高考导数压轴题 答案
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函数与导数1.已知函数 f(x) 4x 3 3tx 2 6tx t 1,x R ,其中 t R .(I)当t 1时,求曲线y f (x)在点(0, f (0))处的切线方程; (n)当t 0时,求f (x)的单调区间;(川)证明:对任意的t (0,), f(x)在区间(0,1)内均存在零点.【解析】(19)本小题主要考查导数的几何意义、利用导数研究函数的单调性、曲线的切线方程、 函数的零点、解不等式等基础知识,考查运算能力及分类讨论的思想方法,满分14分。
(I)解:当 t 1 时,f(x) 4x 3 3x 26x, f (0) 0, f (x) 12x 2 6x 6f (0)6.所以曲线y f (x)在点(0, f(0))处的切线方程为y 6x.(n)解:f (x) 12x 2 6tx 6t 2,令 f (x) 0,解得 xt 或 x -.2因为t 0,以下分两种情况讨论:(1)若t 0,则- t,当x 变化时,f (x), f(x)的变化情况如下表:所以,f(x)的单调递增区间是,|;f(x)的单调递减区间是 屮⑵若t则t ,当x变化时,f(x)f(x)的变化情况如下表:所以,f(x)的单调递增区间是 ,t ,丄, ;f(x)的单调递减区间是 t,-2 2(川)证明:由(n)可知,当t 0时,f(x)在0,1内的单调递减,在 -, 内单调2 2递增,以下分两种情况讨论:(1)当-1即t 2时,f (x)在(0,1)内单调递减,2f (0) t 1 0, f (1) 6t 2 4t 3 6 4 4 2 3 0.所以对任意t [2, ), f(x)在区间(0,1 )内均存在零点。
t (0,1], f17t 3t 17t 30. 244所以f(x)在-,12 内存在零点。
t若 t (1,2), f -7t 3t 1厶3 1 0244f(0) t 1所以f(x)在02所以,对任意t (0,2), f(x)在区间(0,1)内均存在零点。
高考压轴题:导数题型及解题方法一.切线问题题型1 求曲线)(x f y =在0x x =处的切线方程。
方法:)(0x f '为在0x x =处的切线的斜率。
题型2 过点),(b a 的直线与曲线)(x f y =的相切问题。
方法:设曲线)(x f y =的切点))(,(00x f x ,由b x f x f a x -='-)()()(000求出0x ,进而解决相关问题。
注意:曲线在某点处的切线若有则只有一,曲线过某点的切线往往不止一条。
例 已知函数f (x )=x 3﹣3x .(1)求曲线y=f (x )在点x=2处的切线方程;(答案:0169=--y x )(2)若过点A )2)(,1(-≠m m A 可作曲线)(x f y =的三条切线,求实数m 的取值范围、 (提示:设曲线)(x f y =上的切点()(,00x f x );建立)(,00x f x 的等式关系。
将问题转化为关于m x ,0的方程有三个不同实数根问题。
(答案:m 的范围是()2,3--)练习 1. 已知曲线x x y 33-=(1)求过点(1,-3)与曲线x x y 33-=相切的直线方程。
答案:(03=+y x 或027415=--y x )(2)证明:过点(-2,5)与曲线x x y 33-=相切的直线有三条。
2.若直线0122=--+e y x e 与曲线x ae y -=1相切,求a 的值. (答案:1)题型3 求两个曲线)(x f y =、)(x g y =的公切线。
方法:设曲线)(x f y =、)(x g y =的切点分别为()(,11x f x )。
()(,22x f x );进而求出切线方程。
解决问题的方法是设切点,用导数求斜率,建立等式关系。
例 求曲线2x y =与曲线x e y ln 2=的公切线方程。
(答案02=--e y x e )练习 1.求曲线2x y =与曲线2)1(--=x y 的公切线方程。
-导数压轴题题型1. 高考命题回忆例1函数f(*)=e *-ln(*+m).〔2013全国新课标Ⅱ卷〕(1)设*=0是f(*)的极值点,求m ,并讨论f(*)的单调性; (2)当m≤2时,证明f(*)>0.(1)解 f (*)=e *-ln(*+m )⇒f ′(*)=e *-1*+m ⇒f ′(0)=e 0-10+m=0⇒m =1,定义域为{*|*>-1},f ′(*)=e *-1*+m =e **+1-1*+1,显然f (*)在(-1,0]上单调递减,在[0,+∞)上单调递增.(2)证明 g (*)=e *-ln(*+2),则g ′(*)=e *-1*+2(*>-2).h (*)=g ′(*)=e *-1*+2(*>-2)⇒h ′(*)=e *+1*+22>0,所以h (*)是增函数,h (*)=0至多只有一个实数根,又g ′(-12)=1e -132<0,g ′(0)=1-12>0,所以h (*)=g ′(*)=0的唯一实根在区间⎝ ⎛⎭⎪⎫-12,0,设g ′(*)=0的根为t ,则有g ′(t )=e t -1t +2=0⎝ ⎛⎭⎪⎫-12<t <0, 所以,e t =1t +2⇒t +2=e -t , 当*∈(-2,t )时,g ′(*)<g ′(t )=0,g (*)单调递减;当*∈(t ,+∞)时,g ′(*)>g ′(t )=0,g (*)单调递增;所以g (*)min =g (t )=e t -ln(t +2)=1t +2+t =1+t 2t +2>0,当m ≤2时,有ln(*+m )≤ln(*+2),所以f (*)=e *-ln(*+m )≥e *-ln(*+2)=g (*)≥g (*)min >0. 例2函数)(x f 满足2121)0()1(')(x x f ef x f x +-=-〔2012全国新课标〕 (1)求)(x f 的解析式及单调区间; (2)假设b ax x x f ++≥221)(,求b a )1(+的最大值。
2018年数学全国1卷 已知函数1()ln f x x a x x=-+. (1)讨论()f x 的单调性;(2)若()f x 存在两个极值点12,x x ,证明:()()12122f x f x a x x -<--.解:(1)()f x 的定义域为(0,)+∞,22211()1a x ax f x x x x -+'=--+=-.(i )若2a ≤,则()0f x '≤,当且仅当2a =,1x =时()0f x '=,所以()f x 在(0,)+∞单调递减.(ii )若2a >,令()0f x '=得,x =或x =.当2()2a a x+∈+∞时,()0f x '<; 当(22a a x -+∈时,()0fx '>.所以()f x 在(0,),(,)22a a -++∞单调递减,在(22a a +单调递增.(2)由(1)知,()f x 存在两个极值点当且仅当2a >.由于()f x 的两个极值点12,x x 满足210x ax -+=,所以121x x =,不妨设12x x <,则21x >.由于12121221212121222()()ln ln ln ln 2ln 11221f x f x x x x x x a a a x x x x x x x x x x ----=--+=-+=-+----, 所以1212()()2f x f x a x x -<--等价于22212ln 0x x x -+<.设函数1()2ln g x x x x=-+,由(1)知,()g x 在(0,)+∞单调递减,又(1)0g =,从而当(1,)x ∈+∞时,()0g x <.所以22212ln 0x x x -+<,即1212()()2f x f x a x x -<--. 2017年数学全国1卷已知函数)f x =(a e 2x +(a ﹣2) e x﹣x . (1)讨论()f x 的单调性;(2)若()f x 有两个零点,求a 的取值范围.(1)()f x 的定义域为(,)-∞+∞,2()2(2)1(1)(21)x x x xf x ae a e ae e '=+--=-+, (ⅰ)若0a ≤,则()0f x '<,所以()f x 在(,)-∞+∞单调递减. (ⅱ)若0a >,则由()0f x '=得ln x a =-.当(,ln )x a ∈-∞-时,()0f x '<;当(ln ,)x a ∈-+∞时,()0f x '>,所以()f x 在(,ln )a -∞-单调递减,在(ln ,)a -+∞单调递增.(2)(ⅰ)若0a ≤,由(1)知,()f x 至多有一个零点.(ⅱ)若0a >,由(1)知,当ln x a =-时,()f x 取得最小值,最小值为1(ln )1ln f a a a -=-+.①当1a =时,由于(ln )0f a -=,故()f x 只有一个零点;②当(1,)a ∈+∞时,由于11ln 0a a -+>,即(ln )0f a ->,故()f x 没有零点;③当(0,1)a ∈时,11ln 0a a -+<,即(ln )0f a -<.又422(2)e (2)e 22e 20f a a ----=+-+>-+>,故()f x 在(,ln )a -∞-有一个零点. 设正整数0n 满足03ln(1)n a >-,则00000000()e (e 2)e 20n n n n f n a a n n n =+-->->->. 由于3ln(1)ln a a ->-,因此()f x 在(ln ,)a -+∞有一个零点.综上,a 的取值范围为(0,1)2016年数学全国1卷已知函数2()(2)e (1)xf x x a x =-+-有两个零点. (I )求a 的取值范围;(II )设x 1,x 2是()f x 的两个零点,证明:122x x +<. 【答案】(I)(0,)+∞;(II )见解析 【解析】试题分析:(I)求导,根据导函数的符号来确定(主要要根据导函数零点来分类);(II)借助(I)的结论来证明,由单调性可知122x x +<等价于12()(2)f x f x >-,即2(2)0f x -<.设2()e (2)e x x g x x x -=---,则2'()(1)(e e )x xg x x -=--.则当1x >时,'()0g x <,而(1)0g =,故当1x >时,()0g x <.从而22()(2)0g x f x =-<,故122x x +<.试题解析:(Ⅰ)'()(1)e 2(1)(1)(e 2)xxf x x a x x a =-+-=-+.(i )设0a =,则()(2)e xf x x =-,()f x 只有一个零点.时()0f x <,所以()f x 不存在两个零点.若e 2a <-,则ln(2)1a ->,故当(1,ln(2))x a ∈-时,'()0f x <;当(ln(2),)x a ∈-+∞时,'()0f x >.因此()f x 在(1,ln(2))a -单调递减,在(ln(2),)a -+∞单调递增.又当1x ≤时,()0f x <,所以()f x 不存在两个零点. 综上,a 的取值范围为(0,)+∞.(Ⅱ)不妨设12x x <,由(Ⅰ)知12(,1),(1,)x x ∈-∞∈+∞,22(,1)x -∈-∞,()f x 在(,1)-∞单调递减,所以122x x +<等价于12()(2)f x f x >-,即2(2)0f x -<. 由于222222(2)e (1)x f x x a x --=-+-,而22222()(2)e (1)0x f x x a x =-+-=,所以222222(2)e (2)e x x f x x x --=---.设2()e(2)e xx g x x x -=---,则2'()(1)(e e )x x g x x -=--.所以当1x >时,'()0g x <,而(1)0g =,故当1x >时,()0g x <. 从而22()(2)0g x f x =-<,故122x x +<. 2013年数学全国1卷设函数()f x =2x ax b ++,()g x =()xe cx d +,若曲线()yf x =和曲线()yg x =都过点P(0,2),且在点P 处有相同的切线42y x =+ (Ⅰ)求a ,b ,c ,d 的值;(Ⅱ)当x ≥-2时,()f x ≤()kg x ,求k 的取值范围。
压轴题10导数的简单应用题型/考向一:导数的计算及几何意义题型/考向二:利用导数研究函数的单调性题型/考向三:利用导数研究函数的极值、最值○热○点○题○型一导数的计算及几何意义1.复合函数的导数复合函数y =f (g (x ))的导数和函数y =f (u ),u =g (x )的导数间的关系为y x ′=y u ′·u x ′.2.导数的几何意义(1)函数在某点的导数即曲线在该点处的切线的斜率.(2)曲线在某点的切线与曲线过某点的切线不同.(3)切点既在切线上,又在曲线上.3.导数中的公切线问题,重点是导数的几何意义,通过双变量的处理,从而转化为零点问题,主要考查消元、转化、构造函数、数形结合能力以及数学运算素养.一、单选题1.函数()()ln 322f x x x =--的图象在点()()1,1f 处的切线方程是()A .10x y ++=B .230x y ++=C .230x y --=D .30x y --=2.若函数的图象在点处的切线方程为,则=a ()A .1B .0C .-1D .e.已知直线l为曲线A B.10C.5D与函数()的图象都相切,则a b+=()A.1-B.0C.1D.35.曲线22e24xy x-=⋅+在1x=处的切线与坐标轴围成的面积为()A.32B.3C.4916D.4986.已知函数()()21220232023ln 22f x x xf x '=-++-,则()2023f '=()A .2022B .2021C .2020D .20197.若对m ∀∈R ,,a b ∃∈R ,使得()f m a b=-成立,则称函数()f x 满足性质Ω,下列函数不满足...性质Ω的是()A .()23f x x x=+B .()()211f x x =+C .()1ex f x -+=D .()()cos 12f x x =-对于C ,1x -+∈R ,()1e xf x -+∴=的值域为()0,∞+;()1e x f x -+'=- ,()f x '∴的值域为(),0∞-;则()f x 的值域不是()f x '值域的子集,C 不满足性质Ω;对于D ,12x -∈R ,()()cos 12f x x ∴=-的值域为[]1,1-;()()2sin 12f x x '=- ,()f x '∴的值域为[]22-,,则[][]1,12,2-⊆-,D 满足性质Ω.故选:C.8.已知函数()f x 的定义域是()(),00,∞-+∞U ,()f x '为()f x 的导函数,若()()()121f f x f x x'=+-,则()f x 在()0,∞+上的最小值为()A 1-B .15-C 1D .15-二、多选题9.已知函数()332f x x ax =+-的极值点分别为()1212,x x x x <,则下列选项正确的是()A .0a >B .()()122f x f x +=C .若()20f x <,则1a >D .过()0,2仅能做曲线()=y f x 的一条切线10.若函数()()ln 12f x x -=++的图象上,不存在互相垂直的切线,则a 的值可以是()A .-1B .3C .1D .2因为函数()f x 的图象上,不存在互相垂直的切线,所以()min 0f x '≥,即10a -≥,解得1a ≤,故选:AC11.给出定义:若函数()f x 在D 上可导,即()f x '存在,且导函数()f x '在D 上也可导,则称()f x 在D 上存在二阶导函数,记()()()f x f x ''''=,若()0f x ''<在D 上恒成立,则称()f x 在D 上为凸函数,以下四个函数在π0,2⎛⎫ ⎪⎝⎭上是凸函数的是()A .()sin cos f x x x=-B .()ln 3f x x x=-C .()331f x x x =-+-D .()exf x x -=12.设函数在区间,a b 上的导函数为f x ,f x 在区间,a b 上的导函数为f x ,若区间(),a b 上()0f x ''<,则称函数()f x 在区间(),a b 上为“凸函数”.已知()5421122012f x x mx x =--在()1,2上为“凸函数”则实数m 的取值范围的一个必要不充分条件为()A .1m >-B .m 1≥C .1m >D .0m >○热○点○题○型二利用导数研究函数的单调性利用导数研究函数单调性的关键(1)在利用导数讨论函数的单调区间时,首先要确定函数的定义域.(2)单调区间的划分要注意对导数等于零的点的确认.(3)已知函数单调性求参数范围,要注意导数等于零的情况.一、单选题1.函数()2e =-xf x x 的单调递增区间为()A .(),0∞-B .()ln2,+∞C .(],ln2∞-D .[)0,∞+【答案】C【详解】()2e xf x x =- ,()2e x f x ∴-'=,令()0f x ¢>,得ln 2x <,所以函数()2e =-xf x x 的单调递增区间为(],ln2∞-.故选:C2.已知函数()2,0,ln ,,x a xf x x x a x⎧<<⎪⎪=⎨⎪≥⎪⎩若()f x 在()0,∞+上单调递减,则实数a 的取值范围是()A .21,e ⎡⎤⎣⎦B .[]e,2eC .2,e e ⎡⎤⎣⎦D .[)e,+∞=A .c b a <<B .c a b<<C .b a c<<D .b c a<<【答案】A【详解】设()e 1xf x x =--,因为()e 1x f x '=-,所以当0x <时,()0f x '<,()f x 在(),0∞-上单调递减,4.若函数满足xf x f x >-在R 上恒成立,且a b >,则()A .()()af b bf a >B .()()af a bf b >C .()()af a bf b <D .()()af b bf a <【答案】B【详解】由()()xf x f x '>-,设()()g x xf x =,则()()()0g x xf x f x ''=+>,所以()g x 在R 上是增函数,又a b >,所以()()g a g b >,即()()af a bf b >,故选:B.5.已知()f x 是定义在R 上的偶函数,当0x ≥时,()e sin xf x x =+,则不等式()π21e f x -<的解集是()A .1π,2+⎛⎫+∞⎪⎝⎭B .1π0,2+⎛⎫⎪⎝⎭C .π1e 0,2⎛⎫+ ⎪⎝⎭D .1π1π,22-+⎛⎫⎪⎝⎭6.已知函数()f x 与()g x 定义域都为R ,满足()()()1e xx g x f x +=,且有()()()0g x xg x xg x ''+-<,()12e g =,则不等式()4f x <的解集为()A .()1,4B .()0,2C .(),2-∞D .()1,+∞7.已知函数(),若存在0使得00恒成立,则0的取值范围()A .10,1e ⎡⎤+⎢⎥⎣⎦B .211,e 2e⎡⎤+-⎢⎥⎣⎦C .11,1e ⎡⎤+⎢⎥⎣⎦D .21,e 2⎡⎤-⎣⎦【答案】D 【详解】由00()()f t x f x t =+-,可得00()()f t t x f x +=+,设函数()()e x h x f x x x =+=+,则()e 10xh x '=+>在R 上恒成立,所以()e xh x x =+单调递增,所以0t x =,则0()b f x t =-()e tf t t t =-=-,[]1,2t ∈-,令()e t g t t =-,[]1,2t ∈-,则()e 1tg t '=-,当0=t 时,()0g t '=,令()0g t '>得:(]0,2t ∈,令()0g t '<得:[)1,0t ∈-,所以()()0min 0=e 01g t g =-=,又()11e 1g --=+,()22e 2g =-,其中21e 2e 1-->+,所以实数b 的取值范围是21,e 2⎡⎤-⎣⎦.故选:D.8.已知函数()312x f x x +=+,()()42e xg x x =-,若[)12,0,x x ∀∈+∞,不等式()()()()2221e e t g x t f x +≤+恒成立,则正数t 的取值范围是()A .21,e e ⎡⎤⎢⎥⎣⎦B .22,e ⎤-⎦C .)2⎡++∞⎣D .()2e,⎡+∞⎣二、多选题9.已知函数()(1)e x f x x =+的导函数为()f x ',则()A .函数()f x 的极小值点为21e -B .(2)0f '-=C .函数()f x 的单调递减区间为(,2)-∞-D .若函数()()g x f x a =-有两个不同的零点,则21(,0)e a ∈-【答案】BCD【详解】由()(1)e x f x x =+,得()(2)e x f x x '=+,当2x =-时,(2)0f '-=,B 正确;当<2x -时,()0f x '<,函数()f x 单调递减,当2x >-时,()0f x ¢>,函数()f x 单调递增,观察图象知,当210e a -<<时,直线所以函数()()g x f x a =-有两个不同的零点时,故选:BCD10.