经典:3-3走向高考数学章节
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【走向高考】2013年高考数学总复习 3-3定积分与微积分基本定理(理)课后作业 北师大版一、选择题1.(2010·山东理)由曲线y =x 2,y =x 3围成的封闭图形面积为( ) A.112 B.14 C.13 D.712[答案] A[解析] 由⎩⎪⎨⎪⎧y =x2y =x3得交点为(0,0),(1,1).∴S =⎠⎛01(x 2-x 3)d x =⎪⎪⎪⎝ ⎛⎭⎪⎫13x 3-14x 410 =112. 2.已知f (x )为偶函数且⎠⎛06f (x )d x =8,则⎠⎛-666f (x )d x 等于( ) A .0 B .4 C .8 D .16 [答案] D[解析] ∵原函数为偶函数, ∴在y 轴两侧的图像对称. ∴对应的面积相等. 原式=2⎠⎛06f (x )d x =8×2=16.3.(2012·沈阳)由三条直线x =0,x =2,y =0和曲线y =x 3所围成的图形的面积为( ) A .4 B.43 C.185 D .6[答案] A [解析] S =⎠⎛02x 3d x =⎪⎪⎪x 442=4.4.(2011·湖南理,6)由直线x =-π3,x =π3,y =0与曲线y =cos x 所围成的封闭图形的面积为( )A.12B .1C.32D. 3[答案] D[解析] 本小题考查定积分的计算与几何意义.S =⎠⎜⎜⎛-π3π3cos x d x =sin x⎪⎪⎪⎪π3-π3=sin π3-sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫-π3= 3.5.若⎠⎛1a ⎝⎛⎭⎪⎫2x +1x d x =3+ln2,则a 的值为( )A .6B .4C .3D .2[答案] D[解析] ∵⎠⎛1a ⎝⎛⎭⎪⎫2x +1xd x =(x 2+ln x )|a1=a 2+ln a -(12+ln1)=a 2+ln a -1=3+ln2 ∴a =2.6.函数F (x )=⎠⎛0x t (t -4)d t 在[-1,5]上( )A .有最大值0,无最小值B .有最大值0和最小值-323C .有最小值-323,无最大值D .既无最大值也无最小值 [答案] B[解析] F ′(x )=x (x -4) 令F ′(x )=0,得x 1=0,x 2=4, ∵F (-1)=-73,F (0)=0,F (4)=-323,F (5)=-253.∴最大值为0,最小值为-323.二、填空题7. ⎠⎛-43|x +2|d x =________.[答案]292[解析] 原式=⎠⎛-4-2(-x -2)d x +⎠⎛-23 (x +2)d x =292.8.一物体以初速度v =9.8t +6.5m/s 的速度自由落下,则下落后第二个4s 内经过的路程是________.[答案] 261.2m[解析] ⎠⎛48(9.8t +6.5)d t =(4.9t 2+6.5t )|84=4.9×64+6.5×8-4.9×16-6.5×4 =313.6+52-78.4-26=261.2. 三、解答题 9.求下列定积分:(1)⎠⎛01(x 2-x )d x ;(2) ⎠⎜⎜⎛-π2π2cos 2x 2d x ;(3)⎠⎛12|3-2x |d x ;(4) ⎠⎜⎜⎛-π2π2 (3x 3+4sin x )d x . [解析]一、选择题1.已知力F 和物体移动方向相同,而且与物体位置x 有如下关系:F (x )=⎩⎪⎨⎪⎧|x |, x ≤0,x 2+1, x >0.那么力F 使物体从x =-1点运动到x =1点做功大小为( )A .0 B.116 C.56 D .1[答案] B[解析] ⎠⎛-11F (x )d x =⎠⎛-10|x |d x +⎠⎛01(x 2+1)d x=⎠⎛-10 (-x )d x +⎠⎛01(x 2+1)d x=12(-1)2+13×13+1=116. 2.