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- 2021-06-16 发布
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- 1 -
数学试卷
一、选择题
1.下列求导运算正确的是( ).
A. x xe e
B. sin cosa a ( a 为常数)
C. cos sinx x D. 1lg ln10x x
【答案】D
【解析】
【分析】
由求导公式进行验证,可得结果.
【详解】解:对于 A : ' '( )x x xe e x e ,所以 A 不正确;
对于 B: 因为 a 为常数,所以 'sin 0a ,所以 B 不正确;
对于 C: 'cos sinx x ,所以 C 不正确;
故选:D
【点睛】此题考查的是求导公式,属于基础题.
2.若 3 个班分别从 6 个风景点中选择一处浏览,则不同选法是( )种.
A. 3
6A B. 3
6C C. 63 D. 36
【答案】D
【解析】
【分析】
每个班都有 6 种选法,由分步计数原理可得结果.
【详解】解:由题意可知,每个班都有 6 种选法,则由乘法原理可得共有 36 6 6 6 种方法
故选:D
【点睛】此题考查的是排列组合中的分步计数原理,属于基础题.
3.已知函数 x
x af x e
的图像在点 1, 1f 处的切线与直线 2 0x ey 垂直,则 a
( ).
A. 1 B. 2e C. 2e D. 1
【答案】C
- 2 -
【解析】
【分析】
由于切线与直线 2 0x ey 垂直,所以可得切线的斜率为 e ,而切线的斜率又等于 ' (1)f ,
所以 ' (1)f e ,从而可求出 a 的值.
【详解】解:因为 x
x af x e
,所以 ' 1
x
x af x e
,
所以切线的斜率为 ' (1) af e
,
因为函数 x
x af x e
的图像在点 1, 1f 处的切线与直线 2 0x ey 垂直,
所以 a ee
,得 2a e
故选:C
【点睛】此题考查的是利用导数求曲线上在某点的切线的斜率,属于基础题.
4.“仁义礼智信”为儒家“五常”.由孔子提出,现将“仁义礼智信”排成一排,且“礼智”
不相邻的排法有( )种.
A. 48 B. 36 C. 72 D. 96
【答案】C
【解析】
【分析】
先将“仁义信”排列后有 4 个空,然后将“礼智”去插空,可得结果.
【详解】解:先对“仁义信”进行排列,有 3
3 =6A 种方法,此时有 4 个空,然后用“礼智”去
插空,有 2
4 =12A 种方法,由乘法原理可知共有 3 2
3 4 =6 12=72A A 种
故选:C
【点睛】此题考查的是排列组合中的插空法,属于基础题.
5.设函数 32 6f x x x a ,则下列结论正确的是( ).
A. f x 在 , 1 上单调递减 B. f x 在区间 1,1 上单调递增
C. f x 的极小值是 1f D. 存在一个实数,使得 f x 是奇函数
【答案】D
【解析】
- 3 -
【分析】
先对 f x 求导,令 ' 0f x ,得其增区间,令 ' 0f x ,得其减区间,令 ( )' 0f x = ,可
求出函数的极值,最后可得结果.
【详解】解: ' 26 6f x x ,
令 ' 0f x ,得 1x 或 1x ;
令 ' 0f x ,得 1 1x ,
所以 f x 在 , 1 上递增,在 1,1 上递减,故 A,B 不正确;
令 ( )' 0f x = ,则 1x ,
因为 1x 或 1x 时, ' 0f x ;当 1 1x 时, ' 0f x ,
所以 1x 为函数的极大值点, 1x 为函数极小值点,故 C 不正确;
当时 0a , 32 6f x x x 为奇函数
故选:D
【点睛】此题考查利用导数求函数的单调区间和极值,属于基础题.
6.现将爱国福,和谐福,友善福,富强福,敬业福排成一排,爱国福与敬业福相邻,则不同
排法有( )种.
A. 72 B. 24 C. 36 D. 48
【答案】D
【解析】
【分析】
由于爱国福与敬业福相邻,所以将其捆绑在一起看成一个整体,再与和谐福,友善福,富强
福排列可得结果.
【详解】解:将爱国福与敬业福捆绑在一起,再与和谐福,友善福,富强福进行全排列,所
以排法有: 2 4
2 4 2 4 3 2 48A A 种
故选:D
【点睛】此题考查的是排列组合中的相邻问题,利用捆绑法求解,属于基础题.
