高中数学阶段质量评估3北师大版
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第三章 导数应用 一、选择题(本大题共10小题,每小题5分,共50分.在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的) 1.函数f(x)=x3+ax2+3x-9,已知f(x)有两个极值点x1,x2,则x1x2等于( ) A.9 B.-9 C.1 D.-1 解析: f′(x)=3x2+2ax+3,则x1x2=1. 答案: C 2.函数y=x+e-x的增区间为( ) A.(1,+∞) B.(0,+∞) C.(-∞,0) D.(-∞,1) 解析: 由y′=1-e-x>0解得x>0. 答案: B
3.函数f(x)=13x3+ax+1在(-∞,-1)上为增加的,在(-1,1)上为减少的,则f(1)等于( ) A.73 B.1
C.13 D.-1 解析: ∵f′(x)=x2+a, 又f′(-1)=0,
∴a=-1,f(1)=13-1+1=13. 答案: C 4.已知函数f(x)=ax3+bx2+c,其导函数f′(x)的图像如图所示,则函数f(x)的极小值是( )
A.a+b+c B.8a+4b+c C.3a+2b D.c 解析: 由f′(x)的图像知:x=0是f(x)的极小值点, ∴f(x)min=f(0)=c. 答案: D
5.函数y=f(x)在定义域-32,3内可导,其图像如图所示.记y=f(x)的导函数为y=f′(x),则不等式f′(x)≤0的解集为( )
A.-13,1∪[2,3] B.-1,12∪43,83 C.-32,12∪[1,2) D.-32,-13∪12,43∪43,3 解析: 由条件f′(x)≤0知,选择f(x)图像的减区间即为解. 答案: A 6.设a∈R,若函数y=ex+ax,x∈R有大于零的极值点,则( ) A.a<-1 B.a>-1
C.a>-1e D.a<-1e 解析: y′=ex+a,令y′=0,得x=ln(-a),易知x=ln(-a)为函数的极值点,所以ln(-a)>0,解得a<-1,故选A. 答案: A
7.函数f(x)=x+2cos x在区间-π2,0上的最小值是( )
A.-π2 B.2 C.π6+3 D.π3+1 解析: f′(x)=1-2sin x,∵x∈-π2,0, ∴f′(x)>0,∴f(x)min=f-π2=-π2. 答案: A 8.要做一个圆锥形的漏斗,其母线长为20 cm,要使其体积为最大,则高为( )
A.33 cm B.1033 cm
C.1633 cm D.2033 cm 解析: 设圆锥的高为x,则底面半径为202-x2,其体积为 V=13πx(202-x2)(0<x<20)
V′=π3(400-3x2)
令V′=0, 解得x1=2033,x2=-2033(舍去).
当0<x<2033时,V′>0; 当2033<x<20时,V′<0, 所以当x=2033(cm)时,V取最大值. 答案: D 9.已知函数f(x)的导数为f′(x)=4x3-4x且图像过点(0,-5),当函数f(x)取得极大值-5时,x的值应为( ) A.-1 B.0 C.1 D.±1 解析: 由题意知f(x)=x4-2x2-5, 令f′(x)=4x3-4x=0,得x的值为0,±1.
x (-∞,-1) -1 (-1,0) 0 (0,1) 1 (1,+∞)
f′(x) - 0 + 0 - 0 +
f(x) 极小值 极大值 极小值 故选B. 答案: B 10.已知函数f(x)=12x4-2x3+3m,x∈R,若f(x)+9≥0恒成立,则实数m的取值范围是( ) A.m≥32 B.m>32
C.m≤32 D.m<32 解析: 因为函数f(x)=12x4-2x3+3m, 所以f′(x)=2x3-6x2, 令f′(x)=0,得x=0或x=3, 经检验知x=3是函数的一个最小值点,
所以函数的最小值为f(3)=3m-272, 不等式f(x)+9≥0恒成立, 即f(x)≥-9恒成立,
所以3m-272≥-9,解得m≥32. 答案: A 二、填空题(本大题共4小题,每小题5分,共20分.请把答案填在题中横线上) 11.函数y=x3-3x2+6x-2,x∈[-1,1]的最大值为_______,最小值为_________. 解析: y′=3x2-6x+6=3[(x-1)2+1]>0,所以函数f(x)在[-1,1]上为增函数,最大值为f(1)=2,最小值为f(-1)=-12. 答案: 2 -12 12.已知函数f(x)=ex-2x+a有零点,则a的取值范围是________________. 解析: 由原函数有零点,可将问题转化为方程ex-2x+a=0有解问题,即方程a=2x-ex有解. 令函数g(x)=2x-ex,则g′(x)=2-ex,令g′(x)=0,得x=ln 2,所以g(x)在(-∞,ln 2)上是增函数,在(ln 2,+∞)上是减函数,所以g(x)的最大值为:g(ln 2)=2ln 2-2.因此,a的取值范围就是函数g(x)的值域,所以,a∈(-∞,2ln 2-2]. 答案: (-∞,2ln 2-2]
