2019届高考数学(文科)江苏版1轮复习课件:第2章 基本初等函数、导数的应用 10 第10讲 导数的概念与运算
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1.如果函数f (x )=ax 2+2x -3在区间(-∞,4)上是单调递增的,则实数a 的取值范围是________.[解析] 当a =0时,f (x )=2x -3,在定义域R 上是单调递增的,故在(-∞,4)上单调递增;当a ≠0时,二次函数f (x )的对称轴为x =-1a, 因为f (x )在(-∞,4)上单调递增,所以a <0,且-1a ≥4,解得0>a ≥-14. 综上所述得-14≤a ≤0. [答案] ⎣⎡⎦⎤-14,0 2.给定函数:①y =x 12,②y =log 12(x +1),③y =|x -1|,④y =2x +1,其中在区间(0,1)上是单调递减函数的是________.(填序号)[解析] ①是幂函数,在(0,+∞)上是增函数,不符合;②中的函数是由函数y =log 12x向左平移1个单位而得到的,因为原函数在(0,+∞)上是减函数,故符合;③中的函数图象是由函数y =x -1的图象保留x 轴上方,下方图象翻折到x 轴上方而得到的,故由其图象可知正确;④中函数显然是增函数,故不符合.[答案] ②③3.“函数f (x )在[a ,b ]上为单调函数”是“函数f (x )在[a ,b ]上有最大值和最小值”的_________条件.[解析] 若函数f (x )在[a ,b ]上为单调递增(减)函数,则在[a ,b ]上一定存在最小(大)值f (a ),最大(小)值f (b ),所以充分性满足;反之,不一定成立,如二次函数f (x )=x 2-2x +3在[0,2]存在最大值和最小值,但该函数在[0,2]不具有单调性,所以必要性不满足,即“函数f (x )在[a ,b ]上为单调函数”是“函数f (x )在[a ,b ]上有最大值和最小值”的充分不必要条件.[答案] 充分不必要4.(2018·杭州模拟)若函数f (x )=|2x +a |的单调递增区间是[3,+∞),则a =________.[解析] f (x )=|2x +a |=⎩⎨⎧2x +a ,x ≥-a 2,-2x -a ,x <-a 2,作出函数图象(图略),由图象知,函数的单调递增区间为⎣⎡⎭⎫-a 2,+∞,所以-a 2=3,即a =-6.[答案] -65.函数f (x )=log 13(12x -27-x 2)的最小值为________.解析:令12x -27-x 2>0得f (x )的定义域为(3,9).设n =12x -27-x 2,则0<n ≤9.所以y =log 13n 的取值范围是[-2,+∞).故函数的最小值为-2.答案:-26.若奇函数f (x )在(-∞,0]上单调递减,则不等式f (lg x )+f (1)>0的解集是________.[解析] 因为f (x )为奇函数,所以f (-x )=-f (x ),又因为f (x )在(-∞,0]上单调递减,所以f (x )在[0,+∞)上也为单调递减函数,所以函数f (x )在R 上为单调递减函数.不等式f (lg x )+f (1)>0可化为f (lg x )>-f (1)=f (-1),所以lg x <-1,解得0<x <110. [答案] ⎝⎛⎭⎫0,110 7.若函数y =|2x -1|在(-∞,m ]上单调递减,则m 的取值范围是________.[解析] 画出图象易知y =|2x -1|的递减区间是(-∞,0],依题意应有m ≤0.[答案] (-∞,0]8.已知函数y =1-x +x +3的最大值为M ,最小值为m ,则m M=________. [解析] 显然函数的定义域是[-3,1]且y ≥0,故y 2=4+2(1-x )(x +3)=4+2-x 2-2x +3=4+2-(x +1)2+4,根据根式内的二次函数,可得4≤y 2≤8,故2≤y ≤22,即m =2,M =22,所以m M =22. [答案] 229.若f (x )=ax +1x +2在区间(-2,+∞)上是增函数,则a 的取值范围是________. [解析] 设x 1>x 2>-2,则f (x 1)>f (x 2),而f (x 1)-f (x 2)=ax 1+1x 1+2-ax 2+1x 2+2 =2ax 1+x 2-2ax 2-x 1(x 1+2)(x 2+2)=(x 1-x 2)(2a -1)(x 1+2)(x 2+2)>0,则2a -1>0, 得a >12. [答案] ⎝⎛⎭⎫12,+∞ 10.定义在R 上的函数f (x )满足f (x +y )=f (x )+f (y ),当x <0时,f (x )>0,则函数f (x )在[a ,b ]上的最小值为________.[解析] 因为f (x )是定义在R 上的函数,且f (x +y )=f (x )+f (y ),所以f (0)=0,令y =-x ,则有f (x )+f (-x )=f (0)=0.所以f (-x )=-f (x ),所以f (x )是R 上的奇函数.设x 1<x 2,则x 1-x 2<0,所以f (x 1)-f (x 2)=f (x 1)+f (-x 2)=f (x 1-x 2)>0.所以f (x )在R 上是减函数.所以f (x )在[a ,b ]上有最小值f (b ).[答案] f (b )11.求y =a 1-2x -x 2(a >0且a ≠1)的单调区间.[解] 令g (x )=1-2x -x 2=-(x +1)2+2,所以g (x )在(-∞,-1)上单调递增,在(-1,+∞)上单调递减.当a >1时,函数y =a 1-2x -x 2的增区间是(-∞,-1),减区间是(-1,+∞); 当0<a <1时,函数y =a 1-2x -x 2的增区间是(-1,+∞),减区间是(-∞,-1).12.已知函数f (x )=ax +1a(1-x )(a >0),且f (x )在[0,1]上的最小值为g (a ),求g (a )的最大值.