3.(满分12分)(2012·山东高考)已知函数f(x)=(k为常数,e=2.718 28…是自然对数的底数),曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线与x轴平行.
1)求k的值;
2)求f(x)的单调区间;
3)设g(x)=xf′(x),其中f′(x)为f(x)的导函数.证明:对任意x>0,g(x)<1+e-2.
解:(1)由f(x)=,得f′(x)=,x∈(0,+∞由于曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线与x轴平行,所以f′(1)=0,因此k=1.
2)由(1)得f′(x)=(1-x-xln x),x∈(0,+∞
令h(x)=1-x-xln x,x∈(0,+∞当x∈(0,1)时,h(x)>0;当x∈(1,+∞时,h(x)<0.
又ex>0,所以当x∈(0,1)时,f′(x)>0;
当x∈(1,+∞时,f′(x)<0.
因此f(x)的单调递增区间为(0,1),单调递减区间为(1,+∞
3)证明:因为g(x)=xf′(x),所以g(x)=(1-x-xln x),x∈(0,+∞由(2)知h(x)=1-x-xln x,求导得h′(x)=-ln x-2=-(ln x-ln e-2),所以当x∈(0,e-2)时,h′(x)>0,函数h(x)单调递增;
当x∈(e-2,+∞时,h′(x)<0,函数h(x)单调递减.
所以当x∈(0,+∞时,h(x)≤h(e-2)=1+e-2.
又当x∈(0,+∞时,0<<1,所以当x∈(0,+∞时, h(x)<1+e-2,即g(x)<1+e-2.
综上所述,结论成立.
4.(满分12分)(2012·潍坊模拟)已知定义在区间[-2,t](t>-2)上的函数f(x)=(x2-3x+3)ex.
1)当t>1时,求函数y=f(x)的单调区间;
2)设m=f(-2),n=f(t),试证明m(3)设g(x)=f(x)+(x-2)ex,当x>1时,试判断方程g(x)=x的根的个数.
解:(1)f′(x)=(2x-3)ex+ex(x2-3x+3)
exx(x-1).
由于t>1,故当x∈(-2,0)时,f′(x)>0,f(x)单调递增;
当x∈(0,1)时,f′(x)<0,f(x)单调递减;
当x∈(1,t)时,f′(x)>0,f(x)单调递增.
综上,函数y=f(x)的单调递增区间为(-2,0),(1,t);单调递减区间为(0,1).
2)证明:m=f(-2)=13e-2,n=f(t)=(t2-3t+3)et,设h(t)=n-m=(t2-3t+3)et-13e-2,h′(t)=(2t-3)et+et(t2-3t+3)=ett(t-1)(t>-2).
h(t),h′(t)随t的变化情况如下表:
由上表可知h(t)的极小值为h(1)=e-=>0,又h(-2)=0,所以当t>-2时,h(t)>h(-2)=0,即h(t)>0,因此,n-m>0,即m(3)由题意知g(x)=(x2-3x+3)ex+(x-2)ex
(x-1)2ex.
问题转化为:判断当x>1时,方程(x-1)2ex=x的根的个数.
设φ(x)=(x-1)2ex-x(x>1),′x)=ex(x2-1)-1,再设k(x)=ex(x2-1)-1(x>1),k′(x)=ex(x2+2x-1),当x>1时,k′(x)>0,即k(x)在(1,+∞上单调递增,又k(1)=-1<0,k(2)=3e2-1>0,因此,在(1,2)上存在唯一的x0,使k(x0)=0,即存在唯一的x0∈(1,2),使φ′(x0)=0,(x),φx)随x的变化情况如下表:
由上表知φ(x)min=φ(x0)<φ1)=-1<0,又φ(2)=e2-2>0,故y=φ(x)的大致图像如图,因此y=φ(x)在(1,+∞上只有一个零点,即当x>1时,方程g(x)=x只有一个实根.
限时:90分钟满分:126分。
一、选择题(共10个小题,每小题5分,共50分)
1.(2012·潍坊模拟)集合m=x>0,集合n=,则m∩n=(
a.(0b.(1,+∞
c.(0,1d.(0,1)∪(1,+∞
解析:选b 因为集合m=(-0)∪(1,+∞集合n=[0,+∞所以m∩n=(1,+∞
2.已知命题p:x∈,sin x=,则綈p为( )
a.x∈,sin x=
b.x∈,sin x≠
c.x∈,sin x≠
d.x∈,sin x>
解析:选b 依题意得,命题綈p应为:x∈,sin x≠.
