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- 2021-05-14 发布
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第三章 导数及其应用
第一部分 五年高考荟萃
一、选择题
1.(2009年广东卷文)函数的单调递增区间是 ( )
A. B.(0,3) C.(1,4) D.
2.(2009全国卷Ⅰ理) 已知直线y=x+1与曲线相切,则α的值为( )
3.(2009安徽卷理)已知函数在R上满足,则曲线
在点处的切线方程是 ( )
A. B. C. D.
答案 A
解析 由得几何,
即,∴∴,∴切线方程,即选A
4.(2009江西卷文)若存在过点的直线与曲线和都相切,则等于 ( )
A.或 B.或 C.或 D.或
答案 A
解析 设过的直线与相切于点,所以切线方程为
即,又在切线上,则或,
当时,由与相切可得,
当时,由与相切可得,所以选.
5.(2009江西卷理)设函数,曲线在点处的切线方程为
,则曲线在点处切线的斜率为 ( )
A. B. C. D.
答案 A
解析 由已知,而,所以故选A
力。
6.(2009全国卷Ⅱ理)曲线在点处的切线方程为 ( )
A. B. C. D.
答案 B
解 ,
故切线方程为,即 故选B.
7.(2009湖南卷文)若函数的导函数在区间上是增函数,
则函数在区间上的图象可能是 ( )
y
a
b
a
b
a
o
x
o
x
y
b
a
o
x
y
o
x
y
b
A . B. C. D.
8.(2009辽宁卷理)若满足2x+=5, 满足2x+2(x-1)=5, += ( )
A. B.3 C. D.4
答案 C
解析 由题意 ①
②
所以,
即2
令2x1=7-2t,代入上式得7-2t=2log2(2t-2)=2+2log2(t-1)
∴5-2t=2log2(t-1)与②式比较得t=x2
于是2x1=7-2x2
9.(2009天津卷理)设函数则 ( )
A在区间内均有零点。
B在区间内均无零点。
C在区间内有零点,在区间内无零点。
D在区间内无零点,在区间内有零点。
【考点定位】本小考查导数的应用,基础题。
解析 由题得,令得;令得;得,故知函数在区间上为减函数,在区间
为增函数,在点处有极小值;又
,故选择D。
二、填空题
10.(2009辽宁卷文)若函数在处取极值,则
解析 f’(x)=
f’(1)==0 Þ a=3
答案 3
11.若曲线存在垂直于轴的切线,则实数的取值范围是 .
解析 解析 由题意该函数的定义域,由。因为存在垂直于轴的切线,故此时斜率为,问题转化为范围内导函数存在零点。
解法1 (图像法)再将之转化为与存在交点。当不符合题意,当时,如图1,数形结合可得显然没有交点,当
如图2,此时正好有一个交点,故有应填
或是。
解法2 (分离变量法)上述也可等价于方程在内有解,显然可得
12.(2009江苏卷)函数的单调减区间为 .
解析 考查利用导数判断函数的单调性。
,
由得单调减区间为。亦可填写闭区间或半开半闭区间。
13.(2009江苏卷)在平面直角坐标系中,点P在曲线上,且在第二象限内,已知曲线C在点P处的切线的斜率为2,则点P的坐标为 .
解析 考查导数的几何意义和计算能力。
,又点P在第二象限内,点P的坐标为(-2,15)
答案 :
【命题立意】:本题考查了指数函数的图象与直线的位置关系,隐含着对指数函数的性质的考查,根据其底数的不同取值范围而分别画出函数的图象解答.
14.(2009福建卷理)若曲线存在垂直于轴的切线,则实数取值范围是_____________.
答案
解析 由题意可知,又因为存在垂直于轴的切线,
所以。
15.(2009陕西卷理)设曲线在点(1,1)处的切线与x轴的交点的横坐标为,令,则的值为 .