[解] f (x )=⎝⎛⎭⎫a -1a x +1a, 当a >1时,a -1a>0,此时f (x )在[0,1]上为增函数, 所以g (a )=f (0)=1a; 当0<a <1时,a -1a<0,此时f (x )在[0,1]上为减函数, 所以g (a )=f (1)=a ;当a =1时,f (x )=1,此时g (a )=1.所以g (a )=⎩⎪⎨⎪⎧a ,0<a <11a,a ≥1,所以g (a )在(0,1)上为增函数,在[1,+∞)上为减函数,又a =1时,有a =1a=1, 所以当a =1时,g (a )取最大值1.1.设函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧1,x >0,0,x =0,-1,x <0,g (x )=x 2f (x -1),则函数g (x )的递减区间是________.[解析] 由题意知g (x )=⎩⎪⎨⎪⎧x 2,x >1,0,x =1,-x 2,x <1.函数图象如图所示,其递减区间是[0,1).[答案] [0,1)2.(2018·潍坊模拟)用min{a ,b ,c }表示a ,b ,c 三个数中的最小值,设f (x )=min{2x ,x +2,10-x }(x ≥0),则f (x )的最大值为________.[解析] 如图所示,在同一坐标系中作出y =x +2,y =2x ,y =10-x 的图象.根据f (x )的定义,f (x )=min{2x ,x +2,10-x }(x ≥0)的图象如图实线部分.所以f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧2x,0≤x ≤2,x +2,2<x <4,10-x ,x ≥4.令x +2=10-x ,得x =4.当x =4时,f (x )取最大值f (4)=6.[答案] 63.设函数f (x )=x -1x,对任意x ∈[1,+∞),使不等式f (mx )+mf (x )<0恒成立的实数m 称为函数f (x )的“伴随值”,则m 的取值范围是________.[解析] 由题意知,f (x )为增函数且m ≠0.若m >0,由函数的单调性可知,f (mx )和mf (x )均为增函数,此时不符合题意.若m <0,则f (mx )+mf (x )<0可化为mx -1mx +mx -m x<0,所以2mx -⎝⎛⎭⎫m +1m ·1x <0,即1+1m 2<2x 2,因为y =2x 2在x ∈[1,+∞)上的最小值为2,所以1+1m 2<2,即m 2>1,解得m <-1.[答案] (-∞,-1)4.已知f (x )=x x -a(x ≠a ). (1)若a =-2,试证f (x )在(-∞,-2)内单调递增;(2)若a >0且f (x )在(1,+∞)内单调递减,求a 的取值范围.[解] (1)证明:设x 1<x 2<-2,则f (x 1)-f (x 2)=x 1x 1+2-x 2x 2+2=2(x 1-x 2)(x 1+2)(x 2+2). 因为(x 1+2)(x 2+2)>0,x 1-x 2<0,所以f (x 1)<f (x 2),所以f (x )在(-∞,-2)内单调递增.(2)设1<x 1<x 2,则f (x 1)-f (x 2)=x 1x 1-a -x 2x 2-a=a (x 2-x 1)(x 1-a )(x 2-a ). 因为a >0,x 2-x 1>0,所以要使f (x 1)-f (x 2)>0,只需(x 1-a )(x 2-a )>0恒成立,所以a ≤1.综上所述,a 的取值范围为(0,1].5.已知函数f (x )=a ·2x +b ·3x ,其中常数a ,b 满足ab ≠0.(1)若ab >0,判断函数f (x )的单调性;(2)若ab <0,求f (x +1)>f (x )时x 的取值范围.[解] (1)当a >0,b >0时,任意x 1,x 2∈R ,x 1<x 2,则f (x 1)-f (x 2)=a (2x 1-2 x 2)+b (3 x 1-3 x 2). 因为2 x 1<2 x 2,a >0⇒a (2 x 1-2 x 2)<0,3 x 1<3 x 2,b >0⇒b (3 x 1-3 x 2)<0,所以f (x 1)-f (x 2)<0,函数f (x )在R 上是增函数.同理,当a <0,b <0时,函数f (x )在R 上是减函数.(2)f (x +1)-f (x )=a ·2x +2b ·3x >0,当a <0,b >0时,⎝⎛⎭⎫32x>-a 2b,则x >log 1.5⎝⎛⎭⎫-a 2b ; 同理,当a >0,b <0时,⎝⎛⎭⎫32x <-a 2b, 则x <log 1.5⎝⎛⎭⎫-a 2b . 6.已知函数f (x )=a -1|x |. (1)求证:函数y =f (x )在(0,+∞)上是增函数;(2)若f (x )<2x 在(1,+∞)上恒成立,求实数a 的取值范围.[解] (1)证明:当x ∈(0,+∞)时,f (x )=a -1x ,设0<x 1<x 2,则x 1x 2>0,x 2-x 1>0,f (x 2)-f (x 1)=⎝⎛⎭⎫a -1x 2-⎝⎛⎭⎫a -1x 1=1x 1-1x 2=x 2-x 1x 1x 2>0, 所以f (x )在(0,+∞)上是增函数.(2)由题意a -1x<2x 在(1,+∞)上恒成立, 设h (x )=2x +1x, 则a <h (x )在(1,+∞)上恒成立.任取x 1,x 2∈(1,+∞)且x 1<x 2,h (x 1)-h (x 2)=(x 1-x 2)⎝⎛⎭⎫2-1x 1x 2.因为1<x 1<x 2,所以x 1-x 2<0,x 1x 2>1,所以2-1x 1x 2>0,所以h (x 1)<h (x 2), 所以h (x )在(1,+∞)上单调递增.故a ≤h (1),即a ≤3,所以a 的取值范围是(-∞,3].7.定义在R 上的函数f (x )满足:对任意实数m ,n ,总有f (m +n )=f (m )·f (n ),且当x >0时,0<f (x )<1.(1)试求f (0)的值;(2)判断f (x )的单调性并证明你的结论;(3)设A ={(x ,y )|f (x 2)·f (y 2)>f (1)},B ={(x ,y )|f (ax -y +2)=1,a ∈R },若A ∩B =∅,试确定a 的取值范围.