对于三次函数()3ax bx f x =+,给出定义:设f x 是函数的导数,()f x ''是函数()f x '的导数,若方程()0f x ''=有实数解0x ,则称()()00,x f x 为函数()y f x =的“拐点”.某同学经过探究发现:任何一个三次函数都有“拐点”;任何一个三次函数都有对称中心,且“拐点”就是对称中心.若函数()()3211R 32f x x x x b b =-++∈,则()A .()f x 一定有两个极值点B .函数()y f x =在R 上单调递增C .过点()0,b 可以作曲线()y f x =的2条切线D .当712b =时,123202220222023202320232023f f f f ⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫++++= ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭三、解答题11.已知函数()321132f x x ax =-,a ∈R .(1)当2a =时,求曲线()y f x =在点()()3,3f 处的切线方程;(2)讨论()f x 的单调性.当0a =时,()20f x x '=≥,()f x \在R 上单调递增;当a<0时,若()(),0,x a ∈-∞⋃+∞,则()0f x ¢>;若(),0x a ∈,则()0f x '<;()f x \在()(),,0,a ∞∞-+上单调递增,在(),0a 上单调递减;当0a >时,若()(),0,x a ∈-∞⋃+∞,则()0f x ¢>;若()0,x a ∈,则()0f x '<;()f x \在()(),0,,a -∞+∞上单调递增,在()0,a 上单调递减;综上所述:当0a =时,()f x 在R 上单调递增;当a<0时,()f x 在()(),,0,a ∞∞-+上单调递增,在(),0a 上单调递减;当0a >时,()f x 在()(),0,,a -∞+∞上单调递增,在()0,a 上单调递减.12.已知函数()222ln 12x x f x x -+=.求函数()f x 的单调区间;○热○点○题○型三利用导数研究函数的极值、最值1.由导函数的图象判断函数y =f (x )的极值,要抓住两点(1)由y =f ′(x )的图象与x 轴的交点,可得函数y =f (x )的可能极值点.(2)由y =f ′(x )的图象可以看出y =f ′(x )的函数值的正负,从而可得到函数y =f (x )的单调性,可得极值点.2.求函数f (x )在[a ,b ]上的最大值和最小值的步骤(1)求函数在(a ,b )内的极值.(2)求函数在区间端点处的函数值f (a ),f (b ).(3)将函数f (x )的各极值与f (a ),f (b )比较,其中最大的一个为最大值,最小的一个为最小值.一、单选题1.函数()32142f x x x x =+-的极小值为()A .43-B .1C .52-D .10427.函数的定义域为R ,导函数f x 的图象如图所示,则函数f x ()A .无极大值点、有四个极小值点B .有三个极大值点、一个极小值点C .有两个极大值点、两个极小值点D .有四个极大值点、无极小值点【答案】C【详解】解:设()f x '的图象与x 轴的4个交点的横坐标从左至右依次为1234,,,x x x x ,当1x x <或23x x x <<或4x x >时,()0f x ¢>,当12x x x <<或34x x x <<时,()0f x '<,所以函数()f x 在()1,x -∞,()23,x x 和()4,x +∞上递增,在()12,x x 和()34,x x 上递减,所以函数()f x 的极小值点为24,x x ,极大值点为13,x x ,所以函数()f x 有两个极大值点、两个极小值点.故选:C .3.已知函数()π2sin 3f x x ω⎛⎫=+ ⎪⎝⎭()0ω>在()0,π上有3个极值点,则ω的取值范围为()A .13,6⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭B .1319,66⎡⎤⎢⎥⎣⎦C .1319,66⎛⎤ ⎥⎝⎦D .713,66⎛⎤ ⎥⎝⎦4.已知函数()e ln 2xx f x x =+-的极值点为1x ,函数()2h x x =的最大值为2x ,则()A .12x x >B .21x x >C .12x x ≥D .21x x ≥.若函数在1x =处有极大值,则实数的值为()A .1B .1-或3-C .1-D .3-6.已知函数()()2ln 11f x x x =+++,则()A .0x =是()f x 的极小值点B .1x =是()f x 的极大值点C .()f x 的最小值为1ln 2+D .()f x 的最大值为37.若函数()3ln f x a x x x ⎛⎫=-+ ⎪⎝⎭只有一个极值点,则a 的取值范围是()A .2e ,4⎛⎤-∞ ⎥⎝⎦B .(,0]-∞C .(]3e ,09⎧⎫-∞⎨⎬⎩⎭ D .32e e ,49 纟禳镲çú-¥睚çú镲棼铪8.已知定义域为()0,∞+的函数()f x 满足()()1f x xf x x'+=+,()10f '=,()1122g x a ax x=+--,若01a <<,则()()f x g x -的极值情况是()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 .既无极小值,也无极大值二、多选题9.已知函数()2211e e x x f x -+=+,则()A .()f x 为奇函数B .()f x 在区间()0,2上单调递减C .()f x 的极小值为22e D .()f x 的最大值为411e +10.设函数()ln x f x ax x =-,若函数()f x 有两个极值点,则实数a 的值可以是()A .12B .18C .2D .14-观察图象知,当a<0或10a 4<<时,直线y a =与函数于是当a<0或10a 4<<时,2ln 1(ln )x a x -=在(0,1)(1,⋃+∞所以实数a 的取值范围是a<0或10a 4<<,即a 的值可以是三、解答题11.已知函数()()322113f x x ax a x b =-+-+(a ,b ∈R ),其图象在点()()1,1f 处的切线方程为30x y +-=.(1)求a ,b 的值;(2)求函数()f x 的单调区间和极值;(3)求函数()f x 在区间[]2,5-上的最大值.12.已知函数()ln f x x a=+,其中a 为常数,e 为自然对数的底数.(1)当1a =-时,求()f x 的单调区间;(2)若()f x 在区间(]0,e 上的最大值为2,求a 的值.∴max ,∴,∴3e a =-③若e a -≥,即e a -≤时,在(0,e)上()0f x ¢>,∴()f x 在(0,e)上是增函数,故()f x 在(0,e]上的最大值为()()max e e 12f x f a ==+=,∴e a =不符合题意,舍去,综合以上可得e a =.。
决胜3.已知函数,曲线在处的切线方程为.()2e xf x ax =-()y f x =()()1,1f 1y bx =+(1)求的值:,a b (2)求在上的最值;()f x []0,1(3)证明:当时,.0x >()e 1e ln 0x x x x +--≥4.已知函数,.()()ln 1f x x x a x =-++R a ∈(1)若,求函数的单调区间;1a =()f x (2)若关于的不等式在上恒成立,求的取值范围;x ()2f x a≤[)2,+∞a (3)若实数满足且,证明.b 21a b <-+1b >()212ln f x b <-5.椭圆的离心率是,点是椭圆上一点,过点2222:1(0)x y E a b a b +=>>22()2,1M E 的动直线与椭圆相交于两点.()0,1P l ,A B (1)求椭圆的方程;E (2)求面积的最大值;AOB (3)在平面直角坐标系中,是否存在与点不同的定点,使恒成立?存在,xOy P Q QA PAQB PB=求出点的坐标;若不存在,请说明理由.Q 6.已知函数,.()21ln 2f x a x x⎛⎫=-+ ⎪⎝⎭()()()2R g x f x ax a =-∈(1)当时,0a =(i )求曲线在点处的切线方程;()y f x =()()22f ,(ii )求的单调区间及在区间上的最值;()f x 1,e e ⎡⎤⎢⎥⎣⎦(2)若对,恒成立,求a 的取值范围.()1,x ∀∈+∞()0g x <(1)求抛物线的表达式和的值;,t k (2)如图1,连接AC ,AP ,PC ,若△APC 是以(3)如图2,若点P 在直线BC 上方的抛物线上,过点的最大值.12CQ PQ +(1)【基础训练】请分别直接写出抛物线的焦点坐标和准线l 的方程;22y x =(2)【技能训练】如图2所示,已知抛物线上一点P 到准线l 的距离为6,求点P 的坐218y x =标;(3)【能力提升】如图3所示,已知过抛物线的焦点F 的直线依次交抛物线及准()20y ax a =>线l 于点,若求a 的值;、、A B C 24BC BF AF ==,(4)【拓展升华】古希腊数学家欧多克索斯在深入研究比例理论时,提出了分线段的“中末比”问题:点C 将一条线段分为两段和,使得其中较长一段是全线段与另一AB AC CB AC AB 段的比例中项,即满足:,后人把这个数称为“黄金分割”,把CB 512AC BC AB AC -==512-点C 称为线段的黄金分割点.如图4所示,抛物线的焦点,准线l 与y 轴AB 214y x=(0,1)F 交于点,E 为线段的黄金分割点,点M 为y 轴左侧的抛物线上一点.当(0,1)H -HF 时,求出的面积值.2MH MF=HME 10.已知双曲线的一条渐近线方程的倾斜角为,焦距为4.2222:1(0,0)x y C a b a b -=>>60︒(1)求双曲线的标准方程;C (2)A 为双曲线的右顶点,为双曲线上异于点A 的两点,且.C ,M N C AM AN ⊥①证明:直线过定点;MN ②若在双曲线的同一支上,求的面积的最小值.,M N AMN(1)试用解析几何的方法证明:(2)如果将圆分别变为椭圆、双曲线或抛物线,你能得到类似的结论吗?13.对于数集(为给定的正整数),其中,如果{}121,,,,n X x x x =-2n ≥120n x x x <<<< 对任意,都存在,使得,则称X 具有性质P .,a b X ∈,c d X ∈0ac bd +=(1)若,且集合具有性质P ,求x 的值;102x <<11,,,12x ⎧⎫-⎨⎬⎩⎭(2)若X 具有性质P ,求证:;且若成立,则;1X ∈1n x >11x =(3)若X 具有性质P ,且,求数列的通项公式.2023n x =12,,,n x x x 14.已知,是的导函数,其中.()2e xf x ax =-()f x '()f x R a ∈(1)讨论函数的单调性;()f x '(2)设,与x 轴负半轴的交点为点P ,在点P()()()2e 11x g x f x x ax =+-+-()y g x =()y g x =处的切线方程为.()y h x =①求证:对于任意的实数x ,都有;()()g x h x ≥②若关于x 的方程有两个实数根,且,证明:()()0g x t t =>12,x x 12x x <.()2112e 11e t x x --≤+-15.在平面直角坐标系中,一动圆经过点且与直线相切,设该动圆圆心xOy 1,02A ⎛⎫ ⎪⎝⎭12x =-的轨迹为曲线K ,P 是曲线K 上一点.(1)求曲线K 的方程;(2)过点A 且斜率为k 的直线l 与曲线K 交于B 、C 两点,若且直线OP 与直线交//l OP 1x =于Q 点.求的值;||||AB ACOP OQ ⋅⋅(3)若点D 、E 在y 轴上,的内切圆的方程为,求面积的最小值.PDE △()2211x y -+=PDE △16.已知椭圆C :,四点中恰有三()222210x y a b a b +=>>()()1234331,1,0,1,1,,1,22P P P P ⎛⎫⎛⎫- ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭点在椭圆C 上.(1)求椭圆C 的方程;(2)设直线l 不经过P 2点且与C 相交于A ,B 两点,若直线与直线的斜率的和为,2P A 2P B 1-证明:l 过定点.18.给定正整数k ,m ,其中,如果有限数列同时满足下列两个条件.则称2m k ≤≤{}n a 为数列.记数列的项数的最小值为.{}n a (,)k m -(,)k m -(,)G k m 条件①:的每一项都属于集合;{}n a {}1,2,,k 条件②:从集合中任取m 个不同的数排成一列,得到的数列都是的子列.{}1,2,,k {}n a 注:从中选取第项、第项、…、第项()形成的新数列{}n a 1i 2i 5i 125i i i <<<…称为的一个子列.325,,,i i i a a a ⋯{}n a (1)分别判断下面两个数列,是否为数列.并说明理由!(33)-,数列;1:1,2,3,1,2,3,1,2,3A 数列.2:1,2,3,2,1,3,1A (2)求的值;(),2G k (3)求证.234(,)2k k G k k +-≥答案:1.(1)极大值为,无极小值2e (2)证明见解析【分析】(1)求导,根据导函数的符号结合极值的定义即可得解;(2)构造函数,利用导数求出函数的最小值,再()21()()()2ln 12F x f x g x x x x x x =+=+->证明即可或者转换不等式为,通过构造函数可得证.()min0F x >()112ln 012x x x +->>【详解】(1)的定义域为,,()f x (0,)+∞()2(1ln )f x x '=-+当时,,当时,,10e x <<()0f x '>1e x >()0f x '<所以函数在上单调递增,在上单调递减,()f x 10,e ⎛⎫ ⎪⎝⎭1,e ⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭故在处取得极大值,()f x 1e x =12e e f ⎛⎫= ⎪⎝⎭所以的极大值为,无极小值;()f x 2e (2)设,()21()()()2ln 12F x f x g x x x x x x =+=+->解法一:则,()2ln 1F x x x '=--令,,()()2ln 11h x x x x =-->22()1x h x x x -'=-=当时,,单调递减,当时,,单调递增,12x <<()0h x '<()h x 2x >()0h x '>()h x 又,,,(2)1ln 40h =-<(1)0h =(4)32ln 40h =->所以存在,使得,即.0(2,4)x ∈0()0h x =002ln 10x x --=当时,,即,单调递减,01x x <<()0h x <()0F x '<()F x 当时,,即,单调递增,0x x >()0h x >()0F x '>()F x 所以当时,在处取得极小值,即为最小值,1x >()F x 0x x =故,22000000(11()()12ln )222F x F x x x x x x ≥=+-=-+设,因为,2000122()p x x x =-+0(2,4)x ∈由二次函数的性质得函数在上单调递减,2000122()p x x x =-+(2,4)故,0()(4)0p x p >=所以当时,,即.1x >()0F x >()()0f x g x +>解法二:要证,即证,()0F x >()1()12ln 012p x x x x =+->>因为,所以当时,,单调递减,()124()122x p x x x x -'=-=>()1,4x ∈()0p x '<()p x 当时,,单调递增,()4,x ∞∈+()0p x '>()p x 所以,所以,即.()()4212ln 434ln 20p x p ≥=+-=->()0F x >()()0f x g x +>方法点睛:利用导数证明不等式问题,方法如下:(1)直接构造函数法:证明不等式(或)转化为证明()()f xg x >()()f xg x <(或),进而构造辅助函数;()()0f xg x ->()()0f xg x -<()()()h x f x g x =-(2)适当放缩构造法:一是根据已知条件适当放缩;二是利用常见放缩结论;(3)构造“形似”函数,稍作变形再构造,对原不等式同解变形,根据相似结构构造辅助函数.2.(1)0(2)证明详见解析(3)2a ≤【分析】(1)利用导数求得的最小值.()g x (2)根据(1)的结论得到,利用放缩法以及裂项求和法证得不等式成立.2211ln 1n n ⎛⎫+≤ ⎪⎝⎭(3)由不等式分离参数,利用构造函数法,结合导数求得的取ln (2)10xx x x a x -+--≥a a 值范围.【详解】(1)依题意,,()21ln (,0)2f x x x x t t x =-+∈>R 所以,()()()()ln 1ln 10g x f x x x x x x '==-+=-->,所以在区间上单调递减;()111x g x x x -'=-=()g x ()0,1()()0,g x g x '<在区间上单调递增,()1,+∞()()0,g x g x '>所以当时取得最小值为.1x =()g x ()11ln110g =--=(2)要证明:对任意正整数,都有,(2)n n ≥222211111111e 234n ⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫+⋅+⋅++< ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭ 即证明,22221111ln 1111ln e234n ⎡⎤⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫+⋅+⋅++< ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎣⎦ 即证明,222111ln 1ln 1ln 1123n ⎛⎫⎛⎫⎛⎫++++++< ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭ 由(1)得,即()()()10f xg x g '=≥=ln 10,ln 1x x x x --≥≤-令,所以, *211,2,N x n n n =+≥∈222111ln 111n n n ⎛⎫+≤+-= ⎪⎝⎭所以222222111111ln 1ln 1ln 12323n n ⎛⎫⎛⎫⎛⎫++++++≤+++ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭ ,()111111111122312231n n n n <+++=-+-++-⨯⨯-- 111n=-<所以对任意正整数,都有.(2)n n ≥222211111111e 234n ⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫+⋅+⋅++< ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭ (3)若不等式恒成立,此时,ln (2)10xx x x a x -+--≥0x >则恒成立,ln 21x x x x x a x -+-≤令,()ln 21xx x x x h x x -+-=令,()()()e 10,e 10x x u x x x u x '=--≥=-≥所以在区间上单调递增,()u x[)0,∞+所以,当时等号成立,()0e 010,e 10,e 1x x u x x x ≥--=--≥≥+0x =所以,()ln e ln 21ln 1ln 212x x x x x x x x x x h x x x -+-+-+-=≥=当时等号成立,所以.ln 0,1x x x ==2a ≤利用导数求函数的最值的步骤:求导:对函数进行求导,得到它的导函数.导函数()f x ()f x '表示了原函数在不同点处的斜率或变化率.找出导数为零的点:解方程,找到使得导()0f x '=数为零的点,这些点被称为临界点,可能是函数的极值点(包括最大值和最小值),检查每个临界点以及区间的端点,并确认它们是否对应于函数的最值.3.(1),1a =e 2b =-(2);()max e 1f x =-()min 1f x =(3)证明见解析【分析】(1)利用切点和斜率列方程组,由此求得.,a b (2)利用多次求导的方法求得在区间上的单调性,由此求得在上的最值.()f x []0,1()f x []0,1(3)先证明时,,再结合(2)转化为,从0x >()()e 21f x x ≥-+()21e ln e x x x x x+--≥+而证得不等式成立.【详解】(1),()e 2x f x ax'=-∴,解得:,;()()1e 21e 1f a b f a b ⎧=-=⎪⎨=-=+'⎪⎩1a =e 2b =-(2)由(1)得:,()2e xf x x =-,令,则,()e 2x f x x '=-()e 2x h x x=-()e 2x h x '=-是增函数,令解得.