數(shù)的定義域,利用導(dǎo)數(shù)求得函數(shù)的單調(diào)區(qū)間,根據(jù)函數(shù)的單調(diào)區(qū)間,對(duì)比極值點(diǎn)和區(qū)間端點(diǎn)處的函數(shù)值來(lái)求得最值.導(dǎo)函數(shù)的作用是得到函數(shù)的單調(diào)區(qū)間,所以導(dǎo)函數(shù)主要看符號(hào).43.(2024高三上·北京東城·開(kāi)學(xué)考試)設(shè)函數(shù)(1)當(dāng)時(shí),求函數(shù)在處的切線方程;(2)當(dāng)時(shí),求證:(3)當(dāng)時(shí),求函數(shù)在上的最小值【答案】(1)(2)證明過(guò)程見(jiàn)解析(3)答案見(jiàn)解析【分析】(1)求出,,利用點(diǎn)斜式得到切線方程;(2)求導(dǎo)得到函數(shù)單調(diào)性,極值和最值,證明出結(jié)論;(3)求導(dǎo),分和兩種情況,求出函數(shù)在上的單調(diào)性,得到函數(shù)最小值.【詳解】(1)當(dāng)時(shí),,,又,故,所以函數(shù)在處的切線方程為;(2)當(dāng)時(shí),,,當(dāng)時(shí),,當(dāng)時(shí),,故在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增,故在上取得極小值,也是最小值,且,故在R上恒成立.(3),,,令,解得,令,解得,當(dāng)時(shí),,故在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增,此時(shí)在上取得極小值,也是最小值,故在上的最小值為,當(dāng)時(shí),,故在上單調(diào)遞減,此時(shí)在上的最小值為綜上:當(dāng)時(shí),在上的最小值為,當(dāng)時(shí),在上的最小值為.44.(2024·北京)已知函數(shù).(Ⅰ)求曲線的斜率等于的切線方程;(Ⅱ)設(shè)曲線在點(diǎn)處的切線與坐標(biāo)軸圍成的三角形的面積為,求的最小值.【答案】(Ⅰ),(Ⅱ).【分析】(Ⅰ)根據(jù)導(dǎo)數(shù)的幾何意義可得切點(diǎn)的坐標(biāo),然后由點(diǎn)斜式可得結(jié)果;(Ⅱ)根據(jù)導(dǎo)數(shù)的幾何意義求出切線方程,再得到切線在坐標(biāo)軸上的截距,進(jìn)一步得到三角形的面積,最后利用導(dǎo)數(shù)可求得最值.【詳解】(Ⅰ)因?yàn)?,所以,設(shè)切點(diǎn)為,則,即,所以切點(diǎn)為,由點(diǎn)斜式可得切線方程為:,即.(Ⅱ)[方法一]:導(dǎo)數(shù)法顯然,因?yàn)樵邳c(diǎn)處的切線方程為:,令,得,令,得,所以,不妨設(shè)時(shí),結(jié)果一樣,則,所以,由,得,由,得,所以在上遞減,在上遞增,所以時(shí),取得極小值,也是最小值為.[方法二]【最優(yōu)解】:換元加導(dǎo)數(shù)法

.因?yàn)闉榕己瘮?shù),不妨設(shè),,令,則.令,則面積為,只需求出的最小值..因?yàn)?,所以令,得.隨著a的變化,的變化情況如下表:a0減極小值增所以.所以當(dāng),即時(shí),.因?yàn)闉榕己瘮?shù),當(dāng)時(shí),.綜上,當(dāng)時(shí),的最小值為32.[方法三]:多元均值不等式法同方法二,只需求出的最小值.令,當(dāng)且僅當(dāng),即時(shí)取等號(hào).所以當(dāng),即時(shí),.因?yàn)闉榕己瘮?shù),當(dāng)時(shí),.綜上,當(dāng)時(shí),的最小值為32.[方法四]:兩次使用基本不等式法同方法一得到,下同方法一.【整體點(diǎn)評(píng)】(Ⅱ)的方法一直接對(duì)面積函數(shù)求導(dǎo)數(shù),方法二利用換元方法,簡(jiǎn)化了運(yùn)算,確定為最優(yōu)解;方法三在方法二換元的基礎(chǔ)上,利用多元均值不等式求得最小值,運(yùn)算較為簡(jiǎn)潔;方法四兩次使用基本不等式,所有知識(shí)最少,配湊巧妙,技巧性較高.45.(2024高三上·廣東惠州·階段練習(xí))已知函數(shù).(1)若的單調(diào)遞增區(qū)間為,求的值.(2)求在上的最小值.【答案】(1)(2)答案見(jiàn)解析【分析

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