高中数学老师曹丽萍-高中数学里如何开根号
18. (本小题满分13分)
已知函数
f(x)?
lnx?1
?ax
.
x
(Ⅰ
)当
a?2
时,(ⅰ)求曲线
y?f(x)
在点
(1,f(1))<
br>处的切线方程;
(ⅱ)求函数
f(x)
的单调区间;
(Ⅱ)若
1?a?2
,求证:
f(x)
18.
(本小题满分13分)
??1
.
lnx?1
?2x
.
x
2?lnx2?2x
2
?lnx
.
f
?
(x)??2?
22
xx
(Ⅰ)当
a?2
时,
f(x)?
(ⅰ)可得
f
?
(1)?0
,又
f(1)??3
,所以
f(x)
在点(
1,?3
)处的切线方程为
y??3
.
….3分
(ⅱ)在区间(
0,1
)上
2?2x
2
?
0
,且
?lnx?0
,则
f
?
(x)?0
.
在区间(
1,??
)上
2?2x
2
?0<
br>,且
?lnx?0
,则
f
?
(x)?0
.
所以
f(x)
的单调递增区间为(
0,1
),单调递减区间为(
1,
??
). ….8分
(Ⅱ)由
x?0
,
f(x)??1
,等价于
lnx?1
?ax??1
,等价于
ax
2
?x?
1?lnx?0
.
x
设
h(x)?ax
2
?x?1
?lnx
,只须证
h(x)?0
成立.
12ax
2
?x?1
因为
h
?
(x)?2ax?1??
,
1?a?2
,
xx
由
h
?
(x)?0
,得
2ax
2
?x?1?0
有异号两根.
令其正根为
x
0
,则
2ax
0
2
?x
0
?1?0
.
在
(0,x
0
)
上
h
?
(x)?0
,在<
br>(x
0
,??)
上
h
?
(x)?0
.
2
?x
0
?1?lnx
0
则
h(x)<
br>的最小值为
h(x
0
)?ax
0
1?x
0
?
x
0
?1?lnx
0
2
3?x
0
??lnx
0
.
2
1a3
又
h
?
(1)?2a?2?0
,
h<
br>?
()?2(?)?a?3?0
,
222
?
1
?x
0
?1
.
2
3?x
0
则
?0,?lnx
0
?0
.
2
3?x
0
因此
?lnx
0
?0
,即
h(x
0
)?0
.所以
h(x)?0
2
所以
f(x)??1
.
….….13分
所以
(19)(本小题14分)
已知函数
f(x)?e
x
?a(x?1)
.
若曲线
y?f(x)
在
(0,f(0))
处的切线斜率为0,求a的值;
(Ⅱ)若
f(x)?0
恒成立,求a的取值范围;
(Ⅲ)求证:当a
a?0
时,曲线
y?f(x)
(x>0)总在曲线
y?2?lnx
的上方.
19)(共14分)
解:(I)函数
f(x)?e?a(x?1)
的定义域为
R
.
因为
f(x)?e?a(x?1)
,所以
f'(x)?e?a
.
由
f'(0)?1?a?0
得
a?1
.
……………………………4分
(II)
f'(x)?e?a(x?R)
.
①当
a?0
时,令
f'(x)?0
得
x?lna
.
x
xx
x
x?lna
时,
f'(x)?0
;
x?lna
时,
f'(x)?0
.
f(x)
在
(??,
lna)
上单调递减,在
(lna,+?)
上单调递增.
所以当
x
?lna
时,
f(x)
有最小值
f(lna)?a?a(1?lna)??a
lna
.
“
f(x)?0
恒成立”等价于“
f(x)
最小
值大于等于0”,即
?alna?0
.
因为
a?0
,所以
0?a?1
.
②当
a?0
时,
f(x)?e?0
符合题意;
11
?1??1?
1
1
a
?a(?1??1)?e
a
?1?0
,不符合③当
a?0
时,取
x
0
??1?
,则f(x
0
)?e
a
a
x
题意.
综上,若
f(x)?0
对
x?R
恒成立,则
a
的取值范围
为
[0,1]
. ……………………9分
x
(III)当
a?0
时,令
h(x)?f(x)?(2?lnx)?e?lnx?2(x?0)
,可求h'(x)?e?
x
1
.
x
1
1
1
x
因为
h'()?e
2
?10?0
,
h'(1)?e?1?
0
,且
h'(x)?e?
在
(0,??)
上单调递增,
2
x
所以在(0,
+?
)上存在唯一的
x
0
,使得<
br>h'(x
0
)?e
0
?
x
11
?0
,即
e
x
0
?
,且
x
0
x
0
1
<1
. 2
当
x
变化时,
h(x)
与
h'(x)
在(0
,
+?
)上的情况如下:
x
(0,x
0
)
x
0
0
极小
x
(x
0
,??)
h'(x)
h(x)
?
?
则当<
br>x?x
0
时,
h(x)
存在最小值
h(x
0
)
,且
h(x
0
)?e
0
?lnx
0
?2
?
1
?x
0
?2
.
x
0
因为
x
0
?(,1)
,所以
h(x
0
)?
1
2<
br>11
?x
0
?2?2?x
0
?2?0
.
x
0
x
0
所以当
a?0
时,
f(x)?2?lnx(
x?0)
所以当
a?0
时,曲线
y?f(x)(x?0)
总在曲线
y?2?lnx
的上方. .. …………14分
(19)(本小题
13
分)
已知函数
f
?
x
?
=-alnx(a?R)
.
