高考理科数学分类汇编——函数与导数大题(每题后附详细解析)
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数学《函数与导数》高考复习知识点一、选择题1.函数()1sin cos 1sin cos 1tan 01sin cos 1sin cos 32x x x x f x x x x x x x π+-++⎛⎫=++<< ⎪+++-⎝⎭的最小值为( ) ABCD【答案】B 【解析】 【分析】利用二倍角公式化简函数()f x ,求导数,利用导数求函数的最小值即可. 【详解】22222sin 2sin cos 2cos 2sin cos1sin cos 1sin cos 2222221sin cos 1sin cos 2cos 2sin cos 2sin 2sin cos 222222x x x x x x x x x x x x x x x xx x x x +++-+++=++++-++ 2sin sin cos 2cos sin cos sin cos 222222222sin cos sin 2cos sin cos 2sin sin cos 22222222x x x x x x x xx x x x x x x x x ⎛⎫⎛⎫++ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭=+=+=⎛⎫⎛⎫++ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭, 则()21tan 0sin 32f x x x x π⎛⎫=+<< ⎪⎝⎭, 32222221sin 2cos 16cos cos 1()sin 3cos sin 3cos 3sin cos x x x x f x x x x x x x '''--+⎛⎫⎛⎫=+=-+= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭. 令()cos 0,1t x =∈,()3261g t t t =--+为减函数,且102g ⎛⎫= ⎪⎝⎭, 所以当03x π<<时,()11,02t g t <<<,从而()'0f x <; 当32x ππ<<时,()10,02t g t <<>,从而()'0f x >. 故()min 33f x f π⎛⎫== ⎪⎝⎭. 故选:A 【点睛】本题主要考查了三角函数的恒等变换,利用导数求函数的最小值,换元法,属于中档题.2.设定义在(0,)+∞的函数()f x 的导函数为()f x ',且满足()()3f x f x x'->,则关于x 的不等式31(3)(3)03x f x f ⎛⎫---< ⎪⎝⎭的解集为( )A .()3,6B .()0,3C .()0,6D .()6,+∞【答案】A 【解析】 【分析】根据条件,构造函数3()()g x x f x =,利用函数的单调性和导数之间的关系即可判断出该函数在(,0)-∞上为增函数,然后将所求不等式转化为对应函数值的关系,根据单调性得出自变量值的关系从而解出不等式即可. 【详解】解:Q 3(1)(3)(3)03x f x f ---<,3(3)(3)27x f x f ∴---(3)0<, 3(3)(3)27x f x f ∴--<(3),Q 定义在(0,)+∞的函数()f x ,3x ∴<,令3()()g x x f x =,∴不等式3(3)(3)27x f x f --<(3),即为(3)g x g -<(3),323()(())3()()g x x f x x f x x f x '='=+',Q()()3f x f x x'->, ()3()xf x f x ∴'>-, ()3()0xf x f x ∴'+>,32()3()0x f x x f x ∴+>,()0g x ∴'>, ()g x ∴单调递增,又因为由上可知(3)g x g -<(3), 33x ∴-<,3x <Q , 36x ∴<<.故选:A . 【点睛】本题主要考查不等式的解法:利用条件构造函数,利用函数单调性和导数之间的关系判断函数的单调性,属于中档题.3.已知全集U =R ,函数()ln 1y x =-的定义域为M ,集合{}2|0?N x x x =-<,则下列结论正确的是 A .M N N =I B .()U M N =∅I ð C .M N U =U D .()U M N ⊆ð【答案】A 【解析】 【分析】求函数定义域得集合M ,N 后,再判断. 【详解】由题意{|1}M x x =<,{|01}N x x =<<,∴M N N =I . 故选A . 【点睛】本题考查集合的运算,解题关键是确定集合中的元素.确定集合的元素时要注意代表元形式,集合是函数的定义域,还是函数的值域,是不等式的解集还是曲线上的点集,都由代表元决定.4.三个数0.20.40.44,3,log 0.5的大小顺序是 ( ) A .0.40.20.43<4log 0.5<B .0.40.20.43<log 0.5<4C .0.40.20.4log 0.534<<D .0.20.40.4log 0.543<<【答案】D 【解析】由题意得,120.20.4550.40log0.514433<<<==== D.5.已知()(1)|ln |xf x x x =≠,若关于x 方程22[()](21)()0f x m f x m m -+++=恰有4个不相等的实根,则实数m 的取值范围是( ) A .1,2(2,)e e⎛⎫⋃ ⎪⎝⎭B .11,e e ⎛⎫+⎪⎝⎭C .(1,)e e -D .1e e ⎛⎫ ⎪⎝⎭,【答案】C 【解析】 【分析】由已知易知()f x m =与()1f x m =+的根一共有4个,作出()f x 图象,数形结合即可得到答案. 【详解】由22[()](21)()0f x m f x m m -+++=,得()f x m =或()1f x m =+,由题意()f x m =与()1f x m =+两个方程的根一共有4个,又()f x 的定义域为(0,1)(1,)⋃+∞,所以()|ln |ln x x f x x x ==,令()ln x g x x=,则'2ln 1()(ln )x g x x -=,由'()0g x >得x e >, 由'()0g x <得1x e <<或01x <<,故()g x 在(0,1),(1,)e 单调递减,在(,)e +∞上单调递 增,由图象变换作出()f x 图象如图所示要使原方程有4个根,则01m em e <<⎧⎨+>⎩,解得1e m e -<<.故选:C 【点睛】本题考查函数与方程的应用,涉及到方程根的个数问题,考查学生等价转化、数形结合的思想,是一道中档题.6.已知()ln xf x x=,则下列结论中错误的是( ) A .()f x 在()0,e 上单调递增 B .()()24f f = C .当01a b <<<时,b a a b < D .20192020log 20202019>【答案】D 【解析】 【分析】根据21ln (),(0,)xf x x x-'=∈+∞,可得()f x 在()0,e 上单调递增,在(),e +∞上单调递减,进而判断得出结论. 【详解】21ln (),(0,)xf x x x -'=∈+∞Q ∴对于选项A ,可得()f x 在()0,e 上单调递增,在(),e +∞上单调递减,故A 正确;对于选项B ,()2ln 4ln 2ln 24(2)442f f ====,故B 正确;对于选项C ,由选项A 知()f x 在()0,1上也是单调递增的,01a b <<<Q ,ln ln a ba b∴<,可得b a a b <,故选项C 正确; 对于选项D ,由选项A 知()f x 在(),e +∞上单调递减,(2019)(2020)f f ∴>,即ln 2019ln 202022019020>⇒20192020ln 2020log 2020ln 02019219>=, 故选项D 不正确. 故选:D 【点睛】本题考查导数与函数单调性、极值与最值的应用及方程与不等式的解法,考查了理解辨析能力与运算求解能力,属于中档题.7.函数22cos x xy x x--=-的图像大致为( ).A .B .C .D .【答案】A 【解析】 【分析】 本题采用排除法: 由5522f f ππ⎛⎫⎛⎫-=- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭排除选项D ;根据特殊值502f π⎛⎫>⎪⎝⎭排除选项C; 由0x >,且x 无限接近于0时, ()0f x <排除选项B ; 【详解】对于选项D:由题意可得, 令函数()f x = 22cos x xy x x--=-,则5522522522f ππππ--⎛⎫-= ⎪⎝⎭,5522522522f ππππ--⎛⎫= ⎪⎝⎭;即5522f f ππ⎛⎫⎛⎫-=- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭.故选项D 排除; 对于选项C :因为55225220522f ππππ--⎛⎫=> ⎪⎝⎭,故选项C 排除;对于选项B:当0x >,且x 无限接近于0时,cos x x -接近于10-<,220x x -->,此时()0f x <.故选项B 排除;故选项:A 【点睛】本题考查函数解析式较复杂的图象的判断;利用函数奇偶性、特殊值符号的正负等有关性质进行逐一排除是解题的关键;属于中档题.8.已知()2ln33,33ln3,ln3a b c ==+=,则,,a b c 的大小关系是( ) A .c b a << B .c a b << C .a c b <<D .a b c <<【答案】B 【解析】 【分析】根据,,a b c 与中间值3和6的大小关系,即可得到本题答案. 【详解】因为323e e <<,所以31ln 32<<,则3ln3223336,33ln 36,(ln 3)3a b c <=<=<=+>=<, 所以c a b <<. 故选:B 【点睛】本题主要考查利用中间值比较几个式子的大小关系,属基础题.9.函数()2sin f x x x x =-的图象大致为( )A .B .C .D .【答案】A 【解析】 【分析】分析函数()y f x =的奇偶性,并利用导数分析该函数在区间()0,+∞上的单调性,结合排除法可得出合适的选项. 【详解】因为()()()()()22sin sin f x x x x x x x f x -=----=-=,且定义域R 关于原点对称,所以函数()y f x =为偶函数,故排除B 项;()()2sin sin f x x x x x x x =-=-,设()sin g x x x =-,则()1cos 0g x x ='-≥恒成立,所以函数()y g x =单调递增,所以当0x >时,()()00g x g >=, 任取120x x >>,则()()120g x g x >>,所以,()()1122x g x x g x >,()()12f x f x ∴>,所以,函数()y f x =在()0,+∞上为增函数,故排除C 、D 选项. 故选:A.【点睛】本题考查利用函数解析式选择图象,一般分析函数的定义域、奇偶性、单调性、函数零点以及函数值符号,结合排除法得出合适的选项,考查分析问题和解决问题的能力,属于中等题.10.已知函数()2100ax x f x lnx x ⎧+≤=⎨⎩,,>,,下列关于函数()()0f f x m +=的零点个数的判断,正确的是( )A .当a =0,m ∈R 时,有且只有1个B .当a >0,m ≤﹣1时,都有3个C .当a <0,m <﹣1时,都有4个D .当a <0,﹣1<m <0时,都有4个 【答案】B 【解析】 【分析】分别画出0a =,0a >,0a <时,()y f x =的图象,结合()t f x =,()0f t m +=的解的情况,数形结合可得所求零点个数. 【详解】令()t f x =,则()0f t m +=,当0a =时, 若1m =-,则0t ≤或t e =,即01x <≤或e x e =, 即当0a =,m R ∈时,不是有且只有1个零点,故A 错误;当0a >时,1m ≤-时,可得0t ≤或m t e e -=≥,可得x 的个数为123+=个,即B 正确;当0a <,1m <-或10m -<<时,由0m ->,且1m -≠,可得零点的个数为1个或3个,故C ,D 错误. 故选:B .【点睛】本题考查了函数零点的相关问题,考查了数形结合思想,属于中档题.11.已知函数f (x )(x ∈R )满足f (x )=f (2−x ),若函数 y=|x 2−2x−3|与y=f (x )图像的交点为(x 1,y 1),(x 2,y 2),…,(x m ,y m ),则1=mi i x =∑A .0B .mC .2mD .4m【答案】B 【解析】试题分析:因为2(),23y f x y x x ==--的图像都关于1x =对称,所以它们图像的交点也关于1x =对称,当m 为偶数时,其和为22mm ⨯=;当m 为奇数时,其和为1212m m -⨯+=,因此选B. 【考点】 函数图像的对称性 【名师点睛】如果函数()f x ,x D ∀∈,满足x D ∀∈,恒有()()f a x f b x +=-,那么函数的图象有对称轴2a bx +=;如果函数()f x ,x D ∀∈,满足x D ∀∈,恒有()()f a x f b x -=-+,那么函数()f x 的图象有对称中心(,0)2a b+.12.若函数f (x )=()x 1222a x 1log x 1x 1⎧++≤⎪⎨+⎪⎩,,>有最大值,则a 的取值范围为( ) A .()5,∞-+ B .[)5,∞-+ C .(),5∞-- D .(],5∞-- 【答案】B 【解析】 【分析】分析函数每段的单调性确定其最值,列a 的不等式即可求解. 【详解】由题()xf x 22a,x 1=++≤,单调递增,故()()f x f 14a,;≤=+()()12f x log x 1,x 1,=+>单调递减,故()()f x f 11>=-,因为函数存在最大值,所以4a 1+≥-,解a 5≥-. 故选B. 【点睛】本题考查分段函数最值,函数单调性,确定每段函数单调性及最值是关键,是基础题.13.已知函数()ln xf x x=,则使ln ()()()f x g x a f x =-有2个零点的a 的取值范围( ) A .(0,1) B .10,e ⎛⎫⎪⎝⎭C .1,1e ⎛⎫ ⎪⎝⎭D .1,e ⎛⎫-∞ ⎪⎝⎭【答案】B 【解析】 【分析】 令()ln xt f x x==,利用导数研究其图象和值域,再将ln ()()()f x g x a f x =-有2个零点,转化为ln ta t=在[),e +∞上只有一解求解. 【详解】 令()ln x t f x x ==,当01x <<时,()0ln xt f x x==<, 当1x >时,()2ln 1()ln x t f x x -''==,当1x e <<时,0t '<,当x e >时,0t '>, 所以当x e =时,t 取得最小值e ,所以t e ≥, 如图所示:所以ln ()()()f x g x a f x =-有2个零点,转化为ln ta t=在[),e +∞上只有一解, 令ln t m t =,21ln 0t m t -'=≤,所以ln tm t=在[),e +∞上递减, 所以10m e<≤, 所以10a e <≤,当1a e=时,x e =,只有一个零点,不合题意, 所以10a e<< 故选:B 【点睛】本题主要考查导数与函数的零点,还考查了数形结合的思想和运算求解的能力,属于中档题.14.已知函数()()2f x x +∈R 为奇函数,且函数()y f x =的图象关于直线1x =对称,当[]0,1x ∈时,()2020x f x =,则()2020f =( ) A .2020B .12020C .11010D .0【答案】D【解析】【分析】 根据题意,由函数()f x 的对称性可得()()42f x f x +=-+,即()()2f x f x +=-,进而可得()()4f x f x +=,即函数()f x 是周期为4的周期函数,据此可得()()20200f f =,由函数的解析式计算可得答案.【详解】解:根据题意,函数()2f x +为奇函数,即函数()f x 的图象关于点()2,0对称,则有()()4f x f x -=-+,函数()y f x =的图象关于直线1x =对称,则()()2f x f x -=+,变形可得:()()42f x f x +=-+,即()()2f x f x +=-,则有()()4f x f x +=,即函数()f x 是周期为4的周期函数,()()()20200505400f f f ∴=+⨯==;故选:D .【点睛】本题考查函数的奇偶性、对称性、周期性的综合应用,难度一般.一般地,若一个奇函数有对称轴(或一个偶函数有对称中心),可分析出函数具有周期性.15.已知函数()1f x +是偶函数,当()1,x ∈+∞时,函数()f x 单调递减,设12a f ⎛⎫=- ⎪⎝⎭,()3b f =,()0c f =,则a b c 、、的大小关系为() A .b a c <<B .c b d <<C .b c a <<D .a b c << 【答案】A【解析】【分析】根据()1f x +图象关于y 轴对称可知()f x 关于1x =对称,从而得到()f x 在(),1-∞上单调递增且()()31f f =-;再根据自变量的大小关系得到函数值的大小关系.【详解】()1f x +Q 为偶函数 ()1f x ∴+图象关于y 轴对称()f x ∴图象关于1x =对称()1,x ∈+∞Q 时,()f x 单调递减 (),1x ∈-∞∴时,()f x 单调递增又()()31f f =-且1102-<-< ()()1102f f f ⎛⎫∴-<-< ⎪⎝⎭,即b a c << 本题正确选项:A【点睛】 本题考查利用函数奇偶性、对称性和单调性比较函数值的大小关系问题,关键是能够通过奇偶性和对称性得到函数的单调性,通过自变量的大小关系求得结果.16.