高考数学《函数与导数》练习题一、选择题1.若曲线43y x x ax =-+(0x >)存在斜率小于1的切线,则a 的取值范围为( )A .3,2⎛⎫-∞ ⎪⎝⎭B .1,2⎛⎫-∞ ⎪⎝⎭C .5,4⎛⎫-∞ ⎪⎝⎭D .1,4⎛⎫-∞ ⎪⎝⎭【答案】C 【解析】 【分析】对函数进行求导,将问题转化为不等式有解问题,再构造函数利用导数研究函数的最值,即可得答案; 【详解】由题意可得32431y x x a '=-+<在()0,x ∈+∞上有解,设()3243f x x x a =-+(0x >),()()2126621f x x x x x '=-=-,令()0f x '<,得102x <<;令()0f x '>,得12x >, ∴()f x 在1(0,)2单调递减,在1(,)2+∞单调递增,∴()min 11124f x f a ⎛⎫==-< ⎪⎝⎭,解得:54a <.故选:C. 【点睛】本题考查导数的几何意义、不等式有解问题,考查函数与方程思想、转化与化归思想,考查逻辑推理能力、运算求解能力.2.已知定义在R 上的函数()f x 满足()()242f x f x x +-=+,设()()22g x f x x =-,若()g x 的最大值和最小值分别为M 和m ,则M m +=( ) A .1 B .2 C .3 D .4【答案】B 【解析】∵()()242f x f x x +-=+,()()22g x f x x =-∴2222()()()2()24242g x g x f x x f x x x x +-=-+--=+-= ∴函数()g x 关于点(0,1)对称∵()g x 的最大值和最小值分别为M 和m ∴122M m +=⨯= 故选B.3.已知定义在R 上的可导函数()f x ,对于任意实数x ,都有()()2f x f x x -+=成立,且当()0,x ∈+∞时,都有()'f x x >成立,若()()112f a f a a -≥+-,则实数a 的取值范围为( ) A .1,2⎛⎤-∞ ⎥⎝⎦B .1,2⎡⎫+∞⎪⎢⎣⎭C .(],2-∞D .[)2,+∞【答案】A 【解析】 【分析】构造函数21()()2g x f x x =-,可判断函数()g x 为奇函数且在R 上是增函数,由函数的性质可得a 的不等式,解不等式即可得答案. 【详解】 令21()()2g x f x x =-,则()()g x f x x ''=-, ()0,x ∈+∞Q 时,都有()'f x x >成立,即有()0g x '>,∴在()0,∞+,()g x 单调递增,Q 定义在R 上的函数()f x ,对于任意实数x ,都有()()2f x f x x -+=成立,所以(0)0f =,2222111()()()()()222g x f x x x f x x x f x g x ⎡⎤∴-=--=--=-=-⎣⎦, ()g x ∴是定义在R 上的奇函数,又(0)(0)0g f == ∴在R 上()g x 单调递增.又()()112f a f a a -≥+-Q ()()()2211111222g a a g a a a ∴-+-≥++-, 即()()1112g a g a a a a -≥⇒-≥⇒≤. 因此实数a 的取值范围为1,2⎛⎤-∞ ⎥⎝⎦.故选:A 【点睛】本题考查构造函数、奇函数的判断,及导数与单调性的应用,且已知条件构造出21()()2g x f x x =-是解决本题的关键,考查了理解辨析能力与运算求解能力,属于中档题.4.曲线21x y e -=+在点(0,2)处的切线与直线y 0=和y x =所围成图形的面积( ) A .1 B .13C .23D .12【答案】B 【解析】 【分析】利用导数的几何意义,求得曲线在点(0,2)处的切线方程,再求得三线的交点坐标,利用三角形的面积公式,即可求解,得到答案. 【详解】 由题意,曲线21xy e -=+,则22x y e -'=-,所以200|2|2x x x y e -=='=-=-,所以曲线21xy e-=+在点(0,2)处的切线方程为22(0)y x -=--,即220x y +-=,令0y =,解得1x =,令y x =,解得23x y ==, 所以切线与直线y 0=和y x =所围成图形的面积为1211233⨯⨯=,故选B .【点睛】本题主要考查了利用导数研究曲线在某点处的切线方程,以及两直线的位置关系的应用,着重考查了推理与运算能力,属于基础题.5.函数()1ln f x x x ⎛⎫=-⎪⎝⎭的图象大致是( ) A . B .C .D .【答案】B 【解析】 【分析】通过函数在2x =处函数有意义,在2x =-处函数无意义,可排除A 、D ;通过判断当1x >时,函数的单调性可排除C ,即可得结果. 