(Ⅰ)当
a=-1
时,
(i)求
f(x)
在
(1,f(1))
处的切线方程;
(
ii)设
g(x)?xf(x)?1
,求函数
g
?
x
?的极值;
(Ⅱ)若函数f(x)在区间
?
1
x
?
1<
br>?
,??
?
有两个的零点,求实数a的取值范围.
2
e
??
(19) (Ⅰ)解:
a=-1
,
f
?
x
?
=-lnx
,
f
?
1<
br>?
=1
,
f?
?
x
?
=
1
x
?11
?
.
2
xx
?k?f?
?
1
?
=0
.
故所求切线方程为:
y=1
(Ⅱ) 解:
g
?
x
?
?xlnx
,函数定义域为:
{x|x?0}
1
g?
?
x
?
?lnx?1
,
x
0
?
e
1
(0,)
e
g?(x)?
x
g(x)<
br>1
e
极小值
1
(,??)
e
?
故
g
?
x
?
的极小值为
?
,无极大值.
(Ⅲ)解法1:令
f
?
x
?
?
问题等价于函数y?
1
e
11
?alnx?0
,解得:
=xlnx(显然
a?0
)
xa
1
与函数
y=xlnx
的图像有两个不同交点.
a
1
?
1
??
e
2
1211
?
?<
br>ae
?a??e
由(Ⅱ)可知:
g(
2
)??
2<
br>,
g()??
,
?
,解得:
?
12
2
eeee
?
??
2
?
e
?
a
?
e
2
?
故实数a的取值范围是
?
?,?e
?
.
?
2
?
(Ⅲ)解法2:
f
,
?
x
?
??
1aax?1
???
22
xxx
1
?
1
?
在
?
2
,??
?
上是减函数,
f
?
x
?
不能有
两个零点;
x
?
e
?
(1)
a?0
时,
f
?
x
?
?
(2)
a?0
时,
ax?1
?0
,所以
f
,
?
x
?
??
ax?1?
1
?
,??
?0在
?
恒成立,所以
2
?
e
x
2
??
?
1
?
f
?x
?
在
?
2
,??
?
上是减函数,
f
?
x
?
不能有两个零点;
?
e
?
(3)
a?0
时,令
f
,
?
x
?
??
a
x?11
?0,x??
2
xa
f
?
x
?
,f
,
?
x
?
变化情况如下表:
x
f
,
?
x
?
f
?
x
?
(i)
?
点;
(ii)
?
1
??
0,?
??
a
??
?
1
?
1
?
?,??
??
a
?
a
?
0?
极大值
?
1
1
?
1
?
?
2
时,即
a??e
2
,
f
?
x
?
在
?
2
,??
?上是增函数,所以
f
?
x
?
不能有两个零
ae
?
e
?
1
?
11
?
1
?
1
?
?
2
时,
?e
2
?a?0
f
?
x
?
在
?
2
,?
?
上是减函数,
f?
x
?
在
?
?,??
?
上是
a
?
ae
?
e
?
a
?
?
1
?f
?
1
?
?0
所以若
f
?
x
?
在
?
2
,??
?
有两个零点只需:
?
e
?
增函数.
?
?
1
?
?<
br>?
1
?
f??0
?a?aln
?
a??e
?
?
a
?
?
?
?
?0
2
?
e
???
?
a
?
??
即:
?
解得
?
?
e
2
所以
?
2
?a??e
?
f
?
1
?
?0
?
e
2
?aln
1
?0
?
a??
?2
?
2
?
?
?
e
2
?<
br>?
?
e
?
?
e
2
?
综上可知
a
的范围是
?
?,?e
?
?
2
?
(18)(本小题共13分)
已知函数
f(x)?e?a(lnx?1)(a?R)
.
(Ⅰ)求函数
y?f(x)
在点
(1,f(1))
处的切线方程;
(Ⅱ)若函数
y?f(x)
在
(,1)
上有极值,求
a的取值范围.
(18)(本小题共13分)
解:函数
x
1
2
f(x)
的定义域为
(0,??)
,
f
?
(x)?e
x
?
(
a
.
……………………1分
x
Ⅰ)因为
f(??a1
,
f
?<
br>(1)?e?a
,
……………………3分
所以曲线
y?f(x)
在点
(1,f(1))
处的切线方程为
y?(e?a)?(e?a)(x?1)
,
即
y?(e?a)x
.
……………………5
分
(Ⅱ)
f
?
(x)?e
x
?
a
.
x
当(ⅰ)
a?0
时,对于任意
x?(
1
2
,1
,
)
都有
f
?
(x?)
,
……………………6分
所以函数
f(x)
在
(,1)
上为增函数,
没有极值,不合题
意. ……………………8分
(ⅱ)当
1
2
a?0
时,令
g(x)?e
x
?
a
x<
br>,则
g
?
(x?)
x
?
a
……………………9分
e?
.
0
2
x
所以
g(x)
在
(,1)
上单调递增,即
f
?
(x)<
br>在
(,1)
上单调递
增, ……………………10分
所以函数
1
2
1
2
f(x)
在
1
(,1)
2
上有极值,等价于
1)0,
?
f
?
(?
?
……………………12分
?
1
?f(?)0.
?
?
2
?
e
?
e?a?0,?a?e
. 所以
?
所以
2
?
?
e?2a?
0.
所以
a
的取值范围是
(
e
,e)
.
……………………13分
2
18.
(本题满分
13
分)
(Ⅰ)当
a?0
时,
f(x)?
lnx
x
1
?x?lnx
1?lnx
故
f'(x)?
x
?
x
2
x
2
令
故
f'(x)?0
,得
0?x?e
f(x)
的单调递增区间为
(0,e)
····················
···································· 4
分
x?aa
?lnx1??lnx
(Ⅱ)方法
1
:
x
f'(x)?
x
?