函数()3ln 2x f x x x =+的图象在点()()1,1f 处的切线方程为( ) A .64y x =-B .75y x =-C .63=-y xD .74y x =- 【答案】B【解析】【分析】首先求得切线的斜率,然后求解切线方程即可.【详解】由函数的解析式可得:()221ln '6x f x x x -=+, 则所求切线的斜率()221ln1'16171k f -==+⨯=, 且:()012121f =+⨯=,即切点坐标为()1,2, 由点斜式方程可得切线方程为:()271y x -=-,即75y x =-.本题选择B 选项.【点睛】导数运算及切线的理解应注意的问题一是利用公式求导时要特别注意除法公式中分子的符号,防止与乘法公式混淆.二是直线与曲线公共点的个数不是切线的本质,直线与曲线只有一个公共点,直线不一定是曲线的切线,同样,直线是曲线的切线,则直线与曲线可能有两个或两个以上的公共点.三是复合函数求导的关键是分清函数的结构形式.由外向内逐层求导,其导数为两层导数之积.17.二次函数,二次方程,一元二次不等式三个二次的相互转换是解决一元二次不等式问题的常用方法,数形结合是解决函数问题的基本思想.18.设123log 2,ln 2,5a b c -===则A .a b c <<B .b c a <<C .c a b <<D .c b a << 【答案】C【解析】【分析】由ln 2ln 2ln 3a b =<=及311log ,22a c >==<=可比较大小. 【详解】 ∵2031a ln ln =>,>,∴ln 2ln 2ln 3a b =<=,即a b <.又3311log 2log ,22a c =>==<=.∴a c >.综上可知:c a b << 故选C.【点睛】本题主要考查了指数与对数的运算性质及对数函数的单调性比较大小,属于中档题.19.已知函数()f x 是定义在R 上的偶函数,当0x ≥,3()3f x x x =+,则32(2)a f =,31(log )27b f =,c f =的大小关系为( ) A .a b c >>B .a c b >>C .b a c >>D .b c a >>【答案】C【解析】【分析】 利用导数判断3()3f x x x =+在[0,)+∞上单调递增,再根据自变量的大小得到函数值的大小.【详解】 Q 函数()f x 是定义在R 上的偶函数,31(log )(3)(3)27b f f f ∴==-=, 32023<<=<Q ,当0x ≥,'2()330f x x =+>恒成立,∴3()3f x x x =+在[0,)+∞上单调递增,3231(log )(2)27f f f ∴>>,即b a c >>.故选:C.【点睛】本题考查利用函数的性质比较数的大小,考查函数与方程思想、转化与化归思想,考查逻辑推理能力和运算求解能力,求解时注意将自变量化到同一个单调区间中.20.函数2ln x xy x =的图象大致是( )A .B .C .D .【答案】D【解析】【分析】根据函数为偶函数排除B ,当0x >时,利用导数得()f x 在1(0,)e 上递减,在1(,)e+∞上递增,根据单调性分析,A C 不正确,故只能选D .【详解】 令2ln ||()||x x f x x =,则2()ln ||()()||x x f x f x x ---==-, 所以函数()f x 为偶函数,其图像关于y 轴对称,故B 不正确,当0x >时,2ln ()ln x x f x x x x==,()1ln f x x '=+, 由()0f x '>,得1x e >,由()0f x '<,得10x e<<, 所以()f x 在1(0,)e上递减,在1(,)e +∞上递增,结合图像分析,,A C 不正确.故选:D【点睛】本题考查了利用函数的奇偶性判断函数的图象,考查了利用导数研究函数的单调性,利用单调性判断函数的图象,属于中档题.。
函数与导数高考题1.(安徽理3)设f(x)是定义在R 上的奇函数,当x≤0时,f(x)=2x'-x,则f()=(A)-3 (B)- 1 (C)1 (D)3【答案】A【命题意图】本题考查函数的奇偶性,考查函数值的求法 .属容易题.【解析】f()= - f( - 1)= - 42( - 1)²- ( - 1)]= - 3 .故选A.2 . (安徽理10)函数f (x )=ax ”g 1- x )“在区 间〔0,1〕上的图像如图所示,则m ,n 的值可 能 是(A)m=1,n=1(B) m=1,n=2(C) m=2,n=1(D) m=3,n=1【答案】B 【命题意图】本题考查导数在研究 函数单调性中的应用,考查函数图像,考查思维的综合能力.难度大.【 解 析 】 代 入 验 证 , 当m = 1 , n = 2 , f ( x ) = a x g ( 1 - x ) ² = n ( x ³ - 2 x ² + x ) ,则f ' ( x ) = a ( 3 x ² - 4 x + 1 ) , 由 ,结合图像可知函数应在递增,在 递减,即在, 知 a 存 在 . 故 选 B .3.(安徽文5)若点(a,b)在y=lgx 图像上,a≠1,则下列点也在此图像上的是(A)(,b) (B)(10a,1 b) (C)(,b+1) (D)(a2,2b)【答案】D 【命题意图】本题考查对数函数的基本运算,考查对数函数的图像与对应点的关系 .【 解 析 】 由 题 意b = 1 g a , 2 b = 2 1 l g a = 1 g a ² , 即( a ² , 2 b )也 在 函 数 y = l g x 图 像 上 .4 . (安徽文10) 函数f(x )=ax ”g (1 - . x )² 在区间(0,1)上的 图像如图所示,则n 可能是 (A)1 (B) 2取得最大值,由f'(x)=a(3x²-4x+1)=0可知,(C) 3 (D)4【答案】A【命题意图】本题考查导数在研究函数单调性中的应用,考查函数图像,考查思维的综合能力.难度大.【解析】代入验证,当7=1时,f(x)=axg(1-x)²=a(x³-2x²+x),则f(x)=a(3r²-4x+1)由f ( x ) = a ( 3 x ² 4 x + 1 ) = 0 可知,,结合图像可知函数应在递增,在递减,即在取得最大值,由, 知a 存在. 故选A .7 . (福建理5) 等于A.1B.e- 1C. CD.e+1【答案】C8 . (福建理9 )对于函数f ( x ) = a s i n x + b x + c (其中,a , b ∈R , c ∈Z ) ,选取a , b , C 的一组值计算f ( )和f ( - 1 )所得出的正确结果一定不可能是A . 4和6B . 3和1C . 2和4D . 1和2【答案】D9 . ( 福建理1 0 ) 已知函数f ( x ) = e⁴+ x , 对于曲线y = f ( x ) 上横坐标成等差数列的三个点A , B , c , 给出以下判断:①△ABC 一定是钝角三角形②△ABC可能是直角三角形③△ABC可能是等腰三角形④△ABC不可能是等腰三角形其中,正确的判断是A.①③B.①④C.②③D.②④【答案】B10.(福建文6)若关于x的方程x2+mx+1=0有两个不相等的实数根,则实数m的取值范围是A.(- 1,1)B.(-2,2)C.(-o,-2)U(2,+o)D.(-o,- 1)U(1,+c)【答案】C11. (福建文8)已知函数 ,若f(a)+f(1)=0,则实数a的值等于A. 3B. 1C. 1D. 3【答案】A12.(福建文10)若a>0,b>0,且函数f(x)=4x3-ax2-2bx+2在x=1处有极值,则ab的最大值等于A.2B.3C. 6D. 9【答案】D13.(广东理4)设函数f(x)和g(x)分别是R上的偶函数和奇函数,则下列结论恒成立的是A . f(x)+1g(x)是偶函数B . f(x) - 1g(x)是奇函数c.if(x)\+g(x)是偶函数 D . i f ( x ) - g ( x )是奇函数【答案】A【解析】因为g(x)是R 上的奇函数,所以lg(x)是R 上的偶函数,从而f(x)+1g(x)是偶函数,故选A.14 . (广东文4)函 的定义域是 ( )A.(-~,- 1)B.(1,+~) c.(- 1,1)U(1,+oo) D.(-0,+oo)【答案】C16.(湖北理6)已知定义在R 上的奇函数f(x)和偶函数g(x)满足f(x)+g(x)=a¹-a ⁴+2(a>0,且a≠1),若g(2)=a,则f(2)=A.2B.C.D. a² 【答案】B【解析】由条件f(2)+g(2)=a²-a²+2,f(-2)+g(-2)=a²-a²+2, 即-f(2)+g(2)=a²-a²+2, 由此解得g(2)=2,f(2)=a²-a-所 以 a = 2 ,, 所 以 选 B18 . (湖南文7)曲线主点处的切线的斜率为( )A. B. 2 C. D. 【答案】B【解析】19.(湖南文8)已知函数f(x)=e¹-1,g(x)=-x²+4x -3.若有f(a)=g(b),则b 的取值范围为A.[2-√2,2+√2]B.(2-√2.2+√2)c.[1,3] p.(1,3)【答案】B【解析】由题可知f(x)=e ⁴- 1>- 1,g(x)=-x²+4x-3=-(x-2)²+1≤1,若有f(a)=g(b),则g(b) ∈(- 1,1), 即-b²+4b-3>- 1,解得2-√Z<b<2+√2., 所 以,y=020 . (湖南理6)由直线 与曲线y=COSX 所围成的封闭图形的面积为( )A.2B.1C.D.√3 【答案】D【解析】由定积分知识可得, 故 选 D 。
函数与导数一、单选题1.(2024·全国)已知函数为f (x )=-x 2-2ax -a ,x <0e x+ln (x +1),x ≥0,在R 上单调递增,则a 取值的范围是()A.(-∞,0]B.[-1,0]C.[-1,1]D.[0,+∞)2.(2024·全国)已知函数为f (x )的定义域为R ,f (x )>f (x -1)+f (x -2),且当x <3时f (x )=x ,则下列结论中一定正确的是()A.f (10)>100B.f (20)>1000C.f (10)<1000D.f (20)<100003.(2024·全国)设函数f (x )=a (x +1)2-1,g (x )=cos x +2ax ,当x ∈(-1,1)时,曲线y =f (x )与y =g (x )恰有一个交点,则a =()A.-1B.12C.1D.24.(2024·全国)设函数f (x )=(x +a )ln (x +b ),若f (x )≥0,则a 2+b 2的最小值为()A.18B.14C.12D.15.(2024·全国)曲线f x =x 6+3x -1在0,-1 处的切线与坐标轴围成的面积为()A.16B.32C.12D.-326.(2024·全国)函数f x =-x 2+e x -e -x sin x 在区间[-2.8,2.8]的大致图像为()A. B.C. D.7.(2024·全国)设函数f x =e x +2sin x1+x 2,则曲线y =f x 在0,1 处的切线与两坐标轴围成的三角形的面积为()A.16B.13C.12D.238.(2024·北京)已知x 1,y 1 ,x 2,y 2 是函数y =2x图象上不同的两点,则下列正确的是()A.log 2y 1+y 22>x 1+x22 B.log 2y 1+y 22<x 1+x22C.log 2y 1+y 22>x 1+x 2D.log 2y 1+y 22<x 1+x 29.(2024·天津)下列函数是偶函数的是()A.y=e x-x2x2+1B.y=cos x+x2x2+1C.y=e x-xx+1D.y=sin x+4xe|x|10.(2024·天津)若a=4.2-0.3,b=4.20.3,c=log4.20.2,则a,b,c的大小关系为()A.a>b>cB.b>a>cC.c>a>bD.b>c>a11.(2024·上海)下列函数f x 的最小正周期是2π的是()A.sin x+cos xB.sin x cos xC.sin2x+cos2xD.sin2x-cos2x12.(2024·上海)已知函数f(x)的定义域为R,定义集合M=x0x0∈R,x∈-∞,x0,f x <f x0,在使得M =-1,1的所有f x 中,下列成立的是()A.存在f x 是偶函数B.存在f x 在x=2处取最大值C.存在f x 是严格增函数D.存在f x 在x=-1处取到极小值二、多选题13.(2024·全国)设函数f(x)=(x-1)2(x-4),则()A.x=3是f(x)的极小值点B.当0<x<1时,f(x)<f x2C.当1<x<2时,-4<f(2x-1)<0D.当-1<x<0时,f(2-x)>f(x)14.(2024·全国)设函数f(x)=2x3-3ax2+1,则()A.当a>1时,f(x)有三个零点B.当a<0时,x=0是f(x)的极大值点C.存在a,b,使得x=b为曲线y=f(x)的对称轴D.存在a,使得点1,f1为曲线y=f(x)的对称中心三、填空题15.(2024·全国)若曲线y=e x+x在点0,1处的切线也是曲线y=ln(x+1)+a的切线,则a=.16.(2024·全国)已知a>1,1log8a -1log a4=-52,则a=.17.(2024·全国)曲线y=x3-3x与y=-x-12+a在0,+∞上有两个不同的交点,则a的取值范围为.18.(2024·天津)若函数f x =2x2-ax-ax-2+1有唯一零点,则a的取值范围为.19.(2024·上海)已知f x =x,x>01,x≤0,则f3 =.四、解答题20.(2024·全国)已知函数f(x)=ln x2-x+ax+b(x-1)3(1)若b=0,且f (x)≥0,求a的最小值;(2)证明:曲线y=f(x)是中心对称图形;(3)若f (x )>-2当且仅当1<x <2,求b 的取值范围.21.(2024·全国)已知函数f (x )=e x -ax -a 3.(1)当a =1时,求曲线y =f (x )在点1,f (1) 处的切线方程;(2)若f (x )有极小值,且极小值小于0,求a 的取值范围.22.(2024·全国)已知函数f x =a x -1 -ln x +1.(1)求f x 的单调区间;(2)若a ≤2时,证明:当x >1时,f x <e x -1恒成立.23.(2024·全国)已知函数f x =1-ax ln 1+x -x .(1)当a =-2时,求f x 的极值;(2)当x ≥0时,f x ≥0恒成立,求a 的取值范围.24.(2024·北京)已知f x =x +k ln 1+x 在t ,f t t >0 处切线为l .(1)若切线l 的斜率k =-1,求f x 单调区间;(2)证明:切线l 不经过0,0 ;(3)已知k =1,A t ,f t ,C 0,f t ,O 0,0 ,其中t >0,切线l 与y 轴交于点B 时.当2S △ACO =15S △ABO ,符合条件的A 的个数为?(参考数据:1.09<ln3<1.10,1.60<ln5<1.61,1.94<ln7<1.95)25.(2024·天津)设函数f x =x ln x .(1)求f x 图象上点1,f 1 处的切线方程;(2)若f x ≥a x -x 在x ∈0,+∞ 时恒成立,求a 的取值范围;(3)若x 1,x 2∈0,1 ,证明f x 1 -f x 2 ≤x 1-x 2 12.26.(2024·上海)若f x =log a x (a >0,a ≠1).(1)y =f x 过4,2 ,求f 2x -2 <f x 的解集;(2)存在x 使得f x +1 、f ax 、f x +2 成等差数列,求a 的取值范围.27.(2024·上海)对于一个函数f x 和一个点M a ,b ,令s x =(x -a )2+f x -b 2,若P x 0,f x 0 是s x取到最小值的点,则称P 是M 在f x 的“最近点”.(1)对于f (x )=1x(x >0),求证:对于点M 0,0 ,存在点P ,使得点P 是M 在f x 的“最近点”;(2)对于f x =e x ,M 1,0 ,请判断是否存在一个点P ,它是M 在f x 的“最近点”,且直线MP 与y =f (x )在点P 处的切线垂直;(3)已知y =f (x )在定义域R 上存在导函数f (x ),且函数g (x )在定义域R 上恒正,设点M 1t -1,f t -g t ,M 2t +1,f t +g t .若对任意的t ∈R ,存在点P 同时是M 1,M 2在f x 的“最近点”,试判断f x 的单调性.参考答案:1.B【分析】根据二次函数的性质和分界点的大小关系即可得到不等式组,解出即可.【解析】因为f x 在R上单调递增,且x≥0时,f x =e x+ln x+1单调递增,则需满足--2a2×-1≥0-a≤e0+ln1,解得-1≤a≤0,即a的范围是[-1,0].故选:B.2.B【分析】代入得到f(1)=1,f(2)=2,再利用函数性质和不等式的性质,逐渐递推即可判断.【解析】因为当x<3时f(x)=x,所以f(1)=1,f(2)=2,又因为f(x)>f(x-1)+f(x-2),则f(3)>f(2)+f(1)=3,f(4)>f(3)+f(2)>5,f(5)>f(4)+f(3)>8,f(6)>f(5)+f(4)>13,f(7)>f(6)+f(5)>21,f(8)>f(7)+f(6)>34,f(9)>f(8)+f(7)>55,f(10)>f(9)+f(8)>89,f(11)>f(10)+f(9)>144,f(12)>f(11)+f(10)>233,f(13)>f(12)+f(11)>377f(14)>f(13)+f(12)>610,f(15)>f(14)+f(13)>987,f(16)>f(15)+f(14)>1597>1000,则依次下去可知f(20)>1000,则B正确;且无证据表明ACD一定正确.