2015年全国各地高考数学试题及解答分类汇编大全(04 导数及其应用)
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2015年全国各地高考数学试题及解答分类汇编大全(04导数及其应用)一、选择题:1.(2015安徽文)函数()32f x ax bx cx d =+++的图像如图所示,则下列结论成立的是( )(A )a >0,b <0,c >0,d >0 (B )a >0,b <0,c <0,d >0 (C )a <0,b <0,c <0,d >0 (D )a >0,b >0,c >0,d <02.(2015福建理)若定义在R 上的函数()f x 满足()01f =- ,其导函数()f x ' 满足()1f x k '>> ,则下列结论中一定错误的是( )A .11f k k ⎛⎫<⎪⎝⎭ B .111f k k ⎛⎫>⎪-⎝⎭ C .1111f k k ⎛⎫< ⎪--⎝⎭ D . 111k f k k ⎛⎫> ⎪--⎝⎭ 【答案】C考点:函数与导数.3.(2015福建文)“对任意(0,)2x π∈,sin cos k x x x <”是“1k <”的( )A .充分而不必要条件B .必要而不充分条件C . 充分必要条件D .既不充分也不必要条件 【答案】B考点:导数的应用.4.(2015全国新课标Ⅰ卷理)设函数()f x =(21)x e x ax a --+,其中a 1,若存在唯一的整数x 0,使得0()f x 0,则a 的取值范围是( )A.[-,1)B. [-,)C. [,)D. [,1)【答案】D 【解析】试题分析:设()g x =(21)x e x -,y ax a =-,由题知存在唯一的整数0x ,使得0()g x 在直线y ax a =-的下方.因为()(21)x g x e x '=+,所以当12x <-时,()g x '<0,当12x >-时,()g x '>0,所以当12x =-时,max [()]g x =12-2e -,当0x =时,(0)g =-1,(1)30g e =>,直线y ax a =-恒过(1,0)斜率且a ,故(0)1a g ->=-,且1(1)3g e a a --=-≥--,解得32e≤a <1,故选D.考点:导数的综合应用5.(2015全国新课标Ⅱ卷理)设函数'()f x 是奇函数()()f x x R ∈的导函数,(1)0f -=,当0x >时,'()()0xf x f x -<,则使得()0f x >成立的x 的取值范围是( )A .(,1)(0,1)-∞-B .(1,0)(1,)-+∞C .(,1)(1,0)-∞--D .(0,1)(1,)+∞【答案】A 【解析】试题分析:记函数()()f x g x x=,则''2()()()xf x f x g x x -=,因为当0x >时,'()()0xf x f x -<,故当0x >时,'()0g x <,所以()g x 在(0,)+∞单调递减;又因为函数()()f x x R ∈是奇函数,故函数()g x 是偶函数,所以()g x 在(,0)-∞单调递减,且(1)(1)0g g -==.当01x <<时,()0g x >,则()0f x >;当1x <-时,()0g x <,则()0f x >,综上所述,使得()0f x >成立的x 的取值范围是(,1)(0,1)-∞-,故选A .考点:导数的应用、函数的图象与性质. 6. (2015陕西理)对二次函数2()f x ax bx c =++(a 为非零常数),四位同学分别给出下列结论,其中有且仅有一个结论是错误的,则错误的结论是( )A .-1是()f x 的零点B .1是()f x 的极值点C .3是()f x 的极值 D. 点(2,8)在曲线()y f x =上 【答案】A考点:1、函数的零点; 2、利用导数研究函数的极值.二、填空题:1.(2015安徽理)设30x ax b ++=,其中,a b 均为实数,下列条件中,使得该三次方程仅有一个实根的是 .(写出所有正确条件的编号)① 3,3a b =-=-;②3,2a b =-=;③3,2a b =->;④0,2a b ==;⑤1,2a b ==.与最值;函数零点问题考查时,要经常性使用零点存在性定理.2. (2015湖南理)20(1)x dx ⎰-= .【答案】0.【考点定位】定积分的计算.