[解] (1)在f (m +n )=f (m )·f (n )中,令m =1,n =0,得f (1)=f (1)·f (0).因为f (1)≠0,所以f (0)=1.(2)任取x 1,x 2∈R ,且x 1<x 2.在已知条件f (m +n )=f (m )·f (n )中,若取m +n =x 2,m =x 1,则已知条件可化为:f (x 2)=f (x 1)·f (x 2-x 1).由于x 2-x 1>0,所以0<f (x 2-x 1)<1.为比较f (x 2),f (x 1)的大小,只需考虑f (x 1)的正负即可.在f (m +n )=f (m )·f (n )中,令m =x ,n =-x ,则得f (x )·f (-x )=1.因为当x >0时,0<f (x )<1,所以当x<0时,f(x)=1f(-x)>1>0.又f(0)=1,所以综上可知,对于任意的x1∈R,均有f(x1)>0.所以f(x2)-f(x1)=f(x1)[f(x2-x1)-1]<0.所以函数f(x)在R上单调递减.(3)f(x2)·f(y2)>f(1),即x2+y2<1.f(ax-y+2)=1=f(0),即ax-y+2=0.由A∩B=∅,得直线ax-y+2=0与圆面x2+y2<1无公共点,所以2a2+1≥1,解得-1≤a≤1.。
1.函数f (x )=(x +2a )(x -a )2的导数为________. [解析] f ′(x )=(x -a )2+(x +2a )[2(x -a )]=3(x 2-a 2). [答案] 3(x 2-a 2)2.(2018·南通市高三第一次调研测试)已知两曲线f (x )=2sin x ,g (x )=a cos x ,x ∈⎝⎛⎭⎫0,π2相交于点P .若两曲线在点P 处的切线互相垂直,则实数a 的值为________.解析:设点P 的横坐标为x 0,则2sin x 0=a cos x 0,(2cos x 0)(-a sin x 0)=-1,所以4sin 2x 0=1.因为x 0∈⎝ ⎛⎭⎪⎫0,π2,所以sin x 0=12,cos x 0=32,所以a =233.答案:2333.已知f (x )=x (2 015+ln x ),f ′(x 0)=2 016,则x 0=________.[解析] 由题意可知f ′(x )=2 015+ln x +x ·1x =2 016+ln x .由f ′(x 0)=2 016,得ln x 0=0,解得x 0=1.[答案] 14.已知函数y =f (x )及其导函数y =f ′(x )的图象如图所示,则曲线y=f (x )在点P 处的切线方程是________.解析:根据导数的几何意义及图象可知,曲线y =f (x )在点P 处的切线的斜率k =f ′(2)=1,又过点P (2,0),所以切线方程为x -y -2=0. 答案:x -y -2=05.已知f (x )=x 2+2xf ′(1),则f ′(0)=________. 解析:因为f ′(x )=2x +2f ′(1), 所以f ′(1)=2+2f ′(1),即f ′(1)=-2. 所以f ′(x )=2x -4.所以f ′(0)=-4. 答案:-46.若以曲线y =13x 3+bx 2+4x +c (c 为常数)上任意一点为切点的切线的斜率恒为非负数,则实数b 的取值范围为________.解析:y ′=x 2+2bx +4,因为y ′≥0恒成立,所以Δ=4b 2-16≤0,所以-2≤b ≤2. 答案:[-2,2]7.设函数f (x )的导数为f ′(x ),且f (x )=f ′⎝⎛⎭⎫π2sin x +cos x ,则f ′⎝⎛⎭⎫π4=________.解析:因为f (x )=f ′⎝ ⎛⎭⎪⎫π2sin x +cos x ,所以f ′(x )=f ′⎝ ⎛⎭⎪⎫π2cos x -sin x ,所以f ′⎝ ⎛⎭⎪⎫π2=f ′⎝ ⎛⎭⎪⎫π2cos π2-sin π2,即f ′⎝ ⎛⎭⎪⎫π2=-1,所以f ′(x )=-sin x -cos x , 故f ′⎝ ⎛⎭⎪⎫π4=-cos π4-sin π4=- 2.答案:- 28.若直线l 与幂函数y =x n 的图象相切于点A (2,8),则直线l 的方程为________. 解析:由题意知,A (2,8)在y =x n 上,所以2n =8,所以n =3,所以y ′=3x 2,直线l 的斜率k =3×22=12,又直线l 过点(2,8).所以y -8=12(x -2),即直线l 的方程为12x -y -16=0.答案:12x -y -16=09.(2018·江苏省四星级学校联考)已知函数f (x )=e x +ae x (a ∈R ,e 为自然对数的底数)的导函数f ′(x )是奇函数,若曲线y =f (x )在(x 0,f (x 0))处的切线与直线2x +y +1=0垂直,则x 0=________.解析:由题意知f ′(x )=e x -a ·e -x ,因为f ′(x )为奇函数,所以f ′(0)=1-a =0,所以a =1,故f ′(x )=e x -e -x .因为曲线y =f (x )在(x 0,f (x 0))处的切线与直线2x +y +1=0垂直,所以f ′(x 0)=e x 0-e -x 0=22,解得e x 0=2,所以x 0=ln 2=ln 22. 答案:ln 2210.求下列函数的导数. (1)y =(2x 2+3)(3x -2);(2)y =(1-x )⎝⎛⎭⎫1+1x ; (3)y =3x e x -2x +e.解:(1)因为y =6x 3-4x 2+9x -6,所以y ′=18x 2-8x +9. (2)因为y =(1-x )⎝⎛⎭⎫1+1x =1x -x =x -12-x 12,所以y ′=(x -12)′-(x 12)′=-12x -32-12x -12.(3)y ′=(3x e x )′-(2x )′+e ′=(3x )′e x +3x (e x )′-(2x )′=3x (ln 3)·e x +3x e x -2x ln 2=(ln 3+1)·(3e)x-2x ln 2.11.