7.用数学归纳法证明“ *( 1)( 2) ( ) 2 1 2 (2 1)nn n n n n n N … … ”时,从“ n k
- 4 -
到 1n k ”时,左边应添加的式子是( ).
A. 2 1k B. 2 1
1
k
k
C. 2 2 1k D. 2 2
1
k
k
【答案】C
【解析】
【分析】
计算当 1n k 时,左边的式子,然后与 n k ,左边的式子进行对比,可得结果.
【详解】当 n k 时,
左边 ( 1)( 2) ( )k k k k
当 1n k 时,
左边 ( 2)( 3) ( ) 2 1 2 2k k k k k k …
所以当 1n k 时,
左边增加的式子为: 2 1 2 2 2 2 11
k k kk
故选:C
【点睛】本题考查数学归纳法的应用,注意观察左边式子的特点,属基础题.
8.从某学习小组的 4 名男生和 4 名女生中任意选取 3 名学生进行体能检测,其中至少要选到
男生与女生各一名,则不同的选取种数为( ).
A. 96 B. 48 C. 72 D. 36
【答案】B
【解析】
【分析】
要从 4 名男生和 4 名女生中任意选取 3 名学生,要至少要选到男生与女生各一名,有两种情
况:一种是 1 男 2 女,另一种是 2 男 1 女,然后分别求解可得答案.
【详解】解:从 4 名男生和 4 名女生中任意选取 3 名学生,至少要选到男生与女生各一名,
有两种情况:一种是 1 男 2 女,另一种是 2 男 1 女
其中 1 男 2 女的有 1 2
4 4 24C C 种;2 男 1 女的有 2 1
4 4 24C C ,
所以不同的选法有 1 2 2 1
4 4 4 4 48C C C C 种
故选:B
- 5 -
【点睛】此题考查的是组合问题,分类求解,属于基础题.
9.《九章算术》中有一分鹿问题:“今有大夫、不更、簪袅、上造、公士,凡五人,共猎得
五鹿.欲以爵次分之,问各得几何.”在这个问题中,大夫、不更、簪袅、上造、公士是古
代五个不同爵次的官员,现皇帝将大夫、不更、簪枭、上造、公士这 5 人分成 3 组派去三地
执行公务(每地至少去 1 人),则不同的方案有( )种.
A. 150 B. 180 C. 240 D. 300
【答案】A
【解析】
【分析】
将 5 人分 3 组,每组至少 1 人,共有两种情况:(1)每组人数别为 1,2,2;(2)每组的人数
分别为 1,1,3,然后分别计算出现的结果数并相加,可得结果.
【详解】解:将 5 人分 3 组,每组至少 1 人,共有两种情况:
(1)每组人数别为 1,2,2,方法有
2 2
1 34 2
5 32
2
90C CC AA
;
(2)每组的人数分别为 1,1,3,方法有 3 3
5 3 60C A ,
所以不同的方案有 90+60=150 种.
故选:A
【点睛】此题考查的是排列组中的分类、分步计数原理,属于中档题.
10.函数 3 2f x x ax a 在( )0,1 内有极小值,则实数 a 的取值范围为( ).
A. ( ),0-¥ B. 3, 2
C. 3 ,02
D. ( )3,0-
【答案】C
【解析】
【分析】
先求函数的极小值点,然后极小值点在区间( )0,1 内,解不等式可求出 a 的取值范围
【详解】解:由 3 2f x x ax a ,得 ' 23 2f x x a ,
当 0a 时, ' 0f x ,则 f x 在 R 上单调递增,所以函数 f x 无极值点
- 6 -
当 0a 时,令 ' ( ) 0f x ,则 23 2x a ,解得 1
2
3
ax , 2
2
3
ax ,
因为当 1x x 或 2x x 时, ' ( ) 0f x ;当 1 2x x x 时, ' ( ) 0f x ,
所以 2x x 为函数的极小值点,
因为函数 3 2f x x ax a 在( )0,1 内有极小值,
所以 20 13
a ,解得 3 02 a ,
故选:C
【点睛】此题考查函数的极值问题,利用极值点所在的范围求参数的范围,属于基础题.