故选:B.【点睛】关键点点睛:本题的关键是利用f(1)=1,f(2)=2,再利用题目所给的函数性质f(x)>f(x-1)+ f(x-2),代入函数值再结合不等式同向可加性,不断递推即可.3.D【分析】解法一:令F x =ax2+a-1,G x =cos x,分析可知曲线y=F(x)与y=G(x)恰有一个交点,结合偶函数的对称性可知该交点只能在y轴上,即可得a=2,并代入检验即可;解法二:令h x =f(x)-g x ,x∈-1,1,可知h x 为偶函数,根据偶函数的对称性可知h x 的零点只能为0,即可得a=2,并代入检验即可.【解析】解法一:令f(x)=g x ,即a(x+1)2-1=cos x+2ax,可得ax2+a-1=cos x,令F x =ax2+a-1,G x =cos x,原题意等价于当x∈(-1,1)时,曲线y=F(x)与y=G(x)恰有一个交点,注意到F x ,G x 均为偶函数,可知该交点只能在y轴上,可得F0 =G0 ,即a-1=1,解得a=2,若a=2,令F x =G x ,可得2x2+1-cos x=0因为x∈-1,1,则2x2≥0,1-cos x≥0,当且仅当x=0时,等号成立,可得2x2+1-cos x≥0,当且仅当x=0时,等号成立,则方程2x2+1-cos x=0有且仅有一个实根0,即曲线y=F(x)与y=G(x)恰有一个交点,所以a=2符合题意;综上所述:a=2.解法二:令h x =f(x)-g x =ax2+a-1-cos x,x∈-1,1,原题意等价于h x 有且仅有一个零点,因为h -x =a -x 2+a -1-cos -x =ax 2+a -1-cos x =h x ,则h x 为偶函数,根据偶函数的对称性可知h x 的零点只能为0,即h 0 =a -2=0,解得a =2,若a =2,则h x =2x 2+1-cos x ,x ∈-1,1 ,又因为2x 2≥0,1-cos x ≥0当且仅当x =0时,等号成立,可得h x ≥0,当且仅当x =0时,等号成立,即h x 有且仅有一个零点0,所以a =2符合题意;故选:D .4.C【分析】解法一:由题意可知:f (x )的定义域为-b ,+∞ ,分类讨论-a 与-b ,1-b 的大小关系,结合符号分析判断,即可得b =a +1,代入可得最值;解法二:根据对数函数的性质分析ln (x +b )的符号,进而可得x +a 的符号,即可得b =a +1,代入可得最值.【解析】解法一:由题意可知:f (x )的定义域为-b ,+∞ ,令x +a =0解得x =-a ;令ln (x +b )=0解得x =1-b ;若-a ≤-b ,当x ∈-b ,1-b 时,可知x +a >0,ln x +b <0,此时f (x )<0,不合题意;若-b <-a <1-b ,当x ∈-a ,1-b 时,可知x +a >0,ln x +b <0,此时f (x )<0,不合题意;若-a =1-b ,当x ∈-b ,1-b 时,可知x +a <0,ln x +b <0,此时f (x )>0;当x ∈1-b ,+∞ 时,可知x +a ≥0,ln x +b ≥0,此时f (x )≥0;可知若-a =1-b ,符合题意;若-a >1-b ,当x ∈1-b ,-a 时,可知x +a 0,ln x +b 0,此时f (x )<0,不合题意;综上所述:-a =1-b ,即b =a +1,则a 2+b 2=a 2+a +1 2=2a +12 2+12≥12,当且仅当a =-12,b =12时,等号成立,所以a 2+b 2的最小值为12;解法二:由题意可知:f (x )的定义域为-b ,+∞ ,令x +a =0解得x =-a ;令ln (x +b )=0解得x =1-b ;则当x ∈-b ,1-b 时,ln x +b <0,故x +a ≤0,所以1-b +a ≤0;x ∈1-b ,+∞ 时,ln x +b >0,故x +a ≥0,所以1-b +a ≥0;故1-b +a =0,则a 2+b 2=a 2+a +1 2=2a +12 2+12≥12,当且仅当a =-12,b =12时,等号成立,所以a 2+b 2的最小值为12.故选:C .【点睛】关键点点睛:分别求x +a =0、ln (x +b )=0的根,以根和函数定义域为临界,比较大小分类讨论,结合符号性分析判断.5.A【分析】先求出切线方程,再求出切线的截距,从而可求面积.【解析】f x =6x 5+3,所以f 0 =3,故切线方程为y =3(x -0)-1=3x -1,故切线的横截距为13,纵截距为-1,故切线与坐标轴围成的面积为12×1×13=16故选:A .6.B【分析】利用函数的奇偶性可排除A 、C ,代入x =1可得f 1 >0,可排除D .【解析】f -x =-x 2+e -x -e x sin -x =-x 2+e x -e -x sin x =f x ,又函数定义域为-2.8,2.8 ,故该函数为偶函数,可排除A 、C ,又f 1 =-1+e -1e sin1>-1+e -1e sin π6=e 2-1-12e >14-12e>0,故可排除D .故选:B .7.A【分析】借助导数的几何意义计算可得其在点0,1 处的切线方程,即可得其与坐标轴交点坐标,即可得其面积.【解析】fx =ex+2cos x 1+x 2 -e x +2sin x ⋅2x1+x 22,则f0 =e 0+2cos0 1+0 -e 0+2sin0 ×01+02=3,即该切线方程为y -1=3x ,即y =3x +1,令x =0,则y =1,令y =0,则x =-13,故该切线与两坐标轴所围成的三角形面积S =12×1×-13 =16.故选:A .8.A【分析】根据指数函数和对数函数的单调性结合基本不等式分析判断AB ;举例判断CD 即可.【解析】由题意不妨设x 1<x 2,因为函数y =2x 是增函数,所以0<2x 1<2x 2,即0<y 1<y 2,对于选项AB :可得2x1+2x 22>2x 1·2x 2=2x 1+x 22,即y 1+y 22>2x 1+x 22>0,根据函数y =log 2x 是增函数,所以log 2y 1+y 22>log 22x 1+x22=x 1+x22,故A 正确,B 错误;对于选项C :例如x 1=0,x 2=1,则y 1=1,y 2=2,可得log 2y 1+y 22=log 232∈0,1 ,即log 2y 1+y 22<1=x 1+x 2,故C 错误;对于选项D :例如x 1=-1,x 2=-2,则y 1=12,y 2=14,可得log 2y 1+y 22=log 238=log 23-3∈-2,-1 ,即log 2y 1+y 22>-3=x 1+x 2,故D 错误,故选:A .9.B【分析】根据偶函数的判定方法一一判断即可.【解析】对A ,设f x =e x -x 2x 2+1,函数定义域为R ,但f -1 =e -1-12,f 1 =e -12,则f -1 ≠f 1 ,故A 错误;对B ,设g x =cos x +x 2x 2+1,函数定义域为R ,且g -x =cos -x +-x 2-x 2+1=cos x +x 2x 2+1=g x ,则g x 为偶函数,故B 正确;对C ,设h x =e x -xx +1,函数定义域为x |x ≠-1 ,不关于原点对称,则h x 不是偶函数,故C 错误;对D ,设φx =sin x +4x e |x |,函数定义域为R ,因为φ1 =sin1+4e ,φ-1 =-sin1-4e ,则φ1 ≠φ-1 ,则φx 不是偶函数,故D 错误.故选:B .10.B【分析】利用指数函数和对数函数的单调性分析判断即可.【解析】因为y =4.2x 在R 上递增,且-0.3<0<0.3,所以0<4.2-0.3<4.20<4.20.3,所以0<4.2-0.3<1<4.20.3,即0<a <1<b ,因为y =log 4.2x 在(0,+∞)上递增,且0<0.2<1,所以log 4.20.2<log 4.21=0,即c <0,所以b >a >c ,故选:B 11.A【分析】根据辅助角公式、二倍角公式以及同角三角函数关系并结合三角函数的性质一一判断即可 .【解析】对A ,sin x +cos x =2sin x +π4,周期T =2π,故A 正确;对B ,sin x cos x =12sin2x ,周期T =2π2=π,故B 错误;对于选项C ,sin 2x +cos 2x =1,是常值函数,不存在最小正周期,故C 错误;对于选项D ,sin 2x -cos 2x =-cos2x ,周期T =2π2=π,故D 错误,故选:A .12.B【分析】对于ACD 利用反证法并结合函数奇偶性、单调性以及极小值的概念即可判断,对于B ,构造函数f x =-2,x <-1x ,-1≤x ≤11,x >1即可判断.【解析】对于A ,若存在y =f (x )是偶函数, 取x 0=1∈[-1,1],则对于任意x ∈(-∞,1),f (x )<f (1), 而f (-1)=f (1), 矛盾, 故A 错误;对于B ,可构造函数f x =-2,x <-1,x ,-1≤x ≤1,1,x >1,满足集合M =-1,1 ,当x <-1时,则f x =-2,当-1≤x ≤1时,f x ∈-1,1 ,当x >1时,f x =1,则该函数f x 的最大值是f 2 ,则B 正确;对C ,假设存在f x ,使得f x 严格递增,则M =R ,与已知M =-1,1 矛盾,则C 错误;对D ,假设存在f x ,使得f x 在x =-1处取极小值,则在-1的左侧附近存在n ,使得f n >f -1 ,这与已知集合M 的定义矛盾,故D 错误;故选:B .13.ACD【分析】求出函数f x 的导数,得到极值点,即可判断A ;利用函数的单调性可判断B ;根据函数f x 在1,3 上的值域即可判断C ;直接作差可判断D .【解析】对A ,因为函数f x 的定义域为R ,而f x =2x -1 x -4 +x -1 2=3x -1 x -3 ,易知当x ∈1,3 时,f x <0,当x ∈-∞,1 或x ∈3,+∞ 时,f x >0函数f x 在-∞,1 上单调递增,在1,3 上单调递减,在3,+∞ 上单调递增,故x =3是函数f x 的极小值点,正确;对B ,当0<x <1时,x -x 2=x 1-x >0,所以1>x >x 2>0,而由上可知,函数f x 在0,1 上单调递增,所以f x >f x 2 ,错误;对C ,当1<x <2时,1<2x -1<3,而由上可知,函数f x 在1,3 上单调递减,所以f 1 >f 2x -1 >f 3 ,即-4<f 2x -1 <0,正确;对D ,当-1<x <0时,f (2-x )-f (x )=1-x 2-2-x -x -1 2x -4 =x -1 22-2x >0,所以f (2-x )>f (x ),正确;故选:ACD .14.AD【分析】A 选项,先分析出函数的极值点为x =0,x =a ,根据零点存在定理和极值的符号判断出f (x )在(-1,0),(0,a ),(a ,2a )上各有一个零点;B 选项,根据极值和导函数符号的关系进行分析;C 选项,假设存在这样的a ,b ,使得x =b 为f (x )的对称轴,则f (x )=f (2b -x )为恒等式,据此计算判断;D 选项,若存在这样的a ,使得(1,3-3a )为f (x )的对称中心,则f (x )+f (2-x )=6-6a ,据此进行计算判断,亦可利用拐点结论直接求解.【解析】A 选项,f (x )=6x 2-6ax =6x (x -a ),由于a >1,故x ∈-∞,0 ∪a ,+∞ 时f (x )>0,故f (x )在-∞,0 ,a ,+∞ 上单调递增,x ∈(0,a )时,f (x )<0,f (x )单调递减,则f (x )在x =0处取到极大值,在x =a 处取到极小值,由f (0)=1>0,f (a )=1-a 3<0,则f (0)f (a )<0,根据零点存在定理f (x )在(0,a )上有一个零点,又f (-1)=-1-3a <0,f (2a )=4a 3+1>0,则f (-1)f (0)<0,f (a )f (2a )<0,则f (x )在(-1,0),(a ,2a )上各有一个零点,于是a >1时,f (x )有三个零点,A 选项正确;B 选项,f (x )=6x (x -a ),a <0时,x ∈(a ,0),f (x )<0,f (x )单调递减,x ∈(0,+∞)时f (x )>0,f (x )单调递增,此时f (x )在x =0处取到极小值,B 选项错误;C 选项,假设存在这样的a ,b ,使得x =b 为f (x )的对称轴,即存在这样的a ,b 使得f (x )=f (2b -x ),即2x 3-3ax 2+1=2(2b -x )3-3a (2b -x )2+1,根据二项式定理,等式右边(2b -x )3展开式含有x 3的项为2C 33(2b )0(-x )3=-2x 3,于是等式左右两边x 3的系数都不相等,原等式不可能恒成立,于是不存在这样的a ,b ,使得x =b 为f (x )的对称轴,C 选项错误;D 选项,方法一:利用对称中心的表达式化简f (1)=3-3a ,若存在这样的a ,使得(1,3-3a )为f (x )的对称中心,则f (x )+f (2-x )=6-6a ,事实上,f (x )+f (2-x )=2x 3-3ax 2+1+2(2-x )3-3a (2-x )2+1=(12-6a )x 2+(12a -24)x +18-12a ,于是6-6a =(12-6a )x 2+(12a -24)x +18-12a即12-6a =012a -24=018-12a =6-6a,解得a =2,即存在a =2使得(1,f (1))是f (x )的对称中心,D 选项正确.方法二:直接利用拐点结论任何三次函数都有对称中心,对称中心的横坐标是二阶导数的零点,f (x )=2x 3-3ax 2+1,f (x )=6x 2-6ax ,f (x )=12x -6a ,由f (x )=0⇔x =a 2,于是该三次函数的对称中心为a 2,f a2,由题意(1,f (1))也是对称中心,故a2=1⇔a =2,即存在a =2使得(1,f (1))是f (x )的对称中心,D 选项正确.故选:AD【点睛】结论点睛:(1)f (x )的对称轴为x =b ⇔f (x )=f (2b -x );(2)f (x )关于(a ,b )对称⇔f (x )+f (2a -x )=2b ;(3)任何三次函数f (x )=ax 3+bx 2+cx +d 都有对称中心,对称中心是三次函数的拐点,对称中心的横坐标是f (x )=0的解,即-b 3a ,f -b3a 是三次函数的对称中心15.ln2【分析】先求出曲线y =e x +x 在0,1 的切线方程,再设曲线y =ln x +1 +a 的切点为x 0,ln x 0+1 +a ,求出y ,利用公切线斜率相等求出x 0,表示出切线方程,结合两切线方程相同即可求解.【解析】由y =e x +x 得y =e x +1,y |x =0=e 0+1=2,故曲线y =e x +x 在0,1 处的切线方程为y =2x +1;由y =ln x +1 +a 得y =1x +1,设切线与曲线y =ln x +1 +a 相切的切点为x 0,ln x 0+1 +a ,由两曲线有公切线得y =1x 0+1=2,解得x 0=-12,则切点为-12,a +ln 12 ,切线方程为y =2x +12 +a +ln 12=2x +1+a -ln2,根据两切线重合,所以a -ln2=0,解得a =ln2.故答案为:ln216.64【分析】将log 8a ,log a 4利用换底公式转化成log 2a 来表示即可求解.【解析】由题1log 8a -1log a 4=3log 2a -12log 2a =-52,整理得log 2a 2-5log 2a -6=0,⇒log 2a =-1或log 2a =6,又a >1,所以log 2a =6=log 226,故a =26=64故答案为:64.17.-2,1【分析】将函数转化为方程,令x 3-3x =-x -1 2+a ,分离参数a ,构造新函数g x =x 3+x 2-5x +1,结合导数求得g x 单调区间,画出大致图形数形结合即可求解.【解析】令x 3-3x =-x -1 2+a ,即a =x 3+x 2-5x +1,令g x =x 3+x 2-5x +1x >0 ,则g x =3x 2+2x -5=3x +5 x -1 ,令g x =0x >0 得x =1,当x ∈0,1 时,g x <0,g x 单调递减,当x ∈1,+∞ 时,g x >0,g x 单调递增,g 0 =1,g 1 =-2,因为曲线y =x 3-3x 与y =-x -1 2+a 在0,+∞ 上有两个不同的交点,所以等价于y =a 与g x 有两个交点,所以a ∈-2,1.故答案为:-2,1 18.-3,-1 ∪1,3【分析】结合函数零点与两函数的交点的关系,构造函数g x =2x 2-ax 与h x =ax -3,x ≥2a1-ax ,x <2a,则两函数图象有唯一交点,分a =0、a >0与a <0进行讨论,当a >0时,计算函数定义域可得x ≥a 或x ≤0,计算可得a ∈0,2 时,两函数在y 轴左侧有一交点,则只需找到当a ∈0,2 时,在y 轴右侧无交点的情况即可得;当a <0时,按同一方式讨论即可得.