(2012·梅州模拟)定积分⎠⎛039-x 2d x 的值为( )A .9πB .3π C.94π D.92π[答案] C[解析] 由定积分的几何意义知⎠⎛039-x 2d x 是由曲线y =9-x 2,直线x =0,x =3,y =0围成的封闭图形的面积,故⎠⎛39-x 2d x =π·324=94π.故选C.二、填空题3.如果⎠⎛01f (x )d x =1,⎠⎛02f (x )d x =-1,则⎠⎛12f (x )d x =________.[答案] -2[解析] ∵⎠⎛01f (x )d x +⎠⎛12f (x )d x =⎠⎛02f (x )d x ,∴⎠⎛12f (x )d x =⎠⎛02f (x )d x -⎠⎛01f (x )d x =-1-1=-2.4.(2011·陕西理,11)设f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧lg x , x >0,x +⎠⎛0a 3t 2d t ,x ≤0,若f (f (1))=1,则a =________.[答案] 1[解析] 本小题考查分段函数求函数值、定积分的计算.f (f (1))=f (lg1)=f (0)=0+⎠⎛0a 3t 2dt =t 3|a=a 3=1.∴a =1.三、解答题5.已知f (x )为二次函数,且f (-1)=2,f ′(0)=0,⎠⎛01f (x )d x =-2,(1)求f (x )的解析式;(2)求f (x )在[-1,1]上的最大值与最小值. [解析] (1)设f (x )=ax 2+bx +c (a ≠0), 则f ′(x )=2ax +b .由f (-1)=2,f ′(0)=0,得⎩⎪⎨⎪⎧a -b +c =2b =0,即⎩⎪⎨⎪⎧c =2-ab =0,∴f (x )=ax 2+(2-a ).又⎠⎛01f (x )d x =⎠⎛01[ax 2+(2-a )]d x=[13ax 3+(2-a )x ]|10=2-23a =-2,∴a =6, 从而f (x )=6x 2-4.(2)∵f (x )=6x 2-4,x ∈[-1,1]. ∴当x =0时,f (x )min =-4;当x =±1时,f (x )max =2.6.如下图所示,直线y =kx 分抛物线y =x -x 2与x 轴所围图形为面积相等的两部分,求k 的值.[解析] 抛物线y =x -x 2与x 轴两交点的横坐标为x 1=0,x 2=1, 所以,抛物线与x 轴所围图形的面积S =⎠⎛01(x -x 2)d x =⎪⎪⎪⎝ ⎛⎭⎪⎫x 22-13x 310 =16.由⎩⎪⎨⎪⎧y =x -x2y =kx可得,抛物线y =x -x 2与y =kx 两交点的横坐标为x 3=0,x 4=1-k ,所以,S2=⎠⎛01-k (x -x 2-kx )d x =⎪⎪⎪⎝⎛⎭⎪⎫1-k 2x 2-13x 31-k0 =16(1-k )3. 又知S =16,所以(1-k )3=12,于是k =1-342.7.设y =f (x )是二次函数,方程f (x )=0有两个相等的实根,且f ′(x )=2x +2. (1)求y =f (x )的表达式;(2)求y =f (x )的图像与两坐标轴所围成图形的面积.(3)若直线x =-t (0<t <1),把y =f (x )的图像与两坐标轴所围成图形的面积二等分,求t 的值.[解析] (1)设f (x )=ax 2+bx +c ,则f ′(x )=2ax +b , 又已知f ′(x )=2x +2,∴a =1,b =2, ∴f (x )=x 2+2x +c .又方程f (x )=0有两个相等的实根, ∴判别式Δ=4-4c =0,即c =1. 故f (x )=x 2+2x +1.(2)依题意,所求面积=⎠⎛-10(x 2+2x +1)d x=⎪⎪⎪⎝ ⎛⎭⎪⎫13x 3+x 2+x 0-1 =13. (3)依题意有⎠⎛-1-t (x 2+2x +1)d x =⎠⎛-t0 (x 2+2x +1)d x .∴⎪⎪⎪⎝ ⎛⎭⎪⎫13x 3+x 2+x -t -1=⎪⎪⎪⎝ ⎛⎭⎪⎫13x 3+x 2+x 0-t ,∴-13t 3+t 2-t +13=13t 3-t 2+t ,∴2t 3-6t 2+6t -1=0 ∴2(t -1)3=-1,于是t =1-132.。