11.设函数 f x 在 R 上可导,其导函数为 f x ,若函数 f x 在 1x 处取得极小值,则导
函数 f x 的图像可能是( ).
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【分析】
要使函数 f x 在 1x 处取得极小值,只需导函数在 1x 的左侧小于零,在右侧大于零即可
【详解】解:因为函数 f x 在 1x 处取得极小值,
- 7 -
所以只需导函数 ( )f x¢ 在 1x 的左侧小于零,在右侧大于零即可,由图可知只有选项 B 符合
题意
故选:B
【点睛】此题考查导函数的图像与极值间的关系,属于基础题.
12.已知函数 1
x
k xf x e
,若对任意 xR ,都有 1f x 恒成立,则实数 k 的取值范
围是( ).
A. ,1 e B. 1 ,e C. 1,e D. 1,1 e
【答案】D
【解析】
【分析】
根据题意等价于 ( 1) 0xe k x ,然后构造函数 ( ) ( 1)xg x e k x ,利用导数并结合分类
讨论的方法研究函数 ( )g x 性质,然后计算 min ( ) 0g x 可得结果
【详解】解:由 1f x ,得 ( 1) 1x
k x
e
,
所以 ( 1) 0xe k x 恒成立,
令 ( ) ( 1)xg x e k x ,则 ' ( ) ( 1)xg x e k ,
当 1k 时,则 ( ) xg x e 大于零恒成立
当 1 0k 时, ' ( ) 0g x ,则 ( )g x 在 R 上单调递增,不合题意,
当 1 0k 时,令 ' ( ) 0g x ,则 1xe k ,得 ln( 1)x k ,
当 ln( 1)x k 时, ' ( ) 0g x ,当 ln( 1)x k 时, ' ( ) 0g x ,
所以当 ln( 1)x k 时, ( )g x 取最小值,
即 ln( 1)
min( ) (ln( 1)) ( 1)ln( 1)kg x g k e k k ( 1)[1 ln( 1)]k k
令 ( 1)[1 ln( 1)] 0k k ,则1 ln( 1) 0k ,得1 1k e
综上1 1k e
故选:D
- 8 -
【点睛】此题考查不等式恒成立问题,通过构造函数,利用了导数求函数的最值解决问题,
属于中档题.
二、填空题
13.设函数 f x 满足 2 3 1 1f x x f x f ,则 1f ______.
【答案】 1
【解析】
【分析】
先对函数求导,再令 1x ,求出 ' (1)f 的值,代入原函数中,再令 1x 可求出 (1)f .
【详解】解:由 2 3 1 1f x x f x f ,得 ' '( ) 2 3 (1)f x x f ,
令 1x ,则 ' '(1) 2 3 (1)f f ,解得 ' (1) 1f ,
所以 2 3 1f x x x f ,令 1x ,则 (1) 1 3 (1)f f ,
解得 (1) 1f
故答案为: 1
【点睛】此题考查函数的导数,属于基础题.
14.浙江新高考从 2014 年秋季入学的新高一学生开始执行“7 选 3”模式,指除语数英三科外,
考生须从历史,政治,地理,物理,化学,生物,技术,7 个科目中选择 3 科作为高考选考科
目,已知某生必选物理,且不选地理,则不同的选法有______种.
【答案】10
【解析】
【分析】
由题意可知该生只要从历史,政治,化学,生物,技术这 5 科中任选 2 科即可
【详解】解:因为该生选 3 科必选物理,且不选地理,
所以只要从历史,政治,化学,生物,技术这 5 科中任选 2 科即可,
所以共有 2
5 10C 种选法
故答案为:10
【点睛】此题考查组合问题,属于基础题.
15.某果园种植丑橘每年固定成本 10 万元,每年最大产量 13 万斤,每种一斤橘子,成本增加
- 9 -
1 元,已知销售额函数 3 23f x x ax x ,( x 是橘子产量,单位:万斤,销售额单位:
万元, a 为常数)若产 2 万斤,利润 18 万元,则 a ______;要使利润最大,每年需产橘子
______万斤.
【答案】 (1). 3 (2). 6
【解析】
【分析】
由题意可知, 32 12 2 10 2 18a 可求出 3a ,若设产量与利润的函数为 ( )g x ,则
( ) ( ) 10g x f x x ,然后求 ( )g x 的最大值即可.