【详解】当2x =时,110x x-=>,函数有意义,可排除A ; 当2x =-时,1302x x -=-<,函数无意义,可排除D ; 又∵当1x >时,函数1y x x=-单调递增, 结合对数函数的单调性可得函数()1ln f x x x ⎛⎫=- ⎪⎝⎭单调递增,可排除C ; 故选:B. 【点睛】本题主要考查函数的图象,考查同学们对函数基础知识的把握程度以及数形结合与分类讨论的思维能力,属于中档题.6.如图,将边长为1的正六边形铁皮的六个角各切去一个全等的四边形,再沿虚线折起,做成一个无盖的正六棱柱容器.当这个正六棱柱容器的底面边长为( )时,其容积最大.A .34B .23C .13D .12【答案】B 【解析】 【分析】设正六棱柱容器的底面边长为x ,则正六棱柱容器的高为)312x -,则可得正六棱柱容器的容积为()())()3233921224V x x x x x x x =+⋅⋅-=-+,再利用导函数求得最值,即可求解. 【详解】设正六棱柱容器的底面边长为x ,)31x -, 所以正六棱柱容器的容积为()())()32339214V x x x x x x x =+-=-+, 所以()227942V x x x '=-+,则在20,3⎛⎫⎪⎝⎭上,()0V x '>;在2,13⎛⎫ ⎪⎝⎭上,()0V x '<, 所以()V x 在20,3⎛⎫ ⎪⎝⎭上单调递增,在2,13⎛⎫⎪⎝⎭上单调递减,所以当23x =时,()V x 取得最大值, 故选:B 【点睛】本题考查利用导函数求最值,考查棱柱的体积,考查运算能力.7.函数log (3)1a y x =-+(0a >且1a ≠)的图像恒过定点A ,若点A 在直线10mx ny +-=上,其中·0m n >,则41m n+的最小值为() A .16 B .24C .50D .25【答案】D 【解析】 【分析】由题A (4,1),点A 在直线上得4m+n =1,用1的变换构造出可以用基本不等式求最值的形式求最值. 【详解】令x ﹣3=1,解得x =4,y =1,则函数y =log a (x ﹣3)+1(a >0且a≠1)的图象恒过定点A (4,1), ∴4m+n =1, ∴41m n +=(41m n +)(4m+n )=16+14n 4m m n++ ≥17+24n 4mm n⋅=17+8=25,当且仅当m =n 15=时取等号,故则41m n +的最小值为25, 故选D . 【点睛】本题考查均值不等式,在应用过程中,学生常忽视“等号成立条件”,特别是对“一正、二定、三相等”这一原则应有很好的掌握.8.函数()||()af x x a R x=-∈的图象不可能是( ) A . B .C .D .【答案】C 【解析】 【分析】变成分段函数后分段求导,通过对a 分类讨论,得到函数的单调性,根据单调性结合四个选项可得答案. 【详解】,0(),0a x x xf x a x x x ⎧->⎪⎪=⎨⎪--<⎪⎩,∴221,0()1,0a x x f x a x x ⎧+>⎪⎪=⎨⎪-+<⎩'⎪.(1)当0a =时,,0(),0x x f x x x >⎧=⎨-<⎩,图象为A;(2)当0a >时,210ax+>,∴()f x 在(0,)+∞上单调递增, 令210ax -+=得x a = ∴当x a <,210ax -+<,当0a x <<时,210ax-+>,∴()f x 在(,a -∞上单调递减,在(,0)a 上单调递增,图象为D; (3)当0a <时,210ax-+<,∴()f x 在(,0)-∞上单调递减, 令210ax +=得x a =- ∴当x a >-时,210ax+>,当0x a <<-,210ax+<, ∴()f x 在)a -上单调递减,在(,)a -+∞上单调递增,图象为B; 故选:C. 【点睛】本题考查了分段函数的图像的识别,考查了分类讨论思想,考查了利用导数研究函数的单调性,属于中档题.9.已知ln 3ln 4ln ,,34a b e c e===(e是自然对数的底数),则,,a b c 的大小关系是( ) A .c a b << B .a c b <<C .b a c <<D .c b a <<【答案】C 【解析】 【分析】根据ln 3ln 4ln ,,34a b e c e===的结构特点,令()ln x f x x =,求导()21ln xf x x-'=,可得()f x 在()0,e 上递增,在(),+e ∞上递减,再利用单调性求解. 【详解】令()ln xf x x=,所以()21ln xf x x -'=,当0x e <<时, ()0f x '>,当x e >时,()0f x '<, 所以()f x 在()0,e 上递增,在(),+e ∞上递减. 因为34e <<,所以 ()()()34>>f e f f , 即b a c <<. 故选:C 【点睛】本题主要考查导数与函数的单调性比较大小,还考查了推理论证的能力,属于中档题.10.