基础巩固强化1.(文)正三棱柱体积为V ,则其表面积最小时,底面边长为( ) A.3V B.32V C.34V D .23V [答案] C[解析] 设正三棱柱底面边长为a ,高为h ,则体积V =34a 2h ,∴h =4V 3a2,表面积S =32a 2+3ah =32a 2+43V a , 由S ′=3a -43V a2=0,得a =34V ,故选C.(理)在内接于半径为R 的半圆的矩形中,周长最大的矩形的边长为( )A.R 232R B.55R 和455R C.45R 和75R D .以上都不对[答案] B[解析] 设矩形垂直于半圆直径的边长为x ,则另一边长为2R 2-x 2,则l =2x +4R 2-x 2 (0<x <R ),l ′=2-4xR 2-x 2,令l ′=0,解得x =55R .当0<x <55R 时,l ′>0;当55R <x <R 时,l ′<0. 所以当x =55R 时,l 取最大值,即周长最大的矩形的边长为55R ,455R . 2.已知某生产厂家的年利润y (单位:万元)与年产量x (单位:万件)的函数关系式为y =-13x 3+81x -234,则使该生产厂家获取最大年利润的年产量为( )A .13万件B .11万件C .9万件D .7万件[答案] C[解析] ∵y =-13x 3+81x -234,∴y ′=-x 2+81(x >0).令y ′=0得x =9,令y ′<0得x >9,令y ′>0得0<x <9, ∴函数在(0,9)上单调递增,在(9,+∞)上单调递减, ∴当x =9时,函数取得最大值.故选C.[点评] 利用导数求函数最值时,令y ′=0得到x 的值,此x 的值不一定是极大(小)值时,还要判定x 值左、右两边的导数的符号才能确定.3.(文)做一个圆柱形锅炉,容积为V ,两个底面的材料每单位面积的价格为a 元,侧面的材料每单位面积的价格为b 元,当造价最低时,锅炉的底面直径与高的比为( )A.a bB.a 2bC.b aD.b 2a [答案] C [解析]如图,设圆柱的底面半径为R ,高为h ,则V =πR 2h .设造价为y ,则y =2πR 2a +2πRhb =2πaR 2+2πRb ·VπR2=2πaR 2+2bVR, ∴y ′=4πaR -2bVR2.令y ′=0并将V =πR 2h 代入解得,2R h =ba.(理)圆柱的表面积为S ,当圆柱体积最大时,圆柱的底面半径为( )A.S 3πB.3πSC.6πS6πD .3π·6πS[答案] C[解析] 设圆柱底面半径为r ,高为h ,∴S =2πr 2+2πrh ,∴h =S -2πr2,又V =πr 2h =rS -2πr 32,则V ′=S -6πr22,令V ′=0,得S =6πr 2,∴h =2r ,r =6πS6π4.某公司生产某种产品,固定成本为20000元,每生产一单位产品,成本增加100元,已知总收益R 与产量x 的关系是R =⎩⎨⎧400x -12x 2,0≤x ≤400,80000, x >400.则总利润最大时,每年生产的产品产量是( )A .100B .150C .200D .300[答案] D[解析] 由题意,总成本为C =20000+100x .所以总利润为P =R-C =⎩⎨⎧300x -x 22-20000,0≤x ≤400,60000-100x ,x >400,P ′=⎩⎪⎨⎪⎧300-x ,0≤x ≤400,-100,x >400.令P ′=0,得x =300,易知当x =300时,总利润最大. 5.(文)内接于半径为R 的球并且体积最大的圆锥的高为( ) A .R B .2R C.43R D.34R [答案] C[解析] 设圆锥的高为h ,底面半径为r ,则R 2=(h -R )2+r 2,∴r 2=2Rh -h 2,∴V =13πr 2h =π3h (2Rh -h 2)=23πRh 2-π3h 3,V ′=43πRh -πh 2,令V ′=0得h =43R .(理)要制作一个圆锥形的漏斗,其母线长为20cm ,要使其体积最大,则高为( )A.33cm B.1033cm C.1633cmD.2033[答案] D[解析] 设圆锥的高为x ,则底面半径为202-x 2, 其体积为V =13πx (400-x 2) (0<x <20),V ′=13π(400-3x 2),令V ′=0,解得x =2033.