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2019高考数学二轮复习专题一集合常用逻辑用语不等式函数与导数第五讲导数的应用一教案理

作者:高考题库网
来源:https://www.bjmy2z.cn/gaokao
2020-10-07 23:31
tags:高中数学导数视频

四川高中数学选修课程安排-2019浙江高中数学竞赛复赛时间

2020年10月7日发(作者:金素娟)


第五讲 导数的应用(一)

年份

卷别

考查角度及命题位置

命题分析及学科素养
命题分析
(1)高考 对导数的几何意义的考
查,多在选择、填空题中出现,难
度较小,有时出现在解答题第一
问.
(2)高考重点考查导数的应用,即
利用导数研究函数的单调性、极
Ⅰ卷 函数的奇偶性应用及切线方程求法·T
5

2018

Ⅱ卷 切线方程求法·T
13
Ⅲ卷 切线方程求法·T
14

2017

Ⅰ卷 利用导数求三棱锥的体积·T
16

Ⅱ卷 函数图象的极小值求法·T
11

利用导数研究函数的图象和性质·T
7

Ⅰ卷
曲线的切线方程·T
16

Ⅱ卷
利用导数判断函数的单调性、证明不等
2016

式、求函数的最值问题·T
21

利用导数研究函数零点、不等式证明·T
21

值、最值问题,多在选择、填 空的
后几题中出现,难度中等.有时出
现在解答题第一问.
学科素养
导数 的应用主要是通过利用导数
研究单调性解决最值、不等式、函
导数的几何意义、切线方程·T< br>15

Ⅲ卷
导数与函数、不等式的综合应用·T
21




数零点等问题,着重考查逻辑推理
与数学运算这两大核心素养 与分
析问题解决问题的能力.


导数的运算及几何意义

授课提示:对应学生用书第11页

[悟通——方法结论]
1.导数的几何意义
函数
f
(
x
)在
x
0
处的导数是曲线
f
(
x
)在点
P
(
x< br>0

f
(
x
0
))处的切线的斜率,曲线
f
(
x
)在点
P
处的切线的斜率
k

f′(
x
0
),相应的切线方程为
y

f
(x
0
)=
f
′(
x
0
)·(
x

x
0
).
2.四个易误导数公式
(1)(sin
x
)′=cos
x

(2)(cos
x
)′=-sin
x

(3)(
a
)′=
a
ln
a
(
a
>0);
(4)(log
a
x
)′=

[全练——快速解答]
1.若直线
y

ax
是曲线
y
=2ln
x
+1的一条切线,则实数
a
的值为( )
A.
C.
B.
D.

1
(
a
>0,且
a
≠1).
x
ln < br>a
xx
解析:依题意,设直线
y

ax
与曲线
y
=2ln
x
+1的切点的横坐标为
x
0
,则有
y
′|
x

2
?
?
a

2x
0
=,于是有
?
x
0
x
0
?
?
ax
0
=2ln
x
0
+1,
答案:B 2.(2018·高考全国卷Ⅰ)设函数
?
(
x
)=
x
+(
a
-1)
x

ax
,若
?
(
x
)为奇函数,则曲线
32

解得
y

?
(
x
)在点(0,0)处的切线方程为( )
A.
y
=-2
x

C.
y
=2
x

32
B.
y
=-
x

D.
y

x

解析:法一:∵
?
(
x
)=
x
+(
a
-1)
x

ax


?
′(
x
)=3
x
+2(
a-1)
x

a
.

