三年高考()高考数学试题分项版解析 专题08 导数与不等式、函数零点相结合 理

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专题08 导数与不等式、函数零点相结合【2017年】1.【2017课标3,理11】已知函数211()2()x x f x x x a ee --+=-++有唯一零点,则a =A .12-B .13C .12D .1【答案】C 【解析】试题分析:函数的零点满足()2112x x x x a e e --+-=-+, 设()11x x g x ee--+=+,则()()211111111x x x x x x e g x eeee e---+----'=-=-=, 当()0g x '=时,1x =,当1x <时,()0g x '<,函数()g x 单调递减, 当1x >时,()0g x '>,函数()g x 单调递增, 当1x =时,函数取得最小值()12g =,设()22h x x x =- ,当1x =时,函数取得最小值1- ,若0a ->,函数()h x 与函数()ag x 没有交点,当0a -<时,()()11ag h -=时,此时函数()h x 和()ag x 有一个交点, 即21a -⨯=-,解得12a =.故选C. 【考点】 函数的零点;导函数研究函数的单调性,分类讨论的数学思想 2.【2017课标1,理21】已知函数2()(2)xx f x ae a e 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. 【解析】试题分析:(1)讨论()f x 单调性,首先进行求导,发现式子特点后要及时进行因式分解,在对按0a ≤,0a >进行讨论,写出单调区间;(2)根据第(1)题,若0a ≤,()f x 至多有一个零点.若0a >,当ln x a =-时,()f x 取得最小值,求出最小值1(ln )1ln f a a a-=-+,根据1a =,(1,)a ∈+∞,(0,1)a ∈进行讨论,可知当(0,1)a ∈有2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.所以的取值范围为(0,1).试题解析:(1)()f x 的定义域为(,)-∞+∞,2()2(2)1(1)(21)xx x x f x aea 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(l n ,)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 nf 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,的取值范围为(0,1).【考点】含参函数的单调性,利用函数零点求参数取值范围.在大于0的点.3.【2017课标II ,理】已知函数()2ln f x ax ax x x =--,且()0f x ≥。

(1)求a ;(2)证明:()f x 存在唯一的极大值点0x ,且()2202ef x --<<。

【答案】(1)1a =;(2)证明略。

【解析】试题解析:(1)()f x 的定义域为()0,+∞。

设()ln g x ax a x =--,则()()f x xg x =,()0f x ≥等价于()0g x ≥。

因为()()10,0g g x =≥,因()'10g =,而()()1','11g x a g a x=-=-,得1a =。

若1a =,则()1'1g x x=-。

当01x <<时,()'0g x <,()g x 单调递减; 当1x >时,()'0g x >,()g x 单调递增。

所以1x =是()g x 的极小值点,故()()10g x g ≥= 综上,1a =。

(2)由(1)知 ()2ln f x x x x x =--,()'22ln f x x x =--。

设()22ln h x x x =--,则()1'2h x x=-。

当10,2x ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭ 时,()'0h x < ;当1,2x ⎛⎫∈+∞ ⎪⎝⎭时,()'0h x > ,所以()h x 在10,2⎛⎫ ⎪⎝⎭单调递减,在1,2⎛⎫+∞⎪⎝⎭单调递增。

又()20h e ->,102h ⎛⎫<⎪⎝⎭,()10h = , 所以()h x 在10,2⎛⎫ ⎪⎝⎭有唯一零点0x ,在1,2⎡⎫+∞⎪⎢⎣⎭有唯一零点1, 且当()00,x x ∈ 时,()0h x > ;当()0,1x x ∈ 时,()0h x < , 当()1,x ∈+∞ 时, ()0h x >。