当0<x <2033时,V ′>0;当2033<x <20时,V ′<0所以当x =2033时,V 取最大值.6.(2012·保定模拟)定义域为R 的函数f (x )满足f (1)=1,且f (x )的导函数f ′(x )>12,则满足2f (x )<x +1的x 的集合为( )A .{x |-1<x <1}B .{x |x <1}C .{x |x <-1或x >1}D .{x |x >1}[答案] B[解析] 令g (x )=2f (x )-x -1,∵f ′(x )>12,∴g ′(x )=2f ′(x )-1>0,∴g (x )为单调增函数,∵f (1)=1,∴g (1)=2f (1)-1-1=0,∴当x <1时,g (x )<0,即2f (x )<x +1,故选B.7.(文)用长为18m 的钢条围成一个长方体形状的框架,要求长方体的长与宽之比为2 1,该长方体的最大体积是________.[答案] 3m 3[解析] 设长方体的宽为x ,则长为2x ,高为92-3x (0<x <2),故体积为V =2x 2⎝ ⎛⎭⎪⎫92-3x =-6x 3+9x 2,V ′=-18x 2+18x ,令V ′=0得,x =0或1, ∵0<x <2,∴x =1.∴该长方体的长、宽、高各为2m 、1m 、1.5m 时,体积最大,最大体积V max =3m 3.(理)用总长为14.8m 的钢条制作一个长方体容器的框架,如果所制作容器的底面的一边比另一边长0.5m ,那么容器的容积最大时,容器的高为________.[答案] 1.2m[解析] 设容器的短边长为x m , 则另一边长为(x +0.5)m , 高为14.8-4x -4(x +0.5)4=3.2-2x .由3.2-2x >0和x >0,得0<x <1.6, 设容器的容积为y m 3,则有y =x (x +0.5)(3.2-2x )(0<x <1.6), 整理得y =-2x 3+2.2x 2+1.6x , ∴y ′=-6x 2+4.4x +1.6,令y ′=0,有-6x 2+4.4x +1.6=0,即15x 2-11x -4=0, 解得x 1=1,x 2=-415(不合题意,舍去),∴高=3.2-2=1.2,容积V =1×1.5×1.2=1.8, ∴高为1.2m 时容积最大.8.(文)(2011·北京模拟)若函数f (x )=ln x -12ax 2-2x 存在单调递减区间,则实数a 的取值范围是________.[答案] (-1,+∞)[分析] 函数f (x )存在单调减区间,就是不等式f ′(x )<0有实数解,考虑到函数的定义域为(0,+∞),所以本题就是求f ′(x )<0在(0,+∞)上有实数解时a 的取值范围.[解析] 解法1:f ′(x )=1x -ax -2=1-ax 2-2x x ,由题意知f ′(x )<0有实数解,∵x >0,∴ax 2+2x -1>0有实数解.当a ≥0时,显然满足;当a <0时,只要Δ=4+4a >0,∴-1<a <0,综上知a >-1.解法2:f ′(x )=1x -ax -2=1-ax 2-2x x ,由题意可知f ′(x )<0在(0,+∞)内有实数解. 即1-ax 2-2x <0在(0,+∞)内有实数解. 即a >1x 2-2x在(0,+∞)内有实数解.∵x ∈(0,+∞)时,1x 2-2x =(1x -1)2-1≥-1,∴a >-1.(理)(2012·黄冈市期末)对于三次函数y =ax 3+bx 2+cx +d (a ≠0),给出定义:设f ′(x )是函数y =f (x )的导数,f ″(x )是f ′(x )的导数,若方程f ″(x )=0有实数解x 0,则称点(x 0,f (x 0))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f (x )=13x3-12x 2+3x -512,根据这一发现可得: (1)函数f (x )=13x 3-12x 2+3x -512的对称中心为________;(2)计算f (12014)+f (22014)+f (32014)+f (42014)+…+f (20132014)=________.