?
(
x
)为奇函数,∴
?
(-
x
)=-
?
(
x
) 恒成立,
即-
x
+(
a
-1)
x

ax
=-
x
-(
a
-1)
x

ax
恒 成立,

a
=1,∴
?
′(
x
)=3
x
+1,∴
?
′(0)=1,
∴曲线
y

?
(
x
)在点(0,0)处的切线方程为
y

x
.
2
3232
2


故选D.
法二:∵
?
(
x
)=
x
+(
a
-1)
x

ax
为奇函数,

?
′(
x
)=3
x
+ 2(
a
-1)
x

a
为偶函数,

a< br>=1,即
?
′(
x
)=3
x
+1,∴
?′(0)=1,
∴曲线
y

?
(
x
)在点( 0,0)处的切线方程为
y

x
.
故选D.
答案:D
3.(2018·山东四市联考)已知函数
f
(
x
)=-
x

ax
+1的部分图象如图所示,则函
32

g
(
x
)=
a
ln
x

2
2
32
x
3
b
2
f
′?
x
?
在点(
b

g
(
b
))处的切线的 斜率的最小值是________.
a

解析:由题意,
f
′(< br>x
)=
x

bx

a
,根据
f(
x
)的图象的极大值点、极小值点均大于零,
2
a
2
x

ba
2
b

bab
可得
b
> 0,
a
>0,又
g
′(
x
)=+,则
g
′ (
b
)=+=+≥2,当且仅当
a

b

xaba ba
取等号,所以切线斜率的最小值为2.
答案:2

求曲线
y

f
(
x
)的切线方程的3种类型及方法
(1)已知切点
P
(
x
0

y
0
),求切线方程
求出切线的斜率
f
′(
x
0
),由点斜式写出方程;
(2)已知切线的斜率
k
,求切线方程
设切点
P
(
x
0

y
0
),通过方程
k

f
′(
x
0
)解得
x
0
,再由点斜式写出方程;
(3)已知切线上一点(非切点),求切线方程
设切点
P
(
x0

y
0
),利用导数求得切线斜率
f
′(
x
0
),再由斜率公式求得切线斜率,列方
程(组)解得
x
0
,再由点斜式或两点式写出方程.




利用导数研究函数的单调性

授课提示:对应学生用书第12页

[悟通——方法结论]
导数与函数单调性的关系
(1)
f< br>′(
x
)>0是
f
(
x
)为增函数的充分不必要条件 ,如函数
f
(
x
)=
x
在(-∞,+∞)上
单调递 增,但
f
′(
x
)≥0.
(2)
f
′(
x
)≥0是
f
(
x
)为增函数的必要不充分条件,当函数在某个区间 内恒有
f
′(
x
)=
0时,则
f
(
x)为常数,函数不具有单调性.
(2017·高考全国卷Ⅰ)(12分)已知函数
f< br>?
x
?=e?e-
a
?-
ax
.
?
3
xx
2
(1)讨论
f
(
x
)的单调性;
(2)若
f
?
x
?≥0,求
a
的取值范围.
?
[学审题]
条件信息

信息?:已知
f
(
x
)的解析


信息?:
f
(
x
)≥0

想到方法

可求导函数
f
′(
x
)
函数的最小值
注意什么
(1)要讨论函数的单调性,必须先求出
函数定义域
(2)对于含参数的问题,要根据不同情
况对参数进行分类讨论
f
(
x
)
min
≥0

[规范解答] (1)函数
f
(
x
)的定义域为(-∞,+∞),
(1分) < br>f
′(
x
)=2e
2
x

a
ex

a
2
=(2e
x

a
)(ex

a
).
①若
a
=0,则
f
(< br>x
)=e在(-∞,+∞)上单调递增.
②若
a
>0,则由
f
′(
x
)=0,得
x
=ln
a
.

x
∈(-∞,ln
a
)时,
f
′(
x
)<0;

x
∈(ln
a
,+∞)时,
f
′(
x
)>0.

f
(
x
)在(-∞,ln
a
)上单调递减,在(ln
a
,+∞)上单调递增.
(3分)
③若
a
<0,则由
f
′(
x
)=0,得
x
=ln
?

?
.
?
2
?
x

?
-∞,ln
?

??
时,
f< br>′(
x
)<0;
??
2
??

x

?
ln
?

?
,+∞
?
时,
f
′(
x
)>0;
??
2
??
2
x
?
a
?
??
a
??
???
a
?



f
(
x
)在
?
-∞,ln
?
??
上单调递减,
??
2
??

?
ln
?

?
,+∞
?
上单调递增.
??
2
??
(2)①若
a
=0,则
f
(
x
)= e,
所以
f
(
x
)>0. (7分)
2
2x
??
a
??
??
a
??
(6分)
②若
a
>0,则由(1)得,当
x
=ln
a
时,
f
(
x
)取得最小值,最小值为
f
(ln
a
)=-
a
ln
a
.
从而当且仅当-
a
ln
a
≥0,即0<
a
≤1时 ,
f
(
x
)≥0.
(9分)
③若
a
<0,则由(1)得,当
x
=ln
?