【解析】令f x =0,即2x 2-ax =ax -2 -1,由题可得x 2-ax ≥0,当a =0时,x ∈R ,有2x 2=-2 -1=1,则x =±22,不符合要求,舍去;当a >0时,则2x 2-ax =ax -2 -1=ax -3,x ≥2a1-ax ,x <2a,即函数g x =2x 2-ax 与函数h x =ax -3,x ≥2a1-ax ,x <2a有唯一交点,由x 2-ax ≥0,可得x ≥a 或x ≤0,当x ≤0时,则ax -2<0,则2x 2-ax =ax -2 -1=1-ax ,即4x 2-4ax =1-ax 2,整理得4-a 2 x 2-2ax -1=2+a x +1 2-a x -1 =0,当a =2时,即4x +1=0,即x =-14,当a ∈0,2 ,x =-12+a 或x =12-a>0(正值舍去),当a ∈2,+∞ 时,x =-12+a <0或x =12-a<0,有两解,舍去,即当a ∈0,2 时,2x 2-ax -ax -2 +1=0在x ≤0时有唯一解,则当a ∈0,2 时,2x 2-ax -ax -2 +1=0在x ≥a 时需无解,当a ∈0,2 ,且x ≥a 时,由函数h x =ax -3,x ≥2a1-ax ,x <2a关于x =2a 对称,令h x =0,可得x =1a 或x =3a ,且函数h x 在1a ,2a上单调递减,在2a ,3a上单调递增,令g x =y =2x 2-ax ,即x -a 2 2a 24-y 2a 2=1,故x ≥a 时,g x 图象为双曲线x2a 24-y 2a2=1右支的x 轴上方部分向右平移a2所得,由x2a 24-y 2a2=1的渐近线方程为y =±aa 2x =±2x ,即g x 部分的渐近线方程为y =2x -a 2,其斜率为2,又a ∈0,2 ,即h x =ax -3,x ≥2a1-ax ,x <2a在x ≥2a 时的斜率a ∈0,2 ,令g x =2x 2-ax =0,可得x =a 或x =0(舍去),且函数g x 在a ,+∞ 上单调递增,故有1a <a 3a>a,解得1<a <3,故1<a <3符合要求;当a <0时,则2x 2-ax =ax -2 -1=ax -3,x ≤2a1-ax ,x >2a,即函数g x =2x 2-ax 与函数h x =ax -3,x ≤2a1-ax ,x >2a有唯一交点,由x 2-ax ≥0,可得x ≥0或x ≤a ,当x ≥0时,则ax -2<0,则2x 2-ax =ax -2 -1=1-ax ,即4x 2-4ax =1-ax 2,整理得4-a 2 x 2-2ax -1=2+a x +1 2-a x -1 =0,当a =-2时,即4x -1=0,即x =14,当a ∈-2,0 ,x =-12+a <0(负值舍去)或x =12-a0,当a ∈-∞,2 时,x =-12+a >0或x =12-a>0,有两解,舍去,即当a ∈-2,0 时,2x 2-ax -ax -2 +1=0在x ≥0时有唯一解,则当a ∈-2,0 时,2x 2-ax -ax -2 +1=0在x ≤a 时需无解,当a ∈-2,0 ,且x ≤a 时,由函数h x =ax -3,x ≤2a1-ax ,x >2a关于x =2a 对称,令h x =0,可得x =1a 或x =3a ,且函数h x 在2a ,1a上单调递减,在3a ,2a上单调递增,同理可得:x ≤a 时,g x 图象为双曲线x 2a 24-y 2a 2=1左支的x 轴上方部分向左平移a2所得,g x 部分的渐近线方程为y =-2x +a 2,其斜率为-2,又a ∈-2,0 ,即h x =ax -3,x ≥2a1-ax ,x <2a在x <2a 时的斜率a ∈-2,0 ,令g x =2x 2-ax =0,可得x =a 或x =0(舍去),且函数g x 在-∞,a 上单调递减,故有1a >a 3a<a,解得-3<a <-1,故-3<a <-1符合要求;综上所述,a ∈-3,-1 ∪1,3 .故答案为:-3,-1 ∪1,3 .【点睛】关键点点睛:本题关键点在于将函数f x 的零点问题转化为函数g x =2x 2-ax 与函数h x =ax -3,x ≥2a1-ax ,x <2a的交点问题,从而可将其分成两个函数研究.19.3【分析】利用分段函数的形式可求f 3 .【解析】因为f x =x ,x >01,x ≤0, 故f 3 =3,故答案为:3.20.(1)-2(2)证明见解析(3)b ≥-23【分析】(1)求出f x min =2+a 后根据f (x )≥0可求a 的最小值;(2)设P m ,n 为y =f x 图象上任意一点,可证P m ,n 关于1,a 的对称点为Q 2-m ,2a -n 也在函数的图像上,从而可证对称性;(3)根据题设可判断f 1 =-2即a =-2,再根据f (x )>-2在1,2 上恒成立可求得b ≥-23.【解析】(1)b =0时,f x =ln x2-x+ax ,其中x ∈0,2 ,则f x =1x +12-x =2x 2-x+a ,x ∈0,2 ,因为x 2-x ≤2-x +x 2 2=1,当且仅当x =1时等号成立,故f x min =2+a ,而f x ≥0成立,故a +2≥0即a ≥-2,所以a 的最小值为-2.,(2)f x =ln x2-x+ax +b x -1 3的定义域为0,2 ,设P m ,n 为y =f x 图象上任意一点,P m ,n 关于1,a 的对称点为Q 2-m ,2a -n ,因为P m ,n 在y =f x 图象上,故n =ln m2-m+am +b m -1 3,而f 2-m =ln 2-m m +a 2-m +b 2-m -1 3=-ln m2-m +am +b m -1 3 +2a ,=-n +2a ,所以Q 2-m ,2a -n 也在y =f x 图象上,由P 的任意性可得y =f x 图象为中心对称图形,且对称中心为1,a .(3)因为f x >-2当且仅当1<x<2,故x=1为f x =-2的一个解,所以f1 =-2即a=-2,先考虑1<x<2时,f x >-2恒成立.此时f x >-2即为lnx2-x+21-x+b x-13>0在1,2上恒成立,设t=x-1∈0,1,则ln t+11-t-2t+bt3>0在0,1上恒成立,设g t =ln t+11-t-2t+bt3,t∈0,1,则g t =21-t2-2+3bt2=t2-3bt2+2+3b1-t2,当b≥0,-3bt2+2+3b≥-3b+2+3b=2>0,故g t >0恒成立,故g t 在0,1上为增函数,故g t >g0 =0即f x >-2在1,2上恒成立.当-23≤b<0时,-3bt2+2+3b≥2+3b≥0,故g t ≥0恒成立,故g t 在0,1上为增函数,故g t >g0 =0即f x >-2在1,2上恒成立.当b<-23,则当0<t<1+23b<1时,g t <0故在0,1+2 3b上g t 为减函数,故g t <g0 =0,不合题意,舍;综上,f x >-2在1,2上恒成立时b≥-2 3 .而当b≥-23时,而b≥-23时,由上述过程可得g t 在0,1递增,故g t >0的解为0,1,即f x >-2的解为1,2.综上,b≥-2 3 .【点睛】思路点睛:一个函数不等式成立的充分必要条件就是函数不等式对应的解,而解的端点为函数对一个方程的根或定义域的端点,另外,根据函数不等式的解确定参数范围时,可先由恒成立得到参数的范围,再根据得到的参数的范围重新考虑不等式的解的情况.21.(1)e-1x-y-1=0(2)1,+∞【分析】(1)求导,结合导数的几何意义求切线方程;(2)解法一:求导,分析a≤0和a>0两种情况,利用导数判断单调性和极值,分析可得a2+ln a-1>0,构建函数解不等式即可;解法二:求导,可知f (x)=e x-a有零点,可得a>0,进而利用导数求f x 的单调性和极值,分析可得a2+ln a-1>0,构建函数解不等式即可.【解析】(1)当a=1时,则f(x)=e x-x-1,f (x)=e x-1,可得f(1)=e-2,f (1)=e-1,即切点坐标为1,e-2,切线斜率k=e-1,所以切线方程为y-e-2=e-1x-1,即e-1x-y-1=0.(2)解法一:因为f(x)的定义域为R,且f (x)=e x-a,若a≤0,则f (x)≥0对任意x∈R恒成立,可知f (x )在R 上单调递增,无极值,不合题意;若a >0,令f (x )>0,解得x >ln a ;令f (x )<0,解得x <ln a ;可知f (x )在-∞,ln a 内单调递减,在ln a ,+∞ 内单调递增,则f (x )有极小值f ln a =a -a ln a -a 3,无极大值,由题意可得:f ln a =a -a ln a -a 3<0,即a 2+ln a -1>0,构建g a =a 2+ln a -1,a >0,则g a =2a +1a>0,可知g a 在0,+∞ 内单调递增,且g 1 =0,不等式a 2+ln a -1>0等价于g a >g 1 ,解得a >1,所以a 的取值范围为1,+∞ ;解法二:因为f (x )的定义域为R ,且f (x )=e x -a ,若f (x )有极小值,则f (x )=e x -a 有零点,令f (x )=e x -a =0,可得e x =a ,可知y =e x 与y =a 有交点,则a >0,若a >0,令f (x )>0,解得x >ln a ;令f (x )<0,解得x <ln a ;可知f (x )在-∞,ln a 内单调递减,在ln a ,+∞ 内单调递增,则f (x )有极小值f ln a =a -a ln a -a 3,无极大值,符合题意,由题意可得:f ln a =a -a ln a -a 3<0,即a 2+ln a -1>0,构建g a =a 2+ln a -1,a >0,因为则y =a 2,y =ln a -1在0,+∞ 内单调递增,可知g a 在0,+∞ 内单调递增,且g 1 =0,不等式a 2+ln a -1>0等价于g a >g 1 ,解得a >1,所以a 的取值范围为1,+∞ .22.(1)见解析(2)见解析【分析】(1)求导,含参分类讨论得出导函数的符号,从而得出原函数的单调性;(2)先根据题设条件将问题可转化成证明当x >1时,e x -1-2x +1+ln x >0即可.【解析】(1)f (x )定义域为(0,+∞),f (x )=a -1x =ax -1x当a ≤0时,f (x )=ax -1x <0,故f (x )在(0,+∞)上单调递减;当a >0时,x ∈1a,+∞ 时,f (x )>0,f (x )单调递增,当x ∈0,1a时,f (x )<0,f (x )单调递减.综上所述,当a ≤0时,f (x )在(0,+∞)上单调递减;a >0时,f (x )在1a ,+∞ 上单调递增,在0,1a上单调递减.(2)a ≤2,且x >1时,e x -1-f (x )=e x -1-a (x -1)+ln x -1≥e x -1-2x +1+ln x ,令g (x )=e x -1-2x +1+ln x (x >1),下证g (x )>0即可.g (x )=e x -1-2+1x ,再令h (x )=g (x ),则h (x )=e x -1-1x2,显然h (x )在(1,+∞)上递增,则h (x )>h (1)=e 0-1=0,即g (x )=h (x )在(1,+∞)上递增,故g (x)>g (1)=e0-2+1=0,即g(x)在(1,+∞)上单调递增,故g(x)>g(1)=e0-2+1+ln1=0,问题得证23.(1)极小值为0,无极大值.(2)a≤-12【分析】(1)求出函数的导数,根据导数的单调性和零点可求函数的极值.(2)求出函数的二阶导数,就a≤-12、-12<a<0、a≥0分类讨论后可得参数的取值范围.【解析】(1)当a=-2时,f(x)=(1+2x)ln(1+x)-x,故f (x)=2ln(1+x)+1+2x1+x-1=2ln(1+x)-11+x+1,因为y=2ln(1+x),y=-11+x+1在-1,+∞上为增函数,故f (x)在-1,+∞上为增函数,而f (0)=0,故当-1<x<0时,f (x)<0,当x>0时,f (x)>0,故f x 在x=0处取极小值且极小值为f0 =0,无极大值.(2)f x =-a ln1+x+1-ax1+x-1=-a ln1+x-a+1x1+x,x>0,设s x =-a ln1+x-a+1x1+x,x>0,则s x =-ax+1-a+11+x2=-a x+1+a+11+x2=-ax+2a+11+x2,当a≤-12时,sx >0,故s x 在0,+∞上为增函数,故s x >s0 =0,即f x >0,所以f x 在0,+∞上为增函数,故f x ≥f0 =0.当-12<a<0时,当0<x<-2a+1a时,sx <0,故s x 在0,-2a+1 a上为减函数,故在0,-2a+1a上s x <s0 ,即在0,-2a+1 a上f x <0即f x 为减函数,故在0,-2a+1 a上f x <f0 =0,不合题意,舍.当a≥0,此时s x <0在0,+∞上恒成立,同理可得在0,+∞上f x <f0 =0恒成立,不合题意,舍;综上,a≤-1 2 .【点睛】思路点睛:导数背景下不等式恒成立问题,往往需要利用导数判断函数单调性,有时还需要对导数进一步利用导数研究其符号特征,处理此类问题时注意利用范围端点的性质来确定如何分类.24.(1)单调递减区间为(-1,0),单调递增区间为(0,+∞).(2)证明见解析(3)2【分析】(1)直接代入k=-1,再利用导数研究其单调性即可;(2)写出切线方程y-f(t)=1+k1+t(x-t)(t>0),将(0,0)代入再设新函数F(t)=ln(1+t)-t1+t,利用导数研究其零点即可;(3)分别写出面积表达式,代入2S △ACO =15S ABO 得到13ln (1+t )-2t -15t1+t=0,再设新函数h (t )=13ln (1+t )-2t -15t1+t(t >0)研究其零点即可.【解析】(1)f (x )=x -ln (1+x ),f (x )=1-11+x =x1+x(x >-1),当x ∈-1,0 时,f x <0;当x ∈0,+∞ ,f x >0;∴f (x )在(-1,0)上单调递减,在(0,+∞)上单调递增.则f (x )的单调递减区间为(-1,0),单调递增区间为(0,+∞).(2)f (x )=1+k 1+x ,切线l 的斜率为1+k1+t,则切线方程为y -f (t )=1+k1+t (x -t )(t >0),将(0,0)代入则-f (t )=-t 1+k 1+t,f (t )=t 1+k1+t ,即t +k ln (1+t )=t +t k 1+t ,则ln (1+t )=t 1+t ,ln (1+t )-t1+t =0,令F (t )=ln (1+t )-t1+t,假设l 过(0,0),则F (t )在t ∈(0,+∞)存在零点.F (t )=11+t -1+t -t (1+t )2=t(1+t )2>0,∴F (t )在(0,+∞)上单调递增,F (t )>F (0)=0,∴F (t )在(0,+∞)无零点,∴与假设矛盾,故直线l 不过(0,0).(3)k =1时,f (x )=x +ln (1+x ),f (x )=1+11+x =x +21+x>0.S △ACO =12tf (t ),设l 与y 轴交点B 为(0,q ),t >0时,若q <0,则此时l 与f (x )必有交点,与切线定义矛盾.由(2)知q ≠0.所以q >0,则切线l 的方程为y -t -ln t +1 =1+11+t x -t ,令x =0,则y =q =y =ln (1+t )-tt +1.∵2S △ACO =15S ABO ,则2tf (t )=15t ln (1+t )-t t +1,∴13ln (1+t )-2t -15t 1+t =0,记h (t )=13ln (1+t )-2t -15t1+t(t >0),∴满足条件的A 有几个即h (t )有几个零点.h(t )=131+t -2-15(t +1)2=13t +13-2t 2+2t +1 -15(t +1)2=2t 2+9t -4(t +1)2=(-2t +1)(t -4)(t +1)2,当t ∈0,12 时,h t <0,此时h t 单调递减;当t ∈12,4 时,h t >0,此时h t 单调递增;当t ∈4,+∞ 时,h t <0,此时h t 单调递减;因为h (0)=0,h 120,h (4)=13ln5-20 13×1.6-20=0.8>0,h (24)=13ln25-48-15×2425=26ln5-48-725<26×1.61-48-725=-20.54<0,所以由零点存在性定理及h (t )的单调性,h (t )在12,4 上必有一个零点,在(4,24)上必有一个零点,综上所述,h (t )有两个零点,即满足2S ACO =15S ABO 的A 有两个.【点睛】关键点点睛:本题第二问的关键是采用的是反证法,转化为研究函数零点问题.25.(1)y =x -1(2)2(3)证明过程见解析【分析】(1)直接使用导数的几何意义;(2)先由题设条件得到a =2,再证明a =2时条件满足;(3)先确定f x 的单调性,再对x 1,x 2分类讨论.【解析】(1)由于f x =x ln x ,故f x =ln x +1.所以f 1 =0,f 1 =1,所以所求的切线经过1,0 ,且斜率为1,故其方程为y =x -1.(2)设h t =t -1-ln t ,则h t =1-1t =t -1t,从而当0<t <1时h t <0,当t >1时h t >0.所以h t 在0,1 上递减,在1,+∞ 上递增,这就说明h t ≥h 1 ,即t -1≥ln t ,且等号成立当且仅当t =1.设g t =a t -1 -2ln t ,则f x -a x -x =x ln x -a x -x =x a 1x -1-2ln 1x=x ⋅g 1x.当x ∈0,+∞ 时,1x的取值范围是0,+∞ ,所以命题等价于对任意t ∈0,+∞ ,都有g t ≥0.