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- 2021-05-14 发布
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2018年09月03日一中的高中数学组卷
试卷副标题
考试范围:xxx;考试时间:100分钟;命题人:xxx
题号
一
二
三
总分
得分
注意事项:
1.答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息2.请将答案正确填写在答题卡上
第Ⅰ卷(选择题)
请点击修改第I卷的文字说明
评卷人
得 分
一.选择题(共9小题)
1.函数f(x)=的图象大致为( )
A. B. C. D.
2.若函数f(x)=ax2+1图象上点(1,f(1))处的切线平行于直线y=2x+1,则a=( )
A.﹣1 B.0 C. D.1
3.设函数f(x)=x3+(a﹣1)x2+ax.若f(x)为奇函数,则曲线y=f(x)在点(0,0)处的切线方程为( )
A.y=﹣2x B.y=﹣x C.y=2x D.y=x
4.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
5.在数列{an}中,an=(﹣)n,n∈N*,则an( )
A.等于 B.等于0 C.等于 D.不存在
6.已知a为函数f(x)=x3﹣12x的极小值点,则a=( )
A.﹣4 B.﹣2 C.4 D.2
7.若函数f(x)=x﹣sin2x+asinx在(﹣∞,+∞)单调递增,则a的取值范围是( )
A.[﹣1,1] B.[﹣1,] C.[﹣,] D.[﹣1,﹣]
8.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.y=sinx B.y=lnx C.y=ex D.y=x3
9.设直线l1,l2分别是函数f(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,+∞)
第Ⅱ卷(非选择题)
请点击修改第Ⅱ卷的文字说明
评卷人
得 分
二.填空题(共14小题)
10.曲线y=(ax+1)ex在点(0,1)处的切线的斜率为﹣2,则a= .
11.曲线y=2lnx在点(1,0)处的切线方程为 .
12.曲线y=2ln(x+1)在点(0,0)处的切线方程为 .
13.已知函数f(x)=exlnx,f′(x)为f(x)的导函数,则f′(1)的值为 .
14.已知函数f(x)=2sinx+sin2x,则f(x)的最小值是 .
15.若函数f(x)=2x3﹣ax2+1(a∈R)在(0,+∞)内有且只有一个零点,则f(x)在[﹣1,1]上的最大值与最小值的和为 .
16.若曲线的切线l与直线平行,则l的方程为 .
17.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 .
18.曲线y=x2+在点(1,2)处的切线方程为 .
19.已知函数f(x)=x3﹣2x+ex﹣,其中e是自然对数的底数.若f(a﹣1)+f(2a2)≤0.则实数a的取值范围是 .
20.已知函数f(x)=(2x+1)ex,f′(x)为f(x)的导函数,则f′(0)的值为 .
21.已知f(x)为偶函数,当x≤0时,f(x)=e﹣x﹣1﹣x,则曲线y=f(x)在点(1,2)处的切线方程是 .
22.已知f(x)为偶函数,当x<0时,f(x)=ln(﹣x)+3x,则曲线y=f(x)在点(1,﹣3)处的切线方程是 .
23.若直线y=kx+b是曲线y=lnx+2的切线,也是曲线y=ln(x+1)的切线,则b= .
评卷人
得 分
三.解答题(共26小题)
24.已知函数f(x)=aex﹣lnx﹣1.
(1)设x=2是f(x)的极值点,求a,并求f(x)的单调区间;
(2)证明:当a≥时,f(x)≥0.
25.已知函数f(x)=.
(1)求曲线y=f(x)在点(0,﹣1)处的切线方程;
(2)证明:当a≥1时,f(x)+e≥0.
26.已知函数f(x)=ex﹣ax2.
(1)若a=1,证明:当x≥0时,f(x)≥1;
(2)若f(x)在(0,+∞)只有一个零点,求a.
27.已知函数f(x)=﹣lnx.
(Ⅰ)若f(x)在x=x1,x2(x1≠x2)处导数相等,证明:f(x1)+f(x2)>8﹣8ln2;
(Ⅱ)若a≤3﹣4ln2,证明:对于任意k>0,直线y=kx+a与曲线y=f(x)有唯一公共点.
28.设函数f(x)=[ax2﹣(4a+1)x+4a+3]ex.
(Ⅰ)若曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线与x轴平行,求a;
(Ⅱ)若f(x)在x=2处取得极小值,求a的取值范围.
29.已知函数f(x)=x3﹣a(x2+x+1).
(1)若a=3,求f(x)的单调区间;
(2)证明:f(x)只有一个零点.
30.设函数f(x)=[ax2﹣(3a+1)x+3a+2]ex.
(Ⅰ)若曲线y=f(x)在点(2,f(2))处的切线斜率为0,求a;
(Ⅱ)若f(x)在x=1处取得极小值,求a的取值范围.
31.已知函数f(x)=﹣x+alnx.
(1)讨论f(x)的单调性;
(2)若f(x)存在两个极值点x1,x2,证明:<a﹣2.
32.已知函数f(x)=(2+x+ax2)ln(1+x)﹣2x.
(1)若a=0,证明:当﹣1<x<0时,f(x)<0;当x>0时,f(x)>0;
(2)若x=0是f(x)的极大值点,求a.
33.已知函数f(x)=ax,g(x)=logax,其中a>1.
(Ⅰ)求函数h(x)=f(x)﹣xlna的单调区间;
(Ⅱ)若曲线y=f(x)在点(x1,f(x1))处的切线与曲线y=g(x)在点(x2,g(x2))处的切线平行,证明x1+g(x2)=﹣;
(Ⅲ)证明当a≥e时,存在直线l,使l是曲线y=f(x)的切线,也是曲线y=g(x)的切线.
34.已知函数f(x)=x3+ax2+bx+1(a>0,b∈R)有极值,且导函数f′(x)的极值点是f(x)的零点.
(Ⅰ)求b关于a的函数关系式,并写出定义域;
(Ⅱ)证明:b2>3a;
(Ⅲ)若f(x),f′(x)这两个函数的所有极值之和不小于﹣,求实数a的取值范围.
35.已知函数f(x)=ex(ex﹣a)﹣a2x.
(1)讨论f(x)的单调性;
(2)若f(x)≥0,求a的取值范围.
36.已知函数f(x)=excosx﹣x.
(1)求曲线y=f(x)在点(0,f(0))处的切线方程;
(2)求函数f(x)在区间[0,]上的最大值和最小值.
37.已知函数f(x)=ax3﹣3(a+1)x2+12x.
(1)当a>0时,求f(x)的极小值;
(Ⅱ)当a≤0时,讨论方程f(x)=0实根的个数.
38.已知函数f(x)=ax2﹣ax﹣xlnx,且f(x)≥0.
(1)求a;
(2)证明:f(x)存在唯一的极大值点x0,且e﹣2<f(x0)<2﹣2.
39.已知函数f(x)=(x﹣)e﹣x(x≥).
(1)求f(x)的导函数;
(2)求f(x)在区间[,+∞)上的取值范围.
40.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)≤﹣﹣2.
41.已知函数f(x)=ae2x+(a﹣2)ex﹣x.
(1)讨论f(x)的单调性;
(2)若f(x)有两个零点,求a的取值范围.
42.已知函数f(x)=x﹣1﹣alnx.
(1)若f(x)≥0,求a的值;
(2)设m为整数,且对于任意正整数n,(1+)(1+)…(1+)<m,求m的最小值.
43.设a∈Z,已知定义在R上的函数f(x)=2x4+3x3﹣3x2﹣6x+a在区间(1,2)内有一个零点x0,g(x)为f(x)的导函数.
(Ⅰ)求g(x)的单调区间;
(Ⅱ)设m∈[1,x0)∪(x0,2],函数h(x)=g(x)(m﹣x0)﹣f(m),求证:h(m)h(x0)<0;
(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∈[1,x0)∪(x0,2],满足|﹣x0|≥.
44.设函数f(x)=(1﹣x2)ex.
(1)讨论f(x)的单调性;
(2)当x≥0时,f(x)≤ax+1,求a的取值范围.
45.已知函数f(x)=x2+2cosx,g(x)=ex(cosx﹣sinx+2x﹣2),其中e≈2.71828…是自然对数的底数.
(Ⅰ)求曲线y=f(x)在点(π,f(π))处的切线方程;
(Ⅱ)令h(x)=g (x)﹣a f(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.
46.设a,b∈R,|a|≤1.已知函数f(x)=x3﹣6x2﹣3a(a﹣4)x+b,g(x)=exf(x).
(Ⅰ)求f(x)的单调区间;
(Ⅱ)已知函数y=g(x)和y=ex的图象在公共点(x0,y0)处有相同的切线,
(i)求证:f(x)在x=x0处的导数等于0;
(ii)若关于x的不等式g(x)≤ex在区间[x0﹣1,x0+1]上恒成立,求b的取值范围.
47.已知函数f(x)=x3﹣ax2,a∈R,
(1)当a=2时,求曲线y=f(x)在点(3,f(3))处的切线方程;
(2)设函数g(x)=f(x)+(x﹣a)cosx﹣sinx,讨论g(x)的单调性并判断有无极值,有极值时求出极值.
48.设函数f(x)=lnx﹣x+1.
(1)讨论f(x)的单调性;
(2)证明当x∈(1,+∞)时,1<<x;
(3)设c>1,证明当x∈(0,1)时,1+(c﹣1)x>cx.
49.已知函数f(x)=ax+bx(a>0,b>0,a≠1,b≠1).
(1)设a=2,b=.
①求方程f(x)=2的根;
②若对于任意x∈R,不等式f(2x)≥mf(x)﹣6恒成立,求实数m的最大值;
(2)若0<a<1,b>1,函数g(x)=f(x)﹣2有且只有1个零点,求ab的值.
2018年09月03日一中的高中数学组卷
参考答案与试题解析
一.选择题(共9小题)
1.函数f(x)=的图象大致为( )
A. B. C. D.
【分析】判断函数的奇偶性,利用函数的定点的符号的特点分别进行判断即可.
【解答】解:函数f(﹣x)==﹣=﹣f(x),
则函数f(x)为奇函数,图象关于原点对称,排除A,
当x=1时,f(1)=e﹣>0,排除D.
当x→+∞时,f(x)→+∞,排除C,
故选:B.
【点评】本题主要考查函数的图象的识别和判断,利用函数图象的特点分别进行排除是解决本题的关键.
2.若函数f(x)=ax2+1图象上点(1,f(1))处的切线平行于直线y=2x+1,则a=( )
A.﹣1 B.0 C. D.1
【分析】求得函数f(x)的导数,可得切线的斜率,再由两直线平行的条件:斜率相等,解方程可得a的值.
【解答】解:函数f(x)=ax2+1的导数为f′(x)=2ax,
可得点(1,f(1))处的切线斜率为2a,
由点(1,f(1))处的切线平行于直线y=2x+1,
可得2a=2,
解得a=1,
故选:D.
【点评】本题考查导数的运用:求切线的斜率,注意运用两直线平行的条件和方程思想,属于基础题.
3.设函数f(x)=x3+(a﹣1)x2+ax.若f(x)为奇函数,则曲线y=f(x)在点(0,0)处的切线方程为( )
A.y=﹣2x B.y=﹣x C.y=2x D.y=x
【分析】利用函数的奇偶性求出a,求出函数的导数,求出切线的向量然后求解切线方程.
【解答】解:函数f(x)=x3+(a﹣1)x2+ax,若f(x)为奇函数,
可得a=1,所以函数f(x)=x3+x,可得f′(x)=3x2+1,
曲线y=f(x)在点(0,0)处的切线的斜率为:1,
则曲线y=f(x)在点(0,0)处的切线方程为:y=x.
故选:D.
【点评】本题考查函数的奇偶性以及函数的切线方程的求法,考查计算能力.
4.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
【分析】求出函数的导数,利用极值点,求出a,然后判断函数的单调性,求解函数的极小值即可.
【解答】解:函数f(x)=(x2+ax﹣1)ex﹣1,
可得f′(x)=(2x+a)ex﹣1+(x2+ax﹣1)ex﹣1,
x=﹣2是函数f(x)=(x2+ax﹣1)ex﹣1的极值点,
可得:f′(﹣2)=(﹣4+a)e﹣3+(4﹣2a﹣1)e﹣3=0,即﹣4+a+(3﹣2a)=0.
解得a=﹣1.
