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- 2021-06-22 发布
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【考向解读】
高考将以导数的几何意义为背景,重点考查运算及数形结合能力,导数的综合运用涉及的知识面广,综合
的知识点多,形式灵活,是每年的必考内容,经常以压轴题的形式出现.预测高考仍将利用导数研究方程
的根、函数的零点问题、含参数的不等式恒成立、能成立、实际问题的最值等形式考查.
【命题热点突破一】导数的几何意义
例 1、(2017·天津卷)已知 a∈R,设函数 f(x)=ax-lnx 的图象在点(1,f(1))处的切线为 l,则 l 在 y 轴
上的截距为________;
【答案】1
【变式探究】【2016 高考新课标 2 理数】若直线 y kx b 是曲线 ln 2y x 的切线,也是曲线 ln( 1)y x
的切线,则b .
【答案】1 ln 2
【解析】对函数 ln 2y x 求导得 1y x
,对 ln( 1)y x 求导得 1
1y x
,设直线 y kx b 与曲线
ln 2y x 相切于点 1 1 1( , )P x y ,与曲线 ln( 1)y x 相切于点 2 2 2( , )P x y ,则 1 1 2 2ln 2, ln( 1)y x y x ,
由 点 1 1 1( , )P x y 在 切 线 上 得 1 1
1
1ln 2 ( )y x x xx
, 由 点 2 2 2( , )P x y 在 切 线 上 得
2 2
2
1ln( 1) ( )1y x x xx
,这两条直线表示同一条直线,所以 1 2
2
2 1
2
1 1
1
2 1ln( 1) ln 1
x x
xx x x
,解得
1 1
1
1 1, 2, ln 2 1 1 ln 22x k b xx
.
【感悟提升】与导数几何意义有关问题的常见类型及解题策略
(1)已知切点求切线方程.解决此类问题的步骤为:
①求出函数 y=f(x)在点 x=x0 处的导数,即曲线 y=f(x)在点 P(x0,f(x0))处切线的斜率;
②由点斜式求得切线方程为 y-y0=f′(x0)·(x-x0).
(2)已知斜率求切点:已知斜率 R,求切点(x1,f(x1)),即解方程 f′(x1)=k.
(3)求切线倾斜角的取值范围:先求导数的取值范围,即确定切线斜率的取值范围,然后利用正切函数的单
调性解决.
【变式探究】 函数 f(x)=exsin x 的图像在点(0,f(0))处的切线的倾斜角为( )
A.3π
4
B.π
3
C.π
4
D.π
6
【答案】C
【命题热点突破二】函数的单调性 与最值
例 2、(2017·全国卷Ⅲ)已知函数 f(x)=lnx+ax2+(2a+1)x.
(1)讨论 f(x)的单调性;
(2)当 a<0 时,证明 f(x)≤- 3
4a
-2.
【解析】 (1)f(x)的定义域为(0,+∞),f′(x)=1
x
+2ax+2a+1= x+1 2ax+1
x
.
若 a≥0,则当 x∈(0,+∞)时,f′(x)>0,故 f(x)在(0,+∞)单调递增.
若 a<0,则当 x∈
0,- 1
2a 时,f′(x)>0;当 x∈
- 1
2a
,+∞
时,f′(x)<0.
故 f(x)在
0,- 1
2a 单调递增,在
- 1
2a
,+∞
单调递减.
(2)由(1)知,当 a<0 时,f(x)在 x=- 1
2a
取得最大值,最大值为 f
- 1
2a =ln
- 1
2a -1- 1
4a
.
所以 f(x)≤- 3
4a
-2 等价于 ln
- 1
2a -1- 1
4a
≤- 3
4a
-2,即 ln
- 1
2a + 1
2a
+1≤0.
设 g(x)=lnx-x+1,则 g′(x)=1
x
-1.
当 x∈(0,1)时,g′(x)>0;当 x∈(1,+∞)时,g′(x)<0.所以 g(x)在(0,1)单调递增,在(1,+∞)单调
递减.故当 x=1 时,g(x)取得最大值,最大值为 g(1)=0.所以当 x>0 时,g(x)≤0.从而当 a<0 时,ln
- 1
2a
+ 1
2a
+1≤0,即 f(x)≤- 3
4a
-2.
【变式探究】(2017·课标全国Ⅱ)若 x=-2 是函数 f(x)=(x2+ax-1)ex-1 的极值点,则 f(x)的极小值为
( )
A.-1 B.-2e-3
C.5e-3 D.1
【答案】A
【变式探究】【2016 高考山东理数】(本小题满分 13 分)
已知 2
2 1( ) ln , Rxf x a x x ax
.
(I)讨论 ( )f x 的单调性;
(II)当 1a 时,证明 3( ) ' 2f x f x > 对于任意的 1,2x 成立.
【答案】(Ⅰ)见解析;(Ⅱ)见解析
【解析】
(Ⅰ) )(xf 的定义域为 ),0( ;
2
2 3 3
2 2 ( 2)( 1)( ) a ax xf ' x a x x x x
.
当 0a , )1,0(x 时, ( ) 0f ' x , )(xf 单调递增;
(1, ) , ( ) 0x f ' x 时 , )(xf 单调递减.
当 0a 时, 3
( 1) 2 2( ) ( )( )a xf ' x x xx a a
.
(1) 20 a , 12
a
,
当 )1,0(x 或 x ),2(
a
时, ( ) 0f ' x , )(xf 单调递增;
当 x )2,1( a
时, ( ) 0f ' x , )(xf 单调递减;
(2) 2a 时, 12
a
,在 x ),0( 内, ( ) 0f ' x , )(xf 单调递增;
(Ⅱ)由(Ⅰ)知, 1a 时,
2 2 3
2 1 1 2 2( ) ( ) ln (1 )xf x f ' x x x x x x x
2 3
3 1 2ln 1x x x x x
, ]2,1[x ,
令 1213)(,ln)( 32
xxxxhxxxg , ]2,1[x .