答案 -2
16.(2009四川卷文)设是已知平面上所有向量的集合,对于映射,记的象为。若映射满足:对所有及任意实数都有,则称为平面上的线性变换。现有下列命题:
①设是平面上的线性变换,,则
②若是平面上的单位向量,对,则是平面上的线性变换;
③对,则是平面上的线性变换;
④设是平面上的线性变换,,则对任意实数均有。
其中的真命题是 (写出所有真命题的编号)
答案 ①③④
解析 ①:令,则故①是真命题
同理,④:令,则故④是真命题
③:∵,则有
是线性变换,故③是真命题
②:由,则有
∵是单位向量,≠0,故②是假命题
【备考提示】本小题主要考查函数,对应及高等数学线性变换的相关知识,试题立意新颖,
突出创新能力和数学阅读能力,具有选拔性质。
17.(2009宁夏海南卷文)曲线在点(0,1)处的切线方程为 。
答案
解析 ,斜率k==3,所以,y-1=3x,即
三、解答题
18.(2009全国卷Ⅰ理)本小题满分12分。(注意:在试题卷上作答无效)
设函数在两个极值点,且
(I)求满足的约束条件,并在下面的坐标平面内,画出满足这些条件的点的区域;
(II)证明:
分析(I)这一问主要考查了二次函数根的分布及线性规划作可行域的能力。
大部分考生有思路并能够得分。由题意知方程有两个根
则有
故有
右图中阴影部分即是满足这些条件的点的区域。
(II)这一问考生不易得分,有一定的区分度。主要原因是含字母较多,不易找到突破口。此题主要利用消元的手段,消去目标中的,(如果消会较繁琐)再利用的范围,并借助(I)中的约束条件得进而求解,有较强的技巧性。
解析 由题意有............①
又.....................②
消去可得.
又,且
19.(2009浙江文)(本题满分15分)已知函数 .
(I)若函数的图象过原点,且在原点处的切线斜率是,求的值;
(II)若函数在区间上不单调,求的取值范围.
解析 (Ⅰ)由题意得
又 ,解得,或
(Ⅱ)函数在区间不单调,等价于
导函数在既能取到大于0的实数,又能取到小于0的实数
即函数在上存在零点,根据零点存在定理,有
, 即:
整理得:,解得
20.(2009北京文)(本小题共14分)
设函数.
(Ⅰ)若曲线在点处与直线相切,求的值;
(Ⅱ)求函数的单调区间与极值点.
解析 本题主要考查利用导数研究函数的单调性和极值、解不等式等基础知识,考查综合分析和解决问题的能力.
(Ⅰ),
∵曲线在点处与直线相切,
∴
(Ⅱ)∵,
当时,,函数在上单调递增,
此时函数没有极值点.
当时,由,
当时,,函数单调递增,
当时,,函数单调递减,
当时,,函数单调递增,
∴此时是的极大值点,是的极小值点.
21.(2009北京理)(本小题共13分)
设函数
(Ⅰ)求曲线在点处的切线方程;
(Ⅱ)求函数的单调区间;
(Ⅲ)若函数在区间内单调递增,求的取值范围.
解析 本题主要考查利用导数研究函数的单调性和极值、解不等式等基础知识,考查
综合分析和解决问题的能力.
(Ⅰ),
曲线在点处的切线方程为.
(Ⅱ)由,得,
若,则当时,,函数单调递减,
当时,,函数单调递增,
若,则当时,,函数单调递增,
当时,,函数单调递减,
(Ⅲ)由(Ⅱ)知,若,则当且仅当,
即时,函数内单调递增,
若,则当且仅当,
即时,函数内单调递增,
综上可知,函数内单调递增时,的取值范围是.
22.(2009山东卷文)(本小题满分12分)
已知函数,其中
(1)当满足什么条件时,取得极值?
(2)已知,且在区间上单调递增,试用表示出的取值范围.
解: (1)由已知得,令,得,
要取得极值,方程必须有解,
所以△,即, 此时方程的根为
,,
所以
当时,
x
(-∞,x1)
x 1
(x1,x2)
x2
(x2,+∞)
f’(x)
+
0
-
0
+
f (x)
增函数
极大值
减函数
极小值
增函数
所以在x 1, x2处分别取得极大值和极小值.
当时,
x
(-∞,x2)
x 2
(x2,x1)
x1
(x1,+∞)
f’(x)
-
0
+
0
-
f (x)
减函数
极小值
增函数
极大值
减函数
所以在x 1, x2处分别取得极大值和极小值.
综上,当满足时, 取得极值.
(2)要使在区间上单调递增,需使在上恒成立.