(x?a)
2
(x?a)
2
令
g(x)?1?
则
g'(x)??
由
g(e)?
a
?lnx
x
a1x?a
????0
x
2
xx
2
aa1
?0
,
g(e
a?1
)?1?
a?1
?(1?a)?a?(
a?1
?1)?0
eee
a?1
故存在
x
0
?(e,e)
,
g(x
0
)?0
故当
x?(0,x0
)
时,
g(x)?0
;当
x?(x
0
,??
)
时,
g(x)?0
x
(0,x
0
)
x
0
0
(x
0
,??)
f'(x)
f(x)
故
f(x
0
)?
?
?
↘
↗
极大值
1
e2
?
a
2
?
1?
x
?lnx
0
?0
?
?
?
x
0
?e
0
故<
br>?
··········································
········· 13
分
,解得
?
2
?
?<
br>lnx
0
?
1
?
a?e
2
?
?x
0
?ae
故
a
的值为
e
2
.
(Ⅱ)方法
2
:
f(x)
的最大值为
1lnx1
x?(0,??)
?
的
充要条件为对任意的,且存
e
2
x?ae
2
在
x
0
?(0,??)
,使得
lnx
0
1
?
2
,
等价于对任意的
x?(0,??)
,
a?e
2
lnx?x
且
存
x
0
?ae
2
在
x
0
?(0
,??)
,使得
a?elnx
0
?x
0
,
p>
等价于
g(x)?e
2
lnx?x
的最大值为
a
.
e
2
g'(x)??1
,
x
令
g'(x)?0
,得
x?e
2
.
x
(0,e
2
)
e
2
0
(e
2
,??)
g'(x)
g(x)
2
?
?
↘
↗
2222
极大值
·························· 13
分
故g(x)
的最大值为
g(e)?elne?e?e
,即
a?e
2
. ·
be
x
?aln(x?2)
19.(本题满分14
分)已知
f(x)?
在
(?1,f(?1))
处的
x?2
1
切线方程为
y?x??1
。
e
(1)求
y?f(x)
的解析式;
(2)设
h(x)?
(x?2)e
x
?
1
(x??2)
,求
h(x)
零
点的个数;
x?2
(3)求证:
y?f(x)
在
(?2,??)<
br>上单调递增。
be
x
?aln(x?2)
19.(本题满
分14分)已知
f(x)?
在
(?1,f(?1))
处的
x?2
1
切线方程为
y?x??1
。
e
(1)求
y?f(x)
的解析式;
(2)设
h(x)?
(x?2)e
x
?
1
(x??2)
,求
h(x)
零
点的个数;
x?2
(3)求证:
y?f(x)
在
(?2,??)<
br>上单调递增。
be
x
?aln(x?2)be
x
(x?1)
?a?aln(x?2)
?f(x)?
解:(1)
f(x)?
……2
分
2
x?2(x?2)
e
x
?ln(x?2)
1
f(?1)?a?1
,
f(?1)?be??b?1
,所以
f(x)?
……5分
x?2
e
?1
(2)
h(x)
?(x?2)e
x
?
11
(x??2)?h
(x)?(x?
3)e
x
??0
2
x?2(x?2)
11
h(x
)
在
(?1,0)
上递增,
h(?1)??1?0,h(0)?2??0,
e2
存在一个零点
x
0
,且
?1?x
0<
br>?0
…………………………………8分
11
注:若没有说明
h(?1)??1?0,h(0)?2??0
扣1分。
e2
(x?1)e
x
?1?ln(x?2)
x
g(x)?(
x?1)e?1?ln(x?2)
(3)由(1)得,
f(x)?
,设
2<
br>(x?2)
g
(x)?(x?2)e
x
?
1
,由(2)可知,存在一个零点
x
0
,且
?1?x
0
?0
(x?2)
g
(x
0
)?0
,<
br>g
(x)
在
(?2,x
0
)
上递减,在(x
0
,??)
上递增,
x
0
?1?0,1?x0
?2?2?ln(x
0
?2)?1?1?ln(x
0
?2)?
0
,………10分
所以,
g(x)
min
?g(x
0)?(x
0
?1)e
x
0
?1?ln(x
0
?
2)
,
g(x)
min
?g(x
0
)?0
, g(x)?g(x)
min
?g(x
0
)?0
,…………………
…………………………12分
(x?1)e
x
?1?ln(x?2)
?0<
br>,
y?f(x)
在
(?2,??)
上单调递增…14分
得
f(x)?
2
(x?2)
19.(本小题共14分)
已知
f(x)?e
x
?ax
2
,曲线
y?f(x)
在
(1,f(1))
处的切线方程为
y?bx?1
.
(Ⅰ)求
a,b
的值;
(Ⅱ)求
f(x)
在
[0,1]
上的最大值;
(Ⅲ)当<
br>x?R
时,判断
y?f(x)
与
y?bx?1
交点的个数.(
只需写出结论,不要求证明)
19.(本小题共14分)
解:(Ⅰ)
f
?
(x)?e
x
?2ax
,
由已知可得
f
?
(1)?e?2a?b
,
f(1)?e?a?b?
1
解之得
a?1,b?e?2
.
…………3分
(Ⅱ)令
g(x)?f'(x)?e
x
?2x
.
则
g'(x)?e
x
?2
,
…………5分
故当
0?x?ln2
时,
g'(x)?0
,
g(x)
在
[0,ln2)
单调递减;
当
l
n2?x?1
时,
g'(x)?0
,
g(x)
在
(ln2,
1]
单调递增;
所以
g(x)
min
?g(ln2)?2?2ln2?0
,
…………8分
故
f(x)
在
[0,1]
单调递增,
所以
f(x)
max
?f(1)?e?1
.
