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2022人教版高考数学(浙江版)一轮复习训练:第三章第2讲第3课时导数与函数的综合问题(含解析)
ID:49358 2021-10-08 8页1111 59.12 KB
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[A级 基础练]1.已知函数f(x)=aex--1,其中a>0.(1)当a=2时,求曲线y=f(x)在点(0,f(0))处的切线方程;(2)若函数f(x)有唯一零点,求a的值.解:(1)当a=2时,f(x)=2ex--1,所以f′(x)=2ex-,所以f′(0)=2-1=1,又f(0)=2-1=1,所以曲线y=f(x)在点(0,f(0))处的切线方程为y-1=x,即x-y+1=0.(2)要使函数f(x)有唯一零点,则需关于x的方程a=有唯一的解.设g(x)=,则g′(x)=,设h(x)=1-2x-ex,则h′(x)=-2-ex<0,所以h(x)在(-∞,+∞)上单调递减,又h(0)=0,所以当x∈(-∞,0)时,h(x)>0,即g′(x)>0,所以g(x)在(-∞,0)上单调递增;当x∈(0,+∞)时,h(x)<0,即g′(x)<0,所以g(x)在(0,+∞)上单调递减.所以g(x)的最大值为g(0)=1,所以当x∈(-∞,0]时,g(x)∈(-∞,1];当x∈(0,+∞)时,g(x)∈(0,1).又a>0,所以当方程a=有唯一解时,a=1. 所以函数f(x)有唯一零点时,a的值为1.2.(2021·温州七校联考)已知函数f(x)=(a∈R)的图象在x=2处的切线斜率为.(1)求实数a的值,并讨论函数f(x)的单调性;(2)若g(x)=exlnx+f(x),证明:g(x)>1.解:(1)由f′(x)=,得切线斜率k=f′(2)=ae·=,解得a=2.所以f(x)=,其定义域为(-∞,0)∪(0,+∞),且f′(x)=2ex-1·.令f′(x)>0,解得x>1,故f(x)在区间(1,+∞)上单调递增;令f′(x)<0,解得x<1,且x≠0,故f(x)在区间(-∞,0)和区间(0,1)上单调递减.(2)证明:由(1)知g(x)=exlnx+,定义域为(0,+∞),所以g(x)>1,即exlnx+>1等价于xlnx>-.设h(x)=xlnx(x>0),则h′(x)=lnx+1.因为h′=ln+1=0,所以当x∈时,h′(x)<0;当x∈时,h′(x)>0.故h(x)在区间上单调递减,在区间上单调递增,所以h(x)在 (0,+∞)上的最小值为h=-.设m(x)=-(x>0),则m′(x)=.所以当x∈(0,1)时,m′(x)>0;当x∈(1,+∞)时,m′(x)<0.故m(x)在区间(0,1)上单调递增,在区间(1,+∞)上单调递减,所以m(x)在(0,+∞)上的最大值为m(1)=-.综上可得,在区间(0,+∞)上恒有h(x)>m(x)成立,即g(x)>1.[B级 综合练]3.已知函数f(x)=ex+bx.(1)讨论f(x)的单调性;(2)若b=1,当x2>x1>0时,f(x1)-f(x2)<(x1-x2)·(mx1+mx2+1)恒成立,求实数m的取值范围.解:(1)由f(x)=ex+bx得f′(x)=ex+b,若b≥0,则f′(x)>0,即f(x)=ex+bx在(-∞,+∞)上是增函数;若b<0,令f′(x)>0得x>ln(-b),令f′(x)<0得x<ln(-b),即f(x)=ex+bx在(-∞,ln(-b))上单调递减,在(ln(-b),+∞)上单调递增.(2)由题意知f(x)=ex+x,f(x1)-f(x2)<(x1-x2)(mx1+mx2+1),即f(x1)-mx-x1<f(x2)-mx-x2,由x2>x1>0知,上式等价于函数φ(x)=f(x)-mx2-x=ex-mx2在(0,+∞)上为增函数,所以φ′(x)=ex-2mx≥0(x>0), 即2m≤(x>0).令h(x)=(x>0),则h′(x)=,当h′(x)<0时,0<x<1;当h′(x)>0时,x>1;当h′(x)=0时,x=1.所以h(x)在(0,1)上单调递减,在(1,+∞)上单调递增,所以h(x)min=h(1)=e,则2m≤e,即m≤,所以实数m的取值范围为.4.