()h x ()0h x '=ln 2x =∴,也即在上单调递减,()h x ()f x '()0,ln2()()0,h x h x '<在上单调递增,()ln2,+∞()()0,h x h x '>∴,∴在递增,()()ln 2ln222ln20h f ==->'()f x []0,1∴;;()()max 1e 1f x f ==-()()min 01f x f ==(3)∵,由(2)得过,()01f =()f x ()1,e 1-且在处的切线方程是,()y f x =1x =()e 21y x =-+故可猜测且时,的图象恒在切线的上方,0x >1x ≠()f x ()e 21y x =-+下面证明时,,设,,0x >()()e 21f x x ≥-+()()()e 21g x f x x =---()0x >∴,∴令,()()e 2e 2x g x x =---'()()()e 2e 2x x x g m x '--==-,()e 2x m x '=-由(2)得:在递减,在递增,()g x '()0,ln2()ln2,+∞∵,,,∴,()03e 0g '=->()10g '=0ln21<<()ln20g '<∴存在,使得,()00,1x ∈()0g x '=∴时,,时,,()()00,1,x x ∈⋃+∞()0g x '>()0,l x x ∈()0g x '<故在递增,在递减,在递增.()g x ()00,x ()0,1x ()1,+∞又,∴当且仅当时取“”,()()010g g ==()0g x ≥1x ==()()2e e 210x g x x x =----≥故,,由(2)得:,故,()e e 21x x xx+--≥0x >e 1x x ≥+()ln 1x x ≥+∴,当且仅当时取“=”,∴,1ln x x -≥1x =()e e 21ln 1x x x x x+--≥≥+即,∴,()21ln 1e e x x x x+--≥+()21e ln e x x x x x+--≥+即成立,当且仅当时“=”成立.()1ln 10e e x x x x +---≥1x =求解切线的有关的问题,关键点就是把握住切点和斜率.利用导数研究函数的单调性,如果一次求导无法求得函数的单调性时,可以考虑利用多次求导来进行求解.利用导数证明不等式恒成立,如果无法一步到位的证明,可以先证明一个中间不等式,然后再证得原不等式成立.4.(1)单调增区间为,单调减区间为;()0,1()1,+∞(2)(],2ln 2-∞(3)证明见解析【分析】(1)求导,再根据导函数的符号即可得解;(2)分离参数可得,构造函数,利用导数求出函数的最小ln 1x x a x ≤-ln (),21x xg x x x =≥-()g x 值即可得解;(3)由,得,则,要证21a b <-+21a b -<-2112()(e )e e 1a a b f x f a b ---≤=+<-+,即证,即证,构造函数()212ln f x b<-222e112ln bb b --+<-22212ln 0eb b b +-<,证明即可.()()()12ln e x h x x x x =>-()1h x <-【详解】(1)当时,,1a =()ln 1,0f x x x x x =-++>,由,得,由,得,()ln f x x '=-()0f x '>01x <<()0f x '<1x >故的单调增区间为,单调减区间为;()f x ()0,1()1,+∞(2),()ln 2,1x xf x a a x ≤∴≤- 令,ln (),21x x g x x x =≥-则,21ln ()(1)x xg x x --'=-令,则,()ln 1t x x x =-+11()1xt x x x -'=-=由,得,由,得,()0t x '>01x <<()0t x '<1x >故在递增,在递减,,()t x ()0,1()1,+∞max ()(1)0t x t ==,所以,()0t x ∴≤ln 1≤-x x 在上单调递增,,()0,()g x g x '≥∴[)2,+∞()min ()2g x g ∴=,(2)2ln 2a g ∴≤=的取值范围;a ∴(],2ln 2-∞(3),221,1b a b a <-+∴-<- 又,在上递增,11()(e )e a a f x f a --≤=+1e a y a -=+ R a ∈所以,2112()(e )e e 1a a b f x f a b ---≤=+<-+下面证明:,222e 112ln b b b --+<-即证,22212ln 0ebb b +-<令,则,21x b =>12ln 0e x x x +-<即,(2ln )e 1xx x -⋅<-令,则,()()()12ln e xh x x x x =>-()22ln 1e xh x x x x '⎛⎫=-+-⋅ ⎪⎝⎭令,则,()2()2ln 11x x x x x ϕ=-+->()()2221122()101x x x x x x ϕ---=--=<>∴函数在上单调递减,()x ϕ()1,+∞,()(1)0x ϕϕ∴<=在递减,()()0,h x h x '∴<(1,)+∞,()()1e 1h x h ∴<=-<-所以.()212ln f x b <-方法点睛:利用导数证明不等式问题,方法如下:(1)直接构造函数法:证明不等式(或)转化为证明()()f xg x >()()f xg x <(或),进而构造辅助函数;()()0f xg x ->()()0f xg x -<()()()h x f x g x =-(2)适当放缩构造法:一是根据已知条件适当放缩;二是利用常见放缩结论;(3)构造“形似”函数,稍作变形再构造,对原不等式同解变形,根据相似结构构造辅助函数.5.(1)22142x y +=(2)2(3)存在,.()0,2Q 【分析】(1)由离心率及过点列方程组求解.()2,1M,a b (2)设直线为与椭圆方程联立,将表达为的函数,由基本不l 1y kx =+1212AOB S x x =⋅- k 等式求最大值即可.(3)先讨论直线水平与竖直情况,求出,设点关于轴的对称点,证得()0,2Q B y B '三点共线得到成立.,,Q A B 'QA PAQB PB=【详解】(1)根据题意,得,解得,椭圆C 的方程为.2222222211c a a b c a b ⎧=⎪⎪⎪=+⎨⎪⎪+=⎪⎩222422a b c ⎧=⎪=⎨⎪=⎩22142x y +=(2)依题意,设,直线的斜率显然存在,()()1122,,,A x y B x y l 故设直线为,联立,消去,得,l 1y kx =+221142y kx x y =+⎧⎪⎨+=⎪⎩y ()2212420k x kx ++-=因为直线恒过椭圆内定点,故恒成立,,l ()0,1P 0∆>12122242,1212k x x x x k k +=-=-++故,()2221212221224212111214414222122AOBk S x x x x x x k k k k ⋅+⎛⎫⎛⎫=⋅=⨯-=⨯-⨯= ⎪ ⎪+⎝-+-⎝++⎭⎭- 令,所以,当且仅当,即时取得214,1t k t =+≥22222211AOB t S t t t=×=×£++1t =0k =等号,综上可知:面积的最大值为.AOB 2(3)当平行于轴时,设直线与椭圆相交于两点,如果存在点满足条件,l x ,C D Q 则有,即,所以点在轴上,可设的坐标为;||||1||||QC PC QD PD ==QC QD =Q y Q ()00,y 当垂直于轴时,设直线与椭圆相交于两点,如果存在点满足条件,l x ,M N Q 则有,即,解得或,||||||||QM PM QN PN =00221212y y --=++01y =02y =所以若存在不同于点的定点满足条件,则点的坐标为;P Q Q ()0,2当不平行于轴且不垂直于轴时,设直线方程为,l x x l 1y kx =+由(2)知,12122242,1212k x x x x k k --+==++又因为点关于轴的对称点的坐标为,B y B '()22,x y -又,,11111211QA y kx k k x x x --===-22222211QB y kx k k x x x '--===-+--.方法点睛:直线与椭圆0Ax By C ++=时,取得最大值2222220a A b B C +-=MON S 6.(1)(i );(322ln 220x y +--=(2)11,22⎡⎤-⎢⎥⎣⎦故曲线在点处的切线方程为,()y f x =()()22f ,()()32ln 222y x --+=--即;322ln 220x y +--=(ii ),,()21ln 2f x x x =-+()0,x ∈+∞,()211x f x x x x -'=-+=令,解得,令,解得,()0f x ¢>()0,1x ∈()0f x '<()1,x ∈+∞当时,,1,e e x ⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦()()max 112f x f ==-又,,221111ln 1e 2e e 2e f ⎛⎫=-+=-- ⎪⎝⎭()2211e e ln e e 122f =-+=-+其中,()222211111e 1e 1e 20e 2e 222ef f ⎛⎫⎛⎫-=----+=--> ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭故,()()2min 1e e 12f x f ==-+故的单调递增区间为,单调递减区间为;()f x ()0,1()1,+∞在区间上的最大值为,最小值为;()f x 1,e e ⎡⎤⎢⎥⎣⎦12-21e 12-+(2),()21ln 22xg x a x x a ⎭-+⎛=⎪-⎫ ⎝对,恒成立,()1,x ∀∈+∞21ln 202a x x ax ⎛⎫-+-< ⎪⎝⎭变形为对恒成立,ln 122x a xa x<--⎛⎫ ⎪⎝⎭()1,x ∀∈+∞令,则,()(),1,ln x h x x x ∈=+∞()21ln xh x x -'=当时,,单调递增,()1,e x ∈()0h x '>()ln xh x x =当时,,单调递减,()e,+x ∈∞()0h x '<()ln xh x x =其中,,当时,恒成立,()10h =()ln e 1e e e h ==1x >()ln 0x h x x =>故画出的图象如下:()ln x h x x =其中恒过点122y xa a ⎛⎫ ⎪⎝=⎭--(2,1A 又,故在()210111h -'==()ln x h x x =又在上,()2,1A 1y x =-()对于2111644y x x =-+-∴点,即()0,6C -6OC =∵2114,14P m m m ⎛-+- ⎝∴点,3,64N m m ⎛⎫- ⎪⎝⎭∴,22111316624444PN m m m m m⎛⎫=-+---=-+ ⎪⎝⎭∵轴,PN x ⊥∴,//PN OC ∴,PNQ OCB ∠=∠∴,Rt Rt PQN BOC ∴,PN NQ PQ BC OC OB ==∵,8,6,10OB OC BC ===∴,34,55QN PN PQ PN==∵轴,NE y ⊥∴轴,//NE x ∴,CNE CBO ∴,5544CN EN m ==∴,2215111316922444216CQ PQ m m m m ⎛⎫+=-+=--+⎪⎝⎭当时,取得最大值.132m =12CQ PQ+16916关键点点睛:熟练的掌握三角形相似的判断及性质是解决本题的关键.8.(1)详见解析;(2)①具有性质;理由见解析;②P 1346【分析】(1)当时,先求得集合,由题中所给新定义直接判断即可;10n =A (2)当时,先求得集合, 1010n =A ①根据,任取,其中,可得,{}2021|T x x S =-∈02021t x T =-∈0x S ∈0120212020x ≤-≤利用性质的定义加以验证,即可说明集合具有性质;P T P ②设集合有个元素,由(1)可知,任给,,则与中必有个S k x S ∈12020x ≤≤x 2021x -1不超过,从而得到集合与中必有一个集合中至少存在一半元素不超过,然后利1010S T 1010用性质的定义列不等式,由此求得的最大值.P k【详解】(1)当时,,10n ={}1,2,,19,20A = 不具有性质,{}{}|910,11,12,,19,20B x A x =∈>= P 因为对任意不大于的正整数,10m 都可以找到该集合中的两个元素与,使得成立,110b =210b m =+12||b b m -=集合具有性质,{}*|31,N C x A x k k =∈=-∈P 因为可取,对于该集合中任一元素,110m =<,(),都有.112231,31c k c k =-=-*12,N k k ∈121231c c k k -=-≠(2)当时,集合,1010n ={}()*1,2,3,,2019,2020,1010N A m m =≤∈ ①若集合具有性质,那么集合一定具有性质.S P {}2021|T x x S =-∈P 首先因为,任取,其中.{}2021|T x x S =-∈02021t x T =-∈0x S ∈因为,所以.S A ⊆{}01,2,3,,2020x ∈ 从而,即,所以.0120212020x ≤-≤t A ∈T A ⊆由具有性质,可知存在不大于的正整数,S P 1010m 使得对中的任意一对元素,都有.s 12,s s 12s s m -≠对于上述正整数,从集合中任取一对元素,m {}2021|T x x S =-∈112021t x -=,其中,则有.222021t x =-12,x x S ∈1212t t s s m --≠=所以,集合具有性质P ;{}2021|T x x S =-∈②设集合有个元素,由(1)可知,若集合具有性质,S k S P 那么集合一定具有性质.{}2021|T x x S =-∈P 任给,,则与中必有一个不超过.x S ∈12020x ≤≤x 2021x -1010所以集合与中必有一个集合中至少存在一半元素不超过.S T 1010不妨设中有个元素不超过.S 2k t t ⎛⎫≥ ⎪⎝⎭12,,,t b b b 1010由集合具有性质,可知存在正整数.S P 1010m ≤使得对中任意两个元素,都有.S 12,s s 12s s m -≠所以一定有.12,,,t b m b m b m S +++∉ 又,故.100010002000i b m +≤+=121,,,b m b m b m A +++∈ 即集合中至少有个元素不在子集中,A t S 因此,所以,得.20202k k k t +≤+≤20202k k +≤1346k ≤当时,取,{}1,2,,672,673,,1347,,2019,2020S = 673m =则易知对集合中的任意两个元素,都有,即集合具有性质.S 12,y y 12673y y -≠S P 而此时集合S 中有个元素,因此,集合元素个数的最大值为.1346S 1346解新定义题型的步骤:(1)理解“新定义”——明确“新定义”的条件、原理、方法、步骤和结论.(2)重视“举例”,利用“举例”检验是否理解和正确运用“新定义”;归纳“举例”提供的解题方法.归纳“举例”提供的分类情况.(3)类比新定义中的概念、原理、方法,解决题中需要解决的问题.9.(1),10,8⎛⎫ ⎪⎝⎭18y =-(2)或()42,4()42,4-(3)14a =(4)或51-35-【分析】(1)根据焦点和准线方程的定义求解即可;(2)先求出点P 的纵坐标为4,然后代入到抛物线解析式中求解即可;(3)如图所示,过点B 作轴于D ,过点A 作轴于E ,证明,推BD y ⊥AE y ⊥FDB FHC ∽出,则,点B 的纵坐标为,从而求出,证明16FD a =112OD OF DF a =-=112a 36BD a =,即可求出点A 的坐标为,再把点A 的坐标代入抛物线解析式AEF BDF ∽123,24a ⎛⎫ ⎪⎝+⎭-中求解即可;(4)如图,当E 为靠近点F 的黄金分割点的时候,过点M 作于N ,则,MN l ⊥MN MF=先证明是等腰直角三角形,得到,设点M 的坐标为,则MNH △NH MN=21,4m m ⎛⎫⎪⎝⎭过点B 作轴于D ,过点BD y ⊥由题意得点F 的坐标为F ⎛ ⎝1FH =当E 为靠近点F 的黄金分割点的时候,过点∵在中,Rt MNH △sin MHN ∠∴,∴是等腰直角三角形,45MHN ︒=MNH △双曲线方程联立,利用韦达定理及题目条件可得,后由题意可得AM AN ⋅= ()()222131t t m -+=-所过定点坐标;②结合①及图形可得都在左支上,则可得,后由图象可得,M N 213m <,后通过令,结合单调性229113m S m +=-223113m λλ⎛⎫+=≤< ⎪⎝⎭()423313f x x x x ⎛⎫=-≤< ⎪⎝⎭可得答案.【详解】(1)设双曲线的焦距为,C 2c 由题意有解得.2223,24,,ba c c ab ⎧=⎪⎪=⎨⎪=+⎪⎩1,3,2a b c ===故双曲线的标准方程为;C 2213y x -=(2)①证明:设直线的方程为,点的坐标分别为,MN my x t =+,M N ()()1122,,,x y x y 由(1)可知点A 的坐标为,()1,0联立方程消去后整理为,2213y x my x t ⎧-=⎪⎨⎪=+⎩x ()222316330m y mty t --+-=可得,2121222633,3131mt t y y y y m m -+==--,()212122262223131m t tx x m y y t t m m +=+-=-=--,()()()()222222222121212122223363313131m t m t m t x x my t my t m y y mt y y t t m m m -+=--=-++=-+=----由,()()11111,,1,AM x y AN x y =-=-有()()()1212121212111AM AN x x y y x x x x y y ⋅=--+=-+++,()()()()22222222222222222132331313131313131t t t t t t m t t t m m m m m m -----++-=--++===------由,可得,有或,AM AN ⊥0AM AN ⋅=1t =-2t =当时,直线的方程为,过点,不合题意,舍去;1t =-MN 1my x =-()1,0当时,直线的方程为,过点,符合题意,2t =MN 2my x =+()2,0-②由①,设所过定点为121224,31x x x x m +==-若在双曲线的同一支上,可知,M N 有12240,31x x x m +=<-关键点睛:求直线所过定点常采取先猜后证或类似于本题处理方式,设出直线方程,通过题一方面:由以上分析可知,设椭圆方程为一方面:同理设双曲线方程为()22221y m x a b +-=,()2222221b x a k x m a b -+=化简并整理得()(2222222112ba k x a mk x a m ---+一方面:同理设抛物线方程为(22x p y =,()212x p k x n =+化简并整理得,由韦达定理可得12220pk x x pn --=2,2x x pk x x pn +=⋅=-(2)构造,故转化为等价于“对任()()()()()13131931x x xx f x k k g x f x +--==+++()()()123g x g x g x +>意,,恒成立”,换元后得到(),分,和1x 2x 3R x ∈()()11k g x q t t -==+3t ≥1k >1k =三种情况,求出实数k 的取值范围.1k <【详解】(1)由条件①知,当时,有,即在R 上单调递增.12x x <()()12f x f x <()f x 再结合条件②,可知存在唯一的,使得,从而有.0R x ∈()013f x =()093x x f x x --=又上式对成立,所以,R x ∀∈()00093x x f x x --=所以,即.0001393x x x --=0009313x x x ++=设,因为,所以单调递增.()93x x x xϕ=++()9ln 93ln 310x x x ϕ'=++>()x ϕ又,所以.()113ϕ=01x =所以;()931x x f x =++(2)构造函数,()()()()()13131931x x xx f x k k g x f x +--==+++由题意“对任意的,,,1x 2x 3R x ∈均存在以,,为三边长的三角形”()()()11113x f x k f x +-()()()22213x f x k f x +-()()()33313x f x k f x +-等价于“对任意,,恒成立”.