可得f′(x)=(2x﹣1)ex﹣1+(x2﹣x﹣1)ex﹣1,
=(x2+x﹣2)ex﹣1,函数的极值点为:x=﹣2,x=1,
当x<﹣2或x>1时,f′(x)>0函数是增函数,x∈(﹣2,1)时,函数是减函数,
x=1时,函数取得极小值:f(1)=(12﹣1﹣1)e1﹣1=﹣1.
故选:A.
【点评】本题考查函数的导数的应用,函数的单调性以及函数的极值的求法,考查计算能力.
5.在数列{an}中,an=(﹣)n,n∈N*,则an( )
A.等于 B.等于0 C.等于 D.不存在
【分析】根据极限的定义,求出an=的值.
【解答】解:数列{an}中,an=(﹣)n,n∈N*,
则an==0.
故选:B.
【点评】本题考查了极限的定义与应用问题,是基础题.
6.已知a为函数f(x)=x3﹣12x的极小值点,则a=( )
A.﹣4 B.﹣2 C.4 D.2
【分析】可求导数得到f′(x)=3x2
﹣12,可通过判断导数符号从而得出f(x)的极小值点,从而得出a的值.
【解答】解:f′(x)=3x2﹣12;
∴x<﹣2时,f′(x)>0,﹣2<x<2时,f′(x)<0,x>2时,f′(x)>0;
∴x=2是f(x)的极小值点;
又a为f(x)的极小值点;
∴a=2.
故选:D.
【点评】考查函数极小值点的定义,以及根据导数符号判断函数极值点的方法及过程,要熟悉二次函数的图象.
7.若函数f(x)=x﹣sin2x+asinx在(﹣∞,+∞)单调递增,则a的取值范围是( )
A.[﹣1,1] B.[﹣1,] C.[﹣,] D.[﹣1,﹣]
【分析】求出f(x)的导数,由题意可得f′(x)≥0恒成立,设t=cosx(﹣1≤t≤1),即有5﹣4t2+3at≥0,对t讨论,分t=0,0<t≤1,﹣1≤t<0,分离参数,运用函数的单调性可得最值,解不等式即可得到所求范围.
【解答】解:函数f(x)=x﹣sin2x+asinx的导数为f′(x)=1﹣cos2x+acosx,
由题意可得f′(x)≥0恒成立,
即为1﹣cos2x+acosx≥0,
即有﹣cos2x+acosx≥0,
设t=cosx(﹣1≤t≤1),即有5﹣4t2+3at≥0,
当t=0时,不等式显然成立;
当0<t≤1时,3a≥4t﹣,
由4t﹣在(0,1]递增,可得t=1时,取得最大值﹣1,
可得3a≥﹣1,即a≥﹣;
当﹣1≤t<0时,3a≤4t﹣,
由4t﹣在[﹣1,0)递增,可得t=﹣1时,取得最小值1,
可得3a≤1,即a≤.
综上可得a的范围是[﹣,].
另解:设t=cosx(﹣1≤t≤1),即有5﹣4t2+3at≥0,
由题意可得5﹣4+3a≥0,且5﹣4﹣3a≥0,
解得a的范围是[﹣,].
故选:C.
【点评】本题考查导数的运用:求单调性,考查不等式恒成立问题的解法,注意运用参数分离和换元法,考查函数的单调性的运用,属于中档题.
8.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.y=sinx B.y=lnx C.y=ex D.y=x3
【分析】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,则函数y=f(x)的导函数上存在两点,使这点的导函数值乘积为﹣1,进而可得答案.
【解答】解: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,
则函数y=f(x)的导函数上存在两点,使这点的导函数值乘积为﹣1,
当y=sinx时,y′=cosx,满足条件;
当y=lnx时,y′=>0恒成立,不满足条件;
当y=ex时,y′=ex>0恒成立,不满足条件;
当y=x3时,y′=3x2>0恒成立,不满足条件;
故选:A.
【点评】本题考查的知识点是利用导数研究曲线上某点切线方程,转化思想,难度中档.
9.设直线l1,l2分别是函数f(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,+∞)
【分析】设出点P1,P2的坐标,求出原分段函数的导函数,得到直线l1与l2的斜率,由两直线垂直求得P1,P2的横坐标的乘积为1,再分别写出两直线的点斜式方程,求得A,B两点的纵坐标,得到|AB|,联立两直线方程求得P的横坐标,然后代入三角形面积公式,利用基本不等式求得△PAB的面积的取值范围.
【解答】解:设P1(x1,y1),P2(x2,y2)(0<x1<1<x2),
当0<x<1时,f′(x)=,当x>1时,f′(x)=,
∴l1的斜率,l2的斜率,
∵l1与l2垂直,且x2>x1>0,
∴,即x1x2=1.
直线l1:,l2:.
取x=0分别得到A(0,1﹣lnx1),B(0,﹣1+lnx2),
|AB|=|1﹣lnx1﹣(﹣1+lnx2)|=|2﹣(lnx1+lnx2)|=|2﹣lnx1x2|=2.
联立两直线方程可得交点P的横坐标为x=,
∴|AB|•|xP|==.
∵函数y=x+在(0,1)上为减函数,且0<x1<1,
∴,则,
∴.
∴△PAB的面积的取值范围是(0,1).
故选:A.
【点评】本题考查利用导数研究过曲线上某点处的切线方程,训练了利用基本不等式求函数的最值,考查了数学转化思想方法,属中档题.
二.填空题(共14小题)
10.曲线y=(ax+1)ex在点(0,1)处的切线的斜率为﹣2,则a= ﹣3 .
【分析】球心函数的导数,利用切线的斜率列出方程求解即可.
【解答】解:曲线y=(ax+1)ex,可得y′=aex+(ax+1)ex,
曲线y=(ax+1)ex在点(0,1)处的切线的斜率为﹣2,
可得:a+1=﹣2,解得a=﹣3.
故答案为:﹣3.
【点评】本题考查函数的导数的应用切线的斜率的求法,考查转化思想以及计算能力.
11.曲线y=2lnx在点(1,0)处的切线方程为 y=2x﹣2 .
【分析】欲求出切线方程,只须求出其斜率即可,故先利用导数求出在x=1的导函数值,再结合导数的几何意义即可求出切线的斜率.从而问题解决.
【解答】解:∵y=2lnx,
∴y′=,
当x=1时,y′=2
∴曲线y=2lnx在点(1,0)处的切线方程为y=2x﹣2.
故答案为:y=2x﹣2.
【点评】本小题主要考查直线的斜率、导数的几何意义、利用导数研究曲线上某点切线方程等基础知识,考查运算求解能力.属于基础题.
12.曲线y=2ln(x+1)在点(0,0)处的切线方程为 y=2x .
【分析】欲求出切线方程,只须求出其斜率即可,故先利用导数求出在x=0处的导函数值,再结合导数的几何意义即可求出切线的斜率.从而问题解决.
【解答】解:∵y=2ln(x+1),
∴y′=,
当x=0时,y′=2,
∴曲线y=2ln(x+1)在点(0,0)处的切线方程为y=2x.
故答案为:y=2x.
【点评】本小题主要考查直线的斜率、导数的几何意义、利用导数研究曲线上某点切线方程等基础知识,考查运算求解能力.属于基础题.
13.已知函数f(x)=exlnx,f′(x)为f(x)的导函数,则f′(1)的值为 e .
【分析】根据导数的运算法则求出函数f(x)的导函数,再计算f′(1)的值.
【解答】解:函数f(x)=exlnx,
则f′(x)=exlnx+•ex;
∴f′(1)=e•ln1+1•e=e.
故答案为:e.
【点评】本题考查了导数的运算公式与应用问题,是基础题.
14.已知函数f(x)=2sinx+sin2x,则f(x)的最小值是 .
【分析】由题意可得T=2π是f(x)的一个周期,问题转化为f(x)在[0,2π)上的最小值,求导数计算极值和端点值,比较可得.
【解答】解:由题意可得T=2π是f(x)=2sinx+sin2x的一个周期,
故只需考虑f(x)=2sinx+sin2x在[0,2π)上的值域,
先来求该函数在[0,2π)上的极值点,
求导数可得f′(x)=2cosx+2cos2x
=2cosx+2(2cos2x﹣1)=2(2cosx﹣1)(cosx+1),
令f′(x)=0可解得cosx=或cosx=﹣1,
可得此时x=,π或 ;
∴y=2sinx+sin2x的最小值只能在点x=,π或 和边界点x=0中取到,
计算可得f( )=,f(π)=0,f( )=﹣,f(0)=0,
∴函数的最小值为﹣,
故答案为:.
【点评】本题考查三角函数恒等变换,涉及导数法求函数区间的最值,属中档题.
15.若函数f(x)=2x3﹣ax2+1(a∈R)在(0,+∞)内有且只有一个零点,则f(x)在[﹣1,1]上的最大值与最小值的和为 ﹣3 .
【分析】推导出f′(x)=2x(3x﹣a),x∈(0,+∞),当a≤0时,f′(x)=2x(3x﹣a)>0,f(0)=1,f(x)在(0,+∞)上没有零点;当a>0时,f′(x)=2x(3x﹣a)>0的解为x>,f(x)在(0,)上递减,在(,+∞)递增,由f(x)只有一个零点,解得a=3,从而f(x)=2x3﹣3x2+1,f′(x)=6x(x﹣1),x∈[﹣1,1],利用导数性质能求出f(x)在[﹣1,1]上的最大值与最小值的和.
【解答】解:∵函数f(x)=2x3﹣ax2+1(a∈R)在(0,+∞)内有且只有一个零点,
∴f′(x)=2x(3x﹣a),x∈(0,+∞),
①当a≤0时,f′(x)=2x(3x﹣a)>0,
函数f(x)在(0,+∞)上单调递增,f(0)=1,f(x)在(0,+∞)上没有零点,舍去;
②当a>0时,f′(x)=2x(3x﹣a)>0的解为x>,
∴f(x)在(0,)上递减,在(,+∞)递增,
又f(x)只有一个零点,
∴f()=﹣+1=0,解得a=3,
f(x)=2x3﹣3x2+1,f′(x)=6x(x﹣1),x∈[﹣1,1],
f′(x)>0的解集为(﹣1,0),
f(x)在(﹣1,0)上递增,在(0,1)上递减,
f(﹣1)=﹣4,f(0)=1,f(1)=0,
∴f(x)min=f(﹣1)=﹣4,f(x)max=f(0)=1,
∴f(x)在[﹣1,1]上的最大值与最小值的和为:
f(x)max+f(x)min=﹣4+1=﹣3.
【点评】本题考查函数的单调性、最值,导数的运算及其应用,同时考查逻辑思维能力和综合应用能力,是中档题.
16.若曲线的切线l与直线平行,则l的方程为 3x﹣4y+5=0 .
【分析】设切点为(m,n),求得的导数,可得切线的斜率,由两直线平行的条件可得m,n,由点斜式方程可得切线的方程.
【解答】解:设切点为(m,n),
可得m+=n,
的导数为y′=1﹣,
由切线l与直线平行,可得
1﹣=,解得m=3,
即有切点为(3,),
可得切线的方程为y﹣=(x﹣3),
即为3x﹣4y+5=0.
故答案为:3x﹣4y+5=0.
【点评】本题考查导数的运用:求切线方程,注意设出切点和正确求导,考查运算能力,属于基础题.
17.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 1 .
【分析】
求出函数的导数,然后求解切线斜率,求出切点坐标,然后求解切线方程,推出l在y轴上的截距.
【解答】解:函数f(x)=ax﹣lnx,可得f′(x)=a﹣,切线的斜率为:k=f′(1)=a﹣1,
切点坐标(1,a),切线方程l为:y﹣a=(a﹣1)(x﹣1),
l在y轴上的截距为:a+(a﹣1)(﹣1)=1.
故答案为:1.
【点评】本题考查曲线的切线方程的求法,考查转化思想以及计算能力.
18.曲线y=x2+在点(1,2)处的切线方程为 x﹣y+1=0 .
【分析】求出函数的导数,求出切线的斜率,利用点斜式求解切线方程即可.
【解答】解:曲线y=x2+,可得y′=2x﹣,
切线的斜率为:k=2﹣1=1.
切线方程为:y﹣2=x﹣1,即:x﹣y+1=0.
故答案为:x﹣y+1=0.
【点评】本题考查切线方程的求法,考查转化思想以及计算能力.
19.已知函数f(x)=x3﹣2x+ex﹣,其中e是自然对数的底数.若f(a﹣1)+f(2a2)≤0.则实数a的取值范围是 [﹣1,] .
