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  • 2021-06-11 发布

2020-2021学年人教B版数学选修2-2习题:第一章 导数及其应用 单元质量评估2

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第一章单元质量评估(二) 时间:120分钟 总分:150分 第Ⅰ卷(选择题,共 60分) 一、选择题(每小题 5分,共 60分) 1.已知 f(x)=(x+a)2,且 f′ 1 2 =-3,则 a的值为( B ) A.-1 B.-2 C.1 D.2 解析:∵f(x)=(x+a)2,∴f′(x)=2x+2a,依题意有 2×1 2 +2a= -3,解得 a=-2. 2.设曲线 y=ax-ln(x+1)在点(0,0)处的切线方程为 y=2x,则 a =( D ) A.0 B.1 C.2 D.3 解析:∵y=ax-ln(x+1),∴y′=a- 1 x+1 . ∴y′|x=0=a-1=2,得 a=3. 3.已知物体的运动方程为 s=1 4 t4-4t3+16t2(t表示时间,单位: 秒;s 表示位移,单位:米),则瞬时速度为 0 米每秒的时刻是 ( C ) A.0秒、2秒或 4秒 B.0秒、2秒或 16秒 C.0秒、4秒或 8秒 D.2秒、8秒或 16秒 解析:s′=t3-12t2+32t,令 s′=t3-12t2+32t=0,解得 t=0 或 t=4或 t=8. 4.当 x在(-∞,+∞)上变化时,导函数 f′(x)的符号变化如下 表: x (-∞,1) 1 (1,4) 4 (4,+∞) f′(x) - 0 + 0 - 则函数 f(x)的图象的大致形状为( C ) 解析:从表中可知 f(x)在(-∞,1)上单调递减,在(1,4)上单调递 增,在(4,+∞)上单调递减. 5.设函数 f(x)=2 x +lnx,则( D ) A.x=1 2 为 f(x)的极大值点 B.x=1 2 为 f(x)的极小值点 C.x=2为 f(x)的极大值点 D.x=2为 f(x)的极小值点 解析:由 f′(x)=- 2 x2 + 1 x = 1 x 1-2 x =0可得 x=2.当 02时,f′(x)>0,f(x)单调递增.故 x=2 为 f(x)的极小值点. 6.当 x=a时,函数 y=ln(x+2)-x取到极大值 b,则 ab等于 ( A ) A.-1 B.0 C.1 D.2 解析:y′=[ln(x+2)-x]′= 1 x+2 -1.令 y′=0,得 x=-1,此 时 y=ln1+1=1,即 a=-1,b=1,故 ab=-1. 7.对于 R 上可导的任意函数 f(x),若满足 2-x f′x ≤0,则必有 ( C ) A.f(1)+f(3)<2f(2) B.f(1)+f(3)≤2f(2) C.f(1)+f(3)>2f(2) D.f(1)+f(3)≥2f(2) 解析:∵ 2-x f′x ≤0,∴当 x<2时,f′(x)<0, 则函数 f(x)在(-∞,2)上单调递减; 当 x>2时,f′(x)>0,则函数 f(x)在(2,+∞)上单调递增, 即函数 f(x)在 x=2处取最小值 f(2), ∴f(1)>f(2),f(3)>f(2),将两式相加, 得 f(1)+f(3)>2f(2).故选 C. 8.若函数 f(x)=kx-lnx在区间(1,+∞)单调递增,则 k的取值 范围是( D ) A.(-∞,-2] B.(-∞,-1] C.[2 ,+∞) D.[1,+∞) 解析:由 f′(x)=k-1 x ,又 f(x)在(1,+∞)上单调递增, 则 f′(x)≥0在 x∈(1,+∞)上恒成立, 即 k≥1 x 在 x∈(1,+∞)上恒成立. 又当 x∈(1,+∞)时,0<1 x <1,故 k≥1.故选 D. 9.已知 e为自然对数的底数,设函数 f(x)=(ex-1)(x-1)k(k=1,2), 则( C ) A.当 k=1时,f(x)在 x=1处取到极小值 B.当 k=1时,f(x)在 x=1处取到极大值 C.