则 ( ) ( ) ( ) ( )f x f ' x g x h x ,
由 1( ) 0xg ' x x
可得 1)1()( gxg ,当且仅当 1x 时取得等号.
又
2
4
3 2 6( ) x xh' x x
,
【感悟提升】确定函数的单调区间要特别注意函数的定义域,不要从导数的定义域确定函数的单调区间,
在某些情况下函数导数的定义域与原函数的定义域不同.
【变式探究】
(1)已知函数 f(x)=ln(x+a)+ax,求函数 f(x)的单调区间和极值.
(2)已知函数 f(x)=(ax-2)ex 在 x=1 处取得极值,求函数 f(x)在[m,m+1]上的最小值.
【解析】解:(1)∵f(x)=ln(x+a)+ax,∴函数 f(x)的定义域为(-a,+∞),∴f′(x)= 1
x+a
+a=ax+a2+1
x+a
.
当 a≥0 时,f′(x)= 1
x+a
+a>0,函数 f(x)在(-a,+∞)上为增函数,无极值.
当 a<0 时,令 f′(x)=0,解得 x=-a-1
a
>-a,
当 f′(x)>0 时,解得-a<x<-a-1
a
,函数 f(x)为增函数,
当 f′(x)<0 时,解得 x>-a-1
a
,函数 f(x)为减函数,
故当 x=-a-1
a
时,函数 f(x)有极大值,极大值为 f
-a-1
a =ln
-1
a -a2-1.
综上所述,当 a≥0 时,函数 f(x)在(-a,+∞)上为增函数,无极值;当 a<0 时,函数 f(x)在
-a,-a-1
a
上为增函数,在
-a-1
a
,+∞
上为减函数,函数 f(x)有极大值,极大值为 ln
-1
a -a2-1.
x (-∞,1) 1 (1,+∞)
f′(x) - 0 +
f(x) 减 -e 增
所以函数 f(x)在(-∞,1)上单调递减,在(1,+∞)上单调递增.
当 m≥1 时,f(x)在 [m,m+1]上单调递增,f(x)min=f(m)=(m-2)em.当 0<m<1 时,m<1<m+1,
f(x)在[m,1]上单调递减,在[1,m+1]上单调递增,f(x)min=f(1)=-e.
当 m≤0 时,m+1≤1,f(x)在[m,m+1]上单调递减,f(x)min=f(m+1)=(m-1)em+1.
综上,f(x)在[m,m+1]上的最小值 f(x)min=
(m-2)em,m≥1,
-e,01,即 a>1
2
时,令 u′(x)=0,得 x=ln 2a.
当 x∈[0,ln 2a)时,u′(x)<0,g′(x)=ex-2ax-2a 在[0,ln 2a)上单调递减,
所以当 x∈[0,ln 2a)时,g′(x)=ex-2ax-2a≤g′(0)=1-2a<0,则 g(x)在[0,ln 2a)上单调
递减,
于是 g(x)≤g(0)=0,这与 g(x)≥0 恒成立矛盾.
综上可得,实数 a 的取值范围是
-∞,1
2 .
【感悟提升】对于求不等式恒成立时的参数范围问题,一般是将参数分离出来,使不等号一边是参数,另
一边是一个区间上具体的函数,这样便于解决问题.但要注意的是分离参数不是万能的,如果分离参数后,
得出的函数解析式较为复杂,性质很难研究,则不要分离参数.
【变式探究】
已知函数 f(x)=
xe-x2+mx,x∈(0,1),
ln x-x+2,x∈[1,+∞),
其中 e=2.718 28…是自然对数的底数,m∈R.
(1)若函数 f(x)为(0,1)上的单调增函数,求 m 的取值范围;
(2)对任意的 11,由(*)式,知 lnb
a
0;当 x∈(1,+∞)时,g′(x)<0.所以 g(x)在(0,1)单调递增,在(1,+∞)单调
递减.故当 x=1 时,g(x)取得最大值,最大值为 g(1)=0.所以当 x>0 时,g(x)≤0.从而当 a<0 时,ln
- 1
2a
+ 1
2a
+1≤0,即 f(x)≤- 3
4a
-2.
4、(2017·课标全国Ⅱ)若 x=-2 是函数 f(x)=(x2+ax-1)ex-1 的极值点,则 f(x)的极小值为( )
A.-1 B.-2e-3
C.5e-3 D.1
【答案】A
【解析】 (1)函数 f(x)=(x2+ax-1)ex-1,
则 f′(x)=(2x+a)ex-1+(x2+ax-1)·ex-1
=ex-1·[x2+(a+2)x+a-1].
由 x=-2 是函数 f(x)的极值点得
f′(-2)=e-3·(4-2a-4+a-1)=(-a-1)e-3=0,
所以 a=-1.
所以 f(x)=(x2-x-1)ex-1,f′(x)=ex-1·(x2+x-2).
由 ex-1>0 恒成立,得 x=-2 或 x=1 时,f′(x)=0,
且 x<-2 时,f′(x)>0;-21 时,f′(x)>0.
所以 x=1 是函数 f(x)的极小值点.
所以函数 f(x)的极小值为 f(1)=-1.
故选 A.
5.【2017 课标 II,理】已知函数 2 lnf x ax ax x x ,且 0f x 。
(1)求 a ;
(2)证明: f x 存在唯一的极大值点 0x ,且 2 2
0 2e f x 。
【答案】(1) 1a ;
(2)证明略。
(2)由(1)知
设
当 时, ;当 时, ,所以 在 单调递减,在 单调递增
又 ,所以 在 有唯一零点x0,在 有唯一零点1,且当 时, ;
当 时, ,当 时, .