已知函数f (x )=x 3-3x 及y =f (x )上一点P (1,-2),过点P 作直线l . (1)求使直线l 和y =f (x )相切且以P 为切点的直线方程; (2)求使直线l 和y =f (x )相切且切点异于P 的直线方程.解:(1)由f (x )=x 3-3x ,得f ′(x )=3x 2-3,过点P 且以P (1,-2)为切点的直线的斜率f ′(1)=0,所以所求的直线方程为y =-2.(2)设过P (1,-2)的直线l 与y =f (x )切于另一点(x 0,y 0), 则f ′(x 0)=3x 20-3.又直线过(x 0,y 0),P (1,-2),故其斜率可表示为y 0-(-2)x 0-1=x 30-3x 0+2x 0-1,又x 30-3x 0+2x 0-1=3x 20-3,即x 30-3x 0+2=3(x 20-1)(x 0-1),解得x 0=1(舍去)或x 0=-12,故所求直线的斜率为k =3×⎝⎛⎭⎫14-1=-94, 所以y -(-2)=-94(x -1),即9x +4y -1=0.1.已知函数f (x )=x (x -1)(x -2)(x -3)(x -4)(x -5),则f ′(0)=________.解析:f ′(x )=(x -1)(x -2)(x -3)(x -4)(x -5)+x [(x -1)(x -2)(x -3)(x -4)(x -5)]′, 所以f ′(0)=(-1)×(-2)×(-3)×(-4)×(-5)=-120. 答案:-1202.已知f (x )=ln x ,g (x )=12x 2+mx +72(m <0),直线l 与函数f (x ),g (x )的图象都相切,且与f (x )图象的切点为(1,f (1)),则m 的值为________.解析:因为f ′(x )=1x,所以直线l 的斜率为k =f ′(1)=1, 又f (1)=0,所以切线l 的方程为y =x -1.g ′(x )=x +m ,设直线l 与g (x )的图象的切点为(x 0,y 0),则有x 0+m =1,y 0=x 0-1,y 0=12x 20+mx 0+72,m <0,于是解得m =-2. 答案:-23.设P 是函数y =x (x +1)图象上异于原点的动点,且该图象在点P 处的切线的倾斜角为θ,则θ的取值范围是________.解析:因为y ′=12x -12 (x +1)+x =3x 2+12x ≥234=3,设点P (x ,y )(x >0), 则在点P 处的切线的斜率k ≥3, 所以tan θ≥3,又θ∈[0,π),故θ∈⎣⎢⎡⎭⎪⎫π3,π2.答案:⎣⎡⎭⎫π3,π24.记定义在R 上的函数y =f (x )的导函数为f ′(x ).如果存在x 0∈[a ,b ],使得f (b )-f (a )=f ′(x 0)(b -a )成立,则称x 0为函数f (x )在区间[a ,b ]上的“中值点”,那么函数f (x )=x 3-3x 在区间[-2,2]上“中值点”的个数为________.解析:f (2)=2,f (-2)=-2,f (2)-f (-2)2-(-2)=1,由f ′(x )=3x 2-3=1,得x =±233∈[-2,2],故有2个.答案:25.(2018·临沂模拟)已知函数f (x )=13x 3-2x 2+3x (x ∈R )的图象为曲线C .(1)求过曲线C 上任意一点切线斜率的取值范围;(2)若在曲线C 上存在两条相互垂直的切线,求其中一条切线与曲线C 的切点的横坐标的取值范围.解:(1)由题意得f ′(x )=x 2-4x +3, 则f ′(x )=(x -2)2-1≥-1,即过曲线C 上任意一点切线斜率的取值范围是[-1,+∞). (2)设曲线C 的其中一条切线的斜率为k ,则由(2)中条件并结合(1)中结论可知,⎩⎪⎨⎪⎧k ≥-1,-1k≥-1,解得-1≤k <0或k ≥1,故由-1≤x 2-4x +3<0或x 2-4x +3≥1, 得x ∈(-∞,2-2]∪(1,3)∪[2+2,+∞).6.已知函数f (x )=ax 3+3x 2-6ax -11,g (x )=3x 2+6x +12和直线m :y =kx +9,且f ′(-1)=0.(1)求a 的值;(2)是否存在k 的值,使直线m 既是曲线y =f (x )的切线,又是曲线y =g (x )的切线?如果存在,求出k 的值;如果不存在,请说明理由.解:(1)f ′(x )=3ax 2+6x -6a ,f ′(-1)=0, 即3a -6-6a =0, 所以a =-2.(2)存在.因为直线m 恒过定点(0,9),直线m 是曲线y =g (x )的切线,设切点为(x 0,3x 20+6x 0+12),因为g ′(x 0)=6x 0+6,所以切线方程为y -(3x 20+6x 0+12)=(6x 0+6)(x -x 0),将点(0,9)代入,得x 0=±1,当x 0=-1时,切线方程为y =9; 当x 0=1时,切线方程为y =12x +9.由f′(x)=0,得-6x2+6x+12=0,即有x=-1或x=2,当x=-1时,y=f(x)的切线方程为y=-18;当x=2时,y=f(x)的切线方程为y=9.所以公切线是y=9.又令f′(x)=12,得-6x2+6x+12=12,所以x=0或x=1.当x=0时,y=f(x)的切线方程为y=12x-11;当x=1时,y=f(x)的切线方程为y=12x-10,所以公切线不是y=12x+9.综上所述,公切线是y=9,此时k=0.。