当 k=2时,f(x)在 x=1处取到极小值 D.当 k=2时,f(x)在 x=1处取到极大值 解析:当 k=1时,f(x)=(ex-1)(x-1),f′(x)=xex-1, ∵f′(1)=e-1≠0, ∴f(x)在 x=1处不能取到极值; 当 k=2时,f(x)=(ex-1)(x-1)2, f′(x)=(x-1)·(xex+ex-2), 令 H(x)=xex+ex-2, 则 H′(x)=xex+2ex>0,x∈(0,+∞). 说明 H(x)在(0,+∞)上为增函数, 且 H(1)=2e-2>0,H(0)=-1<0, 因此当 x01时,f′(x)>0,f(x)在(1,+∞)上是增函数. ∴x=1是 f(x)的极小值点,故选 C. 10.若 00 且 x趋近于 0 时,x·ex-1<0; 11.设函数 f(x)满足 x2f′(x)+2xf(x)=ex x ,f(2)=e2 8 ,则 x>0 时, f(x)( D ) A.有极大值,无极小值 B.有极小值,无极大值 C.既有极大值又有极小值 D.既无极大值也无极小值 解析:令 F(x)=x2f(x), 则 F′(x)=x2f′(x)+2xf(x)=ex x , F(2)=4·f(2)=e2 2 . 由 x2f′(x)+2xf(x)=ex x , 得 x2f′(x)=ex x -2xf(x)=ex-2x2fx x , ∴f′(x)=ex-2Fx x3 . 令φ(x)=ex-2F(x), 则φ′(x)=ex-2F′(x)=ex-2ex x = exx-2 x . ∴φ(x)在(0,2)上单调递减,在(2,+∞)上单调递增, ∴φ(x)的最小值为φ(2)=e2-2F(2)=0. ∴φ(x)≥0. 又 x>0,∴f′(x)≥0. ∴f(x)在(0,+∞)单调递增. ∴f(x)既无极大值也无极小值.故选 D. 12.若函数 f(x)=x3+ax2+bx+c有极值点 x1,x2,且 f(x1)=x1, 则关于 x的方程 3(f(x))2+2af(x)+b=0的不同实根个数是( A ) A.3 B.4 C.5 D.6 解析:由 f′(x)=3x2+2ax+b=0得,x=x1或 x=x2, 即 3(f(x))2+2af(x)+b=0的根为 f(x)=x1或 f(x)=x2的解,如图所 示, 当 x1是极大值点时,x2是极小值点,且 x2>x1,由图 1 可知 f(x) =x1有 2个解,f(x)=x2有 1个解,因此 3(f(x))2+2af(x)+b=0共有 3 个不同实根.当 x1是极小值点时,x2为极大值点,且 x20, ∴f′(x)=3+aeax=0无实数根, ∴函数 y=eax+3x,x∈R 无极值点; ②当 a<0时,由 f′(x)=3+aeax=0, 解得 x=1 a ln - 3 a . 当 x>1 a ln - 3 a 时,f′(x)>0, 当 x<1 a ln - 3 a 时,f′(x)<0, ∴x=1 a ln - 3 a 为函数的极值点, ∴ 1 a ln - 3 a >0,解得 a<-3, ∴实数 a的取值范围是(-∞,-3). 三、解答题(写出必要的计算步骤,只写最后结果不得分,共 70 分) 17.(10分)已知函数 f(x)=x 4 + a x -lnx-3 2 ,其中 a∈R,且曲线 y =f(x)在点(1,f(1))处的切线垂直于直线 y=1 2 x. (1)求 a的值; (2)求函数 f(x)的单调区间与极值. 解:(1)对 f(x)求导得 f′(x)=1 4 - a x2 - 1 x ,由 f(x)在点(1,f(1))处的 切线垂直于直线 y=1 2 x,知 f′(1)=- 3 4 -a=-2,解得 a=5 4 . (2)由(1)知 f(x)=x 4 + 5 4x -lnx-3 2 , 则 f′(x)=x2-4x-5 4x2 , 令 f′(x)=0,解得 x=-1或 x=5. 因 x=-1不在 f(x)的定义域(0,+∞)内,故舍去. 当 x∈(0,5)时,f′(x)<0,故 f(x)在(0,5)上为减函数; 当 x∈(5,+∞)时,f′(x)>0,故 f(x)在(5,+∞)上为增函数. 