因为 ,所以 x=x0 是 f(x)的唯一极大值点
由
由 得
因为 x=x0 是 f(x)在(0,1)的最大值点,由 得
所以
6.【2017 山东,理 20】已知函数 2 2cosf x x x , cos sin 2 2xg x e x x x ,其中 2.71828e 是
自然对数的底数.
(Ⅰ)求曲线 y f x 在点 , f 处的切线方程;
(Ⅱ)令 h x g x af x a R ,讨论 h x 的单调性并判断有无极值,有极值时求出极值.
【答案】(1) 22π π 2y x (2)见解析
(Ⅱ)由题意得 2cos sin 2 2 2cosxh x e x x x a x x ,
因为 cos sin 2 2 sin cos 2 2 2sinx xh x e x x x e x x a x x
2 sin 2 sinxe x x a x x
2 sinxe a x x ,
令 sinm x x x
则 1 cos 0m x x
所以 m x 在 R 上单调递增.
因为 0 0,m
所以 当 0x 时, 0,m x
当 0x 时, 0m x
(1)当 0a 时, xe a 0
当 0x 时, 0h x , h x 单调递减,
当 0x 时, 0h x , h x 单调递增,
所以 当 0x 时 h x 取得极小值,极小值是 0 2 1h a ;
②当 1a 时, ln 0a ,
所以 当 ,x 时, 0h x ,函数 h x 在 , 上单调递增,无极值;
③当 1a 时, ln 0a
所以 当 ,0x 时, ln 0x ae e , 0,h x h x 单调递增;
当 0,lnx a 时, ln 0x ae e , 0,h x h x 单调递减;
当 ln ,x a 时, ln 0x ae e , 0,h x h x 单调递增;
所以 当 0x 时 h x 取得极大值,极大值是 0 2 1h a ;
当 lnx a 时 h x 取得极小值.
极小值是 2ln ln 2ln sin ln cos ln 2h a a a a a a .
综上所述:
当 0a 时, h x 在 ,0 上单调递减,在 0, 上单调递增,
函数 h x 有极小值,极小值是 0 2 1h a ;
7.【2017 天津,理 20】设 aZ ,已知定义在 R 上的函数 4 3 2( ) 2 3 3 6f x x x x x a 在区间 (1,2) 内
有一个零点 0x , ( )g x 为 ( )f x 的导函数.
(Ⅰ)求 ( )g x 的单调区间;
(Ⅱ)设 0 0[1, ) ( ,2]m x x ,函数 0( ) ( )( ) ( )h x g x m x f m ,求证: 0( ) ( ) 0h m h x ;
(Ⅲ)求证:存在大于 0 的常数 A ,使得对于任意的正整数 ,p q ,且 0 0[1, ) ( ,2],p x xq
满足
0 4
1| |p xq Aq
.
【答案】(Ⅰ)增区间是 , 1 , 1 ,4
,递减区间是 11, 4
.(Ⅱ)见解析;(III)见解析.
【解析】(Ⅰ)解:由 4 3 22 3 3 6f x x x x x a ,可得 3 28 9 6 6g x f x x x x ,
进而可得 224 18 6g x x x .令 0g x ,解得 1x ,或 1
4x .
当 x 变化时, ( ), ( )g x g x 的变化情况如下表:
x ( , 1) 1( 1, )4
1( , )4
( )g x + - +
( )g x ↗ ↘ ↗
所以, ( )g x 的单调递增区间是 ( , 1) , 1( , )4
,单调递减区间是 1( 1, )4
.
(III)证明:对于任意的正整数 p , q ,且 0 0[1 ) ( , ], 2p x xq
,
令 pm q
,函数 0( ) ( )( ) ( )h g m xx x mf .
由(II)知,当 0[1 ),m x 时, ( )h x 在区间 0( , )m x 内有零点;
当 0( ,2]m x 时, ( )h x 在区间 0( ),x m 内有零点.
所以 ( )h x 在 (1,2) 内至少有一个零点,不妨设为 1x ,则 1 1 0( ) ( )( ) ( ) 0p ph g x fqx qx .
由(I)知 ( )g x 在[1,2] 上单调递增,故 10 ( ) ( )1 2( )g xg g ,
于是
4 3 2 2 3 4
0 4
1
( ) | ( ) | | 2 3 3 6 || | | |( ) ( ) (2 )2
p pf fp p p q p q pq aqq qxq g x g g q
.
1. 【2016 高考山东理数】若函数 ( )y f x 的图象上存在两点,使得函数的图象在这两点处的切线互相垂直,
则称 ( )y f x 具有 T 性质.下列函数中具有 T 性质的是( )
(A) siny x (B) lny x (C) exy (D) 3y x
【答案】A
【解析】当 siny x 时, cosy x ,cos0 cos 1 ,所以在函数 siny x 图象存在两点,使条件成立,
故 A 正确;函数 3ln , e ,xy x y y x 的导数值均非负,不符合题意,故选 A。
2.【2016 年高考四川理数】设直线 l1,l2 分别是函数 f(x)= ln ,0 1,
ln , 1,
x x
x x
图象上点 P1,P2 处的切线,
l1 与 l2 垂直相交于点 P,且 l1,l2 分别与 y 轴相交于点 A,B,则△PAB 的面积的取值范围是( )
(A)(0,1) (B)(0,2) (C)(0,+∞) (D)(1,+∞)
【答案】A
【解析】设 1 1 1 2 2 2, ln , , lnP x x P x x (不妨设 1 21, 0 1x x ),则由导数的几何意义易得切线 1 2,l l
的斜率分别为 1 2
1 2
1 1, .k kx x
由已知得 1 2 1 2 2
1
11, 1, .k k x x x x
切线 1l 的方程分别为
1 1
1
1lny x x xx
,切线 2l 的方程为 2 2
2
1lny x x xx
,即 1 1
1
1lny x x x x
.分别令
0x 得 1 10 , 1 ln , 0 ,1 ln .A x B x 又 1l 与 2l 的交点为
2
1 1
12 2
1 1
2 1, ln1 1
x xP xx x
, 1 1x ,
2
1 1
2 2
1 1
2 11 12 1 1PAB A B P
x xS y y x x x
, 0 1PABS .故选 A.