………11分
(Ⅲ)当
x?R
时,
y?f(x)
与y?bx?1
有两个交点. ………14分
18.(本小题满分13分)
已知函数
f(x)?e
x
?(a?<
br>1
x
?lnx)
,其中
a?R
.
(Ⅰ)若曲线y?f(x)
在
x?1
处的切线与直线
y??
x
e垂直,求
a
的值;
(Ⅱ)当
a?(0,ln2)
时,证明:
f(x)
存在极小值.
18.(本小题满分13分)
解:(Ⅰ)
f(x)
的导函数为
f<
br>?
(x)?e
x
?(a?
1
x
11
x
?lnx)?e?(
x
?
x
2
)
?e
x
?(a?
2
x
?
1
x
2<
br>?lnx)
.
分]
依题意,有
f
?
(1)?e?(a?1)?e
,
分]
解
a?0
.
[ 5分]
(Ⅱ)由
f
?
(x)?e
x
?(a?
2
x
?
121
x
2
?lnx)
及
e
x
?0
知,
f
?
(x)
与
a
?
x
?
x
2
?lnx
同号.
令
g(x
)?a?
2
x
?
1
x
2
?lnx
,
分]
2
4
得
6
[
[
[
则
x
2
?2x?2(x?1)
2
?1
.
[ 8分]
g
?
(x)??
33
xx
所以 对任意
x?(0,??)
,有
g
?
(x)?
故
g(x)
在
(0,??)
单调递增. [ 9
0
,
分]
11
因为
a?(0,ln2)
,所以
g(1)?a?1?0
,
g()?a?ln?0
,
22
1
故 存在
x
0
?(,1)
,使得
g(x
0
)?0
.
[11
2
分]
1
f(x)
与
f
?
(x)
在区间
(,1)
上的情况如下:
2
x
f
?
(x)
f(x)
1
(,x
0
)
2
x
0
0
(x
0
,1)
?
+
↘
1
2
极小值 ↗
所以
f(x
)
在区间
(,x
0
)
上单调递减,在区间
(x
0<
br>,1)
上单调递增.
所以
f(x)
存在极小值
f(x
0
)
.
[13分]
18.(本小题满分13分)
已知函数
f(x)?e?x
(
e
为自然对数的底数).
x
(Ⅰ)求曲线
y?f(x)
在点
(0,f(0))
处的切线方程;
(Ⅱ)设不等式
f(x)?ax
的解集为
P
,且
{x|0?
x?2}?P
,求实数
a
的取值范围;
(Ⅲ)设
g
?x
?
?f
?
x
?
?ax
,写出函数
g
(x)
的零点的个数.(只需写出结论)
x
18(Ⅰ)
f'(x)?e?1
,
所以切线的斜率
k?f
?
?
0
?
?0
又因为
f
?
0
?
?1
,
……2分
所以切线方程为
y?1
.
……3分
(Ⅱ)因为不等式
f(x)?ax<
br>的解集为P,且
{x|0?x?2}?P
,
所以,对任意的
x?[0,2]
,不等式
f(x)?ax
恒成立,
………4分
x
由
f(x)?ax
得
(1?a)x?e
.当
x?0
时,
上述不等式显然成立,故只需考虑
x?(0,2]
的
情况.
………5分
e
x
?1
………6分
将
(1?a)x?e
变形得
a?
x
x
e
x
(x?1)e
x
?1
,
g'(x)?
令
g(x)?
………7分
2
x
x
令
g'(x)?0
,
解得
x?1
;令
g'(x)?0
,解得
x?1.
从而
g(x)
在(0,1)内单调递减,在(1,2)内单调递增.
………8分
当
x?1
时,
g(x)
取得最小值
e?1
,所以实数的取值范围是
(??,e?1)
.……9分
(Ⅲ)当
a??1
时有一个零点;当
-1?a?e?1
无零点
当
a?e?1
时有一个零点;当
a?e?1
时有两个零点
.
………13分
文科
20.(本小题满分13分)
已知函数
f(x)?
lnx?1
?ax(a?R)
.
x<
br>(Ⅰ)若
a?0
,求曲线
y?f(x)
在点
(1,f(1))
处的切线方程;
(Ⅱ)若
a??1
,求函数
f(x)
的单调区间;
(Ⅲ)若
1?a?2
,求证:
f(x)
20.
(本小题满分13分)
解:(Ⅰ)若
a?0
,则
f(1)??1
,
f
?
(x)?
??1
.
2?lnx
,
f
?
(1)?2
,
2
x<
br>所以
f(x)
在点
?
1,?1
?
处的切线方程为2x?y?3?0
. ……………… 3分
2?ax
2
?lnx
(Ⅱ)
x?(0,??)
,
f
?
(x)?
.
x
2
?2ax
2
?1
令
g(x)?2
?ax?lnx
,则
g
?
(x)?
.
x
2
令
g
?
(x)?0
,得
x???
1
1
.
(依题意
??0
)
2a
2a
由
g
?
(x
)?0
,得
x??
11
;由
g
?
(x)?0
,得
0?x??
.
2a2a
1
1
)
上单调递减
,在区间
(?,??)
上单调递增
2a
2a
所以,
g(x
)
在区间
(0,?
所以,
g(x)
min
?g(?
151
)??ln?
.
2a22a
1
11
ln??0
. ,
?
2a
2a2
因为
a??1
,所以
0??