【分析】求出f(x)的导数,由基本不等式和二次函数的性质,可得f(x)在R上递增;再由奇偶性的定义,可得f(x)为奇函数,原不等式即为2a2≤1﹣a,运用二次不等式的解法即可得到所求范围.
【解答】解:函数f(x)=x3﹣2x+ex﹣的导数为:
f′(x)=3x2﹣2+ex+≥﹣2+2=0,
可得f(x)在R上递增;
又f(﹣x)+f(x)=(﹣x)3+2x+e﹣x﹣ex+x3﹣2x+ex﹣=0,
可得f(x)为奇函数,
则f(a﹣1)+f(2a2)≤0,
即有f(2a2)≤﹣f(a﹣1)
由f(﹣(a﹣1))=﹣f(a﹣1),
f(2a2)≤f(1﹣a),
即有2a2≤1﹣a,
解得﹣1≤a≤,
故答案为:[﹣1,].
【点评】本题考查函数的单调性和奇偶性的判断和应用,注意运用导数和定义法,考查转化思想的运用和二次不等式的解法,考查运算能力,属于中档题.
20.已知函数f(x)=(2x+1)ex,f′(x)为f(x)的导函数,则f′(0)的值为 3 .
【分析】先求导,再带值计算.
【解答】解:∵f(x)=(2x+1)ex,
∴f′(x)=2ex+(2x+1)ex,
∴f′(0)=2e0+(2×0+1)e0=2+1=3.
故答案为:3.
【点评】本题考查了导数的运算法则,属于基础题.
21.已知f(x)为偶函数,当x≤0时,f(x)=e﹣x﹣1﹣x,则曲线y=f(x)在点(1,2)处的切线方程是 y=2x .
【分析】由已知函数的奇偶性结合x≤0时的解析式求出x>0时的解析式,求出导函数,得到f′(1),然后代入直线方程的点斜式得答案.
【解答】解:已知f(x)为偶函数,当x≤0时,f(x)=e﹣x﹣1﹣x,
设x>0,则﹣x<0,
∴f(x)=f(﹣x)=ex﹣1+x,
则f′(x)=ex﹣1+1,
f′(1)=e0+1=2.
∴曲线y=f(x)在点(1,2)处的切线方程是y﹣2=2(x﹣1).
即y=2x.
故答案为:y=2x.
【点评】本题考查利用导数研究过曲线上某点处的切线方程,考查了函数解析式的求解及常用方法,是中档题.
22.已知f(x)为偶函数,当x<0时,f(x)=ln(﹣x)+3x,则曲线y=f(x)在点(1,﹣3)处的切线方程是 2x+y+1=0 .
【分析】由偶函数的定义,可得f(﹣x)=f(x),即有x>0时,f(x)=lnx﹣3x,求出导数,求得切线的斜率,由点斜式方程可得切线的方程.
【解答】解:f(x)为偶函数,可得f(﹣x)=f(x),
当x<0时,f(x)=ln(﹣x)+3x,即有
x>0时,f(x)=lnx﹣3x,f′(x)=﹣3,
可得f(1)=ln1﹣3=﹣3,f′(1)=1﹣3=﹣2,
则曲线y=f(x)在点(1,﹣3)处的切线方程为y﹣(﹣3)=﹣2(x﹣1),
即为2x+y+1=0.
故答案为:2x+y+1=0.
【点评】本题考查导数的运用:求切线的方程,同时考查函数的奇偶性的定义和运用,考查运算能力,属于中档题.
23.若直线y=kx+b是曲线y=lnx+2的切线,也是曲线y=ln(x+1)的切线,则b= 1﹣ln2 .
【分析】先设切点,然后利用切点来寻找切线斜率的联系,以及对应的函数值,综合联立求解即可
【解答】解:设y=kx+b与y=lnx+2和y=ln(x+1)的切点分别为(x1,kx1+b)、(x2,kx2+b);
由导数的几何意义可得k==,得x1=x2+1
再由切点也在各自的曲线上,可得
联立上述式子解得;
从而kx1+b=lnx1+2得出b=1﹣ln2.
【点评】本题考查了导数的几何意义,体现了方程思想,对学生综合计算能力有一定要求,中档题
三.解答题(共26小题)
24.已知函数f(x)=aex﹣lnx﹣1.
(1)设x=2是f(x)的极值点,求a,并求f(x)的单调区间;
(2)证明:当a≥时,f(x)≥0.
【分析】(1)推导出x>0,f′(x)=aex﹣,由x=2是f(x)的极值点,解得a=,从而f(x)=ex﹣lnx﹣1,进而f′(x)=,由此能求出f(x)的单调区间.
(2)当a≥时,f(x)≥﹣lnx﹣1,设g(x)=﹣lnx﹣1,则﹣,由此利用导数性质能证明当a≥时,f(x)≥0.
【解答】解:(1)∵函数f(x)=aex﹣lnx﹣1.
∴x>0,f′(x)=aex﹣,
∵x=2是f(x)的极值点,
∴f′(2)=ae2﹣=0,解得a=,
∴f(x)=ex﹣lnx﹣1,∴f′(x)=,
当0<x<2时,f′(x)<0,当x>2时,f′(x)>0,
∴f(x)在(0,2)单调递减,在(2,+∞)单调递增.
(2)证明:当a≥时,f(x)≥﹣lnx﹣1,
设g(x)=﹣lnx﹣1,则﹣,
当0<x<1时,g′(x)<0,
当x>1时,g′(x)>0,
∴x=1是g(x)的最小值点,
故当x>0时,g(x)≥g(1)=0,
∴当a≥时,f(x)≥0.
【点评】本题考查函数的单调性、导数的运算及其应用,同时考查逻辑思维能力和综合应用能力,是中档题.
25.已知函数f(x)=.
(1)求曲线y=f(x)在点(0,﹣1)处的切线方程;
(2)证明:当a≥1时,f(x)+e≥0.
【分析】(1)
由f′(0)=2,可得切线斜率k=2,即可得到切线方程.
(2)可得=﹣.可得f(x)在(﹣),(2,+∞)递减,在(﹣,2)递增,注意到a≥1时,函数g(x)=ax2+x﹣1在(2,+∞)单调递增,且g(2)=4a+1>0
只需(x)≥﹣e,即可.
【解答】解:(1)=﹣.
∴f′(0)=2,即曲线y=f(x)在点(0,﹣1)处的切线斜率k=2,
∴曲线y=f(x)在点(0,﹣1)处的切线方程方程为y﹣(﹣1)=2x.
即2x﹣y﹣1=0为所求.
(2)证明:函数f(x)的定义域为:R,
可得=﹣.
令f′(x)=0,可得,
当x时,f′(x)<0,x时,f′(x)>0,x∈(2,+∞)时,f′(x)<0.
∴f(x)在(﹣),(2,+∞)递减,在(﹣,2)递增,
注意到a≥1时,函数g(x)=ax2+x﹣1在(2,+∞)单调递增,且g(2)=4a+1>0
函数f(x)的图象如下:
∵a≥1,∴,则≥﹣e,
∴f(x)≥﹣e,
∴当a≥1时,f(x)+e≥0.
【点评】本题考查了导数的几何意义,及利用导数求单调性、最值,考查了数形结合思想,属于中档题.
26.已知函数f(x)=ex﹣ax2.
(1)若a=1,证明:当x≥0时,f(x)≥1;
(2)若f(x)在(0,+∞)只有一个零点,求a.
【分析】(1)通过两次求导,利用导数研究函数的单调性极值与最值即可证明,
(2)方法一、分离参数可得a=在(0,+∞
)只有一个根,即函数y=a与G(x)=的图象在(0,+∞)只有一个交点.结合图象即可求得a.
方法二、:①当a≤0时,f(x)=ex﹣ax2>0,f(x)在(0,+∞)没有零点..
②当a≤0时,设函数h(x)=1﹣ax2e﹣x.f(x)在(0,+∞)只有一个零点⇔h(x)在(0,+∞)只有一个零点.
利用 h′(x)=x(x﹣2)e﹣x,可得h(x))在(0,2)递减,在(2,+∞)递增,结合函数h(x)图象即可求得a.
【解答】证明:(1)当a=1时,函数f(x)=ex﹣x2.
则f′(x)=ex﹣2x,
令g(x)=ex﹣2x,则g′(x)=ex﹣2,
令g′(x)=0,得x=ln2.
当x∈(0,ln2)时,g′(x)<0,当x∈(ln2,+∞)时,g′(x)>0,
∴g(x)≥g(ln2)=eln2﹣2•ln2=2﹣2ln2>0,
∴f(x)在[0,+∞)单调递增,∴f(x)≥f(0)=1,
解:(2)方法一、,f(x)在(0,+∞)只有一个零点⇔方程ex﹣ax2=0在(0,+∞)只有一个根,
⇔a=在(0,+∞)只有一个根,
即函数y=a与G(x)=的图象在(0,+∞)只有一个交点.
G,
当x∈(0,2)时,G′(x)<0,当∈(2,+∞)时,G′(x)>0,
∴G(x)在(0,2)递减,在(2,+∞)递增,
当→0时,G(x)→+∞,当→+∞时,G(x)→+∞,
∴f(x)在(0,+∞)只有一个零点时,a=G(2)=.
方法二:①当a≤0时,f(x)=ex﹣ax2>0,f(x)在(0,+∞
)没有零点..
②当a>0时,设函数h(x)=1﹣ax2e﹣x.f(x)在(0,+∞)只有一个零点⇔h(x)在(0,+∞)只有一个零点.
h′(x)=x(x﹣2)e﹣x,当x∈(0,2)时,h′(x)<0,当x∈(2,+∞)时,h′(x)>0,
∴h(x)在(0,2)递减,在(2,+∞)递增,∴,(x≥0).
当h(2)<0时,即a,由于h(0)=1,当x>0时,ex>x2,可得h(4a)=1﹣==1﹣>0.h(x)在(0,+∞)有2个零点
当h(2)>0时,即a,h(x)在(0,+∞)没有零点,
当h(2)=0时,即a=,h(x)在(0,+∞)只有一个零点,
综上,f(x)在(0,+∞)只有一个零点时,a=.
【点评】本题考查了利用导数探究函数单调性,以及函数零点问题,考查了转化思想、数形结合思想,属于中档题.
27.已知函数f(x)=﹣lnx.
(Ⅰ)若f(x)在x=x1,x2(x1≠x2)处导数相等,证明:f(x1)+f(x2)>8﹣8ln2;
(Ⅱ)若a≤3﹣4ln2,证明:对于任意k>0,直线y=kx+a与曲线y=f(x)有唯一公共点.
【分析】(Ⅰ)推导出x>0,f′(x)=﹣,由f(x)在x=x1,x2(x1≠x2)处导数相等,得到+=,由基本不等式得:=≥,从而x1x2>256,由题意得f(x1)+f(x2)==﹣ln(x1x2),设g(x)=,则
,利用导数性质能证明f(x1)+f(x2)>8﹣8ln2.
(Ⅱ)令m=e﹣(|a|+k),n=()2+1,则f(m)﹣km﹣a>|a|+k﹣k﹣a≥0,推导出存在x0∈(m,n),使f(x0)=kx0+a,对于任意的a∈R及k∈(0,+∞),直线y=kx+a与曲线y=f(x)有公共点,由f(x)=kx+a,得k=,设h(x)=,则h′(x)==,利用导数性质能证明a≤3﹣4ln2时,对于任意k>0,直线y=kx+a与曲线y=f(x)有唯一公共点.
【解答】证明:(Ⅰ)∵函数f(x)=﹣lnx,
∴x>0,f′(x)=﹣,
∵f(x)在x=x1,x2(x1≠x2)处导数相等,
∴=﹣,
∵x1≠x2,∴+=,
由基本不等式得:=≥,
∵x1≠x2,∴x1x2>256,
由题意得f(x1)+f(x2)==﹣ln(x1x2),
设g(x)=,则,
∴列表讨论:
x
(0,16)
16
(16,+∞)
g′(x)
﹣
0
+
g(x)
↓
2﹣4ln2
↑
∴g(x)在[256,+∞)上单调递增,
∴g(x1x2)>g(256)=8﹣8ln2,
∴f(x1)+f(x2)>8﹣8ln2.