?
时,
?
2
?
2
?
a
?
f
(
x
) 取得最小值,最小值为
?
3
?
a
??
??
a??
f
?
ln
?

??

a
2
?
-ln
?

2
?
?
.
2< br>4
????
?
??
?
?
a
??
2< br>?
3
从而当且仅当
a
?
-ln
?

?
?
≥0,
?
2
?
??
4
3
即 -2e≤
a
<0时,
f
(
x
)≥0.
4
3
综上,
a
的取值范围是[-2e,1]
4
(11分)
(12分)

1.求解或讨论函数单调性有关问题的解题策略
讨论函数的单调性其 实就是讨论不等式的解集的情况.大多数情况下,这类问题可以归结为
一个含有参数的一元二次不等式的 解集的讨论:
(1)在能够通过因式分解求出不等式对应方程的根时,依据根的大小进行分类讨论.
(2)在不能通过因式分解求出根的情况时,根据不等式对应方程的判别式进行分类讨论.
2 .讨论函数的单调性重点考查学科核心素养中的逻辑推理与数学运算,体现了分类讨
论思想及分析问题解 决问题的能力.


[练通——即学即用]
1.已知
f
(
x
)=
x

ax
+3ln
x
在(1,+∞)上是增函数,则实数
a
的取值范围为( )
A.(-∞,-26]
C.[-26,+∞)
B.
?
-∞,2
?
?
6
?
?

2
?
D.[-5,+∞)


32
x

ax
+3
解析:由题意得
f
′(
x
)=2
x
a
+=≥0在(1,+∞)上恒成立,
2
xx

g
(
x
)=2
x

ax
+3≥0在(1,+∞)上恒 成立,
2
a
?
?
-≤1,
2
4
∴Δ=< br>a
-24≤0或
?
?
?
g
?1?≥0,



?
?
a
≥-4,
∴-26≤
a
≤26或
?
?
a
≥-5,
?


a
≥-26.
答案:C
2.(2018·荆州联考)已知函数
f
(
x
)=
x
(ln
x

a
).
(1)当
x
≥1时,对任意实数b
,直线
y
=-
x

b
与函数
f(
x
)的图象都不相切,求实数
a
的取值范围;
(2)当a
=-1时,讨论
f
(
x
)在区间[t,t+e](t>0)上 的单调性;
121
(3)证明:当
a
=-1时,对任意的
x
>0,都有·[
f
(
x
)+
2
]>
x
+ 1
成立.
x
ee
解析:(1)由
f
(
x
)=
x
(ln
x

a
)(
x
≥1),得
f
′(
x
)=ln
x

a
+1,
因为对任意实数
b
,直线
y
=-
x

b
与函数
f
(
x
)的图象都不相切,所以
f
′(x
)=ln
x

a
+1≠-1,即
a
≠ln
x
+2.
而函数
y
=ln
x
+2在[1,+∞)上单调递增,所以ln
x
+2≥ln 1+2=2,

a
<2.
(2)当
a
=-1时,
f
(
x
)=
x
(ln
x
+1),
f
′(
x
)=ln
x
+2,
1

f
′(
x
)=0得
x

2< br>.
e
111
当02
时,在[t,
2
)上,
f
′(
x
)<0,在(
2
,t+e]上,
f
′(
x
)>0,
eee
11
因此
f
(< br>x
)在[t,
2
)上单调递减,在(
2
,t+e]上单调递增 .
ee
1
当t≥
2
时,在[t,t+e]上,
f
′(
x
)≥0恒成立,
e
所以
f
(
x
)在[t,t+e]上单调递增.
1111
综上所述,当02
时,
f
(
x
)在 [t,
2
)上单调递减,在(
2
,t+e]上单调递增;当t≥
2< br>eeee
时,
f
(
x
)在[t,t+e]上单调递增. x
2
(3)证明:问题等价于证明当
a
=-1时,
f
(
x
)>
x
+1