所以
g(x)?0,即
f
?
(x)?0
.
所以函数
f(x)
的单调递增区间为
(0,??)
.
……………… 8
分
(Ⅲ)由
x?0
,
f(x)??1
,
等价于
lnx?1
?ax??1
,等价于
ax
2
?x?1?
lnx?0
.
x
设
h(x)?ax
2
?x?1?
lnx
,只须证
h(x)?0
成立.
12ax
2
?x?1
因为
h
?
(x)?2ax?1??
,
1?a?2
,
xx
由
h
?
(x)?0
,得
2ax
2
?x?1?0
有异号两根.
令其正根为
x
0
,则
2ax
0
2
?x
0
?1?0
.
在
(0,x
0
)
上
h
?
(x)?0
,在<
br>(x
0
,??)
上
h
?
(x)?0
.
2
?x
0
?1?lnx
0
则
h(x)<
br>的最小值为
h(x
0
)?ax
0
1?x
0
?
x
0
?1?lnx
0
2
3?x
0
??lnx
0
.
2
?
1a3
又
h
?
(1)?2a?2?
0
,
h
?
()?2(?)?a?3?0
,
222
1
所以
?x
0
?1
.
2
3?x
0
则
?0,?lnx
0
?0
.
2
3?x
0
因此
?lnx
0
?0
,即
h(x
0
)?0
.所以
h(x)?0
2
所以
f(x)??1
.
……………13分
(20)(本小题13分)
已知函数
f(x)?xsinx?acosx?x
,
a?R
. (Ⅰ)当
a??1
时,求曲线
y?f(x)
在点
(0,f(0)
)
处的切线方程;
(Ⅱ)当
a=2
时,求
f(x)
在区间
[0,]
上的最大值和最小值;
(Ⅲ)当
a?2
时,若方程
f(x)?3?0
在区间
[0,]
上有唯一解,求
a
的取值范围.
(20)(共13分)
解:(Ⅰ)当
a??1
时,
f(x)?xsinx?cosx?x
,
所以
f'(x)?2sinx?xcosx?1
,
f'(0)?1
.
又因为
f(0)??1
,
所以曲线
y?f(x)
在点(0,f(0))
处的切线方程为
y?x?1
. ………4分
(Ⅱ)当
a?2
时,
f(x)?xsinx?2cosx?x
,
所以
f'(x)??sinx?xcosx?1
.
当
x?(0,)
时,
1?sinx?0
,
xcosx?0
,
所以
f'(x)?0
.
?
2
?
2
?2
?
2
??
因此
f(x)
在区间
[0,]上的最大值为
f()??
,最小值为
f(0)?2
.………8分
22
所以
f(x)
在区间
[0,]
上单调递增.
(Ⅲ)当
a?2
时,
f'(x)?(1?a)sinx?xcosx?1
.
设
h(x)?(1?a)sinx?xcosx?1
,
h'(x)?(2?a)cosx?xsinx
,
因为
a?2
,
x?[0,]
,
所以
h'(x)?0
.
所以
h(x)
在区间
[0,]
上单调递减.
因为
h(0)?1?0
,
h()?1?a?1?2?a?0
, 所以存在唯一的
x
0
?[0,]
,使
h(x
0
)?0
,即
f'(x
0
)?0
.
所以
f(x)<
br>在区间
[0,x
0
]
上单调递增,在区间
[x
0,]
上单调递减.
因为
f(0)=a
,
f()??
,
又因为方程
f(x)?3?0
在区间
[0,]
上有唯一解,
所以
2?a?3
.
………13分
?
2
?
2
?
2
?
2
?
2
?
2
?
2
(20)(本小题
13
分)
已知函数
f(x)?(2x?1)lnx?
切线.
(Ⅰ)求
l
的方程;
(Ⅱ)求
f(x)
的单调区间; <
br>(Ⅲ)设
g(x)?f'(x)?x?a
,若关于
x
的不等式
g(x)?0
有解,求实数
a
的取值范围.
(20)解:(Ⅰ)
f'(x)?2lnx?
所以
f(1)??<
br>1
2
x?2x
,
l
为曲线
C
:
y?
f(x)
在点
(1,f(1))
处的
2
1
?x
.
x
55
,切点为
(1,?)
.
22
f'(1)?0
所以
L
的方程为
y??
5
………………… 5分
2
(Ⅱ)定义域为
xx?0
?
?
f'(x)?2lnx?
1
?x
x
设
g(x)?2lnx?
1
x
?x
2
g'
(x)??
?
x?1
?
x
2
?0
恒
成立
所以
g(x)
在
?
0,??
?
上是减函数,
且
g(1)?0
则当
x?
?
0,1
?
时
g(x)?0
,即
f'(x)?0
则当
x?
?<
br>1,??
?
时
g(x)?0
,即
f'(x)?0
<
br>所以
f(x)
的单调递增区间为
?
0,1
?
,
f(x)
的单调递减区间
?
1,??
?
.
………………… 9分
g(x)?2lnx?
1
x
?a
g
'
(x)?
21
x
?
2x?1
x
2
?
x
2
当x?
?
?
1
?
?
0,
2
?
?
时
g
'
(x)?0
,当
x?
?
?
1
?
2
,??
?
?
?
时
g
'<
br>(x)?0
所以
g(x)
在
?
0
,??
?
上的最小值为
g(
1
1
2
)
=<
br>2ln
2
?2?a?2?2ln2?a
所以若关于<
br>x
的不等式
g(x)?0
有解,则
2?2ln2?a?0
,即
a?2?2ln2
………………… 13分
20)(本小题共13分)
已知函数
f(x)
?