即恒成立, 所以
设,,
令得或(舍去),
当时,,当时,单调增函数;
当时,单调减函数,
所以当时,取得最大,最大值为.
所以
当时,,此时在区间恒成立,所以在区间上单调递增,当时最大,最大值为,所以
综上,当时, ; 当时,
【命题立意】:本题为三次函数,利用求导的方法研究函数的极值、单调性和函数的最值,函数在区间上为单调函数,则导函数在该区间上的符号确定,从而转为不等式恒成立,再转为函数研究最值.运用函数与方程的思想,化归思想和分类讨论的思想解答问题.
22.设函数,其中常数a>1
(Ⅰ)讨论f(x)的单调性;
(Ⅱ)若当x≥0时,f(x)>0恒成立,求a的取值范围。
解析 本题考查导数与函数的综合运用能力,涉及利用导数讨论函数的单调性,第一问关键是通过分析导函数,从而确定函数的单调性,第二问是利用导数及函数的最值,由恒成立条件得出不等式条件从而求出的范围。
解析 (I)
由知,当时,,故在区间是增函数;
当时,,故在区间是减函数;
当时,,故在区间是增函数。
综上,当时,在区间和是增函数,在区间是减函数。
(II)由(I)知,当时,在或处取得最小值。
由假设知
即 解得 11时,
当x变化时,与的变化情况如下表:
x
+
-
+
单调递增
单调递减
单调递增
由此得,函数的单调增区间为和,单调减区间为。
②当时,此时有恒成立,且仅在处,故函数的单调增区间为R
③当时,同理可得,函数的单调增区间为和,单调减区间为
综上:
当时,函数的单调增区间为和,单调减区间为;
当时,函数的单调增区间为R;
当时,函数的单调增区间为和,单调减区间为
.
(Ⅱ)由得令得
由(1)得增区间为和,单调减区间为,所以函数在处取得极值,故M()N()。
观察的图象,有如下现象:
①当m从-1(不含-1)变化到3时,线段MP的斜率与曲线在点P处切线的斜率之差Kmp-的值由正连续变为负。
②线段MP与曲线是否有异于H,P的公共点与Kmp-的m正负有着密切的关联;
③Kmp-=0对应的位置可能是临界点,故推测:满足Kmp-的m就是所求的t最小值,下面给出证明并确定的t最小值.曲线在点处的切线斜率;
线段MP的斜率Kmp
当Kmp-=0时,解得
直线MP的方程为
令
当时,在上只有一个零点,可判断函数在上单调递增,在上单调递减,又,所以在上没有零点,即线段MP与曲线没有异于M,P的公共点。
当时,.
所以存在使得
即当MP与曲线有异于M,P的公共点
综上,t的最小值为2.
(2)类似(1)于中的观察,可得m的取值范围为
解法二:
(1)同解法一.
(2)由得,令,得
由(1)得的单调增区间为和,单调减区间为,所以函数在处取得极值。故M().N()
(Ⅰ) 直线MP的方程为
由
得
线段MP与曲线有异于M,P的公共点等价于上述方程在(-1,m)上有根,即函数
上有零点.
因为函数为三次函数,所以至多有三个零点,两个极值点.
又.因此, 在上有零点等价于在内恰有一个极大值点和一个极小值点,即内有两不相等的实数根.
等价于 即
又因为,所以m 的取值范围为(2,3)
从而满足题设条件的r的最小值为2.
36.(2009辽宁卷文)(本小题满分12分)
设,且曲线y=f(x)在x=1处的切线与x轴平行。
(2)求a的值,并讨论f(x)的单调性;
(1)证明:当
解析 (Ⅰ).有条件知,
,故. ………2分 于是.
故当时,<0;
当时,>0.
从而在,单调减少,在单调增加. ………6分
(Ⅱ)由(Ⅰ)知在单调增加,故在的最大值为,
最小值为.
从而对任意,,有. ………10分
而当时,.
从而 ………12分
37.(2009辽宁卷理)(本小题满分12分)
已知函数f(x)=x-ax+(a-1),。
(1)讨论函数的单调性;
(2)证明:若,则对任意x,x,xx,有。
解析 (1)的定义域为。
2分
(i)若即,则
故在单调增加。
(ii)若,而,故,则当时,;
当及时,
故在单调减少,在单调增加。
(iii)若,即,同理可得在单调减少,在单调增加.
