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1、第25練 高考大題突破練——導數(shù)
訓練目標
(1)導數(shù)的綜合應用;(2)壓軸大題突破.
訓練題型
(1)導數(shù)與不等式的綜合;(2)利用導數(shù)研究函數(shù)零點;(3)利用導數(shù)求參數(shù)范圍.
解題策略
(1)不等式恒成立(或有解)可轉(zhuǎn)化為函數(shù)的最值問題,函數(shù)零點可以和函數(shù)圖象相結(jié)合;(2)求參數(shù)范圍可用分離參數(shù)法.
1.(2015·課標全國Ⅱ)設函數(shù)f(x)=emx+x2-mx.
(1)證明:f(x)在(-∞,0)上單調(diào)遞減,在(0,+∞)上單調(diào)遞增;
(2)若對于任意x1,x2∈[-1,1],都有|f(x1)-f(x2)|≤e-1,求m的取值范圍.
2.
2、(2015·課標全國Ⅰ)已知函數(shù)f(x)=x3+ax+,g(x)=-lnx.
(1)當a為何值時,x軸為曲線y=f(x)的切線;
(2)用min{m,n}表示m,n中的最小值,設函數(shù)h(x)=min{f(x),g(x)}(x>0),討論h(x)零點的個數(shù).
3.已知函數(shù)f(x)=(x+1)e-x(e為自然對數(shù)的底數(shù)).
(1)求函數(shù)f(x)的單調(diào)區(qū)間;
(2)設函數(shù)φ(x)=xf(x)+tf′(x)+e-x,存在實數(shù)x1,x2∈[0,1],使得2φ(x1)<φ(x2)成立,求實數(shù)t的取值范圍.
4.(20
3、16·山東)已知f(x)=a(x-lnx)+,a∈R.
(1)討論f(x)的單調(diào)性;
(2)當a=1時,證明f(x)>f′(x)+對于任意的x∈[1,2]成立.
5.已知函數(shù)f(x)=xlnx和g(x)=m(x2-1)(m∈R).
(1)m=1時,求方程f(x)=g(x)的實根;
(2)若對任意的x∈(1,+∞),函數(shù)y=g(x)的圖象總在函數(shù)y=f(x)圖象的上方,求m的取值范圍;
(3)求證:++…+>ln(2n+1) (n∈N*).
答案精析
1.(1)證明 f′(x)=m(emx-1)+2x.
4、若m≥0,則當x∈(-∞,0)時,emx-1≤0,f′(x)<0;
當x∈(0,+∞)時,emx-1≥0,f′(x)>0.
若m<0,則當x∈(-∞,0)時,emx-1>0,f′(x)<0;
當x∈(0,+∞)時,emx-1<0,f′(x)>0.
所以函數(shù)f(x)在(-∞,0)上單調(diào)遞減,
在(0,+∞)上單調(diào)遞增.
(2)解 由(1)知,對任意的m,f(x)在[-1,0]上單調(diào)遞減,在[0,1]上單調(diào)遞增,故f(x)在x=0處取得最小值.所以對于任意x1,x2∈[-1,1],|f(x1)-f(x2)|≤e-1的充要條件是
即①
設
5、函數(shù)g(t)=et-t-e+1,
則g′(t)=et-1.
當t<0時,g′(t)<0;當t>0時,g′(t)>0.
故g(t)在(-∞,0)上單調(diào)遞減,在(0,+∞)上單調(diào)遞增.
又g(1)=0,g(-1)=e-1+2-e<0,故當t∈[-1,1]時,g(t)≤0.
當m∈[-1,1]時,g(m)≤0,g(-m)≤0,即①式成立;
當m>1時,g(m)>0,即em-m>e-1;
當m<-1時,g(-m)>0,即e-m+m>e-1.
綜上,m的取值范圍是[-1,1].
2.解 (1)設曲線y=f(x)與x軸相切
6、于點(x0,0),則f(x0)=0,f′(x0)=0,
即解得x0=,a=-.
因此,當a=-時,x軸為曲線y=f(x)的切線.
(2)當x∈(1,+∞)時,g(x)=-lnx<0,從而h(x)=min{f(x),g(x)}≤g(x)<0,
故h(x)在(1,+∞)上無零點.
當x=1時,若a≥-,則f(1)=a+≥0,h(1)=min{f(1),g(1)}=g(1)=0,
故1是h(x)的一個零點;若a<-,則f(1)<0,h(1)=min{f(1),g(1)}=f(1)<0,
故1不是h(x)的零點.
當x∈(0,1)時,g(x)=-lnx&g
7、t;0.所以只需考慮f(x)在(0,1)上的零點個數(shù).
(ⅰ)若a≤-3或a≥0,則f′(x)=3x2+a在(0,1)上無零點,故f(x)在(0,1)上單調(diào).而f(0)=,f(1)=a+,所以當a≤-3時,f(x)在(0,1)上有一個零點;當a≥0時,f(x)在(0,1)上沒有零點.
(ⅱ)若-3<a<0,則f(x)在(0, )上單調(diào)遞減,在( ,1)上單調(diào)遞增,故在(0,1)中,當x=時,f(x)取得最小值,最小值為f( )=+.
①若f( )>0,即-<a<0,f(x)在(0,1)上無零點;
②若f( )=0,即a=-,
則f(x)在(0,1)上有唯
8、一零點;
③若f( )<0,即-3<a<-,由于f(0)=,f(1)=a+,
所以當-<a<-時,f(x)在(0,1)上有兩個零點;當-3<a≤-時,f(x)在(0,1)上有一個零點.
綜上,當a>-或a<-時,h(x)有一個零點;當a=-或a=-時,h(x)有兩個零點;當-<a<-時,h(x)有三個零點.