1.若f (x )是幂函数,且满足f (4)f (2)=3,则f ⎝⎛⎭⎫12=________. 解析:设f (x )=x a,由f (4)f (2)=3可得4a 2a =3,即2a =3,a =log 23,所以f ⎝⎛⎭⎫12=2-log 23=13. 答案:132.对于函数y =x 2,y =x 12有下列说法: ①两个函数都是幂函数;②两个函数在第一象限内都单调递增; ③它们的图象关于直线y =x 对称; ④两个函数都是偶函数;⑤两个函数都经过点(0,0)、(1,1).其中正确的有________(把所有正确说法的序号都填上). 解析:从两个函数的定义域、奇偶性、单调性等性质进行比较. 答案:①②⑤3.比较0.20.5,0.40.3的大小,结果为________.解析:先比较0.20.5与0.20.3,再比较0.20.3与0.40.3,y =0.2x 是减函数,故0.20.5<0.20.3;y =x 0.3在(0,+∞)上是增函数,故0.20.3<0.40.3,则0.20.5<0.40.3.答案:0.20.5<0.40.34.(2018·徐州质检)下列图象中,表示y =x 23的是________.解析:y =x 23=3x 2是偶函数,所以排除②、③,当x >1时, xx 23=x 13>1,所以x >x 23,所以排除①.答案:④5.(2018·蚌埠质检)已知幂函数f (x )=x α的部分对应值如下表:则不等式f (|解析:由表知22=⎝⎛⎭⎫12α,所以α=12,所以f (x )=x .所以|x |≤2,即|x |≤4,故-4≤x ≤4.答案:{x |-4≤x ≤4}6.当x ∈(1,2)时,不等式x 2+mx +4<0恒成立,则m 的取值范围是________.解析:设f (x )=x 2+mx +4,当x ∈(1,2)时,f (x )<0恒成立⇔⎩⎪⎨⎪⎧f (1)≤0,f (2)≤0⇒⎩⎪⎨⎪⎧m ≤-5,m ≤-4⇒m ≤-5.答案:(-∞,-5]7.(2018·江苏省高考名校联考(一))已知函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧14x 2-x +2,x >0,2,x ≤0,则不等式f (-x 2-1)≤f (-x 2+5x )的解集为________.解析:因为-x 2-1≤-1<0,所以f (-x 2-1)=2,当-x 2+5x ≤0时,f (-x 2-1)=f (-x 2+5x )=2,原不等式成立,此时,x ≥5或x ≤0;当-x 2+5x >0时,则需f (-x 2+5x )≥2,即14(-x 2+5x )2-(-x 2+5x )+2≥2,-x 2+5x ≥4,得1≤x ≤4.故原不等式的解集为(-∞,0]∪[1,4]∪[5,+∞).答案:(-∞,0]∪[1,4]∪[5,+∞)8.已知函数f (x )=x 2+1的定义域为[a ,b ](a <b ),值域为[1,5],则在平面直角坐标系内,点(a ,b )的运动轨迹与两坐标轴围成的图形的面积为________.解析:如图,对于函数f (x )=x 2+1,当x =±2时,y =5.故根据题意,得a ,b 的取值范围为⎩⎪⎨⎪⎧-2≤a ≤0,b =2或⎩⎨⎧a =-2,0≤b ≤2. 所以点(a ,b )的运动轨迹与两坐标轴围成的图形是一个边长为2的正方形,面积为4. 答案:49.若(a +1)12<(3-2a )12,则实数a 的取值范围是________.解析:易知函数y =x 12的定义域为[0,+∞),在定义域内为增函数, 所以⎩⎪⎨⎪⎧a +1≥0,3-2a ≥0,a +1<3-2a ,解得-1≤a <23.答案:⎣⎡⎭⎫-1,23 10.(2018·江苏省重点中学领航高考冲刺卷(二))已知函数f (x )=-4x 2+2ax -b (a ,b ∈R )的值域为(-∞,0],若关于x 的不等式f (x )≥m 的解集为[c ,c +8],则实数m 的值为________.解析:因为函数f (x )=-4x 2+2ax -b (a ,b ∈R )的值域为(-∞,0],所以函数的最大值为0.令f (x )=0,可得Δ=4a 2-4×(-4)×(-b )=4a 2-16b =0,即b =a 24.关于x 的不等式f (x )≥m 可化简为4x 2-2ax +b +m ≤0,即4x 2-2ax +a 24+m ≤0.又关于x 的不等式f (x )≥m 的解集为[c ,c +8],所以方程4x 2-2ax +a 24+m =0的两个根为x 1=c ,x 2=c +8,则⎩⎨⎧x 1+x 2=a2x 1x 2=a 216+m4,又|x 1-x 2|2=(x 1+x 2)2-4x 1x 2=64,即⎝⎛⎭⎫a 22-4⎝⎛⎭⎫a 216+m 4=64,解得m =-64. 答案:-6411.已知二次函数f (x )的图象过点A (-1,0)、B (3,0)、C (1,-8). (1)求f (x )的解析式;(2)求f (x )在x ∈[0,3]上的最值; (3)求不等式f (x )≥0的解集.解:(1)由题意可设f (x )=a (x +1)(x -3), 将C (1,-8)代入得-8=a (1+1)(1-3),得a =2. 即f (x )=2(x +1)(x -3)=2x 2-4x -6. (2)f (x )=2(x -1)2-8,当x ∈[0,3]时,由二次函数图象知, f (x )min =f (1)=-8,f (x )max =f (3)=0. (3)f (x )≥0的解集为{x |x ≤-1,或x ≥3}. 12.(2018·青岛模拟)已知f (x )=ax 2-2x (0≤x ≤1), 求f (x )的最小值.解:(1)当a =0时,f (x )=-2x 在[0,1]上递减, 所以f (x )min =f (1)=-2.(2)当a >0时,f (x )=ax 2-2x 图象的开口方向向上,且对称轴为x =1a .①当1a ≤1,即a ≥1时,f (x )=ax 2-2x 图象的对称轴在[0,1]内,所以f (x )在⎣⎡⎦⎤0,1a 上递减,在⎣⎡⎦⎤1a ,1上递增. 所以f (x )min =f ⎝⎛⎭⎫1a =1a -2a =-1a. ②当1a >1,即0<a <1时,f (x )=ax 2-2x 图象的对称轴在[0,1]的右侧,所以f (x )在[0,1]上递减.所以f (x )min =f (1)=a -2.(3)当a <0时,f (x )=ax 2-2x 图象的开口方向向下,且对称轴x =1a <0,在y 轴的左侧,所以f (x )=ax 2-2x 在[0,1]上递减. 所以f (x )min =f (1)=a -2.综上所述,f (x )min =⎩⎪⎨⎪⎧a -2,a <1,-1a ,a ≥1.1.已知函数g (x )=ax 2-2ax +1+b (a ≠0,b <1)在区间[2,3]上有最大值4,最小值1,则a =________,b =________.