2
对任意的
x
> 0恒成立.
ee


11
由(2)知当
a
=-1时,< br>f
(
x
)=
x
ln
x

x
在(0,
2
)上单调递减,在(
2
,+∞)上单调递
ee
增,
11
所以
f
(
x
)
min

f
(
2
)=-
2
.
ee
x
21-x

g
(
x
)=
x
+1

2
(
x
>0),则
g
′(
x
)=
x
+1

eee
所以
g
(
x
)在(0,1)上单调 递增,在(1,+∞)上单调递减,
g
(
x
)
max
=< br>g
(1)=-
2
.
1
从而当
a
=-1时, 对任意的
x
>0,都有
f
(
x
)≥-
2

g
(
x
)(等号不同时取到),
e
所以
f
(
x
)>
1
e
x
e
x
+1
2< br>-
2
成立,
e
121
即对任意的
x
>0, 都有[
f
(
x
)+
2
]>
x
+1
成立.
x
ee



利用导数研究函数的极值、最值

授课提示:对应学生用书第12页

[悟通——方法结论]
1 .若在
x
0
附近左侧
f
′(
x
)>0,右侧
f
′(
x
)<0,则
f
(
x
0
)为函数
f
(
x
)的极大值;若在
x
0
附近左侧
f
′(
x
)<0,右侧
f
′(
x
)>0,则
f
(
x
0
)为函数
f
(
x
)的极小值.
2.设函数
y

f
(
x
)在[
a

b
]上连续,在(
a

b
)内可导,则
f
(
x
)在[
a

b
]上必有最大值
和最小值且在 极值点或端点处取得.
(2018·高考全国卷Ⅰ)(12分)已知函数
f
(
x
)=
(1);
(2),证明:



[学审题]
条件信息

信息?:已知
f
(
x
)的解
析式

信息?:讨论单调性

想到方法

先求定义域,再求导函
数,变形
参数分类标准的确立及
用导数判断单调性方法
(1)易忽视定义域求法及参
数对单调性的影响.
(2)与极值点有关的双变量
不等式证明,要明确消元、
构造法
注意什么
信息?:两极值点
x
1

x
2

极值点的定义及应用
信息?:双变量不等式的
证明

双变量不等式证明,利用
极值点消元、构造

[规范解答] (1)
?
(
x
)的定义域为(0,+∞),
ax
2

ax
+1
?
′(
x
)=-
2
-1+= -.
xxx
2
1
(2分)
①若
a
≤2,则?
′(
x
)≤0,当且仅当
a
=2,
x
=1时 ,
?
′(
x
)=0,
所以
?
(
x
)在(0,+∞)上单调递减.
②若
a
>2,令
?
′(
x
)=0,得
(4分)
x

a

a
2
-4
2

x

a

a
2
-4
2
.
?
a

a
2
-4
??
a

a
2
-4
?

x

?
0,
?

?
,+∞
?
时,
?
′ (
x
)<0;
22
????
?
a

a< br>2
-4
a

a
2
-4
?

x

?

?
时,
?
′(
x
)>0 .
22
??
所以
?
a

a
2
- 4
??
a

a
2
-4
?
?
(x
)在
?
0,
?

?
,+∞
?
上单调递减,在
22
????
?
a

a
2
-4
a

a
2
-4
?
?

?< br>上单调递增.
22
??
(6分)
(2)证明:由(1)知,?
(
x
)存在两个极值点当且仅当
a
>2.
由于?
(
x
)的两个极值点
x
1

x
2< br>满足
x

ax
+1=0,
所以
x
1
x
2
=1,不妨设
x
1

x
2
,则x
2
>1.
由于
(8分)
2
?
?
x
1
?-
?
?
x
2
?1ln
x
1
-ln
x
2
ln
x
1
-ln
x
2
-2ln
x
2
=--1+
a
=-2+
a
=-2+
a

x1

x
2
x
1
x
2
x
1
x
2
x
1

x
2
1
x
2
x
2


所以
?
?
x
1
?-
?
?
x
2
?1

a
-2等 价于-
x
2
+2ln
x
2
<0.
x
1

x
2
x
2
(10分)
1
设函数
g
(
x
)=-
x
+2ln
x
,由(1)知,
g
(
x
)在(0,+∞)上单调递减.
x

g
(1)=0,从而当
x
∈(1,+∞)时,
g
(
x
)<0.
1
?
?
x
1
? -
?
?
x
2
?
所以-
x
2
+2l n
x
2
<0,即<
a
-2.
x
2
x
1

x
2
(12分)