(Ⅱ)令m=e﹣(|a|+k),n=()2+1,
则f(m)﹣km﹣a>|a|+k﹣k﹣a≥0,
f(n)﹣kn﹣a<n(﹣﹣k)≤n(﹣k)<0,
∴存在x0∈(m,n),使f(x0)=kx0+a,
∴对于任意的a∈R及k∈(0,+∞),直线y=kx+a与曲线y=f(x)有公共点,
由f(x)=kx+a,得k=,
设h(x)=,则h′(x)==,
其中g(x)=﹣lnx,
由(1)知g(x)≥g(16),
又a≤3﹣4ln2,∴﹣g(x)﹣1+a≤﹣g(16)﹣1+a=﹣3+4ln2+a≤0,
∴h′(x)≤0,即函数h(x)在(0,+∞)上单调递减,
∴方程f(x)﹣kx﹣a=0至多有一个实根,
综上,a≤3﹣4ln2时,对于任意k>0,直线y=kx+a与曲线y=f(x)有唯一公共点.
【点评】本题考查函数的单调性,导数的运算及其应用,同时考查逻辑思维能力和综合应用能力,是中档题.
28.设函数f(x)=[ax2﹣(4a+1)x+4a+3]ex.
(Ⅰ)若曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线与x轴平行,求a;
(Ⅱ)若f(x)在x=2处取得极小值,求a的取值范围.
【分析】(Ⅰ)求得f(x)的导数,由导数的几何意义可得f′(1)=0,解方程可得a的值;
(Ⅱ)求得f(x)的导数,注意分解因式,讨论a=0,a=,a>,0<a<,a<0,由极小值的定义,即可得到所求a的范围.
【解答】解:(Ⅰ)函数f(x)=[ax2﹣(4a+1)x+4a+3]ex的导数为
f′(x)=[ax2﹣(2a+1)x+2]ex.
由题意可得曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线斜率为0,
可得(a﹣2a﹣1+2)e=0,
解得a=1;
(Ⅱ)f(x)的导数为f′(x)=[ax2﹣(2a+1)x+2]ex=(x﹣2)(ax﹣1)ex,
若a=0则x<2时,f′(x)>0,f(x)递增;x>2,f′(x)<0,f(x)递减.
x=2处f(x)取得极大值,不符题意;
若a>0,且a=,则f′(x)=(x﹣2)2ex≥0,f(x)递增,无极值;
若a>,则<2,f(x)在(,2)递减;在(2,+∞),(﹣∞,)递增,
可得f(x)在x=2处取得极小值;
若0<a<,则>2,f(x)在(2,)递减;在(,+∞),(﹣∞,2)递增,
可得f(x)在x=2处取得极大值,不符题意;
若a<0,则<2,f(x)在(,2)递增;在(2,+∞),(﹣∞,)递减,
可得f(x)在x=2处取得极大值,不符题意.
综上可得,a的范围是(,+∞).
【点评】本题考查导数的运用:求切线的斜率和极值,考查分类讨论思想方法,以及运算能力,属于中档题.
29.已知函数f(x)=x3﹣a(x2+x+1).
(1)若a=3,求f(x)的单调区间;
(2)证明:f(x)只有一个零点.
【分析】(1)利用导数,求出极值点,判断导函数的符号,即可得到结果.
(2)分离参数后求导,先找点确定零点的存在性,再利用单调性确定唯一性.
【解答】解:(1)当a=3时,f(x)=x3﹣a(x2+x+1),
所以f′(x)=x2﹣6x﹣3时,令f′(x)=0解得x=3,
当x∈(﹣∞,3﹣2),x∈(3+2,+∞)时,f′(x)>0,函数是增函数,
当x∈(3﹣2时,f′(x)<0,函数是单调递减,
综上,f(x)在(﹣∞,3﹣2),(3+2,+∞),上是增函数,在(3﹣2上递减.
(2)证明:因为x2+x+1=(x+)2+,
所以f(x)=0等价于,
令,
则,仅当x=0时,g′(x)=0,所以g(x)在R上是增函数;
g(x)至多有一个零点,从而f(x)至多有一个零点.
又因为f(3a﹣1)=﹣6a2+2a﹣=﹣6(a﹣)2﹣<0,
f(3a+1)=>0,
故f(x)有一个零点,
综上,f(x)只有一个零点.
【点评】本题主要考查导数在研究函数中的应用.考查发现问题解决问题的能力,转化思想的应用.
30.设函数f(x)=[ax2﹣(3a+1)x+3a+2]ex.
(Ⅰ)若曲线y=f(x)在点(2,f(2))处的切线斜率为0,求a;
(Ⅱ)若f(x)在x=1处取得极小值,求a的取值范围.
【分析】(Ⅰ)求得f(x)的导数,由导数的几何意义可得f′(2)=0,解方程可得a的值;
(Ⅱ)求得f(x)的导数,注意分解因式,讨论a=0,a=1,a>1,0<a<1,a<0,由极小值的定义,即可得到所求a的范围.
【解答】解:(Ⅰ)函数f(x)=[ax2﹣(3a+1)x+3a+2]ex的导数为
f′(x)=[ax2﹣(a+1)x+1]ex.
曲线y=f(x)在点(2,f(2))处的切线斜率为0,
可得(4a﹣2a﹣2+1)e2=0,
解得a=;
(Ⅱ)f(x)的导数为f′(x)=[ax2﹣(a+1)x+1]ex=(x﹣1)(ax﹣1)ex,
若a=0则x<1时,f′(x)>0,f(x)递增;x>1,f′(x)<0,f(x)递减.
x=1处f(x)取得极大值,不符题意;
若a>0,且a=1,则f′(x)=(x﹣1)2ex≥0,f(x)递增,无极值;
若a>1,则<1,f(x)在(,1)递减;在(1,+∞),(﹣∞,)递增,
可得f(x)在x=1处取得极小值;
若0<a<1,则>1,f(x)在(1,)递减;在(,+∞),(﹣∞,1)递增,
可得f(x)在x=1处取得极大值,不符题意;
若a<0,则<1,f(x)在(,1)递增;在(1,+∞),(﹣∞,)递减,
可得f(x)在x=1处取得极大值,不符题意.
综上可得,a的范围是(1,+∞).
【点评】本题考查导数的运用:求切线的斜率和极值,考查分类讨论思想方法,以及运算能力,属于中档题.
31.已知函数f(x)=﹣x+alnx.
(1)讨论f(x)的单调性;
(2)若f(x)存在两个极值点x1,x2,证明:<a﹣2.
【分析】(1)求出函数的定义域和导数,利用函数单调性和导数之间的关系进行求解即可.
(2)将不等式进行等价转化,构造新函数,研究函数的单调性和最值即可得到结论.
【解答】解:(1)函数的定义域为(0,+∞),
函数的导数f′(x)=﹣﹣1+=﹣,
设g(x)=x2﹣ax+1,
当a≤0时,g(x)>0恒成立,即f′(x)<0恒成立,此时函数f(x)在(0,+∞)上是减函数,
当a>0时,判别式△=a2﹣4,
①当0<a≤2时,△≤0,即g(x)>0,即f′(x)<0恒成立,此时函数f(x)在(0,+∞)上是减函数,
②当a>2时,x,f′(x),f(x)的变化如下表:
x
(0,)
(,)
(,+∞)
f′(x)
﹣
0
+
0
﹣
f(x)
递减
递增
递减
综上当a≤2时,f(x)在(0,+∞)上是减函数,
当a>2时,在(0,),和(,+∞)上是减函数,
则(,)上是增函数.
(2)由(1)知a>2,0<x1<1<x2,x1x2=1,
则f(x1)﹣f(x2)=(x2﹣x1)(1+)+a(lnx1﹣lnx2)=2(x2﹣x1)+a(lnx1﹣lnx2),
则=﹣2+,
则问题转为证明<1即可,
即证明lnx1﹣lnx2>x1﹣x2,
则lnx1﹣ln>x1﹣,
即lnx1+lnx1>x1﹣,
即证2lnx1>x1﹣在(0,1)上恒成立,
设h(x)=2lnx﹣x+,(0<x<1),其中h(1)=0,
求导得h′(x)=﹣1﹣=﹣=﹣<0,
则h(x)在(0,1)上单调递减,
∴h(x)>h(1),即2lnx﹣x+>0,
故2lnx>x﹣,
则<a﹣2成立.
(2)另解:注意到f()=x﹣﹣alnx=﹣f(x),
即f(x)+f()=0,
由韦达定理得x1x2=1,x1+x2=a>2,得0<x1<1<x2,x1=,
可得f(x2)+f()=0,即f(x1)+f(x2)=0,
要证<a﹣2,只要证<a﹣2,
即证2alnx2﹣ax2+<0,(x2>1),
构造函数h(x)=2alnx﹣ax+,(x>1),h′(x)=≤0,
∴h(x)在(1,+∞)上单调递减,
∴h(x)<h(1)=0,
∴2alnx﹣ax+<0成立,即2alnx2﹣ax2+<0,(x2>1)成立.
即<a﹣2成立.
【点评】本题主要考查函数的单调性的判断,以及函数与不等式的综合,求函数的导数,利用导数的应用是解决本题的关键.综合性较强,难度较大.
32.已知函数f(x)=(2+x+ax2)ln(1+x)﹣2x.
(1)若a=0,证明:当﹣1<x<0时,f(x)<0;当x>0时,f(x)>0;
(2)若x=0是f(x)的极大值点,求a.
【分析】(1)对函数f(x)两次求导数,分别判断f′(x)和f(x)的单调性,结合f(0)=0即可得出结论;
(2)令h(x)为f′(x)的分子,令h″(0)计算a,讨论a的范围,得出f(x)的单调性,从而得出a的值.
【解答】(1)证明:当a=0时,f(x)=(2+x)ln(1+x)﹣2x,(x>﹣1).
,,
可得x∈(﹣1,0)时,f″(x)≤0,x∈(0,+∞)时,f″(x)≥0
∴f′(x)在(﹣1,0)递减,在(0,+∞)递增,
∴f′(x)≥f′(0)=0,
∴f(x)=(2+x)ln(1+x)﹣2x在(﹣1,+∞)上单调递增,又f(0)=0.
∴当﹣1<x<0时,f(x)<0;当x>0时,f(x)>0.
(2)解:由f(x)=(2+x+ax2)ln(1+x)﹣2x,得
f′(x)=(1+2ax)ln(1+x)+﹣2=,
令h(x)=ax2﹣x+(1+2ax)(1+x)ln(x+1),
h′(x)=4ax+(4ax+2a+1)ln(x+1).
当a≥0,x>0时,h′(x)>0,h(x)单调递增,
∴h(x)>h(0)=0,即f′(x)>0,
∴f(x)在(0,+∞)上单调递增,故x=0不是f(x)的极大值点,不符合题意.
当a<0时,h″(x)=8a+4aln(x+1)+,
显然h″(x)单调递减,
①令h″(0)=0,解得a=﹣.
∴当﹣1<x<0时,h″(x)>0,当x>0时,h″(x)<0,
∴h′(x)在(﹣1,0)上单调递增,在(0,+∞)上单调递减,
∴h′(x)≤h′(0)=0,
∴h(x)单调递减,又h(0)=0,
∴当﹣1<x<0时,h(x)>0,即f′(x)>0,
当x>0时,h(x)<0,即f′(x)<0,
∴f(x)在(﹣1,0)上单调递增,在(0,+∞)上单调递减,
∴x=0是f(x)的极大值点,符合题意;
②若﹣<a<0,则h″(0)=1+6a>0,h″(e﹣1)=(2a﹣1)(1﹣e)<0,
∴h″(x)=0在(0,+∞)上有唯一一个零点,设为x0,
∴当0<x<x0时,h″(x)>0,h′(x)单调递增,
∴h′(x)>h′(0)=0,即f′(x)>0,
∴f(x)在(0,x0)上单调递增,不符合题意;
③若a<﹣,则h″(0)=1+6a<0,h″(﹣1)=(1﹣2a)e2>0,
∴h″(x)=0在(﹣1,0)上有唯一一个零点,设为x1,
∴当x1<x<0时,h″(x)<0,h′(x)单调递减,
∴h′(x)>h′(0)=0,∴h(x)单调递增,
∴h(x)<h(0)=0,即f′(x)<0,
∴f(x)在(x1,0)上单调递减,不符合题意.
综上,a=﹣.
【点评】本题考查了导数与函数单调性的关系,函数单调性与极值的计算,零点的存在性定理,属于难题.
33.已知函数f(x)=ax,g(x)=logax,其中a>1.
