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- 2021-06-30 发布
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高考必考题突破讲座(一)
导数及其应用
[解密考纲]导数是研究函数的重要工具,因此,导数的应用是历年高考的重点与热点,常涉及的问题有:讨论函数的单调性(求函数的单调区间)、求极值、求最值、求切线方程、求函数的零点或方程的根、求参数的范围、证明不等式等,涉及的数学思想有:函数与方程、分类讨论、数形结合、转化与化归思想等,中、高档难度均有.
1.已知函数f(x)=xln x,g(x)=-x2+ax-2.
(1)求函数f(x)在[t,t+2](t>0)上的最小值;
(2)设函数F(x)=f(x)-g(x),若函数F(x)的零点有且只有一个,求实数a的值.
解析 (1)∵f′(x)=ln x+1,
∴当0时,f′(x)>0,
∴f(x)在上单调递减,在上单调递增.
①当00),
∴h(x)在(0,1)上单调递减,在(1,+∞)上单调递增,
∴h(x)min=h(1)=3,
由题意可知,若使y=f(x)与y=g(x)的图象恰有一个公共点,则a=h(x)min=3.
综上,若函数F(x)的零点有且只有一个,则实数a=3.
2.已知函数f(x)=x·eax+ln x-e,(a∈R).
(1)当a=1时,求函数y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程;
(2)设g(x)=ln x+-e,若函数h(x)=f(x)-g(x)在定义域内存在两个零点,求实数a的取值范围.
解析 (1)∵a=1,
∴f(x)=xex+ln x-e,f′(x)=(x+1)ex+,
∴f(1)=0,f′(1)=2e+1.
∴f(x)在点(1,0)处的切线方程为y=(2e+1)(x-1).
(2)h(x)=f(x)-g(x)=xeax-=在定义域(0,+∞)上存在两个零点,即x2eax-1=0在(0,+∞)上有两个实数根.
令φ(x)=x2eax-1,则φ′(x)=ax2eax+2xeax=xeax(ax+2),
①当a≥0时,φ′(x)=xeax(ax+2)>0,∴y=φ(x)在(0,+∞)上单调递增,∴y=φ(x)在(0,+∞)至多一个零点,不合题意.
②当a<0时,令φ′(x)=0,得x=-.
x
-
φ′(x)
+
0
-
φ(x)
单调递增
极大值
单调递减
∵φ(0)=-1,当x→+∞,φ(x)→-1,
∴要使φ(x)=x2eax-1在(0,+∞)上有两个零点,
则φ>0即可,得a2<,又a<0,∴-0;
当x∈(1,+∞)时,g′(x)<0.
故g(x)在(-∞,0)上单调递减,在(0,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减.
∴g(x)极小值=g(0)=-3,g(x)极大值=g(1)=-1.
∴当-30在(0,+∞)上恒成立,求实数a的取值范围.
解析 (1)由题知,函数f(x)的定义域为(0,+∞),f′(x)=+2ax=.
当a<0时,由f′(x)>0得0<x<;由f′(x)<0得
x>,
则当a<0时,函数f(x)的单调递增区间是,单调递减区间是.
(2)∵xf′(x)-f(x)>0在(0,+∞)上恒成立,
∴x-(1n x+ax2)>0在(0,+∞)上恒成立,
即a>在(0,+∞)上恒成立.
设h(x)==(x>0) ,则h′(x)=,
由h′(x)>0得0<x<e;由h′(x)<0得x<e,
故函数h(x)在上单调递增,在(e,+∞)上单调递减,
∴h(x)max=h=,∴a> ,即实数a的取值范围为.
5.已知函数f(x)=axln x+b(a,b为实数)的图象在点(1,f(1))处的切线方程为y=x
-1.
(1)求实数a,b的值及函数f(x)的单调区间;
(2)设函数g(x)=,证明:g(x1)=g(x2)(x12.
解析 (1)由题得,函数f(x)的定义域为(0,+∞),
f′(x)=a(1+ln x),
因为曲线f(x)在点(1,f(1))处的切线方程为y=x-1,
所以解得a=1,b=0.
令f′(x)=1+ln x=0,得x=.
当0时,f′(x)>0,f(x)在区间上单调递增.
所以函数f(x)的单调递减区间为,单调递增区间为.
(2)由(1)得,g(x)==ln x+.
由g(x1)=g(x2)(x10.
要证x1+x2>2,需证(x1+x2)>2ln,
即证->2ln,
设=t(t>1),则要证->2ln,
等价于证:t->2ln t(t>1).
令u(t)=t--2ln t,则u′(t)=1+-=2>0,
∴u(t)在区间(1,+∞)上单调递增,u(t)>u(1)=0,
即t->2ln t,故x1+x2>2.
6.已知函数f(x)=x2-x+aln x(a>0).
(1)若a=1,求f(x)的图象在(1,f(1))处的切线方程;
(2)讨论f(x)的单调性;
(3)若f(x)存在两个极值点x1,x2,求证:f(x1)+f(x2)>
解析 (1)a=1时,f(x)=x2-x+lnx,
f′(x)=x-1+,
f′(1)=1,f(1)=-,∴y-=x-1,即y=x-.
∴f(x)的图象在(1,f(1))处的切线方程为2x-2y-3=0.
(2)f′(x)=x-1+=(a>0).
①若a≥,则x2-x+a≥0,f′(x)≥0,∴f(x)在(0,+∞)上单调递增.
②若00得0;由x2-x+a<0得g=.
∴f(x1)+f(x2)>.