一方面,若对任意t ∈0,+∞ ,都有g t ≥0,则对t ∈0,+∞ 有0≤g t =a t -1 -2ln t =a t -1 +2ln 1t ≤a t -1 +21t -1 =at +2t-a -2,取t =2,得0≤a -1,故a ≥1>0.再取t =2a ,得0≤a ⋅2a +2a 2-a -2=22a -a -2=-a -2 2,所以a =2.另一方面,若a =2,则对任意t ∈0,+∞ 都有g t =2t -1 -2ln t =2h t ≥0,满足条件.综合以上两个方面,知a 的取值范围是2 .(3)先证明一个结论:对0<a <b ,有ln a +1<f b -f ab -a<ln b +1.证明:前面已经证明不等式t -1≥ln t ,故b ln b -a ln a b -a =a ln b -a ln ab -a +ln b =ln b a b a -1+ln b <1+ln b ,且b ln b -a ln a b -a =b ln b -b ln a b -a +ln a =-ln a b 1-a b +ln a >-ab-1 1-a b+ln a =1+ln a ,所以ln a +1<b ln b -a ln ab -a <ln b +1,即ln a +1<f b -f a b -a<ln b +1.由f x =ln x +1,可知当0<x <1e 时f x <0,当x >1e时f x >0.所以f x 在0,1e 上递减,在1e,+∞ 上递增.不妨设x 1≤x 2,下面分三种情况(其中有重合部分)证明本题结论.情况一:当1e≤x 1≤x 2<1时,有f x 1 -f x 2 =f x 2 -f x 1 <ln x 2+1 x 2-x 1 <x 2-x 1<x 2-x 1,结论成立;情况二:当0<x 1≤x 2≤1e时,有f x 1 -f x 2 =f x 1 -f x 2 =x 1ln x 1-x 2ln x 2.对任意的c ∈0,1e,设φx =x ln x -c ln c -c -x ,则φx =ln x +1+12c -x.由于φx 单调递增,且有φ c 2e1+12c=ln c2e1+12c+1+12c -c2e1+12c<ln1e1+12c+1+12c -c2=-1-12c +1+12c=0,且当x ≥c -14ln 2c-1 2,x >c 2时,由12c -x≥ln 2c -1可知φ x =ln x +1+12c -x >ln c 2+1+12c -x =12c -x-ln 2c -1 ≥0.所以φ x 在0,c 上存在零点x 0,再结合φ x 单调递增,即知0<x <x 0时φ x <0,x 0<x <c 时φ x >0.故φx 在0,x 0 上递减,在x 0,c 上递增.①当x 0≤x ≤c 时,有φx ≤φc =0;②当0<x <x 0时,由于c ln 1c =-2f c ≤-2f 1e =2e <1,故我们可以取q ∈c ln 1c,1 .从而当0<x <c1-q 2时,由c -x >q c ,可得φx =x ln x -c ln c -c -x <-c ln c -c -x <-c ln c -q c =c c ln 1c-q <0.再根据φx 在0,x 0 上递减,即知对0<x <x 0都有φx <0;综合①②可知对任意0<x ≤c ,都有φx ≤0,即φx =x ln x -c ln c -c -x ≤0.根据c ∈0,1e和0<x ≤c 的任意性,取c =x 2,x =x 1,就得到x 1ln x 1-x 2ln x 2-x 2-x 1≤0.所以f x 1 -f x 2 =f x 1 -f x 2 =x 1ln x 1-x 2ln x 2≤x 2-x 1.情况三:当0<x 1≤1e ≤x 2<1时,根据情况一和情况二的讨论,可得f x 1 -f 1e≤1e -x 1≤x 2-x 1,f 1e -f x 2 ≤x 2-1e ≤x 2-x 1.而根据f x 的单调性,知f x 1 -f x 2 ≤f x 1 -f 1e 或f x 1 -f x 2 ≤f 1e-f x 2 .故一定有f x 1 -f x 2 ≤x 2-x 1成立.综上,结论成立.【点睛】关键点点睛:本题的关键在于第3小问中,需要结合f x 的单调性进行分类讨论.26.(1)x |1<x <2(2)a >1【分析】(1)求出底数a ,再根据对数函数的单调性可求不等式的解;(2)存在x 使得f x +1 、f ax 、f x +2 成等差数列等价于a 2=21x +342-18在0,+∞ 上有解,利用换元法结合二次函数的性质可求a 的取值范围.【解析】(1)因为y =f x 的图象过4,2 ,故log a 4=2,故a 2=4即a =2(负的舍去),而f x =log 2x 在0,+∞ 上为增函数,故f 2x -2 <f x ,故0<2x -2<x 即1<x <2,故f 2x -2 <f x 的解集为x |1<x <2 .(2)因为存在x 使得f x +1 、f ax 、f x +2 成等差数列,故2f ax =f x +1 +f x +2 有解,故2log a ax =log a x +1 +log a x +2 ,因为a >0,a ≠1,故x >0,故a 2x 2=x +1 x +2 在0,+∞ 上有解,由a 2=x 2+3x +2x 2=1+3x +2x 2=21x +34 2-18在0,+∞ 上有解,令t =1x ∈0,+∞ ,而y =2t +34 2-18在0,+∞ 上的值域为1,+∞ ,故a 2>1即a >1.27.(1)证明见解析(2)存在,P 0,1 (3)严格单调递减【分析】(1)代入M (0,0),利用基本不等式即可;(2)由题得s x =(x -1)2+e 2x ,利用导函数得到其最小值,则得到P ,再证明直线MP 与切线垂直即可;(3)根据题意得到s 1 x 0 =s 2 x 0 =0,对两等式化简得f x 0 =-1g (t ),再利用“最近点”的定义得到不等式组,即可证明x 0=t ,最后得到函数单调性.【解析】(1)当M (0,0)时,s x =(x -0)2+1x -0 2=x 2+1x2≥2x 2⋅1x 2=2,当且仅当x 2=1x 2即x =1时取等号,故对于点M 0,0 ,存在点P 1,1 ,使得该点是M 0,0 在f x 的“最近点”.(2)由题设可得s x =(x -1)2+e x -0 2=(x -1)2+e 2x ,则s x =2x -1 +2e 2x ,因为y =2x -1 ,y =2e 2x 均为R 上单调递增函数,则s x =2x -1 +2e 2x 在R 上为严格增函数,而s 0 =0,故当x <0时,s x <0,当x >0时,s x >0,故s x min =s 0 =2,此时P 0,1 ,而f x =e x ,k =f 0 =1,故f x 在点P 处的切线方程为y =x +1.而k MP =0-11-0=-1,故k MP ⋅k =-1,故直线MP 与y =f x 在点P 处的切线垂直.(3)设s 1x =(x -t +1)2+f x -f t +g t 2,s 2x =(x -t -1)2+f x -f t -g t 2,而s 1x =2(x -t +1)+2f x -f t +g t f x ,s 2x =2(x -t -1)+2f x -f t -g t f x ,若对任意的t ∈R ,存在点P 同时是M 1,M 2在f x 的“最近点”,设P x 0,y 0 ,则x 0既是s 1x 的最小值点,也是s 2x 的最小值点,因为两函数的定义域均为R ,则x 0也是两函数的极小值点,则存在x0,使得s 1 x 0 =s 2 x 0 =0,即s 1 x 0 =2x 0-t +1 +2f x 0 f x 0 -f (t )+g (t ) =0①s 2 x 0 =2x 0-t -1 +2f x 0 f x 0 -f (t )-g (t ) =0②由①②相等得4+4g (t )⋅f x 0 =0,即1+f x 0 g (t )=0,即f x 0 =-1g (t ),又因为函数g (x )在定义域R 上恒正,则f x 0 =-1g (t )<0恒成立,接下来证明x 0=t ,因为x 0既是s 1x 的最小值点,也是s 2x 的最小值点,则s 1x 0 ≤s (t ),s 2x 0 ≤s (t ),即x 0-t +1 2+f x 0 -f t +g t 2≤1+g t 2,③x 0-t -12+f x 0 -f t -g t 2≤1+g t 2,④③+④得2x 0-t 2+2+2f x 0 -f (t ) 2+2g 2(t )≤2+2g 2(t )即x 0-t 2+f x 0 -f t 2≤0,因为x 0-t 2≥0,f x 0 -f t 2≥0则x 0-t =0f x 0 -f t =0,解得x 0=t ,则f t =-1g (t )<0恒成立,因为t 的任意性,则f x 严格单调递减.【点睛】关键点点睛:本题第三问的关键是结合最值点和极小值的定义得到f x 0 =-1g (t ),再利用最值点定义得到x 0=t 即可.。
一、解答题1. 解:(Ⅰ) 函数()f x 的定义域为(0,)+∞,'112()e ln e e e .xx x x a b b f x a x x x x--=+-+ 由题意可得'(1)2,(1) e.f f ==故1,2a b ==.(Ⅱ)由(Ⅰ)知12e ()e ln ,x xf x x x-=+从而()1f x >等价于2ln e .e x x x x ->- 设函数()ln g x x x =,则()1ln g x x '=+,所以当1(0,)ex ∈时,'()0g x <;当1(,)ex ∈+∞时,'()0gx >,故()g x 在1(0,)e 单调递减,在1(,)e+∞单调递增,从而()g x 在(0,)+∞的最小值为11().e eg =-.设函数2()e ex h x x -=-,则'()e (1)x h x x -=-,所以当(0,1)x ∈时,'()0h x >;当(1,)x ∈+∞时,'()0h x <,故()h x 在(0,1)上单调递增,在(1,)+∞上单调递减,从而()h x 在(0,)+∞的最大值为1(1)eh =-. 综上,当0x >时,()()g x h x >,即()1f x >.2. 解题指南(1)根据导数公式求出函数的导数,利用分类讨论思想求解;(2)根据函数的单调性以及函数极值与导数的关系式确定函数的极值点,代入函数中求解.解析(1)2/222(2)24(1)()1(2)(1)(2)a x x ax a f x ax x ax x +-+-=-=++++ (*)当1a ≥时,/()0f x >,此时,()f x 在区间(0,)+∞上单调递增.当01a <<时,由/()0f x =得1x =(2x =-. 当1(0,)x x ∈时,/()0f x <;当1(,)x x ∈+∞时,/()0f x >.故()f x 在区间1(0,)x 上单调递减,在区间1(,)x +∞上单调递增. 综上所述,当1a≥时,()f x 在区间(0,)+∞上单调递增.当01a <<时,()f x 在区间上单调递减,在区间)+∞上单调递增. 由(*)式知,当1a≥时,/()0f x >,此时()f x 不存在极值点,因而要使得()f x 有两个极值点,必有01a <<.又()f x 的极值点只可能是1x =2x =-1x a >-且2x ≠-,所以1a ->-且2--,解得12a ≠-此时,由(*)式易知,12,x x 分别是()f x 的极小值和极大值点,而12()()f x f x +=12121222ln(1)ln(1)22x x ax ax x x +-++-++ 21212121212124()ln[1()]2()4x x x x a x x a x x x x x x ++=+++-+++224(1)2ln(21)ln(21)22121a a a a a -=--=-+---令21a x -=,则01a <<且12a ≠-知:当102a <<时,10x -<<;当112a <<时,01x <<.记22()ln 2g x x x=+-, (Ⅰ)当10x -<<时,2()2ln()2g x x x =-+-,所以/222222()0x g x x x x -=-=< 因此,()g x 在区间(1,0)-上单调递减,从而()(1)40g x g <-=-<,故当102a <<时, 12()()0f x f x +<.(Ⅱ)当01x <<时,2()2ln 2g x x x =+-,所以/222222()0x g x x x x-=-=< 因此,()g x 在区间(0,1)上单调递减,从而()(1)0g x g >=,故当时112a <<,12()()0f x f x +>. 综上所述,满足条件的a 的取值范围为1(,1)2.3. (1)证明:因为对任意x ∈R ,都有()()e e e e ()x x x x f x f x -----=+=+=,所以f (x )是R 上的偶函数.(2)解:由条件知(ee 1)e 1xx x m --+-≤-在(0,+∞)上恒成立.令t = e x (x >0),则t >1,所以m ≤21111111t t t t t --=--+-++-对于任意t >1成立.因为11111t t -++≥- = 3,所以1113111t t -≥--++-, 当且仅当t = 2,即x = ln2时等号成立.因此实数m 的取值范围是1,3⎛⎤-∞- ⎥⎝⎦.(3)解:令函数31()e (3)e xx g x a x x =+--+,则21()e 3(1)ex xg x a x '=-+-. 当x ≥1时,1e 0ex x ->,x 2 – 1≥0,又a >0,故g ′(x )>0,所以g (x )是[1,+∞)上的单调增函数, 因此g (x )在[1,+∞)上的最小值是1(1)e e 2g a -=+-.由于存在x 0∈[1,+∞),使0030e e (3)0x x a x x -+--+<成立,当且仅当最小值g (1)<0, 故1e+e 20a --<,即1e e 2a -+>.令函数()(e 1)ln 1h x x x =---,则()1h x '=-e 1x-,令h ′(x ) = 0,得e 1x =-. 当(0,e 1)x ∈-时,h ′(x )<0,故h (x )是(0,e 1)-上的单调减函数. 当x ∈(e – 1,+∞)时,h ′(x )>0,故h (x )是(e – 1,+∞)上的单调增函数. 所以h (x )在(0,+∞)上的最小值是(e 1)h -.注意到h (1) = h (e) = 0,所以当(1,e 1)x ∈- ⊆(0,e 1)-时,(e 1)h -)≤h (x )<h (1) = 0; 当(e 1,e)(e 1,)a ∈-⊆-+∞时,h (x )<h (e) = 0,所以h (x )<0对任意的x ∈(1,e)成立.①当a ∈1e e ,e 2-⎛⎫+ ⎪⎝⎭⊆(1,e)时,h (a )<0,即1(e 1)ln a a -<-,从而1e 1e a a --<;②当a = e 时,1e 1ea a --<;③当(e,)(e 1,)a ∈+∞⊆-+∞时,h (a )>h (e) = 0,即1(e 1)ln a a ->-,故1e 1e a a -->.综上所述,当a ∈1e e ,e 2-⎛⎫+⎪⎝⎭时,1e 1e a a --<,当a = e 时,1e 1e a a --=,当(e,)a ∈+∞ 时,1e 1e a a -->.4. 解题指南:(I )利用'()f x 为偶函数和()yf x 在点(0,(0))f 处的切线的斜率为4c -建立关于,a b 的方程求解.(II )利用基本不等式求解.(III)需对c 进行分类,讨论方程'()0f x =是否有实根,从而确定极值.解析:(I )对()f x 求导得'22()22xxf x ae bec -=+-,由()f x '为偶函数,知'()'()f x f x -=,即222()()0x x a b e e --+=,因220x x e e -+>,所以a b =. 又'(0)224f a b c c =+-=-,故1,1a b ==. (II )当3c =时,22()3x x f x e e x -=--,那么'22()223310,x x f x e e -=+-≥=>故()f x 在R 上为增函数.(III)由(Ⅰ)知'22()22x x f x e e c -=+-,而22224,x x e e -+≥=当0x =时等号成立. 下面分三种情况进行讨论.当4c <时,对任意22,()220x x x R f x e e c -'∈=+->,此时()f x 无极值; 当4c =时,对任意220,()220x x x f x e e c -'≠=+->,此时()f x 无极值;当4c >时,令2xe t =,注意到方程220t c t+-=有两根1,20t =>, 即'()0f x =有两根112211ln ln 22x t x t ==或. 当12x x x <<时,'()0f x <;又当2x x >时,'()0f x >,从而'()f x 在2x x =处取得极小值; 综上,若'()f x 有极值,则c 取值范围为()4,+∞.5. 解题指南(1)先求导数,结合解不等式求解函数的单调区间;(2)利用单调性与导数的关系求解字母的取值范围.解析⑴当4b =时,2()(4f x x x =++定义域为12(,)-∞,212()(24)(44)(2)f x x x x '=+++⨯-=.令()0f x '=,解得12x =-,20x =. 当2x <-或120x <<时,()0f x '<;当20x -<<时,()0f x '>.所以()f x 在(,2)-∞-,12(0,)上单调递减;在(2,0)-上单调递增.