内容正文:
规范答题1 函数与导数
专题一 函数与导数
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命题分析
函数与导数问题在高考中一般作为压轴题,主要考查函数的单调性、不等式证明、恒成立问题和零点问题,以及直观想象、逻辑推理、数学运算的核心素养.
典例 (12分)(2021·新高考全国Ⅱ)已知函数f(x)=(x-1)ex-ax2+b.
(1)讨论f(x)的单调性;
(2)从下面两个条件中选一个,证明:f(x)有一个零点.
步骤要点
(1)分类讨论:分类讨论确定函数的单调性.
(2)选择条件:在所给的条件中选择一个适合自己的.
(3)巧算、估算:根据选择的条件,结合单调性;估算出特殊函数值.
(4)数形结合:结合单调性及特殊函数值,画出草图,利用函数零点存在定理判断零点.
解 (1)由函数的解析式可得f′(x)=x(ex-2a), 1分
当a≤0时,若x∈(-∞,0),则f′(x)<0,f(x)单调递减,
若x∈(0,+∞),则f′(x)>0,f(x)单调递增; 2分
规范解答
若x∈(ln(2a),0),则f′(x)<0,f(x)单调递减,
若x∈(0,+∞),则f′(x)>0,f(x)单调递增; 4分
若x∈(0,ln(2a)),则f′(x)<0,f(x)单调递减,
若x∈(ln(2a),+∞),则f′(x)>0,f(x)单调递增. 6分
(2)证明 若选择条件①:
而函数在区间(-∞,0)上单调递增,故函数在区间(-∞,0)上有一个零点. 9分
f(ln(2a))=2a[ln(2a)-1]-a[ln(2a)]2+b
>2a[ln(2a)-1]-a[ln(2a)]2+2a
=2aln(2a)-a[ln(2a)]2
=aln(2a)[2-ln(2a)],
结合函数的单调性可知函数在区间(0,+∞)上没有零点.
综上可得,题中的结论成立. 12分
若选择条件②:
当b≥0时,e2>4,4a<2,f(2)=e2-4a+b>0,
而函数在区间(0,+∞)上单调递增,
故函数在区间(0,+∞)上有一个零点. 7分
当b<0时,构造函数H(x)=ex-x-1,则H′(x)=ex-1,
当x∈(-∞,0)时,H′(x)<0,H(x)单调递减,
当x∈(0,+∞)时,H′(x)>0,H(x)单调递增,
注意到H(0)=0,故H(x)≥0恒成立,从而有ex≥x+1,此时:
f(x)=(x-1)ex-ax2+b≥(x-1)(x+1)-ax2+b=(1-a)x2+b-1(x≥1),
而函数在区间(0,+∞)上单调递增,
故函数在区间(0,+∞)上有一个零点. 9分
f(ln(2a))=2a[ln(2a)-1]-a[ln(2a)]2+b
≤2a[ln(2a)-1]-a[ln(2a)]2+2a
=2aln(2a)-a[ln(2a)]2
=aln(2a)[2-ln(2a)],
故aln(2a)[2-ln(2a)]<0, 11分
结合函数的单调性可知函数在区间(-∞,0)上没有零点.
综上可得,题中的结论成立. 12分
阅卷细则
(1)求导正确给1分;
(2)第(1)问未讨论只给求导的分;
(3)第(1)问漏讨论a= 扣1分;
(4)选①时,证明在(-∞,0)上有一个零点给3分;
(5)选②时,不等式ex≥x+1直接用不证明,不扣分.
本课结束
①<a≤,b>2a;
②0<a<,b≤2a.
当0<a<时,若x∈(-∞,ln(2a)),则f′(x)>0,f(x)单调递增,
当a=时,f′(x)≥0,f(x)在R上单调递增;
当a>时,若x∈(-∞,0),则f′(x)>0,f(x)单调递增,
由于<a≤,故1<2a≤e2,则b>2a>1,f(0)=b-1>0, 8分
由于<a≤,1<2a≤e2,故aln(2a)[2-ln(2a)]≥0,
f = -a×+b<0,
由于0<a<,故2a<1,则f(0)=b-1≤2a-1<0,
当x>时,(1-a)x2+b-1>0,取x0=+1,则f(x0)>0,
即f(0)<0,f >0,
由于0<a<,0<2a<1,
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