由此知函数 f(x)在 x=5时取得极小值 f(5)=-ln5. 18.(12分)已知函数 f(x)=x3+ax2+bx+c在 x=- 2 3 与 x=1时都 取得极值. (1)求 a,b的值及函数 f(x)的单调区间; (2)若对 x∈[-1,2],不等式 f(x)f(2)=2+c,解得 c<-1或 c>2. 所以 c的取值范围是 c<-1或 c>2. 19.(12分)已知函数 f(x)=(x2+bx+b) 1-2x(b∈R). (1)当 b=4时,求 f(x)的极值; (2)若 f(x)在区间 0,1 3 上单调递增,求 b的取值范围. 解:(1)当 b=4时,f′(x)= -5xx+2 1-2x , 由 f′(x)=0得 x=-2或 x=0. 当 x∈(-∞,-2)时,f′(x)<0,f(x)单调递减; 当 x∈(-2,0)时,f′(x)>0,f(x)单调递增; 当 x∈ 0,1 2 时,f′(x)<0,f(x)单调递减, 故 f(x)在 x=-2取极小值 f(-2)=0,在 x=0取极大值 f(0)=4. (2)f′(x)= -x[5x+3b-2] 1-2x , 因为当 x∈ 0,1 3 时, -x 1-2x <0, 依题意当 x∈ 0,1 3 时,有 5x+(3b-2)≤0, 从而 5 3 +(3b-2)≤0. 所以 b的取值范围为 -∞, 1 9 . 20.(12分)甲、乙两村合用一个变压器,如图所示,若两村用同 型号线架设输电线路,问:变压器设在输电干线何处时,所需电线最 短? 解:设 CD=x(km),则 CE=3-x(km). 由题意得所需电线的长为 l=AC+BC = 1+x2+ 1.52+3-x2(0≤x≤3). 则 l′= 2x 2 1+x2 + -23-x 2 1.52+3-x2 . 令 l′=0,则 x 1+x2 - 3-x 1.52+3-x2 =0, 即 x 1+x2 = 3-x 1.52+3-x2 , 平方,得 x2 1+x2 = 3-x2 1.52+3-x2 , 即 1.52x2+x2(3-x)2=(3-x)2+x2(3-x)2, ∴1.52x2=(3-x)2. ∴1.5x=±(3-x). 解得 x=1.2或 x=-6(舍去). 经检验 x=1.2为函数的最小值点,故当 CD=1.2 km时所需电线 最短. 21.(12分)已知 a∈R,f(x)=(x2-4)(x-a). (1)求 f′(x); (2)若 f′(1)=0,求 f(x)在[-2,2]上的最大值和最小值; (3)若 f(x)在(-∞,-2]和[2,+∞)上是单调递增的,求实数 a 的取值范围. 解:(1)f′(x)=(x2-4)′(x-a)+(x2-4)(x-a)′ =2x(x-a)+x2-4 =3x2-2ax-4. (2)由 f′(1)=0,得 3-2a-4=0,即 a=- 1 2 . 此时 f(x)=(x2-4) x+1 2 , f′(x)=3x2+x-4=(x-1)(3x+4). 故 x=1和 x=- 4 3 是函数 f(x)的极值点. ∵f(1)=- 9 2 ,f - 4 3 = 50 27 ,f(2)=f(-2)=0, ∴f(x)max=50 27 ,f(x)min=- 9 2 . (3)f′(x)=3x2-2ax-4, 如图,设 f′(x)>0的解集为(-∞,x1)∪(x2,+∞),其中 x10,即 a<-2时,f′(x),f(x)随 x的变化情况如下: x 0 (0,-(a+2)) -(a+2) (-(a+2),+∞) f′(x) 0 - 0 + f(x) -a a+4 ea+2 由上表可知函数 f(x)在[0,+∞)上的极小值为 f(-(a+2))=a+4 ea+2 . 因为函数 f(x)在(0,-(a+2))上是减函数,在(-(a+2),+∞)上 是增函数,且当 x≥-a时,有 f(x)≥e-a(-a)>-a,所以要使方程 f(x) =k 在[0,+∞)上有两个不相等的实数根,k 的取值范围必须是 a+4 ea+2 ,-a .