()()()123g x g x g x +>1x 2x 3R x ∈又,令,()111313x x k g x -=+++1131231333x x x x t ⋅=++≥+=当且仅当时,即时取等号,91x=0x =则(),()()11k g x q t t -==+3t ≥当时,,因为且,1k >()21,3k g x +⎛⎤∈ ⎥⎝⎦()()122423k g x g x +<+≤()3213k g x +<≤所以,解得,223k +≤4k ≤即;14k <≤当时,,满足条件;1k =()()()1231g x g x g x ===当时,,因为且,1k <()2,13k g x +⎡⎫∈⎪⎢⎣⎭()()122423k g x g x ++<≤()3213k g x +<≤所以,即.2413k +≤112k -≤<综上,实数k 的取值范围是.1,42⎡⎤-⎢⎥⎣⎦复合函数零点个数问题处理思路:①利用换元思想,设出内层函数;②分别作出内层函数与外层函数的图象,分别探讨内外函数的零点个数或范围;③内外层函数相结合确定函数交点个数,即可得到复合函数在不同范围下的零点个数.13.(1)14x =(2)证明过程见解析(3),()112023k n k x --=1k n≤≤【分析】(1)由题意转化为对于,都存在,使得,其中(),m a b =(),n c d =0m n ⋅= ,选取,,通过分析求出;,,,a b c d X ∈()1,,2m a b x ⎛⎫== ⎪⎝⎭ ()(),1,n c d d ==- 14x =(2)取,,推理出中有1个为,则另一个为1,即,()()11,,m a b x x == (),n c d =,c d 1-1X ∈再假设,其中,则,推导出矛盾,得到;1k x =1k n <<101n x x <<<11x =(3)由(2)可得,设,,则有,记11x =()11,m s t =()22,n s t =1212s t t s =-,问题转化为X 具有性质P ,当且仅当集合关于原点对称,得到,,s B s X t X s t t ⎧⎫=∈∈>⎨⎬⎩⎭B ,共个数,由对称性可知也有个数,(){}234,0,,,,n B x x x x -∞=---- ()1n -()0,B +∞ ()1n -结合三角形数阵得到,得到数列为首项为1的等比123212321n n n n n n x x x x x x x x x x -----===== 12,,,n x x x 数列,设出公比为,结合求出公比,求出通项公式.q 2023n x =【详解】(1)对任意,都存在,使得,,a b X ∈,c d X ∈0ac bd +=即对于,都存在,使得,其中,(),m a b =(),n c d =0m n ⋅= ,,,a b c d X ∈因为集合具有性质P ,11,,,12x ⎧⎫-⎨⎬⎩⎭选取,,()1,,2m a b x ⎛⎫== ⎪⎝⎭ ()(),1,n c d d ==-则有,12x d -+=假设,则有,解得,这与矛盾,d x =102x x -+=0x =102x <<假设,则有,解得,这与矛盾,1d =-12x --=12x =-102x <<假设,则有,解得,这与矛盾,1d =12x -+=12x =102x <<假设,则有,解得,满足,12d =14x -+=14x =102x <<故;14x =(2)取,,()()11,,m a b x x == (),n c d =则,()10c d x +=因为,所以,即异号,120n x x x <<<< 0c d +=,c d 显然中有1个为,则另一个为1,即,,c d 1-1X ∈假设,其中,则,1k x =1k n <<101n x x <<<选取,,则有,()()1,,n m a b x x ==(),n s t =10n sx tx +=则异号,从而之中恰有一个为,,s t ,s t 1-若,则,矛盾,1s =-11n x tx t x =>≥若,则,矛盾,1t =-1n n x sx s x =<≤故假设不成立,所以;11x =(3)若X 具有性质P ,且,20231n x =>由(2)可得,11x =设,,则有,()11,m s t =()22,n s t =1212s t t s =-记,则X 具有性质P ,当且仅当集合关于原点对称,,,s B s X t X s t t ⎧⎫=∈∈>⎨⎬⎩⎭B 注意到是集合中唯一的负数,1-X 故,共个数,(){}234,0,,,,n B x x x x -∞=---- ()1n -由对称性可知也有个数,()0,B +∞ ()1n -由于,已经有个数,123421n n n n n nn n n n x x x x x x x x x x x x ----<<<<<< ()1n -对于以下三角形数阵:123421n n n n n n n n n n x x x x x xx x x x x x ----<<<<<< 1111123421n n n n n n n n x x x x xx x x x x --------<<<<< ……3321x x x x <21x x 注意到,123211111n n n x x x x x x x x x x -->>>>> 所以有,123212321n n n n n n x x x x x x x x x x -----===== 从而数列为首项为1的等比数列,设公比为,12,,,n x x x q 由于,故,解得,2023n x =112023n nx q x -==()112023n q -=故数列的通项公式为,.12,,,n x x x ()112023k n k x --=1k n ≤≤集合新定义问题,命题新颖,且存在知识点交叉,常常会和函数或数列相结合,很好的考虑了知识迁移,综合运用能力,对于此类问题,一定要解读出题干中的信息,正确理解问题的本质,转化为熟悉的问题来进行解决,要将“新”性质有机地应用到“旧”性质上,创造性的解决问题.14.(1)答案见解析(2)①证明见解析;②证明见解析【分析】(1)求出的导数,结合解不等式可得答案;()e 2x f x ax'=-(2)①,利用导数的几何意义求得的表达式,由此构造函数,()y h x =()()()F x g x h x =-利用导数判断其单调性,求其最小值即可证明结论;②设的根为,求得其表达式,()h x t=1x '并利用函数单调性推出,设曲线在点处的切线方程为,设11x x '≤()y g x =()0,0()y t x =的根为,推出,从而,即可证明结论.()t x t=2x '22x x '≥2121x x x x ''-≤-【详解】(1)由题意得,令,则,()e 2x f x ax'=-()e 2x g x ax=-()e 2x g x a'=-当时,,函数在上单调递增;0a ≤()0g x '>()f x 'R 当时,,得,,得,0a >()0g x '>ln 2x a >()0g x '<ln 2x a <所以函数在上单调递减,在上单调递增.()f x '(),ln 2a -∞()ln 2,a +∞(2)①证明:由(1)可知,令,有或,()()()1e 1x g x x =+-()0g x ==1x -0x =故曲线与x 轴负半轴的唯一交点P 为.()y g x =()1,0-曲线在点处的切线方程为,()1,0P -()y h x =则,令,则,()()()11h x g x '=-+()()()F x g x h x =-()()()()11F x g x g x '=--+所以,.()()()()11e 2e x F x g x g x '''=-=+-()10F '-=当时,若,,1x <-(],2x ∈-∞-()0F x '<若,令,则,()2,1x --()1()e 2e x m x x =+-()()e 30xm x x '=+>故在时单调递增,.()F x '()2,1x ∈--()()10F x F ''<-=故,在上单调递减,()0F x '<()F x (),1-∞-当时,由知在时单调递增,1x >-()()e 30x m x x '=+>()F x '()1,x ∈-+∞,在上单调递增,()()10F x F ''>-=()F x ()1,-+∞设曲线在点处的切线方程为()y g x =()0,0令()()()()(1e x T x g x t x x =-=+当时,2x ≤-()()2e x T x x =+-'()()2e xn x x =+-设,∴()()1122,,,B x y C x y 1x 又1211,22AB x AC x =+=+依题意,即,则,0bc <02x >()()220220004482x y c x x b =+---因为,所以,2002y x =0022x b c x -=-所以,()()00000242248122424S b c x x x x x -⋅=-++≥-⋅+=-=-当且仅当,即时上式取等号,00422x x -=-04x =所以面积的最小值为8.PDE △方法点睛:圆锥曲线中最值或范围问题的常见解法:(1)几何法,若题目的条件和结论能明显体现几何特征和意义,则考虑利用几何法来解决;(2)代数法,若题目的条件和结论能体现某种明确的函数关系,则可首先建立目标函数,再求这个函数的最值或范围.16.(1)2214x y +=(2)证明见解析(3)存在,7,,777⎛⎫⎛⎫-∞- ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝+∞⎝⎭⎭ 【分析】(1)根据椭圆的对称性,得到三点在椭圆C 上.把的坐标代入椭圆234,,P P P 23,P P C ,求出,即可求出椭圆C 的方程;22,a b (2)当斜率不存在时,不满足;当斜率存在时,设,与椭圆方程联立,利():1l y kx t t =+≠用判别式、根与系数的关系,结合已知条件得到,能证明直线l 过定点;21t k =--()2,1-(3)利用点差法求出直线PQ 的斜率,从而可得直线PQ 的方程,与抛物线方程联14PQ k t =立,由,及点G 在椭圆内部,可求得的取值范围,设直线TD 的方程为,0∆>2t 1x my =+与抛物线方程联立,由根与系数的关系及,可求得m 的取值范围,进而可求得直线11DA TB k k =的斜率k 的取值范围.2l【详解】(1)根据椭圆的对称性,两点必在椭圆C 上,34331,,1,22P P ⎛⎫⎛⎫- ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭又的横坐标为1,4P ∴椭圆必不过,()11,1P ∴三点在椭圆C 上.()234330,1,1,,1,22P P P ⎛⎫⎛⎫- ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭把代入椭圆C ,()3231,20,1,P P ⎛⎫- ⎪ ⎪⎝⎭得,解得,222111314b a b ⎧=⎪⎪⎨⎪+=⎪⎩2241a b ⎧=⎨=⎩∴椭圆C 的方程为.2214x y +=(2)证明:①当斜率不存在时,设,,:l x m =()(),,,A A A m y B m y -∵直线与直线的斜率的和为,2P A 2P B 1-∴,221121A A P A P B y y k k m m m ----+=+==-解得m =2,此时l 过椭圆右顶点,不存在两个交点,故不满足.②当斜率存在时,设,,,:l y kx t =+1t ≠()()1122,,,A x y B x y 联立,消去y 整理得,22440y kx tx y =+⎧⎨+-=⎩()222148440k x ktx t +++-=则,,122814kt x x k -+=+21224414t x x k -=+则()()()()222112************111111P A P B x y x y x kx t x kx t y y k k x x x x x x -+-+-++---+=+==,()()()()()()12121222222448218114141144411142t k k kx x t tk t k t k k t t x t x x x +-+=--⋅+-⋅-++===--+-+又,∴,此时,1t ≠21t k =--()()222222644144464161664k t k t k t k ∆=-+-=-+=-故存在k ,使得成立,0∆>∴直线l 的方程为,即21y kx k =--()12y k x +=-∴l 过定点.()2,1-(3)∵点P ,Q 在椭圆上,所以,,2214P P x y +=2214Q Q x y +=两式相减可得,()()()()04PQ P Q P Q P Q y xy x x x y y +-++-=又是线段PQ 的中点,()1,G t -∴,2,2P Q P Q x x x x t+=-=∴直线PQ 的斜率,()144P Q P QP Q P QPQ x x k ty y x y y x +==-=--+∴直线PQ 的方程为,与抛物线方程联立消去x 可得,()114y x t t =++()22164410y ty t -++=由题可知,∴,()2161210t ∆=->2112t >又G 在椭圆内部,可知,∴,故,2114t +<234t <213124t <<设,,由图可知,,221212,,,44y y A y B y ⎛⎫⎛⎫ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭223434,,,44y y T y D y ⎛⎫⎛⎫ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭2134,y y y y >>∴,()2121216,441y y t y y t +==+当直线TD 的斜率为0时,此时直线TD 与抛物线只有1个交点,不合要求,舍去,设直线TD 的方程为,与抛物线方程联立,消去x 可得,()10x my m =+≠2440y my --=∴,34344,4y y m y y +==-由,可知,即,11//ATB D 11DA TB k k =3142222234214444y y y y y y y y --=--∴,即,1342y y y y +=+1243y y y y -=-∴,()()221212343444y y y y y y y y +-=+-∵,()()()()()222212124161641161210,128y y y y t t t +-=-+=-∈∴,解得,即,()()223434416160,128y y y y m +-=+∈27m <()7,7m ∈-∴直线TD 即的斜率.2l 771,77,k m ⎛⎫⎛⎫=∈-∞- ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝+∞⎝⎭⎭ 思路点睛:处理定点问题的思路:(1)确定题目中的核心变量(此处设为),k (2)利用条件找到与过定点的曲线的联系,得到有关与的等式,k (),0F x y =k ,x y (3)所谓定点,是指存在一个特殊的点,使得无论的值如何变化,等式恒成立,()00,x y k 此时要将关于与的等式进行变形,直至找到,k ,x y ()00,x y ①若等式的形式为整式,则考虑将含的式子归为一组,变形为“”的形式,让括号中式k ()k ⋅子等于0,求出定点;②若等式的形式是分式,一方面可考虑让分子等于0,一方面考虑分子和分母为倍数关系,可消去变为常数.k 17.(1)1y =-(2)2ln23-+【分析】(1)由题意,将代入函数的解析式中,对函数进行求导,得到1m =()f x ()f x 和,代入切线方程中即可求解;()1f '()1f (2)得到函数的解析式,对进行求导,利用根的判别式以及韦达定理对()g x ()g x 进行化简,利用换元法,令,,可得,12122()()y x x b x x =--+12x t x =01t <<2(1)ln 1t y t t -=-+根据,求出的范围,构造函数,对进行求导,利用导数得到322m ≥t 2(1)()ln 1t h t tt -=-+()h t 的单调性和最值,进而即可求解.()h t 【详解】(1)已知(为常数),函数定义域为,()ln f x x mx =-m (0,)+∞当时,函数,1m =()ln f x x x =-可得,此时,又,11()1x f x x x -'=-=()=01f '()11=f -所以曲线在点处的切线方程为,即.()y f x =()()1,1f (1)0(1)y x --=⨯-1y =-(2)因为,函数定义域为,22()2()2ln 2g x f x x x mx x =+=-+(0,)+∞可得,222(1)()22x mx g x m x x x -+=-+='此时的两根,即为方程的两根,()0g x '=1x 2x 210x mx -+=因为,所以,由韦达定理得,,322m ≥240m ∆=->12x x m +=121=x x 又,所以1212lnx x b x x =-121212121212ln 22()()()()xx y x x b x x x x x x x x =--=--++-,11211211222212()ln 2ln 1x x x x x x x x x x x x --=-=⨯-++令,,所以,12x t x =01t <<2(1)ln 1t y t t -=-+因为,整理得,2212()x x m +=22212122x x x x m ++=因为,则,121=x x 2221212122x x x x m x x ++=等式两边同时除以,得,12x x 212212=x x m x x ++可得,因为,212t m t ++=322m ≥所以,,152t t +≥()()2252=2210t t x x -+--≥解得 或,则,12t ≤2t ≥102t <≤不妨设,函数定义域为,2(1)()ln 1t h t t t -=-+10,2⎛⎤⎥⎝⎦可得,22(1)()0(1)t h t t t -'=-<+所以函数在定义域上单调递减,()h t 此时,min 12()()ln223h t h ==-+故的最小值为.12122()()y x x b x x =--+2ln23-+利用导数求解在曲线上某点处的切线方程,关键点有两点,第一是切线的斜率,第二是切点。
函数与导数高考压轴题选一.选择题共2小题1.2013安徽已知函数fx=x3+ax2+bx+c有两个极值点x1,x2,若fx1=x1<x2,则关于x的方程3fx2+2afx+b=0的不同实根个数为A.3 B.4 C.5 D.62.2012福建函数fx在a,b上有定义,若对任意x1,x2∈a,b,有则称fx在a,b上具有性质P.设fx在1,3上具有性质P,现给出如下命题:①fx在1,3上的图象是连续不断的;②fx2在1,上具有性质P;③若fx在x=2处取得最大值1,则fx=1,x∈1,3;④对任意x1,x2,x3,x4∈1,3,有fx1+fx2+fx3+fx4其中真命题的序号是A.①②B.①③C.②④D.③④二.选择题共1小题3.2012新课标设函数fx=的最大值为M,最小值为m,则M+m=.三.选择题共23小题4.2014陕西设函数fx=lnx+,m∈R.Ⅰ当m=ee为自然对数的底数时,求fx的极小值;Ⅱ讨论函数gx=f′x﹣零点的个数;Ⅲ若对任意b>a>0,<1恒成立,求m的取值范围.5.2013新课标Ⅱ已知函数fx=e x﹣lnx+mΙ设x=0是fx的极值点,求m,并讨论fx的单调性;Ⅱ当m≤2时,证明fx>0.6.2013四川已知函数,其中a是实数,设Ax1,fx1,Bx2,fx2为该函数图象上的点,且x1<x2.Ⅰ指出函数fx的单调区间;Ⅱ若函数fx的图象在点A,B处的切线互相垂直,且x2<0,求x2﹣x1的最小值;Ⅲ若函数fx的图象在点A,B处的切线重合,求a的取值范围.7.2013湖南已知函数fx=.Ⅰ求fx的单调区间;Ⅱ证明:当fx1=fx2x1≠x2时,x1+x2<0.8.2013辽宁已知函数fx=1+xe﹣2x,gx=ax++1+2xcosx,当x∈0,1时,I求证:;II若fx≥gx恒成立,求实数a的取值范围.9.2013陕西已知函数fx=e x,x∈R.Ⅰ若直线y=kx+1与f x的反函数gx=lnx的图象相切,求实数k的值;Ⅱ设x>0,讨论曲线y=f x 与曲线y=mx2m>0公共点的个数.Ⅲ设a<b,比较与的大小,并说明理由.10.2013湖北设n是正整数,r为正有理数.Ⅰ求函数fx=1+x r+1﹣r+1x﹣1x>﹣1的最小值;Ⅱ证明:;Ⅲ设x∈R,记x为不小于x的最小整数,例如.令的值.参考数据:.11.2012辽宁设fx=lnx+1++ax+ba,b∈R,a,b为常数,曲线y=fx与直线y=x在0,0点相切.I求a,b的值;II证明:当0<x<2时,fx<.12.2012福建已知函数fx=axsinx﹣a∈R,且在上的最大值为,1求函数fx的解析式;2判断函数fx在0,π内的零点个数,并加以证明.13.2012湖北设函数fx=ax n1﹣x+bx>0,n为正整数,a,b为常数,曲线y=fx在1,f1处的切线方程为x+y=1Ⅰ求a,b的值;Ⅱ求函数fx的最大值;Ⅲ证明:fx<.14.2012湖南已知函数fx=e x﹣ax,其中a>0.1若对一切x∈R,fx≥1恒成立,求a的取值集合;2在函数fx的图象上取定点Ax1,fx1,Bx2,fx2x1<x2,记直线AB的斜率为K,证明:存在x0∈x1,x2,使f′x0=K恒成立.15.2012四川已知a为正实数,n为自然数,抛物线与x轴正半轴相交于点A,设fn为该抛物线在点A处的切线在y轴上的截距.