因为()()'f x h x = ,所以0x x =是()f x 的唯一极大值点。

由()0'0f x =得()00ln 21x x =-,故()()0001f x x x =-。

由()00,1x ∈ 得 ()014f x <。

因为0x x =是()f x 在(0,1)的最大值点,由()10,1e -∈,()1'0f e -≠ 得()()120f x f e e -->=。

所以()2202ef x --<<。

【考点】 利用导数研究函数的单调性;利用导数研究函数的极值4.【2017天津,理20】设a ∈Z ,已知定义在R 上的函数432()2336f x x x x x a =+--+在区间(1,2)内有一个零点0x ,()g x 为()f x 的导函数. (Ⅰ)求()g x 的单调区间; (Ⅱ)设00[1,)(,2]m x x ∈,函数0()()()()h x g x m x f m =--,求证:0()()0h m h x <;(Ⅲ)求证:存在大于0的常数A ,使得对于任意的正整数,p q ,且00[1,)(,2],px x q∈ 满足041||p x q Aq-≥. 【答案】(1)增区间是(,1)-∞-,1(,)4+∞,减区间是1(1,)4-.(2)(3)证明见解析 【解析】试题分析:由于()g x 为()f x ',所以判断()g x 的单调性,需要对()f x 二次求导,根据()g x '的导数的符号判断函数的单调性,给出单调区间;由0()()()()h x g x m x f m =--,得00()()()h m g x m x =-()f m -,.令函数10()()()()H x g x x x f x =--,200()()()()H x g x x x f x =--分别求导证明.有关零点问题,利用函数的单调性了解函数的图像情况,对极值作出相应的要求可控制零点的个数.试题解析:(Ⅰ)由432()2336f x x x x x a=+--+,可得32()()8966g x f x x x x '==+--,进而可得2()24186g x x x '=+-.令()0g x '=,解得1x =-,或14x =. 当x 变化时,(),()g x g x '的变化情况如下表:所以,()g x 的单调递增区间是(,1)-∞-,(,)4+∞,单调递减区间是(1,)4-. (Ⅱ)证明:由0()()()()h x g x m x f m =--,得0()()()()h m g m m x f m =--,000()()()()h x g x m x f m =--.令函数10()()()()H x g x x x f x =--,则10()()()H x g x x x ''=-.由(Ⅰ)知,当[1,2]x ∈时,()0g x '>,故当0[1,)x x ∈时,1()0H x '<,1()H x 单调递减;当0(,2]x x ∈时,1()0H x '>,1()H x 单调递增.因此,当00[1,)(,2]x x x ∈时,1100()()()0H x H x f x >=-=,可得1()0,()0H m h m >>即. (III )证明:对于任意的正整数 p ,,且00[1)(,],2px x q∈, 令pm q=,函数0()()()()h g m x x x m f =--. 由(II )知,当0[1),m x ∈时,()h x 在区间0(,)m x 内有零点; 当0(,2]m x ∈时,()h x 在区间0(),x m 内有零点.所以()h x 在(1,2)内至少有一个零点,不妨设为1x ,则110()()()()0p ph g x f q x qx =--=. 由(I )知()g x 在[1,2]上单调递增,故10()()12()g x g g <<<,于是432234041()|()||2336|||||()()(2)2p pf f p p p q p q pq aq q qx q g x g g q+--+-=≥=. 因为当[12],x ∈时,()0g x >,故()f x 在[1,2]上单调递增,所以()f x 在区间[1,2]上除0x 外没有其他的零点,而0p x q≠,故()0pf q ≠.又因为p ,,均为整数,所以432234|2336|p p q p q pq aq +--+是正整数, 从而432234|2336|1p p q p q pq aq +--+≥. 所以041|2|()p x q g q -≥.所以,只要取()2A g =,就有041||p x q Aq -≥. 【考点】导数的应用【2016年】1.