13.函数f(x)=x3+bx2+cx+d图像如图,则函数y=x2+23bx+c3的单调递增区间为____. 解析: 由f(x)的图像可知:f(x)的减区间为[-2,3]. ∴f′(x)=0的两根为-2,3, 又∵f′(x)=3x2+2bx+c,
∴ -2b3=1c3=-6,∴ b=-32c=-18. ∴y=x2+23bx+c3=x2-x-6,其增区间为12,+∞. 答案: 12,+∞ 14.若函数f(x)=-x3+6x2+a的极大值等于13,则实数a=__________. 解析: f′(x)=-3x2+12x, 令f′(x)=0,则x=0或4, 由f′(x)的图像(如图),
可知在x=4处f(x)取得极大值, ∴f(4)=13,即-64+96+a=13, ∴a=-19. 答案: -19 三、解答题(本大题共4小题,共50分.解答时应写出必要的文字说明、证明过程或演算步骤)
15.(本小题满分12分)设函数f(x)=13x3-x2-3x+1.求f(x)的单调区间和极值. 解析: f′(x)=x2-2x-3, 由f′(x)=0,得x=-1或x=3. 列表如下: x (-∞,-1) -1 (-1,3) 3 (3,+∞)
f′(x) + 0 - 0 + f(x) 83 -8 ∴函数f(x)的极大值为83,极小值为-8,函数f(x)的单调递增区间是(-∞,-1) 和(3,+∞),递减区间是(-1,3). 16.(本小题满分12分)已知函数f(x)=x3-ax2+bx+c(a,b,c∈R). (1)若函数f(x)在x=-1和x=3处取得极值,试求a,b的值; (2)在(1)的条件下,当x∈[-2,6]时,f(x)<2|c|恒成立,求c的取值范围. 解析: (1)f′(x)=3x2-2ax+b, ∵函数f(x)在x=-1和x=3处取得极值, ∴-1,3是方程3x2-2ax+b=0的两根.
∴ -1+3=23a,-1×3=b3.∴ a=3,b=-9. (2)由(1)知f(x)=x3-3x2-9x+c,f′(x)=3x2-6x-9. 当x变化时,f′(x),f(x)随x的变化如下表: x (-∞,-1) -1 (-1,3) 3 (3,+∞)
f′(x) + 0 - 0 +
f(x) 极大值 c+5 极小值 c-27 而f(-2)=c-2,f(6)=c+54,∴x∈[-2,6]时f(x)的最大值为c+54, 要使f(x)<2|c|恒成立,只需c+54<2|c|即可,当c≥0时,c+54<2c, ∴c>54;当c<0时,c+54<-2c,∴c<-18, ∴c∈(-∞,-18)∪(54,+∞),此即为参数c的取值范围.
17.(本小题满分12分)已知某厂生产x件产品的成本为C=25 000+200x+140x2(元),问: (1)要使平均成本最低,应生产多少件产品? (2)若产品以每件500元售出,要使利润最大,应生产多少件产品? 解析: (1)设平均成本为y元,则
y=25 000+200x+140x2x=25 000x+200+x40.
y′=25 000x+200+x40′=-25 000x2+140. 令y′=0,得x1=1 000,x2=-1 000(舍去). 当在x=1 000附近左侧时,y′<0;在x=1 000附近右侧时,y′>0,故当x=1 000时,y取得极小值,由于函数只有一个点使y′=0,且函数在该点有极小值,那么函数在该点取得最小值.因此,要使平均成本最低,应生产1 000件产品.
(2)利润函数为L=500x-25 000+200x+x240
=300x-25 000-x240, L′=300x-25 000-x240′=300-x20.
令L′=0,解得x=6 000. 当在x=6 000附近左侧时,L′>0;在x=6 000附近右侧时,L′<0.故当x=6 000时,L取得极大值.由于函数只有一个使L′=0的点,且函数在该点有极大值,那么函数在该点取得最大值.因此,要使利润最大,应生产6 000件产品.
18.(本小题满分14分)已知函数f(x)=ax+ax-3ln x. (1)当a=2时,求f(x)的最小值; (2)若f(x)在[1,e]上为单调函数,求实数a的取值范围.
解析: (1)当a=2时,f(x)=2x+2x-3ln x,
f′(x)=2-2x2-3x=2x2-3x-2x2,
令f′(x)=0,得x=2或-12(∵x>0,舍去负值), x (0,2) 2 (2,+∞)
f′(x) - 0 +
f(x) 5-3ln 2 ∴当a=2时,函数f(x)的最小值为5-3ln 2.
(2)∵f′(x)=ax2-3x-ax2,
令h(x)=ax2-3x-a=ax-32a2-9+4a24a, 要使f(x)在[1,e]上为单调函数,只需f′(x)在(1,e)内满足: f′(x)≥0或f′(x)≤0恒成立,且等号只在孤立点取得.
∵h(1)=-3<0,∴h(e)=ae2-3e-a≤0.
∴a≤3ee2-1.