Ⅰ用a和n表示fn;Ⅱ求对所有n都有成立的a的最小值;Ⅲ当0<a<1时,比较与的大小,并说明理由.16.2011四川已知函数fx=x+,hx=.Ⅰ设函数Fx=fx﹣hx,求Fx的单调区间与极值;Ⅱ设a∈R,解关于x的方程log4fx﹣1﹣=log2ha﹣x﹣log2h4﹣x;Ⅲ试比较f100h100﹣与的大小.17.2011陕西设函数fx定义在0,+∞上,f1=0,导函数f′x=,gx=fx+f′x.Ⅰ求gx的单调区间和最小值;Ⅱ讨论gx与的大小关系;Ⅲ是否存在x0>0,使得|gx﹣gx0|<对任意x>0成立若存在,求出x0的取值范围;若不存在请说明理由.18.2011四川已知函数fx=x+,hx=.Ⅰ设函数Fx=18fx﹣x2hx2,求Fx的单调区间与极值;Ⅱ设a∈R,解关于x的方程lg fx﹣1﹣=2lgha﹣x﹣2lgh4﹣x;Ⅲ设n∈N n,证明:fnhn﹣h1+h2+…+hn≥.19.2010四川设,a>0且a≠1,gx是fx的反函数.Ⅰ设关于x的方程求在区间2,6上有实数解,求t的取值范围;Ⅱ当a=e,e为自然对数的底数时,证明:;Ⅲ当0<a≤时,试比较||与4的大小,并说明理由.20.2010全国卷Ⅱ设函数fx=1﹣e﹣x.Ⅰ证明:当x>﹣1时,fx≥;Ⅱ设当x≥0时,fx≤,求a的取值范围.21.2010陕西已知函数fx=,gx=alnx,a∈R,Ⅰ若曲线y=fx与曲线y=gx相交,且在交点处有共同的切线,求a的值和该切线方程;Ⅱ设函数hx=fx﹣gx,当hx存在最小值时,求其最小值φa的解析式;Ⅲ对Ⅱ中的φa和任意的a>0,b>0,证明:φ′≤≤φ′.22.2009全国卷Ⅱ设函数fx=x2+aln1+x有两个极值点x1、x2,且x1<x2,Ⅰ求a的取值范围,并讨论fx的单调性;Ⅱ证明:fx2>.23.2009湖北在R上定义运算:b、c∈R是常数,已知f1x=x2﹣2c,f2x=x﹣2b,fx=f1xf2x.①如果函数fx在x=1处有极值,试确定b、c的值;②求曲线y=fx上斜率为c的切线与该曲线的公共点;③记gx=|f′x|﹣1≤x≤1的最大值为M,若M≥k对任意的b、c恒成立,试求k的取值范围.参考公式:x3﹣3bx2+4b3=x+bx﹣2b224.2009湖北已知关于x的函数fx=﹣x3+bx2+cx+bc,其导函数为f′x.令gx=|f′x|,记函数gx 在区间﹣1、1上的最大值为M.Ⅰ如果函数fx在x=1处有极值﹣,试确定b、c的值:Ⅱ若|b|>1,证明对任意的c,都有M>2Ⅲ若M≧K对任意的b、c恒成立,试求k的最大值.25.2008江苏请先阅读:在等式cos2x=2cos2x﹣1x∈R的两边求导,得:cos2x′=2cos2x﹣1′,由求导法则,得﹣sin2x2=4cosx ﹣sinx,化简得等式:sin2x=2cosxsinx.1利用上题的想法或其他方法,结合等式1+x n=C n0+C n1x+C n2x2+…+C n n x n x∈R,正整数n≥2,证明:.2对于正整数n≥3,求证:i;ii;iii.26.2008天津已知函数fx=x4+ax3+2x2+bx∈R,其中a,b∈R.Ⅰ当时,讨论函数fx的单调性;Ⅱ若函数fx仅在x=0处有极值,求a的取值范围;Ⅲ若对于任意的a∈﹣2,2,不等式fx≤1在﹣1,1上恒成立,求b的取值范围.四.解答题共4小题27.2008福建已知函数fx=ln1+x﹣x1求fx的单调区间;2记fx在区间0,nn∈N上的最小值为b n令a n=ln1+n﹣b ni如果对一切n,不等式恒成立,求实数c的取值范围;ii求证:.28.2007福建已知函数fx=e x﹣kx,1若k=e,试确定函数fx的单调区间;2若k>0,且对于任意x∈R,f|x|>0恒成立,试确定实数k的取值范围;3设函数Fx=fx+f﹣x,求证:F1F2…Fn>n∈N.29.2006四川已知函数,fx的导函数是f′x.对任意两个不相等的正数x1、x2,证明:Ⅰ当a≤0时,;Ⅱ当a≤4时,|f′x1﹣f′x2|>|x1﹣x2|.30.2006辽宁已知f0x=x n,其中k≤nn,k∈N+,设Fx=C n0f0x2+C n1f1x2+…+C n n f n x2,x∈﹣1,1.1写出f k1;2证明:对任意的x1,x2∈﹣1,1,恒有|Fx1﹣Fx2|≤2n﹣1n+2﹣n﹣1.函数与导数高考压轴题选参考答案与试题解析一.选择题共2小题1.2013安徽已知函数fx=x3+ax2+bx+c有两个极值点x1,x2,若fx1=x1<x2,则关于x的方程3fx2+2afx+b=0的不同实根个数为A.3 B.4 C.5 D.6解答解:∵函数fx=x3+ax2+bx+c有两个极值点x1,x2,∴f′x=3x2+2ax+b=0有两个不相等的实数根,∴△=4a2﹣12b>0.解得=.∵x1<x2,∴,.而方程3fx2+2afx+b=0的△1=△>0,∴此方程有两解且fx=x1或x2.不妨取0<x1<x2,fx1>0.①把y=fx向下平移x1个单位即可得到y=fx﹣x1的图象,∵fx1=x1,可知方程fx=x1有两解.②把y=fx向下平移x2个单位即可得到y=fx﹣x2的图象,∵fx1=x1,∴fx1﹣x2<0,可知方程fx=x2只有一解.综上①②可知:方程fx=x1或fx=x2.只有3个实数解.即关于x的方程3fx2+2afx+b=0的只有3不同实根.故选:A.2.2012福建函数fx在a,b上有定义,若对任意x1,x2∈a,b,有则称fx在a,b上具有性质P.设fx在1,3上具有性质P,现给出如下命题:①fx在1,3上的图象是连续不断的;②fx2在1,上具有性质P;③若fx在x=2处取得最大值1,则fx=1,x∈1,3;④对任意x1,x2,x3,x4∈1,3,有fx1+fx2+fx3+fx4其中真命题的序号是A.①②B.①③C.②④D.③④解答解:在①中,反例:fx=在1,3上满足性质P,但fx在1,3上不是连续函数,故①不成立;在②中,反例:fx=﹣x在1,3上满足性质P,但fx2=﹣x2在1,上不满足性质P,故②不成立;在③中:在1,3上,f2=f≤,∴,故fx=1,∴对任意的x1,x2∈1,3,fx=1,故③成立;在④中,对任意x1,x2,x3,x4∈1,3,有=≤≤=fx1+fx2+fx3+fx4,∴fx1+fx2+fx3+fx4,故④成立.故选D.二.选择题共1小题3.2012新课标设函数fx=的最大值为M,最小值为m,则M+m=2.解答解:函数可化为fx==,令,则为奇函数,∴的最大值与最小值的和为0.∴函数fx=的最大值与最小值的和为1+1+0=2.即M+m=2.故答案为:2.三.选择题共23小题4.2014陕西设函数fx=lnx+,m∈R.Ⅰ当m=ee为自然对数的底数时,求fx的极小值;Ⅱ讨论函数gx=f′x﹣零点的个数;Ⅲ若对任意b>a>0,<1恒成立,求m的取值范围.解答解:Ⅰ当m=e时,fx=lnx+,∴f′x=;∴当x∈0,e时,f′x<0,fx在0,e上是减函数;当x∈e,+∞时,f′x>0,fx在e,+∞上是增函数;∴x=e时,fx取得极小值为fe=lne+=2;Ⅱ∵函数gx=f′x﹣=﹣﹣x>0,令gx=0,得m=﹣x3+xx>0;设φx=﹣x3+xx>0,∴φ′x=﹣x2+1=﹣x﹣1x+1;当x∈0,1时,φ′x>0,φx在0,1上是增函数,当x∈1,+∞时,φ′x<0,φx在1,+∞上是减函数;∴x=1是φx的极值点,且是极大值点,∴x=1是φx的最大值点,∴φx的最大值为φ1=;又φ0=0,结合y=φx的图象,如图;可知:①当m>时,函数gx无零点;②当m=时,函数gx有且只有一个零点;③当0<m<时,函数gx有两个零点;④当m≤0时,函数gx有且只有一个零点;综上,当m>时,函数gx无零点;当m=或m≤0时,函数gx有且只有一个零点;当0<m<时,函数gx有两个零点;Ⅲ对任意b>a>0,<1恒成立,等价于fb﹣b<fa﹣a恒成立;设hx=fx﹣x=lnx+﹣xx>0,则hb<ha.∴hx在0,+∞上单调递减;∵h′x=﹣﹣1≤0在0,+∞上恒成立,∴m≥﹣x2+x=﹣+x>0,∴m≥;对于m=,h′x=0仅在x=时成立;∴m的取值范围是,+∞.5.2013新课标Ⅱ已知函数fx=e x﹣lnx+mΙ设x=0是fx的极值点,求m,并讨论fx的单调性;Ⅱ当m≤2时,证明fx>0.解答Ⅰ解:∵,x=0是fx的极值点,∴,解得m=1.所以函数fx=e x﹣lnx+1,其定义域为﹣1,+∞.∵.设gx=e x x+1﹣1,则g′x=e x x+1+e x>0,所以gx在﹣1,+∞上为增函数,又∵g0=0,所以当x>0时,gx>0,即f′x>0;当﹣1<x<0时,gx<0,f′x<0.所以fx在﹣1,0上为减函数;在0,+∞上为增函数;Ⅱ证明:当m≤2,x∈﹣m,+∞时,lnx+m≤lnx+2,故只需证明当m=2时fx>0.当m=2时,函数在﹣2,+∞上为增函数,且f′﹣1<0,f′0>0.故f′x=0在﹣2,+∞上有唯一实数根x0,且x0∈﹣1,0.当x∈﹣2,x0时,f′x<0,当x∈x0,+∞时,f′x>0,从而当x=x0时,fx取得最小值.由f′x0=0,得,lnx0+2=﹣x0.故fx≥=>0.综上,当m≤2时,fx>0.6.2013四川已知函数,其中a是实数,设Ax1,fx1,Bx2,fx2为该函数图象上的点,且x1<x2.Ⅰ指出函数fx的单调区间;Ⅱ若函数fx的图象在点A,B处的切线互相垂直,且x2<0,求x2﹣x1的最小值;Ⅲ若函数fx的图象在点A,B处的切线重合,求a的取值范围.解答解:I当x<0时,fx=x+12+a,∴fx在﹣∞,﹣1上单调递减,在﹣1,0上单调递增;当x>0时,fx=lnx,在0,+∞单调递增.II∵x1<x2<0,∴fx=x2+2x+a,∴f′x=2x+2,∴函数fx在点A,B处的切线的斜率分别为f′x1,f′x2,∵函数fx的图象在点A,B处的切线互相垂直,∴,∴2x1+22x2+2=﹣1.∴2x1+2<0,2x2+2>0,∴=1,当且仅当﹣2x1+2=2x2+2=1,即,时等号成立.∴函数fx的图象在点A,B处的切线互相垂直,且x2<0,求x2﹣x1的最小值为1.III当x1<x2<0或0<x1<x2时,∵,故不成立,∴x1<0<x2.当x1<0时,函数fx在点Ax1,fx1,处的切线方程为,即.当x2>0时,函数fx在点Bx2,fx2处的切线方程为,即.函数fx的图象在点A,B处的切线重合的充要条件是,由①及x1<0<x2可得﹣1<x1<0,由①②得=.∵函数,y=﹣ln2x1+2在区间﹣1,0上单调递减,∴ax1=在﹣1,0上单调递减,且x1→﹣1时,ln2x1+2→﹣∞,即﹣ln2x1+2→+∞,也即ax1→+∞.x1→0,ax1→﹣1﹣ln2.∴a的取值范围是﹣1﹣ln2,+∞.7.2013湖南已知函数fx=.Ⅰ求fx的单调区间;Ⅱ证明:当fx1=fx2x1≠x2时,x1+x2<0.解答解:Ⅰ易知函数的定义域为R.==,当x<0时,f′x>0;当x>0时,f′x<0.∴函数fx的单调递增区间为﹣∞,0,单调递减区间为0,+∞.Ⅱ当x<1时,由于,e x>0,得到fx>0;同理,当x>1时,fx<0.当fx1=fx2x1≠x2时,不妨设x1<x2.由Ⅰ可知:x1∈﹣∞,0,x2∈0,1.下面证明:x∈0,1,fx<f﹣x,即证<.此不等式等价于.令gx=,则g′x=﹣xe﹣x e2x﹣1.当x∈0,1时,g′x<0,gx单调递减,∴gx<g0=0.即.∴x∈0,1,fx<f﹣x.而x2∈0,1,∴fx2<f﹣x2.从而,fx1<f﹣x2.由于x1,﹣x2∈﹣∞,0,fx在﹣∞,0上单调递增,∴x1<﹣x2,即x1+x2<0.8.2013辽宁已知函数fx=1+xe﹣2x,gx=ax++1+2xcosx,当x∈0,1时,I求证:;II若fx≥gx恒成立,求实数a的取值范围.解答I证明:①当x∈0,1时,1+xe﹣2x≥1﹣x1+xe﹣x≥1﹣xe x,令hx=1+xe﹣x﹣1﹣xe x,则h′x=xe x﹣e﹣x.当x∈0,1时,h′x≥0,∴hx在0,1上是增函数,∴hx≥h0=0,即fx≥1﹣x.②当x∈0,1时,e x≥1+x,令ux=e x﹣1﹣x,则u′x=e x﹣1.当x∈0,1时,u′x≥0,∴ux在0,1单调递增,∴ux≥u0=0,∴fx.综上可知:.II解:设Gx=fx﹣gx=≥=.令Hx=,则H′x=x﹣2sinx,令Kx=x﹣2sinx,则K′x=1﹣2cosx.当x∈0,1时,K′x<0,可得H′x是0,1上的减函数,∴H′x≤H′0=0,故Hx在0,1单调递减,∴Hx≤H0=2.∴a+1+Hx≤a+3.∴当a≤﹣3时,fx≥gx在0,1上恒成立.下面证明当a>﹣3时,fx≥gx在0,1上不恒成立.fx﹣gx≤==﹣x.令vx==,则v′x=.当x∈0,1时,v′x≤0,故vx在0,1上是减函数,∴vx∈a+1+2cos1,a+3.当a>﹣3时,a+3>0.∴存在x0∈0,1,使得vx0>0,此时,fx0<gx0.即fx≥gx在0,1不恒成立.综上实数a的取值范围是﹣∞,﹣3.9.2013陕西已知函数fx=e x,x∈R.Ⅰ若直线y=kx+1与f x的反函数gx=lnx的图象相切,求实数k的值;Ⅱ设x>0,讨论曲线y=f x 与曲线y=mx2m>0公共点的个数.Ⅲ设a<b,比较与的大小,并说明理由.解答解:I函数fx=e x的反函数为gx=lnx,∴.设直线y=kx+1与gx的图象相切于点Px0,y0,则,解得,k=e﹣2, ∴k=e﹣2.II当x>0,m>0时,令fx=mx2,化为m=,令hx=,则,则x∈0,2时,h′x<0,hx单调递减;x∈2,+∞时,h′x>0,hx单调递增.∴当x=2时,hx取得极小值即最小值,.∴当时,曲线y=f x 与曲线y=mx2m>0公共点的个数为0;当时,曲线y=f x 与曲线y=mx2m>0公共点的个数为1;当时,曲线y=f x 与曲线y=mx2m>0公共点个数为2.Ⅲ===,令gx=x+2+x﹣2e x x>0,则g′x=1+x﹣1e x.g′′x=xe x>0,∴g′x在0,+∞上单调递增,且g′0=0,∴g′x>0,∴gx在0,+∞上单调递增,而g0=0,∴在0,+∞上,有gx>g0=0.∵当x>0时,gx=x+2+x﹣2e x>0,且a<b,∴,即当a<b时,.10.2013湖北设n是正整数,r为正有理数.Ⅰ求函数fx=1+x r+1﹣r+1x﹣1x>﹣1的最小值;Ⅱ证明:;Ⅲ设x∈R,记x为不小于x的最小整数,例如.令的值.参考数据:.解答解;Ⅰ由题意得f'x=r+11+x r﹣r+1=r+11+x r﹣1,令f'x=0,解得x=0.当﹣1<x<0时,f'x<0,∴fx在﹣1,0内是减函数;当x>0时,f'x>0,∴fx在0,+∞内是增函数.故函数fx在x=0处,取得最小值为f0=0.Ⅱ由Ⅰ,当x∈﹣1,+∞时,有fx≥f0=0,即1+x r+1≥1+r+1x,且等号当且仅当x=0时成立,故当x>﹣1且x≠0,有1+x r+1>1+r+1x,①在①中,令这时x>﹣1且x≠0,得.上式两边同乘n r+1,得n+1r+1>n r+1+n r r+1,即,②当n>1时,在①中令这时x>﹣1且x≠0,类似可得,③且当n=1时,③也成立.综合②,③得,④Ⅲ在④中,令,n分别取值81,82,83, (125)得,,,…,将以上各式相加,并整理得.代入数据计算,可得由S的定义,得S=211.11.2012辽宁设fx=lnx+1++ax+ba,b∈R,a,b为常数,曲线y=fx与直线y=x在0,0点相切.I求a,b的值;II证明:当0<x<2时,fx<.解答I解:由y=fx过0,0,∴f0=0,∴b=﹣1∵曲线y=fx与直线在0,0点相切.∴y′|x=0=∴a=0;II证明:由I知fx=lnx+1+由均值不等式,当x>0时,,∴①令kx=lnx+1﹣x,则k0=0,k′x=,∴kx<0∴lnx+1<x,②由①②得,当x>0时,fx<记hx=x+6fx﹣9x,则当0<x<2时,h′x=fx+x+6f′x﹣9<<=∴hx在0,2内单调递减,又h0=0,∴hx<0∴当0<x<2时,fx<.12.2012福建已知函数fx=axsinx﹣a∈R,且在上的最大值为,1求函数fx的解析式;2判断函数fx在0,π内的零点个数,并加以证明.解答解:I由已知得f′x=asinx+xcosx,对于任意的x∈0,,有sinx+xcosx>0,当a=0时,fx=﹣,不合题意;当a<0时,x∈0,,f′x<0,从而fx在0,单调递减,又函数在上图象是连续不断的,故函数在上上的最大值为f0=﹣,不合题意;当a>0时,x∈0,,f′x>0,从而fx在0,单调递增,又函数在上图象是连续不断的,故函数在上上的最大值为f==,解得a=1,综上所述,得II函数fx在0,π内有且仅有两个零点.证明如下:由I知,,从而有f0=﹣<0,f=>0,又函数在上图象是连续不断的,所以函数fx在0,内至少存在一个零点,又由I知fx在0,单调递增,故函数fx在0,内仅有一个零点.当x∈,π时,令gx=f′x=sinx+xcosx,由g=1>0,gπ=﹣π<0,且gx在,π上的图象是连续不断的,故存在m∈,π,使得gm=0.由g′x=2cosx﹣xsinx,知x∈,π时,有g′x<0,从而gx在,π上单调递减.当x∈,m,gx>gm=0,即f′x>0,从而fx在,m内单调递增故当x∈,m时,fx>f=>0,从而x在,m内无零点;当x∈m,π时,有gx<gm=0,即f′x<0,从而fx在,m内单调递减.又fm>0,fπ<0且fx在m,π上的图象是连续不断的,从而fx在m,π内有且仅有一个零点.综上所述,函数fx在0,π内有且仅有两个零点.13.2012湖北设函数fx=ax n1﹣x+bx>0,n为正整数,a,b为常数,曲线y=fx在1,f1处的切线方程为x+y=1Ⅰ求a,b的值;Ⅱ求函数fx的最大值;Ⅲ证明:fx<.解答解:Ⅰ因为f1=b,由点1,b在x+y=1上,可得1+b=1,即b=0.因为f′x=anx n﹣1﹣an+1x n,所以f′1=﹣a.又因为切线x+y=1的斜率为﹣1,所以﹣a=﹣1,即a=1,故a=1,b=0.Ⅱ由Ⅰ知,fx=x n1﹣x,则有f′x=n+1x n﹣1﹣x,令f′x=0,解得x=在0,上,导数为正,故函数fx是增函数;在,+∞上导数为负,故函数fx是减函数;故函数fx在0,+∞上的最大值为f=n1﹣=,Ⅲ令φt=lnt﹣1+,则φ′t=﹣=t>0在0,1上,φ′t<0,故φt单调减;在1,+∞,φ′t>0,故φt单调增;故φt在0,+∞上的最小值为φ1=0,所以φt>0t>1则lnt>1﹣,t>1,令t=1+,得ln1+>,即ln1+n+1>lne所以1+n+1>e,即<由Ⅱ知,fx≤<,故所证不等式成立.14.2012湖南已知函数fx=e x﹣ax,其中a>0.1若对一切x∈R,fx≥1恒成立,求a的取值集合;2在函数fx的图象上取定点Ax1,fx1,Bx2,fx2x1<x2,记直线AB的斜率为K,证明:存在x0∈x1,x2,使f′x0=K恒成立.解答解:1f′x=e x﹣a,令f′x=0,解可得x=lna;当x<lna,f′x<0,fx单调递减,当x>lna,f′x>0,fx单调递增,故当x=lna时,fx取最小值,flna=a﹣alna,对一切x∈R,fx≥1恒成立,当且仅当a﹣alna≥1,①令gt=t﹣tlnt,则g′t=﹣lnt,当0<t<1时,g′t>0,gt单调递增,当t>1时,g′t<0,gt单调递减,故当t=1时,gt取得最大值,且g1=1,因此当且仅当a=1时,①式成立,综上所述,a的取值的集合为{1}.2根据题意,k==﹣a,令φx=f′x﹣k=e x﹣,则φx1=﹣﹣x2﹣x1﹣1,φx2=﹣x1﹣x2﹣1,令Ft=e t﹣t﹣1,则F′t=e t﹣1,当t<0时,F′t<0,Ft单调递减;当t>0时,F′t>0,Ft单调递增,则Ft的最小值为F0=0,故当t≠0时,Ft>F0=0,即e t﹣t﹣1>0,从而﹣x2﹣x1﹣1>0,且>0,则φx1<0,﹣x1﹣x2﹣1>0,>0,则φx2>0,因为函数y=φx在区间x1,x2上的图象是连续不断的一条曲线,所以存在x0∈x1,x2,使φx0=0, 即f′x0=K成立.15.2012四川已知a为正实数,n为自然数,抛物线与x轴正半轴相交于点A,设fn为该抛物线在点A处的切线在y轴上的截距.Ⅰ用a和n表示fn;Ⅱ求对所有n都有成立的a的最小值;Ⅲ当0<a<1时,比较与的大小,并说明理由.解答解:Ⅰ∵抛物线与x轴正半轴相交于点A,∴A对求导得y′=﹣2x∴抛物线在点A处的切线方程为,∴∵fn为该抛物线在点A处的切线在y轴上的截距,∴fn=a n;Ⅱ由Ⅰ知fn=a n,则成立的充要条件是a n≥2n3+1即知,a n≥2n3+1对所有n成立,特别的,取n=2得到a≥当a=,n≥3时,a n>4n=1+3n≥1+=1+2n3+>2n3+1当n=0,1,2时,∴a=时,对所有n都有成立∴a的最小值为;Ⅲ由Ⅰ知fk=a k,下面证明:首先证明:当0<x<1时,设函数gx=xx2﹣x+1,0<x<1,则g′x=xx﹣当0<x<时,g′x<0;当时,g′x>0故函数gx在区间0,1上的最小值gx min=g=0∴当0<x<1时,gx≥0,∴由0<a<1知0<a k<1,因此,从而=≥=>=16.2011四川已知函数fx=x+,hx=.Ⅰ设函数Fx=fx﹣hx,求Fx的单调区间与极值;Ⅱ设a∈R,解关于x的方程log4fx﹣1﹣=log2ha﹣x﹣log2h4﹣x;Ⅲ试比较f100h100﹣与的大小.