所以当2x =-时,()f x 取得极小值(2)0f -=;当0x =时,()f x 取得极大值(0)4f =. ⑵因为()f x 在13(0,)上单调递增,所以()0f x '≥,且不恒等于0对13(0,)x ∈恒成立.2212()(2)()(2)f x x b xbx b '=+++⨯-=,所以25320x bx x --+≥,得min 253()x b -≤.因为1252513339x-⨯->=,所以19b ≤,故b 的取值范围为19(,]-∞.6. 解析:(Ⅰ)对()f x 求导得222(6)(3)3(6)'(),()x x x xx a e x ax e x a x af x e e +-+-+-+== 因为()f x 在0x=处取得极值,所以'(0)0f =即0a =.当0a =时,()f x =22336,'(),x xx x x f x e e-+=故33(1),'(1),f f e e ==从而()f x 在点(1,(1)f )处的切线方程为33(1),y x e e-=-化简得30.x ey -=(Ⅱ)由(Ⅰ)知23(6)'().xx a x af x e-+-+= 令2()3(6),g x xa x a =-+-+由()0g x =解得2212636636,.66a a a a x x --+-++==当1x x <时,()0g x <,即'()0f x <,故()f x 为减函数; 当12x x x <<时,()0g x >,即'()0f x >,故()f x 为增函数;当2x x >时,()0g x <,即'()0f x <,故()f x 为减函数;由()f x 在[)3,+∞上为减函数,知226363,6a a x -++=≤解得9,2a ≥- 故a 的取值范围为9,.2⎡⎫-+∞⎪⎢⎣⎭考点分类第四章 考点一、导数的概念、运算及其几何意义;考点二、导数的应用;第九章 考点一、不等关系与一元二次不等式7. 解:(1)∵22'()2(1)(1)0x x x f x x x x =++=+≥e e e (仅当1x =-时取等号),∴()f x 的单调递增区间为(,)-∞+∞. (2)∵(0)10f a =-<,2(ln )(ln )0f a a a =>,∴()f x 在单调递增区间(,)-∞+∞上仅有一个零点. (3)由题意知'()0P f x =,又仅'(1)0f -=,得1P x =-,2P y a =-e,由题意知'()OP f m k =,得22(1)m m a +=-e e,要证321m a ≤--e ,即要证32(1)m a +≤-e,只需证32(1)(1)m m m +≤+e ,即要证1m m +≤e ,①设()1m g m m =+-e ,则'()1m g m =-e , 又'()00g m m ⇔==,∴()g m 在(,0)-∞上递增,在(0,)∞+上递减。
1、解:(Ⅰ)当1a =-时,2()ln 1f x x x x =++-,(0,)x ? .所以222()x x f x x +-=′,(0,)x ? . ………(求导、定义域各一分) 2分因此(2)1f =′. 即曲线()y f x =在点(2, (2))f 处的切线斜率为1. ………… 3分 又(2)ln 22f =+, …………………………………………………… 4分 所以曲线()y f x =在点(2, (2))f 处的切线方程为ln 20x y -+=. ……… 5分(Ⅱ)因为11ln )(--+-=x aax x x f ,所以211()a f x a x x -=-+′221x ax ax -+--=,(0,)x ? . ………… 7分令2()1g x ax x a =-+-,(0,)x ? ,①当0a =时,()1g x x =-+,(0,)x ? ,当(0,1)x Î时,()0g x >,此时()0f x ′<,函数()f x 单调递减;……… 8分 当(1,)x ∈+∞时,()0g x <,此时()0f x ′>,函数()f x 单调递增. …… 9分 ②当102a <<时,由()0f x ′=即210ax x a -+-=解得11x =,211x a =-.此时1110a ->>,所以当(0,1)x Î时,()0g x >,此时()0f x ′<,函数()f x 单调递减;…10分 1(1,1)x a ∈-时,()0g x <,此时'()0f x >,函数()f x 单调递增;……11分1(1, )x a ∈-+∞时,()0g x >,此时'()0f x <,函数()f x 单调递减. …12分综上所述:当0a =时,函数()f x 在(0,1)上单调递减,在(1,)+ 上单调递增;当102a <<时,函数()f x 在(0,1)上单调递减,在1(1, 1)a -上单调递增;在1(1,)a-+ 上单调递减. ……………………………………2、解:(I )定义域为(1,)-+∞.12(2)()2(1)11x x f x x x x +'=+-=++.令()0f x '>,则2(2)1x x x +>+,所以2x <-或0x >.因为定义域为(1,)-+∞,所以0x >.令()0f x '<,则2(2)1x x x +<+,所以20x -<<.因为定义域为(1,)-+∞,所以10x -<<.所以函数的单调递增区间为(0,)+∞,单调递减区间为(1,0)-. ………………………7分(II )()(2)2ln(1)g x a x x =--+ (1x >-).2(2)()(2)11a x ag x a x x x --'=--=++.因为0<a<2,所以20a ->,02aa >-.令()0g x '> 可得2ax a >-.所以函数()g x 在(0,)2a a -上为减函数,在(,)2a a +∞-上为增函数.①当032a a <<-,即302a <<时, 在区间[03],上,()g x 在(0,)2a a -上为减函数,在(,3)2aa -上为增函数.所以min 2()()2ln 22a g x g a a a ==---.②当32a a ≥-,即322a ≤<时,()g x 在区间(03),上为减函数. 所以min ()(3)632ln 4g x g a ==--.综上所述,当302a <<时,min 2()2ln 2g x a a =--;当322a ≤<时,min ()632ln 4g x a =--. ………………………14分3、解:2()(21)f x ax a x '=-++(0)x >. ………………2分 (Ⅰ)(1)(3)f f ''=,解得23a =. ………………3分(Ⅱ)(1)(2)()ax x f x x--'=(0)x >. ………………5分 ①当0a ≤时,0x >,10ax -<,在区间(0,2)上,()0f x '>;在区间(2,)+∞上()0f x '<,故()f x 的单调递增区间是(0,2),单调递减区间是(2,)+∞. ………………6分②当102a <<时,12a >,在区间(0,2)和1(,)a +∞上,()0f x '>;在区间1(2,)a 上()0f x '<, 故()f x 的单调递增区间是(0,2)和1(,)a +∞,单调递减区间是1(2,)a . …………7分 ③当12a =时,2(2)()2x f x x -'=, 故()f x 的单调递增区间是(0,)+∞. ………8分 ④当12a >时,102a <<,在区间1(0,)a 和(2,)+∞上,()0f x '>;在区间1(,2)a 上()0f x '<,故()f x 的单调递增区间是1(0,)a 和(2,)+∞,单调递减区间是1(,2)a . ………9分(Ⅲ)由已知,在(0,2]上有max max ()()f x g x <. ………………10分由已知,max ()0g x =,由(Ⅱ)可知,①当12a ≤时,()f x 在(0,2]上单调递增,故max ()(2)22(21)2ln 2222ln 2f x f a a a ==-++=--+,所以,222ln 20a --+<,解得ln 21a >-,故1ln 212a -<≤. ……………11分②当12a >时,()f x 在1(0,]a 上单调递增,在1[,2]a 上单调递减,故max 11()()22ln 2f x f aa a ==---. 由12a >可知11ln ln ln 12e a >>=-,2ln 2a >-,2ln 2a -<,所以,22ln 0a --<,max ()0f x <, ………………13分综上所述,ln 21a >-. 4、解:(Ⅰ)∵函数)(x f 在区间[]1,1-上单调递减,在区间[]2,1上单调递增,∴1=x 为其极小值点,0)1(='f ,21=a …………… 3分(Ⅱ)由(1)得22213241)(234--++-=x x x x x f()()()12122)(23+---=-++-='x x x x x x x f可得函数)(x f 的极大值为38)2(,125)1(-=-=-f f ,极小值为1237)1(-=f∵关于x 的方程m f x=)2(有三个不同实数解,令)0(2>=t t x ,即关于t 的方程m t f =)(在()+∞∈,0t 上有三个不同实数解,即)(t f y =的图象与直线m y =在()+∞∈,0t 上有三个不同的交点,画出)(t f y =的图像,观察可得381237-<<-m综合①②得 1217125<<p …………… 5、解:(1)∵2(1)2ln11011f a =-=-=- ∴无论a为何正数,函数()f x 的图象恒过点(1,1)A -. ……………………………2分(2)当 1a =时,2()2ln f x x x =-,2()2f x x x '∴=-.(1)0f '∴=. ……………………………3分又(1)1f =- , ∴曲线()y f x =在点1x =处的切线方程为10y +=. ……………………………4分(3) 22()2ln f x a x x =-,所以222222()2a a x f x x x x -'=-=2()()x a x a x --+=. (5)分因为0x >,0a >, 于是当0x a<<时,()f x '>,当x a>时,()0f x '<. ……………………………6分所以()f x 在(]0,a 上是增函数,在[),a +∞上是减函数. ……………………………7分 所以,2ma x()(f x f == ……………………………8分讨论函数()f x 的零点情况如下. ①当2(2ln 1)0a a -<,即0a <<函数()f x 无零点,在2(1,)e 上也无零点;…………9分②当2(2ln 1)0a a -=,即a =()f x 在(0,)+∞内有唯一零点a , 而21a e <=,∴()f x 在2(1,)e 内有一个零点; ……………………………10分③当2(2ln 1)0a a ->,即a >由于(1)10f =-<,2()(2ln 1)0f a a a =->, 22242422()2ln 4(2)(2)f e a e e a e a e a e =-=-=-+,当220a e -<22e a <<时,2212e a e <<<<,2()0f e <,由单调性可知,函数()f x 在(1,)a 内有唯一零点1x 、在2(,)a e 内有唯一零点2x 满足,()f x 在2(1,)e 内有两个零点;…11分当220a e -≥时,即22e a ≥>2()0f e ≥,而且221202f a e a e =⋅-=->,(1)10f =-<由单调性可知,无论2a e ≥还是2a e <,()f x在内有唯一的一个零点,在2)e 内没有零点,从而()f x 在2(1,)e 内只有一个零点; ……………………………13分(注:这一类的讨论中,若没有类似“0f >来说明唯一零点在内”的这一步,则扣去这2分)综上所述,有:当0a <<()f x 无零点;当a =22e a ≥时,函数()f x 有一个零点;当22e a <时,函数()f x 有两个零点. ……………………………6、解:(Ⅰ)∵函数()f x 过点(1,2)-,∴(1)2f a b c -=-+-=, ①又2()32f x ax bx c '=++,函数()f x 点(1,(1))f 处的切线方程为20y +=, ∴(1)2(1)0f f =-⎧⎨'=⎩,∴2320a b c a b c ++=-⎧⎨++=⎩, ② 由①和②解得1a =,0b =,3c =-,故 3()3f x x x =-;---------------------------------------4分(Ⅱ)由(Ⅰ)2()33f x x '=-,令()0f x '=,解得1x =±, ∵(3)18f -=-,(1)2f -=,(1)2f =-,(2)2f =, ∴在区间[]3,2-上max ()2f x =,min ()18f x =-,∴对于区间[]3,2-上任意两个自变量的值12,x x ,12|()()|20f x f x -≤,∴20t ≥,从而t的最小值为20;---------------------------------------8分(Ⅲ)∵2()32f x ax bx c '=++, 则(0)(1)32(1)32f c f a b c f a b c '=⎧⎪'-=-+⎨⎪'=++⎩,可得6(1)(1)2(0)a f f f '''=-+-.∵当11x -≤≤时,1)(≤'x f ,∴(1)1f '-≤,(0)1f '≤,(1)1f '≤,∴6||(1)(1)2(0)a f f f '''=-+-(1)(1)2(0)4f f f '''≤-++≤,∴23a ≤,故a 的最大值为23,当23a =时,(0)1(1)221(1)221f c f b c f b c '⎧==⎪'-=-+=⎨⎪'=++=⎩,解得0b =,1c =-, ∴a 取得最大值时()323f x x x =-. -7、 解: (Ⅰ)∵f (x )=-x3+ax2+bx+c ,∴()232f x x ax b'=-++. 1分∵f (x )在在(-∞,0)上是减函数,在(0,1)上是增函数,∴当x=0时,f (x )取到极小值,即()00f '=.∴b=0. 3分(Ⅱ)由(1)知,f (x )=-x3+ax2+c ,∵1是函数f (x )的一个零点,即f (1)=0,∴c=1-a . 5分∵()2320f x x ax '=-+=的两个根分别为10x =,223ax =.∵f (x )在(0,1)上是增函数,且函数f (x )在R 上有三个零点,∴2213a x =>,即32a >. 7分∴()()52841372f a a a =-++-=->-.故f (2)的取值范围为5,2⎛⎫-+∞ ⎪⎝⎭. 9分(Ⅲ)解法1:由(Ⅱ)知()321f x x ax a=-++-,且32a >.∵1是函数()f x 的一个零点,∴()10f =,∵()1,g x x =-∴(1)0g =,∴点(1,0)是函数()f x 和函数()g x 的图像的一个交点.10分结合函数()f x 和函数()g x 的图像及其增减特征可知,当且仅当函数()f x 和函数()g x 的图像只有一个交点(1,0)时,()()f x g x >的解集为(,1)-∞.即方程组321,1y x y x ax a =-⎧⎨=-++-⎩(1)只有一个解10x y =⎧⎨=⎩.11分 由3211x axa x -++-=-,得()()()321110xa x x ---+-=.即()()()()()2111110x x x a x x x -++--++-=. 即()()()21120x x a x a ⎡⎤-+-+-=⎣⎦. ∴1x =或()()2120x a x a +-+-=. 12分由方程()()2120x a x a +-+-=, (2)得()()2214227a a a a ∆=---=+-.∵32a >,当0∆<,即2270a a +-<,解得312a <<13分此时方程(2)无实数解,方程组(1)只有一个解10x y =⎧⎨=⎩.所以312a <<时,()()f x g x >的解集为(,1)-∞. 14分(Ⅲ)解法2:由(Ⅱ)知()321f x x ax a=-++-,且32a >.∵1是函数()f x 的一个零点()2()(1)11f x x x a x a ⎡⎤∴=--+-+-⎣⎦又()()f x g x >的解集为(,1)-∞,()()2()()(1)120f x g x x x a x a ⎡⎤∴-=--+-+->∞⎣⎦解集为-,1 10分()2120∴+-+->x a x a 恒成立11分 ()()214120a a ∴∆=--⨯⨯-< 12分()2227018a a a ∴+-<∴+<33311222⎛⎫>∴<<∴ ⎪⎝⎭ a a a 又的取值范围为 14分8、解:2212()22()211122a ax x aa f x x a ax ax --'=+-=++.(Ⅰ)由已知,得 1()02f '=且2202a a -≠,220a a ∴--=,0a > ,2a ∴=.2分(Ⅱ)当02a <≤时,22212(2)(1)02222a a a a a a a a ----+-==≤ , 21222a a -∴≥,∴当12x ≥时,2202a x a --≥.又201ax ax >+,()0f x '∴≥,故()f x 在1[, )2+∞上是增函数. 5分(Ⅲ)(1, 2)a ∈时,由(Ⅱ)知,()f x 在1[,1]2上的最大值为11(1)ln()122f a a =++-,于是问题等价于:对任意的(1, 2)a ∈,不等式211ln()1(1)022a a m a ++-+->恒成立. 记211()ln()1(1)22g a a a m a =++-+-,(12a <<) 则1()12[2(12)]11a g a ma ma m a a '=-+=--++, 当0m =时,()01ag a a -'=<+,()g a ∴在区间(1, 2)上递减,此时,()(1)0g a g <=,由于210a ->,0m ∴≤时不可能使()0g a >恒成立,故必有0m >,21()[(1)]12ma g a a a m '∴=--+.若1112m ->,可知()g a 在区间1(1, min{2, 1})2m -上递减,在此区间上,有()(1)0g a g <=,与()0g a >恒成立矛盾,故1112m -≤,这时,()0g a '>,()g a 在(1, 2)上递增,恒有()(1)0g a g >=,满足题设要求,01112m m >⎧⎪∴⎨-≤⎪⎩,即14m ≥, 所以,实数m 的取值范围为1[, )4+∞. 14分9、解:(Ⅰ)要使得不等式0()0f x m -≤能成立,只需min()m f x ≥。