解析:g (x )=a (x -1)2+1+b -a , 当a >0时,g (x )在[2,3]上为增函数,故⎩⎪⎨⎪⎧g (3)=4,g (2)=1⇒⎩⎪⎨⎪⎧4a +1+b -a =4,a +1+b -a =1⇒⎩⎪⎨⎪⎧a =1,b =0.当a <0时,g (x )在[2,3]上为减函数,故⎩⎪⎨⎪⎧g (3)=1,g (2)=4⇒⎩⎪⎨⎪⎧4a +1+b -a =1,a +1+b -a =4⇒⎩⎪⎨⎪⎧a =-1,b =3. 因为b <1,所以a =1,b =0. 答案:1 02.已知y =f (x )是偶函数,当x >0时,f (x )=(x -1)2,若当x ∈⎣⎡⎦⎤-2,-12时,n ≤f (x )≤m 恒成立,则m -n 的最小值为________.解析:当x <0时,-x >0,f (x )=f (-x )=(x +1)2, 因为x ∈⎣⎡⎦⎤-2,-12, 所以f (x )min =f (-1)=0,f (x )max =f (-2)=1, 所以m ≥1,n ≤0,m -n ≥1. 答案:13.(2018·贵阳模拟)已知函数f (x )=ax 2+bx +1(a ,b ∈R ),x ∈R ,其中f (x )的最小值为f (-1)=0,且f (x )>x +k 在区间[-3,-1]上恒成立,则k 的取值范围是________.解析:由题意知a ≠0,f (-1)=a -b +1=0,且-b2a =-1,所以a =1,b =2.所以f (x )=x 2+2x +1,f (x )>x +k 在区间[-3,-1]上恒成立,转化为x 2+x +1>k 在[-3,-1]上恒成立. 设g (x )=x 2+x +1,x ∈[-3,-1], 则g (x )在[-3,-1]上递减.所以g (x )min =g (-1)=1.所以k <1,即k 的取值范围为(-∞,1).答案:(-∞,1)4.(2018·江苏省高考名校联考(三))已知函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧ax 2+x ,x ≥0,-ax 2+x ,x <0,当x ∈⎣⎡⎦⎤-14,14时,恒有f (x +a )<f (x ),则实数a 的取值范围是________.解析:显然a ≠0,故考虑a >0和a <0两种情形.①当a >0时,画图知,函数f (x )在R 上单调递增,故f (x +a )>f (x ),不符合题意;②当a <0时,此时f (x )的图象如图所示,由于不等式f (x +a )<f (x )中两个函数值对应的自变量相差为-a ,因此用弦长为-a 的线段“削峰填谷”,可得⎣⎡⎦⎤-14,14⊆⎝ ⎛⎭⎪⎫12a +-a 2,-12a +-a 2,即12a -a 2<-14,即2a 2-a -2<0,解得1-174<a <0. 答案:⎝⎛⎭⎪⎫1-174,05.已知函数f (x )=ax 2+bx +c (a >0,b ∈R ,c ∈R ).(1)若函数f (x )的最小值是f (-1)=0,且c =1,F (x )=⎩⎪⎨⎪⎧f (x ),x >0,-f (x ),x <0,求F (2)+F (-2)的值;(2)若a =1,c =0,且|f (x )|≤1在区间(0,1]上恒成立,试求b 的取值范围. 解:(1)由已知得c =1,a -b +c =0,-b2a =-1,解得a =1,b =2,则f (x )=(x +1)2.则F (x )=⎩⎪⎨⎪⎧(x +1)2,x >0,-(x +1)2,x <0.故F (2)+F (-2)=(2+1)2+[-(-2+1)2]=8.(2)由题意得f (x )=x 2+bx ,原命题等价于-1≤x 2+bx ≤1在(0,1]上恒成立,即b ≤1x -x且b ≥-1x-x 在(0,1]上恒成立.又当x ∈(0,1]时,1x -x 的最小值为0,-1x-x 的最大值为-2,故-2≤b ≤0.6.(2018·常州模拟)已知函数f (x )=|x 2-1|+x 2+kx ,且定义域为(0,2). (1)求关于x 的方程f (x )=kx +3在(0,2)上的解;(2)若f (x )是定义在(0,2)上的单调函数,求实数k 的取值范围;(3)若关于x 的方程f (x )=0在(0,2)上有两个不同的解x 1,x 2,求k 的取值范围. 解:(1)因为f (x )=|x 2-1|+x 2+kx ,所以f (x )=kx +3即|x 2-1|+x 2=3, 当0<x ≤1时,|x 2-1|+x 2=1-x 2+x 2=1,此时该方程无解.当1<x <2时,|x 2-1|+x 2=2x 2-1,原方程等价于:x 2=2,此时该方程的解为 2. 综上可知:方程f (x )=kx +3在(0,2)上的解为 2. (2)因为f (x )=|x 2-1|+x 2+kx ,所以f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧kx +1,x ∈(0,1],2x 2+kx -1,x ∈(1,2),若f (x )是单调递增函数,则⎩⎪⎨⎪⎧k >0,-k 4≤1, 所以此时k >0.若f (x )是单调递减函数,则⎩⎪⎨⎪⎧k <0,-k 4≥2,所以此时k ≤-8,综上可知:f (x )是单调函数时k 的取值范围为(-∞,-8]∪(0,+∞). (3)当0<x ≤1时,kx =-1,① 当1<x <2时,2x 2+kx -1=0,②若k =0,则①无解,②的解为x =±22∉(1,2),故k =0不合题意 ,若k ≠0,则①的解为x =-1k.(Ⅰ)当-1k ∈(0,1],即k ≤-1时,方程②中Δ=k 2+8>0,故方程②中一根在(1,2)内另一根不在(1,2)内, 设g (x )=2x 2+kx -1,而x 1x 2=-12<0,则⎩⎪⎨⎪⎧g (1)<0,g (2)>0,⎩⎪⎨⎪⎧k <-1,k >-72,又k ≤-1,故-72<k <-1.(Ⅱ)当-1k ∉(0,1],即-1<k <0或k >0时,方程②在(0,2)有两个不同解,而x 1x 2=-12<0,则方程②必有负根,不合题意.综上,-72<k <-1.。