解答解:Ⅰ由Fx=fx﹣hx=x+﹣x≥0知,F′x=,令F′x=0,得x=.当x∈0,时,F′x<0;当x∈,+∞时,F′x>0.故x∈0,时,Fx是减函数;故x∈,+∞时,Fx是增函数.Fx在x=处有极小值且F=.Ⅱ原方程可化为log4x﹣1+log2 h4﹣x=log2ha﹣x,即log2x﹣1+log2=log2,①当1<a≤4时,原方程有一解x=3﹣;②当4<a<5时,原方程有两解x=3;③当a=5时,原方程有一解x=3;④当a≤1或a>5时,原方程无解.Ⅲ设数列{a n}的前n项和为s n,且s n=fngn﹣从而有a1=s1=1.当2<k≤100时,a k=s k﹣s k﹣1=,a k﹣=4k﹣3﹣4k﹣1==>0.即对任意的2<k≤100,都有a k>.又因为a1=s1=1,所以a1+a2+a3+…+a100>=h1+h2+…+h100.故f100h100﹣>.17.2011陕西设函数fx定义在0,+∞上,f1=0,导函数f′x=,gx=fx+f′x.Ⅰ求gx的单调区间和最小值;Ⅱ讨论gx与的大小关系;Ⅲ是否存在x0>0,使得|gx﹣gx0|<对任意x>0成立若存在,求出x0的取值范围;若不存在请说明理由.解答解:Ⅰ由题设易知fx=lnx,gx=lnx+,∴g′x=,令g′x=0,得x=1,当x∈0,1时,g′x<0,故gx的单调递减区间是0,1,当x∈1,+∞时,g′x>0,故gx的单调递增区间是1,+∞,因此x=1是gx的唯一极值点,且为极小值点,从而是最小值点,∴最小值为g1=1;Ⅱ=﹣lnx+x,设hx=gx﹣=2lnx﹣x+,则h′x=,当x=1时,h1=0,即gx=,当x∈0,1∪1,+∞时,h′x<0,h′1=0,因此,hx在0,+∞内单调递减,当0<x<1,时,hx>h1=0,即gx>,当x>1,时,hx<h1=0,即gx<,Ⅲ满足条件的x0 不存在.证明如下:证法一假设存在x0>0, 使|gx﹣gx0|<成立,即对任意x>0,有,但对上述x0,取时, 有Inx1=gx0,这与左边不等式矛盾,因此,不存在x0>0,使|gx﹣gx0|<成立.证法二假设存在x0>0,使|gx﹣gx0|成<立.由Ⅰ知,的最小值为gx=1.又>Inx,而x>1 时,Inx 的值域为0,+∞,∴x≥1 时,gx 的值域为1,+∞,从而可取一个x1>1,使gx1≥gx0+1,即gx1﹣gx0≥1,故|gx1﹣gx0|≥1>,与假设矛盾.∴不存在x0>0,使|gx﹣gx0|<成立.18.2011四川已知函数fx=x+,hx=.Ⅰ设函数Fx=18fx﹣x2hx2,求Fx的单调区间与极值;Ⅱ设a∈R,解关于x的方程lg fx﹣1﹣=2lgha﹣x﹣2lgh4﹣x;Ⅲ设n∈N n,证明:fnhn﹣h1+h2+…+hn≥.解答解:ⅠFx=18fx﹣x2hx2=﹣x3+12x+9x≥0所以F′x=﹣3x2+12=0,x=±2且x∈0,2时,F′x>0,当x∈2,+∞时,F′x<0所以Fx在0,2上单调递增,在2,+∞上单调递减.故x=2时,Fx有极大值,且F2=﹣8+24+9=25.Ⅱ原方程变形为lgx﹣1+2lg=2lg,,①当1<a<4时,原方程有一解x=3﹣,②当4<a<5时,原方程有两解x=3±,③当a=5时,原方程有一解x=3,④当a≤1或a>5时,原方程无解.Ⅲ由已知得h1+h2+…+hn=,fnhn﹣=,从而a1=s1=1,当k≥2时,a n=s n﹣s n﹣1=,又===>0即对任意的k≥2,有,又因为a1=1=,所以a1+a2+…+a n≥,则s n≥h1+h2+…+hn,故原不等式成立.19.2010四川设,a>0且a≠1,gx是fx的反函数.Ⅰ设关于x的方程求在区间2,6上有实数解,求t的取值范围;Ⅱ当a=e,e为自然对数的底数时,证明:;Ⅲ当0<a≤时,试比较||与4的大小,并说明理由.解答解:1由题意,得a x=>0故gx=,x∈﹣∞,﹣1∪1,+∞由得t=x﹣127﹣x,x∈2,6则t′=﹣3x2+18x﹣15=﹣3x﹣1x﹣5列表如下:x 2 2,5 5 5,6 6t' + ﹣t 5 递增极大值32 递减25所以t最小值=5,t最大值=32所以t的取值范围为5,325分Ⅱ=ln=﹣ln令uz=﹣lnz2﹣=﹣2lnz+z﹣,z>0则u′z=﹣=1﹣2≥0所以uz在0,+∞上是增函数又因为>1>0,所以u>u1=0即ln>0即9分3设a=,则p≥1,1<f1=≤3,当n=1时,|f1﹣1|=≤2<4,当n≥2时,设k≥2,k∈N时,则fk=,=1+所以1<fk≤1+,从而n﹣1<≤n﹣1+=n+1﹣<n+1,所以n<<f1+n+1≤n+4,综上所述,总有|﹣n|<4.20.2010全国卷Ⅱ设函数fx=1﹣e﹣x.Ⅰ证明:当x>﹣1时,fx≥;Ⅱ设当x≥0时,fx≤,求a的取值范围.解答解:1当x>﹣1时,fx≥当且仅当e x≥1+x令gx=e x﹣x﹣1,则g'x=e x﹣1当x≥0时g'x≥0,gx在0,+∞是增函数当x≤0时g'x≤0,gx在﹣∞,0是减函数于是gx在x=0处达到最小值,因而当x∈R时,gx≥g0时,即e x≥1+x 所以当x>﹣1时,fx≥2由题意x≥0,此时fx≥0当a<0时,若x>﹣,则<0,fx≤不成立;当a≥0时,令hx=axfx+fx﹣x,则fx≤当且仅当hx≤0因为fx=1﹣e﹣x,所以h'x=afx+axf'x+f'x﹣1=afx﹣axfx+ax﹣fxi当0≤a≤时,由1知x≤x+1fxh'x≤afx﹣axfx+ax+1fx﹣fx=2a﹣1fx≤0,hx在0,+∞是减函数,hx≤h0=0,即fx≤ii当a>时,由i知x≥fxh'x=afx﹣axfx+ax﹣fx≥afx﹣axfx+afx﹣fx=2a﹣1﹣axfx当0<x<时,h'x>0,所以h'x>0,所以hx>h0=0,即fx>综上,a的取值范围是0,21.2010陕西已知函数fx=,gx=alnx,a∈R,Ⅰ若曲线y=fx与曲线y=gx相交,且在交点处有共同的切线,求a的值和该切线方程;Ⅱ设函数hx=fx﹣gx,当hx存在最小值时,求其最小值φa的解析式;Ⅲ对Ⅱ中的φa和任意的a>0,b>0,证明:φ′≤≤φ′.解答解:Ⅰf'x=,g'x=有已知得解得:a=,x=e2∴两条曲线的交点坐标为e2,e切线的斜率为k=f'e2=∴切线的方程为y﹣e=x﹣e2Ⅱ由条件知hx=﹣alnxx>0,∴h′x=﹣=,①当a>0时,令h′x=0,解得x=4a2.∴当0<x<4a2时,h′x<0,hx在0,4a2上单调递减;当x>4a2时,h′x>0,hx在4a2,+∞上单调递增.∴x=4a2是hx在0,+∞上的惟一极值点,且是极小值点,从而也是hx的最小值点.∴最小值φa=h4a2=2a﹣aln4a2=2a1﹣ln 2a.②当a≤0时,h′x=>0,hx在0,+∞上单调递增,无最小值.故hx的最小值φa的解析式为φa=2a1﹣ln 2aa>0.Ⅲ证明:由Ⅱ知φ′a=﹣2ln2a对任意的a>0,b>0=﹣=﹣ln4ab,①φ′=﹣2ln2×=﹣lna+b2≤﹣ln4ab,②φ′=﹣2ln2×=﹣2ln=﹣ln4ab,③故由①②③得φ′≤≤φ′.22.2009全国卷Ⅱ设函数fx=x2+aln1+x有两个极值点x1、x2,且x1<x2,Ⅰ求a的取值范围,并讨论fx的单调性;Ⅱ证明:fx2>.解答解:I令gx=2x2+2x+a,其对称轴为.由题意知x1、x2是方程gx=0的两个均大于﹣1的不相等的实根,其充要条件为,得1当x∈﹣1,x1时,f'x>0,∴fx在﹣1,x1内为增函数;2当x∈x1,x2时,f'x<0,∴fx在x1,x2内为减函数;3当x∈x2,+∞时,f'x>0,∴fx在x2,+∞内为增函数;II由Ig0=a>0,∴,a=﹣2x22+2x2∴fx2=x22+aln1+x2=x22﹣2x22+2x2ln1+x2设hx=x2﹣2x2+2xln1+x,﹣<x<0则h'x=2x﹣22x+1ln1+x﹣2x=﹣22x+1ln1+x1当时,h'x>0,∴hx在单调递增;2当x∈0,+∞时,h'x<0,hx在0,+∞单调递减.∴故.23.2009湖北在R上定义运算:b、c∈R是常数,已知f1x=x2﹣2c,f2x=x﹣2b,fx=f1xf2x.①如果函数fx在x=1处有极值,试确定b、c的值;②求曲线y=fx上斜率为c的切线与该曲线的公共点;③记gx=|f′x|﹣1≤x≤1的最大值为M,若M≥k对任意的b、c恒成立,试求k的取值范围.参考公式:x3﹣3bx2+4b3=x+bx﹣2b2解答解:①依题意,解得或.若,,′x=﹣x2+2x﹣1=﹣x﹣12≤0fx在R上单调递减,在x=1处无极值;若,,f′x=﹣x2﹣2x+3=﹣x﹣1x+3,直接讨论知,fx在x=1处有极大值,所以为所求.②解f′t=c得t=0或t=2b,切点分别为0,bc、,相应的切线为y=cx+bc或.解得x=0或x=3b;解即x3﹣3bx2+4b3=0得x=﹣b或x=2b.综合可知,b=0时,斜率为c的切线只有一条,与曲线的公共点只有0,0,b≠0时,斜率为c的切线有两条,与曲线的公共点分别为0,bc、3b,4bc和、.③gx=|﹣x﹣b2+b2+c|.若|b|>1,则f′x在﹣1,1是单调函数,M=max{|f′﹣1|,|f′1|}={|﹣1+2b+c|,|﹣1﹣2b+c|},因为f′1与f′﹣1之差的绝对值|f′1﹣f′﹣1|=|4b|>4,所以M>2.若|b|≤1,f′x在x=b∈﹣1,1取极值,则M=max{|f′﹣1|,|f′1|,|f′b|},f′b﹣f′±1=b12.若﹣1≤b<0,f′1≤f′﹣1≤f′b;若0≤b≤1,f′﹣1≤f′1≤f′b,M=max{|f′﹣1|,|f′b|}=.当b=0,时,在﹣1,1上的最大值.所以,k的取值范围是.24.2009湖北已知关于x的函数fx=﹣x3+bx2+cx+bc,其导函数为f′x.令gx=|f′x|,记函数gx 在区间﹣1、1上的最大值为M.Ⅰ如果函数fx在x=1处有极值﹣,试确定b、c的值:Ⅱ若|b|>1,证明对任意的c,都有M>2Ⅲ若M≧K对任意的b、c恒成立,试求k的最大值.解答Ⅰ解:∵f'x=﹣x2+2bx+c,由fx在x=1处有极值可得解得,或若b=1,c=﹣1,则f'x=﹣x2+2x﹣1=﹣x﹣12≤0,此时fx没有极值;若b=﹣1,c=3,则f'x=﹣x2﹣2x+3=﹣x+3x﹣1当x变化时,fx,f'x的变化情况如下表:x ﹣∞,﹣3 ﹣3 ﹣3,1 11,+∞f'x ﹣0 + 0 ﹣↘fx ↘极小值﹣12 ↗极大值∴当x=1时,fx有极大值,故b=﹣1,c=3即为所求.Ⅱ证法1:gx=|f'x|=|﹣x﹣b2+b2+c|当|b|>1时,函数y=f'x的对称轴x=b位于区间﹣之外.∴f'x在﹣1,1上的最值在两端点处取得故M应是g﹣1和g1中较大的一个,∴2M≥g1+g﹣1=|﹣1+2b+c|+|﹣1﹣2b+c|≥|4b|>4,即M>2证法2反证法:因为|b|>1,所以函数y=f'x的对称轴x=b位于区间﹣1,1之外,∴f'x在﹣1,1上的最值在两端点处取得.故M应是g﹣1和g1中较大的一个假设M≤2,则M=maxg{﹣1,g1,gb}将上述两式相加得:4≥|﹣1﹣2b+c|+|﹣1+2b+c|≥4|b|>4,导致矛盾,∴M>2Ⅲ解法1:gx=|f'x|=|﹣x﹣b2+b2+c|1当|b|>1时,由Ⅱ可知f'b﹣f'±1=b12≥0;2当|b|≤1时,函数y=f'x的对称轴x=b位于区间﹣1,1内,此时M=max{g﹣1,g1,gb}由f'1﹣f'﹣1=4b,有f'b﹣f'±1=b12≥0①若﹣1≤b≤0,则f'1≤f'﹣1≤f'b,∴g﹣1≤max{g1,gb},于是②若0<b≤1,则f'﹣1≤f'1≤f'b,∴g1≤maxg﹣1,gb于是综上,对任意的b、c都有而当时,在区间﹣1,1上的最小值故M≥k对任意的b、c恒成立的k的最大值为.解法2:gx=|f'x|=|﹣x﹣b2+b2+c|1当|b|>1时,由Ⅱ可知M>22当|b|≤1y=f'x时,函数的对称轴x=b位于区间﹣1,1内,此时M=max{g﹣1,g1,gb}4M≥g﹣1+g1+2gb=|﹣1﹣2b+c|+|﹣1+2b+c|+2|b2+c|≥|﹣1﹣2b+c+﹣1+2b+c﹣2b2+c|=|2b2+2|≥2, 即下同解法125.2008江苏请先阅读:在等式cos2x=2cos2x﹣1x∈R的两边求导,得:cos2x′=2cos2x﹣1′,由求导法则,得﹣sin2x2=4cosx ﹣sinx,化简得等式:sin2x=2cosxsinx.1利用上题的想法或其他方法,结合等式1+x n=C n0+C n1x+C n2x2+…+C n n x n x∈R,正整数n≥2,证明:.2对于正整数n≥3,求证:i;ii;iii.解答证明:1在等式1+x n=C n0+C n1x+C n2x2+…+C n n x n两边对x求导得n1+x n﹣1=C n1+2C n2x+…+n ﹣1C n n﹣1x n﹣2+nC n n x n﹣1移项得2i在式中,令x=﹣1,整理得所以ii由1知n1+x n﹣1=C n1+2C n2x+…+n﹣1C n n﹣1x n﹣2+nC n n x n﹣1,n≥3两边对x求导,得nn﹣11+x n﹣2=2C n2+32C n3x+…+nn﹣1C n n x n﹣2在上式中,令x=﹣1,得0=2C n2+32C n3﹣1+…+nn﹣1C n2﹣1n﹣2即,亦即 1又由i知 2由1+2得iii将等式1+x n=C n0+C n1x+C n2x2+…+C n n x n两边在0,1上对x积分由微积分基本定理,得所以26.2008天津已知函数fx=x4+ax3+2x2+bx∈R,其中a,b∈R.Ⅰ当时,讨论函数fx的单调性;Ⅱ若函数fx仅在x=0处有极值,求a的取值范围;Ⅲ若对于任意的a∈﹣2,2,不等式fx≤1在﹣1,1上恒成立,求b的取值范围.解答解:Ⅰf'x=4x3+3ax2+4x=x4x2+3ax+4.当时,f'x=x4x2﹣10x+4=2x2x﹣1x﹣2.令f'x=0,解得x1=0,,x3=2.当x变化时,f'x,fx的变化情况如下表:x ﹣∞,0 02 2,+∞0,,2f′x ﹣0 + 0 ﹣0 +fx ↘极小值↗极大值↘极小值↗所以fx在,2,+∞内是增函数,在﹣∞,0,内是减函数.Ⅱf'x=x4x2+3ax+4,显然x=0不是方程4x2+3ax+4=0的根.为使fx仅在x=0处有极值,必须4x2+3ax+4≥0成立,即有△=9a2﹣64≤0.解些不等式,得.这时,f0=b是唯一极值.因此满足条件的a的取值范围是.Ⅲ由条件a∈﹣2,2,可知△=9a2﹣64<0,从而4x2+3ax+4>0恒成立.当x<0时,f'x<0;当x>0时,f'x>0.因此函数fx在﹣1,1上的最大值是f1与f﹣1两者中的较大者.为使对任意的a∈﹣2,2,不等式fx≤1在﹣1,1上恒成立,当且仅当,即,在a∈﹣2,2上恒成立.所以b≤﹣4,因此满足条件的b的取值范围是﹣∞,﹣4.四.解答题共4小题27.2008福建已知函数fx=ln1+x﹣x1求fx的单调区间;2记fx在区间0,nn∈N上的最小值为b n令a n=ln1+n﹣b ni如果对一切n,不等式恒成立,求实数c的取值范围;ii求证:.解答解:1因为fx=ln1+x﹣x,所以函数定义域为﹣1,+∞,且f′x=﹣1=.由f′x>0得﹣1<x<0,fx的单调递增区间为﹣1,0;由f’x<0得x>0,fx的单调递减区间为0,+∞.2因为fx在0,n上是减函数,所以b n=fn=ln1+n﹣n,则a n=ln1+n﹣b n=ln1+n﹣ln1+n+n=n.i因为对n∈N恒成立.所以对n∈N恒成立.则对n∈N恒成立.设,n∈N,则c<gn对n∈N恒成立.考虑.因为=0,所以gx在1,+∞内是减函数;则当n∈N时,gn随n的增大而减小,又因为=1.所以对一切n∈N,gn>1因此c≤1,即实数c的取值范围是﹣∞,1.ⅱ由ⅰ知.下面用数学归纳法证明不等式n∈N+①当n=1时,左边=,右边=,左边<右边.不等式成立.②假设当n=k时,不等式成立.即.当n=k+1时,<===,即n=k+1时,不等式成立综合①、②得,不等式成立.所以,所以+<+…+=﹣1.即.28.2007福建已知函数fx=e x﹣kx,1若k=e,试确定函数fx的单调区间;2若k>0,且对于任意x∈R,f|x|>0恒成立,试确定实数k的取值范围;3设函数Fx=fx+f﹣x,求证:F1F2…Fn>n∈N.解答解:Ⅰ由k=e得fx=e x﹣ex,所以f'x=e x﹣e.由f'x>0得x>1,故fx的单调递增区间是1,+∞,由f'x<0得x<1,故fx的单调递减区间是﹣∞,1.Ⅱ由f|﹣x|=f|x|可知f|x|是偶函数.于是f|x|>0对任意x∈R成立等价于fx>0对任意x≥0成立.由f'x=e x﹣k=0得x=lnk.①当k∈0,1时,f'x=e x﹣k>1﹣k≥0x>0.此时fx在0,+∞上单调递增.故fx≥f0=1>0,符合题意.②当k∈1,+∞时,lnk>0.当x变化时f'x,fx的变化情况如下表:x 0,lnk lnk lnk,+∞f′x ﹣0 +fx 单调递减极小值单调递增由此可得,在0,+∞上,fx≥flnk=k﹣klnk.依题意,k﹣klnk>0,又k>1,∴1<k<e.综合①,②得,实数k的取值范围是0<k<e.Ⅲ∵Fx=fx+f﹣x=e x+e﹣x,∴Fx1Fx2=,∴F1Fn>e n+1+2,F2Fn﹣1>e n+1+2,FnF1>e n+1+2.由此得,F1F2Fn2=F1FnF2Fn﹣1FnF1>e n+1+2n故,n∈N.29.2006四川已知函数,fx的导函数是f′x.对任意两个不相等的正数x1、x2,证明:Ⅰ当a≤0时,;Ⅱ当a≤4时,|f′x1﹣f′x2|>|x1﹣x2|.解答解:证明:Ⅰ由得=而①又x1+x22=x12+x22+2x1x2>4x1x2∴②∵∴∵a≤0,aln≥aln③由①、②、③得x12+x22++aln>2++aln, 即.Ⅱ证法一:由,得∴=下面证明对任意两个不相等的正数x1,x2,有恒成立即证成立∵设,则,令u′x=0得,列表如下:tu′t ﹣0 +□ut □极小值∴∴对任意两个不相等的正数x1,x2,恒有|f'x1﹣f'x2|>|x1﹣x2|证法二:由,得∴=∵x1,x2是两个不相等的正数∴设,ut=2+4t3﹣4t2t>0则u′t=4t3t﹣2,列表:tu′t ﹣0 +□ut □极小值∴即∴即对任意两个不相等的正数x1,x2,恒有|f′x1﹣f′x2|>|x1﹣x2|30.2006辽宁已知f0x=x n,其中k≤nn,k∈N+,设Fx=C n0f0x2+C n1f1x2+…+C n n f n x2,x∈﹣1,1.1写出f k1;2证明:对任意的x1,x2∈﹣1,1,恒有|Fx1﹣Fx2|≤2n﹣1n+2﹣n﹣1.解答解:1由已知推得f k x=n﹣k+1x n﹣k,从而有f k1=n﹣k+12证法1:当﹣1≤x≤1 时,Fx=x2n+nc n1x2n﹣1+n﹣1c n2x2n﹣2+…+n﹣k+1c n k x2n﹣k+…+2c n n﹣1x2+1 当x>0时,F′x>0所以Fx在0,1上为增函数因函数Fx为偶函数,所以Fx在﹣1,0上为减函数所以对任意的x1,x2∈﹣1,1,|Fx1﹣Fx2|≤F1﹣F0F1﹣F0=C n0+nc n1+n﹣1c n2+…+n﹣k+1c n k+…+2c n n﹣1=nc n n﹣1+n﹣1c n n﹣2+…+n﹣k+1c n n﹣k+…+2c n1+c n0∵n﹣k+1c n n﹣k=n﹣kc n n﹣k+c n k=nc n﹣1k+c n k k=1,2,3,…,n﹣1F﹣F0=nc n﹣11+c n﹣12+…+c n﹣1k﹣1+c n1+c n2+…+c n n﹣1+c n0=n2n﹣1﹣1+2n﹣1=2n﹣1n+2﹣n﹣1因此结论成立.证法2:当﹣1≤x≤1 时,Fx=x2n+nc n1x2n﹣1+n﹣1c n2x2n﹣2+…+n﹣k+1c n k x2n﹣k+…+2c n n﹣1x2+1 当x>0时,F′x>0所以Fx在0,1上为增函数因函数Fx为偶函数所以Fx在﹣1,0上为减函数所以对任意的x1,x2∈﹣1,1,|Fx1﹣Fx2|≤F﹣F0F﹣F0=c n0+nc n1+n﹣1c n2+…+n﹣k+1c n k+…+2c n n﹣1又因F1﹣F0=2c n1+3c n2+…+kc n k﹣1+…+nc n n﹣1+c n0所以2F1﹣F0=n+2c n1+c n2+…+c n k﹣1+…+c n n﹣1+2c n0F1﹣F0=c n1+c n2+…+c n k﹣1+…+c n n﹣1+c n0=因此结论成立.证法3:当﹣1≤x≤1时,Fx=x2n+nc n1x2n﹣1+n﹣1c n2x2n﹣2+…+n﹣k+1c n k x2n﹣k+…+2c n n﹣1x2+1 当x>0时,F′x>0所以Fx在0,1上为增函数因函数Fx为偶函数所以Fx在﹣1,0上为减函数所以对任意的x1,x2∈﹣1,1,|Fx1﹣Fx2|≤F﹣F0F﹣F0=c n0+nc n1+n﹣1c n2+…+n﹣k+1c n k+…+2c n n﹣1由x1+x n﹣x n=xc n1x n﹣1+c n2x n﹣2+…+c n k x n﹣k+…+c n n﹣1+1=c n1x n+c n2x n﹣1+…+c n k x n﹣k+1+…+c n n﹣1x2+x对上式两边求导得1+x n﹣x n+nx1+x n﹣1﹣nx n=nc n1x n﹣1+n﹣1c n2x n﹣2+…+n﹣k+1c n k x n﹣k+…+2c n n﹣1x+1Fx=1+x2n+nx21+x2n﹣1﹣nx2n∴F1﹣F0=2n+n2n﹣1﹣n﹣1=n+22n﹣1﹣n﹣1.因此结论成立.。