[答案] (1)(12,1) (2)2013[解析] (1)f ′(x )=x 2-x +3,f ″(x )=2x -1,由2x -1=0得x =12,f (12)=13×(12)3-12×(12)2+3×12-512=1,由拐点的定义知f (x )的拐点即对称中心为(12,1).(2)f (k 2014)+f (1-k 2014)=f (k2014)+f (2014-k 2014)=2(k =1,2,…,1007),∴f (12014)+f (22014)+…+f (20132014)=[f (12014)+f (20132014)]+[f (22014)+f (20122014)]+…+[f (10062014)+f (10082014)]+f (10072014)=2×1006+1=2013. 9.某工厂要围建一个面积为128m 2的矩形堆料场,一边可以用原有的墙壁,其他三边要砌新的墙壁,要使砌墙所用的材料最省,堆料场的长、宽应分别为________.[答案] 16m 8m[解析] 解:设场地宽为x m ,则长为128x m ,因此新墙总长度为y =2x +128x (x >0),y ′=2-128x 2,令y ′=0,∵x >0,∴x =8.因为当0<x <8时,y ′<0;当x >8时,y ′>0, 所以当x =8时,y 取最小值,此时宽为8m ,长为16m. 即当堆料场的长为16m ,宽为8m 时,可使砌墙所用材料最省.10.(文)某单位用木料制作如图所示的框架,框架的下部是边长分别为x 、y (单位:m)的矩形,上部是等腰直角三角形,要求框架围成的总面积为8m 2,问x 、y 分别为多少时用料最省?(精确到0.001m)[解析] 依题意,有xy +12x ·x2=8,∴y =8-x 24x =8x -x4(0<x <42),于是框架用料长度为l =2x +2y +2×2x 2=⎝ ⎛⎭⎪⎫32+2x +16x ,l ′=32+2-16x2,令l ′=0,即32+2-16x 2=0,解得x 1=8-42,x 2=42-8(舍去),当0<x <8-42时,l ′<0;当8-42<x <42时,l ′>0; 所以当x =8-42时,l 取得最小值,此时,x =8-42≈2.343m ,y ≈2.828m.即当x 约为2.343m ,y 约为2.828m 时,用料最省.(理)已知球的直径为d ,求当其内接正四棱柱体积最大时,正四棱柱的高为多少?[解析] 如右图所示,设正四棱柱的底面边长为x ,高为h ,由于x 2+x 2+h 2=d 2, ∴x 2=12(d 2-h 2).∴球内接正四棱柱的体积为 V =x 2·h =12(d 2h -h 3),0<h <d .V ′=12(d 2-3h 2)=0,∴h =33d .在(0,d )上,函数变化情况如下表:能力拓展提升11.已知非零向量a 、b 满足:|a |=2|b |,若函数f (x )=13x 3+12|a |x2+a ·b x 在R 上有极值,设向量a 、b 的夹角为θ,则cos θ的取值范围为( )A.⎣⎢⎡⎦⎥⎤12,1B.⎝ ⎛⎦⎥⎤12,1 C.⎣⎢⎡⎦⎥⎤-1,12 D.⎣⎢⎡⎭⎪⎫-1,12 [答案] D[解析] ∵函数f (x )在R 上有极值,∴f ′(x )=x 2+|a |x +a ·b =0有两不等实根,∴Δ=|a |2-4|a |·|b |cos θ=4|b |2-8|b |2cos θ>0,∴cos θ<12,∴选D.[点评] 若f (x )为三次函数,f (x )在R 上有极值,则f ′(x )=0应有二不等实根,当f (x )有两相等实根时,不能保证f (x )有极值,这一点要特别注意,如f (x )=13x 3,f ′(x )=x 2=0有实根x =0,但f (x )在R上单调增,无极值.即导数为0是函数有极值的必要不充分条件.12.如图,过函数y =x sin x +cos x 图象上点(x ,y )的切线的斜率为k ,若k =g (x ),则函数k =g (x )的图象大致为( )[答案] A[解析] ∵y ′=sin x +x cos x -sin x =x cos x , ∴k =g (x )=x cos x ,易知其图象为A.13.