参***。
1.解:对求导得①
ⅰ)当时,若,则,解得。
结合①,可知。
所以,是极小值点,是极大值点。
ⅱ)若为r上的单调函数,则在r上不变号,结合①与条件a>0,知。
在r上恒成立,因此,由此并结合a>0,知。
2.解:(ⅰ
令,得。当k>0时,的情况如下。
所以,的单调递减区间是()和;单高层区间是当k<0时,的情况如下。
所以,的单调递减区间是()和;单调增区间是。
ⅱ)当k>0时,因为,所以不会有。
当k<0时,由(ⅰ)知在(0,+)上的最大值是。
所以等价于。
解得。故当时,k的取值范围是。
3.解:(i)的定义域为,令。
当在(0,1)内是增函数;
当时,内是减函数;
故函数处取得最大值。
ii)(1)由(i)知,当时,有。
从而有,得,求和得。
即。2)①先证。
令。则于是。
由(1)得,即。
再证。记,则,于是由(1)得。
即。综合①②,2)得证。
4.解析:(i)由知,,而,且,则为的一个零点,且在内有零点,因此至少有两个零点。
解法1:,记,则。
当时,,因此在上单调递增,则在内至多只有一个零点。
又因为,则在内有零点,所以在内有且只有一个零点。
记此零点为,则当时,;当时,;
所以,当时,单调递减,而,则在内无零点;
当时,单调递增,则在内至多只有一个零点;
从而在内至多只有一个零点。综上所述,有且只有两个零点。
解法2:,记,则。
当时,,因此在上单调递增,则在内至多只有一个零点。
因此在内也至多只有一个零点,综上所述,有且只有两个零点。
ii)记的正零点为,即。
1)当时,由,即。而,因此,由此猜测:。下面用数学归纳法证明:
当时,显然成立;
假设当时,有成立,则当时,由知,,因此,当时,成立。
故对任意的,成立。
2)当时,由(1)知,在上单调递增。则,即。从而,即,由此猜测:。下面用数学归纳法证明:
当时,显然成立;
假设当时,有成立,则当时,由知,,因此,当时,成立。
故对任意的,成立。
综上所述,存在常数,使得对于任意的,都有。
5.解:(1)已知,,函数在上存在单调递增区间,即导函数在上存在函数值大于零的部分,。
2)已知0此时,由,所以函数。
6.解:(i)
i)若单调增加。
ii)若。且当。
所以单调增加,在单调减少。
ii)设函数则。
当。故当,
iii)由(i)可得,当的图像与x轴至多有一个交点,故,从而的最大值为。
不妨设。由(ii)得。
从而。由(i)知,
7.(i),所以在上单增。
当时,。ii)
由(i),当x<0时,,即有。
故。于是,即。
利用推广的均值不等式:
另解:,所以是上凸函数,于是。
因此,故。综上:
8.解 (ⅰ由题设易知,令得,当时,,故(0,1)是的单调减区间,当时,,故是的单调增区间,因此,是的唯一极值点,且为极小值点,从而是最小值点,所以最小值为。
ⅱ),设,则,当时,,即,当时,因此,在内单调递减,当时,,即,当时,,即。
ⅲ)满足条件的不存在。
证明如下:证法一假设存在 ,使对任意成立,即对任意,有 ,(
但对上述,取时,有 ,这与(*)左边不等式矛盾,因此,不存在 ,使对任意成立。
证法二假设存在,使对任意的成立。
由(ⅰ)知, 的最小值为。
又,而时,的值域为, 时, 的值域为,从而可取一个,使 ,即 ,故 ,与假设矛盾。
不存在 ,使对任意成立。
9.解:⑴ 当时,任意,则。
, 函数在上是增函数。
当时,同理,函数在上是减函数。
当时,,则;
当时,,则。
10.(1),令
所以是其极小值点,极小值为。是其极大值点,极大值为。
由。时方程无解。
时。方程的根为。
3),11.(i)解:,令。
当x变化时,的变化情况如下表:
所以,的单调递增区间是的单调递减区间是。
ii)证明:当。
由(i)知在(0,2)内单调递增,在内单调递减。
令。由于在(0,2)内单调递增,故。
取。所以存在即存在。
说明:的取法不唯一,只要满足即可)
iii)证明:由及(i)的结论知,从而上的最小值为。
又由,知。故。
从而。12.解:(ⅰ
由于直线的斜率为,且过点,故即。
解得,。ⅱ)由(ⅰ)知,所以。
考虑函数,则。
i)设,由知,当时,。而,故。
当时,,可得;
当x(1,+)时,h(x)<0,可得h(x)>0
从而当x>0,且x1时,f(x)-(0,即f(x)>+
ii)设00,故h’ (x)>0,而h(1)=0,故当x(1,)时,h(x)>0,可得h(x)<0,与题设矛盾。
iii)设k1.此时h’(x)>0,而h(1)=0,故当x(1,+)时,h(x)>0,可得h(x)<0,与题设矛盾。
综合得,k的取值范围为(-,0]
13.(i)解:求导得。
因为的极值点,所以。
解得经检验,符合题意,所以。
ii)解:①当时,对于任意的实数a,恒有成立;
当时,由题意,首先有,解得,由(i)知。令。且。
又内单调递增。
所以函数内有唯一零点,记此零点为。
从而,当时,
当。当时,
即内单调递增,在内单调递减,在内单调递增。
所以要使恒成立,只要。
成立。由,知。
将(3)代入(1)得。
又,注意到函数内单调递增,故。
再由(3)以及函数内单调递增,可得。
由(2)解得,
所以。综上,a的取值范围是。
14.解:(i)因故。
令。由已知。
又令由已知。
因此解得。因此。
又因为故曲线处的切线方程为。
(ii)由(i)知,从而有。
令。当上为减函数;
当在(0,3)上为增函数;
当时,上为减函数;
从而函数处取得极小值处取得极大值。
15.解:f'(x)=3x2+a,g'(x)=2x+b.