利用导数研究函数极值、最值的方法
(1)若求极值,则先求方程
f
′(< br>x
)=0的根,再检查
f
′(
x
)在方程根的左右函数值的符
号.
(2)若已知极值大小或存在情况,则转化为已知方程
f
′(
x
)=0根的大小或存在情况来
求解.
(3)求函数
f
(
x
)在闭区间[
a

b
]的最值时,在得到极值的基础上,结合区间 端点的函数

f
(
a
),
f
(
b
)与
f
(
x
)的各极值进行比较得到函数的最值.

[练通——即学即用]
1.(2017·高考全国卷Ⅱ)若
x
=-2是函数
f
(
x
)=(
x

ax
-1)e
的极小值为( )
A.-1
C.5e
解析:因为
f
(
x
)=(
x

ax
-1)e
所以
f
′(
x
)=(2
x

a
)e
2
2
-3
2
x
-1
的极值点,则
f
(
x
)< br>B.-2e
D.1
x
-1
-3

x
- 1
x
-1
+(
x

ax
-1)e
.
2
2

=[
x
+(
a
+2)
x< br>+
a
-1]e
x
-1
因为
x
=-2是函数< br>f
(
x
)=(
x

ax
-1)e
2
x
-1
的极值点,
所以-2是
x
+(
a
+2)
x

a
-1=0的根,
所以
a
=-1,< br>f
′(
x
)=(
x

x
-2)e

f
′(
x
)>0,解得
x
<-2或
x
>1 ,

f
′(
x
)<0,解得-2<
x
<1, < br>所以
f
(
x
)在(-∞,-2)上单调递增,在(-2,1)上单调递 减,在(1,+∞)上单调递增,
所以当
x
=1时,
f
(
x
)取得极小值,且
f
(
x
)
极小值

f
(1)=-1.
答案:A
2.(2018·江西八校联考)已知函数
f< br>(
x
)=
x
(ln
x

ax
)有 两个极值点,则实数
a
的取
2
x
-1
=(
x
+2)(
x
-1)e
x
-1
.


值范围是( )
A.(-∞,0)
C.(0,1)
解析:
f
′(
x
)=ln
x
-2
ax
+1(
x
>0),

f
′(
x
)在(0,+∞)上有两个不同的零点,
ln
x
+1

f
′(
x
)=0,则2
a
=,
?
1
?
B.
?
0,
?

?
2
?
D.(0,+∞)
x
ln
x
+1-ln
x

g
(
x
)=,则g
′(
x
)=,
2
xx

g
(x
)在(0,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减,
又∵当
x
→0时,
g
(
x
)→-∞,当
x
→+∞时,
g(
x
)→0,

g
(
x
)
max< br>=
g
(1)=1,
1
∴只需0<2
a
<1,即0<
a
<.
2
答案:B
3.(2018·南昌模拟)设函数
f
(
x
)=ln
x< br>-2
mx

n
(
m

n
∈R).
(1)讨论
f
(
x
)的单调性;
(2)若
f
(
x
)有最大值-ln 2,求
m

n
的最小值.
解析:(1)函数
f
(
x
)的定义域为(0,+∞),
11-4
mx
f
′(
x
)=-4
mx
=,
2
2
xx

m
≤0时,
f
′(
x
)>0,∴
f
(
x
)在(0,+∞)上单调递增;
m
>0时,令
f
′(
x
)>0得0<
x
<
f
(
x
)在(0,
mm
,令
f
′(
x
)<0得
x
>,
2
m
2
m
mm
)上单调递增,在(,+∞)上单调递减.
2
m
2
m
mm
)上单调递增,在(,+∞)上单调递减.
2
m
2
m
(2)由(1)知,当
m
>0时,
f
(
x
)在(0,