【名师点睛】本题主要考查定积分的计算,意在考查学生的运算求解能力,属于容易题,定积分的计算通常有两类基本方法:一是利用牛顿-莱布尼茨定理;二是利用定积分的几何意义求解.3、(2015全国新课标Ⅰ卷文)已知函数()31f x ax x =++的图像在点()()1,1f 的处的切线过点()2,7,则 a = .4. (2015全国新课标Ⅱ卷文)已知曲线ln y x x =+在点()1,1 处的切线与曲线()221y ax a x =+++相切,则a = . 【答案】8 【解析】试题分析:由11y x'=+可得曲线ln y x x =+在点()1,1处的切线斜率为2,故切线方程为21y x =-,与()221y ax a x =+++ 联立得220ax ax ++=,显然0a ≠,所以由 2808a a a ∆=-=⇒=.考点:导数的几何意义.5、(2015陕西文)函数x y xe =在其极值点处的切线方程为____________. 【答案】1y e=-考点:导数的几何意义. 6. (2015陕西理)如图,一横截面为等腰梯形的水渠,因泥沙沉积,导致水渠截面边界呈抛物线型(图中虚线表示),则原始的最大流量与当前最大流量的比值为 .【答案】1.2 【解析】试题分析:建立空间直角坐标系,如图所示:原始的最大流量是()11010222162⨯+-⨯⨯=,设抛物线的方程为22x py =(0p >),因为该抛物线过点()5,2,所以2225p ⨯=,解得254p =,所以2252x y =,即2225y x =,所以当前最大流量是()()5323535522224022255255257575753x dx x x --⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎡⎤-=-=⨯-⨯-⨯--⨯-= ⎪ ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎣⎦⎰,故原始的最大流量与当前最大流量的比值是161.2403=,所以答案应填:1.2.考点:1、定积分;2、抛物线的方程;3、定积分的几何意义.7. (2015陕西理)设曲线x y e =在点(0,1)处的切线与曲线1(0)y x x=>上点p 处的切线垂直,则p 的坐标为 . 【答案】()1,1 【解析】试题分析:因为x y e =,所以x y e '=,所以曲线x y e =在点()0,1处的切线的斜率0101x k y e ='===,设P 的坐标为()00,x y (00x >),则001y x =,因为1y x =,所以21y x '=-,所以曲线1y x =在点P处的切线的斜率02201x x k y x ='==-,因为121k k ⋅=-,所以2011x -=-,即201x =,解得01x =±,因为00x >,所以01x =,所以01y =,即P 的坐标是()1,1,所以答案应填:()1,1.考点:1、导数的几何意义;2、两条直线的位置关系.8、(2015四川文)已知函数f (x )=2x ,g (x )=x 2+ax (其中a ∈R ).对于不相等的实数x 1,x 2,设m =1212()()f x f x x x --,n =1212()()g x g x x x --,现有如下命题:①对于任意不相等的实数x 1,x 2,都有m >0;②对于任意的a 及任意不相等的实数x 1,x 2,都有n >0; ③对于任意的a ,存在不相等的实数x 1,x 2,使得m =n ; ④对于任意的a ,存在不相等的实数x 1,x 2,使得m =-n . 其中真命题有___________________(写出所有真命题的序号).【答案】①④ 【解析】对于①,因为f '(x )=2x ln 2>0恒成立,故①正确对于②,取a =-8,即g '(x )=2x -8,当x 1,x 2<4时n <0,②错误 对于③,令f '(x )=g '(x ),即2x ln 2=2x +a 记h (x )=2x ln 2-2x ,则h '(x )=2x (ln 2)2-2【考点定位】本题主要考查函数的性质、函数的单调性、导数的运算等基础知识,考查函数与方程的思想和数形结合的思想,考查分析问题和解决能提的能力.【名师点睛】本题首先要正确认识m ,n 的几何意义,它们分别是两个函数图象的某条弦的斜率,因此,借助导数研究两个函数的切线变化规律是本题的常规方法,解析中要注意“任意不相等的实数x 1,x 2”与切线斜率的关系与差别,以及“都有”与“存在”的区别,避免过失性失误.属于较难题. 9. (2015天津文) 已知函数()()ln ,0,f x ax x x =∈+∞ ,其中a 为实数,()f x '为()f x 的导函数,若()13f '= ,则a 的值为 . 