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  • 2021-06-16 发布

2013-2017高考数学分类汇编-文科 第三章导数 第2节 导数的应用(1)

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第三章 ‎ 导数 第2节 导数的应用 题型36 利用导数研究函数的单调性 ‎1.(2013湖北文21) 设,,已知函数.‎ ‎(1) 当时,讨论函数的单调性;‎ ‎(2) 当时,称为,关于的加权平均数.‎ ‎(i)判断,,是否成等比数列,并证明;‎ ‎ (ii),的几何平均数记为.称为,的调和平均数,记为. 若,求的取值范围.‎ 1. 分析 (1)利用导数通过分类讨论求解;(2)①用等比中项证明成 ‎ 等比数列;②通过函数的单调性求解.‎ 解析 (1)定义域为,.‎ 当时,,函数在上单调递增;‎ 当时,,函数在上单调递减.‎ ‎(2)①计算得,‎ 故 ①‎ 所以成等比数列.‎ 因为,即.由①得.‎ ‎②由①知,故,‎ 得 ②‎ 当时,.这时,的取值范围为;‎ 当,时,从而,由在上单调递增与②式,得,即的取值范围为;‎ 当时,,从而,由在上单调递减与②式,得,即的取值范围为.‎ ‎2.(2013广东文21)设函数.‎ ‎(1) 当,求函数的单调区间;‎ ‎(2) 当,求函数在上的最小值和最小值.‎ ‎2.分析 (1)求函数的单调区间,就是求不等式和的解集.(2)函数 是一个三次函数,其导数为二次函数,因为不确定,故需要讨论判别式的符号,‎ 在时,通过表格列出函数在闭区间上的变化情况,比较区间商战的函数值和 极值的大小确定最值.‎ ‎ 解析 (1)当时,,‎ 因为,所以恒成立,所以函数在上单调递增,故函数的单调递增区间为,函数没有单调递减区间.‎ ‎(2)当时,.‎ ‎①当时,,所以恒成立,所以函数在上单调递增,故.‎ ‎②当时,,由可求得方程的两个根为 ‎,‎ 因为(可以利用一元二次方程根与系数的关系进行判断:‎ ‎,从而),所以由可得,由可得,所以,随的变化情况如下表:‎ 极大值 极小值 所以.‎ 因为,所以,所以.‎ 又因为,‎ ‎(其中 ‎)所以,所以.‎ 综上所述,,.‎ ‎3.(2013山东文21). 已知函数. ‎ ‎(1)设,求的单调区间;‎ ‎(2)设,且对任意,,试比较与的大小.‎ ‎3.分析 (1)求的单调区间,需要对求导,当时,是增函数,‎ 当 时,是减函数,但是需要对参数和进行讨论.(2)的最小值 为,当有唯一极小值点时,极小值就是最小值,然后构造函数求解.‎ 解析 (1)由,得.‎ ‎①当时,.‎ a.若,当时,恒成立,所以函数的单调递减区间是.‎ b.若,当时,,函数单调递减,当时,,函数单调递增.‎ 所以函数的单调递减区间是,单调递增区间是.‎ ‎②当时,令,得.由,得 ‎.显然,.‎ 当时,,函数单调递减;‎ 当时,,函数单调递增.‎ 所以函数的单调递减区间是,单调递增区间是.‎ 综上所述,当时,函数的单调递减区间是;‎ 当时,函数的单调递减区间是,单调递增区间是;‎ 当时,函数的单调递减区间是,单调递增区间是.‎ ‎(2)由题意知函数在处取得最小值.‎ 由(1)知是的唯一极最小点,故.整理,得,即.令,则.‎ 令,得.‎ 当时,,单调递增;当时,,单调递减.‎ 因此.故,即,‎ 即.‎ ‎4. (2013四川文21)已知函数,其中是实数.设,为该函数图象上的两点,且.‎ ‎(1)指出函数的单调区间;‎ ‎(2)若函数的图象在点处的切线互相垂直,且,证明:;‎ ‎(3)若函数的图象在点处的切线重合,求的取值范围.‎ ‎4.分析 第(1)问直线由二次函数、对数函数的图象求解;第(2)问由导数的几何意义知 ‎,并借助基本不等式求解;第(3)问中两直线重合的充要条件是两直 线方程系数成比例,求时需先分离出,再进一点利用导数求函数值域.‎ 解析 (1)函数的单调递减区间为,单调递增区间为,.‎ ‎(2)证明:由导数的几何意义可知,点处的切线斜率为,点处的切线斜率为.故当点处的切线与点处的切线垂直时,有.因为,,所以.当时,对函数求导,得.‎ 因为,,所以,.‎ 因此 ‎(当且仅当,即且时等号成立)‎ 所以,函数的图象在点处的切线互相垂直时,有.