2020版试吧高中全程训练计划数学文天天练10

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天天练10 导数在函数中的综合应用 小题狂练⑩一、选择题1.[2019·山东陵县一中月考]已知函数f (x )=x 2e x ,当x =[-1,1]时,不等式f (x )<m 恒成立,则实数m 的取值范围为( )A.⎣⎢⎡⎭⎪⎫1e ,+∞B.⎝ ⎛⎭⎪⎫1e ,+∞ C .[e ,+∞) D .(e ,+∞)答案:D解析:由f ′(x )=e x (2x +x 2)=x (x +2)e x ,得当-1<x <0时,f ′(x )<0,函数f (x )单调递减,当0<x <1时,f ′(x )>0,函数f (x )单调递增,且f (1)>f (-1),故f (x )max =f (1)=e ,则m >e.故选D.2.函数f (x )=ln x +a x (a ∈R )在区间[e -2,+∞)上有两个零点,则a 的取值范围是( )A.⎣⎢⎡⎭⎪⎫2e 2,1eB.⎣⎢⎡⎦⎥⎤2e 2,1e C.⎝ ⎛⎦⎥⎤2e 2,1e D.⎣⎢⎡⎦⎥⎤1e 2,2e 答案:A解析:令f (x )=ln x +a x =0,x ∈[e -2,+∞),得-a =x ln x .记H (x )=x ln x ,x ∈[e -2,+∞),则H ′(x )=1+ln x ,由此可知H (x )在[e -2,e -1]上单调递减,在(e -1,+∞)上单调递增,且H (e -2)=-2e -2,H (e -1)=-e -1,当x →+∞时,H (x )→+∞,故当2e 2≤a <1e 时,f (x )在[e -2,+∞)上有两个零点,选A.3.函数f (x )的导函数f ′(x )的图象如图所示,那么f (x )的图象最有可能的是( )答案:A解析:根据f ′(x )的图象知,函数y =f (x )的极小值点是x =-2,极大值点为x =0,结合单调性知,选A.4.[2019·河南息县第一高级中学段测]函数f (x )=x 3-3x -1,若对于区间(-3,2]上的任意x 1,x 2,都有|f (x 1)-f (x 2)|≤t ,则实数t 的最小值是( )A .20B .18C .3D .0答案:A解析:对于区间(-3,2]上的任意x 1,x 2,都有|f (x 1)-f (x 2)|≤t ,等价于在区间(-3,2]上,f (x )max -f (x )min ≤t .∵f (x )=x 3-3x -1,∴f ′(x )=3x 2-3=3(x -1)(x +1).∵x ∈(-3,2],∴函数f (x )在[-3,-1],[1,2]上单调递增,在[-1,1]上单调递减,∴f (x )max =f (2)=f (-1)=1,f (x )min =f (-3)=-19,∴f (x )max -f (x )min =20,∴t ≥20,即实数t 的最小值是20.5.[2019·南昌模拟]已知奇函数f ′(x )是函数f (x )(x ∈R )的导函数,若x >0时,f ′(x )>0,则( )A .f (0)>f (log 32)>f (-log 23)B .f (log 32)>f (0)>f (-log 23)C .f (-log 23)>f (log 32)>f (0)D .f (-log 23)>f (0)>f (log 32)答案:C解析:因为f ′(x )是奇函数,所以f (x )是偶函数.而|-log 23|=log 23>log 22=1,0<log 32<1,所以0<log 32<log 23.又当x >0时,f ′(x )>0,所以f (x )在(0,+∞)上是增函数, 所以f (0)<f (log 32)<f (log 23),所以f (0)<f (log 32)<f (-log 23).6.