3.【2016 高考新课标 2 理数】若直线 y kx b 是曲线 ln 2y x 的切线,也是曲线 ln( 1)y x 的切线,
则b .
【答案】1 ln 2
4.【2016 高考新课标 3 理数】已知 f x 为偶函数,当 0x 时, ( ) ln( ) 3f x x x ,则曲线 y f x 在
点 (1, 3) 处的切线方程是_______________.
【答案】 2 1y x
【解析】当 0x 时, 0x ,则 ( ) ln 3f x x x .又因为 ( )f x 为偶函数,所以 ( ) ( ) ln 3f x f x x x ,
所以 1( ) 3f x x
,则切线斜率为 (1) 2f ,所以切线方程为 3 2( 1)y x ,即 2 1y x .
5.【2016 高考新课标 1 卷】(本小题满分 12 分)已知函数 22 1xf x x e a x 有两个零点.
(I)求 a 的取值范围;
(II)设 x1,x2 是 f x 的两个零点,证明: 1 2 2x x .
【答案】 (0, )
【解析】
(Ⅰ) '( ) ( 1) 2 ( 1) ( 1)( 2 )x xf x x e a x x e a .
(i)设 0a ,则 ( ) ( 2) xf x x e , ( )f x 只有一个零点.
(ii)设 0a ,则当 ( ,1)x 时, '( ) 0f x ;当 (1, )x 时, '( ) 0f x .所以 ( )f x 在 ( ,1) 上单调
递减,在 (1, ) 上单调递增.
又 (1)f e , (2)f a ,取b 满足 0b 且 ln 2
ab ,则
2 2 3( ) ( 2) ( 1) ( ) 02 2
af b b a b a b b ,
故 ( )f x 存在两个零点.
(Ⅱ)不妨设 1 2x x ,由(Ⅰ)知 1 2( ,1), (1, )x x , 22 ( ,1)x , ( )f x 在 ( ,1) 上单调递减,
所以 1 2 2x x 等价于 1 2( ) (2 )f x f x ,即 2(2 ) 0f x .
由于 22 2
2 2 2(2 ) ( 1)xf x x e a x ,而 2 2
2 2 2( ) ( 2) ( 1) 0xf x x e a x ,所以
2 22
2 2 2(2 ) ( 2)x xf x x e x e .
设 2( ) ( 2)x xg x xe x e ,则 2'( ) ( 1)( )x xg x x e e .
所以当 1x 时, '( ) 0g x ,而 (1) 0g ,故当 1x 时, ( ) 0g x .
从而 2 2( ) (2 ) 0g x f x ,故 1 2 2x x .
6.【2016 高考山东理数】(本小题满分 13 分)
已知 2
2 1( ) ln , Rxf x a x x ax
.
(I)讨论 ( )f x 的单调性;
(II)当 1a 时,证明 3( ) ' 2f x f x > 对于任意的 1,2x 成立.
【答案】(Ⅰ)见解析;(Ⅱ)见解析
(1) 20 a , 12
a
,
当 )1,0(x 或 x ),2(
a
时, ( ) 0f ' x , )(xf 单调递增;
当 x )2,1( a
时, ( ) 0f ' x , )(xf 单调递减;
(2) 2a 时, 12
a
,在 x ),0( 内, ( ) 0f ' x , )(xf 单调递增;
(3) 2a 时, 120
a
,
当 )2,0( ax 或 x ),1( 时, ( ) 0f ' x , )(xf 单调递增;
当 x )1,2( a
时, ( ) 0f ' x , )(xf 单调递减.
综上所述,
当 0a 时,函数 )(xf 在 )1,0( 内单调递增,在 ),1( 内单调递减;
当 20 a 时, )(xf 在 )1,0( 内单调递增,在 )2,1( a
内单调递减,在 ),2(
a
内单调递增;
当 2a 时, )(xf 在 ),0( 内单调递增;
当 2a , )(xf 在 )2,0( a
内单调递增,在 )1,2( a
内单调递减,在 ),1( 内单调递增.
设 623)( 2 xxx ,则 )(x 在 x ]2,1[ 单调递减,
因为 10)2(,1)1( ,
所以在 ]2,1[ 上存在 0x 使得 ),1( 0xx 时, )2,(,0)( 0xxx 时, 0)( x ,
所以函数 ( )h x 在 ),1( 0x 上单调递增;在 )2,( 0x 上单调递减,
由于
2
1)2(,1)1( hh ,因此
2
1)2()( hxh
,
当且仅当 2x 取得等号,
所以 3( ) ( ) (1) (2) 2f x f ' x g h ,
即 3( ) ( ) 2f x f ' x 对于任意的 ]2,1[x 恒成立。
7.【2016 高考江苏卷】(本小题满分 16 分)
已知函数 ( ) ( 0, 0, 1, 1)x xf x a b a b a b .
设 12, 2a b .
(1)求方程 ( ) 2f x 的根;
(2)若对任意 x R ,不等式 (2 ) f( ) 6f x m x 恒成立,求实数 m 的最大值;
(3)若 0 1, 1a b > ,函数 2g x f x 有且只有 1 个零点,求 ab 的值。
【答案】(1)①0 ②4(2)1
(2)因为函数 ( ) ( ) 2g x f x 只有 1 个零点,而 0 0(0) (0) 2 2 0g f a b ,
所以 0 是函数 ( )g x 的唯一零点.
因为 ( ) ln lnx xg' x a a b b ,又由 0 1, 1a b 知 ln 0,ln 0a b ,
所以 ( ) 0g' x 有唯一解 0
lnlog ( )lnb
a
ax b
.