‎ ‎(3)当或时,,故.‎ 当时,函数的图象在点处的切线方程为 ‎,即.‎ 当时,函数的图象在点处的切线方程为,即.‎ 两切线重合的充要条件是 由①及知.‎ 由①②得.‎ 令,则,且.‎ 设,则.‎ 所以为减函数.则,所以.而当且趋近于时,无限增大,所以的取值范围是.故当函数的图象在点处的切线重合时,的取值范围是.‎ ‎5. (2013湖南文21)已知函数.‎ ‎(1)求的单调区间;‎ ‎(2)证明:当时,. ‎ ‎5.分析 (1)求出函数的导数,解关于导数的不等式求得其单调区间.(2)根据函数的单调 性及函数值的秸,设出有大小的两个值,通过与的大小,将问题转化 为与的大小,从而得出结论.‎ 解析 (1)函数的定义域为.‎ ‎.‎ 当时,;当时,.‎ 所以的单调递增区间为,单调递减区间为.‎ ‎(2)证明:当时,由于,故;同理,当时,.当时,不妨设,由(1)知,.下面证明:,即证.此不等式等价于.‎ 令,则.‎ 当时,,单调递减,从而,即.‎ 所以.而,所以,从而.由于在上单调递增,所以,即.‎ ‎6.(2014新课标Ⅱ文11)若函数在区间单调递增,则的取值范围是( ).‎ A. B. C. D.‎ ‎7.(2014山东文20)(本小题满分13分)‎ 设函数 ,其中a为常数.‎ ‎(1)若,求曲线在点处的切线方程;‎ ‎(2)讨论函数的单调性.‎ ‎8.(2014江西文18)(本小题满分12分)‎ ‎ 已知函数,其中.‎ ‎ (1)当时,求的单调递增区间;‎ ‎ (2)若在区间上的最小值为,求的值.‎ ‎9.(2014湖北文21)(本小题满分14分)‎ 为圆周率,为自然对数的底数. ‎ ‎(Ⅰ)求函数的单调区间;‎ ‎(Ⅱ)求,,,,,这个数中的最大数与最小数.‎ 10. ‎(2014江苏19(1))已知函数.试讨论的单调性.‎ ‎10.解析 由题意,,‎ 当,即时,对恒成立,‎ 故的单调递增区间为;‎ 当,即时,‎ 令,则或,‎ 所以的单调递增区间为和,单调递减区间为;‎ 当,即时,‎ 令,则或,‎ 所以的单调递增区间为和,单调递减区间为.‎ ‎11.(2015安徽文10)函数的图像如图所示,则下列结论成立的是( ).‎ A. B.‎ C. D.‎ ‎11. 解析 令,可得.又,由函数图像的单调性,可知.由图可知,是的两根,且,.‎ 所以,得.故选A.‎ ‎12.(2016山东文20)设,.‎ ‎(1)令,求的单调区间;‎ ‎(2)已知在处取得极大值,求实数的取值范围.‎ ‎12.C 解析 问题转化为对恒成立,‎ 故,即恒成立.‎ 令,得对恒成立.‎ 解法一:构造,开口向下的二次函数 的最小值的可能值为端点值,故只需保证,解得.故选C.‎ 解法二:①当时,不等式恒成立;‎ ②当时,恒成立,由在上单调递增,‎ 所以,故;‎ ③当时,恒成立.由在上单调递增,‎ ‎,所以.‎ 综上可得,.故选C.‎ 评注 曾经谈到必要条件的问题,如取,则转化为,因此直接选择C选项.这缘于运气好,若不然取,则式子恒成立;取,则,此时只能排除A选项.此外,可在未解题之前取,此时,则,但此时,不具备在上单调递增,直接排除A,B,D.故选C. ‎ ‎13.(2016天津文20)设函数,,其中.‎ ‎(1)求的单调区间;‎ ‎(2)若存在极值点,且,其中,求证:;‎ ‎(3)设,函数,求证:在区间上的最大值不小于.‎ ‎13.解析 (1)由 可得,‎ 则,‎ 当时,时,,函数单调递增;当时,当 时,,函数单调递增;当时,,函数单调递减.‎ 综上所述,当时,函数单调递增区间为;‎ 当时,函数单调递增区间为,单调递减区间为. ‎ ‎(2)由(1)知,.‎ ‎①当时, 单调递增.‎ 所以当时,,单调递减.当时,,单调递增.‎ 所以在处取得极小值,不合题意.‎ ‎②当时,,由(1)知在内单调递增,‎ 可得当时,,时,,‎ 所以在内单调递减,在内单调递增,所以在处取得极小值,不合题意.‎ ‎③当时,即时,在内单调递增,在内单调递减,‎ 所以当时,, 单调递减,不合题意.‎ ‎④当时,即 ,当时,,单调递增,‎ 当时,,单调递减,所以在处取得极大值,合题意.‎ 综上可知,实数的取值范围为.‎ ‎14.(2016全国乙文12)若函数在上单调递增,则的取值范围是( ).‎ A. B. C. D.‎ ‎14.