【2016高考新课标1卷】已知函数()()()221x f x x e 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】(0,)+∞ 【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)借组第一问的结论来证明,由单调性可知122x x +<等价于12()(2)f x f x >-,即2(2)0f x -<.设2()(2)x x g x xe x e -=---,则2'()(1)()x x g x x e e -=--.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)2(1)(1)(2)xxf x x e a x x e a =-+-=-+. (i )设0a =,则()(2)xf x x e =-,()f x 只有一个零点.(ii )设0a >,则当(,1)x ∈-∞时,'()0f x <;当(1,)x ∈+∞时,'()0f x >.所以()f x 在(,1)-∞上单调递减,在(1,)+∞上单调递增.又(1)f e =-,(2)f a =,取满足0b <且ln2ab <,则 223()(2)(1)()022a fb b a b a b b >-+-=->, 故()f x 存在两个零点.(Ⅱ)不妨设12x x <,由(Ⅰ)知12(,1),(1,)x x ∈-∞∈+∞,22(,1)x -∈-∞,()f x 在(,1)-∞上单调递减,所以122x x +<等价于12()(2)f x f x >-,即2(2)0f x -<. 由于222222(2)(1)x f x x ea x --=-+-,而22222()(2)(1)0x f x x e a x =-+-=,所以222222(2)(2)x x f x x e x e --=---.设2()(2)xx g x xex e -=---,则2'()(1)()x x g x x e e -=--.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 +<. 考点:导数及其应用【名师点睛】,对于含有参数的函数单调性、极值、零点问题,通常要根据参数进行分类讨论,要注意分类讨论的原则:互斥、无漏、最简;,解决函数不等式的证明问题的思路是构造适当的函数,利用导数研究函数的单调性或极值破解. 2. 【2016高考山东理数】(本小题满分13分) 已知()221()ln ,R x f x a x x a x-=-+∈. (I )讨论()f x 的单调性;(II )当1a =时,证明()3()'2f x f x +>对于任意的[]1,2x ∈成立. 【答案】(Ⅰ)见解析;(Ⅱ)见解析 【解析】(Ⅰ))(x f 的定义域为),0(+∞;3232/)1)(2(22)(x x ax x x x a a x f --=+--=.当0≤a ,)1,0(∈x 时,0)(/>x f ,)(x f 单调递增;/(1,),()0x f x ∈+∞<时,)(x f 单调递减.当0>a 时,/3(1)()(a x f x x x x -=-. (1)20<<a ,12>a, 当)1,0(∈x 或x ∈),2(+∞a时,0)(/>x f ,)(x f 单调递增; 当x ∈)2,1(a时,0)(/<x f ,)(x f 单调递减; (2)2=a 时,12=a,在x ∈),0(+∞内,0)(/≥x f ,)(x f 单调递增; (3)2>a 时,120<<a, 当)2,0(ax ∈或x ∈),1(+∞时,0)(/>x f ,)(x f 单调递增; 当x ∈)1,2(a时,0)(/<x f ,)(x f 单调递减. 综上所述,当0≤a 时,函数)(x f 在)1,0(内单调递增,在),1(+∞内单调递减;当20<<a 时,)(x f 在)1,0(内单调递增,在)2,1(a 内单调递减,在),2(+∞a内单调递增;当2=a 时,)(x f 在),0(+∞内单调递增;当2>a ,)(x f 在)2,0(a 内单调递增,在)1,2(a内单调递减,在),1(+∞内单调递增. (Ⅱ)由(Ⅰ)知,1=a 时,/22321122()()ln (1)x f x f x x x x x x x --=-+---+23312ln 1x x x x x=-++--,]2,1[∈x ,令1213)(,ln )(32--+=-=xx x x h x x x g ,]2,1[∈x . 则)()()()(/x h x g x f x f +=-,所以在]2,1[上存在0x 使得),1(0x x ∈ 时,)2,(,0)(0x x x ∈>ϕ时,0)(<x ϕ, 所以函数()h x 在),1(0x 上单调递增;在)2,(0x 上单调递减, 由于21)2(,1)1(==h h ,因此21)2()(=≥h x h ,当且仅当2=x 取得等号, 所以23)2()1()()(/=+>-h g x f x f , 即23)()(/+>x f x f 对于任意的]2,1[∈x 恒成立。