[2019·四川双流中学必得分训练]若f (x )=x 3-ax 2+1在(1,3)上单调递减,则实数a 的取值范围是( )A .(-∞,3] B.⎣⎢⎡⎭⎪⎫92,+∞C.⎝ ⎛⎭⎪⎫3,92 D .(0,3)答案:B解析:因为函数f (x )=x 3-ax 2+1在(1,3)上单调递减,所以f ′(x )=3x 2-2ax ≤0在(1,3)上恒成立,即a ≥32x 在(1,3)上恒成立.因为32<92,所以a ≥92.故选B.7.[2019·海南八校联考]已知函数f (x )=3ln x -x 2+⎝ ⎛⎭⎪⎫a -12x 在区间(1,3)上有最大值,则实数a 的取值范围是( )A.⎝ ⎛⎭⎪⎫-12,5B.⎝ ⎛⎭⎪⎫-12,112 C.⎝ ⎛⎭⎪⎫12,112 D.⎝ ⎛⎭⎪⎫12,5 答案:B解析:因为f ′(x )=3x -2x +a -12,所以结合题意可得f ′(x )=3x -2x +a -12在(1,3)上只有一个零点且单调递减,则问题转化为⎩⎨⎧ f ′(1)>0,f ′(3)<0,则⎩⎨⎧a +12>0,a -112<0,解得-12<a <112.故选B. 8.[2019·南昌模拟]若函数f (x )=ln x +12x 2-⎝ ⎛⎭⎪⎫m +1m x 在区间(0,2)内有且仅有一个极值点,则m 的取值范围是( )A.⎝ ⎛⎦⎥⎤0,14∪[4,+∞)B.⎝ ⎛⎦⎥⎤0,12∪[2,+∞) C.⎝ ⎛⎭⎪⎫0,12∪(2,+∞) D.⎝ ⎛⎭⎪⎫0,14∪(4,+∞) 答案:B解析:f ′(x )=1x +x -⎝ ⎛⎭⎪⎫m +1m ,由f ′(x )=0得(x -m )⎝ ⎛⎭⎪⎫x -1m =0,∴x =m 或x =1m .显然m >0.当且仅当0<m <2≤1m 或0<1m <2≤m时,函数f (x )在区间(0,2)内有且仅有一个极值点.若0<m <2≤1m ,即0<m ≤12,则当x ∈(0,m )时,f ′(x )>0,当x ∈(m,2)时,f ′(x )<0,函数f (x )有极大值点x =m .若0<1m <2≤m ,即m ≥2,则当x ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫0,1m 时,f ′(x )>0,当x ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫1m ,2时,f ′(x )<0,函数f (x )有极大值点x =1m .综上,m 的取值范围是⎝ ⎛⎦⎥⎤0,12∪[2,+∞).故选B. 二、非选择题9.[2018·江苏卷]若函数f (x )=2x 3-ax 2+1(a ∈R )在(0,+∞)内有且只有一个零点,则f (x )在[-1,1]上的最大值与最小值的和为________.答案:-3解析:f ′(x )=6x 2-2ax =2x (3x -a )(x >0).①当a ≤0时,f ′(x )>0,f (x )在(0,+∞)上递增,又f (0)=1,∴ f (x )在(0,+∞)上无零点.②当a >0时,由f ′(x )>0解得x >a 3,由f ′(x )<0解得0<x <a 3,∴ f (x )在⎝ ⎛⎭⎪⎫0,a 3上递减,在⎝ ⎛⎭⎪⎫a 3,+∞上递增. 又f (x )只有一个零点,∴ f ⎝ ⎛⎭⎪⎫a 3=-a 327+1=0, ∴ a =3.此时f (x )=2x 3-3x 2+1,f ′(x )=6x (x -1),当x ∈[-1,1]时,f (x )在[-1,0]上递增,在[0,1]上递减.又f (1)=0,f (-1)=-4,∴ f (x )max +f (x )min =f (0)+f (-1)=1-4=-3.10.