(II)考虑函数
则
由于11,证明对任意的c,都有M>2:
(Ⅲ)若M≧K对任意的b、c恒成立,试求k的最大值。
本小题主要考察函数、函数的导数和不等式等基础知识,考察综合运用数学知识进行推理
论证的能力和份额类讨论的思想(满分14分)
(I)解析 ,由在处有极值
可得
解得或
若,则,此时没有极值;
若,则
当变化时,,的变化情况如下表:
1
0
+
0
极小值
极大值
当时,有极大值,故,即为所求。
(Ⅱ)证法1:
当时,函数的对称轴位于区间之外。
在上的最值在两端点处取得
故应是和中较大的一个
即
证法2(反证法):因为,所以函数的对称轴位于区间之外,
在上的最值在两端点处取得。
故应是和中较大的一个
假设,则
将上述两式相加得:
,导致矛盾,
(Ⅲ)解法1:
(1)当时,由(Ⅱ)可知;
(2)当时,函数)的对称轴位于区间内,
此时
由有
①若则,
于是
②若,则
于是
综上,对任意的、都有
而当时,在区间上的最大值
故对任意的、恒成立的的最大值为。
解法2:
(1)当时,由(Ⅱ)可知;
(2)当时,函数的对称轴位于区间内,
此时
,即
下同解法1
43.(2009宁夏海南卷文)(本小题满分12分)
已知函数.
(1) 设,求函数的极值;
(2) 若,且当时,12a恒成立,试确定的取值范围.
请考生在第(22)、(23)、(24)三题中任选一题作答,如果多做,则按所做的第一题计分。作答时用2B铅笔在答题卡上把所选题目对应的题号涂黑。
(21)解析
(Ⅰ)当a=1时,对函数求导数,得
令
列表讨论的变化情况:
(-1,3)
3
+
0
—
0
+
极大值6
极小值-26
所以,的极大值是,极小值是
(Ⅱ)的图像是一条开口向上的抛物线,关于x=a对称.
若上是增函数,从而
上的最小值是最大值是
由于是有
由
所以
若a>1,则不恒成立.
所以使恒成立的a的取值范围是
44.(2009天津卷理)(本小题满分12分)
已知函数其中
(1)当时,求曲线处的切线的斜率;
(2)当时,求函数的单调区间与极值。
本小题主要考查导数的几何意义、导数的运算、利用导数研究函数的单调性与极值等基础知识,考查运算能力及分类讨论的思想方法。满分12分。
(I)解析
(II)
以下分两种情况讨论。
(1)>,则<.当变化时,的变化情况如下表:
+
0
—
0
+
↗
极大值
↘
极小值
↗
(2)<,则>,当变化时,的变化情况如下表:
+
0
—
0
+
↗
极大值
↘
极小值
↗
45.(2009四川卷理)(本小题满分12分)
已知函数。
(I)求函数的定义域,并判断的单调性;
(II)若
(III)当(为自然对数的底数)时,设,若函数的极值存在,求实数的取值范围以及函数的极值。
本小题主要考查函数、数列的极限、导数应用等基础知识、考查分类整合思想、推理和运算能力。
解析 (Ⅰ)由题意知
当
当
当….(4分)
(Ⅱ)因为
由函数定义域知>0,因为n是正整数,故00,
1036时,V′>0,
所以,当x=10,V有极大值V(10)=1960…………………………………………………10分
又V(0)=0,V(24)=0, ……………………………………………………………………11分
所以当x=10,V有最大值V(10)=1960 …………………………………………………12分
第二部分 三年联考汇编
2009年联考题
一、选择题
1.(2009威海二模)右图是函数f(x)=x2+ax+b的部分图象,则
函数的零点所在的区间是 ( )
A. B.
C. D.
答案 C
2.(2009天津重点学校二模)已知函数是定义在R上的奇函数,且当
时不等式成立, 若,
,则的大小关系是 ( )
A. B. C. D.
答案 C
3.(2009嘉兴一中一模)下列图像中有一个是函数
的导数 的图像,则 ( )
A. B. C. D.或
答案 B
-2
4
4.(2009年乐陵一中)图中,阴影部分的面积是 ( )
A.16 B.18
C.20 D.22
答案 B
二、填空题
-2
x
y
O
5.(北京市东城区2009年3月高中示范校高三质量检测理)已知函数f(x)的定义域为[-2,+∞),部分对应值如下表,为f(x)的导函数,函数的图象如右图所示,若两正数a,b满足,则的取值范围是 .