【答案】3 【解析】试题分析:因为()()1ln f x a x '=+ ,所以()13f a '==. 考点:导数的运算法则.10.(2015天津理)曲线2y x = 与直线y x = 所围成的封闭图形的面积为 . 【答案】16【解析】试题分析:两曲线的交点坐标为(0,0),(1,1),所以它们所围成的封闭图形的面积()1122300111236S x x dx x x ⎛⎫=-=-= ⎪⎝⎭⎰.考点:定积分几何意义.三、解答题:1. (2015安徽文) 已知函数)0,0()()(2>>+=r a r x axx f (Ⅰ)求)(x f 的定义域,并讨论)(x f 的单调性;(Ⅱ)若400=ra,求)(x f 在),0(+∞内的极值.2.(2015安徽理)设函数2()f x x ax b =-+.(Ⅰ)讨论函数(sin )f x 在(,)22ππ-内的单调性并判断有无极值,有极值时求出极值; (Ⅱ)记2000()f x x a x b =-+,求函数0(sin )(sin )f x f x -在[]22ππ-,上的最大值D ; (Ⅲ)在(Ⅱ)中,取000a b ==,求24a zb =-满足D 1≤时的最大值.3.(2015北京文)设函数()2ln 2x f x k x =-,0k >. (Ⅰ)求()f x 的单调区间和极值;(Ⅱ)证明:若()f x 存在零点,则()f x 在区间(上仅有一个零点.【答案】(1)单调递减区间是,单调递增区间是)+∞;极小值(1ln )2k k f -=;(2)证明详见解析.所以,()f x 的单调递减区间是)k ,单调递增区间是(,)k +∞;()f x 在x k =(1ln ))2k k f k -=. (Ⅱ)由(Ⅰ)知,()f x 在区间(0,)+∞上的最小值为(1ln )()2k k f k -=. 因为()f x 存在零点,所以(1ln )02k k -≤,从而k e ≥. 当k e =时,()f x 在区间)e 上单调递减,且()0f e =,所以x e =()f x 在区间]e 上的唯一零点.当k e >时,()f x 在区间)e 上单调递减,且1(1)02f =>,()02e kf e -=<, 所以()f x 在区间]e 上仅有一个零点.综上可知,若()f x 存在零点,则()f x 在区间]e 上仅有一个零点.考点:导数的运算、利用导数判断函数的单调性、利用导数求函数的极值和最值、函数零点问题.4. (2015北京理)已知函数()1ln 1xf x x+=-.(Ⅰ)求曲线()y f x =在点()()00f ,处的切线方程;(Ⅱ)求证:当()01x ∈,时,()323x f x x ⎛⎫>+ ⎪⎝⎭;(Ⅲ)设实数k 使得()33x f x k x ⎛⎫>+ ⎪⎝⎭对()01x ∈,恒成立,求k 的最大值. 【答案】(Ⅰ)20x y -=,(Ⅱ)证明见解析,(Ⅲ)k 的最大值为2.试题解析:(Ⅰ)212()ln,(1,1),(),(0)2,(0)011x f x x f x f f x x+''=∈-===--,曲线()y f x =在点()()00f ,处的切线方程为20x y -=;(Ⅱ)当()01x ∈,时,()323x f x x ⎛⎫>+ ⎪⎝⎭,即不等式3()2()03x f x x -+>,对(0,1)x ∀∈成立,设331()ln 2()ln(1)ln(1)2()133x x x F x x x x x x +=-+=+---+-,则422()1x F x x'=-,当()01x ∈,时,()0F x '>,故()F x 在(0,1)上为增函数,则()(0)0F x F >=,因此对(0,1)x ∀∈,3()2()3x f x x >+成立;(Ⅲ)使()33x f x k x ⎛⎫>+ ⎪⎝⎭成立,()01x ∈,,等价于31()ln ()013x x F x k x x +=-+>-,()01x ∈,;422222()(1)11kx k F x k x x x+-'=-+=--, 当[0,2]k ∈时,()0F x '≥,函数在(0,1)上位增函数,()(0)0F x F >=,符合题意;当2k >时,令402()0,(0,1)k F x x -'==∈,,显然不成立,综上所述可知:k 的最大值为2.考点:1.导数的几何意义;2.利用导数研究函数的单调性,证明不等式;3.含参问题讨论.5.(2015福建文)已知函数2(1)()ln 2x f x x -=-.