全国卷历年高考函数与导数真题归类分析(含答案)全国卷历年高考函数与导数真题归类分析(含答案)(2015年-2018年共11套)函数与导数小题(共23小题)一、函数奇偶性与周期性1.(2015年1卷13)若函数$f(x)=x\ln(x+a+x^2)$为偶函数,则$a=$解析】由题知$y=\ln(x+a+x^2)$是奇函数,所以$\ln(x+a+x^2)+\ln(-x+a+x^2)=\ln(a+x-x)=\ln a$,解得$a=1$。
考点:函数的奇偶性。
2.(2018年2卷11)已知$$f(x)=\begin{cases}\frac{x+1}{x},x<0\\ax^2,x\geq0\end{cases}$$ 是定义域为$(-\infty,0)\cup[0,+\infty)$的奇函数,满足$f(\frac{1}{2})=1$。
若,$f'(-1)=-2$,则$a=$解:因为$f(x)$是奇函数,所以$f(-\frac{1}{2})=-1$,$f(0)=0$。
又因为$f'(-1)=-2$,所以$f'(-x)|_{x=1}=2$,$f'(0+)=0$,$f'(0-)=0$。
由此可得$$\begin{aligned}a&=\lim\limits_{x\to 0^+}\frac{f(x)-f(0)}{x-0}\\&=\lim\limits_{x\to 0^+}\frac{ax^2}{x}\\&=\lim\limits_{x\to0^+}ax\\&=\lim\limits_{x\to 0^-}ax\\&=-\frac{1}{2}\end{aligned}$$ 故选B。
3.(2016年2卷12)已知函数$f(x)(x\in R)$满足$f(-x)=2-f(x)$,若函数$y=\sum\limits_{i=1}^m(x_i+y_i)$的图像的交点为$(x_1,y_1),(x_2,y_2),\cdots,(x_m,y_m)$,则$\sum\limits_{i=1}^m(x_i+y_i)=( )$解析】由$f(x)$的奇偶性可得$f(0)=1$,又因为$f(x)$是偶函数,所以$f'(0)=0$。
【最新】数学《函数与导数》专题解析一、选择题1.函数()1sin cos 1sin cos 1tan 01sin cos 1sin cos 32x x x x f x x x x x x x π+-++⎛⎫=++<< ⎪+++-⎝⎭的最小值为( ) ABCD【答案】B 【解析】 【分析】利用二倍角公式化简函数()f x ,求导数,利用导数求函数的最小值即可. 【详解】22222sin 2sin cos 2cos 2sin cos1sin cos 1sin cos 2222221sin cos 1sin cos 2cos 2sin cos 2sin 2sin cos 222222x x x x x x x x x x x x x x x xx x x x +++-+++=++++-++ 2sin sin cos 2cos sin cos sin cos 222222222sin cos sin 2cos sin cos 2sin sin cos 22222222x x x x x x x xx x x x x x x x x ⎛⎫⎛⎫++ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭=+=+=⎛⎫⎛⎫++ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭, 则()21tan 0sin 32f x x x x π⎛⎫=+<< ⎪⎝⎭, 32222221sin 2cos 16cos cos 1()sin 3cos sin 3cos 3sin cos x x x x f x x x x x x x '''--+⎛⎫⎛⎫=+=-+= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭. 令()cos 0,1t x =∈,()3261g t t t =--+为减函数,且102g ⎛⎫= ⎪⎝⎭, 所以当03x π<<时,()11,02t g t <<<,从而()'0f x <; 当32x ππ<<时,()10,02t g t <<>,从而()'0f x >. 故()min 33f x f π⎛⎫== ⎪⎝⎭. 故选:A 【点睛】本题主要考查了三角函数的恒等变换,利用导数求函数的最小值,换元法,属于中档题.2.设复数z a bi =+(i 为虚数单位,,a b ∈R ),若,a b 满足关系式2a b t =-,且z 在复平面上的轨迹经过三个象限,则t 的取值范围是( ) A .[0,1] B .[1,1]- C .(0,1)(1,)⋃+∞ D .(1,)-+∞【答案】C 【解析】 【分析】首先根据复数的几何意义得到z 的轨迹方程2xy t =-,再根据指数函数的图象,得到关于t 的不等式,求解.【详解】由复数的几何意义可知,设复数对应的复平面内的点为(),x y ,2ax a y b t=⎧⎨==-⎩ ,即2xy t =- , 因为z 在复平面上的轨迹经过三个象限, 则当0x =时,11t -< 且10t -≠ , 解得0t >且1t ≠ ,即t 的取值范围是()()0,11,+∞U . 故选:C 【点睛】本题考查复数的几何意义,以及轨迹方程,函数图象,重点考查数形结合分析问题的能力,属于基础题型.3.已知全集U =R ,函数()ln 1y x =-的定义域为M ,集合{}2|0?N x x x =-<,则下列结论正确的是 A .M N N =I B .()U M N =∅I ð C .M N U =U D .()U M N ⊆ð【答案】A 【解析】 【分析】求函数定义域得集合M ,N 后,再判断. 【详解】由题意{|1}M x x =<,{|01}N x x =<<,∴M N N =I . 故选A . 【点睛】本题考查集合的运算,解题关键是确定集合中的元素.确定集合的元素时要注意代表元形式,集合是函数的定义域,还是函数的值域,是不等式的解集还是曲线上的点集,都由代表元决定.4.函数22()41xxxf x⋅=-的图像大致为( )A.B.C.D.【答案】A【解析】∵函数()2 2? 41 xxxf x=-的定义域为(,0)(0,)-∞+∞U∴222()2()()4114x xx xx xf x f x--⋅-⋅-===---∴函数()f x为奇函数,故排除B,C.∵2(1)03f=>,故排除D.故选A.点睛:函数图象的识辨可从以下方面入手:(1)从函数的定义域,判断图象的左右位置;从函数的值域,判断图象的上下位置.(2)从函数的单调性,判断图象的变化趋势.(3)从函数的奇偶性,判断图象的对称性.(4)从函数的特征点,排除不合要求的图象.利用上述方法排除、筛选选项.5.已知函数f(x)=e b﹣x﹣e x﹣b+c(b,c均为常数)的图象关于点(2,1)对称,则f (5)+f(﹣1)=()A.﹣2 B.﹣1 C.2 D.4【答案】C【解析】【分析】根据对称性即可求出答案.【详解】解:∵点(5,f(5))与点(﹣1,f(﹣1))满足(5﹣1)÷2=2,故它们关于点(2,1)对称,所以f(5)+f(﹣1)=2,故选:C . 【点睛】本题主要考查函数的对称性的应用,属于中档题.6.曲线2y x =与直线y x =所围成的封闭图形的面积为( ) A .16B .13C .12D .56【答案】A 【解析】曲线2y x =与直线y x =的交点坐标为()()0,0,1,1 ,由定积分的几何意义可得曲线2y x=与直线y x =所围成的封闭图形的面积为()1223100111|236x x dx x x ⎛⎫-=-= ⎪⎝⎭⎰ ,故选A.7.已知函数()lg f x x =,0a b >>,()()f a f b =,则22a b a b+-的最小值等于( ).AB.C.2D.【答案】D 【解析】试题分析:因为函数()lg f x x =,0a b >>,()()f a f b = 所以lg lg a b =- 所以1a b=,即1ab =,0a b >> 22a b a b+-22()2()22()a b ab a b a b a b a b a b -+-+===-+---≥= 当且仅当2a b a b-=-,即a b -=时等号成立 所以22a b a b +-的最下值为故答案选D考点:基本不等式.8.函数()xe f x x=的图象大致为( )A .B .C .D .【答案】B 【解析】函数()xe f x x=的定义域为(,0)(0,)-∞+∞U ,排除选项A ;当0x >时,()0f x >,且()2(1)'xx e f x x-= ,故当()0,1x ∈时,函数单调递减,当()1,x ∈+∞时,函数单调递增,排除选项C ;当0x <时,函数()0xe f x x=<,排除选项D ,选项B 正确.选B .点睛:函数图象的识别可从以下方面入手:(1)从函数的定义域,判断图象的左右位置;从函数的值域,判断图象的上下位置; (2)从函数的单调性,判断图象的变化趋势; (3)从函数的奇偶性,判断图象的对称性; (4)从函数的周期性,判断图象的循环往复; (5)从函数的特征点,排除不合要求的图象.9.如图,将边长为1的正六边形铁皮的六个角各切去一个全等的四边形,再沿虚线折起,做成一个无盖的正六棱柱容器.当这个正六棱柱容器的底面边长为( )时,其容积最大.A .34B .23C .13D .12【答案】B 【解析】 【分析】设正六棱柱容器的底面边长为x ,则正六棱柱容器的高为)312x -,则可得正六棱柱容器的容积为()())()3233921224V x x x x x x x =+⋅⋅-=-+,再利用导函数求得最值,即可求解. 【详解】设正六棱柱容器的底面边长为x ,)31x -, 所以正六棱柱容器的容积为()())()32339214V x x x x x x x =+-=-+, 所以()227942V x x x '=-+,则在20,3⎛⎫⎪⎝⎭上,()0V x '>;在2,13⎛⎫ ⎪⎝⎭上,()0V x '<, 所以()V x 在20,3⎛⎫ ⎪⎝⎭上单调递增,在2,13⎛⎫⎪⎝⎭上单调递减, 所以当23x =时,()V x 取得最大值, 故选:B 【点睛】本题考查利用导函数求最值,考查棱柱的体积,考查运算能力.10.已知函数f (x )(x ∈R )满足f (x )=f (2−x ),若函数 y=|x 2−2x−3|与y=f (x )图像的交点为(x 1,y 1),(x 2,y 2),…,(x m ,y m ),则1=mi i x =∑A .0B .mC .2mD .4m【答案】B 【解析】试题分析:因为2(),23y f x y x x ==--的图像都关于1x =对称,所以它们图像的交点也关于1x =对称,当m 为偶数时,其和为22mm ⨯=;当m 为奇数时,其和为1212m m -⨯+=,因此选B. 【考点】 函数图像的对称性 【名师点睛】如果函数()f x ,x D ∀∈,满足x D ∀∈,恒有()()f a x f b x +=-,那么函数的图象有对称轴2a bx +=;如果函数()f x ,x D ∀∈,满足x D ∀∈,恒有()()f a x f b x -=-+,那么函数()f x 的图象有对称中心(,0)2a b+.11.设奇函数()f x 在[]11-,上为增函数,且()11f =,若[]11x ∃∈-,,使[]11a ∀∈-,,不等式()221f x t at ≤--成立,则t 的取值范围是( )A .22t -≤≤B .1122t -≤≤ C .2t ≥或2t ≤-或0t = D .12t ≥或12t ≤-或0t =【答案】C 【解析】 【分析】()f x 在[]11x ∈-,上为增函数,[]11x ∃∈-,,使[]11a ∀∈-,,不等式()221f x t at ≤--成立,只需对于[]11a ∀∈-,,()2121f t at -≤--即可.【详解】∵奇函数()f x 在[]11x ∈-,上为增函数,且()11f =, ∴函数在[]11x ∈-,上的最小值为()()111f f -=-=-,又∵[]11x ∃∈-,,使[]11a ∀∈-,,不等式()221f x t at ≤--成立,∴()22111t at f --≥-=-,即220t at -≥, ①0t =时,不等式成立;②0t >时,()2220t at t t a -=-≥恒成立,从而2t a ≥,解得2t ≥;③0t <时,()2220t at t t a -=-≥恒成立,从而2t a ≤,解得2t ≤-故选:C. 【点睛】本题考查了含参数不等式恒成立问题,需要将不等式问题转化为函数最值问题,考查了理解辨析能力、运算求解能力和分类讨论思想,是中档题.12.()263,034,0x x x x f x x ⎧---≤=⎨->⎩,则函数()y f f x =⎡⎤⎣⎦的零点个数为( )A .3B .5C .6D .7 【答案】D 【解析】 【分析】作出()f x 的图像,将()y f f x =⎡⎤⎣⎦的零点个数即()0f f x =⎡⎤⎣⎦的实数根个数,令()t f x =,解()0f t =有三个实数根,再结合图像即可得到答案.【详解】由题意,()y f f x =⎡⎤⎣⎦的零点个数即()0f f x =⎡⎤⎣⎦的实数根个数, 作()f x 的图像如图所示,设()t f x =,则()0f t =,当0t ≤时,即2630t t ---=,解得,1236,36t t =-=- 当0t >时,即340t -=,解得33log 4t =; 结合图像知,()36f x =-()36f x =-+3()log 4f x =时有三个根,所以()0f f x =⎡⎤⎣⎦有7个根,即()y f f x =⎡⎤⎣⎦的零点个数为7. 故选:D 【点睛】本题主要考查函数的零点问题、解函数值以及一元二次函数和指数函数的图像,考查学生数形结合的思想,属于中档题.13.已知定义在R 上的函数(f x ),其导函数为()f x ',若()()3f x f x '-<-,()04f =,则不等式()3x f x e >+的解集是( )A .(),1-∞B .(),0-∞C .()0,+∞D .()1,+∞【答案】B 【解析】不等式()3xf x e >+得()()3311xx xf x f x e e e ->+∴>, ()()()()()330xxf x f x f xg x g x e e --+=∴='<'设,所以()g x 在R 上是减函数,因为()()()4301001g g x g x -==∴>∴<. 故选B .点睛:本题的难点在于解题的思路. 已知条件和探究的问题看起来好像没有分析联系,这里主要利用了分析法,通过分析构造函数,利用导数的知识解答.14.已知函数()f x 为偶函数,当x <0时,2()ln()f x x x =--,则曲线()y f x =在x =1处的切线方程为( ) A .x -y =0 B .x -y -2=0 C .x +y -2=0 D .3x -y -2=0【答案】A 【解析】 【分析】先求出当0x >时,()f x 的解析式,再利用导数的几何意义计算即可得到答案. 【详解】当0x >时,0x -<,2()ln f x x x -=-,又函数()f x 为偶函数,所以2()ln f x x x =-,(1)1f =,所以'1()2f x x x=-,'(1)1f =,故切线方程为11y x -=-,即y x =.故选:A .【点睛】本题考查导数的几何意义,涉及到函数的奇偶性求对称区间的解析式,考查学生的数学运算能力,是一道中档题.15.二次函数,二次方程,一元二次不等式三个二次的相互转换是解决一元二次不等式问题的常用方法,数形结合是解决函数问题的基本思想.16.已知函数()322f x x ax bx a =+++在1x =处取极值10,则a =( )A .4或3-B .4或11-C .4D .3-【答案】C【解析】分析:根据函数的极值点和极值得到关于,a b 的方程组,解方程组并进行验证可得所求. 详解:∵322()f x x ax bx a =+++, ∴2()32f x x ax b '=++. 由题意得2(1)320(1)110f a b f a b a =++=⎧⎨=+++='⎩, 即2239a b a b a +=-⎧⎨++=⎩,解得33a b =-⎧⎨=⎩或411a b =⎧⎨=-⎩. 当33a b =-⎧⎨=⎩时,22()3633(1)0f x x x x '=-+=-≥,故函数()f x 单调递增,无极值.不符合题意. ∴4a =. 故选C .点睛:(1)导函数的零点并不一定就是函数的极值点,所以在求出导函数的零点后一定要注意分析这个零点是不是函数的极值点.(2)对于可导函数f (x ),f ′(x 0)=0是函数f (x )在x =x 0处有极值的必要不充分条件,因此在根据函数的极值点或极值求得参数的值后需要进行验证,舍掉不符合题意的值.17.设函数()xf x x e =⋅,则( )A .()f x 有极大值1eB .()f x 有极小值1e-C .()f x 有极大值eD .