1
e
x
?alnx(a?R)
.
a?
1
e
时,求曲线
y?f(x)
在
(1,f(1))
处的切线方程;
f(x)
在定义域内不单调,求
a
的取值范围.
20)(本小题共13分)
解:函数
f(x)
的定义域
(0,??)
,
……………………1分
导函
为
数
(Ⅲ)因为
(
(Ⅰ)当
(Ⅱ)若函数
(
1aae
x
?x
f
?
(x)??
x
? ?
. ……………………3分
exxe
x
(Ⅰ)当
a?
5分
所以曲线
111
1
时,因为
f
?
(1)????0
,
f( 1)?
, ……………………
e
eee
y?f(x)
在
(1,f(1))
处的切线方程为
y?
1
. ……………………6分
e
ae
x
?x
(x?0)
, ( Ⅱ)
f
?
(x)?
x
xe
设函数
f(x)
在定义域内不
.
单
.
调
.
时
.
,
a
的取值范围是集合
A
; ……………………7分
函数
f (x)
在定义域内单调时,
a
的取值范围是集合
B
,则
A? ?
R
B
.
...
所以函数
f(x)
在定义域内单 调,等价于
f
?
(x)?0
恒成立,或
f
?
(x) ?0
恒成立,
..
即
ae
x
?x?0
恒成立,或
ae
x
?x?0
恒成立,
等价于
a?
x
e
x
恒成立或
a?
x
e
x
恒成
立. ……………………8分
令
g(x)?
x
(x?0)
e
x< br>,则
g
?
(x)?
1?x
, ……………………9分
e
x
由
g
?
(x)?0
得
0?x?1
,所以
g(x)
在
(0,1)
上单调递
增; ……………………10分
由
g
?
(x)?0
得
x?1
,所以
g(x)
在
(1,??)
上单调递
1
,且
x?0
时,
g(x)?0
,
e
以
减. ……………………11分
因为
g(0)? 0
,
g(1)?
所
1
g(x?,
. ……………………12
)
分
e
1
所以
B?{a|a?0,或a?}
,
e
所以
1
A?{a|0?a?}
.
……………………13分
e
20.解:
(Ⅰ)当
a?0
时,
f(x)?e
x
sinx
,
f'(x)?e
x
(sinx?cosx)x?R
.
得
f'(0)?1.
又
f(0)?e
0
sin0=0
,
所以曲线
y?f(x)
在
(0,f(0))
处的
切线方程为
y?x.
.…………………….…4分
(Ⅱ)方法1:
因为
f(x)?e
x
sinx?ax
,
所以
f'(x)?e
x
(sinx?cosx)?a
.
?2e
x
sin(x+
?
4
)?a
因为
x?[0,
3
?
4
]
,
所以
x?
??
4
?[
4
,
?
]
.
所以
2e
x
sin(x?
?
4
)?0
.
所以 当
a?0
时,
f'(x)?0
,
所以
f
(x)
在区间
[0,
3
?
4
]
单调递增.
.…………………….…8分
方法2:
因为
f(x)?e
x
sinx?ax
,
所以
f'(x)?e
x
(sinx?cosx)?a
.
令
g(x)?f'(x)
,
则
g
'(x)?e
x
(sinx?cosx)?e
x
(cosx?sinx)?2
e
x
cosx
,
g(x),g'(x)
随x的变化情况如下表:
x
0
?
(0,)
2
+
?
2
0
极大值
?3?
(,)
24
3?
4
g'(x)
g(x)
?
1?a
?a
3
当
a?0
时,
g(0)?1?a?0,g(?)??a?0
.
4
所以
x?[0,
3?
]
时,
g(x)?0
,即
f'(x)?0
,
4
3?
]
单调递增.
.…………………….…8分
4
所以
f(x)
在区间
[0,
(Ⅲ)
方法1: <
br>由
(Ⅱ)可知,当
a?0
时,
f(x)
在区间
[0,
3?
]
单调递增,
4
所以
x?[0,
3
?
]
时,
f(x)?f(0)?0
.
4
当
0?a?1
时,设
g(x)?f'(x)
,
则
g'(x)?e
x
(sinx?cosx)?e
x
(c
osx?sinx)?2e
x
cosx
,
g(x),g'(x)
随x的变化情况如下表:
x
0
?
(0,)
2
+
?
2
0
极大值
?3?
(,)
24
3?
4
g'(x)
g(x)
?
1?a
?a
?
?
3
?
所以
f'(x)
在
[
0,]
上单调递增,在
(,]
上单调递减
224
因为
f'(0)?1?a?0
,
f'(
3
?
)??a?0
,
4
?
3
?
所以存在唯一的实数
x
0
?(,)
,使得
f'(x
0
)?0
,
24且当
x?(0,x
0
)
时,
f'(x)?0
,当
x?(x
0
,
3
?
]
时,
f'(x)?0
,
4
3
?
]
上单调递减.
4
所以
f(x)
在
[0,x
0
]
上单调递增,
f(x)
在
[x
0
,
3
?
3
?
3
?
23
?
2e
2
?32
44
又
f(0)?0
,
f()?e??a?e??3??0
,
4242<
br>2
所以当
0?a?1
时,对于任意的
x?[0,
3
?
]
,
f(x)?0
.
4
3
?
]
,均有
f(x)?0
.
4
.…………………….…13分
综上所述,当
a?1
时,对任意的
x?[0,
方法2:由
(Ⅱ)可知,当
a?0
时,
f(x)
在区间
[0,
3
?
]
单调递增,
4
所以
x?[0,
3
?
]
时,
f(x)?f(0)?0
.