(Ⅰ)求函数h(x)=f(x)﹣xlna的单调区间;
(Ⅱ)若曲线y=f(x)在点(x1,f(x1))处的切线与曲线y=g(x)在点(x2,g(x2))处的切线平行,证明x1+g(x2)=﹣;
(Ⅲ)证明当a≥e时,存在直线l,使l是曲线y=f(x)的切线,也是曲线y=g(x)的切线.
【分析】
(Ⅰ)把f(x)的解析式代入函数h(x)=f(x)﹣xlna,求其导函数,由导函数的零点对定义域分段,由导函数在各区间段内的符号可得原函数的单调区间;
(Ⅱ)分别求出函数y=f(x)在点(x1,f(x1))处与y=g(x)在点(x2,g(x2))处的切线的斜率,由斜率相等,两边取对数可得结论;
(Ⅲ)分别求出曲线y=f(x)在点()处的切线与曲线y=g(x)在点(x2,logax2)处的切线方程,把问题转化为证明当a≥时,存在x1∈(﹣∞,+∞),x2∈(0,+∞)使得l1与l2重合,进一步转化为证明当a≥时,方程存在实数解.然后利用导数证明即可.
【解答】(Ⅰ)解:由已知,h(x)=ax﹣xlna,有h′(x)=axlna﹣lna,
令h′(x)=0,解得x=0.
由a>1,可知当x变化时,h′(x),h(x)的变化情况如下表:
x
(﹣∞,0)
0
(0,+∞)
h′(x)
﹣
0
+
h(x)
↓
极小值
↑
∴函数h(x)的单调减区间为(﹣∞,0),单调递增区间为(0,+∞);
(Ⅱ)证明:由f′(x)=axlna,可得曲线y=f(x)在点(x1,f(x1))处的切线的斜率为lna.
由g′(x)=,可得曲线y=g(x)在点(x2,g(x2))处的切线的斜率为.
∵这两条切线平行,故有,即,
两边取以a为底数的对数,得logax2+x1+2logalna=0,
∴x1+g(x2)=﹣;
(Ⅲ)证明:曲线y=f(x)在点()处的切线l1:,
曲线y=g(x)在点(x2,logax2)处的切线l2:.
要证明当a≥时,存在直线l,使l是曲线y=f(x)的切线,也是曲线y=g(x)的切线,
只需证明当a≥时,存在x1∈(﹣∞,+∞),x2∈(0,+∞)使得l1与l2重合,
即只需证明当a≥时,方程组
由①得,代入②得:
,③
因此,只需证明当a≥时,关于x1 的方程③存在实数解.
设函数u(x)=,既要证明当a≥时,函数y=u(x)存在零点.
u′(x)=1﹣(lna)2xax,可知x∈(﹣∞,0)时,u′(x)>0;x∈(0,+∞)时,u′(x)单调递减,
又u′(0)=1>0,u′=<0,
故存在唯一的x0,且x0>0,使得u′(x0)=0,即.
由此可得,u(x)在(﹣∞,x0)上单调递增,在(x0,+∞)上单调递减,
u(x)在x=x0处取得极大值u(x0).
∵,故lnlna≥﹣1.
∴=.
下面证明存在实数t,使得u(t)<0,
由(Ⅰ)可得ax≥1+xlna,当时,有
u(x)≤=.
∴存在实数t,使得u(t)<0.
因此,当a≥时,存在x1∈(﹣∞,+∞),使得u(x1)=0.
∴当a≥时,存在直线l,使l是曲线y=f(x)的切线,也是曲线y=g(x)的切线.
【点评】本题考查导数的运算,导数的几何意义,运用导数研究指数函数与对数公式的性质等基础知识和方法,考查函数与方程思想,化归思想,考查抽象概括能力,综合分析问题和解决问题的能力,是难题.
34.已知函数f(x)=x3+ax2+bx+1(a>0,b∈R)有极值,且导函数f′(x)的极值点是f(x)的零点.
(Ⅰ)求b关于a的函数关系式,并写出定义域;
(Ⅱ)证明:b2>3a;
(Ⅲ)若f(x),f′(x)这两个函数的所有极值之和不小于﹣,求实数a的取值范围.
【分析】(Ⅰ)通过对f(x)=x3+ax2+bx+1求导可知g(x)=f′(x)=3x2+2ax+b,进而再求导可知g′(x)=6x+2a,通过令g′(x)=0进而可知f′(x)的极小值点为x=﹣,从而f(﹣)=0,整理可知b=+(a>0),结合f(x)=x3+ax2+bx+1(a>0,b∈R)有极值可知f′(x)=0有两个不等的实根,进而可知a>3.
(Ⅱ)通过(1)构造函数h(a)=b2﹣3a=﹣+=(4a3﹣27)(a3﹣27),结合a>3可知h(a)>0,从而可得结论;
(Ⅲ)通过(1)可知f′(x)的极小值为f′(﹣)=b﹣,利用韦达定理及完全平方关系可知y=f(x)的两个极值之和为﹣+2,进而问题转化为解不等式b﹣+﹣+2=﹣≥﹣,因式分解即得结论.
【解答】(Ⅰ)解:因为f(x)=x3+ax2+bx+1,
所以g(x)=f′(x)=3x2+2ax+b,g′(x)=6x+2a,
令g′(x)=0,解得x=﹣.
由于当x>﹣时g′(x)>0,g(x)=f′(x)单调递增;当x<﹣时g′(x)<0,g(x)=f′(x)单调递减;
所以f′(x)的极小值点为x=﹣,
由于导函数f′(x)的极值点是原函数f(x)的零点,
所以f(﹣)=0,即﹣+﹣+1=0,
所以b=+(a>0).
因为f(x)=x3+ax2+bx+1(a>0,b∈R)有极值,
所以f′(x)=3x2+2ax+b=0有实根,
所以4a2﹣12b>0,即a2﹣+>0,解得a>3,
所以b=+(a>3).
(Ⅱ)证明:由(1)可知h(a)=b2﹣3a=﹣+=(4a3﹣27)(a3﹣27),
由于a>3,所以h(a)>0,即b2>3a;
(Ⅲ)解:由(1)可知f′(x)的极小值为f′(﹣)=b﹣,
设x1,x2是y=f(x)的两个极值点,则x1+x2=,x1x2=,
所以f(x1)+f(x2)=++a(+)+b(x1+x2)+2
=(x1+x2)[(x1+x2)2﹣3x1x2]+a[(x1+x2)2﹣2x1x2]+b(x1+x2)+2
=﹣+2,
又因为f(x),f′(x)这两个函数的所有极值之和不小于﹣,
所以b﹣+﹣+2=﹣≥﹣,
因为a>3,所以2a3﹣63a﹣54≤0,
所以2a(a2﹣36)+9(a﹣6)≤0,
所以(a﹣6)(2a2+12a+9)≤0,
由于a>3时2a2+12a+9>0,
所以a﹣6≤0,解得a≤6,
所以a的取值范围是(3,6].
【点评】本题考查利用导数研究函数的单调性、极值,考查运算求解能力,考查转化思想,注意解题方法的积累,属于难题.
35.已知函数f(x)=ex(ex﹣a)﹣a2x.
(1)讨论f(x)的单调性;
(2)若f(x)≥0,求a的取值范围.
【分析】(1)先求导,再分类讨论,根据导数和函数的单调性即可判断,
(2)根据(1)的结论,分别求出函数的最小值,即可求出a的范围.
【解答】解:(1)f(x)=ex(ex﹣a)﹣a2x=e2x﹣exa﹣a2x,
∴f′(x)=2e2x﹣aex﹣a2=(2ex+a)(ex﹣a),
①当a=0时,f′(x)>0恒成立,
∴f(x)在R上单调递增,
②当a>0时,2ex+a>0,令f′(x)=0,解得x=lna,
当x<lna时,f′(x)<0,函数f(x)单调递减,
当x>lna时,f′(x)>0,函数f(x)单调递增,
③当a<0时,ex﹣a>0,令f′(x)=0,解得x=ln(﹣),
当x<ln(﹣)时,f′(x)<0,函数f(x)单调递减,
当x>ln(﹣)时,f′(x)>0,函数f(x)单调递增,
综上所述,当a=0时,f(x)在R上单调递增,
当a>0时,f(x)在(﹣∞,lna)上单调递减,在(lna,+∞)上单调递增,
当a<0时,f(x)在(﹣∞,ln(﹣))上单调递减,在(ln(﹣),+∞)上单调递增,
(2)①当a=0时,f(x)=e2x>0恒成立,
②当a>0时,由(1)可得f(x)min=f(lna)=﹣a2lna≥0,
∴lna≤0,∴0<a≤1,
③当a<0时,由(1)可得:
f(x)min=f(ln(﹣))=﹣a2ln(﹣)≥0,
∴ln(﹣)≤,
∴﹣2≤a<0,
综上所述a的取值范围为[﹣2,1]
【点评】本题考查了导数和函数的单调性和函数最值的关系,以及分类讨论的思想,考查了运算能力和化归能力,属于中档题.
36.已知函数f(x)=excosx﹣x.
(1)求曲线y=f(x)在点(0,f(0))处的切线方程;
(2)求函数f(x)在区间[0,]上的最大值和最小值.
【分析】(1)求出f(x)的导数,可得切线的斜率和切点,由点斜式方程即可得到所求方程;
(2)求出f(x)的导数,再令g(x)=f′(x),求出g(x)的导数,可得g(x)在区间[0,]的单调性,即可得到f(x)的单调性,进而得到f(x)的最值.
【解答】解:(1)函数f(x)=excosx﹣x的导数为f′(x)=ex(cosx﹣sinx)﹣1,
可得曲线y=f(x)在点(0,f(0))处的切线斜率为k=e0(cos0﹣sin0)﹣1=0,
切点为(0,e0cos0﹣0),即为(0,1),
曲线y=f(x)在点(0,f(0))处的切线方程为y=1;
(2)函数f(x)=excosx﹣x的导数为f′(x)=ex(cosx﹣sinx)﹣1,
令g(x)=ex(cosx﹣sinx)﹣1,
则g(x)的导数为g′(x)=ex(cosx﹣sinx﹣sinx﹣cosx)=﹣2ex•sinx,
当x∈[0,],可得g′(x)=﹣2ex•sinx≤0,
即有g(x)在[0,]递减,可得g(x)≤g(0)=0,
则f(x)在[0,]递减,
即有函数f(x)在区间[0,]上的最大值为f(0)=e0cos0﹣0=1;
最小值为f()=ecos﹣=﹣.
【点评】本题考查导数的运用:求切线的方程和单调区间、最值,考查化简整理的运算能力,正确求导和运用二次求导是解题的关键,属于中档题.
37.已知函数f(x)=ax3﹣3(a+1)x2+12x.
(1)当a>0时,求f(x)的极小值;
(Ⅱ)当a≤0时,讨论方程f(x)=0实根的个数.
【分析】(1)对函数f(x)求导,并对导数因式分解,求出导数的两个零点,对这两个零点的大小进行分类讨论,确定函数f(x)的单调性,即可求出函数f(x)的极小值;
(Ⅱ)解法一:对a的取值分两种情况,a=0时直接代入解析式,求出方程f(x)=0的解,a<0时求出函数f(x)的极大值和极小值,利用极值的正负来确定方程f(x)=0根的个数;
解法二:对a的取值分两种情况,a=0时直接代入解析式,求出方程f(x)=0的解,a<0时直接将函数f(x)的解析式进行因式分解,利用判别式确定二次函数y=ax2﹣3(a+1)x+12的零点个数,从而确定方程f(x)=0的根的个数.
【解答】解:f'(x)=3ax2﹣6(a+1)x+12=3(ax﹣2)(x﹣2).
(1)当a>0时,令f'(x)=0,得x=2或;
①当0<a<1时,有,列表如下:
x
(﹣∞,2)
2
f'(x)
+
0
﹣
0
+
f(x)
↗
极大值
↘
极小值
↗
故极小值为.
②当a=1时,有,则f'(x)=3(x﹣2)2≥0,故f(x)在R上单调递增,无极小值;
③当a>1时,有,列表如下:
x
2
(2,+∞)
f'(x)
+
0
﹣
0
+
f(x)
↗
极大值
↘
极小值
↗
故极小值为f(2)=12﹣4a.