【详解】解:因为产 2 万斤,利润 18 万元,
所以 32 12 2 10 2 18a ,解得 3a
所以 3 2( ) 9f x x x x ,
若设产量与利润的函数为 ( )g x ,
则 3 2 3 2( ) 9 10 9 10, 0,13 g x x x x x x x x ,
' 2( ) 3 18g x x x ,令 ' ( ) 0g x ,则 0x (舍去)或 6x ,
因为当 0 6x 时, ' ( ) 0g x ,当13 6 x 时, ' ( ) 0g x ,
所以当 6x , ( )g x 取最大值,
故答案为:3,6
【点睛】此题考查了导数在实际生活中的优化问题,解题的关键是实际问题数学化,属于基
础题.
16.设 2 2, ln 1 0,a b a b a b a b R ,当 a ,b 变化时,则 ,a b 的最
小值______.
【答案】 2
【解析】
【分析】
由 2 2, ln 1 0,a b a b a b a b R 可 知 , 此 式 表 示 点 ( ,ln )a a 与 点
- 10 -
( , 1)b b 间的距离,转化为求直线 1y x 与曲线 lny x 间的最小距离问题,只需将直线
1y x 向下平移恰好与曲线相切时,所平移的距离为所求的距离,然后只要求出切线方程,
再利用两平行线间的距离公式可得结果.
【详解】解:由 2 2, ln 1 0,a b a b a b a b R 可知,此式表示点 ( ,ln )a a
与点 ( , 1)b b 间的距离,
而点 ( ,ln )a a 在曲线 lny x 上,点 ( , 1)b b 在直线 1y x 上,
所以问题转化为求直线 1y x 与曲线 lny x 间的最小距离,
将直线 1y x 向下平移恰好与曲线相切时,所平移的距离为所求的距离,
设直线 1y x 向下平移与曲线相切时的直线方程为 y x m ,
设切点为 0 0( , )x y , ' 1y x
,则
0
1 1x
,得 0 1x ,
所以 0 0ln 0y x ,切点为 (1,0) ,
所以切线方程为 1y x ,
此时直线 1y x 与 1y x 间的距离为 2 2
2
,
故答案为: 2
【点睛】此题考查了距离公式,利用导数求切线方程,考查了数学转化思想,属于中档题.
三、解答题:解答应写出文字说明,证明过程或演算步骤.
17.由五个不同的数字 0,1,2,5, x 组成无重复...数字的三位数(最后结果用数字表达)
(1)若 3x ,则组成的偶数有多少个?
(2)若 4x ,则比 210 大的数有多少个?
【答案】(1)21 个;(2)32 个.
【解析】
【分析】
(1)分两种情况:一种是当末位是 0 时,只需从 1,2,3,5 中任选 2 个排在十位和百位即
可,另一种是末位是 2,先从 1,3,5 中任选 1 个排在百位,然后再从剩下的 3 个数字中任选
1 个排在十位即可;
- 11 -
(2)分三种情况:第 1 种,百位数字为 2,十位数字为 1,只要从 4,5 中任选 1 个放在个位
即可,第 2 种,百位数字为 2,十位数字为 4 或 5,个位任选即可,第 3 种,百位为 4 或 5,
十位和个位任意选 2 个数字排列即可
【详解】(1)若末位是 0,则 2
4 12A ,若末位是 2,则 1 1
3 3 9C C ,共 21 个.
(2)第一类,形如: 21 ,有 1
2 2C 个,
第二类,形如: 24 ,有 1
3 3C 个,形如: 25 ,有 1
3 3C 个,
第三类,形如: 4 ,有 2
4 12A 个,形如 5 ,有 2
4 12A ,共 32 个.
【点睛】此题考查了分类计数原理,关键是分类,属于中档题.
18.已知数列 na 满足 1 1a , 14 4n n na a a .
(1)计算 2a , 3a , 4a 的值,并猜想数列通项公式;
(2)用数学归纳法证明(1)中的猜想.
【答案】(1) 2
4
5a , 3
2
3a , 4
4
7a ,猜想: 4
3na n
.(2)见解析
【解析】
【分析】
(1)由 1 1a , 14 4n n na a a ,依次给 n 取 1,2,3,可求出 2a , 3a , 4a 的值,从而可
猜想出通项公式;
(2)利用数学归纳法的步骤证明即可.