令 ( ) ( )h x g' x ,则 2 2( ) ( ln ln ) (ln ) (ln )x x x xh' x a a b b ' a a b b ,
从而对任意 xR , ( ) 0h' x ,所以 ( ) ( )g' x h x 是 ( , ) 上的单调增函数,
于是当 0( , )x x , 0( ) ( ) 0g' x g' x ;当 0( , )x x 时, 0( ) ( ) 0g' x g' x .
因而函数 ( )g x 在 0( , )x 上是单调减函数,在 0( , )x 上是单调增函数.
下证 0 0x .
若 0 0x ,则 0
0 02
xx ,于是 0( ) (0) 02
xg g ,
又 log 2 log 2 log 2(log 2) 2 2 0a a a
ag a b a ,且函数 ( )g x 在以 0
2
x 和 log 2a 为端点的闭区间上的图象不
间断,所以在 0
2
x 和 log 2a 之间存在 ( )g x 的零点,记为 1x . 因为 0 1a ,所以 log 2 0a ,又 0 02
x ,
所以 1 0x 与“0 是函数 ( )g x 的唯一零点”矛盾.
若 0 0x ,同理可得,在 0
2
x 和 log 2a 之间存在 ( )g x 的非 0 的零点,矛盾.
因此, 0 0x .
于是 ln 1ln
a
b
,故 ln ln 0a b ,所以 1ab .
8.【2016 高考天津理数】(本小题满分 14 分)
设函数 3( ) ( 1)f x x ax b , Rx ,其中 Rba ,
(I)求 )(xf 的单调区间;
(II) 若 )(xf 存在极值点 0x ,且 )()( 01 xfxf ,其中 01 xx ,求证: 1 02 3x x ;
(Ⅲ)设 0a ,函数 |)(|)( xfxg ,求证: )(xg 在区间 ]1,1[ 上的最大值不小于...4
1 .
【答案】(Ⅰ)详见解析(Ⅱ)详见解析(Ⅲ)详见解析
(2)当 0a 时,令 0)(' xf ,解得 31 3
ax ,或 31 3
ax .
当 x 变化时, )(' xf , )(xf 的变化情况如下表:
x
3( ,1 )3
a 31 3
a 3 3(1 ,1 )3 3
a a
31 3
a 3(1 , )3
a
)(' xf
+ 0 - 0 +
)(xf 单调递增 极大值 单调递减 极小值 单调递增
所以 )(xf 的单调递减区间为 3 3(1 ,1 )3 3
a a ,单调递增区间为 3( ,1 )3
a , 3(1 , )3
a .
(Ⅲ)证明:设 )(xg 在区间 ]2,0[ 上的最大值为 M , },max{ yx 表示 yx, 两数的最大值.下面分三种情况讨
论:
(1)当 3a 时, 3 31 0 2 13 3
a a ,由(Ⅰ)知, )(xf 在区间 ]2,0[ 上单调递减,所以 )(xf 在
区间 ]2,0[ 上的取值范围为 )]0(),2([ ff ,因此
max{| (2) |,| (0) |}
max{|1 2 |,| 1 |}
M f f
a b b
|})(1||,)(1max{| baabaa
0),(1
0),(1
babaa
babaa ,
所以 2||1 baaM .
(2)当 34
3 a 时, 2 3 3 3 2 31 0 1 1 2 13 3 3 3
a a a a ,由(Ⅰ)和(Ⅱ)知,
2 3 3(0) (1 ) (1 )3 3
a af f f , 2 3 3(2) (1 ) (1 )3 3
a af f f ,
所以 )(xf 在区间 ]2,0[ 上的取值范围为 3 3[ (1 ), (1 )]3 3
a af f ,因此
3 3 2 2max{| (1 ) |,| (1 ) |} max{| 3 |,| 3 |}3 3 9 9
a a a aM f f a a b a a b
|})(39
2||,)(39
2max{| baaabaaa
4
1
4
334
3
9
2||39
2 baaa .
9.【2016 高考新课标 3 理数】设函数 ( ) cos2 ( 1)(cos 1)f x a x a x ,其中 0a ,记| ( )|f x 的最大值
为 A .
(Ⅰ)求 ( )f x ;
(Ⅱ)求 A ;
(Ⅲ)证明| ( ) | 2f x A .
【答案】(Ⅰ) ' ( ) 2 sin 2 ( 1)sinf x a x a x ;(Ⅱ)
2
12 3 ,0 5
6 1 1, 18 5
3 2, 1
a a
a aA aa
a a
;(Ⅲ)见解析.
【解析】
(Ⅰ) ( ) 2 sin 2 ( 1)sinf x x x .
(Ⅰ)当 10 5
时, ( )g t 在 ( 1,1) 内无极值点,| ( 1) |g ,| (1) | 2 3g ,| ( 1) | | (1) |g g ,
所以 2 3A .
(Ⅱ)当 1 15 a 时,由 ( 1) (1) 2(1 ) 0g g ,知 1( 1) (1) ( )4g g g
.
又 1 (1 )(1 7 )| ( ) | | ( 1) | 04 8g g
,所以
21 6 1| ( ) |4 8A g
.
综上,
2
12 3 ,0 ,5
6 1 1, 1,8 5
3 2, 1.
A
10.【2016 高考浙江理数】(本小题 15 分)已知 3a ,函数 F(x)=min{2|x−1|,x2−2ax+4a−2},
其中 min{p,q}=
, >
p p q
q p q.
, ,
(I)求使得等式 F(x)=x2−2ax+4a−2 成立的 x 的取值范围;
(II)(i)求 F(x)的最小值 m(a);
(ii)求 F(x)在区间[0,6]上的最大值 M(a).
【答案】(I) 2,2a ;(II)(i) 2
0,3 2 2
4 2, 2 2
am a
a a a
;(ii) 34 8 ,3 4
2, 4
a aa a
.
【解析】
(Ⅰ)由于 3a ,故
当 1x 时, 2 22 4 2 2 1 2 1 2 0x ax a x x a x ,
当 1x 时, 2 2 4 2 2 1 2 2x ax a x x x a .