(Ⅱ)解法一:①当a=0时,令f(x)=﹣3x2+12x=﹣3x(x﹣4),得x=0或x=4,有两个根;
②当a<0时,令f'(x)=0,得x=2或,有,列表如下:
x
2
(2,+∞)
f'(x)
﹣
0
+
0
﹣
f(x)
↘
极小值
↗
极大值
↘
故极大值为f(2)=12﹣4a>0,极小值,因此f(x)=0有三个根.
解法二:①当a=0时,令f(x)=﹣3x2+12x=﹣3x(x﹣4),得x=0或x=4,有两个根;
②当a<0时,f(x)=x[ax2﹣3(a+1)x+12],对于二次函数y=ax2﹣3(a+1)x+12,x=0不是该二次函数的零点,△=9(a+1)2﹣24a>0,则该二次函数有两个不等的非零零点,
此时,方程f(x)=0有三个根.
【点评】本题考查利用导数研究函数的极值,利用函数的零点个数问题,考查分类讨论思想以及计算能力,属于难题.
38.已知函数f(x)=ax2﹣ax﹣xlnx,且f(x)≥0.
(1)求a;
(2)证明:f(x)存在唯一的极大值点x0,且e﹣2<f(x0)<2﹣2.
【分析】(1)通过分析可知f(x)≥0等价于h(x)=ax﹣a﹣lnx≥0,进而利用h′(x)=a﹣可得h(x)min=h(),从而可得结论;
(2)通过(1)可知f(x)=x2﹣x﹣xlnx,记t(x)=f′(x)=2x﹣2﹣lnx,解不等式可知t(x)min=t()=ln2﹣1<0,从而可知f′(x)=0存在两根x0,x2,利用f(x)必存在唯一极大值点x0及x0<可知f(x0)<,另一方面可知f(x0)>f()=.
【解答】(1)解:因为f(x)=ax2﹣ax﹣xlnx=x(ax﹣a﹣lnx)(x>0),
则f(x)≥0等价于h(x)=ax﹣a﹣lnx≥0,求导可知h′(x)=a﹣.
则当a≤0时h′(x)<0,即y=h(x)在(0,+∞)上单调递减,
所以当x0>1时,h(x0)<h(1)=0,矛盾,故a>0.
因为当0<x<时h′(x)<0、当x>时h′(x)>0,
所以h(x)min=h(),
又因为h(1)=a﹣a﹣ln1=0,
所以=1,解得a=1;
另解:因为f(1)=0,所以f(x)≥0等价于f(x)在x>0时的最小值为f(1),
所以等价于f(x)在x=1处是极小值,
所以解得a=1;
(2)证明:由(1)可知f(x)=x2﹣x﹣xlnx,f′(x)=2x﹣2﹣lnx,
令f′(x)=0,可得2x﹣2﹣lnx=0,记t(x)=2x﹣2﹣lnx,则t′(x)=2﹣,
令t′(x)=0,解得:x=,
所以t(x)在区间(0,)上单调递减,在(,+∞)上单调递增,
所以t(x)min=t()=ln2﹣1<0,从而t(x)=0有解,即f′(x)=0存在两根x0,x2,
且不妨设f′(x)在(0,x0)上为正、在(x0,x2)上为负、在(x2,+∞)上为正,
所以f(x)必存在唯一极大值点x0,且2x0﹣2﹣lnx0=0,
所以f(x0)=﹣x0﹣x0lnx0=﹣x0+2x0﹣2=x0﹣,
由x0<可知f(x0)<(x0﹣)max=﹣+=;
由f′()<0可知x0<<,
所以f(x)在(0,x0)上单调递增,在(x0,)上单调递减,
所以f(x0)>f()=;
综上所述,f(x)存在唯一的极大值点x0,且e﹣2<f(x0)<2﹣2.
【点评】本题考查利用导数研究函数的极值,考查运算求解能力,考查转化思想,注意解题方法的积累,属于难题.
39.已知函数f(x)=(x﹣)e﹣x(x≥).
(1)求f(x)的导函数;
(2)求f(x)在区间[,+∞)上的取值范围.
【分析】(1)求出f(x)的导数,注意运用复合函数的求导法则,即可得到所求;
(2)求出f(x)的导数,求得极值点,讨论当<x<1时,当1<x<时,当x>时,f(x)的单调性,判断f(x)≥0,计算f(),f(1),f(),即可得到所求取值范围.
【解答】解:(1)函数f(x)=(x﹣)e﹣x(x≥),
导数f′(x)=(1﹣••2)e﹣x﹣(x﹣)e﹣x
=(1﹣x+)e﹣x=(1﹣x)(1﹣)e﹣x;
(2)由f(x)的导数f′(x)=(1﹣x)(1﹣)e﹣x,
可得f′(x)=0时,x=1或,
当<x<1时,f′(x)<0,f(x)递减;
当1<x<时,f′(x)>0,f(x)递增;
当x>时,f′(x)<0,f(x)递减,
且x≥⇔x2≥2x﹣1⇔(x﹣1)2≥0,
则f(x)≥0.
由f()=e,f(1)=0,f()=e,
即有f(x)的最大值为e,最小值为f(1)=0.
则f(x)在区间[,+∞)上的取值范围是[0,e].
【点评】本题考查导数的运用:求单调区间和极值、最值,考查化简整理的运算能力,正确求导是解题的关键,属于中档题.
40.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)≤﹣﹣2.
【分析】(1)题干求导可知f′(x)=(x>0),分a=0、a>0、a<0三种情况讨论f′(x)与0的大小关系可得结论;
(2)通过(1)可知f(x)max=f(﹣)=﹣1﹣ln2﹣+ln(﹣),进而转化可知问题转化为证明:当t>0时﹣t+lnt≤﹣1+ln2.进而令g(t)=﹣t+lnt,利用导数求出y=g(t)的最大值即可.
【解答】(1)解:因为f(x)=lnx+ax2+(2a+1)x,
求导f′(x)=+2ax+(2a+1)==,(x>0),
①当a=0时,f′(x)=+1>0恒成立,此时y=f(x)在(0,+∞)上单调递增;
②当a>0,由于x>0,所以(2ax+1)(x+1)>0恒成立,此时y=f(x)在(0,+∞)上单调递增;
③当a<0时,令f′(x)=0,解得:x=﹣.
因为当x∈(0,﹣)f′(x)>0、当x∈(﹣,+∞)f′(x)<0,
所以y=f(x)在(0,﹣)上单调递增、在(﹣,+∞)上单调递减.
综上可知:当a≥0时f(x)在(0,+∞)上单调递增,
当a<0时,f(x)在(0,﹣)上单调递增、在(﹣,+∞)上单调递减;
(2)证明:由(1)可知:当a<0时f(x)在(0,﹣)上单调递增、在(﹣,+∞)上单调递减,
所以当x=﹣时函数y=f(x)取最大值f(x)max=f(﹣)=﹣1﹣ln2﹣+ln(﹣).
从而要证f(x)≤﹣﹣2,即证f(﹣)≤﹣﹣2,
即证﹣1﹣ln2﹣+ln(﹣)≤﹣﹣2,即证﹣(﹣)+ln(﹣)≤﹣1+ln2.
令t=﹣,则t>0,问题转化为证明:﹣t+lnt≤﹣1+ln2.…(*)
令g(t)=﹣t+lnt,则g′(t)=﹣+,
令g′(t)=0可知t=2,则当0<t<2时g′(t)>0,当t>2时g′(t)<0,
所以y=g(t)在(0,2)上单调递增、在(2,+∞)上单调递减,
即g(t)≤g(2)=﹣×2+ln2=﹣1+ln2,即(*)式成立,
所以当a<0时,f(x)≤﹣﹣2成立.
【点评】本题考查利用导数研究函数的单调性,考查分类讨论的思想,考查转化能力,考查运算求解能力,注意解题方法的积累,属于中档题.
41.已知函数f(x)=ae2x+(a﹣2)ex﹣x.
(1)讨论f(x)的单调性;
(2)若f(x)有两个零点,求a的取值范围.
【分析】(1)求导,根据导数与函数单调性的关系,分类讨论,即可求得f(x)单调性;
(2)由(1)可知:当a>0时才有两个零点,根据函数的单调性求得f(x)最小值,由f(x)min<0,g(a)=alna+a﹣1,a>0,求导,由g(a)min
=g(e﹣2)=e﹣2lne﹣2+e﹣2﹣1=﹣﹣1,g(1)=0,即可求得a的取值范围.
(1)求导,根据导数与函数单调性的关系,分类讨论,即可求得f(x)单调性;
(2)分类讨论,根据函数的单调性及函数零点的判断,分别求得函数的零点,即可求得a的取值范围.
【解答】解:(1)由f(x)=ae2x+(a﹣2)ex﹣x,求导f′(x)=2ae2x+(a﹣2)ex﹣1,
当a=0时,f′(x)=﹣2ex﹣1<0,
∴当x∈R,f(x)单调递减,
当a>0时,f′(x)=(2ex+1)(aex﹣1)=2a(ex+)(ex﹣),
令f′(x)=0,解得:x=ln,
当f′(x)>0,解得:x>ln,
当f′(x)<0,解得:x<ln,
∴x∈(﹣∞,ln)时,f(x)单调递减,x∈(ln,+∞)单调递增;
当a<0时,f′(x)=2a(ex+)(ex﹣)<0,恒成立,
∴当x∈R,f(x)单调递减,
综上可知:当a≤0时,f(x)在R单调减函数,
当a>0时,f(x)在(﹣∞,ln)是减函数,在(ln,+∞)是增函数;
(2)①若a≤0时,由(1)可知:f(x)最多有一个零点,
当a>0时,f(x)=ae2x+(a﹣2)ex﹣x,
当x→﹣∞时,e2x→0,ex→0,
∴当x→﹣∞时,f(x)→+∞,
当x→∞,e2x→+∞,且远远大于ex和x,
∴当x→∞,f(x)→+∞,
∴函数有两个零点,f(x)的最小值小于0即可,
由f(x)在(﹣∞,ln)是减函数,在(ln,+∞)是增函数,
∴f(x)min=f(ln)=a×()+(a﹣2)×﹣ln<0,
∴1﹣﹣ln<0,即ln+﹣1>0,
设t=,则g(t)=lnt+t﹣1,(t>0),
求导g′(t)=+1,由g(1)=0,
∴t=>1,解得:0<a<1,
∴a的取值范围(0,1).
方法二:(1)由f(x)=ae2x+(a﹣2)ex﹣x,求导f′(x)=2ae2x+(a﹣2)ex﹣1,
当a=0时,f′(x)=﹣2ex﹣1<0,
∴当x∈R,f(x)单调递减,
当a>0时,f′(x)=(2ex+1)(aex﹣1)=2a(ex+)(ex﹣),
令f′(x)=0,解得:x=﹣lna,
当f′(x)>0,解得:x>﹣lna,
当f′(x)<0,解得:x<﹣lna,
∴x∈(﹣∞,﹣lna)时,f(x)单调递减,x∈(﹣lna,+∞)单调递增;
当a<0时,f′(x)=2a(ex+)(ex﹣)<0,恒成立,
∴当x∈R,f(x)单调递减,
综上可知:当a≤0时,f(x)在R单调减函数,
当a>0时,f(x)在(﹣∞,﹣lna)是减函数,在(﹣lna,+∞)是增函数;
(2)①若a≤0时,由(1)可知:f(x)最多有一个零点,
②当a>0时,由(1)可知:当x=﹣lna时,f(x)取得最小值,f(x)min=f(﹣lna)=1﹣﹣ln,
当a=1,时,f(﹣lna)=0,故f(x)只有一个零点,
当a∈(1,+∞)时,由1﹣﹣ln>0,即f(﹣lna)>0,
故f(x)没有零点,
当a∈(0,1)时,1﹣﹣ln<0,f(﹣lna)<0,
由f(﹣2)=ae﹣4+(a﹣2)e﹣2+2>﹣2e﹣2+2>0,
故f(x)在(﹣∞,﹣lna)有一个零点,
假设存在正整数n0,满足n0>ln(﹣1),则f(n0)=(a+a﹣2)﹣n0>﹣n0>﹣n0>0,
由ln(﹣1)>﹣lna,
因此在(﹣lna,+∞)有一个零点.
∴a的取值范围(0,1).
【点评】本题考查导数的综合应用,考查利用导数求函数单调性及最值,考查函数零点的判断,考查计算能力,考查分类讨论思想,属于中档题.
42.已知函数f(x)=x﹣1﹣alnx.