【详解】解:(1)因为数列 na 满足 1 1a , 14 4n n na a a ,
所以当 1n 时, 1 2 1( 4) 4a a a ,得 2
4
5a ,
当 2n 时, 2 3 2( 4) 4a a a , 3
4 4( 4) 45 5a ,得 3
4
6a ,
当 3n 时, 3 4 3( 4) 4a a a , 4
4 4( 4) 46 6a ,得 4
4
7a
由此猜想 4
3na n
,
(2)用数学归纳法证明如下:
①当 1n 时, 1
4 11 3a
,猜想成立;
- 12 -
②假设当 n k 时猜想成立,即 4
3ka k
;
则当 1n k 时, 14 4k k ka a a
得 1
444 4 4 43
44 4 4( 3) ( 1) 343
k
k
k
a ka a k k
k
所以当 1n k 时猜想成立
根据①、②可知猜想正确.
【点睛】此题考查了利用递推公式求数列的通项公式和数学归纳法,考查逻辑推理能力和运
算能力,属于中档题.
19.已知函数 sinxf x e x .
(1)求函数在 0, 0f 处的切线方程;
(2)求函数 f x 在区间 π ,02
上的最值.
【答案】(1) 0x y .(2) max 0f x . π
4
min
2
2f x e
【解析】
【分析】
(1)先对函数求导,将 0x 代入导函数中求得的值为切线的斜率,然后利用点斜式方程可
写出切线方程;
(2)对函数求导,再利用导数判函数的单调区间,从而可求得其最值.
【详解】(1) sin cosxf x e x x ,
切线斜率 0 1k f , 0 0f ,
∴切点 0,0 ,切线方程 0x y .
(2) sin cosxf x e x x ,
令 ( ) 0f x¢ > ,即sin cos 0x x , π ,04x
.
- 13 -
令 ( ) 0f x¢ < ,即sin cos 0x x , π π,2 4x
,
∴ f x 在 π π,2 4
单调递减, ( )f x¢ 在 π ,04
单调递增,
∴ π
4
min
π 2
4 2f x f e
, 0 0f , π
2π
2f e
,
∴ max 0f x .
【点睛】此题考查了导数的几何意义和利用导数求函数的最值,属于中档题.
20.已知奇函数 3 21f x x b x ax 在 1, 1f 处的切线与直线3 0x y 平行.
(1)求 a ,b 的值;
(2)求过 2,8A 且与曲线 f x 相切的直线方程.
【答案】(1) 0a , 1b (2) 3 2y x .
【解析】
【分析】
(1)由 f x 是奇函数可得 1b ,而函数在 1, 1f 处的切线与直线 3 0x y 平行,可知
1 3 3f a ,从而求出 a 的值;
(2)由于是过点 2,8A 的切线,所以先设出切点坐标,将切点的横坐标代入导函数中可得
切线的斜率,再利用点斜式写出切线方程,现将点 2,8A 坐标代入切线方程中,从而可得切
点坐标,进而可求出切线方程.
【详解】(1)∵ f x 是奇函数,∴ 1 0b ,即 1b ,
( ) 23f x x a¢ = + , 1 3 3f a ,即 0a .
(2) 3f x x ,设切点 3
0 0,x x ,切线斜率 2
03k x ,
则切线方程 3 2
0 0 03y x x x x .
∵ 2,8A 在切线上,带入得 3 2
0 0 08 3 2x x x ,
2 2
0 0 0 0 02 4 2 3 2x x x x x ,
- 14 -
整理得 2
0 02 1 0x x ,即 0 2x 或 0 1x .
当切点为 2,8 时,切线方程 12 16y x ,
当切点为 1, 1 时,切线方程 3 2y x .
【点睛】此题考查了导数的几何意义,利用导数的几何意义求切线方程,属于中档题.
21.冠状病毒是一个大型病毒家族,已知可引起感冒以及中东呼吸综合征(MERS)和严重急性
呼吸综合征(SARS)等较严重疾病.而今年出现的新型冠状病毒(nCoV)是以前从未在人体
中发现的冠状病毒新毒株.人感染了新型冠状病毒后常见体征有呼吸道症状、发热、咳嗽、
气促和呼吸困难等.在较严重病例中,感染可导致肺炎、严重急性呼吸综合征、肾衰竭,甚
至死亡.应国务院要求,黑龙江某医院选派医生参加援鄂医疗,该院呼吸内科有 3 名男医生,
2 名女医生,其中..李亮(男)为科室主任;该院病毒感染科有 2 名男医生,2 名女医生,其中..