f
(
x
)
max

f
(
mm
111
)=ln -2
m
·-
n
=-ln 2-ln
m
--
n
=-ln 2,
2
m
2
m4
m
22
1111

n
=-ln
m
-,∴
m

n

m
-ln
m
-,
2222
1112
x
-1

h< br>(
x
)=
x
-ln
x
-(
x
>0 ),则
h
′(
x
)=1-=,
222
x
2
x
11

h
(
x
)在(0,)上单调递减,在(,+∞) 上单调递增,
22


11

h
(
x
)
min

h
()=ln 2,
22
1

m

n
的最小值为ln 2.
2



授课提示:对应学生用书第119页

一、选择题
1.曲线
y
=e在点(2,e)处的切线与坐标轴所围成的三角形的面积为( )
9
2
A.e
4
x
x
2
e
B.2e C.e D.
2< br>22
2
2
解析:由题意可得
y
′=e,则所求切线的斜率k
=e,
则所求切线方程为
y
-e=e(
x
-2).
1e
2

y
=e
x
-e,∴
S
= ×1×e=.
22
22
2
22
答案:D
2.(2018 ·西宁一检)设曲线
y

x
+1
在点(3,2)处的切线与直线ax

y
+1=0垂直,则
x
-1
a
=( )
A.-2
1
C.-
2
B.2
1
D. < br>2
-21
解析:由
y
′=
2
得曲线在点(3,2)处 的切线斜率为-,又切线与直线
ax

y
+1
?
x
-1?2
=0垂直,则
a
=-2.
答案:A
3.(2018·北 京模拟)曲线
f
(
x
)=
x
ln
x
在点(1,
f
(1))处的切线的倾斜角为( )
A.
C.
π

6
π

3
B.
D.
π

4
π

2
1
解析:因为
f
(
x
)=
x
ln
x
,所以
f
′(
x
)=ln
x

x
·=ln
x
+1,所以
f
′(1 )=1,所
x
π
以曲线
f
(
x
)=
xln
x
在点(1,
f
(1))处的切线的倾斜角为.
4


答案:B
4.已知函数
f
(
x
)=
x
-5
x
+2ln
x
,则函数
f
(
x
)的单调递增区间是( )
2
?
1
?
A.
?
0,
?
和(1,+∞)
?
2
?
?
1
?
C.
?
0,
?
和(2,+∞)
?
2
?
B.(0,1)和(2,+∞)
D.(1,2)
2
2
解析:函数
f
(
x
)=
x
-5
x
+2ln
x
的定义域是(0,+∞),令< br>f
′(
x
)=2
x
-5+=
x
2
2
x
-5
x
+2?
x
-2??2
x
-1?1
?
1
?
=>0,解得0<
x
<或
x
>2, 故函数
f
(
x
)的单调递增区间是
?
0,
?

xx
2
?
2
?
(2,+∞).
答案:C < br>5.函数
f
(
x
)在定义域R内可导,若
f
(
x
)=
f
(2-
x
),且当
x
∈(-∞,1)时 ,(
x

?
1
?
1)
f
′(
x< br>)<0,设
a

f
(0),
b

f
??

c

f
(3),则
a

b

c
的大小关系为( )
?
2
?
A.
a
<
b
<
c

C.
c
<
a
<
b

B.
c
<
b
<
a

D.
b
<
c
<
a

解析:因为当
x
∈(-∞,1)时,(
x
-1)
f
′(
x
)<0 ,
所以
f
′(
x
)>0,
所以函数
f
(
x
)在(-∞,1)上是单调递增函数,
?
1
?
所以
a

f
(0)<
f
??

b

?
2
?

f
(
x
)=
f
(2-
x
),
所以
c

f
(3)=
f
(-1),
所以
c

f
(-1)<
f
(0)=
a

所以
c
<
a
<
b
,故选C.
答案:C
6.已知函数
f
(
x
)=
x
+3
x
-9
x
+1,若
f
(
x
)在区间[
k,
2]上的最大值为28,则实数
k
的取值范围为( )
A.[-3,+∞)
C.(-∞,-3)
解析:由题意知
f
′(
x
)=3x
+6
x
-9,

f
′(
x
)=0 ,解得
x
=1或
x
=-3,
所以
f
′(
x
),
f
(
x
)随
x
的变化情况如下表:
2
32
B.(-3,+∞)
D.(-∞,-3]
x
(-∞,--3