(1)若f(x)≥0,求a的值;
(2)设m为整数,且对于任意正整数n,(1+)(1+)…(1+)<m,求m的最小值.
【分析】(1)通过对函数f(x)=x﹣1﹣alnx(x>0)求导,分a≤0、a>0两种情况考虑导函数f′(x)与0的大小关系可得结论;
(2)通过(1)可知lnx≤x﹣1,进而取特殊值可知ln(1+)<,k∈N*.一方面利用等比数列的求和公式放缩可知(1+)(1+)…(1+)<e,另一方面可知(1+)(1+)…(1+)>2,从而当n≥3时,(1+)(1+)…(1+)∈(2,e),比较可得结论.
【解答】解:(1)因为函数f(x)=x﹣1﹣alnx,x>0,
所以f′(x)=1﹣=,且f(1)=0.
所以当a≤0时f′(x)>0恒成立,此时y=f(x)在(0,+∞)上单调递增,这与f(x)≥0矛盾;
当a>0时令f′(x)=0,解得x=a,
所以y=f(x)在(0,a)上单调递减,在(a,+∞)上单调递增,即f(x)min=f(a),
若a≠1,则f(a)<f(1)=0,从而与f(x)≥0矛盾;
所以a=1;
(2)由(1)可知当a=1时f(x)=x﹣1﹣lnx≥0,即lnx≤x﹣1,
所以ln(x+1)≤x当且仅当x=0时取等号,
所以ln(1+)<,k∈N*.
ln(1+)+ln(1+)+…+ln(1+)<++…+=1﹣<1,
即(1+)(1+)…(1+)<e;
因为m为整数,且对于任意正整数n,(1+)(1+)…(1+)<m成立,
当n=3时,不等式左边大于2,
所以m的最小值为3.
【点评】本题是一道关于函数与不等式的综合题,考查分类讨论的思想,考查转化与化归思想,考查运算求解能力,考查等比数列的求和公式,考查放缩法,注意解题方法的积累,属于难题.
43.设a∈Z,已知定义在R上的函数f(x)=2x4+3x3﹣3x2﹣6x+a在区间(1,2)内有一个零点x0,g(x)为f(x)的导函数.
(Ⅰ)求g(x)的单调区间;
(Ⅱ)设m∈[1,x0)∪(x0,2],函数h(x)=g(x)(m﹣x0)﹣f(m),求证:h(m)h(x0)<0;
(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∈[1,x0)∪(x0,2],满足|﹣x0|≥.
【分析】(Ⅰ)求出函数的导函数g(x)=f′(x)=8x3+9x2﹣6x﹣6,求出极值点,通过列表判断函数的单调性求出单调区间即可.
(Ⅱ)由h(x)=g(x)(m﹣x0)﹣f(m),推出h(m)=g(m)(m﹣x0)﹣f(m),
令函数H1(x)=g(x)(x﹣x0)﹣f(x),求出导函数H′1(x)利用(Ⅰ)知,推出h(m)h(x0)<0.
(Ⅲ)对于任意的正整数p,q,且,令m=,函数h(x)=g(x)(m﹣x0)﹣f(m).
由(Ⅱ)知,当m∈[1,x0)时,当m∈(x0,2]时,通过h(x)的零点.转化推出|﹣x0|=≥=.推出|2p4+3p3q﹣3p2q2﹣6pq3+aq4|≥1.然后推出结果.
【解答】(Ⅰ)解:由f(x)=2x4+3x3﹣3x2﹣6x+a,可得g(x)=f′(x)=8x3+9x2﹣6x﹣6,
进而可得g′(x)=24x2+18x﹣6.令g′(x)=0,解得x=﹣1,或x=.
当x变化时,g′(x),g(x)的变化情况如下表:
x
(﹣∞,﹣1)
(﹣1,)
(,+∞)
g′(x)
+
﹣
+
g(x)
↗
↘
↗
所以,g(x)的单调递增区间是(﹣∞,﹣1),(,+∞),单调递减区间是(﹣1,).
(Ⅱ)证明:由h(x)=g(x)(m﹣x0)﹣f(m),得h(m)=g(m)(m﹣x0)﹣f(m),
h(x0)=g(x0)(m﹣x0)﹣f(m).
令函数H1(x)=g(x)(x﹣x0)﹣f(x),则H′1(x)=g′(x)(x﹣x0).
由(Ⅰ)知,当x∈[1,2]时,g′(x)>0,
故当x∈[1,x0)时,H′1(x)<0,H1(x)单调递减;
当x∈(x0,2]时,H′1(x)>0,H1(x)单调递增.
因此,当x∈[1,x0)∪(x0,2]时,H1(x)>H1(x0)=﹣f(x0)=0,可得H1(m)>0即h(m)>0,
令函数H2(x)=g(x0)(x﹣x0)﹣f(x),则H′2(x)=g(x0)﹣g(x).由(Ⅰ)知,g(x)在[1,2]上单调递增,故当x∈[1,x0)时,H′2(x)>
0,H2(x)单调递增;当x∈(x0,2]时,H′2(x)<0,H2(x)单调递减.因此,当x∈[1,x0)∪(x0,2]时,H2(x)>H2(x0)=0,可得得H2(m)<0即h(x0)<0,.
所以,h(m)h(x0)<0.
(Ⅲ)对于任意的正整数p,q,且,
令m=,函数h(x)=g(x)(m﹣x0)﹣f(m).
由(Ⅱ)知,当m∈[1,x0)时,h(x)在区间(m,x0)内有零点;
当m∈(x0,2]时,h(x)在区间(x0,m)内有零点.
所以h(x)在(1,2)内至少有一个零点,不妨设为x1,则h(x1)=g(x1)(﹣x0)﹣f()=0.
由(Ⅰ)知g(x)在[1,2]上单调递增,故0<g(1)<g(x1)<g(2),
于是|﹣x0|=≥=.
因为当x∈[1,2]时,g(x)>0,故f(x)在[1,2]上单调递增,
所以f(x)在区间[1,2]上除x0外没有其他的零点,而≠x0,故f()≠0.
又因为p,q,a均为整数,所以|2p4+3p3q﹣3p2q2﹣6pq3+aq4|是正整数,
从而|2p4+3p3q﹣3p2q2﹣6pq3+aq4|≥1.
所以|﹣x0|≥.所以,只要取A=g(2),就有|﹣x0|≥.
【点评】本题考查函数的导数的综合应用,函数的单调性以及函数的最值的求法,考查分类讨论思想以及转化思想的应用,是难度比较大的题目.
44.设函数f(x)=(1﹣x2)ex.
(1)讨论f(x)的单调性;
(2)当x≥0时,f(x)≤ax+1,求a的取值范围.
【分析】(1)求出函数的导数,求出极值点,利用导函数的符号,判断函数的单调性即可.
(2)化简f(x)=(1﹣x)(1+x)ex.f(x)≤ax+
1,下面对a的范围进行讨论:
①当a≥1时,②当0<a<1时,设函数g(x)=ex﹣x﹣1,则g′(x)=ex﹣1>0(x>0),推出结论;③当a≤0时,推出结果,然后得到a的取值范围.
【解答】解:(1)因为f(x)=(1﹣x2)ex,x∈R,
所以f′(x)=(1﹣2x﹣x2)ex,
令f′(x)=0可知x=﹣1±,
当x<﹣1﹣或x>﹣1+时f′(x)<0,当﹣1﹣<x<﹣1+时f′(x)>0,
所以f(x)在(﹣∞,﹣1﹣),(﹣1+,+∞)上单调递减,在(﹣1﹣,﹣1+)上单调递增;
(2)由题可知f(x)=(1﹣x)(1+x)ex.下面对a的范围进行讨论:
①当a≥1时,设函数h(x)=(1﹣x)ex,则h′(x)=﹣xex<0(x>0),
因此h(x)在[0,+∞)上单调递减,
又因为h(0)=1,所以h(x)≤1,
所以f(x)=(1+x)h(x)≤x+1≤ax+1;
②当0<a<1时,设函数g(x)=ex﹣x﹣1,则g′(x)=ex﹣1>0(x>0),
所以g(x)在[0,+∞)上单调递增,
又g(0)=1﹣0﹣1=0,
所以ex≥x+1.
因为当0<x<1时f(x)>(1﹣x)(1+x)2,
所以(1﹣x)(1+x)2﹣ax﹣1=x(1﹣a﹣x﹣x2),
取x0=∈(0,1),则(1﹣x0)(1+x0)2﹣ax0﹣1=0,
所以f(x0)>ax0+1,矛盾;
③当a≤0时,取x0=∈(0,1),则f(x0)>(1﹣x0)(1+x0)2=1≥ax0+1,矛盾;
综上所述,a的取值范围是[1,+∞).
【点评】本题考查函数的导数的应用,函数的单调性以及函数的最值的求法,考查转化思想以及计算能力.
45.已知函数f(x)=x2+2cosx,g(x)=ex(cosx﹣sinx+2x﹣2),其中e≈2.71828…是自然对数的底数.
(Ⅰ)求曲线y=f(x)在点(π,f(π))处的切线方程;
(Ⅱ)令h(x)=g (x)﹣a f(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.
【分析】(I)f(π)=π2﹣2.f′(x)=2x﹣2sinx,可得f′(π)=2π即为切线的斜率,利用点斜式即可得出切线方程.
(II)h(x)=g (x)﹣a f(x)=ex(cosx﹣sinx+2x﹣2)﹣a(x2+2cosx),可得h′(x)=2(x﹣sinx)(ex﹣a)=2(x﹣sinx)(ex﹣elna).令u(x)=x﹣sinx,则u′(x)=1﹣cosx≥0,可得函数u(x)在R上单调递增.
由u(0)=0,可得x>0时,u(x)>0;x<0时,u(x)<0.
对a分类讨论:a≤0时,0<a<1时,当a=1时,a>1时,利用导数研究函数的单调性极值即可得出.
【解答】解:(I)f(π)=π2﹣2.f′(x)=2x﹣2sinx,∴f′(π)=2π.
∴曲线y=f(x)在点(π,f(π))处的切线方程为:y﹣(π2﹣2)=2π(x﹣π).
化为:2πx﹣y﹣π2﹣2=0.
(II)h(x)=g (x)﹣a f(x)=ex(cosx﹣sinx+2x﹣2)﹣a(x2+2cosx)
h′(x)=ex(cosx﹣sinx+2x﹣2)+ex(﹣sinx﹣cosx+2)﹣a(2x﹣2sinx)
=2(x﹣sinx)(ex﹣a)=2(x﹣sinx)(ex﹣elna).
令u(x)=x﹣sinx,则u′(x)=1﹣cosx≥0,∴函数u(x)在R上单调递增.
∵u(0)=0,∴x>0时,u(x)>0;x<0时,u(x)<0.
(1)a≤0时,ex﹣a>0,∴x>0时,h′(x)>0,函数h(x)在(0,+∞
)单调递增;
x<0时,h′(x)<0,函数h(x)在(﹣∞,0)单调递减.
∴x=0时,函数h(x)取得极小值,h(0)=﹣1﹣2a.
(2)a>0时,令h′(x)=2(x﹣sinx)(ex﹣elna)=0.
解得x1=lna,x2=0.
①0<a<1时,x∈(﹣∞,lna)时,ex﹣elna<0,h′(x)>0,函数h(x)单调递增;
x∈(lna,0)时,ex﹣elna>0,h′(x)<0,函数h(x)单调递减;
x∈(0,+∞)时,ex﹣elna>0,h′(x)>0,函数h(x)单调递增.
∴当x=0时,函数h(x)取得极小值,h(0)=﹣2a﹣1.
当x=lna时,函数h(x)取得极大值,h(lna)=﹣a[ln2a﹣2lna+sin(lna)+cos(lna)+2].
②当a=1时,lna=0,x∈R时,h′(x)≥0,∴函数h(x)在R上单调递增.
③1<a时,lna>0,x∈(﹣∞,0)时,ex﹣elna<0,h′(x)>0,函数h(x)单调递增;
x∈(0,lna)时,ex﹣elna<0,h′(x)<0,函数h(x)单调递减;
x∈(lna,+∞)时,ex﹣elna>0,h′(x)>0,函数h(x)单调递增.
∴当x=0时,函数h(x)取得极大值,h(0)=﹣2a﹣1.
当x=lna时,函数h(x)取得极小值,h(lna)=﹣a[ln2a﹣2lna+sin(lna)+cos(lna)+2].