函数f (x )=2x 3+12x 2-x +1的图象与x 轴交点个数为________个.[答案] 1[解析] f ′(x )=6x 2+x -1=(3x -1)(2x +1),当x <-12时,f ′(x )>0,当-12<x <13时,f ′(x )<0,当x >13f ′(x )>0,∴f (x )在(-∞,-12)上单调递增,在(-12,13)上单调递减,在(13,+∞)上单调递增,∴当x =-12时,f (x )取到极大值118,当x =13时,f (x )取到极小值4354,故f (x )的图象与x 轴只有一个交点.14.将边长为1m 的正三角形薄铁皮,沿一条平行于某边的直线剪成两块,其中一块是梯形,记s =(梯形的周长)2梯形的面积,则s 的最小值是________.[答案] 3233[解析] 设DE =x , 则梯形的周长为:3-x ,梯形的面积为:12(x +1)·32(1-x )=34(1-x 2)∴s =(3-x )234(1-x 2)=433·x 2-6x +91-x 2,x ∈(0,1),设h (x )=x 2-6x +91-x 2,h ′(x )=-6x 2+20x -6(1-x 2)2. 令h ′(x )=0,得:x =13或x =3(舍),∴h (x )最小值=h ⎝ ⎛⎭⎪⎫13=8,∴s 最小值=433×8=3233.15.(文)甲乙两地相距400km ,汽车从甲地匀速行驶到乙地,速度不得超过100km/h ,已知该汽车每小时的运输成本P (元)关于速度v (km/h)的函数关系是P =119200v 4-1160v 3+15v ,(1)求全程运输成本Q (元)关于速度v 的函数关系式;(2)为使全程运输成本最少,汽车应以多大速度行驶?并求此时运输成本的最小值.[解析] (1)汽车从甲地到乙地需用400v h ,故全程运输成本为Q =400P v=v 348-5v 22+6000 (0<v ≤100). (2)Q ′=v 216-5v ,令Q ′=0得,v =80,∴当v =80km/h 时,全程运输成本取得最小值,最小值为20003元.(理)为了在夏季降温和冬季供暖时减少能源损耗,房屋的屋顶和外墙需要建造隔热层.某幢建筑物要建造可使用20年的隔热层,每厘米厚的隔热层建造成本为6万元.该建筑物每年的能源消耗费用C (单位:万元)与隔热层厚度x (单位:cm)满足关系:C (x )=k3x +5(0≤x ≤10),若不建隔热层,每年能源消耗费用为8万元.设f (x )为隔热层建造费用与20年的能源消耗费用之和.(1)求k 的值及f (x )的表达式;(2)隔热层修建多厚时,总费用f (x )达到最小,并求最小值. [解析] (1)设隔热层厚度为x cm ,由题设知, 每年能源消耗费用为C (x )=k3x +5.再由C (0)=8,得k =40,因此C (x )=403x +5.又建造费用为C 1(x )=6x .最后得隔热层建造费用与20年的能源消耗费用之和为, f (x )=20C (x )+C 1(x )=20×403x +5+6x=8003x +5+6x (0≤x ≤10). (2)f ′(x )=6-2400(3x +5)2,令f ′(x )=0, 即2400(3x +5)2=6. 解得x =5,或x =-253(舍去).当0<x <5时,f ′(x )<0, 当5<x <10时,f ′(x )>0,故x =5是f (x )的最小值点,对应的最小值为f (5)=6×5+80015+5=70.当隔热层修建5 cm 厚时,总费用达到最小值70万元. 16.(文)(2011·江苏,17)请你设计一个包装盒.如图所示,ABCD 是边长为60cm 的正方形硬纸片,切去阴影部分所示的四个全等的等腰直角三角形,再沿虚线折起,使得A 、B 、C 、D 四个点重合于图中的点P ,正好形成一个正四棱柱形状的包装盒,E 、F 在AB 上,是被切去的一个等腰直角三角形斜边的两个端点,设AE =FB =x (cm).