(-1

(1,+∞)


3)

3,1)

0

极大值



0

极小值



f
′(
x
)



f
(
x
)



f
(-3)= 28,
f
(1)=-4,
f
(2)=3,
f
(
x< br>)在区间[
k,
2]上的最大值为28,所以
k
≤-
3.
答案:D
e
?
2
?
7.已知函数
f
(< br>x
)=
2

k
?
+ln
x
?,若
x
=2是函数
f
(
x
)的唯一一个极值点,则实数
k
x
x
?
x
?
的取值范围为( )
A.(-∞,e]
C.(-∞,e)
B.[0,e]
D.[0,e)
x
?
e

k
?
?
x
-2?
?
x
?
x
x
2
e
x
-2
xe
x
?
21
?
e
??
解析:
f
′(
x
)=-
k
?

2

?
= (
x
>0).设
g
(
x
)=,则
g
′(< br>x
)
x
4
x
2
x
?
xx
?
?
x
-1?e
=,则
g
(
x
)在(0,1 )上单调递减,在(1,+∞)上单调递增.
2
x
x
e

g
(
x
)在(0,+∞)上有最小值,为
g
(1)=e,结合
g
(
x
)=与
y

k
的图象可知,要满
x
x
足题意,只需
k
≤e.
答案:A
8.已知函数
f
(
x
)=ln
x

nx
(
n
>0)的最大值为
g
(
n
),则使
g
(
n
)-
n
+2>0成立的
n
的取
值范围 为( )
A.(0,1) B.(0,+∞)
?
1
?
C.
?
0,
?

?
4
?
1
?
1
?
D.
?
,+∞
?

?
2
?
解析:易知
f
(
x
)的 定义域为(0,+∞),
f
′(
x
)=-
n
(
x
>0,
n
>0),
x
?
1
?

x

?
0,
?
时,
f
′(
x
)> 0;
?
n
?
?
1
?

x
?
,+∞
?
时,
f
′(
x
)<0,
?
n
?
?
1
??
1
?
所以
f(
x
)在
?
0,
?
上单调递增,在
?
,+∞
?
上单调递减,
?
n
??
n
?
?
1
?
所以
f
(
x
)的最大值
g
(
n
)=
f
??
=-ln
n
-1.
n< br>??



h
(
n
)=
g
(n
)-
n
+2=-ln
n

n
+1. 1
因为
h
′(
n
)=--1<0,所以
h
(< br>n
)在(0,+∞)上单调递减.
n

h
(1)=0,所以 当0<
n
<1时,
h
(
n
)>
h
(1)= 0,故使
g
(
n
)-
n
+2>0成立的
n
的取值范
围为(0,1),故选A.
答案:A
二、填空题
9.(201 8·高考全国卷Ⅱ)曲线
y
=2ln(
x
+1)在点(0,0)处的切线方程 为________.
解析:∵
y
=2ln(
x
+1),∴
y
′=
2
.令
x
=0,得
y
′=2,由切线的几 何意义得切线
x
+1
斜率为2,又切线过点(0,0),∴切线方程为
y=2
x
.
答案:
y
=2
x

10. (2016·高考全国卷Ⅲ)已知
f
(
x
)为偶函数,当
x
≤0时,
f
(
x
)=e

x
-1

x
,则曲线
y

f
(
x
)在点(1,2)处的切 线方程是________.
解析:设
x
>0,则-
x
<0,f
(-
x
)=e
x
-1

x
.
f
(
x
)为偶函数,∴
f
(-
x
) =
f
(
x
),

f
(
x
)=e
x
-1

x
.
x
-1
∵当
x< br>>0时,
f
′(
x
)=e

f
′(1)=e
1-1
+1,
+1=1+1=2.
∴曲线
y

f
(
x
)在点(1,2)处的切线方程为
y
-2=2(
x< br>-1),即2
x

y
=0.
答案:2
x

y
=0
11.(2018·太原二模)若函数
f
(
x
)=sin
x

ax
为R上的减函数,则实数
a
的取值范围
是____ ____.
解析:∵
f
′(
x
)=cos
x

a
,由题意可知,
f
′(
x
)≤0对任意的
x∈R都成立,∴
a
≤-
1,故实数
a
的取值范围是(-∞,-1 ].
答案:(-∞,-1]
12.(2018·新乡一模)设
x
1