综上所述:a≤0时,函数h(x)在(0,+∞)单调递增;x<0时,函数h(x)在(﹣∞,0)单调递减.
x=0时,函数h(x)取得极小值,h(0)=﹣1﹣2a.
0<a<1时,函数h(x)在x∈(﹣∞,lna),(0,+∞)是单调递增;函数h(x)在x∈
(lna,0)上单调递减.当x=0时,函数h(x)取得极小值,h(0)=﹣2a﹣1.当x=lna时,函数h(x)取得极大值,h(lna)=﹣a[ln2a﹣2lna+sin(lna)+cos(lna)+2].
当a=1时,lna=0,函数h(x)在R上单调递增.
a>1时,函数h(x)在(﹣∞,0),(lna,+∞)上单调递增;函数h(x)在(0,lna)上单调递减.当x=0时,函数h(x)取得极大值,h(0)=﹣2a﹣1.当x=lna时,函数h(x)取得极小值,h(lna)=﹣a[ln2a﹣2lna+sin(lna)+cos(lna)+2].
【点评】本题考查了利用导数研究函数的单调性极值、方程的解法、不等式的解法、三角函数求值、分类讨论方法,考查了推理能力与计算能力,属于难题.
46.设a,b∈R,|a|≤1.已知函数f(x)=x3﹣6x2﹣3a(a﹣4)x+b,g(x)=exf(x).
(Ⅰ)求f(x)的单调区间;
(Ⅱ)已知函数y=g(x)和y=ex的图象在公共点(x0,y0)处有相同的切线,
(i)求证:f(x)在x=x0处的导数等于0;
(ii)若关于x的不等式g(x)≤ex在区间[x0﹣1,x0+1]上恒成立,求b的取值范围.
【分析】(Ⅰ)求出函数f(x)的导函数,得到导函数的零点,由导函数的零点对定义域分段,列表后可得f(x)的单调区间;
(Ⅱ)(i)求出g(x)的导函数,由题意知,求解可得.得到f(x)在x=x0处的导数等于0;
(ii)由(I)知x0=a.且f(x)在(a﹣1,a)内单调递增,在(a,a+1)内单调递减,故当x0=a时,f(x)≤f(a)=1在[a﹣1,a+1]上恒成立,从而g(x)≤ex在[x0﹣1,x0+1]上恒成立.由f(a)=a3﹣6a2﹣3a(a﹣4)a+b=1,得b=2a3﹣6a2+1,﹣1≤a≤1.构造函数t(x)=2x3﹣6x2+1,x∈[﹣1,1]
,利用导数求其值域可得b的范围.
【解答】(Ⅰ)解:由f(x)=x3﹣6x2﹣3a(a﹣4)x+b,可得f'(x)=3x2﹣12x﹣3a(a﹣4)=3(x﹣a)(x﹣(4﹣a)),
令f'(x)=0,解得x=a,或x=4﹣a.由|a|≤1,得a<4﹣a.
当x变化时,f'(x),f(x)的变化情况如下表:
x
(﹣∞,a)
(a,4﹣a)
(4﹣a,+∞)
f'(x)
+
﹣
+
f(x)
↗
↘
↗
∴f(x)的单调递增区间为(﹣∞,a),(4﹣a,+∞),单调递减区间为(a,4﹣a);
(Ⅱ)(i)证明:∵g'(x)=ex(f(x)+f'(x)),由题意知,
∴,解得.
∴f(x)在x=x0处的导数等于0;
(ii)解:∵g(x)≤ex,x∈[x0﹣1,x0+1],由ex>0,可得f(x)≤1.
又∵f(x0)=1,f'(x0)=0,
故x0为f(x)的极大值点,由(I)知x0=a.
另一方面,由于|a|≤1,故a+1<4﹣a,
由(Ⅰ)知f(x)在(a﹣1,a)内单调递增,在(a,a+1)内单调递减,
故当x0=a时,f(x)≤f(a)=1在[a﹣1,a+1]上恒成立,从而g(x)≤ex在[x0﹣1,x0+1]上恒成立.
由f(a)=a3﹣6a2﹣3a(a﹣4)a+b=1,得b=2a3﹣6a2+1,﹣1≤a≤1.
令t(x)=2x3﹣6x2+1,x∈[﹣1,1],
∴t'(x)=6x2﹣12x,
令t'(x)=0,解得x=2(舍去),或x=0.
∵t(﹣1)=﹣7,t(1)=﹣3,t(0)=1,故t(x)的值域为[﹣7,1].
∴b的取值范围是[﹣7,1].
【点评】本题考查利用导数研究函数的单调性,考查了利用研究过曲线上某点处的切线方程,训练了恒成立问题的求解方法,体现了数学转化思想方法,是压轴题.
47.已知函数f(x)=x3﹣ax2,a∈R,
(1)当a=2时,求曲线y=f(x)在点(3,f(3))处的切线方程;
(2)设函数g(x)=f(x)+(x﹣a)cosx﹣sinx,讨论g(x)的单调性并判断有无极值,有极值时求出极值.
【分析】(1)根据导数的几何意义即可求出曲线y=f(x)在点(3,f(3))处的切线方程,
(2)先求导,再分类讨论即可求出函数的单调区间和极值
【解答】解:(1)当a=2时,f(x)=x3﹣x2,
∴f′(x)=x2﹣2x,
∴k=f′(3)=9﹣6=3,f(3)=×27﹣9=0,
∴曲线y=f(x)在点(3,f(3))处的切线方程y=3(x﹣3),即3x﹣y﹣9=0
(2)函数g(x)=f(x)+(x﹣a)cosx﹣sinx=x3﹣ax2+(x﹣a)cosx﹣sinx,
∴g′(x)=(x﹣a)(x﹣sinx),
令g′(x)=0,解得x=a,或x=0,
①若a>0时,当x<0时,g′(x)>0恒成立,故g(x)在(﹣∞,0)上单调递增,
当x>a时,g′(x)>0恒成立,故g(x)在(a,+∞)上单调递增,
当0<x<a时,g′(x)<0恒成立,故g(x)在(0,a)上单调递减,
∴当x=a时,函数有极小值,极小值为g(a)=﹣a3﹣sina
当x=0时,有极大值,极大值为g(0)=﹣a,
②若a<0时,当x>0时,g′(x)>0恒成立,故g(x)在(﹣∞,0)上单调递增,
当x<a时,g′(x)>0恒成立,故g(x)在(﹣∞,a)上单调递增,
当a<x<0时,g′(x)<0恒成立,故g(x)在(a,0)上单调递减,
∴当x=a时,函数有极大值,极大值为g(a)=﹣a3﹣sina
当x=0时,有极小值,极小值为g(0)=﹣a
③当a=0时,g′(x)=x(x+sinx),
当x>0时,g′(x)>0恒成立,故g(x)在(0,+∞)上单调递增,
当x<0时,g′(x)>0恒成立,故g(x)在(﹣∞,0)上单调递增,
∴g(x)在R上单调递增,无极值.
【点评】本题考查了导数的几何意义和导数和函数的单调性和极值的关系,关键是分类讨论,考查了学生的运算能力和转化能力,属于难题
48.设函数f(x)=lnx﹣x+1.
(1)讨论f(x)的单调性;
(2)证明当x∈(1,+∞)时,1<<x;
(3)设c>1,证明当x∈(0,1)时,1+(c﹣1)x>cx.
【分析】(1)求出导数,由导数大于0,可得增区间;导数小于0,可得减区间,注意函数的定义域;
(2)由题意可得即证lnx<x﹣1<xlnx.运用(1)的单调性可得lnx<x﹣1,设F(x)=xlnx﹣x+1,x>1,求出单调性,即可得到x﹣1<xlnx成立;
(3)设G(x)=1+(c﹣1)x﹣cx,求G(x)的二次导数,判断G′(x)的单调性,进而证明原不等式.
【解答】解:(1)函数f(x)=lnx﹣x+1的导数为f′(x)=﹣1,
由f′(x)>0,可得0<x<1;由f′(x)<0,可得x>1.
即有f(x)的增区间为(0,1);减区间为(1,+∞);
(2)证明:当x∈(1,+∞)时,1<<x,即为lnx<x﹣1<xlnx.
由(1)可得f(x)=lnx﹣x+1在(1,+∞)递减,
可得f(x)<f(1)=0,即有lnx<x﹣1;
设F(x)=xlnx﹣x+1,x>1,F′(x)=1+lnx﹣1=lnx,
当x>1时,F′(x)>0,可得F(x)递增,即有F(x)>F(1)=0,
即有xlnx>x﹣1,则原不等式成立;
(3)证明:设G(x)=1+(c﹣1)x﹣cx,
则需要证明:当x∈(0,1)时,G(x)>0(c>1);
G′(x)=c﹣1﹣cxlnc,G′′(x)=﹣(lnc)2cx<0,
∴G′(x)在(0,1)单调递减,而G′(0)=c﹣1﹣lnc,G′(1)=c﹣1﹣clnc,
由(1)中f(x)的单调性,可得G′(0)=c﹣1﹣lnc>0,由(2)可得G′(1)=c﹣1﹣clnc=c(1﹣lnc)﹣1<0,
∴∃t∈(0,1),使得G′(t)=0,即x∈(0,t)时,G′(x)>0,x∈(t,1)时,G′(x)<0;
即G(x)在(0,t)递增,在(t,1)递减;
又因为:G(0)=G(1)=0,
∴x∈(0,1)时G(x)>0成立,不等式得证;
即c>1,当x∈(0,1)时,1+(c﹣1)x>cx.
【点评】本题考查导数的运用:求单调区间和极值、最值,考查不等式的证明,注意运用构造函数法,求出导数判断单调性,考查推理和运算能力,属于中档题.
49.已知函数f(x)=ax+bx(a>0,b>0,a≠1,b≠1).
(1)设a=2,b=.
①求方程f(x)=2的根;
②若对于任意x∈R,不等式f(2x)≥mf(x)﹣6恒成立,求实数m的最大值;
(2)若0<a<1,b>1,函数g(x)=f(x)﹣2有且只有1个零点,求ab的值.
【分析】(1)①利用方程,直接求解即可.②列出不等式,利用二次函数的性质以及函数的最值,转化求解即可.
(2)求出g(x)=f(x)﹣2=ax+bx﹣2,求出函数的导数,构造函数h(x)=+,求出g(x)的最小值为:g(x0).①若g(x0)<0,g(x)至少有两个零点,与条件矛盾.②若g(x0)>0,利用函数g(x)=f(x)﹣2有且只有1个零点,推出g(x0)=0,然后求解ab=1.
【解答】解:函数f(x)=ax+bx(a>0,b>0,a≠1,b≠1).
(1)设a=2,b=.
①方程f(x)=2;即:=2,y=2x在R上单调,可得x=0.
②不等式f(2x)≥mf(x)﹣6恒成立,即≥m()﹣6恒成立.
令t=,t≥2.
不等式化为:t2﹣mt+4≥0在t≥2时,恒成立.可得:△≤0或
即:m2﹣16≤0或m≤4,
∴m∈(﹣∞,4].
实数m的最大值为:4.
(2)g(x)=f(x)﹣2=ax+bx﹣2,
g′(x)=axlna+bxlnb=ax[+]lnb,
0<a<1,b>1可得,
令h(x)=+,则h(x)是递增函数,而,lna<0,lnb>0,
因此,x0=时,h(x0)=0,
因此x∈(﹣∞,x0)时,h(x)<0,axlnb>0,则g′(x)<0.
x∈(x0,+∞)时,h(x)>0,axlnb>0,则g′(x)>0,
则g(x)在(﹣∞,x0)递减,(x0,+∞)递增,因此g(x)的最小值为:g(x0).
①若g(x0)<0,x<loga2时,ax>=2,bx>0,则g(x)>0,
因此x1<loga2,且x1<x0时,g(x1)>0,因此g(x)在(x1,x0)有零点,
则g(x)至少有两个零点,与条件矛盾.
②若g(x0)≥0,函数g(x)=f(x)﹣2有且只有1个零点,g(x)的最小值为g(x0),可得g(x0)=0,
由g(0)=a0+b0﹣2=0,
因此x0=0,因此=0,﹣=1,即lna+lnb=0,ln(ab)=0,则ab=1.
可得ab=1.
【点评】本题考查函数与方程的综合应用,函数的导数的应用,基本不等式的应用,函数恒成立的应用,考查分析问题解决问题的能力.