解析 (1)由,可得,下面分两种情况讨论:‎ ①当时,有恒成立,所以在上单调递增.‎ ②当时,令,解得或.‎ 当变化时,,的变化情况如表所示.‎ ‎0‎ ‎↗‎ 极大值 ‎↘‎ 极小值 ‎↗‎ 所以的单调递减区间为,单调递增区间为,.‎ ‎(2)证明:因为存在极值点,所以由(1)知且.‎ 由题意得,即,所以.‎ 又,且,‎ 由题意及(1)知,存在唯一实数满足,且,因此,所以.‎ ‎(3)证明:设在区间上的最大值为,表示,两数的最大值,下面分三种情况讨论:‎ ‎①当时,由知在区间上单调递减,‎ 所以在区间上的取值范围为,因此 ‎,所以 ‎ ②当时,,‎ 由(1)和(2) 知,,‎ 所以在区间上的取值范围为,‎ 所以 ‎.‎ ‎ ③当时,,‎ 由(1)和(2)知,,‎ 所以在区间上的取值范围为,因此.‎ 综上所述,当时,在区间上的最大值不小于.‎ ‎15.(2017全国1文21)已知函数.‎ ‎(1)讨论的单调性;‎ ‎(2)若,求的取值范围.‎ ‎15.解析 (1).‎ ①当时,恒成立,所以在上单调递增;‎ ②当时,恒成立,令,则,‎ 故,所以在上单调递增,在上单调递减;‎ ③当时,恒成立,令,则,即,‎ 所以,所以在上单调递增,同理在上单调递减.‎ ‎(2)①当时,恒成立,符合题意;‎ ②当时,,‎ 故,即;‎ ③当时,‎ ‎,‎ 从而,故,所以.‎ 综上所述,的取值范围为.‎ ‎16.(2017全国2文21)设函数.‎ ‎(1)讨论的单调性;‎ ‎(2)当时,,求的取值范围.‎ ‎16.解析 (1).‎ 令,得,解得,.所以当时,,当或时,,所以在区间,‎ 上是减函数,在区间上是增函数.‎ ‎(2)因为时,,所以.所以,令,则,即时,,而,所以,所以,.‎ 再令,,当时,恒成立. 所以在上是增函数,恒有,从而是增函数,,,在上恒成立,故即为所求.‎ 题型38 利用导数研究函数的单调性 ‎1.(2015陕西文9) 设函数,则( ).‎ A. 既是奇函数又是减函数 B. 既是奇函数又是增函数 C. 是有零点的减函数 D. 是没有零点的奇函数 ‎1. 解析 因为,,所以,‎ 又的定义域为,关于原点对称,所以是奇函数;‎ 因为是增函数.因为,所以有零点.故选B.‎ ‎2.(2015新课标2卷文12) 设函数,则使得 成立的的取值范围是( ).‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎2. 解析 由题意知,即为偶函数.因为,‎ 所以在上是增函数,所以使成立的条件是 ‎.所以,解之得.故选A.‎ ‎3.(2015安徽文21(1))已知函数.‎ 求的定义域,并讨论的单调性;‎ ‎3. 分析 函数有意义,分母不能为0,即,亦即,即可求出的定义 域.又,,,即可求出函数的单调 区间.‎ 解析 由题意可知,即,所以的定义域为.‎ 又,令,得.‎ 由可知,当时,;‎ 当时,;当时,.‎ 所以的单调递增区间为,单调递减区间为和.‎ ‎4.(2015福建文22(1))已知函数.求函数的单调递增区间.‎ ‎4. 分析 求导函数,解不等式并与定义域求交集,得函数的单调递增区间.‎ 解析 (1),.‎ 由,得,解得.‎ 故的单调递增区间是.‎ ‎5.(2015新课标2卷文21(1))已知函数.讨论的单调性.‎ ‎5. 分析 由题意,先求出函数的定义域,再对函数进行求导,得,然后分 ‎,两种情况来讨论;‎ 解析 的定义域为,.‎ 若,则,所以在上单调递增.‎ 若,则当时,;当时,.‎ 所以在 上单调递增, 在上单调递减.‎ ‎6.(2015四川文21(1))已知函数,其中.‎ 设为的导函数,讨论的单调性;‎ ‎6. 解析 由已知可得函数的定义域为.‎ ‎,所以,‎ 当时,,单调递减;‎ 当时,,单调递增.‎ ‎7.(2015天津文20(1)) 已知函数其中,且.‎ 求的单调性;‎ ‎7. 解析 (1)由,可得,‎ 当 ,即时,函数 单调递增;‎ 当 ,即时,函数单调递减.‎ 所以函数的单调递增区间是,单调递减区间是.‎ ‎8.(2015重庆文19(2))已知函数在处取得极值.‎ 若,讨论的单调性.‎ ‎8. 解析 由(1)得, 故 ‎ ‎ .‎ 令,解得,或.‎ 则,,的变化如下表所示:‎ 极小值 极大值 极小值 所以在和上为减函数,在和上为增函数.‎