(Ⅰ)求函数()f x 的单调递增区间;(Ⅱ)证明:当1x >时,()1f x x <-;(Ⅲ)确定实数k 的所有可能取值,使得存在01x >,当0(1,)x x ∈时,恒有()()1f x k x >-.【答案】(Ⅰ) ⎛ ⎝⎭;(Ⅱ)详见解析;(Ⅲ)(),1-∞. 【解析】(Ⅰ)求导函数()21x x f x x-++'=,解不等式'()0f x >并与定义域求交集,得函数()f x 的单调递增区间;(Ⅱ)构造函数()()()F 1x f x x =--,()1,x ∈+∞.欲证明()1f x x <-,只需证明()F x 的最大值小于0即可;(Ⅲ)由(II )知,当1k =时,不存在01x >满足题意;当1k >时,对于1x >,有()()11f x x k x <-<-,则()()1f x k x <-,从而不存在01x >满足题意;当1k <时,构造函数()()()G 1x f x k x =--,()0,x ∈+∞,利用导数研究函数()G x 的形状,只要存在01x >,当0(1,)x x ∈时()0G x >即可.试题解析:(I )()2111x x f x x x x-++'=-+=,()0,x ∈+∞.由()0f x '>得2010x x x >⎧⎨-++>⎩解得102x <<.故()f x 的单调递增区间是10,2⎛+ ⎝⎭. (II )令()()()F 1x f x x =--,()0,x ∈+∞.则有()21F x x x-'=.当()1,x ∈+∞时,()F 0x '<,所以()F x 在[)1,+∞上单调递减,故当1x >时,()()F F 10x <=,即当1x >时,()1f x x <-. (III )由(II )知,当1k =时,不存在01x >满足题意.当1k >时,对于1x >,有()()11f x x k x <-<-,则()()1f x k x <-,从而不存在01x >满足题意.当1k <时,令()()()G 1x f x k x =--,()0,x ∈+∞,则有()()2111G 1x k x x x k x x-+-+'=-+-=.由()G 0x '=得,()2110x k x -+-+=.解得10x =<,21x =>.当()21,x x ∈时,()G 0x '>,故()G x 在[)21,x 内单调递增.从而当()21,x x ∈时,()()G G 10x >=,即()()1f x k x >-, 综上,k 的取值范围是(),1-∞.考点:导数的综合应用.6. (2015福建理) 已知函数f()ln(1)x x =+,(),(k ),g x kx R =?(Ⅰ)证明:当0x x x ><时,f();(Ⅱ)证明:当1k <时,存在00x >,使得对0(0),x x Î任意,恒有f()()x g x >;(Ⅲ)确定k 的所以可能取值,使得存在0t >,对任意的(0),x Î,t 恒有2|f()()|x g x x -<. 【答案】(Ⅰ)详见解析;(Ⅱ)详见解析;(Ⅲ) =1k . 【解析】 试题分析:(Ⅰ)构造函数()f()ln(1),(0,),F x x x x x x =-=+-??只需求值域的右端点并和0比较即可;(Ⅱ)构造函数G()f()()ln(1),(0,),x x g x x kx x =-=+-??即()0G x >,求导得1()1+G x k x ¢=- (1k)1+kx x-+-=,利用导数研究函数()G x 的形状和最值,证明当1k <时,存在00x >,使得()0G x >即可;(Ⅲ)由(Ⅰ)知,当1k >时,对于(0,),x "违+()f()g x x x ,>>故()f()g x x >,则不等式2|f()()|x g x x -<变形为2k ln(1)x x x -+<,构造函数2M()k ln(1),[0)x x x x x =-+-违,+,只需说明()0M x <,易发现函数()M x 在0x Î(递增,而(0)0M =,故不存在;当1k <时,由(Ⅱ)知,存在00x >,使得对任意的任意的0(0),x x ,Î恒有f()()x g x >,此时不等式变形为2ln(1)k x x x +-<, 构造2N()ln(1)k ,[0)x x x x x =+--违,+,易发现函数()N x 在0x Î(递增,而(0)0N =,不满足题意;当=1k 时,代入证明即可.试题解析:解法一:(1)令()f()ln(1),(0,),F x x x x x x =-=+-??