4
?
?
3
?
当
0?a?1
时, 由(Ⅱ)可知,
f'(x)
在
[0,]
上单调递增,在
(,]上单调递
224
减,
因为
f'(0)?1?a?0
,
f'(
3
?
)??a?0
,
4
?
3?
所以存在唯一的实数
x
0
?(,)
,使得
f'(x<
br>0
)?0
,
24
且当
x?(0,x
0
)
时,
f'(x)?0
,当
x?(x
0
,
3
?
]
时,
f'(x)?0
,
4
3
?
]
上单调递减.
4
所以
f(
x)
在
[0,x
0
]
上单调递增,
f(x)
在[x
0
,
3
?
3
?
3
?
23
?
2e
2
?32
44
又
f(0)?0
,
f()?e??a?e??3??0
,
4242<
br>2
所以当
0?a?1
时,对于任意的
x?[0,
3
?
]
,
f(x)?0
.
4
3
?
]
,均有
f(x)?0
.
.…………………….…13分
4
综上所述,当
a?1
时
,对任意的
x?[0,
20.(本题满分14分)已知
f(x)?be
x?alnx
在
(1,f(1))
处的切线
方程为
y?(e?1)x?1
。
(1)求
y?f(x)
的解析式;
(2)求
y?f(x)
的导函数
y?f
(x)
的零点个数;
(3)求证:
f(x)?2
。
20.(本题满分14分)已知
f(
x)?be
x
?alnx
在
(1,f(1))
处的切线
方程为
y?(e?1)x?1
。
(1)求
y?f(x)
的解析式;
(2)求
y?f(x)
的导函数
y?f
(x)
的零点个数;
(3)求证:
f(x)?2
解:(1)
f(x)?be
x
?alnx?f
(x)?be
x
?
1
?f
(1)?be?a?e?1
x
x
f(1)?be?e?b?1,a
?1
,
f(x)?e?lnx
………………………4分
11
(2)
f(x)?e
x
?lnx?f
(x)?e
x
?,设
g(x)?e
x
?
,
xx
11
则
g
(x)?e
x
?
2
?0
,
g(x)?
f
(x)?e
x
?
在
(0,??)
上递增, xx
11
1
f
(1)?e?1?0,f
()?
e?2?0
,存在
?x
0
?1,f
(x
0
)?0?e
x
0
??0
,
2x
0
2
y?f(x)
的导函数
y?f(x)
的零点个数为1个。………………………8分
(3)由(2)可知,
y?f(x)
在
(0,x
0
)
上递减,在
(x
0
,??)
上递增,
f(x)
min<
br>?f(x
0
)?e
x
0
?lnx
0
?
11
?x
0
?2(?x
0
?1)
,所以,
f(x
)?2
…14分
x
0
2
20
.(本小题共
14
分)
设函数
f(x)?lnx?
m
,
m?R
.
x
(Ⅰ)当
m?e
时,求函数
f(x)
的极小值;
x
零点的个数;
3
f(b)?f(a)
?1
恒成立,求实数
m
的取值范围.
(Ⅲ)若对任意的
b?a?0
,
b?a
(Ⅱ)讨论函数
g(x)?f
?
(x)?
20.(本小题14分)
解:(Ⅰ)因为
f'(x)?
x?e
(x?0)
,
x2
所以当
x?(0,e)
时,
f
?
(x)?0
,
f(x)
在
(0,e)
上单调递减;
当x?(e,??)
时,
f
?
(x)?0
,
f(x)在
(e,??)
上单调递增;
所以当
x?e
时,
f(
x)
取得极小值
f(e)?lne?
e
?2
.
………………3分
e
(Ⅱ)
g(x)?f
?
(x)?
x1
mx
??
2
?
(x?0)
,
3xx3
1
令
g(x)?0
,得
m??x
3
?x(x?0)
.
3
1
2
设
?
(x)??x
3
?x(x?0),则
?
?
(x)??x?1?
?(x?1)(x?1)
. 3
所以当
x?(0,1)
时,
?
?
(x)?0
,
?
(x)
在
(0,1)
上单调递增;
当
x?(
1,??)
时,
?
?
(x)?0
,
?
(x)
在
(1,??)
上单调递减;
所以
?
(x)
的最大值为
?
(1)??
12
?1?
,又
?
(0)?0
,可知:
33
①当
m?
2
时,函数
g(x)
没有零点; <
br>3
2
或
m?0
时,函数
g(x)
有且仅有1个零点;
3
2
时,函数
g(x)
有2个零.
……………9分
3
②当
m?
③当
0?m?
(Ⅲ)原命题等价于
f(b)?b?f(a)?a
恒成立.
(?)
.
设
h(x)?f(x)?x?
lnx?
m
?x(x?0)
,
x
则
(?)
等价于
h(x)
在
(0,??)
上单调递减.
即
h
?
(x)?
1m
??1?0
在
(0,??)
上恒成立,
xx
2
1
2
2
所以
m??x
2
?x?
?(x?)?
1
(x?0)
恒成立,
4
所以
m?
1
.
4
1
4
即
m
的取值范围是
[,??)
.
………………14分
20.(本小题满分13分)
x
已知函数
f(x)?e?(a?lnx)
,其中
a?R
.
(Ⅰ)若曲线
y?f(x)
在
x?1
处的切线与直线
y??
x
垂直,求
a
的值;
e
(Ⅱ)记
f(x)
的导函数为
g(x)
.当
a?(0,ln2)
时,证明:且
f(x
0
)?0
.
g(x)
存在极小值点
x
0
,
20.(本小题满分13分)
解:(Ⅰ)
f
?