1)由题得f'(x)g'(x)≥0在[-1,+∞上恒成立.因为a>0,故3x2+a>0,进而2x+b≥0,即b≥-2x在[-1,+∞上恒成立,所以b≥2.
故实数b的取值范围是[2,+∞
2)令f'(x)=0,得x=.
若b>0,由a<0得0∈(a,b).又因为f'(0)g'(0)=ab<0,所以函数f(x)和g(x)在(a,b)上不是单调性一致的.因此b≤0.
现设b≤0,当x∈(-0)时,g'(x)<0;当x∈(-时,,f'(x)>0.
因此,当x∈(-时,f'(x)g'(x)<0.故由题设得a≥-且b≥-,从而-≤a<0,于是-≤b<0,因此|a-b|≤,且当a=,b=0时等号成立,又当a=,b=0时,f'(x)g'(x)=6x(x2-),从而当x∈(-0)时f'(x)g'(x)>0.
故函数f(x)和g(x)在(-,0)上单调性一致,因此|a-b|的最大值为.
16.解:对求导得①
i)当,若。
综合①,可知。
所以,是极小值点,是极大值点。
ii)若为r上的单调函数,则在r上不变号,结合①与条件a>0,知在r上恒成立,因此由此并结合,知。
17.解:(ⅰ
令,得.与的情况如下:
所以,的单调递减区间是();单调递增区间是。
ⅱ)当,即时,函数在[0,1]上单调递增,所以(x)在区间[0,1]上的最小值为。
当时,由(ⅰ)知上单调递减,在上单调递增,所以在区间[0,1]上的最小值为;
当时,函数在[0,1]上单调递减,所以在区间[0,1]上的最小值为。
18.解:(i)由f(e)=2,代入f(x)=-ax+b+axlnx,得b=2;
ii)由(i)可得f(x)=-ax+2+axlnx,函数f(x)的定义域为(0,+∞从而f′(x)=alnx,a≠0,故。
当a>0时,由f′(x)>0得x>1,由f′(x)<0得0<x<1;
当a<0时,由f′(x)>0得0<x<1,由f′(x)<0得x>1;
综上,当a>0时,函数f(x)的单调递增区间为(1,+∞单调递减区间为(0,1);
当a<0时,函数f(x)的单调递增区间为(0,1),单调递减区间为(1,+∞
iii)当a=1时,f(x)=-x+2+xlnx,f′(x)=lnx,由(ii)可得,当x∈(,e),f(x),f′(x)变化情况如下表:
又f()=2-<2,所以y=f(x)在[,e]上的值域为[1,2],据此可得,若,则对每一个t∈[m,m],直线y=t与曲线y=f(x)(x∈[,e])都有公共点;
并且对每一个t∈(-m)∪(m,+∞直线y=t与曲线y=f(x)(x∈[,e])都没有公共点;
综上当a=1时,存在最小实数m=1和最大的实数=2m(m<m),使得对每一个t∈[m,m],直线y=t与曲线y=f(x)(x∈[,e])都有公共点.
19.解:函数的定义域为。
当的判别式。
当有两个零点,
且当内为增函数;
当内为减函数;
当内为增函数;
当内为增函数;
当在定义域内有唯一零点,且当内为增函数;当时,内为减函数。
的单调区间如下表:
(其中)20.解:(i)f'(x)=3x2+4ax+b,g'(x)=2x-3.
由于曲线y=f(x)与y=g(x)在点(2,0)处有相同的切线l.
故有f(2)=g(2)=0,f'(2)=g'(2)=1.
由此得,解得,所以a=-2,b=5..切线的方程为x-y-2=0.
ii)由(i)得f(x)=x3-4x2+5x-2,所以f(x)+g(x)=x3-3x2+2x.
依题意,方程x(x2-3x+2-m)=0,有三个互不相等的实根0,x1,x2,故x1,x2是x2-3x+2-m=0的两相异实根.
所以△=9-4(2-m)>0,解得m>-.
又对任意的x∈[x1,x2],f(x)+g(x)<m(x-1)恒成立,特别地取x=x1时,f(x1)+g(x1)<m(x1-1)成立,得m<0.
由韦达定理得x1+x2=3>0,x1x2=2-m>0.故0<x1<x2.
对任意的x∈[x1,x2],x-x2≤0,x-x1≥0,x>0.
则f(x)+g(x)-mx=x(x-x1)(x-x2)≤0,又f(x1)+g(x1)-mx1=0.
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