(2021·浙江省名校协作体联考)已知函数f(x)=ax2-x-ln.(1)若f(x)的图象在点(1,f(1))处的切线与直线y=2x+1平行,求f(x)的图象在点(1,f(1))处的切线方程;(2)若函数f(x)在定义域内有两个极值点x1,x2,求证:f(x1)+f(x2)<2ln2-3.解:(1)因为f(x)=ax2-x-ln=ax2-x+lnx,所以f′(x)=2ax-1+,所以k=f′(1)=2a.因为f(x)的图象在点(1,f(1))处的切线与直线y=2x+1平行,所以2a=2,即a=1.所以f(1)=0,故切点坐标为(1,0).所以切线方程为y=2x-2.(2)证明:因为f′(x)=2ax-1+=,所以由题意知方程2ax2-x+1=0在(0,+∞)上有两个不等实根x1,x2, 所以f(x1)+f(x2)=ax+ax-(x1+x2)+lnx1+lnx2=a(x+x)-(x1+x2)+ln(x1x2)=a-(x1+x2)+ln(x1x2) =ln--1,令t=,g(t)=lnt--1,则t∈(4,+∞),g′(t)=-=<0,所以g(t)在(4,+∞)上单调递减.所以g(t)<ln4-3=2ln2-3,即f(x1)+f(x2)<2ln2-3.[C级 提升练]5.设函数f(x)=ex-x,h(x)=-kx3+kx2-x+1.(1)求f(x)的最小值;(2)设h(x)≤f(x)对任意x∈[0,1]恒成立时k的最大值为λ,证明:4<λ<6.解:(1)因为f(x)=ex-x,所以f′(x)=ex-1,当x∈(-∞,0)时,f′(x)<0,f(x)单调递减,当x∈(0,+∞)时,f′(x)>0,f(x)单调递增,所以f(x)min=f(0)=1.(2)证明:由h(x)≤f(x),化简可得k(x2-x3)≤ex-1, 当x=0,1时,k∈R,当x∈(0,1)时,k≤,要证:4<λ<6,则需证以下两个问题;①>4对任意x∈(0,1)恒成立;②存在x0∈(0,1),使得<6成立.先证:①>4,即证ex-1>4(x2-x3),由(1)可知,ex-x≥1恒成立,所以ex-1≥x,又x≠0,所以ex-1>x,即证x≥4(x2-x3)⇔1≥4(x-x2)⇔(2x-1)2≥0,(2x-1)2≥0,显然成立,所以>4对任意x∈(0,1)恒成立;再证②存在x0∈(0,1),使得<6成立.取x0=,=8(-1),因为<,所以8(-1)<8×=6,所以存在x0∈(0,1),使得<6,由①②可知,4<λ<6.6.(2020·杭州市学军中学高考模拟)已知函数f(x)=ax3-bx2+x(a,b∈ R).(1)当a=2,b=3时,求函数f(x)极值;(2)设b=a+1,当0≤a≤1时,对任意x∈[0,2],都有m≥|f′(x)|恒成立,求m的最小值.解:(1)当a=2,b=3时,f(x)=x3-x2+x,f′(x)=2x2-3x+1=(2x-1)(x-1),令f′(x)>0,解得x>1或x<,令f′(x)<0,解得<x<1,故f(x)在(-∞,)上单调递增,在(,1)上单调递减,在(1,+∞)上单调递增,故f(x)极大值=f()=,f(x)极小值=f(1)=.(2)当b=a+1时,f(x)=ax3-(a+1)x2+x,f′(x)=ax2-(a+1)x+1,f′(x)恒过点(0,1).当a=0时,f′(x)=-x+1,m≥|f′(x)|恒成立,所以m≥1;0<a≤1,开口向上,对称轴≥1,f′(x)=ax2-(a+1)x+1=a(x-)2+1-,①当a=1时f′(x)=x2-2x+1,|f′(x)|在x∈[0,2]的值域为[0,1];要m≥|f′(x)|,则m≥1;②当0<a<1时, 根据对称轴分类:当x=<2,即<a<1时,Δ=(a-1)2>0,f′()=-(a+)∈(-,0),又f′(2)=2a-1<1,所以|f′(x)|≤1;当x=≥2,即0<a≤;f′(x)在x∈[0,2]的最小值为f′(2)=2a-1;-1<2a-1≤-,所以|f′(x)|≤1,综上所述,要对任意x∈[0,2]都有m≥|f′(x)|恒成立,有m≥1.所以m的最小值为1.
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