导数压轴题分类(2)---极值点偏移问题(含答案)极值点偏移问题是在求解函数的极值点时,由于函数表达式的特殊性质,导致极值点位置发生偏移,需要采用特殊的解决方法。
常见的处理方法有以下几种:1.构造一元差函数F(x)=f(x)-f(2x-x)或F(x)=f(x+x)-f(x-x),其中x为函数y=f(x)的极值点。
2.利用对数平均不等式ab<a-b+a+b。
3.变换主元等方法lna-lnb^2<ln(a-b^2)。
接下来,我们以一个具体的例子来说明极值点偏移问题的解决方法。
题目:设函数f(x)=-alnx+x-ax(a∈R),试讨论函数f(x)的单调性;若f(x)=m有两解x1,x2(x12a。
解析:1.讨论函数f(x)的单调性由f(x)=-alnx+x-ax可知:f'(x)=-a/x+1-a=-(a/x+a-1)因为函数f(x)的定义域为(0,+∞),所以:①若a>0时,当x∈(0,a)时,f'(x)0,函数f(x)单调递增。
②若a=0时,当f'(x)=1/x>0在x∈(0,+∞)XXX成立,函数f(x)单调递增。
③若a0,函数f(x)单调递增。
2.求证x1+x2>2a因为f(x)=m有两解x1,x2(x1<x2),所以:alnx1+x1-ax=m,-alnx2+x2-ax=m将两式相减,整理得:lnx1-lnx2+ln(x1-x2)=a根据对数平均不等式,有:ln(x1-x2)<(lnx1-lnx2)/2代入上式得:a>-[(lnx1-lnx2)/2]化XXX:x1-x2<2e^-2a因为x1+x2>2x2>a,所以:x1+x2>2a综上所述,极值点偏移问题的解决方法包括构造一元差函数、利用对数平均不等式和变换主元等方法。
在具体求解中,需要根据函数表达式的特殊性质,选择合适的方法进行处理。
2(t-1)x2-1)/(4(t-1)2+1)为减函数,且在(1,∞)上递增,所以原不等式得证。
2019年高考数学导数压轴题专项训练(一)1、已知函数().,22R a x ax e x f x ∈--=(Ⅰ)求函数()x f 的图像恒过的定点的坐标;(Ⅱ)若()1'--≥ax x f 恒成立,求a 的值;(Ⅲ)在(Ⅱ)成立的条件下,证明:()x f 存在唯一的极小值点0x ,且()412-0-<<x f .2、已知函数()x x x g ln sin 1+=θ在),1[+∞上为增函数,且),(πθ0∈,()().ln 1R m x xm mx x f ∈---=(Ⅰ)求θ的值;(Ⅱ)若()()x g x f -在),1[+∞上为单调函数,求m 的取值范围;(Ⅲ)设()xe x h 2=,若在],1[e 上至少存在一个0x ,使得()()()000x h x g x f >-成立,求m 的取值范围.3、已知函数()()R c b c bx x x f ∈++=,2,并设()()x e x f x F =.(Ⅰ)若()x F 图像在0=x 处的切线方程为0=-y x ,求c b ,的值;(Ⅱ)若()x F 是()∞+∞,-上的单调递增函数,则:(ⅰ)当0≥x 时,判断()x f 与()2c x +的大小关系,并证明;(ⅱ)对于满足题设条件的任意c b ,,不等式()()22Mb b f Mc c f -≤-恒成立,求M 的取值范围.4、已知函数()x f 是定义在],0()0,[e e -上的奇函数,当],0(e x ∈时,()x ax x f ln +=(其中R a ∈).(Ⅰ)求()x f 的解析式;(Ⅱ)设())0,[,ln e x x xx g -∈=,求证:当1-=a 时,()()21+>x g x f ;(Ⅲ)是否存在实数a ,使得当)0,[e x -∈时,()x f 的最小值是3?如果存在,求出实数a 的值;若果不存在,请说明理由.5、已知()()2211,,,y x B y x A 是函数()⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=-≠-=21,121,212x x x x f 的图像上的任意两点(可以重合),点M 在直线21=x 上,且MB AM =.(Ⅰ)求21x x +以及21y y +的值;(Ⅱ)已知01=S ,当2≥n 时,⎪⎭⎫ ⎝⎛++⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛=n f n f n f S n 321 ,求n S ;(Ⅲ)在(Ⅱ)成立的条件下,设n S n a 2=,n T 为数列{}n a 的前n 项和,若存在正整数m c ,,使得不等式211<--+c T c T m m 成立,求m c ,的值.6、已知函数()()0>+=x xt x x f ,过点()0,1P 做曲线()x f y =的两条切线PN PM ,,切点分别为N M ,.(Ⅰ)当2=t 时,求函数()x f 的单调递增区间;(Ⅱ)设()t g MN =,试求函数()t g 的表达式;(Ⅲ)在(Ⅱ)成立的条件下,若对任意的正整数n ,在区间]64,2[n n +内,总存在1+m 个数121.,,+m a a a ,使得不等式()()()()121+<+++m m a g a g a g a g 成立,求m 的最大值.7、已知函数()()1log +=x x f a ,()()t x x g a +=2log 2()R t ∈,其中]15,0[∈x ,0>a ,且1≠a .(Ⅰ)若1=x 是关于x 的方程()()0=-x g x f 的一个解,求t 的值;(Ⅱ)当10<<a 时,不等式()()x g x f ≥恒成立,求t 的取值范围;(Ⅲ)当]56,26[∈t 时,函数()()()x f x g x F -=2的最小值为()t h ,试求()t h 的解析式.8、设函数()c bx x x f n n ++=()R c b N n ∈∈+,,.(Ⅰ)设1,1,2-==≥c b n ,证明:()x f n 在区间)1,21(内存在唯一零点;(Ⅱ)设n 为偶数,()()11,11≤≤-f f ,求c b 3+的最小值和最大值;(Ⅲ)设2=n ,若对任意]1,1[,21-∈x x ,有()()421≤-x f x f ,求b 的取值范围.9、给出定义在),0(+∞上的三个函数:()()()()x a x x h x af x x g x x f -=-==,,ln 2,已知()x g 在1=x 处取得极值.(Ⅰ)确定函数()x h 的单调性;(Ⅱ)求证:当21e x <<时,恒有()()x f x f x -+<22成立;(Ⅲ)把函数()x h 的图像向上平移6个单位得到函数()x h 1的图像,试确定函数()()x h x g y 1-=的零点个数,并说明理由.10、已知函数()()02≠++=a c bx ax x f 满足()00=f ,且对任意R x ∈都有()x x f ≥,且⎪⎭⎫ ⎝⎛--=⎪⎭⎫ ⎝⎛+-x f x f 2121,令()()()01>--=λλx x f x g .(Ⅰ)求函数()x f 的表达式;(Ⅱ)求函数()x g 的单调区间;(Ⅲ)研究函数()x g 在区间)1,0(上的零点个数.11、对于定义在区间D 上的函数()x f 和()x g ,如果对任意D x ∈,都有()()1≤-x g x f 成立,那么称函数()x f 在区间D 上可被函数()x g 替代.(Ⅰ)若()()x x g x x f ln ,12=-=,试判断在区间],1[e 上()x f 能否被()x g 替代;(Ⅱ)记()()x x g x x f ln ,==,证明:()x f 在),1(m m ()1>m 上不能被()x g 替代;(Ⅲ)设()()x x x g ax x a x f +-=-=221,ln ,若()x f 在区间],1[e 上能被()x g 替代,求实数a 的取值范围.【参考答案】1、9、10、11、。
【方法综述】导数中的参数问题主要指的是形如“已知不等式恒成立、存在性、方程的根、零点等条件,求解参数的取值或取值范围”.这类问题在近几年的高考中,或多或少都有在压轴选填题或解答题中出现,属于压轴常见题型。
而要解决这类型的题目的关键,突破口在于如何处理参数,本专题主要介绍分离参数法、分类讨论法及变换主元法等,从而解决常见的导数中的参数问题。
【解答策略】一.分离参数法分离参数法是处理参数问题中最常见的一种手段,是把参数和自变量进行分离,分离到等式或不等式的两边(当然部分题目半分离也是可以的),从而消除参数的影响,把含参问题转化为不含参数的最值、单调性、零点等问题,当然使用这种方法的前提是可以进行自变量和参数的分离. 1.形如()()af x g x =或()()af x g x <(其中()f x 符号确定)该类题型,我们可以把参数和自变量进行完全分离,从而把含参数问题转化为不含参数的最值、单调性或图像问题.例1.已知函数432121()ln 432e f x x x ax x x x =-++-在(0,)+∞上单调递增,则实数a 的取值范围是 A .21[,)e e++∞B .(0,]eC .21[2,)e e--+∞ D .[21,)e -+∞【来源】广东省茂名市五校2020-2021学年高三上学期第一次(10月)联考数学(理)试题 【答案】A【解析】32()2ln 0f x x ex ax x '=-+-≥在(0,)+∞上恒成立2ln 2xa ex x x⇔≥+-, 设2ln ()2x p x ex x x =+-,221ln 2()()x e x x p x x-+-'=, 当0x e <<时,()0p x '>;当x e >时,()0p x '<;()p x ∴在(0,)e 单调递增,在(,)e +∞单调递减,21()()p x p e e e∴≤=+,21a e e ∴≥+.故选:A .导数中的参数问题【举一反三】1.(2020·宣威市第五中学高三(理))若函数()f x 与()g x 满足:存在实数t ,使得()()f t g t '=,则称函数()g x 为()f x 的“友导”函数.已知函数21()32g x kx x =-+为函数()2ln f x x x x =+的“友导”函数,则k 的最小值为( ) A .12B .1C .2D .52【答案】C【解析】()1g x kx '=-,由题意,()g x 为函数()f x 的“友导”函数,即方程2ln 1x x x kx +=-有解,故1ln 1k x x x=++, 记1()ln 1p x x x x =++,则22211()1ln ln x p x x x x x-'=+-=+, 当1x >时,2210x x ->,ln 0x >,故()0p x '>,故()p x 递增; 当01x <<时,2210x x-<,ln 0x <,故()0p x '<,故()p x 递减, 故()(1)2p x p ≥=,故由方程1ln 1k x x x=++有解,得2k ≥,所以k 的最小值为2.故选:C. 2.(2020·广东中山纪念中学高三月考)若函数()()()2ln 2010a x x x f x x a x x ⎧-->⎪=⎨++<⎪⎩的最大值为()1f -,则实数a 的取值范围为( )A .20,2e ⎡⎤⎣⎦B .30,2e ⎡⎤⎣⎦C .(20,2e ⎤⎦D .(30,2e ⎤⎦【答案】B【解析】由12f a -=-+() ,可得222alnx x a --≤-+ 在0x > 恒成立, 即为a (1-lnx )≥-x 2,当x e = 时,0e -> 2显然成立;当0x e << 时,有10lnx -> ,可得21x a lnx ≥-,设201x g x x e lnx =-(),<<,222(1)(23)(1)(1)x lnx x x lnx g x lnx lnx (),---'==-- 由0x e << 时,223lnx << ,则0g x g x ()<,()'在0e (,)递减,且0g x ()< , 可得0a ≥ ;当x e > 时,有10lnx -< ,可得21x a lnx ≤- , 设22(23)1(1)x x lnx g x x e g x lnx lnx -='=--(),>,(), 由32 e x e << 时,0g x g x ()<,()' 在32 e e (,)递减, 由32x e >时,0g x g x '()>,() 在32 ,x e ⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭递增, 即有)g x ( 在32x e = 处取得极小值,且为最小值32e , 可得32a e ≤ ,综上可得302a e ≤≤ .故选B .3.(2020湖南省永州市高三)若存在,使得成立,则实数的取值范围是( )A .B .C .D .【答案】D 【解析】原不等式等价于:令,则存在,使得成立又 当时,,则单调递增;当时,,则单调递减,,即当且仅当,即时取等号,即,本题正确选项:2.形如()(),f x a g x =或()()af x g x <(其中(),f x a 是关于x 一次函数)该类题型中,参数与自变量可以半分离,等式或不等式一边是含有参数的一次函数,参数对一次函数图像的影响是比较容易分析的,故而再利用数形结合思想就很容易解决该类题目了.【例2】已知函数2ln 1()x mx f x x+-=有两个零点a b 、,且存在唯一的整数0(,)x a b ∈,则实数m 的取值范围是( )A .0,2e ⎛⎫ ⎪⎝⎭B .ln 2,14e ⎡⎫⎪⎢⎣⎭ C .ln 3,92e e ⎡⎫⎪⎢⎣⎭ D .ln 2e 0,4⎛⎫ ⎪⎝⎭【答案】B【解析】由题意2ln 1()0x mx f x x+-==,得2ln 1x m x +=, 设2ln 1()(0)x h x x x +=>,求导4332(ln 1)12(ln 1)(2ln 1)()x x x x x h x x x x-+-+-+'=== 令()0h x '=,解得12x e -=当120x e -<<时,()0h x '>,()h x 单调递增;当12x e ->时,()0h x '<,()h x 单调递减; 故当12x e -=时,函数取得极大值,且12()2e h e -=又1=x e时,()0h x =;当x →+∞时,2ln 10,0x x +>>,故()0h x →; 作出函数大致图像,如图所示:又(1)1h =,ln 21ln 2(2)44eh +== 因为存在唯一的整数0(,)x a b ∈,使得y m =与2ln 1()x h x x+=的图象有两个交点, 由图可知:(2)(1)h m h ≤<,即ln 214em ≤< 故选:B.【方法点睛】已知函数有零点(方程有根)求参数值(取值范围)常用的方法: (1)直接法:直接求解方程得到方程的根,再通过解不等式确定参数范围; (2)分离参数法:先将参数分离,转化成求函数的值域问题加以解决;(3)数形结合法:先对解析式变形,进而构造两个函数,然后在同一平面直角坐标系中画出函数的图象,利用数形结合的方法求解. 【举一反三】1.(2020·重庆市第三十七中学校高三(理))已知函数32()32f x x x ax a =-+--,若刚好有两个正整数(1,2)i x i =使得()0i f x >,则实数a 的取值范围是( )A .20,3⎡⎫⎪⎢⎣⎭B .20,3⎛⎤ ⎥⎦⎝C .2,13⎡⎫⎪⎢⎣⎭D .1,13⎡⎫⎪⎢⎣⎭【答案】A【解析】令32()3,()(2)()()()g x x x h x a x f x g x h x =-+=+∴=-,且2'()36g x x x =-+, 因为刚好有两个正整数(1,2)i x i =使得()0i f x >,即()()i i g x h x >, 作出(),()g x h x 的图象,如图所示,其中()h x 过定点(2,0)-,直线斜率为a ,由图可知,203a ≤≤时, 有且仅有两个点()()1,2,2,4满足条件, 即有且仅有121,2x x ==使得()0i f x >. 实数a 的取值范围是20,3⎛⎤ ⎥⎦⎝,故选:A2(2020济宁市高三模拟)已知当时,关于的方程有唯一实数解,则所在的区间是( ) A .(3,4) B .(4,5)C .(5,6)D .(6.7)【答案】C 【解析】由xlnx+(3﹣a )x+a =0,得,令f (x )(x >1),则f′(x ).令g (x )=x ﹣lnx ﹣4,则g′(x )=10,∴g(x )在(1,+∞)上为增函数, ∵g(5)=1﹣ln5<0,g (6)=2﹣ln6>0, ∴存在唯一x 0∈(5,6),使得g (x 0)=0,∴当x∈(1,x 0)时,f′(x )<0,当x∈(x 0,+∞)时,f′(x )>0. 则f (x )在(1,x 0)上单调递减,在(x 0,+∞)上单调递增.∴f(x)min=f(x0).∵﹣4=0,∴,则∈(5,6).∴a所在的区间是(5,6).故选:C3.(2020蚌埠市高三)定义在上的函数满足,且,不等式有解,则正实数的取值范围是()A.B.C.D.【答案】C【解析】因为,故,因,所以即.不等式有解可化为即在有解.令,则,当时,,在上为增函数;当时,,在上为减函数;故,所以,故选C.二.分类讨论法分类讨论法是指通过分析参数对函数相应性质的影响,然后划分情况进行相应分析,解决问题的方法,该类方法的关键是找到讨论的依据或分类的情况,该方法一般在分离参数法无法解决问题的情况下,才考虑采用,常见的有二次型和指对数型讨论. 1.二次型根的分布或不等式解集讨论该类题型在进行求解过程,关键步骤出现求解含参数二次不等式或二次方程, 可以依次考虑依次根据对应定性(若二次项系数含参),开口,判别式,两根的大小(或跟固定区间的端点比较)为讨论的依据,进行分类讨论,然后做出简图即可解决.【例3】(2020·全国高三专题)函数()()23xf x x e =-,关于x 的方程()()210fx mf x -+=恰有四个不同实数根,则正数m 的取值范围为( ) A .()0,2 B .()2,+∞C .3360,6e e ⎛⎫+ ⎪⎝⎭D .336,6e e ⎛⎫++∞ ⎪⎝⎭【答案】D 【解析】【分析】利用导函数讨论函数单调性与极值情况,转化为讨论210t mt -+=的根的情况,结合根的分布求解.【详解】()()()()22331x xx x e x f e x x =+-=+-',令()0f x '=,得3x =-或1x =,当3x <-时,()0f x '>,函数()f x 在(),3-∞-上单调递增,且()0f x >; 当31x -<<时,()0f x '<,函数()f x 在()3,1-上单调递减; 当1x >时,()0f x '>,函数()f x 在()1,+∞上单调递增. 所以极大值()363f e-=,极小值()12f e =-,作出大致图象:令()f x t =,则方程210t mt -+=有两个不同的实数根,且一个根在360,e ⎛⎫ ⎪⎝⎭内,另一个根在36,e ⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭内, 或者两个根都在()2,0e -内.因为两根之和m 为正数,所以两个根不可能在()2,0e -内.令()21g x x mx =-+,因为()010g =>,所以只需360g e ⎛⎫< ⎪⎝⎭,即6336610m e e -+<,得3366e m e >+,即m 的取值范围为336,6e e ⎛⎫++∞ ⎪⎝⎭.故选:D【举一反三】1.(2020·湖南衡阳市一中高三月考(理))已知函数()f x kx =,ln ()xg x x=,若关于x 的方程()()f x g x =在区间1[,]e e内有两个实数解,则实数k 的取值范围是( )A .211[,)2e eB .11(,]2e eC .21(0,)e D .1(,)e+∞【答案】A【解析】易知当k ≤0时,方程只有一个解,所以k >0.令2()ln h x kx x =-,2121(21)(21)()2kx k x k x h x kx x x x--+=-==', 令()0h x '=得12x k =,12x k=为函数的极小值点, 又关于x 的方程()f x =()g x 在区间1[,]e e内有两个实数解,所以()01()01()02112h e h e h k e ek ≥⎧⎪⎪≥⎪⎪⎨<⎪⎪⎪<<⎪⎩,解得211[,)2k e e ∈,故选A.2.(2020扬州中学高三模拟)已知函数有两个不同的极值点,,若不等式恒成立,则实数的取值范围是_______.【答案】【解析】∵,∴.∵函数有两个不同的极值点,,∴,是方程的两个实数根,且,∴,且,解得.由题意得.令,则,∴在上单调递增,∴.又不等式恒成立,∴,∴实数的取值范围是.故答案为.2.指数对数型解集或根的讨论该类题型在进行求解过程,关键步骤出现求解含参指对数型不等式或方程, 可以依次考虑依次根据对应指对数方程的根大小(或与固定区间端点的大小)为讨论的依据,进行分类讨论. 即可解决.【例4】(2020•泉州模拟)已知函数f (x )=ae x ﹣x ﹣ae ,若存在a ∈(﹣1,1),使得关于x 的不等式f (x ) ﹣k ≥0恒成立,则k 的取值范围为( ) A .(﹣∞,﹣1] B .