答案
6.(湖北省黄冈市2009年3月份高三年级质量检测文)设函数
(c<0)单调递增区间是 .
答案
三、解答题
7.(2009厦门北师大海沧附属实验中学)已知函数,其中为实数.
(Ⅰ) 若在处取得的极值为,求的值;
(Ⅱ)若在区间上为减函数,且,求的取值范围.
解 (Ⅰ)由题设可知:
且, ……………… 2分
即,解得 ……………… 4分
(Ⅱ), ……………… 5分
又在上为减函数,
对恒成立, ……………… 6分
即对恒成立.
且, ……………… 10分
即,
的取值范围是 ……………… 12分
8.(2009厦门大同中学)设函数
(1)求函数的极大值;
(2)若时,恒有成立(其中是函数的导函数),
试确定实数a的取值范围.
解 (1)∵,且,………………………………1分
当时,得;当时,得;
∴的单调递增区间为;
的单调递减区间为和.…………………………………3分
故当时,有极大值,其极大值为. …………………4分
(2)∵,
当时,,
∴在区间内是单调递减.…………………………………………6分
∴.
∵,∴
此时,.…………………………………………………………………………9分
当时,.
∵,∴即 ……11分
此时,.……………………………………………………………13分
综上可知,实数的取值范围为.………………………………… 14分
9月份更新
1.(2009东北育才、天津耀华、大连育明、哈三中联考)已知函数,若的单调减区间恰为(0,4)。
(I)求的值:
(Ⅱ)若对任意的,关于的方程总有实数解,求实数的取值范围。
解:(1)
又
(Ⅱ)时时
且 8分
解得
2.(2009天津六校联考)已知函数
(1)若 时,函数 在其定义域内是增函数,求b的取值范围;
(2)在(1)的结论下,设函数 ,求函数的最
3.(2009汉沽一中第六次月考)已知,.
(Ⅰ)当时,求证:在上是减函数;
(Ⅱ)如果对不等式恒成立,求实数的取值范围.
解:(Ⅰ)当时,
∵
∴在上是减函数
(Ⅱ)∵不等式恒成立
即不等式恒成立
∴不等式恒成立
当时, 不恒成立
当时,不等式恒成立
即
∴
当时,不等式不恒成立
综上所述,的取值范围是
4.(2009和平区一模)已知函数
(Ⅰ)求的值域;
(Ⅱ)设,函数.若对任意,总存在,使,求实数的取值范围.
解:(Ⅰ),
令,得或.
当时,在上单调递增;
当时,在上单调递减,
而,
当时,的值域是.
(Ⅱ)设函数在上的值域是A,
若对任意.总存在1,使,
.
.
①当时,,
函数在上单调递减.
,
· 当时,不满足;
②当时,,
令,得或(舍去)
(i)时,的变化如下表:
0
2
-
0
+
0
.
,解得.
(ii)当时,
函数在上单调递减.
,当时,不满.
综上可知,实数的取值范围是.