(x)?e?(a?
lnx)?e?
xx
1
x
1
?e?(a??lnx)
.
[ 2分]
xx
依题意,有
f
?
(1)?e?(a?1)?e
,
[ 3分]
解得
a?0
.
[ 4
分]
(Ⅱ)由(Ⅰ)得
g(x)?e?(a?
x
1
?lnx)
,
x
所以
g
?
(x)?e?(a?
分]
x
11121
?l
nx)?e
x
?(?
2
)?e
x
?(a??
2?lnx)
. [ 6
xxxxx
因为
e?0
,所以
g
?
(x)
与
a?
设
h(x)?a?
x
21
??lnx
同号.
xx
2
21
??lnx
,
[ 7
2
xx
分]
?
(x)?
x
2
?2x?2(x?1)
2
则
h
?1
x
3
?
x
3
.
所以 对
任意
x?(0,??)
,有
h
?
(x)?0
,故
h
(x)
在
(0,??)
单调递增.
分]
因为
a?(0,ln2)
,所以
h(1)?a?1?0
,
h(
1
)?a?ln
1
22
?0
,
故存在
x
1
0
?(
2
,1)
,使得
h(x
0
)?0
.
g(x)
与
g
?
(x)
在区间
(
1
2
,1)
上的情况如下:
x
(
1
2
,x
0
)
x
0
(x
0
,1)
g
?
(x)
?
0
+
g(x)
↘
极小值 ↗
所以
g(x)
在区间
(
1
2
,x<
br>0
)
上单调递减,在区间
(x
0
,1)
上单调递增.
所以 若
a?(0,ln2)
,存在
x?(
1
0
2
,1)
,使得
x
0
是
g(x)
的极小值点.
分]
令
h(x
1?2x
0
0
)?0
,得
a?lnx
0
?
x
2
,
0
所以
f(x
1?2x
0
0
)?e
x
0
?(a?lnx
x
0
)?e
0
?
x
2
?0
.
0
分]
20.(本小题满分14分)
[
8
10分]
[11
[13
[
已知函数
f(x)?e?x
(<
br>e
为自然对数的底数).
(Ⅰ)求曲线
y?f(x)
在点
(0,f(0))
处的切线方程;
(Ⅱ)当
x?
?
0,2
?
时,不等式
f(x)?a
x
恒成立,求实数
a
的取值范围;
(Ⅲ)设
g
?
x
?
?f
?
x
?
?ax
,当函数
g(x)
有且只有一个零点时,求
a
的取值范围.
x
20.(Ⅰ
)
f'(x)?e?1,
所以切线的斜率
k?f
?
?
0?
?0
x
又因为
f
?
0
?
?1
,
………2分
所以切线方程为
y?1
.
………3分
x
(Ⅱ)由
f(x)?ax
得
(1?a)x?e
.
当
x?0
时,
上述不等式显然成立,故只需考虑
x?(0,2]
的情况.……4分
e
x
?1
………5分
将
(1?a)x?e
变形得
a?
x
x
e
x
(x?1)e
x
?1
,
g'(x)?
令
g(x)?
………6分
<
br>x
x
2
令
g'(x)?0
,解得
x?1
;令
g'(x)?0
,解得
x?1.
从而
g(x)
在(0,1)内单调递减,在(1,2)内单调递增.
………8分
所以,当
x?1
时,
g(x)
取得最小值
e?1
,
从而所求实数的取值范围是
(??,e?1)
.
………9分
(Ⅲ)法一:令
g(x)?0,即e?x?ax?0
1.当
x?0
时,
g(x)?0
,函数
g(x)
无零点.
………10分
x
e
x
?1
2.当
x?
0
时,
e?x?ax?0
,即
a?
x
x
e
x
e
x
(x?1)
?1
,
T
?
(x)?<
br>令
T(x)?
………11分
xx
2
e
x
(x?1)
?0
,则
x?1
………12分
令
T
?
(x)?
x
2
由题可知,当
a??1,或
a?e?1
时,函数
g(x)
有一个函数零点.
………14分
法二:
g(x)?f(x)?ax?e
x
?(1?a)x
g
?
(x)?e
x
?(1?a)
………10分
令
g
?
(x)?0,e?(1?a)?0
1.当
1?a?0
,即
a??1
时,
g
?
(x)?0
函数
g(x)?e?0
,无零点
………11分
x
x
x
?
??,0
?
—
↘
?
0,1
?
—
↘
1
0
?
1,??
?
+
↗
2. 当
1?a
?0
,即
a??1
时,
g
?
(x)?0
,
函数
T
?
(x)
T(x)
e?1
<
br>g(x)?e
x
?(1?a)x
在定义域上单调递增,
1
1<
br>g(0)?1?0
,
g()?e
1?a
?1?0
1?a
故函数
g(x)
有一个零点.
………12分
3. 当
1?a?0
,即
a??1
时,
g
?
(x)?0
,此时,
x?ln(1?a)
x
?
??,ln(1?a)
?
—
↘
ln(1?a)
0
最小
?
ln(1?a),??
?
+
↗
g
?
(x)
g(x)
g
?
?
ln
?
1?a
?
?
?
?e
ln
?
1?a
?
?
?
1?a
?
ln
?
1?a
?
?(1?a)
?
1?ln(1?a)
?
由题可知,当
g
?
ln(1?a)
?
?0
时,
函数
g(x)
有一个零点.
∵
1?a?0
,故
1?
ln(1?a)?0
,即
a?e?1
………13分
综上,当
a??1
,或
a?e?1
时,函数
g(x)
有一个函数零点.
………14分
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