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- 2021-06-11 发布
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(一) 命题特点和预测:
分析近8年的全国新课标1的函数与导数大题,发现8年8考,每年1题,第1小题主要考查函数的切线、函数的单调性、极值、最值,第2小题主要考查零点个数、方程解得个数、切线的条数、极值点个数、不等式的证明、函数能成立与恒成立问题、范围问题,考查分类整合思想与分析解决问题的能力,第1小题是基础题,第2小题是压轴题,为难题.2019年函数与导数大题仍为压轴题,主要考查导数的几何意义、常见函数的导数及导数的运算法则、利用导数研究函数的图象与性质,进而研究零点个数、方程解得个数、切线的条数、极值点个数、不等式的证明、函数能成立与恒成立问题、范围问题,考查分类整合思想与分析解决问题的能力,难度为难题.
(二)历年试题比较:
年份
题目
2018年
【2018新课标1,理21】已知函数.
(1)讨论的单调性;
(2)若存在两个极值点,证明:.
2017年
【2017新课标1,理21】(12分)
已知函数.
(1)讨论的单调性;
(2)若有两个零点,求a的取值范围.
2016年
【2016高考新课标理数1】已知函数有两个零点.
(I)求a的取值范围;
(II)设x1,x2是的两个零点,证明:.
2015年
【2015高考新课标1,理21】已知函数f(x)=.
(Ⅰ)当a为何值时,x轴为曲线 的切线;
(Ⅱ)用 表示m,n中的最小值,设函数,讨论h(x)零点的个数.
2014年
【2014课标Ⅰ,理21】(12分)设函数,曲线在点处的切线方程为
(I)求
(II)证明:
2013年
【2013课标全国Ⅰ,理21】(本小题满分12分)设函数f(x)=x2+ax+b,g(x)=ex(cx+d).若曲线y=f(x)和曲线y=g(x)都过点P(0,2),且在点P处有相同的切线y=4x+2.
(1)求a,b,c,d的值;
(2)若x≥-2时,f(x)≤kg(x),求k的取值范围.
2012年
【2012全国,理21】已知函数f(x)满足f(x)=f′(1)ex-1-f(0)x+x2.
(1)求f(x)的解析式及单调区间;
(2)若f(x)≥x2+ax+b,求(a+1)b的最大值.
2011年
【2011全国新课标,理21】已知函数,曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程为x+2y-3=0.
(1)求a,b的值;
(2)如果当x>0,且x≠1时,,求k的取值范围.
【解析与点睛】
(2018年)(21)【解析】(1)的定义域为,.
(i)若,则,当且仅当,时,所以在单调递减.
(ii)若,令得,或.
当时,;
当时,.所以在单调递减,在单调递增.
(2)由(1)知,存在两个极值点当且仅当.
由于的两个极值点满足,所以,不妨设,则.由于
,
所以等价于.
设函数,由(1)知,在单调递减,又,从而当时,.
所以,即.
点睛:该题考查的是应用导数研究函数的问题,涉及到的知识点有应用导数研究函数的单调性、应用导数研究函数的极值以及极值所满足的条件,在解题的过程中,需要明确导数的符号对单调性的决定性作用,再者就是要先保证函数的生存权,先确定函数的定义域,要对参数进行讨论,还有就是在做题的时候,要时刻关注第一问对第二问的影响,再者就是通过构造新函数来解决问题的思路要明确.
(2017年)【解析】
(ⅰ)若,则,所以在单调递减.
(ⅱ)若,则由得.
当时,;当时,,所以在单调递减,
综上,的取值范围为.
当=1时,若,则,,故=1是的零点;若,则,,故=1不是的零点.
当时,,所以只需考虑在(0,1)的零点个数.
(ⅰ)若或,则在(0,1)无零点,故在(0,1)单调,而,,所以当时,在(0,1)有一个零点;当0时,在(0,1)无零点.
(ⅱ)若,则在(0,)单调递减,在(,1)单调递增,故当=时,
【考点定位】利用导数研究曲线的切线;对新概念的理解;分段函数的零点;分类整合思想
(2014年)【答案】(I);(II)详见解析.
【解析】(I)函数的定义域为..
由题意可得,.故.
(II)由(I)知,,从而等价于,设函数,则.所以当时,;当时,.故在递减,在递增,从而在的最小值为.设,则.所以当时,;当时,.故在递增,在递减,从而在的最大值为.综上,当时,,即.
(2013年)【解析】:(1)由已知得f(0)=2,g(0)=2,f′(0)=4,g′(0)=4.
而f′(x)=2x+a,g′(x)=ex(cx+d+c),
故b=2,d=2,a=4,d+c=4.
从而a=4,b=2,c=2,d=2.