1.函数f (x )=x 3-15x 2-33x +6的单调减区间为________.[解析] 由f (x )=x 3-15x 2-33x +6得f ′(x )=3x 2-30x -33,令f ′(x )<0,即3(x -11)(x +1)<0, 解得-1<x <11,所以函数f (x )的单调减区间为(-1,11). [答案] (-1,11)2.(2018·苏中八校学情调查)函数f (x )=x -ln x 的单调递减区间为________. [解析] 函数的定义域是(0,+∞),且f ′(x )=1-1x =x -1x ,令f ′(x )<0,解得0<x <1,所以单调递减区间是(0,1).[答案] (0,1)3.(2018·长春调研)已知函数f (x )=12x 3+ax +4,则“a >0”是“f (x )在R 上单调递增”的________条件.[解析] f ′(x )=32x 2+a ,当a ≥0时,f ′(x )≥0恒成立,故“a >0”是“f (x )在R 上单调递增”的充分不必要条件.[答案] 充分不必要4.(2018·郑州第一次质量预测)已知定义在R 上的函数f (x )满足f (-3)=f (5)=1,f ′(x )为f (x )的导函数,且导函数y =f ′(x )的图象如图所示,则不等式f (x )<1的解集是________.[解析] 依题意得,当x >0时,f ′(x )>0,f (x )是增函数;当x <0时,f ′(x )<0,f (x )是减函数.又f (-3)=f (5)=1,因此不等式f (x )<1的解集是(-3,5).[答案] (-3,5)5.已知函数y =x 3-3x +c 的图象与x 轴恰有两个公共点,则c =________.[解析] 设f (x )=x 3-3x +c ,对f (x )求导可得,f ′(x )=3x 2-3,令f ′(x )=0,可得x =±1,易知f (x )在(-∞,-1),(1,+∞)上单调递增,在(-1,1)上单调递减.若f (1)=1-3+c =0,可得c =2;若f (-1)=-1+3+c =0,可得c =-2.[答案] -2或26.若函数f (x )=13x 3-32x 2+ax +4恰在[-1,4]上单调递减,则实数a 的值为________.[解析] 因为f (x )=13x 3-32x 2+ax +4,所以f ′(x )=x 2-3x +a ,又函数f (x )恰在[-1,4]上单调递减, 所以-1,4是f ′(x )=0的两根, 所以a =(-1)×4=-4. [答案] -47.已知函数f (x )=-12x 2+4x -3ln x 在[t ,t +1]上不单调,则t 的取值范围是________.[解析] 由题意知f ′(x )=-x +4-3x =-x 2+4x -3x =-(x -1)(x -3)x,由f ′(x )=0得函数f (x )的两个极值点为1,3, 则只要这两个极值点有一个在区间(t ,t +1)内, 函数f (x )在区间[t ,t +1]上就不单调, 由t <1<t +1或t <3<t +1,得0<t <1或2<t <3. [答案] (0,1)∪(2,3)8.如图是y =f (x )导数的图象,对于下列四个判断: ①f (x )在[-2,-1]上是增函数; ②x =-1是f (x )的极小值点;③f (x )在[-1,2]上是增函数,在[2,4]上是减函数; ④x =3是f (x )的极小值点.其中正确的判断是________.(填序号)[解析] ①因为f ′(x )在[-2,-1]上是小于等于0的, 所以f (x )在[-2,-1]上是减函数;②因为f ′(-1)=0且在x =-1两侧的导数值为左负右正, 所以x =-1是f (x )的极小值点; ③对,④不对,由于f ′(3)≠0. [答案] ②③9.设函数f (x )=12x 2-9ln x 在区间[a -1,a +1]上单调递减,则实数a 的取值范围是________.[解析] 因为f (x )=12x 2-9ln x ,所以f ′(x )=x -9x(x >0),当x -9x ≤0时,有0<x ≤3,即在(0,3]上f (x )是减函数,所以a -1>0且a +1≤3,解得1<a ≤2. [答案] 1<a ≤210.已知函数f (x )=x 4+a x -ln x -32,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 =12x .(1)求a 的值;(2)求函数f (x )的单调区间.解:(1)对f (x )求导得f ′(x )=14-a x 2-1x(x >0),由f (x )在点(1,f (1))处的切线垂直于直线y =12x ,知f ′(1)=-34-a =-2,解得a =54.(2)由(1)知f (x )=x 4+54x -ln x -32,则f ′(x )=x 2-4x -54x 2(x >0).令f ′(x )=0,解得x =-1或x =5.因为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)内为减函数; 当x ∈(5,+∞)时,f ′(x )>0, 故f (x )在(5,+∞)内为增函数.综上,f (x )的单调增区间为(5,+∞),单调减区间为(0,5). 11.(2018·沈阳质检)已知函数f (x )=ln x ,g (x )=12ax +b .(1)若f (x )与g (x )在x =1处相切,求g (x )的表达式;(2)若φ(x )=m (x -1)x +1-f (x )在[1,+∞)上是减函数,求实数m 的取值范围.[解] (1)由已知得f ′(x )=1x ,所以f ′(1)=1=12a ,a =2.又因为g (1)=0=12a +b ,所以b =-1,所以g (x )=x -1.(2)因为φ(x )=m (x -1)x +1-f (x )=m (x -1)x +1-ln x 在[1,+∞)上是减函数.所以φ′(x )=-x 2+(2m -2)x -1x (x +1)2≤0在[1,+∞)上恒成立,即x 2-(2m -2)x +1≥0在[1,+∞)上恒成立, 则2m -2≤x +1x,x ∈[1,+∞),因为x +1x ∈[2,+∞),所以2m -2≤2,m ≤2.