已知函数2()f x x m =+与函数1()ln3g x x x =--,1,22x ⎡∈⎤⎢⎥⎣⎦的图象上恰有两对关于x 轴对称的点,则实数m 的取值范围是( ) A .5ln )4[2,2+ B .5[2ln 2,ln 2)4-+ C .5(ln 2,2ln 2)4+- D .(]2ln2,2-【答案】A 【解析】 【分析】将问题转化为()()f x g x =-在1,22⎡⎤⎢⎥⎣⎦恰有两个不同的解,令()()()h x f x g x =+,将问题转化为()h x 在1,22⎡⎤⎢⎥⎣⎦上有两个零点的问题,利用导数可求得()h x 的单调性,进而确定区间端点值和最值,由此构造不等式求得结果. 【详解】()f x Q 与()g x 在1,22x ⎡∈⎤⎢⎥⎣⎦的图象上恰有两对关于x 轴对称的点,()()f x g x ∴=-在1,22⎡⎤⎢⎥⎣⎦恰有两个不同的解,即221ln 3ln 30x m x x x x m x +--=+-+=在1,22⎡⎤⎢⎥⎣⎦上恰有两个不同的解,令()2ln 3h x x x x m =+-+,则()()()2211123123x x x x h x x x x x---+'=+-==, ∴当1,12x ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭时,()0h x '<;当()1,2x ∈时,()0h x '>,()h x ∴在1,12⎛⎫⎪⎝⎭上单调递减,在()1,2上单调递增,又15ln 224h m ⎛⎫=--+⎪⎝⎭,()12h m =-,()2ln 22h m =-+, 原问题等价于()h x 在1,22⎡⎤⎢⎥⎣⎦上恰有两个零点,则5ln 2024m m --+≥>-,解得:5ln 224m +≤<,即m 的取值范围为5ln 2,24⎡⎫+⎪⎢⎣⎭.故选:A . 【点睛】本题考查根据函数零点个数求解参数范围的问题,关键是能够将两函数图象对称点个数的问题转化为方程根的个数的问题,进一步通过构造函数的方式将问题转化为函数零点个数的问题.11.若函数()()sin xf x e x a =+在区间,22ππ⎛⎫- ⎪⎝⎭上单调递增,则实数a 的取值范围是()A .)+∞ B .[)1,+∞ C .()1,+∞D .()+∞【答案】B 【解析】 【分析】将问题转化为()0f x '≥在,22ππ⎛⎫- ⎪⎝⎭上恒成立;根据导函数解析式可知问题可进一步转化04x a π⎛⎫++≥ ⎪⎝⎭在,22ππ⎛⎫-⎪⎝⎭上恒成立;利用正弦型函数值域求法可求得(14x a a a π⎛⎫⎤++∈-+ ⎪⎦⎝⎭,则只需10a -+?即可,解不等式求得结果. 【详解】由题意得:()()sin cos 4x x xf x e x a e x e x a π⎫⎛⎫'=++=++ ⎪⎪⎝⎭⎭()f x Q 在,22ππ⎛⎫- ⎪⎝⎭上单调递增 ()0f x '∴≥在,22ππ⎛⎫- ⎪⎝⎭上恒成立又0xe > 04x a π⎛⎫++≥ ⎪⎝⎭在,22ππ⎛⎫-⎪⎝⎭上恒成立当,22x ππ⎛⎫∈- ⎪⎝⎭时,3,444x πππ⎛⎫+∈- ⎪⎝⎭ sin 4x π⎛⎤⎛⎫∴+∈ ⎥ ⎪ ⎝⎭⎝⎦(14x a a a π⎛⎫⎤++∈-+ ⎪⎦⎝⎭10a ∴-+≥,解得:[)1,a ∈+∞ 本题正确选项:B 【点睛】本题考查根据函数在一段区间内的单调性求解参数范围问题,涉及到正弦型函数值域的求解问题;本题解题关键是能够将问题转化为导函数在区间内恒大于等于零的问题,从而利用三角函数的最值来求得结果.12.[]()x a,b ,f x m ∀∈≥恒成立,等价于[]()x a,b ,[f x ]m min ∈≥13.若关于x 的不等式220x ax -+>在区间[1,5]上有解,则a 的取值范围是( )A .)+∞B .(,-∞C .(,3)-∞D .27(,)5-∞ 【答案】D 【解析】 【分析】把220x ax -+>在区间[]1,5上有解,转化为存在一个[]1,5x ∈使得22x 2ax x a x+>⇒+>,解出()f x 的最大值. 【详解】220x ax -+>在区间[]1,5上有解,转化为存在一个[]1,5x ∈使得22x 2ax x a x +>⇒+>,设()2f x x x=+,即是()f x 的最大值a >,()f x 的最大值275=,当5x =时取得,故选D 【点睛】14.如图,对应此函数图象的函数可能是( )A .21(1)2xy x ⎛⎫=- ⎪⎝⎭B .22(1)x y x =-C .ln y x =D .1x y xe =-【答案】B 【解析】 【分析】观察图象,从函数的定义域,零点,以及零点个数,特征函数值判断,排除选项,得到正确答案. 