5.(2009河北区一模)已知函数
(I)若是的极值点,求在上的最小值和最大值;
(Ⅱ)若上是增函数,求实数的取值范围。
解:(I)
有极大值点,极小值点。
此时在上是减函数,在上是增函数。
在上的最小值是-18,最大值是-6
(Ⅱ)
当时,是增函数,其最小值为
时也符合题意,
6.(2009河东区一模)设函数
(1)求的最小值;
(2)若对时恒成立,求实数的取值范围
解:(1)
时,取得最小值,
即
(2)令
由,得或(舍去)
(0,1)
1
(1,2)
0
增
极大值
减
在内有最大值,
对时恒成立等价于恒成立。
即
7.(2009河西区一模)已知函数,其中实数,
(I)求函数的单调区间;
(Ⅱ)若与在区间内均为增函数,求的取值范围。
解:(I)‘
又令,得
①若,则当或时。当时,
在和内是增函数,在内是减函数,
②若则当或时,当时,
在和内是增函数,在内是减函数
(Ⅱ)当时,在和内是增函数,故
在内是增函数。
由题意得 解得
当时,在和内是增函数,在内是增函数。
由题意得 解得
综上知实数的取值范围为
2007—2008年联考题
一、选择题
1.(江苏省启东中学2008年高三综合测试一)函数y=2x3-3x2-12x+5在区间[0,3]上最大值与最小值分别
是 ( )
A. 5,-15 B. 5,-4 C. -4,-15 D. 5,-16
答案 A
2.(安徽省皖南八校2008届高三第一次联考)若存在,则不可
能为 ( )
A.; B.; C.; D.;
答案 B
3.(江西省五校2008届高三开学联考)设函数
的最大值为3,则f(x)的图象的一条对称轴的方程是 ( )
A. B.
C. D.
答案 C
4.(江西省五校2008届高三开学联考)已知 ( )
A.-4 B.8 C.0 D.不存在
答案 B
x
y
x4
O oO
5.(湖南省株洲市2008届高三第二次质检)已知函数的导函数的图像如下,则 ( )
A.函数有1个极大值点,1个极小值点
B.函数有2个极大值点,2个极小值点
C.函数有3个极大值点,1个极小值点
D.函数有1个极大值点,3个极小值点
答案 A
二、填空题
6.(2008年高考数学各校月考)定积分的值是 .
答案 3
7.(四川省成都市新都一中高2008级12月月考)已知函数在
x=-1时有极值0,则m=_________;n=_________;
本题主要考查函数、导数、极值等基本概念和性质0
答案 m=2,n=9.
解析 =3x2+6mx+n
由题意,=3-6m+n=0
f(-1)=-1+3m-n+m2=0
解得或
但m=1,n=3时,=3x2+6x+3=3(x+1)2≥0恒成立
即x=-1时不是f(x)的极值点,应舍去
8.(北京市十一学校2008届高三数学练习题)如图为函数的图象,
为函数的导函数,则不等式的解集为______ ______.
答案
三、解答题
8.(2007年江苏省淮安市)已知函数F(x)=|2x-t|-x3+x+1(x∈R,t为常数,t∈R)
(1)写出此函数F(x)在R上的单调区间;
(2)若方程F(x)-m=0恰有两解,求实数m的值。
解 (1)∴
由-3x2+3=0 得x1=-1,x2=1,而-3x2-1<0恒成立
∴ i) 当<-1时,F(x)在区间(-∞,-1)上是减函数
在区间(-1,1)上是增函数,在区间(1,+∞)上是减函数
ii) 当1>≥-1时,F(x)在区间(-∞,)上是减函数
在区间(,1)上是增函数,在区间(1,+∞)上是减函数
iii) 当≥1时,F(x)在(-∞,+∞)上是减函数
(2)由(1)可知
i) 当<-1时,F(x)在x=-1处取得极小值-1-t,
在x=1处取得极大值3-t,若方程F(x)-m=0恰有两解,
此时m=-1-t或m=3-t
ii) 当-1≤<1,F(x)在x=处取值为,
在x=1处取得极大值3-t,若方程F(x)-m=0恰有两解,
此时m=或m=3-t
9.(2008年四川省成都市一诊)已知函数是定义域为R的偶函数,其图像均在x轴
的上方,对任意的,都有,且,又当时,其导函数恒成立。
(Ⅰ)求f(0)、f(-1)的值;
(Ⅱ)解关于x的不等式:,其中
解 (1)由f(m·n)=[f(m)]n得:f(0)=f(0×0)=[f(0)]0
∵函数f(x)的图象均在x轴的上方,∴f(0)>0,∴f(0)=1 ……………………………3分
∵f(2)=f(1×2)=[f(1)]2=4,又f(x)>0∴f(1)=2,f(-1)=f(1)=2 …………………3分
(2)
又当时,其导函数恒成立,∴在区间上为单调递增函数
∴
①当时,;
②当时,,∴;
③当时,,∴
综上所述:当时,;当时,;
当时,。