2019-2020学年度最新数学高考一轮复习训练:高考大题专项练1 高考中的函数与导数
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2019-2020学年度最新数学高考一轮复习训练:高考大题专项练1 高考中的函数与导数1.(2017福建福州一模)已知函数f(x)=a ln x+x2-ax(a∈R).(1)若x=3是f(x)的极值点,求f(x)的单调区间;(2)求g(x)=f(x)-2x在区间[1,e]的最小值h(a).2.已知函数f(x)=(a<0).(1)当a=-1时,求函数f(x)的极值;(2)若函数F(x)=f(x)+1没有零点,求实数a的取值范围.3.函数f(x)=+ax+2ln x(a∈R)在x=2处取得极值.(1)求实数a的值及函数f(x)的单调区间;(2)若方程f(x)=m有三个实根,求m的取值范围.4.(2017全国Ⅲ,文21)已知函数f(x)=ln x+ax2+(2a+1)x.(1)讨论f(x)的单调性;(2)当a<0时,证明f(x)≤--2.5.设函数f(x)=ax+ln x,g(x)=a2x2.(1)当a=-1时,在函数y=f(x)的图象上求一点P,使得点P到直线x-y+3=0的距离最小,求出距离的最小值;(2)是否存在正实数a,使f(x)≤g(x)对一切正实数x都成立,若存在,求出a的取值范围,若不存在,请说明理由.6.(2017全国Ⅱ,文21)设函数f(x)=(1-x2)e x.(1)讨论f(x)的单调性;(2)当x≥0时,f(x)≤ax+1,求a的取值范围.7.已知函数f(x)=ax2-(2a+1)x+2ln x(a∈R).(1)求f(x)的单调区间;(2)设g(x)=x2-2x,若对任意x1∈(0,2],均存在x2∈(0,2],使得f(x1)<g(x2),求a的取值范围.8.已知函数f(x)=a x+b x(a>0,b>0,a≠1,b≠1).(1)设a=2,b=.①求方程f(x)=2的根;②若对于任意x∈R,不等式f(2x)≥mf(x)-6恒成立,求实数m的最大值;(2)若0<a<1,b>1,函数g(x)=f(x)-2有且只有1个零点,求ab的值.参考答案高考大题专项练一高考中的函数与导数1.解(1)f'(x)=+2x-a(x>0).∵x=3是函数f(x)的一个极值点,∴f'(3)=+6-a=0,解得a=9,∴f'(x)=,∴0<x<或x>3时,f'(x)>0,<x<3时,f'(x)<0,∴f(x)的单调递增区间为,(3,+∞);f(x)的单调递减区间为.(2)g(x)=a ln x+x2-ax-2x,x∈[1,e],g'(x)=.①当≤1,即a≤2时,g(x)在[1,e]上递增,g(x)min=g(1)=-a-1;②当1<<e,即2<a<2e时,g(x)在内递减,在上递增,故g(x)min=g=a ln-a;③当≥e,即a≥2e时,g(x)在[1,e]上递减,故g(x)min=g(e)=a(1-e)+e(e-2).综上,h(a)=2.解(1)当a=-1时,f(x)=,f'(x)=.由f'(x)=0,得x=2.当x变化时,f'(x),f(x)的变化情况如下表:所以函数f(x)的极小值为f(2)=-,函数f(x)无极大值.(2)F'(x)=f'(x)=.因为a<0,所以当x变化时,F'(x),F(x)的变化情况如下表:若使函数F(x)没有零点,当且仅当F(2)=+1>0,解得a>-e2,所以此时-e2<a<0.故实数a的取值范围为(-e2,0).3.解(1)由已知f'(x)=x+a+,f'(2)=2+a+=0,故a=-3,所以f'(x)=x-3+,x>0,由f'(x)>0,得0<x<1或x>2;由f'(x)<0,得1<x<2.所以函数f(x)的单调递增区间是(0,1),(2,+∞),单调递减区间是(1,2).(2)由(1)可知极小值f(2)=2ln2-4,极大值为f(1)=-.因为方程f(x)=m有三个实根,所以2ln2-4<m<-.4.(1)解f(x)的定义域为(0,+∞),f'(x)=+2ax+2a+1=.若a≥0,则当x∈(0,+∞)时,f'(x)>0,故f(x)在(0,+∞)单调递增.若a<0,则当x∈时,f'(x)>0;当x∈时,f'(x)<0.故f(x)在单调递增,在单调递减.(2)证明由(1)知,当a<0时,f(x)在x=-取得最大值,最大值为f=ln-1-.所以f(x)≤--2等价于ln-1-≤--2,即ln+1≤0.设g(x)=ln x-x+1,则g'(x)=-1.当x∈(0,1)时,g'(x)>0;当x∈(1,+∞)时,g'(x)<0.所以g(x)在(0,1)单调递增,在(1,+∞)单调递减.故当x=1时,g(x)取得最大值,最大值为g(1)=0.所以当x>0时,g(x)≤0.从而当a<0时,ln+1≤0,即f(x)≤--2.5.解(1)当a=-1时,f(x)=-x+ln x,定义域为(0,+∞),f'(x)=-1+,显然x∈(0,1),f'(x)>0;x∈(1,+∞),f'(x)<0.于是f(x)在(0,1)内是增函数,在(1,+∞)内是减函数,故f(x)max=f(1)=-1.