(1)若广告商要求包装盒的侧面积S (cm 2)最大,试问x 应取何值? (2)某厂商要求包装盒容积V (cm 3)最大,试问x 应取何值?并求出此时包装盒的高与底面边长的比值.[解析] 设包装盒的高为h (cm),底面边长为a (cm),由已知得a =2x ,h =60-2x 2=2(30-x ),0<x <30.(1)S =4ah =8x (30-x )=-8(x -15)2+1800, 所以当x =15时,S 取得最大值.(2)V =a 2h =22(-x 3+30x 2),V ′=62x (20-x ). 由V ′=0得x =0(舍)或x =20.当x ∈(0,20)时,V ′>0;当x ∈(20,30)时,V ′<0. 所以当x =20时,V 取得极大值,也是最大值. 此时h a =12.即包装盒的高与底面边长的比值为12.(理)如图,有一矩形钢板ABCD 缺损了一角(如图所示),边缘线OM 上每一点到点D 的距离都等于它到边AB 的距离.工人师傅要将缺损的一角切割下来使剩余部分成一个五边形,若AB =1m ,AD =0.5m ,问如何画切割线EF 可使剩余部分五边形ABCEF 的面积最大?[解析] 由题知,边缘线OM 是以点D 为焦点,直线AB 为准线的抛物线的一部分.以O 点为原点,AD 所在直线为y 轴建立直角坐标系,则D (0,14),M (12,14). 所以边缘线OM 所在抛物线的方程为y =x 2(0≤x ≤12).要使如图的五边形ABCEF 面积最大,则必有EF 所在直线与抛物线相切,设切点为P (t ,t 2).则直线EF 的方程为y =2t (x -t )+t 2,即y =2tx -t 2, 由此可求得点E 、F 的坐标分别为E (1+4t 28t ,14),F (0,-t 2).所以S △DEF =S (t )=12·1+4t 28t ·(14+t 2)=164·16t 4+8t 2+1t ,t ∈(0,12]. 所以S ′(t )=164·48t 4+8t 2-1t 2=(12t 2-1)(4t 2+1)64t 2=3(4t 2+1)(t +36)(t -36)16t 2,显然函数S (t )在(0,36]上是减函数,在(36,12]上是增函数.所以当t =36时,S △DEF 取得最小值,相应地,五边形ABCEF 的面积最大.此时点E 、F 的坐标分别为E (33,14),F (0,-112).此时沿直线EF 划线可使五边形ABCEF 的面积最大. 即DE FC =2,DE EC =13-1.1.(2011·陕西文,21)设f (x )=ln x ,g (x )=f (x )+f ′(x ). (1)求g (x )的单调区间和最小值; (2)讨论g (x )与g (1x)的大小关系;(3)求a 的取值范围,使得g (a )-g (x )<1a 对任意x >0成立.[解析] ∵f (x )=ln x ,∴f ′(x )=1x ,g (x )=ln x +1x .∴g ′(x )=x -1x2,令g ′(x )=0得x =1,当x ∈(0,1)时,g ′(x )<0,∴(0,1)是g (x )的单调减区间;当x ∈(1,+∞)时,g ′(x )>0.∴(1,+∞)是g (x )的单调增区间, 因此当x =1时g (x )取极小值,且x =1是唯一极值点,从而是最小值点.所以g (x )最小值为g (1)=1. (2)g (1x)=-ln x +x ,令h (x )=g (x )-g (1x )=2ln x -x +1x ,则h ′(x )=-(x -1)2x2,当x =1时,h (1)=0,即g (x )=g (1x),当x ∈(0,1)∪(1,+∞)时h ′(x )<0,h ′(1)=0,所以h (x )在(0,+∞)单调递减,当x ∈(0,1)时,h (x )>h (1)=0,即g (x )>g (1x ),当x ∈(1,+∞)时,h (x )<h (1)=0,即g (x )<g (1x ),综上知,当x ∈(0,1)时,g (x )>g (1x);当x =1时,g (x )=g (1x );当x ∈(1,+∞)时,g (x )<g (1x ).