(﹣∞,﹣1)C .(﹣∞,0]D .(﹣∞,0)【答案】A【解析】不等式f (x )﹣k ≥0恒成立,即k ≤f (x )恒成立; 则问题化为存在a ∈(﹣1,1),函数f (x )=ae x ﹣x ﹣ae 有最小值,又f ′(x )=ae x ﹣1,当a ∈(﹣1,0]时,f ′(x )≤0,f (x )是单调减函数,不存在最小值; 当a ∈(0,1)时,令f ′(x )=0,得e x =,解得x =﹣lna , 即x =﹣lna 时,f (x )有最小值为f (﹣lna )=1+lna ﹣ae ; 设g (a )=1+lna ﹣ae ,其中a ∈(0,1),则g ′(a )=﹣e ,令g ′(a )=0,解得a =,所以a ∈(0,)时,g ′(a )>0,g (a )单调递增;a ∈(,1)时,g ′(a )<0,g (a )单调递减;所以g (a )的最大值为g ()=1+ln ﹣•e =﹣1; 所以存在a ∈(0,1)时,使得关于x 的不等式f (x )﹣k ≥0恒成立,则k 的取值范围是(﹣∞,﹣1].故选:A . 【举一反三】1.函数()()211,12x f x x e kx k ⎛⎫⎛⎤=--∈⎪⎥⎝⎦⎝⎭,则()f x 在[]0,k 的最大值()h k =( ) A . ()32ln22ln2-- B . 1- C . ()22ln22ln2k -- D . ()31k k e k --【答案】D2.(2020·浙江省杭州第二中学高三期中)已知函数()f x 的图象在点()00,x y 处的切线为():l y g x =,若函数()f x 满足x I ∀∈(其中I 为函数()f x 的定义域,当0x x ≠时,()()()00f x g x x x -->⎡⎤⎣⎦恒成立,则称0x 为函数()f x 的“转折点”,已知函数()2122x f x e ax x =--在区间[]0,1上存在一个“转折点”,则a 的取值范围是 A .[]0,e B .[]1,eC .[]1,+∞D .(],e -∞ 【答案】B【解析】由题可得()2xf x e ax =--',则在()00,x y 点处的切线的斜率()0002xk f x e ax ==--',0200122x y e ax x =--,所以函数()f x 的图象在点()00,x y 处的切线方程为:00200001(2)(2)()2x x y e ax x e ax x x ---=---,即切线()00200001:=(2)()+22x xl y g x e ax x x e ax x =-----,令()()()h x f x g x =-, 则002200011()2(2)()222x x xh x e ax x e ax x x e ax x =-------++,且0()0h x = 0000()2(2)=+x x x x h x e ax e ax e ax e ax =-------',且0()0h x '=,()x h x e a ='-',(1)当0a ≤时,()0xh x e a =-'>',则()h x '在区间[]0,1上单调递增,所以当[)00,x x ∈,0()()0h x h x ''<=,当(]0,1x x ∈,0()()0h x h x ''>=,则()h x 在区间[)00,x 上单调递减,0()()0h x h x >=,在(]0,1x 上单调递增,0()()0h x h x >=所以当[)00,x x ∈时,0()()0h x x x -<,不满足题意,舍去,(2)当01a <<时, ()0xh x e a =-'>'([]0,1x ∈),则()h x '在区间[]0,1上单调递增,所以当[)00,x x ∈,0()()0h x h x ''<=,当(]0,1x x ∈,0()()0h x h x ''>=,则()h x 在区间[)00,x 上单调递减,0()()0h x h x >=,在(]0,1x 上单调递增,0()()0h x h x >=,所以当[)00,x x ∈时,0()()0h x x x -<,不满足题意,舍去,(3)当1a =,()10x h x e =-'≥'([]0,1x ∈),则()h x '在区间[]0,1上单调递增,取00x =,则()10x h x e x =-->',所以()h x 在区间(]0,1上单调递增,0()()0h x h x >=,当00x x ≠=时,0()()0h x x x ->恒成立,故00x =为函数()2122x f x e ax x =--在区间[]0,1上的一个“转折点”,满足题意。
一、导数单调性、极值、最值的直接应用1、解:(1)1=a 时,x x x g -=3)(,由013)(2=-='x x g ,解得33±=x . )(x g '的变化情况如下表:x0 )33,0( 33 )1,33(1 )(x g '- 0+)(x g↘极小值 ↗所以当33=x 时,)(x g 有最小值932)33(-=g .(2)证明:曲线)(x f y =在点)2,(211a x x P -处的切线斜率112)(x x f k ='= 曲线)(x f y =在点P 处的切线方程为)(2)2(1121x x x a x y -=--. 令0=y ,得12122x a x x +=,∴12111211222x x a x x a x x x -=-+=-∵a x >1,∴02121<-x x a ,即12x x <. 又∵1122x a x ≠,∴a x ax x a x x a x x =⋅>+=+=11111212222222 所以a x x >>21.2、解:本小题主要考查导数的几何意义、导数的运算、利用导数研究函数的单调性与极值等基础知识,考查运算能力及分类讨论的思想方法。
⑴.3)1(')2()(')(022e f e x x x f e x x f a x x =+===,故,时,当.3))1(,1()(e f x f y 处的切线的斜率为在点所以曲线=⑵[].42)2()('22x e a a x a x x f +-++=.2232.220)('-≠-≠-=-==a a a a x a x x f 知,由,或,解得令 以下分两种情况讨论: ①a 若>32,则a 2-<2-a .当x 变化时,)()('x f x f ,的变化情况如下表: x()a 2-∞-,a 2-()22--a a ,2-a()∞+-,2a+0 — 0 +↗极大值↘极小值↗.)22()2()2()(内是减函数,内是增函数,在,,,在所以--∞+---∞a a a a x f.3)2()2(2)(2a ae a f a f a x x f -=---=,且处取得极大值在函数.)34()2()2(2)(2--=---=a e a a f a f a x x f ,且处取得极小值在函数②a 若<32,则a 2->2-a ,当x 变化时,)()('x f x f ,的变化情况如下表: x()2-∞-a ,2-a()a a 22--,a 2-()∞+-,a 2+ 0 —0 +↗极大值↘极小值↗内是减函数。
,内是增函数,在,,,在所以)22()2()2()(a a a a x f --∞+---∞ .)34()2()2(2)(2--=---=a e a a f a f a x x f ,且处取得极大值在函数.3)2()2(2)(2a ae a f a f a x x f -=---=,且处取得极小值在函数3、4、解:(1)由题得f (x )的定义域为(0,+∞),且 f ′(x )=1x +2ax =2x a x +.∵a >0,∴f ′(x )>0,故f (x )在(0,+∞)上是单调递增函数. (2)由(1)可知:f ′(x )=2x ax+, ①若a ≥-1,则x +a ≥0,即f ′(x )≥0在[1,e ]上恒成立,此时f (x )在[1,e ]上为增函数, ∴f (x )min =f (1)=-a =32,∴a =-32(舍去). ②若a ≤-e ,则x +a ≤0,即f ′(x )≤0在[1,e ]上恒成立,此时f (x )在[1,e ]上为减函数, ∴f (x )min =f (e )=1-a e =32,∴a =-2e (舍去).③若-e <a <-1,令f ′(x )=0,得x =-a .当1<x <-a 时,f ′(x )<0,∴f (x )在(1,-a )上为减函数; 当-a <x <e 时,f ′(x )>0,∴f (x )在(-a ,e )上为增函数, ∴f (x )min =f (-a )=ln(-a )+1=32⇒a =-e . 综上可知:a =-e .5、解:(Ⅰ)(1)(),(1,)1x a ax f x x x --'=∈-+∞+.依题意,令(2)0f '=,解得 13a =. 经检验,13a =时,符合题意.(Ⅱ)解:①当0=a 时,()1xf x x '=+.故)(x f 的单调增区间是(0,)+∞;单调减区间是)0,1(-. ②当0a >时,令()0f x '=,得10x =,或211x a=-. 当10<<a 时,()f x 与()f x '的情况如下:x1(1,)x - 1x 12(,)x x 2x 2(,)x +∞()f x ' -0 +0 +()f x↘1()f x↗2()f x↘所以,()f x 的单调增区间是1(0,1)a-;单调减区间是)0,1(-和1(1,)a -+∞.当1=a 时,)(x f 的单调减区间是),1(+∞-.当1a >时,210x -<<,()f x 与()f x '的情况如下:x2(1,)x - 2x 21(,)x x 1x 1(,)x +∞()f x ' -0 +0 +()f x↘2()f x↗1()f x↘所以,()f x 的单调增区间是1(1,0)a -;单调减区间是1(1,1)a--和(0,)+∞. ③当0<a 时,)(x f 的单调增区间是(0,)+∞;单调减区间是)0,1(-. 综上,当0a ≤时,)(x f 的增区间是(0,)+∞,减区间是)0,1(-; 当10<<a 时,()f x 的增区间是1(0,1)a-,减区间是)0,1(-和1(1,)a -+∞;当1=a 时,)(x f 的减区间是),1(+∞-;当1a >时,()f x 的增区间是1(1,0)a -;减区间是1(1,1)a--和(0,)+∞. (Ⅲ)由(Ⅱ)知 0a ≤时,)(x f 在(0,)+∞上单调递增,由0)0(=f ,知不合题意. 当10<<a 时,)(x f 在(0,)+∞的最大值是1(1)f a-, 由1(1)(0)0f f a->=,知不合题意. 当1≥a 时,)(x f 在(0,)+∞单调递减,可得)(x f 在[0,)+∞上的最大值是0)0(=f ,符合题意. 所以,)(x f 在[0,)+∞上的最大值是0时,a 的取值范围是[1,)+∞.6、解:(I )当2k =时,2()ln(1)f x x x x =+-+,1'()121f x x x=-++ 由于(1)ln 2f =,3'(1)2f =, 所以曲线()y f x =在点(1,(1))f 处的切线方程为3ln 2(1)2y x -=- 即322ln 230x y -+-=(II )(1)'()1x kx k f x x+-=+,(1,)x ∈-+∞.当0k =时,'()1x f x x=-+.所以,在区间(1,0)-上,'()0f x >;在区间(0,)+∞上,'()0f x <. 故()f x 得单调递增区间是(1,0)-,单调递减区间是(0,)+∞.当01k <<时,由(1)'()01x kx k f x x +-==+,得10x =,210kx k-=>所以,在区间(1,0)-和1(,)kk-+∞上,'()0f x >;在区间1(0,)k k -上,'()0f x < 故()f x 得单调递增区间是(1,0)-和1(,)kk-+∞,单调递减区间是1(0,)k k -. 当1k =时,2'()1x f x x=+故()f x 得单调递增区间是(1,)-+∞.当1k >时,(1)'()01x kx k f x x +-==+,得11(1,0)kx k -=∈-,20x =.所以没在区间1(1,)k k --和(0,)+∞上,'()0f x >;在区间1(,0)kk-上,'()0f x < 故()f x 得单调递增区间是1(1,)k k --和(0,)+∞,单调递减区间是1(,0)kk- 7、解:⑴ln 20x y -+=⑵因为11ln )(--+-=xaax x x f , 所以211)('x a a x x f -+-=221xax ax -+--=,),0(+∞∈x , 令,1)(2a x ax x g -+-=),,0(+∞∈x8、解:(Ⅰ)()1()1x x f x x ϕ+=--11ln -+-=x x x ,()()()22211121-⋅+=-+='x x x x x x ϕ. ∵0x >且1x ≠,∴()0x ϕ'>∴函数()x ϕ的单调递增区间为()()∞+,和11,0.(Ⅱ)∵1()f x x'=,∴001()f x x '=,∴切线l 的方程为0001ln ()y x x x x -=-, 即001ln 1y x x x =+-, ① 设直线l 与曲线()y g x =相切于点11(,)x x e ,∵()x g x e '=,∴101xe x =,∴10ln x x =-,∴0ln 101()xg x e x -==. ∴直线l 也为()00011ln y x x x x -=+, 即0000ln 11x y x x x x =++, ② 由①②得 0000ln 1ln 1x x x x -=+,∴0001ln 1x x x +=-. 下证:在区间(1,+∞)上0x 存在且唯一.由(Ⅰ)可知,()x ϕ11ln -+-=x x x 在区间1,+∞()上递增. 又12()ln 011e e e e e ϕ+-=-=<--,22222213()ln 011e e e e e e ϕ+-=-=>--, 结合零点存在性定理,说明方程()0x ϕ=必在区间2(,)e e 上有唯一的根,这个根就是所求的唯一0x ,故结论成立.9、解:⑴221()2a f x a x x -'=+-222(2)1ax a x x+--=2(1)(21)ax x x +-=. 当2a <-时,112a -<,增区间为11(,)2a -,减区间为1(0,)a -,1(,)2+∞. 当2a =-时,112a -=,减区间为(0,)+∞.当20a -<<时,112a ->,增区间为11(,)2a -,减区间为1(0,)2,1(,)a-+∞.⑵由⑴知,当(3,2)a ∈--时,()f x 在[1,3]上单调递减,∴12,[1,3]x x ∈,12|()()|f x f x -≤(1)(3)f f -1(12)[(2)ln 36]3a a a =+--++, 即12|()()|f x f x -≤24(2)ln 33a a -+-. ∵12(ln 3)2ln 3|()()|m a f x f x +->-恒成立, ∴(ln 3)2ln 3m a +->24(2)ln 33a a -+-,即243ma a >-, 又0a <,∴243m a<-. ∵(3,2)a ∈--,∴132384339a -<-<-,∴m ≤133-. 10、解:(Ⅰ)设()2g x ax bx c =++,于是()()()()2211212212g x g x a x c x -+-=-+=--,所以121.a c ⎧=⎪⎨⎪=-⎩, 又()11g =-,则12b =-.所以()211122g x x x =--. …………3分(Ⅱ)()2191()ln ln (0).282f xg x m x x m x m x =+++=+∈>R ,当m >0时,由对数函数性质,f (x )的值域为R ;…………4分 当m =0时,2()02x f x =>对0x ∀>,()0f x >恒成立; …………5分 当m <0时,由()0mf x x x m x'=+=⇒=-,列表:x (0)m -, m - ()m -+∞,()f x '- 0 + ()f x减极小增[]min ()()ln .2mf x f m m m =-=-+-这时, []minln 0()0e<0.20mm m f x m m ⎧-+->⎪>⇔⇒-<⎨⎪<⎩,所以若0x ∀>,()0f x >恒成立,则实数m 的取值范围是(e 0]-,. 故0x ∃>使()0f x ≤成立,实数m 的取值范围()(,e]0-∞-+∞,.…………9分(Ⅲ)因为对[1]x m ∀∈,,(1)()()0x x m H x x--'=≤,所以()H x 在[1,]m 内单调递减.于是21211|()()|(1)()ln .22H x H x H H m m m m -≤-=-- 2121113|()()|1ln 1ln 0.2222H x H x m m m m m m -<⇐--<⇔--<记13()ln (1e)22h m m m m m=--<≤,则()221133111()022332h'm m m m =-+=-+>, 所以函数13()ln 22h m m m m=--在(1e],是单调增函数,所以()()e 3e 1e 3()(e)1022e 2eh m h -+≤=--=<,故命题成立. …………12分11、解:(1)∵()()23xf x x ax b e-=++∴()()()()''32321x x fx x a e x ax b e --=++++-()232xx a x b a e -⎡⎤=-+-+-⎣⎦由题意得:()'30f=,即()23320a b a +-+-=,23b a =--∴()()2323xf x x ax a e-=+--且()()()'331x fx x x a e -=--++令()'0fx =得13x =,21x a =--∵3x =是函数()()()23,xf x x ax b ex R -=++∈的一个极值点∴12x x ≠,即4a ≠-故a 与b 的关系式为()23,4b a a =--≠-. 当4a <-时,213x a =-->,由()'0f x >得单增区间为:()3,1a --;由()'0fx <得单减区间为:(),3-∞和()1,a --+∞;当4a >-时,213x a =--<,由()'0f x >得单增区间为:()1,3a --;由()'0fx <得单减区间为:(),1a -∞--和()3,+∞;(2)由(1)知:当0a >时,210x a =--<,()f x 在[]0,3上单调递增,在[]3,4上单调递减,{},)32()4(),0(min )(3min e a f f x f +-==()()max 36f x f a ==+, ∴()f x 在[]0,4上的值域为]6,)32([3++-a e a . 易知()2254xg x a e ⎛⎫=+⎪⎝⎭在[]0,4上是增函数, ∴()g x 在[]0,4上的值域为2242525,44a a e ⎡⎤⎛⎫++ ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦. 由于()222516042a a a ⎛⎫⎛⎫+-+=-≥ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,又∵要存在[]12,0,4ξξ∈,使得()()121f g ξξ-<成立,∴必须且只须()2025614a a a >⎧⎪⎨⎛⎫+-+< ⎪⎪⎝⎭⎩解得:302a <<.所以,a 的取值范围为30,2⎛⎫ ⎪⎝⎭.12、解:(1)∵22()(2)()[(2)()]x x x f x x a e x ax b e x a x a b e '=++++=++++当2,2a b ==-时,2()(22)x f x x x e =+-,则'()f x 2(4)x x x e =+.令'()0f x =得2(4)0x x x e +=,∵0x e ≠,∴240x x +=,解得124,0x x =-= ∵当(,4)x ∈-∞-时,'()0f x >,当(4,0)x ∈-时'()0f x <,当(0,)x ∈+∞时'()0f x > ∴当4x =-时,函数()f x 有极大值,46()f x e极大=, 当0x =时,函数()f x 有极小值,()2f x =-极小. (2)由(1)知2()[(2)()]x f x x a x a b e '=++++ ∵1x =是函数()f x 的一个极值点∴(1)0f '= 即[1(2)()]0e a a b ++++=,解得32b a =--则2()[(2)(3)]x f x e x a x a '=+++--=(1)[(3)]x e x x a -++ 令()0f x '=,得11x =或23x a =--∵1x =是极值点,∴31a --≠,即4a ≠- .当31a -->即4a <-时,由()0f x '>得(3,)x a ∈--+∞或(,1)x ∈-∞ 由()0f x '<得(1,3)x a ∈--当31a --<即4a >-时,由()0f x '>得(1,)x ∈+∞或(,3)x a ∈-∞-- 由()0f x '<得(3,1)x a ∈--. 综上可知:当4a <-时,单调递增区间为(,1)-∞和(3,)a --+∞,递减区间为(1,3)a -- 当4a >-时,单调递增区间为(,3)a -∞--和(1,)+∞,递减区间为(3,1)a --。