3.解 (1)∵函數(shù)的定義域為R,f′(x)=-,
∴當x<0時,f′(x)>0;
當x>0時,f′(x)<0,
∴f(x)在(-∞,0)上單調(diào)遞增,
在(0,+∞)上單調(diào)遞減.
(2
9、)假設存在x1,x2∈[0,1],使得2φ(x1)<φ(x2)成立,
則2[φ(x)]min<[φ(x)]max.
∵φ(x)=xf(x)+tf′(x)+e-x=,
∴φ′(x)==-.
對于x∈[0,1],
①當t≥1時,φ′(x)≤0,φ(x)在[0,1]上單調(diào)遞減,
∴2φ(1)<φ(0),即t>3->1.
②當t≤0時,φ′(x)>0,φ(x)在[0,1]上單調(diào)遞增,
∴2φ(0)<φ(1),即t<3-2e<0.
③當0<t<1時,若x∈[0,t),
則φ′(x)<0,φ(x)在[0,t)上單調(diào)
10、遞減;
若x∈(t,1],則φ′(x)>0,φ(x)在(t,1]上單調(diào)遞增,
∴2φ(t)<max{φ(0),φ(1)},
即2·<max.(*)
由(1)知,g(t)=2·在[0,1]上單調(diào)遞減,
故≤2·≤2,而≤≤,
∴不等式(*)無解.
綜上所述,t的取值范圍為
(-∞,3-2e)∪.
4.(1)解 f(x)的定義域為(0,+∞),
f′(x)=a--+=.
當a≤0時,x∈(0,1)時,f′(x)>0,f(x)單調(diào)遞增,
x∈(1,+∞)時,f′(x)<0,f(x)單調(diào)遞減.
當a>0時,f′
11、(x)=.
①當0<a<2時,>1,
當x∈(0,1)或x∈時,f′(x)>0,f(x)單調(diào)遞增,
當x∈時,f′(x)<0,f(x)單調(diào)遞減.
②當a=2時,=1,在x∈(0,+∞)內(nèi),f′(x)≥0,f(x)單調(diào)遞增.
③當a>2時,0<<1,當x∈或x∈(1,+∞)時,f′(x)>0,f(x)單調(diào)遞增,
當x∈時,f′(x)<0,f(x)單調(diào)遞減.
綜上所述,當a≤0時,f(x)在(0,1)內(nèi)單調(diào)遞增,在(1,+∞)內(nèi)單調(diào)遞減;
當0<a<2時,f(x)在(0,1)內(nèi)單調(diào)遞增,在內(nèi)單調(diào)遞減,
在內(nèi)單
12、調(diào)遞增;
當a=2時,f(x)在(0,+∞)內(nèi)單調(diào)遞增;
當a>2時,f(x)在內(nèi)單調(diào)遞增,在內(nèi)單調(diào)遞減,在(1,+∞)內(nèi)單調(diào)遞增.
(2)證明 由(1)知,a=1時,
f(x)-f′(x)=x-lnx+-
=x-lnx++--1,x∈[1,2].
設g(x)=x-lnx,h(x)=+--1,x∈[1,2],則f(x)-f′(x)=g(x)+h(x).
由g′(x)=≥0,
可得g(x)≥g(1)=1,當且僅當x=1時取得等號.又h′(x)=,
設φ(x)=-3x2-2x+6,則φ(x)在x∈[1,2]上單調(diào)遞減.
因為φ(1)=1,φ(2)=-10,
所以?x0∈
13、(1,2),使得x∈(1,x0)時,φ(x)>0,x∈(x0,2)時,φ(x)<0.
所以h(x)在(1,x0)內(nèi)單調(diào)遞增,
在(x0,2)內(nèi)單調(diào)遞減.
由h(1)=1,h(2)=,可得h(x)≥h(2)=,
當且僅當x=2時取得等號.
所以f(x)-f′(x)>g(1)+h(2)=,
即f(x)>f′(x)+對于任意的x∈[1,2]成立.
5.(1)解 m=1時,f(x)=g(x),即xlnx=x2-1,
而x>0,所以方程即為lnx-x+=0.
令h(x)=lnx-x+,
則h′(x)=-1-=
=<0,
而h(1)=0,故方程f
14、(x)=g(x)有唯一的實根x=1.
(2)解 對于任意的x∈(1,+∞),函數(shù)y=g(x)的圖象總在函數(shù)y=f(x)圖象的上方,
即?x∈(1,+∞),f(x)<g(x),即lnx<m(x-),
設F(x)=lnx-m(x-),即?x∈(1,+∞),F(xiàn)(x)<0,
F′(x)=-m(1+)=.
①若m≤0,則F′(x)>0,F(xiàn)(x)>F(1)=0,這與題設F(x)<0矛盾.
②若m>0,方程-mx2+x-m=0的判別式Δ=1-4m2,
當Δ≤0,即m≥時,F(xiàn)′(x)≤0,
∴F(x)在(1,+∞)上單調(diào)遞減,
∴F(x)<F(
15、1)=0,即不等式成立.
當Δ>0,即0<m<時,方程-mx2+x-m=0有兩個實根,設兩根為x1,x2且x1<x2,則
∴方程有兩個正實根且0<x1<1<x2.
當x∈(1,x2)時,F(xiàn)′(x)>0,F(xiàn)(x)單調(diào)遞增,F(xiàn)(x)>F(1)=0與題設矛盾.
綜上所述,實數(shù)m的取值范圍是.
(3)證明 由(2)知,當x>1時,m=時,lnx<(x-)成立.
不妨令x=>1(k∈N*),
∴l(xiāng)n<=,
ln(2k+1)-ln(2k-1)<(k∈N*),
累加可得++…+>ln(2n+1)(n∈N*).