若函数f (x )=2ax 3-6x 2+7在(0,2]内是减函数,则实数a 的取值范围是________________.答案:(-∞,1]解析:因为f (x )=2ax 3-6x 2+7,所以f ′(x )=6ax 2-12x .又f (x )在(0,2]内是减函数,所以有f ′(x )=6ax 2-12x ≤0在(0,2]上恒成立.即a ≤2x 在(0,2]上恒成立.令g (x )=2x ,而g (x )=2x 在(0,2]上为减函数,所以g (x )min =g (2)=22=1,故a ≤1.11.[2019·辽宁东北育才中学模拟]设函数f (x )=x 3+(1+a )x 2+ax 有两个不同的极值点x 1,x 2,且对不等式f (x 1)+f (x 2)≤0恒成立,则实数a 的取值范围是______.答案:(-∞,-1]∪⎣⎢⎡⎦⎥⎤12,2 解析:因为f (x 1)+f (x 2)≤0,故x 31+x 32+(1+a )(x 21+x 22)+a (x 1+x 2)≤0,即(x 1+x 2)[(x 1+x 2)2-3x 1x 2]+(1+a )[(x 1+x 2)2-2x 1x 2]+a (x 1+x 2)≤0①.由于f ′(x )=3x 2+2(1+a )x +a ,令f ′(x )=0,得方程3x 2+2(1+a )x +a =0,因为Δ=4(a 2-a +1)>0,故⎩⎨⎧ x 1+x 2=-23(1+a ),x 1x 2=a 3,代入不等式①,并化简得(1+a )(2a 2-5a+2)≤0,解不等式得a ≤-1或12≤a ≤2.因此,当a ≤-1或12≤a ≤2时,不等式f (x 1)+f (x 2)≤0恒成立,故答案为(-∞,-1]∪⎣⎢⎡⎦⎥⎤12,2. 12.设函数f (x )=x 2+1x ,g (x )=x e x ,对任意x 1,x 2∈(0,+∞),不等式g (x 1)k ≤f (x 2)k +1恒成立,则正数k 的取值范围是________.答案:⎣⎢⎡⎭⎪⎫12e -1,+∞ 解析:对任意x 1,x 2∈(0,+∞),不等式g (x 1)k ≤f (x 2)k +1恒成立等价于⎣⎢⎡⎦⎥⎤g (x 1)k max ≤⎣⎢⎢⎡⎦⎥⎥⎤f (x 2)k +1min . ∵x >0,∴f (x )=x 2+1x =x +1x ≥2,当且仅当x =1时取等号,∴f (x )min =f (1)=2,即⎣⎢⎢⎡⎦⎥⎥⎤f (x 2)k +1min =2k +1. g ′(x )=e x -x e x (e x )2=1-x e x , 当0<x <1时,g ′(x )>0,当x >1时,g ′(x )<0,∴函数g (x )在区间(0,1)上单调递增,在区间(1,+∞)上单调递减,∴g (x )max =g (1)=1e ,∴⎣⎢⎡⎦⎥⎤g (x 1)k max =1k e , ∴1k e ≤2k +1,解得k ≥12e -1.课时测评⑩一、选择题1.若函数f (x )=2e x ln(x +a )-2+x e x 存在正的零点,则实数a 的取值范围是( )A .(-∞,e)B .(-∞,e)C .(e ,+∞) D.⎝ ⎛⎭⎪⎫e 2,+∞ 答案:B解析:令f (x )=2e x ln(x +a )-2+x e x =0,可得ln(x +a )=1e x -x 2,设g (x )=ln(x +a ),h (x )=1e x -x 2,则由函数f (x )=2e x ln(x +a )-2+x e x 存在正的零点,可得g (0)<h (0),即ln a <1,解得a <e.2.