x
2
是函数
f
(
x
)=
x
- 2
ax

ax
的两个极值点,若
x
1
<2<
x
2

则实数
a
的取值范围是________.
解析 :由题意得
f
′(
x
)=3
x
-4
ax

a
的两个零点
x
1

x
2
满足
x
1
<2<
x
2
,所以
f
′(2)=
12- 8
a

a
<0,解得2<
a
<6.
答案:(2,6)
三、解答题
13.已知函数
f
(
x< br>)=
x
-1+
x
(
a
∈R,e为自然对数的底数).
e
(1)若曲线
y

f
(
x
)在点(1,
f
(1))处的切线平行于
x
轴,求
a
的值;
2
22
322
a


(2)求函数
f
(
x
)的极值.
解析:(1)由
f
(
x
)=
x
-1+
x
,得
f
′(
x
)=1-
x
.
ee
又曲线
y

f
(
x
)在点(1,f
(1))处的切线平行于
x
轴,

f
′(1)=0,即1-=0,解得
a
=e.
e
(2)
f
′(
x
)=1-
x

e
①当
a
≤0时,
f
′(
x
)>0,
f
(
x
)为(-∞,+∞)上的增函数,所以函数
f
(
x)无极值.
②当
a
>0时,令
f
′(
x
)= 0,得e=
a
,即
x
=ln a.
x
∈(-∞,ln
a
)时,
f
′(
x
)<0;
x
∈(ln
a
,+∞)时,
f
′(
x
)>0,所以
f
(
x
)在(-∞,ln
a
)上单调递减,在(ln
a
, +∞)上
单调递增,故
f
(
x
)在
x
=ln
a
处取得极小值,且极小值为
f
(ln
a
)=ln
a
,无极大值.
综上,当
a
≤0时,函数
f
(
x
)无极值;
a
>0时,
f
(
x
)在
x
=ln
a
处取得极小值ln
a
,无极大值.
14.(2018·福州质 检)已知函数
f
(
x
)=
a
ln
x

x

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
)-2
x
在区间[1,e]上的最小值
h
(
a
).
解析:(1)
f
(
x
)的定义域为(0,+∞),
2a
2
x

ax

a
f
′(
x
)=+2
x

a
=,
xx
2
aa
a
a
x
因为
x
=3是
f
(
x
) 的极值点,
18-3
a

a
所以
f
′(3)== 0,解得
a
=9,
3
2
x
-9
x
+9? 2
x
-3??
x
-3?
所以
f
′(
x)==,
2
xx
3
所以当0<
x
<或
x>3时,
f
′(
x
)>0;
2
3
当<
x
<3时,
f
′(
x
)<0.
2
?
3
??
3
?
所以
f
(
x
)的单调递增区间为
?
0,
?
,(3,+∞),单调递减区间为
?
,3
?
.
?
2
??
2
?
(2)
g
(
x
)=
a
ln
x

x

ax
-2
x

2x

ax

a
?2
x

a
? ?
x
-1?

g
′(
x
)=-2=.
2
2
xx

g
′(
x
)=0,得
x
=或
x
=1.
2
a


①当≤1,即
a
≤2时,
g
(
x
)在[1,e]上为增函数,
2
ah
(
a
)
min

g
(1)=-
a< br>-1;
????
②当1<a
<2e时,
g(
x
)在
?
1,
?
上为减函数,在
?
,e
?
上为增函数,
2
?
2
??
2
?< br>a
1
?
a
?
h
(
a
)
mi n

g
??

a
ln -
a
2

a

2
a
aa
??< br>24
③当≥e,即
a
≥2e时,
g
(
x
)在 [1,e]上为减函数,
2
a
h
(
a
)
min< br>=
g
(e)=(1-e)
a
+e
2
-2e.
综上,
h
(
a
)
min
?
?
a
1

?
a
ln -
a

a
,2<
a
<2e,
24
?
?
?1-e?
a
+e-2e,< br>a
≥2e.
2
2

a
-1,
a
≤2 ,


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