3.命题p:若a·b>0,则a与b的夹角为锐角;命题q:若函数f(x)在(-∞0]及(0,+∞上都是减函数,则f(x)在(-∞上是减函数.下列说法中正确的是( )
a.“p且q”是真命题 b.“p或q”是假命题。
c.綈p为假命题 d.綈q为假命题。
解析:选b ∵当a·b>0时,a与b的夹角为锐角或零度角,∴命题p是假命题;命题q是假命题,例如f(x)=综上可知,“p或q”是假命题.
4.命题“x∈[1,2],x2-a≤0”为真命题的一个充分不必要条件是( )
a.a≥4 b.a≤4 c.a≥5 d.a≤5
解析:选c 命题“x∈[1,2],x2-a≤0”为真命题的充要条件是a≥4.故其充分不必要条件是集合[4,+∞的真子集.
5.(2012·深圳模拟)已知点p(x,y)在不等式组表示的平面区域上运动,则z=x-y的最小值是( )
a.-2b.2
c.-1d.1
解析:选c 在坐标平面内画出不等式组表示的平面区域及直线x-y=0,平移该直线,当平移到经过该平面区域内的点(0,1)时,相应直线在x轴上的截距达到最小,此时z=x-y取得最小值,且最小值是-1.
6.函数f(x)满足f(0)=0,其导函数f′(x)的图像如图,则f(x)在[-2,1]上的最小值为( )
a.-1b.0
c.2d.3
解析:选a 由函数f(x)的导函数f′(x)的图像可知,函数f(x)为二次函数,且其图像的对称轴为x=-1,开口方向向上.设函数f(x)=ax2+bx+c(a>0),∵f(0)=0,∴c=0,f′(x)=2ax+b,又f′(x)的图像过点(-1,0)与点(0,2),则有。
a=1,b=2,∴f(x)=x2+2x,则f(x)在[-2,1]上的最小值为f(-1)=-1.
7.函数f(x)=1+log2x与g(x)=2-x+1在同一直角坐标系下的图像大致是( )
解析:选c 函数f(x)=1+log2x的图像是把函数y=log2x的图像向上平移一个单位长度得到的,函数f(x)的图像与x轴的交点坐标为,选项b、c、d中的图像均符合;函数g(x)=2-x+1=x-1的图像是把函数y=x的图像向右平移一个单位长度得到的,函数g(x)的图像与y轴的交点坐标为(0,2),选项a、c符合要求.故正确选项为c.
8.已知g(x)为三次函数f(x)=x3+ax2+cx的导函数,则它们的图像可能是( )
解析:选d 由题意知g(x)=f′(x)=ax2+2ax+c=a(x+1)2+c-a,则g(x)的图像关于直线x=-1对称,排除b、c;对选项a,由g(x)的图像知x=0是f(x)的极小值点,与f(x)的图像不相符,所以只有d项的图像是可能的.
9.(2012·合肥模拟)已知偶函数f(x)在区间[0,+∞上单调递增,则满足f()a.(2b.(-1)∪(2,+∞
c.[-2,-1)∪(2d.(-1,2)
解析:选c ∵f(x)是偶函数,∴f(-x)=f(x).又∵f()2.
10.若定义在r上的偶函数f(x)满足f(x+2)=f(x),且当x∈[0,1]时,f(x)=x,则函数y=f(x)-log3|x|的零点个数是( )
a.多于4个b.4个。
c.3个d.2个。
解析:选b 函数y=f(x)的图像与函数y=log3|x|的图像如图所示,由图示可得,函数y=f(x)-log3|x|的零点有4个.
二、填空题(共4个小题,每小题5分,共20分)
11.函数f(x)=的定义域为___
解析:由题意知。
解得故1答案:(1,2)∪(2,3]
12.设偶函数f(x)对任意x∈r,都有f(x+3)=-且当x∈[-3,-2]时,f(x)=2x,则f(2 012
解析:∵f(x+6)=-f(x),f(x)是以6为周期的函数,f(2 012)=f(6×335+2)=f(2).
又f(x)为偶函数,f(2)=f(-2)=2-2=.
答案:13.已知x>0,y>0,xlg 2+ylg 8=lg 2,则+的最小值是___
解析:因为xlg 2+ylg 8=lg 2x+lg 23y=lg(2x·23y)=lg 2x+3y=lg 2,所以x+3y=1,所以+=·x+3y)=2++≥2+2=4,当且仅当=,即x=,y=时等号成立,故+的最小值是4.
答案:414.设定义在r上的偶函数f(x)满足f(x+1)=-f(x),且f(x)在[-1,0]上是增函数,给出下列四个结论:①f(x)是周期函数;
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