所以,使得等式 2 2 4 2F x x ax a 成立的 x 的取值范围为 2,2a .
(Ⅱ)(ⅰ)设函数 2 1f x x , 2 2 4 2g x x ax a ,
则 min 1 0f x f , 2
min 4 2g x g a a a ,
所以,由 F x 的定义知 min 1 ,m a f g a ,即 2
0,3 2 2
4 2, 2 2.
am a
a a a
,
(ⅱ)当 0 2x 时,
max 0 , 2 2 2F x f x f f F ,
当 2 6x 时, max 2 , 6 max 2,34 8 max 2 , 6F x g x g g a F F .
所以, 34 8 ,3 4
2, 4
a aM a a
.
11.【2016 高考新课标 2 理数】(Ⅰ)讨论函数 xx 2f (x) x 2
e 的单调性,并证明当 0x 时,
( 2) 2 0xx e x ;
(Ⅱ)证明:当 [0,1)a 时,函数 2x = ( 0)
xe ax ag xx
( ) 有最小值.设 ( )g x 的最小值为 ( )h a ,求函数 ( )h a
的值域.
【答案】(Ⅰ)详见解析;(Ⅱ)
21( , ].2 4
e .
(II) 2 2
( 2) ( 2) 2( ) ( ( ) ),
xx e a x xg x f x ax x
由(I)知, ( )f x a 单调递增,对任意 [0,1), (0) 1 0, (2) 0,a f a a f a a
因此,存在唯一 0 (0,2],x 使得 0( ) 0,f x a 即 0'( ) 0g x ,
当 00 x x 时, ( ) 0, '( ) 0, ( )f x a g x g x 单调递减;
当 0x x 时, ( ) 0, '( ) 0, ( )f x a g x g x 单调递增.
因此 ( )g x 在 0x x 处取得最小值,最小值为
0 0 0
0 0 0
0 2 2
0 0 0
( 1) + ( )( 1)( ) .2
x x xe a x e f x x eg x x x x
于是
0
0
h( ) 2
xea x
,由 2
( 1)( )' 0,2 ( 2) 2
x x xe x e e
x x x
单调递增
所以,由 0 (0,2],x 得
00 2 2
0
1 ( ) .2 0 2 2 2 2 4
xe e e eh a x
因为
2
xe
x
单调递增,对任意
21( , ],2 4
e 存在唯一的 0 (0,2],x 0( ) [0,1),a f x
使得 ( ) ,h a 所以 ( )h a 的值域是
21( , ],2 4
e
综上,当 [0,1)a 时, ( )g x 有 ( )h a , ( )h a 的值域是
21( , ].2 4
e
12.【2016 年高考北京理数】(本小题 13 分)
设函数 ( ) a xf x xe bx ,曲线 ( )y f x 在点 (2, (2))f 处的切线方程为 ( 1) 4y e x ,
(1)求 a ,b 的值;
(2)求 ( )f x 的单调区间.
【答案】(Ⅰ) 2a ,b e ;(2) )(xf 的单调递增区间为 ( , ) .
试题解析:(1)因为 bxxexf xa )( ,所以 bexxf xa )1()( .
依题设,
,1)2(
,22)2(
ef
ef 即
,1
,2222
2
2
ebe
ebe
a
a
解得 eba ,2 ;(2)由(Ⅰ)知 exxexf x 2)( .
由 )1()( 12 xx exexf 即 02 xe 知, )(xf 与 11 xex 同号.
令 11)( xexxg ,则 11)( xexg .
所以,当 )1,(x 时, 0)( xg , )(xg 在区间 )1,( 上单调递减;
当 ),1( x 时, 0)( xg , )(xg 在区间 ),1( 上单调递增.
故 1)1( g 是 )(xg 在区间 ),( 上的最小值,
从而 ),(,0)( xxg .
综上可知, 0)( xf , ),( x ,故 )(xf 的单调递增区间为 ),( .
1.【2015 高考江苏,19】
已知函数 ),()( 23 Rbabaxxxf .
(1)试讨论 )(xf 的单调性;
(2)若 acb (实数 c 是 a 与无关的常数),当函数 )(xf 有三个不同的零点时,a 的取值范围恰好是
),2
3()2
3,1()3,( ,求 c 的值.
【答案】(1)当 0a 时, f x 在 , 上单调递增;
当 0a 时, f x 在 2, 3
a
, 0, 上单调递增,在 2 ,03
a
上单调递减;
当 0a 时, f x 在 ,0 , 2 ,3
a
上单调递增,在 20, 3
a
上单调递减.
(2) 1.c
当 0a 时, 2,0 ,3
ax 时, 0f x , 20, 3
ax
时, 0f x ,
所以函数 f x 在 ,0 , 2 ,3
a
上单调递增,在 20, 3
a
上单调递减.
(2)由(1)知,函数 f x 的两个极值为 0f b , 32 4
3 27
af a b
,则函数 f x 有三个
零点等价于 32 40 03 27
af f b a b
,从而 3
0
4 027
a
a b
或 3
0
40 27
a
b a
.
又b c a ,所以当 0a 时, 34 027 a a c 或当 0a 时, 34 027 a a c .
综上 1c .
2.【2015 高考四川,理 21】已知函数 2 2( ) 2( )ln 2 2f x x a x x ax a a ,其中 0a .
(1)设 ( )g x 是 ( )f x 的导函数,评论 ( )g x 的单调性;
(2)证明:存在 (0,1)a ,使得 ( ) 0f x 在区间 (1,+ )内恒成立,且 ( ) 0f x 在 (1,+ )内有唯一解.
【答案】(1)当 10 4a 时, ( )g x 在区间 1 1 4 1 1 4(0, ),( , )2 2
a a 上单调递增, 在区间
1 1 4 1 1 4( , )2 2
a a 上单调递减;当 1
4a 时, ( )g x 在区间 (0, ) 上单调递增.(2)详见解析.
