内容正文:
高分小卷 解答题6函数、导数
[时间:90分钟]
1.[2020·北京卷] 已知函数f(x)=12-x2.
(1)求曲线y=f(x)的斜率等于-2的切线方程.
(2)设曲线y=f(x)在点(t,f(t))处的切线与坐标轴围成的三角形的面积为S(t),求S(t)的最小值.
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A新全国Ⅰ卷真题演练含类似新高考省份真题
2.[2021·新高考Ⅰ卷] 已知函数f(x)=x(1-ln x).
(1)讨论f(x)的单调性.
(2)设a,b为两个不相等的正数,且b ln a-a ln b=a-b,
解:(1)f′(x)=-ln x,令f′(x)=0,得x=1,
当0<x<1时,f′(x)>0,f(x)单调递增;
当x>1时,f′(x)<0,f(x)单调递减.
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∵m(1-ln m)=n(1-ln n)>m,
要证m+n<e,
即证n(1-ln n)+n<e,
令g(x)=x(1-ln x)+x,1<x<e,
∴g′(x)=1-ln x-1+1=1-ln x>0,
∴g(x)在(1,e)上单调递增,
∴g(x)<g(e)=e,
∴g(n)<e,证毕.
3.[2022·新高考Ⅱ卷] 已知函数f(x)=xeax-ex.
(1)当a=1时,讨论f(x)的单调性.
(2)当x>0时,f(x)<-1,求a的取值范围.
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4.[2022·新高考Ⅰ卷] 已知函数f(x)=ex-ax和g(x)=ax-ln x有相同的最小值.
(1)求a.
(2)证明:存在直线y=b,其与两条曲线y=f(x)和y=g(x)共有三个不同的交点,并且从左到右的三个交点的横坐标成等差数列.
解:(1)f(x)=ex-ax的定义域为R,
而f′(x)=ex-a,
若a≤0,则f′(x)>0,此时f(x)无最小值,故a>0.
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B新全国Ⅰ卷地区模拟题演练
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由f′(x)>0得0<x<1;
由f′(x)<0得x>1.
所以f(x)的单调递增区间为(0,1),单调递减区间为(1,+∞),
所以当x=1时,函数f(x)有最大值f(1)=0,无最小值.
当a=1时,函数f(x)有唯一的零点x=1;
当a>1时,函数f(x)有两个不同的零点.
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解:(1)因为f(x)=12-x2,所以f′(x)=-2x,设切点为(x0,12-x),则-2x0=-2,即x0=1,所以切点为(1,11),由点斜式可得切线方程为y-11=-2(x-1),即2x+y-13=0.
(2)显然t≠0,因为y=f(x)在点(t,12-t2)处的切线方程为y-(12-t2)=-2t(x-t),令x=0,得y=t2+12,令y=0,得x=,所以S(t)=×(t2+12)·,不妨设t>0(t<0时,结果一样),
则S(t)==,
所以S′(t)==
==,
由S′(t)>0,得t>2,由S′(t)<0,得0<t<2,所以S(t)在(0,2)上单调递减,在(2,+∞)上单调递增,所以当t=2时,S(t)取得极小值,也是最小值,为S(2)==32.
证明:2<+<e.
(2)证明:∵b ln a-a ln b=a-b,
∴-=-,
∴=,
令=m,=n,即证2<m+n<e,
∴m(1-ln m)=n(1-ln n).
令f(x)=x(1-ln x),由(1)知
当0<x<1时,f(x)单调递增;当x>1时,
f(x)单调递减.
∵f(m)=f(n),∴0<m<1,1<n<e,
要证m+n>2,即证f(n)<f(2-m),
即证f(m)<f(2-m).
令F(x)=f(x)-f(2-x)=x(1-ln x)-(2-x)[1-ln (2-x)],
x∈(0,1),
F′(x)=-ln x-ln (2-x)=ln >0,F(x)单调递增,
∴F(x)<F(1)=0,左边证毕.再证右边:
(3)设n∈N*,证明:++…+>ln (n+1).
解:(1)当a=1时,f=ex,
则f′=xex,当x<0时,f′<0;当x>0时,
f′>0,故f的单调递减区间为,
单调递增区间为.
(2)设h=xeax-ex+1,则
h=0,
又h′=eax-ex,设
g=eax-ex,
则g′=eax-ex,
若a>,则g′=2a-1>0,
因为g′为连续不间断函数,
故存在x0∈,使得∀x∈,
总有g′>0,
故g在上单调递增,故
g>g=0,
故h在上单调递增,故
h>h=0,与题设矛盾.
若0<a≤,则h′=eax-ex=eax+ln (1+ax)-ex,
下证:对任意x>0,总有ln <