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
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
.
又
?
(
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
数
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
时
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
式
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
.
当
x
∈(-∞,ln
a
)时,
f
′(
x
)<0;
当
x
∈(ln
a
,+∞)时,
f
′(
x
)>0.
故
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
?
当x
∈
?
-∞,ln
?
-
??
时,
f<
br>′(
x
)<0;
??
2
??
当
x
∈
?
ln
?
-
?
,+∞
?
时,
f
′(
x
)>0;
??
2
??
2
x
?
a
?
??
a
??
???
a
?
故
f
(
x
)在
?
-∞,ln
?-
??
上单调递减,
??
2
??
在
?
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,
?
即
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,
故
a
<2.
(2)当
a
=-1时,
f
(
x
)=
x
(ln
x
+1),
f
′(
x
)=ln
x
+2,
1
由
f
′(
x
)=0得
x
=
2<
br>.
e
111
当0
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0
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
设
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
或
x
=
a
+
a
2
-4
2
.
?
a
-
a
2
-4
??
a
+
a
2
-4
?
当
x
∈
?
0,
?
∪
?
,+∞
?
时,
?
′
(
x
)<0;
22
????
?
a
-
a<
br>2
-4
a
+
a
2
-4
?
当
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
又
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
值
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
令
f
′(
x
)>0,解得
x
<-2或
x
>1
,
令
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),
故
f
′(
x
)在(0,+∞)上有两个不同的零点,
ln
x
+1
令
f
′(
x
)=0,则2
a
=,
?
1
?
B.
?
0,
?
?
2
?
D.(0,+∞)
x
ln
x
+1-ln
x
设
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,
而
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
当
m
≤0时,
f
′(
x
)>0,∴
f
(
x
)在(0,+∞)上单调递增;
当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
令
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
即
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,
?
和
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
?
又
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,
令
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
)
又
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
?
当
x
∈
?
0,
?
时,
f
′(
x
)>
0;
?
n
?
?
1
?
当
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>??
设
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
又
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,
得
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; 当
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?
则
g
′(
x
)=-2=.
2
2
xx
令
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<
<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
,