(2)由(1)知,f(x)=x2+4x+2,g(x)=2ex(x+1).
设函数F(x)=kg(x)-f(x)=2kex(x+1)-x2-4x-2,
则F′(x)=2kex(x+2)-2x-4=2(x+2)(kex-1).
由题设可得F(0)≥0,即k≥1.
令F′(x)=0得x1=-ln k,x2=-2.
①若1≤k<e2,则-2<x1≤0.从而当x∈(-2,x1)时,F′(x)<0;当x∈(x1,+∞)时,F′(x)>0.即F(x)在(-2,x1)单调递减,在(x1,+∞)单调递增.故F(x)在[-2,+∞)的最小值为F(x1).
而F(x1)=2x1+2--4x1-2=-x1(x1+2)≥0.
故当x≥-2时,F(x)≥0,即f(x)≤kg(x)恒成立.
②若k=e2,则F′(x)=2e2(x+2)(ex-e-2).
从而当x>-2时,F′(x)>0,即F(x)在(-2,+∞)单调递增.
而F(-2)=0,故当x≥-2时,F(x)≥0,即f(x)≤kg(x)恒成立.
③若k>e2,则F(-2)=-2ke-2+2=-2e-2(k-e2)<0.
从而当x≥-2时,f(x)≤kg(x)不可能恒成立.
综上,k的取值范围是[1,e2].
则g′(x)=ex-(a+1).
当x∈(-∞,ln(a+1))时,g′(x)<0;
当x∈(ln(a+1),+∞)时,g′(x)>0.
从而g(x)在(-∞,ln(a+1))上单调递减,在(ln(a+1),+∞)上单调递增.
(2011年)【解析】:(1).
由于直线x+2y-3=0的斜率为-,且过点(1,1),故即解得
(2)(理)由(1)知,
所以.
考虑函数 (x>0),
则
(三)命题专家押题
题号
试 题
1.
已知函数,.
(1)若,求函数在区间(其中,是自然对数的底数)上的最小值;
(2)若存在与函数,的图象都相切的直线,求实数的取值范围.
2.
设函数.
(1)证明的图象过一个定点,并求在点处的切线方程;
(2)已知,讨论的零点个数.
3.
已知函数,其中,.
(1)判断函数的单调性;
(2)设, 是函数的两个零点,求证:;
4.
已知函数.
(1)讨论极值点的个数;
(2)若有两个极值点,,且,求实数的取值范围.
5.
已知函数.
(1)若,求曲线在点处的切线方程;
(2)求函数的极值点个数.
6
设函数.
(1)判断的单调性,并求极值;
(2)若,且对所有都成立,求实数m的取值范围.
7
已知函数,其中为自然对数的底数,.
(1)当时,求的极值;
(2)若存在实数,使得,且,求证:.
8
设函数.
(1)讨论的极值;
(2)若曲线和曲线在点处有相同的切线,且当时,,求的取值范围
9
已知函数(为自然对数的底,,为常数且)
(1)当时,讨论函数在区间上的单调性;
(2)当时,若对任意的,恒成立,求实数的取值范围.
10
已知函数.
(1)若函数在上单调递增,求实数的取值范围;
(2)当时,若方程有两个不等实数根,,求实数的取值范围,并证明.
【详细解析】
1.【解析】(1)由题意,可得,
,
令,得.
①当时,在上单调递减,
∴.
②当时,在上单调递减,在上单调递增,
∴.
综上,当时,,当时,.
(2)设函数在点处与函数在点处有相同的切线,
则,∴,
∴,代入
得.
∴问题转化为:关于的方程有解,
设,则函数有零点,
∵,当时,,∴.
∴问题转化为:的最小值小于或等于0.
,
设,则
当时,,当时,.
∴在上单调递减,在上单调递增,
∴的最小值为.
由知,故.
设,
则,故在上单调递增,
∵,∴当时,,
∴的最小值等价于.
又∵函数在上单调递增,∴.
2.【解析】(1),的图象经过定点
,
在点处的切线方程为
(2),令
则,在上单调递增,
由,,唯一,使
且当时,即;当时,即
在上单调递减,在上单调递增,
=
令,则在上递减,且
①时,即时,
,,在上无零点,
②时,即时,,
在上存在唯一零点
③时,即时,
,即,又
令,则,在上单增,
,在上恒成立,
,又
,,即
在 ,上各存在一个零点
综上所述,时,无零点;时,有一个零点;时,有另一个零点.
3.【解析】(1),,
①当时,,,∴,∴在上递减;
②当时,,,∴,∴在上递增.
综上可知,在上递减,在上递增.
(2)不妨设,由题意及(I)可知,,,且,
令,,
则
,
即,∴,
,∴ , ,
由(1)知在上递增,∴,∴.