(2)由 ( ) 2 2 2ln 2(1 ) 0af x x a x x
,解得 1
1 ln
1
x xa x
.
令 2 2
1 1 1 1
1 ln 1 ln 1 ln 1 ln( ) 2( )ln 2( ) 2( )1 1 1 1
x x x x x x x xx x x x xx x x x
.
则 2
1 1
( 2) 2(1) 1 0, ( ) ) 2( ) 01 1
e e ee e e
,.
故存在 0 (1, )x e ,使得 0( ) 0x .
令 0 0
0 1
0
1 ln , ( ) 1 ln ( 1)1
x xa u x x x xx
,.
由 1( ) 1 0u x x
知,函数 ( )u x 在区间 (1, ) 上单调递增.
所以 0
01 1 1
0
( )(1) ( ) 20 11 1 1 1 1
u xu u e eax e e
.
即 0 (0,1)a .
当 0a a 时,有 0 0 0( ) 0, ( ) ( ) 0f x f x x ,.
由(1)知,函数 ( )f x 在区间 (1, ) 上单调递增.
故当 0(1, )x x 时,有 0( ) 0f x ,从而 0( ) ( ) 0f x f x ;
当 0( , )x x 时,有 0( ) 0f x ,从而 0( ) ( ) 0f x f x ;
所以,当 (1, )x 时, ( ) 0f x .
综上所述,存在 (0,1)a ,使得 ( ) 0f x 在区间 (1,+ )内恒成立,且 ( ) 0f x 在 (1,+ )内有唯一解.
3.【2015 高考广东,理 19】设 1a ,函数 aexxf x )1()( 2 .
(1) 求 )(xf 的单调区间 ;
(2) 证明: )(xf 在 , 上仅有一个零点;
(3) 若曲线 ( )y f x= 在点 P 处的切线与 x 轴平行,且在点 ( , )M m n 处的切线与直线OP 平行(O 是坐标原
点),证明: 123
eam .
【答案】(1) , ;(2)见解析;(3)见解析.
【解析】(1)依题 22 2' 1 ' 1 ' 1 0x x xf x x e x e x e ,
∴ f x 在 , 上是单调增函数;
(3)证明:f'(x)=ex(x+1)2,
设点 P(x0,y0)则)f'(x)=ex0(x0+1)2,
∵y=f(x)在点 P 处的切线与 x 轴平行,∴f'(x0)=0,即:ex0(x0+1)2=0,
∴x0=﹣1
将 x0=﹣1 代入 y=f(x)得 y0= .∴ ,
∴ …10 分
令;g(m)=em﹣(m+1)g(m)=em﹣(m+1),
则 g'(m)=em﹣1,由 g'(m)=0 得 m=0.
当 m∈(0,+∞)时,g'(m)>0
当 m∈(﹣∞,0)时,g'(m)<0
∴g(m)的最小值为 g(0)=0…12 分
∴g(m)=em﹣(m+1)≥0
∴em≥m+1
∴em(m+1)2≥(m+1)3
即:
∴m≤ …14 分
4.【2015 高考新课标 2,理 12】设函数 ' ( )f x 是奇函数 ( )( )f x x R 的导函数, ( 1) 0f ,当 0x 时,
' ( ) ( ) 0xf x f x ,则使得 ( ) 0f x 成立的 x 的取值范围是( )
A. ( , 1) (0,1) B. ( 1,0) (1, )
C. ( , 1) ( 1,0) D. (0,1) (1, )
【答案】A
5.【2015 高考新课标 1,理 12】设函数 ( )f x = (2 1)xe x ax a ,其中 a 1,若存在唯一的整数 0x ,使得
0( )f x 0,则 a 的取值范围是( )
(A)[- 3
2e
,1) (B)[- 3
2e
, 3
4
) (C)[ 3
2e
, 3
4
) (D)[ 3
2e
,1)
【答案】D
【解析】设 ( )g x = (2 1)xe x , y ax a ,由题知存在唯一的整数 0x ,使得 0( )g x 在直线 y ax a 的下
方.因为 ( ) (2 1)xg x e x ,所以当 1
2x 时, ( )g x <0,当 1
2x 时, ( )g x >0,所以当 1
2x 时,
max[ ( )]g x = 1
2-2e
,当 0x 时, (0)g =-1, (1) 3 0g e ,直线 y ax a 恒过(1,0)斜率且 a ,故
(0) 1a g ,且 1( 1) 3g e a a ,解得 3
2e
≤ a <1,故选 D.
6.【2015 高考新课标 2,理 21】
设函数 2( ) mxf x e x mx .
(Ⅰ)证明: ( )f x 在 ( ,0) 单调递减,在 (0, ) 单调递增;
(Ⅱ)若对于任意 1 2, [ 1,1]x x ,都有 1 2( ) ( ) 1f x f x e ,求 m 的取值范围.
【答案】(Ⅰ)详见解析;(Ⅱ)[ 1,1] .
(Ⅱ)由(Ⅰ)知,对任意的 m , ( )f x 在[ 1,0] 单调递减,在[0,1] 单调递增,故 ( )f x 在 0x 处取得最小
值.所以对于任意 1 2, [ 1,1]x x , 1 2( ) ( ) 1f x f x e 的充要条件是: (1) (0) 1,
( 1) (0) 1,
f f e
f f e
即
1,
1,
m
m
e m e
e m e
①,设函数 ( ) 1tg t e t e ,则 ' ( ) 1tg t e .当 0t 时, ' ( ) 0g t ;当 0t 时,
' ( ) 0g t .故 ( )g t 在 ( ,0) 单调递减,在 (0, ) 单调递增.又 (1) 0g , 1( 1) 2 0g e e ,故当
[ 1,1]t 时, ( ) 0g t .当 [ 1,1]m 时, ( ) 0g m , ( ) 0g m ,即①式成立.当 1m 时,由 ( )g t 的
单调性, ( ) 0g m ,即 1me m e ;当 1m 时, ( ) 0g m ,即 1me m e .综上, m 的取值
范围是[ 1,1] .