故实数m 的取值范围是(-∞,2].1.已知函数f (x )=log a (x 3-ax )(a >0且a ≠1),如果函数f (x )在区间⎝⎛⎭⎫-12,0内单调递增,那么a 的取值范围是________.[解析] 由题意可知x 3-ax >0,x ∈⎝⎛⎭⎫-12,0恒成立,所以a >(x 2)max ,即a ≥14.当14≤a <1时,函数y =x 3-ax ,x ∈⎝⎛⎭⎫-12,0递减,y ′=3x 2-a ≤0,x ∈⎝⎛⎭⎫-12,0恒成立,所以a ≥(3x 2)max ,故34≤a <1;当a >1时,函数y =x 3-ax ,x ∈⎝⎛⎭⎫-12,0递增,y ′=3x 2-a ≥0,x ∈⎝⎛⎭⎫-12,0恒成立,所以a ≤(3x 2)min ,a ≤0,舍去,综上a 的取值范围是⎣⎡⎭⎫34,1.[答案] ⎣⎡⎭⎫34,12.已知函数f (x )(x ∈R )满足f (1)=1,且f (x )的导函数f ′(x )<12,则f (x )<x 2+12的解集为________.[解析] 设F (x )=f (x )-⎝⎛⎭⎫x 2+12,则F (1)=f (1)-⎝⎛⎭⎫12+12=1-1=0, F ′(x )=f ′(x )-12,对任意x ∈R ,有F ′(x )=f ′(x )-12<0,即函数F (x )在R 上单调递减,则F (x )<0的解集为(1,+∞),即f (x )<x 2+12的解集为(1,+∞).[答案] (1,+∞)3.(2018·江苏省盐城中学开学考试)已知R 上的可导函数f (x )的导函数f ′(x )满足:f ′(x )+f (x )>0,且f (1)=1,则不等式f (x )>1ex -1的解集是________.[解析] 令g (x )=e x f (x ),则g ′(x )=e x f (x )+e x f ′(x )>0,所以函数g (x )是R 上的增函数,又不等式f (x )>1e x -1等价于e x f (x )>e =e 1f (1),即g (x )>g (1),从而有x >1,所以不等式f (x )>1e x -1的解集为(1,+∞).[答案] (1,+∞)4.(2018·辽宁省五校协作体联考改编)已知定义域为R 的奇函数y =f (x )的导函数为 y =f ′(x ),当x ≠0时,f ′(x )+f (x )x >0,若a =12f ⎝⎛⎭⎫12,b =-2f (-2),c =⎝⎛⎭⎫ln 12·f ⎝⎛⎭⎫ln 12,则a ,b ,c 的大小关系为________.[解析] 当x ≠0时,f ′(x )+f (x )x >0,即xf ′(x )+f (x )x >0.当x >0时,xf ′(x )+f (x )>0. 设g (x )=xf (x ),则g (x )为偶函数且g ′(x )=xf ′(x )+f (x ).显然当x >0时,g ′(x )>0,即此时函数g (x )单调递增.a =g ⎝⎛⎭⎫12,b =g (-2)=g (2),c =g ⎝⎛⎭⎫ln 12=g (ln 2),又因为2>ln 2>12>0,所以a <c <b . [答案] a <c <b5.已知函数f (x )=ax 2+bx -ln x (a ,b ∈R ).设a ≥0,求f (x )的单调区间. [解] 由f (x )=ax 2+bx -ln x ,x ∈(0,+∞), 得f ′(x )=2ax 2+bx -1x .(1)当a =0时,f ′(x )=bx -1x. ①若b ≤0,当x >0时,f ′(x )<0恒成立, 所以函数f (x )的单调递减区间是(0,+∞).②若b >0,当0<x <1b 时,f ′(x )<0,函数f (x )单调递减;当x >1b 时,f ′(x )>0,函数f (x )单调递增.所以函数f (x )的单调递减区间是⎝⎛⎭⎫0,1b ,单调递增区间是⎝⎛⎭⎫1b ,+∞. (2)当a >0时,令f ′(x )=0,得2ax 2+bx -1=0. 由Δ=b 2+8a >0,得x 1=-b -b 2+8a4a,x 2=-b +b 2+8a4a.显然x 1<0,x 2>0.当0<x <x 2时,f ′(x )<0,函数f (x )单调递减; 当x >x 2时,f ′(x )>0,函数f (x )单调递增.所以函数f (x )的单调递减区间是⎝ ⎛⎭⎪⎫0,-b +b 2+8a 4a ,单调递增区间是⎝ ⎛⎭⎪⎫-b +b 2+8a 4a ,+∞.综上所述,当a =0,b ≤0时,函数f (x )的单调递减区间是(0,+∞); 当a =0,b >0时,函数f (x )的单调递减区间是⎝⎛⎭⎫0,1b , 单调递增区间是⎝⎛⎭⎫1b ,+∞;当a >0时,函数f (x )的单调递减区间是⎝ ⎛⎭⎪⎫0,-b + b 2+8a 4a ,单调递增区间是⎝ ⎛⎭⎪⎫-b +b 2+8a 4a ,+∞.6.已知函数f (x )=x 2+b sin x -2(b ∈R ),F (x )=f (x )+2,且对于任意实数x ,恒有F (x )-F (-x )=0.(1)求函数f (x )的解析式;(2)已知函数g (x )=f (x )+2(x +1)+a ln x 在区间(0,1)上单调递减,求实数a 的取值范围. [解] (1)F (x )=f (x )+2=x 2+b sin x -2+2=x 2+b sin x , 依题意,对任意实数x ,恒有F (x )-F (-x )=0, 即x 2+b sin x -(-x )2-b sin(-x )=0对∀x ∈R 恒成立, 即2b sin x =0,所以b =0,所以f (x )=x 2-2. (2)因为g (x )=x 2-2+2(x +1)+a ln x , 所以g (x )=x 2+2x +a ln x , g ′(x )=2x +2+ax.因为函数g (x )在(0,1)上单调递减,所以在区间(0,1)内,g ′(x )=2x +2+a x =2x 2+2x +ax≤0恒成立,所以a ≤-(2x 2+2x )在(0,1)上恒成立.因为y=-(2x2+2x)在(0,1)上单调递减,所以a≤-4为所求.。