易知直线y=x+3的斜率k=1,设f(x)的切线斜率为1时,切点P(x0,y0)距离y=x+3最近.由k==1,可知x0=,则y0=-+ln,故P.因此,d=.(2)假设存在正实数a满足题中条件.设F(x)=f(x)-g(x)(x>0),即F(x)=ax+ln x-a2x2,则F'(x)=a+-2a2x==(x>0),令F'(x)=0,得x=.于是当x∈时,F'(x)>0;当x∈时,F'(x)<0.故F(x)在内是增函数,在内是减函数.故F(x)max=F=a·+ln-a2·=1-ln a-1=-ln a.要使f(x)≤g(x)对一切正实数x都成立,只需F(x)max≤0,即-ln a≤0,即a≥1.故存在正实数a∈[1,+∞),使f(x)≤g(x)恒成立.6.解(1)f'(x)=(1-2x-x2)e x.令f'(x)=0得x=-1-,x=-1+.当x∈(-∞,-1-)时,f'(x)<0;当x∈(-1-,-1+)时,f'(x)>0;当x∈(-1+,+∞)时,f'(x)<0.所以f(x)在(-∞,-1-),(-1+,+∞)内单调递减,在(-1-,-1+)内单调递增.(2)f(x)=(1+x)(1-x)e x.当a≥1时,设函数h(x)=(1-x)e x,h'(x)=-x e x<0(x>0),因此h(x)在[0,+∞)内单调递减,而h(0)=1,故h(x)≤1,所以f(x)=(x+1)h(x)≤x+1≤ax+1.当0<a<1时,设函数g(x)=e x-x-1,g'(x)=e x-1>0(x>0),所以g(x)在[0,+∞)内单调递增,而g(0)=0,故e x≥x+1.当0<x<1时,f(x)>(1-x)(1+x)2,(1-x)(1+x)2-ax-1=x(1-a-x-x2),取x0=,则x0∈(0,1),(1-x0)(1+x0)2-ax0-1=0,故f(x0)>ax0+1.当a≤0时,取x0=,则x0∈(0,1),f(x0)>(1-x0)(1+x0)2=1≥ax0+1.综上,a的取值范围是[1,+∞).7.解f'(x)=ax-(2a+1)+(x>0).(1)f'(x)=(x>0).①当a≤0时,x>0,ax-1<0,在区间(0,2)内,f'(x)>0,在区间(2,+∞)内,f'(x)<0,故f(x)的单调递增区间是(0,2),单调递减区间是(2,+∞).②当0<a<时,>2,在区间(0,2)和内,f'(x)>0,在区间内,f'(x)<0,故f(x)的单调递增区间是(0,2)和,单调递减区间是.③当a=时,f'(x)=,故f(x)的单调递增区间是(0,+∞).④当a>时,0<<2,在区间和(2,+∞)内,f'(x)>0,在区间内,f'(x)<0,故f(x)的单调递增区间是和(2,+∞),单调递减区间是.(2)对任意x1∈(0,2],均存在x2∈(0,2],使得f(x1)<g(x2)⇔在(0,2]上有f(x)max<g(x)max.由题意可知g(x)max=0,由(1)可知,①当a≤时,f(x)在(0,2]上单调递增.故f(x)max=f(2)=2a-2(2a+1)+2ln2=-2a-2+2ln2,所以-2a-2+2ln2<0,解得a>ln2-1.故ln2-1<a≤.②当a>时,f(x)在上单调递增,在上单调递减,故f(x)max=f-(2a+1)+2ln=--2-2ln a<0.故a>时满足题意.综上,a的取值范围为(ln2-1,+∞).8.解(1)因为a=2,b=,所以f(x)=2x+2-x.①方程f(x)=2,即2x+2-x=2,亦即(2x)2-2×2x+1=0,所以(2x-1)2=0,于是2x=1,解得x=0.②由条件知f(2x)=22x+2-2x=(2x+2-x)2-2=(f(x))2-2.因为f(2x)≥mf(x)-6对于x∈R恒成立,且f(x)>0,所以m≤对于x∈R恒成立.而=f(x)+≥2=4,且=4,所以m≤4,故实数m的最大值为4.(2)因为函数g(x)=f(x)-2有且只有1个零点,而g(0)=f(0)-2=a0+b0-2=0,所以0是函数g(x)的唯一零点.因为g'(x)=a x ln a+b x ln b,又由0<a<1,b>1知ln a<0,ln b>0,所以g'(x)=0有唯一解x0=lo.令h(x)=g'(x),则h'(x)=(a x ln a+b x ln b)'=a x(ln a)2+b x(ln b)2,从而对任意x∈R,h'(x)>0, 所以g'(x)=h(x)是(-∞,+∞)内的增函数.于是当x∈(-∞,x0)时,g'(x)<g'(x0)=0;当x∈(x0,+∞)时,g'(x)>g'(x0)=0.因而函数g(x)在(-∞,x0)内是减函数,在(x0,+∞)内是增函数.下证x0=0.若x0<0,则x0<<0,于是g<g(0)=0.又g(log a2)=-2>-2=0,且函数g(x)在以和log a2为端点的闭区间上的图象不间断,所以在和log a2之间存在g(x)的零点,记为x1.因为0<a<1,所以log a2<0.又<0,所以x1<0,与“0是函数g(x)的唯一零点”矛盾.若x0>0,同理可得,在和log b2之间存在g(x)的非0的零点,矛盾.因此,x0=0.于是-=1,故ln a+ln b=0,所以ab=1.。