内容正文:
第二节 导数与函数的单调性
[基础巩固练]
1.函数f(x)=(x+2)ex的单调递减区间是( )
A.(-∞,-3) B.(0,3)
C.(-3,0) D.(-3,+∞)
解析:A [f′(x)=ex+(x+2)ex=(x+3)ex,令f′(x)<0,得x<-3,所以函数f(x)的单调递减区间是(-∞,-3),故选A.]
2.函数f(x)=的图象大致为( )
解析:B [函数f(x)=的定义域为{x|x≠0,x∈R},当x>0时,函数f′(x)=,可得函数的极值点为x=1,当x∈(0,1)时,函数是减函数,x>1时,函数是增函数,并且f(x)>0,选项B、D满足题意.当x<0时,函数f(x)=<0,选项D不正确,选项B正确.]
3.(2023·深圳质检)若函数f(x)=-x2+4x+bln x在区间(0,+∞)上是减函数,则实数b的取值范围是( )
A.[-1,+∞) B.(-∞,-1]
C.(-∞,-2] D.[-2,+∞)
解析:C [∵f(x)=-x2+4x+bln x在(0,+∞)上是减函数,∴f′(x)≤0在(0,+∞)上恒成立,即f′(x)=-2x+4+≤0,即b≤2x2-4x,∵2x2-4x=2(x-1)2-2≥-2,∴b≤-2.]
4.(2023·吉安模拟)已知实数a,b,c,满足ln b=ea=c,则a,b,c的大小关系为( )
A.a>b>c B.c>b>a
C.b>c>a D.a>c>b
解析:C [构造函数f(x)=ex-x,利用导数求出函数的单调区间及最值,再根据已知条件即可得出答案.
设f(x)=ex-x,则f′(x)=ex-1,当x<0时,f′(x)<0,当x>0时,f′(x)>0,所以f(x)在(-∞,0)上单调递减,在(0,+∞)上单调递增,所以f(x)min=f(0)=1>0,故ex>x,所以c=ea>a,又ln b=c,所以b=ec>c,所以b>c>a.故选C.]
5.(多选)已知函数f(x)=x(ex+e-x),则( )
A.f(x)是偶函数
B.f(x)单调递增
C.曲线y=f(x)在点(0,f(0))处切线的斜率为0
D.f(log23)+f>0
解析:BD [函数定义域为R,又f(-x)=-x(e-x+ex)=-f(x),所以函数为奇函数,故A错误;
f′(x)=(ex+e-x)+x(ex-e-x),当x=0时,
f′(x)>0,
当x>0时,ex+e-x>0,ex>1,0<<1,所以ex-e-x>0,x(ex-e-x)>0,所以f′(x)>0,当x<0时,ex+e-x>0,0<ex<1,>1,
所以ex-e-x<0,x(ex-e-x)>0,所以f′(x)>0,
综上f′(x)>0恒成立,故f(x)单调递增,故B正确;由B得,曲线y=f(x)在点(0,f(0))处切线的斜率为k=f′(0)=2,故C错误;因为f(x)在R上单调递增,且log23>log2=,所以f(log23)>f,所以f(log23)+f=f(log23)-f>0,故D正确.故选BD.]
6.(多选)(2023·深圳五校联考)下列不等式成立的是( )
A.2ln <ln 2
B.ln <ln
C.5ln 4<4ln 5
D.π>eln π
解析:AD [设f(x)=(x>0),则f′(x)=,所以当0<x<e时,f′(x)>0,函数f(x)单调递增;当x>e时,f′(x)<0,函数f(x)单调递减.因为<2<e,所以f<f(2),即2ln <ln 2,故选项A正确;因为<<e,所以f()<f(),即ln >ln ,故选项B不正确;因为e<4<5,所以f(4)>f(5),即5ln 4>4ln 5,故选项C不正确;因为e<π,所以f(e)>f(π),即π>eln π,故选项D正确.]
7.写出一个同时具有下列性质①②的函数f(x)=________.
①f(x1x2)=f(x1)f(x2);②当x∈(-∞,0)时,f′(x)<0;
解析:结合导数以及函数运算得出正确答案.
依题意,当x∈(-∞,0)时,f′(x)<0,即f(x)在区间(-∞,0)上为减函数,且f(x1x2)=f(x1)f(x2),对函数f(x)=x2,在区间(-∞,0)上为减函数,任取x1,x2∈R,f(x1x2)=(x1x2)2=x·x=f(x1)·f(x2),符合题意.(答案不唯一)
答案:f(x)=x2(答案不唯一)
8.(2023·聊城模拟)若函数y=-x3+ax有三个单调区间,则实数a的取值范围是________.
解析:y′=-x2+a,y=-x3+ax有三个单调区间,则方程-x2+a=0应有两个不等实根,故a>0.
答案:(0,+∞)
9.已知函数f(x)=(k为常数,e是自然对数的底数)