4.【解析】(1)由,
得.
令,得,即,
令,则,且,
由得.
当时,,在单调递增;
当时,,在单调递减.
所以,
且当时,;当时,.
所以,当,
方程有两解,不妨设为
故当时,,故单调递减,
当时,,故单调递增,
当时,,故单调递减,
即时,有两个极值点;
当,恒成立,故单调递减,
即时,没有极值点.
(2)不妨设,
由(1)知,,
则,
两边取对数,所以,
所以,
即.
令,,
则,.
因为,
即,
所以,
即,
设,则,
且.
易知.记,则,
且,
考查函数,.
①当时,,
则,即,
所以在上单调递减,
所以当时,,
所以当时符合题意.
②当时,,
有两个不同零点,,且,,
不妨设,则,
当时,,则,
所以在上单调递增,
故存在,使得,
所以,当时,不符合题意,
综上,的取值范围是.
5.【解析】(1)依题意,,故,
又,故所求切线方程为.
(2)依题意.
令,则,且当时,当时,,
所以函数在单调递减,在单调递增,,
当时,恒成立,.
函数在区间单调递增,无极值点;
当时,,
故存在和,使得,
当时,,
当时,,
当时,,所以函数在单调递减,在和单调递增,所以为函数的极大值点,为函数的极小值点.
综上所述,当时,无极值点;当时,有个极值点.
6.【解析】(1),
当a≤0时,,在R上单调递增,函数无极值;
当a>0时,由得,,
若,,单调递减,
若,f'(x)>0,单调递增,
的极小值为.
(2)令,依题意,对所有的x≥0,都有F(x)≥0,易知,F(0)=0,求导可得,
,令,
由得,H(x)在[0,+∞)上为递增函数,
即F'(x)在x∈[0,+∞)上为递增函数,
若m≤2,,得在x∈[0,+∞)上为递增函数,
有≥F(0)=0,符合题意,
若m>2,令<0,得.
所以在)上单调递减,有舍去,
综上,实数m的取值范围为.
7.【解析】(1)
当时, 得.
当时, 当时,
所以当时,单调递减, 当时,单调递增,
可得当时, 有极小值
(2)由(1)
当时, 此时单调递增,
若,可得,与矛盾;
当时, 由(1) 知当时,单调递减, 当时,单调递增,
同理不存在或,使得;
不妨设,则有
因为时,单调递减, 当时,单调递增,且,
所以当时,
由且,可得,故,
又在单调递减,且
所以,所以.同理
即
解得
综上所述,命题得证.
8.【解析】(1)∵,
∴.
①当时,恒成立,所以在上单调递增,无极值.
②当时,由得,
且当时,单调递减;当时,单调递增.
所以当时,有极小值,且,无极大值.
③当时,由得,
且当时,单调递增;当时,单调递减.
所以当时,有极大值,且,无极小值.
综上所述,当时,无极值;
当时,,无极大值;
当时,,无极小值.
(2)由题意得,
∵和在点处有相同的切线,
∴,即,解得,
∴.
令,
则,
由题意可得,解得.
由得.
①当,即时,则,
∴当时,单调递减;当时,单调递增,
∴上的最小值为,∴恒成立.
②当,即时,则,
∴当时,在上单调递增,
又,
∴当时,,即恒成立.
③当,即时,
则有,
从而当时,不可能恒成立.
综上所述的取值范围为.
9.【解析】(1)由题知时,,, ,
①当时,得函数在上单调递减;
②当时,由,得,由,得,
Ⅰ.当时,函数在区间上单调递减,在区间上单调递增;
Ⅱ.当时,函数在区间上单调递增.
(2)时,,
则,
由(1)知,函数在区间上单调递增,
所以当时,,即,
∴.
①当时,在区间上恒成立,即在上单调递增,
∴(合题意).
②当时,
由,得,且在上单调递增,
又,,,,
故在上存在唯一的零点,当时,,
即在上递减,此时,知在上递减,
此时与已知矛盾(不合题意),
综上:满足条件的实数的取值范围是.
10.【解析】(1),
∵函数在上单调递增,
∴在恒成立,即对恒成立,
∴对恒成立,即,,
令,则,
∴在上单调递减,
∴在上的最大值为.
∴的取值范围是.
(2)∵当时,方程,
令,则,
当时,,故单调递减,
当时,,故单调递增,
∴.
若方程有两个不等实根,则有,即,
当时,,
,
,令,
则,单调递增,,
∴,∴原方程有两个不等实根,
∴实数的取值范围是.
不妨设,则,,
∴,
∵,
∴
,
.
令,则,
∴在上单调递增,
∴当时,,即,
∴,∴.