(3)由(1)可知g (x )最小值为1,所以g (a )-g (x )<1a 对任意x >0成立等价于g (a )-1<1a ,即ln a <1,解得0<a <e.所以a 的取值范围是(0,e).2.学习曲线是1936年美国康乃尔大学T.P.Wright 博士在飞机制造过程中,通过对大量有关资料、案例的观察、分析、研究,首次发现并提出来的.已知某类学习任务的学习曲线为:f (t )=34+a ·2-t ·100%(其中f (t )为该任务的程度,t 为学习时间),且这类学习任务中的某项任务满足f (2)=60%.(1)求f (t )的表达式,计算f (0)并说明f (0)的含义;(2)已知2x >x ln2对任意x >0恒成立,现定义f (t )t 为该类学习任务在t 时刻的学习效率指数,研究表明,当学习时间t ∈(1,2)时,学习效率最佳,当学习效率最佳时,求学习效率指数相应的取值范围.[解析] (1)∵f (t )=34+a ·2-t ·100%(t 为学习时间),且f (2)=60%,则34+a ·2-2·100%=60%,解得a =4. ∴f (t )=34+a ·2-t ·100%=34(1+2-t )·100%(t ≥0),∴f (0)=34(1+2-0)·100%=37.5%,f (0)表示某项学习任务在开始学习时已掌握的程度为37.5%. (2)令学习效率指数f (t )t =y ,则y =f (t )t =34t (1+2-t )=34(t +t 2t )(t >0), 现研究函数g (t )=t +t2t 的单调性,由于g ′(t )=1+2t -t ·2t ln2(2t )2=2t -t ln2+12t (t >0),又已知2x >x ln2对任意x >0恒成立,即2t -t ln2>0,则g ′(t )>0恒成立,∴g (t )在(0,+∞)上为增函数,且g (t )为正数.∴y =f (t )t =34(t +t2t )(t >0)在(0,+∞)上为减函数,而y |t =1=f (1)1=12,y |t =2=f (2)2=310,即y =f (t )t ∈(310,12),故所求学习效率指数的取值范围是(310,12).4.(2012·延边州质检)已知函数f (x )=x 2+ax -ln x ,a ∈R . (1)当a =1时,求f (x )的单调区间;(2)若函数f (x )在[1,2]上是减函数,求实数a 的取值范围; (3)令g (x )=f (x )-x 2,是否存在实数a ,当x ∈(0,e](e 是自然对数的底数)时,函数g (x )的最小值是3,若存在,求出a 的值;若不存在,说明理由.[解析] (1)当a =1时,由f ′(x )=2x +1-1x =2x 2+x -1x =2(x -12)(x +1)x,∵函数f (x )=x 2+x -ln x 的定义域为(0,+∞),∴当x ∈(0,12]时,f ′(x )≤0,当x ∈[12,+∞)时,f ′(x )≥0,所以函数f (x )=x 2+x -ln x 的单调递减区间为(0,12]单调递增区间为[12,+∞). (2)f ′(x )=2x +a -1x =2x 2+ax -1x ≤0在[1,2]上恒成立,令h (x )=2x 2+ax -1,有⎩⎪⎨⎪⎧ h (1)≤0h (2)≤0得⎩⎨⎧ a ≤-1a ≤-72,得a ≤-72. (3)假设存在实数a ,使g (x )=ax -ln x (x ∈(0,e])有最小值3,g ′(x )=a -1x =ax -1x. ①当a ≤0时,g (x )在(0,e]上单调递减,g (x )min =g (e)=a e -1=3,a =4e(舍去),∴g (x )无最小值. ②当0<1a <e 时,g (x )在(0,1a )上单调递减,在(1a,e]上单调递增, ∴g (x )min =g (1a)=1+ln a =3,a =e 2,满足条件. ③当1a≥e 时,g (x )在(0,e]上单调递减,g (x )min =g (e)=a e -1=3,a =4e(舍去),∴f (x )无最小值. 综上,存在实数a =e 2,使得当x ∈(0,e]时,f (x )有最小值3.。