[2019·河南商丘实验中学月考]已知函数f (x )=x 3+ax 2+bx +a 2在x =1处有极值10,则f (2)等于( )A .11或18B .11C .18D .17或18答案:C解析:f ′(x )=3x 2+2ax +b ,∴⎩⎨⎧3+2a +b =0,1+a +b +a 2=10, ⎩⎨⎧ b =-3-2a ,a 2-a -12=0,⇒⎩⎨⎧ a =4,b =-11,或⎩⎨⎧ a =-3,b =3.当⎩⎨⎧a =-3,b =3时,f ′(x )=3(x -1)2≥0, ∴在x =1处不存在极值. 当⎩⎨⎧a =4,b =-11时,f ′(x )=3x 2+8x -11=(3x +11)(x -1), ∴x ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫-113,1,f ′(x )<0;x ∈(1,+∞),f ′(x )>0,符合题意.∴⎩⎨⎧a =4,b =-11.∴f (2)=8+16-22+16=18,故选C. 3.[2019·河南驻马店月考]已知函数f (x )=x 3+mx 2+(m +6)x +1既存在极大值又存在极小值,则实数m 的取值范围是( )A .(-1,2)B .(-∞,-3)∪(6,+∞)C .(-3,6)D .(-∞,-1)∪(2,+∞)答案:B解析:∵函数f (x )=x 3+mx 2+(m +6)x +1既存在极大值又存在极小值,且f ′(x )=3x 2+2mx +m +6,∴方程3x 2+2mx +m +6=0有两个不同的实数解,∴Δ=4m 2-12(m +6)>0,解得m <-3或m >6,∴实数m 的取值范围是(-∞,-3)∪(6,+∞).故选B.4.[2019·河北保定一中月考]函数f (x )=3+x ln x 的单调递减区间是( )A.⎝ ⎛⎭⎪⎫1e ,eB.⎝ ⎛⎭⎪⎫0,1e C.⎝ ⎛⎭⎪⎫-∞,1e D.⎝ ⎛⎭⎪⎫1e ,+∞ 答案:B解析:函数f (x )的定义域为(0,+∞),f ′(x )=ln x +x ·1x =ln x+1,令f ′(x )=ln x +1<0,得0<x <1e .所以函数f (x )的单调递减区间为⎝ ⎛⎭⎪⎫0,1e .故选B. 5.已知定义域为{x |x ≠0}的偶函数f (x ),其导函数为f ′(x ),对任意正实数x 满足xf ′(x )>-2f (x ),若g (x )=x 2f (x ),则不等式g (x )<g (1)的解集是( )A .(-∞,1)B .(-∞,0)∪(0,1)C .(-1,1)D .(-1,0)∪(0,1)答案:D解析:因为g (x )=x 2f (x ),所以g ′(x )=x 2f ′(x )+2xf (x )=x [xf ′(x )+2f (x )],由题意知,当x >0时,xf ′(x )+2f (x )>0,所以g ′(x )>0,所以g (x )在(0,+∞)上单调递增,又f (x )为偶函数,则g (x )也是偶函数,所以g (x )=g (|x |),由g (x )<g (1),得g (|x |)<g (1),所以⎩⎨⎧|x |<1,x ≠0,则x ∈(-1,0)∪(0,1).故选D. 6.[2019·河北内丘中学月考]设函数f (x )的导函数为f ′(x ),若f(x)为偶函数,且在(0,1)上存在极大值,则f′(x)的图象可能为()答案:C解析:根据题意,f(x)为偶函数,则其导数f′(x)为奇函数,结合函数图象可以排除B,D.又由于函数f(x)在(0,1)上存在极大值,则其导数图象在(0,1)上存在零点,且零点左侧导数值符号为正,右侧导数值符号为负,结合选项可以排除A,只有C选项符合题意,故选C.7.[2019·辽宁鞍山一中模拟]已知函数f(x)=x3-3x-1,在区间[-3,2]上的最大值为M,最小值为N,则M-N=() A.20 B.18C.3 D.0答案:A解析:对函数求导得f′(x)=3x2-3=3(x-1)(x+1),所以f(x)在x=-1两侧先增后减,f(x)在x=1两侧先减后增,分别计算得f(-3)=-19,f(-1)=1,f(1)=-3,f(2)=1,所以M=1,N =-19,则M-N=1-(-19)=20.