()f x 有极小值e -【答案】B 【解析】 【分析】利用导数求出函数()y f x =的极值点,分析导数符号的变化,即可得出结论. 【详解】()x f x x e =⋅Q ,定义域为R ,()()1x f x x e '∴=+,令()0f x '=,可得1x =-.当1x <-时,()0f x '<;当1x >-时,()0f x '>. 所以,函数()xf x x e =⋅在1x =-处取得极小值()11f e-=-, 故选:B. 【点睛】本题考查利用导数求函数的极值,在求出极值点后,还应分析出导数符号的变化,考查计算能力,属于中等题.18.曲线3πcos02 yx x⎛⎫=≤≤⎪⎝⎭与x轴以及直线3π2x=所围图形的面积为()A.4B.2C.52D.3【答案】B【解析】【分析】【详解】试题分析:()332222(0cos)sin2S x dx xππππ=-=-=⎰,选B.考点:定积分的几何意义19.科赫曲线是一种外形像雪花的几何曲线,一段科赫曲线可以通过下列操作步骤构造得到,任画一条线段,然后把它均分成三等分,以中间一段为边向外作正三角形,并把中间一段去掉,这样,原来的一条线段就变成了4条小线段构成的折线,称为“一次构造”;用同样的方法把每条小线段重复上述步骤,得到16条更小的线段构成的折线,称为“二次构造”,…,如此进行“n次构造”,就可以得到一条科赫曲线.若要在构造过程中使得到的折线的长度达到初始线段的1000倍,则至少需要通过构造的次数是().(取lg30.4771≈,lg20.3010≈)A.16 B.17 C.24 D.25【答案】D【解析】【分析】由折线长度变化规律可知“n次构造”后的折线长度为43na⎛⎫⎪⎝⎭,由此得到410003n⎛⎫≥⎪⎝⎭,利用运算法则可知32lg2lg3n≥⨯-,由此计算得到结果.【详解】记初始线段长度为a,则“一次构造”后的折线长度为43a,“二次构造”后的折线长度为243a⎛⎫⎪⎝⎭,以此类推,“n次构造”后的折线长度为43na⎛⎫⎪⎝⎭,若得到的折线长度为初始线段长度的1000倍,则410003n a a ⎛⎫≥ ⎪⎝⎭,即410003n⎛⎫≥ ⎪⎝⎭, ()()44lg lg lg 4lg32lg 2lg3lg1000333n n n n ⎛⎫∴==-=-≥= ⎪⎝⎭, 即324.0220.30100.4771n ≥≈⨯-,∴至少需要25次构造. 故选:D .【点睛】 本题考查数列新定义运算的问题,涉及到对数运算法则的应用,关键是能够通过构造原则得到每次构造后所得折线长度成等比数列的特点.20.已知函数221,0()log ,0x x f x x x ⎧+-≤=⎨>⎩,若()1f a ≤,则实数a 的取值范围是( ) A .(4][2,)-∞-+∞U B .[1,2]-C .[4,0)(0,2]-UD .[4,2]- 【答案】D【解析】【分析】不等式()1f a ≤等价于0,211,a a ≤⎧⎨+-≤⎩或20,log 1,a a >⎧⎨≤⎩分别解不等式组后,取并集可求得a 的取值范围.【详解】()1f a ≤⇔0,211,a a ≤⎧⎨+-≤⎩或20,log 1,a a >⎧⎨≤⎩, 解得:40a -≤≤或02a <≤,即[4,2]a ∈-,故选D.【点睛】本题考查与分段函数有关的不等式,会对a 进行分类讨论,使()f a 取不同的解析式,从而将不等式转化为解绝对值不等式和对数不等式.。
全国卷历年高考函数与导数解答题真题归类分析(含答案)(2015年-2019年,14套)一、函数单调性与最值问题1.(2019年3卷20题)已知函数32()2f x x ax b =-+. (1)讨论()f x 的单调性;(2)是否存在,a b ,使得()f x 在区间[0,1]的最小值为1-且最大值为1?若存在,求出,a b 的所有值;若不存在,说明理由. 【解析】(1)对32()2f x x ax b =-+求导得2'()626()3a f x x ax x x =-=-.所以有当0a <时,(,)3a-¥区间上单调递增,(,0)3a 区间上单调递减,(0,)+¥区间上单调递增;当0a =时,(,)-¥+¥区间上单调递增;当0a >时,(,0)-¥区间上单调递增,(0,)3a 区间上单调递减,(,)3a+¥区间上单调递增. (2)若()f x 在区间[0,1]有最大值1和最小值-1,所以,若0a <,(,)3a-¥区间上单调递增,(,0)3a 区间上单调递减,(0,)+¥区间上单调递增;此时在区间[0,1]上单调递增,所以(0)1f =-,(1)1f =代入解得1b =-,0a =,与0a <矛盾,所以0a <不成立. 若0a =,(,)-¥+¥区间上单调递增;在区间[0,1].所以(0)1f =-,(1)1f =代入解得1a b =ìí=-î. 若02a <£,(,0)-¥区间上单调递增,(0,)3a 区间上单调递减,(,)3a +¥区间上单调递增. 即()f x 在区间(0,)3a 单调递减,在区间(,1)3a 单调递增,所以区间[0,1]上最小值为()3af 而(0),(1)2(0)f b f a b f ==-+³,故所以区间[0,1]上最大值为(1)f . 即322()()13321a a ab a b ì-+=-ïíï-+=î相减得32227a a -+=,即(33)(33)0a a a -+=,又因为02a <£,所以无解. 若23a <£,(,0)-¥区间上单调递增,(0,)3a 区间上单调递减,(,)3a +¥区间上单调递增. 即()f x 在区间(0,)3a 单调递减,在区间(,1)3a 单调递增,所以区间[0,1]上最小值为()3af而(0),(1)2(0)f b f a b f ==-+£,故所以区间[0,1]上最大值为(0)f . 即322()()1331a a a b b ì-+=-ïíï=î相减得3227a=,解得332x =,又因为23a <£,所以无解. 若3a >,(,0)-¥区间上单调递增,(0,)3a区间上单调递减,(,)3a+¥区间上单调递增. 所以有()f x 区间[0,1]上单调递减,所以区间[0,1]上最大值为(0)f ,最小值为(1)f即121b a b =ìí-+=-î解得41a b =ìí=î.综上得01a b =ìí=-î或41a b =ìí=î. 【小结】这是一道常规的利用函数导研究函数单调性、极值、【小结】这是一道常规的利用函数导研究函数单调性、极值、最值问题,最值问题,最值问题,此类问题一般住现此类问题一般住现在第一问,在第一问,但但2019年高考3卷把该题放到第20题位置,难度也相应降低,因此,该题的第二问仍然这类问题,只不过多出一个参数。
2021年高考数学分项版专题?函数与导数?试题解析理创作人:荧多莘日期:二O二二年1月17日一、选择题:1. (2021年高考卷理科5)对于函数(),y f x x R=∈,“|()|y f x=的图象关于y轴对称〞是“y=()f x是奇函数〞的〔A〕充分而不必要条件〔B〕必要而不充分条件〔C〕充要条件〔D〕既不充分也不必要【答案】B【解析】由奇函数定义,容易得选项B正确.2. (2021年高考卷理科9)函数2sin2xy x=-的图象大致是【答案】C【解析】因为'12cos2y x=-,所以令'12cos02y x=->,得1cos4x<,此时原函数是增函数;令'12cos02y x=-<,得1cos4x>,此时原函数是减函数,结合余弦函数图象,可得选C正确.3. (2021年高考卷理科10)()f x是R上最小正周期为2的周期函数,且当02x≤<时,3()f x x x=-,那么函数()y f x=的图象在区间[0,6]上与x轴的交点的个数为〔A 〕6 〔B 〕7 〔C 〕8 〔D 〕9 【答案】B【解析】因为当02x ≤<时,3()f x x x =-,又因为()f x 是R 上最小正周期为2的周期函数,且(0)0f =,所以(6)(4)(2)(0)0f f f f ====,又因为(1)0f =,所以(3)0f =,(5)0f =,故函数()y f x =的图象在区间[0,6]上与x 轴的交点的个数为7个,选B.4.(2021年高考卷理科3)设()f x 是定义在R 上的奇函数,当x ≤0时,()f x x x 2=2-,那么()f 1=〔A 〕-3 (B) -1 〔C〕1 〔D〕36.(2021年高考卷理科9)设函数f 〔x 〕=⎩⎨⎧≤,>,,,1x x log -11x 22x -1那么满足f 〔x 〕≤2的x 的取值范围是〔 〕〔A 〕[-1,2] 〔B 〕[0,2] 〔C 〕[1,+∞〕 〔D 〕[0,+∞〕 答案: D解析:不等式等价于11,22x x -≤⎧⎨≤⎩或者21,1log 2,x x >⎧⎨-≤⎩解不等式组,可得01x ≤≤或者1x >,即0x ≥,应选D.7.(2021年高考卷理科11)函数f 〔x 〕的定义域为R ,f 〔-1〕=2,对任意x ∈R ,f ’(x)>2,那么f 〔x 〕>2x+4的解集为〔 〕〔A 〕〔-1,1〕 〔B 〕〔-1,+∞〕 〔C 〕〔-∞,-1〕 〔D 〕〔-∞,+∞〕 答案: B解析:设g(x)= f(x)-(2x+4), g ’(x)= f ’x R ∈,f ’〔x 〕>2,所以对任意x R ∈,g ’(x)>0,那么函数g(x)在R 上单调递增.又因为g(-1)= f(-1)-(-2+4)=0,故g(x)>0,即f(x)>2x+4的解集为(-1,+∞).8.(2021年高考卷理科1)设函数2,0,()()4,0.x x f x f x x α-≤⎧==⎨>⎩若,那么实数α=〔A 〕-4或者-2 〔B 〕-4或者2 〔C 〕-2或者4 〔D 〕-2或者2 【答案】 B【解析】:当2042,a a a >=⇒=时,044a a a ≤=⇒=-当时,-,应选B 9. (2021年高考全国新课标卷理科2)以下函数中,既是偶函数又是区间),0(+∞上的增函数的是〔 〕A 3x y =B 1+=x yC 12+-=x yD x y -=2【答案】B解析:由偶函数可排除A ,再由增函数排除C,D,应选B ; 点评:此题考察复合函数的奇偶性和单调性,因为函数xy x y -==和都是偶函数,所以,内层有它们的就是偶函数,但是,它们在),0(+∞的单调性相反,再加上外层函数的单调性就可以确定。
高考理科数学分类汇编——函数与导数大题目(每题后附详细解析) 1.(北京卷18题)(本小题共13分)
设l 为曲线C :ln x
y x
=在点(1,0)处的切线. (I)求l 的方程;
(II)证明:除切点(1,0)之外,曲线C 在直线l 的下方
2.(安徽卷20题)(本小题满分13分)
设函数22222
()1(,)23n n
n x x x f x x x R n N n
=-+++++∈∈ ,证明: (Ⅰ)对每个n
n N
∈,存在唯一的2
[,1]3
n x ∈,满足
()0n n f x =;
(Ⅱ)对任意n
p N ∈,由(Ⅰ)中n x 构成的数列{}n x 满足10n n p x x n
+<-<。
【解析】 (Ⅰ) 224232224321)(0n
x x x x x x f n x y x n
n n +++++++-=∴=> 为单调递增的时,当是
x 的单调递增函数,也是n 的单调递增函数. 011)1(,01)0(=+-≥<-=n n f f 且.
010)(,321>>>≥=⇒n n n n x x x x x f x ,且满足存在唯一
x x x x x x x x x x x x x f x n n n -⋅
++-<--⋅++-=++++++-≤∈-11
4111412
2221)(,).1,0(2122232322 时当
)1,3
2
[0)23)(2(1141)(02
∈⇒≥--⇒-⋅++-≤=⇒n n n n n n n n x x x x x x x f
综上,对每个n n N ∈,存在唯一的2
[,1]3
n x ∈,满足()0n n f x =;(证毕)
(Ⅱ) 由题知04321)(,012242322=++++++-=>>≥+n
x x x x x x f x x n
n
n n n n n n p
n n
0)()
1(4
3
2
1)(2
2
12
2
4
2
3
2
2
=+++++
+
++
+
+
+-=+++++++++++p n x n x n
x x x x x x f p n p
n n p
n n
p n p n p n p n p n p n p n 上式相减:
2
2
1
224
23
22
224
23
22
)()1(432432p n x n x n x x x x x n x x x x x p
n p
n n p
n n
p
n p
n p n p
n p n n
n
n n n n ++++++++++=++++++++++++++ )(
)(2
2
12
2
4
4
2
3
32
2
2)
()
1(-4
-3-2
--p n x n x n
x x x x x x x x x x p n p
n n p
n n
n
n p n n
p n n
p n n
p n p n n ++
++++
++
+
=+++++++++
)1
11()111()
(1)1(1)()1(2
22
2
1
p n p n n n p n n p n x n x p
n p
n n p
n +--++++-<++++<
++
++<++++ n
x x n p n n p n n 1
-111<⇒<+-=+
3.(福建卷17题)(本小题满分13分)已知函数()ln ()f x x a x a R =-∈
(1)当2a =时,求曲线()y f x =在点(1,(1))A f 处的切线方程; (2)求函数()f x 的极值.
本小题主要考查函数.函数的导数.不等式等基础知识,考查运算求解能力,考查函数与方程思想.分类与整合思想,数形结合思想.化归与转化思想.满分13分. 解:函数()f x 的定义域为(0,)+∞,()1'=-a f x x
. (Ⅰ)当2=a 时,()2ln =-f x x x ,2
()1(0)'=->f x x x ,
(1)1,(1)1'∴==-f f ,
()∴=y f x 在点(1,(1))A f 处的切线方程为1(1)-=--y x ,
即20+-=x y . (Ⅱ)由()1,0-'=-=
>a x a
f x x x
x
可知: ①当0≤a 时,()0'>f x ,函数()f x 为(0,)+∞上增函数,函数()f x 无极值; ②当0>a 时,由()0'=f x ,解得=x a ;
(0,)∈ x a 时,()0'<f x ,(,)∈+∞x a 时,()0'>f x
()∴f x 在=x a 处取得极小值,且极小值为()ln =-f a a a a ,无极大值.
综上:当0≤a 时,函数()f x 无极值
当0>a 时,函数()f x 在=x a 处取得极小值ln -a a a ,无极大值.
4.(广东卷21题).(本小题满分14分)
设函数()()2
1x f x x e kx =--(其中k ∈R ).
(Ⅰ) 当1k =时,求函数()f x 的单调区间;
(Ⅱ) 当1,12k ⎛⎤
∈ ⎥⎝⎦
时,求函数()f x 在[]0,k 上的最大值M .
【解析】(Ⅰ) 当1k =时,
()()2
1x
f x x e x =--,()
()()1222x x x x
f x e x e x xe x x e '=+--=-=- 令()0f x '=,得10x =,2ln 2x = 当x 变化时,()(),f x f x '的变化如下表:
f x 0,ln 2,0-∞)ln 2,+∞.
(Ⅱ)()
()()1222x x x x
f x e x e kx xe kx x e k '=+--=-=-, 令()0f x '=,得10x =,()2ln 2x k =, 令()()ln 2
g k k k =-,则()1110k g k k k -'=
-=>,所以()g k 在1,12⎛⎤ ⎥⎝⎦
上递增, 所以()ln 21ln 2ln 0g k e ≤-=-<,从而()ln 2k k <,所以()[]ln 20,k k ∈
所以当()()0,ln 2x k ∈时,
()0f x '<;当()()ln 2,x k ∈+∞时,()0f x '>;
所以()(){}(){}3
max 0,max 1,1k
M f f k k e k ==---
令()()3
11k
h k k e k =--+,则
()()3k
h k k e k '=-, 令()
3k
k e k ϕ=-,则()330k k e e ϕ'=-<-< 所以()
k ϕ在1,12⎛⎤ ⎥
⎝⎦上递减,而()()1313022e ϕϕ⎛⎫⎫⋅=-< ⎪⎪⎝⎭
⎭
所以存在01,12x ⎛⎤∈ ⎥⎝
⎦
使得()00x ϕ=,且当01
,2
k x ⎛⎫∈ ⎪⎝
⎭
时,()0k ϕ>,
当()0,1k x ∈时,()0k ϕ
<,
所以()k ϕ在01,2x ⎛⎫
⎪⎝
⎭
上单调递增,在()0,1x 上单调递减. 因为17
028
h ⎛⎫=> ⎪
⎝⎭
,()10h =, 所以()0h k ≥在1
,12⎛⎤ ⎥⎝⎦
上恒成立,当且仅当1k =时取得“=”.
综上,函数
()f x 在[]0,k 上的最大值()31k M k e k =--.
5.(广西卷22题).(本小题满分12分)
已知函数()()()
1=ln 1.1x x f x x x
λ++-
+(I )若()0,0,x f x λ≥≤时求的最小值;; (II )设数列{}21111
1,ln 2.234n n n n a a a a n n
=+++⋅⋅⋅+-+
>的通项证明:
6.(全国新课标二卷21题)(本小题满分12分)
已知函数f(x)=e x-ln(x+m)
(Ι)设x=0是f(x)的极值点,求m,并讨论f(x)的单调性;(Ⅱ)当m≤2时,证明f(x)>0。