【详解】由图象可知当0x =时,1y =-,C 不满足; 当1x =时,0y =,D 不满足条件;A.由函数性质可知当2x =-时,()2141122y -⎛⎫=⨯-= ⎪⎝⎭,显然A 不成立; 而B 都成立. 故选:B 【点睛】本题考查根据函数图象,判断函数的解析式,重点考查函数性质的判断,包含函数的定义域,函数零点,零点个数,单调性,特殊值,等信息排除选项,本题属于中档题型.15.设函数()xf x x e =⋅,则( )A .()f x 有极大值1eB .()f x 有极小值1e-C .()f x 有极大值eD .()f x 有极小值e -【答案】B【解析】【分析】利用导数求出函数()y f x =的极值点,分析导数符号的变化,即可得出结论.【详解】()x f x x e =⋅Q ,定义域为R ,()()1x f x x e '∴=+,令()0f x '=,可得1x =-. 当1x <-时,()0f x '<;当1x >-时,()0f x '>.所以,函数()x f x x e =⋅在1x =-处取得极小值()11f e-=-, 故选:B.【点睛】本题考查利用导数求函数的极值,在求出极值点后,还应分析出导数符号的变化,考查计算能力,属于中等题.16.已知函数()2f x x mx =+图象在点()()1,1A f 处的切线l 与直线320x y ++=垂直,若数列()1f n ⎧⎫⎪⎪⎨⎬⎪⎪⎩⎭的前n 项和为n S ,则2018S 的值为( ) A .20152016B .20162017C .20172018D .20182019【答案】D【解析】【分析】 求出原函数的导函数,得到()y f x =在1x =时的导数值,进一步求得m ,可得函数解析式,然后利用裂项相消法可计算出2018S 的值.【详解】由()2f x x mx =+,得()2f x x m '=+,()12f m '∴=+, 因为函数()2f x x mx =+图象在点()()1,1A f 处的切线l 与直线320x y ++=垂直, ()123f m '∴=+=,解得1m =,()2f x x x ∴=+,则()()21111111f n n n n n n n ===-+++. 因此,20181111112018112232018201920192019S =-+-++-=-=L . 故选:D.【点睛】本题考查利用导数研究过曲线上某点处的切线方程,训练了利用裂项相消法求数列的前n 项和,是中档题.17.40cos2d cos sin x x x xπ=+⎰( ) A.1)B1 C1 D.2【答案】C【解析】【分析】利用三角恒等变换中的倍角公式,对被积函数进行化简,再求积分.【详解】 因为22cos2cos sin cos sin cos sin cos sin x x x x x x x x x-==-++,∴4400cos 2d (cos sin )d (sin cos )14cos sin 0x x x x x x x x x πππ=-=+=+⎰⎰,故选C . 【点睛】本题考查三角恒等变换知与微积分基本定理的交汇.18.对于任意性和存在性问题的处理,遵循以下规则:19.设123log 2,ln 2,5a b c -===则A .a b c <<B .b c a <<C .c a b <<D .c b a << 【答案】C【解析】【分析】 由ln 2ln 2ln 3a b =<=及311log ,22a c >==<=可比较大小. 【详解】 ∵2031a ln ln =>,>,∴ln 2ln 2ln 3a b =<=,即a b <.又3311log 2log ,22a c =>==<=.∴a c >.综上可知:c a b << 故选C.【点睛】本题主要考查了指数与对数的运算性质及对数函数的单调性比较大小,属于中档题.20.函数2ln x xy x =的图象大致是( )A .B .C .D .【答案】D【解析】【分析】根据函数为偶函数排除B ,当0x >时,利用导数得()f x 在1(0,)e上递减,在1(,)e +∞上递增,根据单调性分析,A C 不正确,故只能选D .【详解】 令2ln ||()||x x f x x =,则2()ln ||()()||x x f x f x x ---==-, 所以函数()f x 为偶函数,其图像关于y 轴对称,故B 不正确,当0x >时,2ln ()ln x x f x x x x==,()1ln f x x '=+, 由()0f x '>,得1x e >,由()0f x '<,得10x e<<, 所以()f x 在1(0,)e上递减,在1(,)e +∞上递增,结合图像分析,,A C 不正确.故选:D【点睛】 本题考查了利用函数的奇偶性判断函数的图象,考查了利用导数研究函数的单调性,利用单调性判断函数的图象,属于中档题.。