张雅(女)为科室主任,现在院方决定从两科室中共选 4 人参加援鄂医疗(最后结果用数字
表达).
(1)若至多有 1 名主任参加,有多少种派法?
(2)若呼吸内科至少 2 名医生参加,有多少种派法?
(3)若至少有 1 名主任参加,且有女医生参加,有多少种派法?
【答案】(1)105 种(2)105 种(3)87 种.
【解析】
【分析】
(1)至多有 1 名主任参加,包括两种情况:一种是无主任参加,另一种是只有 1 名主任参加,
利用分类计数原理可得结果;
(2)呼吸内科至少 2 名医生参加,分三种情况:第一种是呼吸内科 2 名医生参加,第二种呼
吸内科 3 名医生参加,第三种呼吸内科 4 名医生参加,然后利用分类计数原理可得结果;
(3)由于张雅既是主任,也是女医生.属于特殊元素,优先考虑,分有张雅和无张雅两种情
况求解即可.
【详解】(1)直接法:若无主任 4
7 35C ,若只有 1 名主任 1 3
2 7 70C C ,共 105 种,
间接法: 4 2 2
9 7 2 105C C C .
(2)直接法: 2 2 3 1 4
5 4 5 4 5 105C C C C C ,
- 15 -
间接法: 4 4 1 3
9 4 5 4 105C C C C .
(3)张雅既是主任,也是女医生.属于特殊元素,优先考虑,所以以是否有张雅来分类.
第一类:若有张雅 3
8 56C ,
第二类:若无张雅,则李亮必定去 1 1 2 2 1 3
1 3 4 3 4 3 31C C C C C C ,共 87 种.
【点睛】此题考查了分步和分类计数原理,正确分步和分类是解决此题的关键,属于中档题.
22.函数 2lnx xf x ax x , g x 为 f x 的导数.
(1)若 1a ,求 f x 在 1x 处的切线方程;
(2)求 g x 的单调区间;
(3)若方程 0g x 有两个不等的实根,求 a 的取值范围.
【答案】(1) 2 0x y .(2) g x 在 0, 单增,在 1 ,2a
单减.(3) 10 2a e
【解析】
【分析】
(1)先对函数求导,将 1x 代入导函数中求得的值为切线的斜率,然后利用点斜式方程可
写出切线方程;
(2)对函数 g x 求导后,由 a 的范围判断导函数的正负,从而可求得其单调区间;
(3) 0g x 有两个不等的实根,等价于 ln 2x ax
有两个不等实根,
等价于 ln xh x x
与 2y a 有两个不同的交点,然后对 h x 求导判断其单调区间,可求出
h x 的取值范围,从而可得 a 的取值范围.
【详解】(1)当 1a 时, 2lnf x x x x x , ln 2f x x x ,
切线斜率 1 2k f , ( )1 2f = - ,切点 1, 2 ,
∴切线方程 2 0x y .
(2) ln 2g x f x x ax ,定义域 0, ,
1 1 22 axg x ax x
,
1 当 0a , 0g x 恒成立,即 g x 在 0, 单调递增,
- 16 -
2当 0a ,令 0g x ,解得 10 2x a
,即 g x 在 10, 2a
单调递增,
令 0g x ,解得 1
2x a
,即 g x 在 1 ,2a
单调递减.
(3) 0g x 有两个不等的实根,即 ln 2x ax
有两个不等实根,
等价于 ln xh x x
与 2y a 有两个不同的交点,
因为 2
1 ln xh x x
,所以当 0,x e 时, ' ( ) 0h x ,当 ,x e 时, ' ( ) 0h x
即 h x 在 0,e 单调递增, ,e 单调递减,
而易知 0,1x , 0h x ,
1,x , 0h x , 1h e e
,
∴ 10 2a e
,即 10 2a e
.(其他合理方法均可)
【点睛】此题考查了利用导数求函数的单调区间的最值,属于中档题.
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