7.【2015 江苏高考,17】(本小题满分 14 分)某山区外围有两条相互垂直的直线型公路,为进一步改善山
区的交通现状,计划修建一条连接两条公路的山区边界的直线型公路,记两条相互垂直的公路为 1 2l l, ,山
区边界曲线为 C,计划修建的公路为 l,如图所示,M,N 为 C 的两个端点,测得点 M 到 1 2l l, 的距离分别为 5
千米和 40 千米,点 N 到 1 2l l, 的距离分别为 20 千米和 2.5 千米,以 1 2l l, 所在的直线分别为 x,y 轴,建立
平面直角坐标系 xOy,假设曲线 C 符合函数 2
ay x b
(其中 a,b 为常数)模型.
(1)求 a,b 的值;
(2)设公路 l 与曲线 C 相切于 P 点,P 的横坐标为 t.
①请写出公路 l 长度的函数解析式 f t ,并写出其定义域;
②当 t 为何值时,公路 l 的长度最短?求出最短长度.
【答案】(1) 1000, 0;a b (2)①
6
2
4
9 10 9( ) ,4f t tt
定义域为[5,20] ,
② min10 2, ( ) 15 3t f t 千米
【解析】
(1)由题意知,点 , 的坐标分别为 5,40 , 20,2.5 .
将其分别代入 2
ay x b
,得
4025
2.5400
a
b
a
b
,
解得 1000
0
a
b
.
②设
6
2
4
4 10g t t t
,则
6
5
16 102g t t t
.令 0g t ,解得 10 2t .
当 5,10 2t 时, 0g t , g t 是减函数;
当 10 2,20t 时, 0g t , g t 是增函数.
从而,当 10 2t 时,函数 g t 有极小值,也是最小值,所以 min 300g t ,
此时 min 15 3f t .
答:当 10 2t 时,公路l 的长度最短,最短长度为15 3 千米.
8.【2015 高考新课标 2,理 12】设函数 ' ( )f x 是奇函数 ( )( )f x x R 的导函数, ( 1) 0f ,当 0x 时,
' ( ) ( ) 0xf x f x ,则使得 ( ) 0f x 成立的 x 的取值范围是( )
A. ( , 1) (0,1) B. ( 1,0) (1, )
C. ( , 1) ( 1,0) D. (0,1) (1, )
【答案】A
【解析】记函数 ( )( ) f xg x x
,则
'
'
2
( ) ( )( ) xf x f xg x x
,因为当 0x 时, ' ( ) ( ) 0xf x f x ,故当 0x
时, ' ( ) 0g x ,所以 ( )g x 在 (0, ) 单调递减;又因为函数 ( )( )f x x R 是奇函数,故函数 ( )g x 是偶函数,
所以 ( )g x 在 ( ,0) 单调递减,且 ( 1) (1) 0g g .当 0 1x 时, ( ) 0g x ,则 ( ) 0f x ;当 1x
时, ( ) 0g x ,则 ( ) 0f x ,综上所述,使得 ( ) 0f x 成立的 x 的取值范围是 ( , 1) (0,1) ,故选 A.
9.【2015 高考新课标 1,理 12】设函数 ( )f x = (2 1)xe x ax a ,其中 a 1,若存在唯一的整数 0x ,使得
0( )f x 0,则 a 的取值范围是( )
(A)[- 3
2e
,1) (B)[- 3
2e
, 3
4
) (C)[ 3
2e
, 3
4
) (D)[ 3
2e
,1)
【答案】D
10.【2015 高考新课标 2,理 21】(本题满分 12 分)
设函数 2( ) mxf x e x mx .
(Ⅰ)证明: ( )f x 在 ( ,0) 单调递减,在 (0, ) 单调递增;
(Ⅱ)若对于任意 1 2, [ 1,1]x x ,都有 1 2( ) ( ) 1f x f x e ,求 m 的取值范围.
【答案】(Ⅰ)详见解析;(Ⅱ)[ 1,1] .
【解析】(Ⅰ) ' ( ) ( 1) 2mxf x m e x .
若 0m ,则当 ( ,0)x 时, 1 0mxe , ' ( ) 0f x ;当 (0, )x 时, 1 0mxe , ' ( ) 0f x .
若 0m ,则当 ( ,0)x 时, 1 0mxe , ' ( ) 0f x ;当 (0, )x 时, 1 0mxe , ' ( ) 0f x .
所以, ( )f x 在 ( ,0) 单调递减,在 (0, ) 单调递增.
(Ⅱ)由(Ⅰ)知,对任意的 m , ( )f x 在[ 1,0] 单调递减,在[0,1] 单调递增,故 ( )f x 在 0x 处取得最小
值.所以对于任意 1 2, [ 1,1]x x , 1 2( ) ( ) 1f x f x e 的充要条件是: (1) (0) 1,
( 1) (0) 1,
f f e
f f e
即
1,
1,
m
m
e m e
e m e
①,设函数 ( ) 1tg t e t e ,则 ' ( ) 1tg t e .当 0t 时, ' ( ) 0g t ;当 0t 时,
' ( ) 0g t .故 ( )g t 在 ( ,0) 单调递减,在 (0, ) 单调递增.又 (1) 0g , 1( 1) 2 0g e e ,故当
[ 1,1]t 时, ( ) 0g t .当 [ 1,1]m 时, ( ) 0g m , ( ) 0g m ,即①式成立.当 1m 时,由 ( )g t 的
单调性, ( ) 0g m ,即 1me m e ;当 1m 时, ( ) 0g m ,即 1me m e .综上, m 的取值
范围是[ 1,1] .