则有1()11+1+x F x x x¢=-=-当(0,),x ?? ()0F x ¢<,所以()F x 在(0,)+?上单调递减; 故当0x >时,()(0)0,F x F <=即当0x >时,x x f()<.(2)令G()f()()ln(1),(0,),x x g x x kx x =-=+-??则有1(1k)()1+1+kx G x k x x-+-¢=-=当0k £ G ()0x ¢>,所以G()x 在[0,)+?上单调递增, G()(0)0x G >= 故对任意正实数0x 均满足题意.当01k <<时,令()0,x G ¢=得11=10k x k k-=->. 取01=1x k,-对任意0(0,),x x Î恒有G ()0x ¢>,所以G()x 在0[0,x )上单调递增, G()(0)0x G >=,即f()()x g x >.综上,当1k <时,总存在00x >,使得对任意的0(0),x x ,Î恒有f()()x g x >.(3)当1k >时,由(1)知,对于(0,),x "违+()f()g x x x ,>>故()f()g x x >,|f()()|()()k ln(1)x g x g x f x x x -=-=-+,令2M()k ln(1),[0)x x x x x =-+-违,+,则有21-2+(k-2)1M ()k 2=,11x x k x x x x+-¢=--++故当0x Î(时,M ()0x ¢>,M()x 在[0上单调递增,故M()M(0)0x >=,即2|f()()|x g x x ->,所以满足题意的t 不存在.当1k <时,由(2)知存在00x >,使得对任意的任意的0(0),x x ,Î恒有f()()x g x >. 此时|f()()|f()()ln(1)k x g x x g x x x -=-=+-,令2N()ln(1)k ,[0)x x x x x =+--违,+,则有2'1-2-(k+2)1()2=,11x x k N x k x x x-+=--++故当0x Î(时,N ()0x ¢>,M()x 在[0上单调递增,故N()(0)0x N >=,即2f()()x g x x ->,记0x 的为1x ,则当21(0)|f()()|x x x g x x ?>,时,恒有,故满足题意的t 不存在. 当=1k ,由(1)知,(0,),x 违当+|f()()|()()ln(1)x g x g x f x x x -=-=-+,令2H()ln(1),[0)x x x x x =-+-违,+,则有21-2H ()12=,11x xx x x x-¢=--++ 当0x >时,H ()0x ¢<,所以H()x 在[0+¥,)上单调递减,故H()(0)0x H <=,故当0x >时,恒有2|f()()|x g x x -<,此时,任意实数t 满足题意. 综上,=1k .解法二:(1)(2)同解法一.(3)当1k >时,由(1)知,对于(0,),x "违+()f()g x x x >>,,故|f()()|()()k ln(1)k (k 1)x g x g x f x x x x x x -=-=-+>-=-,令2(k 1),01x x x k -><<-解得,从而得到当1k >时,(0,1)x k ?对于恒有2|f()()|x g x x ->,所以满足题意的t 不存在.当1k <时,取11k+1=12k k k <<,从而 由(2)知存在00x >,使得0(0),x x Î任意,恒有1f()()x k x kx g x >>=.此时11|f()()|f()()(k)2kx g x x g x k x x --=->-=, 令21k 1k ,022x x x --><<解得,此时 2f()()x g x x ->, 记0x 与1-k 2中较小的为1x ,则当21(0)|f()()|x x x g x x ?>,时,恒有,故满足题意的t 不存在. 当=1k ,由(1)知,(0,),x 违当+|f()()|()()ln(1)x g x g x f x x x -=-=-+,令2M()ln(1),[0)x x x x x =-+-∈∞,+,则有212M ()12,11x xx x x x--'=--=++ 当0x >时,M ()0x ¢<,所以M()x 在[0+∞,)上单调递减,故M()M(0)0x <=,故当0x >时,恒有2|f()()|x g x x -<,此时,任意实数t 满足题意 综上,=1k .考点:导数的综合应用.7.(2015广东理)设1a >,函数a e x x f x-+=)1()(2。