故选A.8.设f(x)=|ln x|,若函数g(x)=f(x)-ax在区间(0,4)上有三个零点,则实数a的取值范围是()A.⎝ ⎛⎭⎪⎫0,1eB.⎝ ⎛⎭⎪⎫ln22,e C.⎝ ⎛⎭⎪⎫0,ln22 D.⎝ ⎛⎭⎪⎫ln22,1e 答案:D解析:令y 1=f (x )=|ln x |,y 2=ax ,若函数g (x )=f (x )-ax 在区间(0,4)上有三个零点,则y 1=f (x )=|ln x |与y 2=ax 的图象在区间(0,4)上有三个交点.由图象易知,当a ≤0时,不符合题意;当a >0时,易知y 1=|ln x |与y 2=ax 的图象在区间(0,1)上有一个交点,所以只需要y 1=|ln x |与y 2=ax 的图象在区间(1,4)上有两个交点即可,此时|ln x |=ln x ,由ln x =ax ,得a =ln x x .令h (x )=ln x x ,x ∈(1,4),则h ′(x )=1-ln x x 2,故函数h (x )在(1,e)上单调递增,在(e,4)上单调递减,h (e)=lne e =1e ,h (1)=0,h (4)=ln44=ln22,所以ln22<a <1e ,故选D.二、非选择题9.[2019·山西怀仁一中模拟]已知函数f (x )的定义域为R ,f (-1)=2,且对任意的x ∈R ,f ′(x )>2,则f (x )>2x +4的解集为________.答案:(-1,+∞)解析:令g (x )=f (x )-2x -4,则g ′(x )=f ′(x )-2>0,∴g (x )在R 上为增函数,且g (-1)=f (-1)-2×(-1)-4=0.原不等式可转化为g (x )>g (-1),解得x >-1,故原不等式的解集为(-1,+∞).10.[2019·陕西西安东方中学月考]已知函数f (x )=t 3x 3-32x2+2x +t 在区间(0,+∞)上既有极大值又有极小值,则t 的取值范围是________.答案:⎝ ⎛⎭⎪⎫0,98解析:f ′(x )=tx 2-3x +2,由题意可得f ′(x )=0在(0,+∞)上有两个不等实根,即tx 2-3x +2=0在(0,+∞)上有两个不等实根,所以⎩⎪⎨⎪⎧32t >0,Δ=9-8t >0,解得0<t <98. 11.[2018·全国卷Ⅱ]已知函数f (x )=13x 3-a (x 2+x +1).(1)若a =3,求f (x )的单调区间;(2)证明:f (x )只有一个零点.解析:(1)当a =3时,f (x )=13x 3-3x 2-3x -3,f ′(x )=x 2-6x-3.令f ′(x )=0,解得x =3-23或x =3+2 3.当x ∈(-∞,3-23)∪(3+23,+∞)时,f ′(x )>0; 当x ∈(3-23,3+23)时,f ′(x )<0.故f (x )在(-∞,3-23),(3+23,+∞)单调递增,在(3-23,3+23)单调递减.(2)证明:因为x 2+x +1>0,所以f (x )=0等价于x 3x 2+x +1-3a =0. 设g (x )=x 3x 2+x +1-3a ,则g ′(x )=x 2(x 2+2x +3)(x 2+x +1)2≥0, 仅当x =0时g ′(x )=0,所以g (x )在(-∞,+∞)单调递增.故g (x )至多有一个零点,从而f (x )至多有一个零点.又f (3a -1)=-6a 2+2a -13=-6⎝ ⎛⎭⎪⎫a -162-16<0,f (3a +1)=13>0,故f (x )有一个零点.综上,f (x )只有一个零点.。