内容正文:
hh
第三章 一元函数的导数及其应用
课时作业16 导数的概念及其意义、导数的运算
-
一、单项选择题
1.(2023·四川仁寿铧强中学模拟)已知函数y=
f(x)在x=x0 处的导数为2,则
lim
Δx→0
f(x0+Δx)-f(x0)
2Δx =
( )
A.0 B.12
C.1 D.2
2.(2023·吉林五校高三开学考试)设某高山滑雪
运动员在一次滑雪训练中滑行路程l(单位:
m)与时间t(单位:s)之间的关系为l(t)=
2t2+
3
2t
,下列说法正确的是 ( )
A.当t=3
s时,运动员的滑雪速度为l(3)
m/s
B.当t=3
s时,运动员的滑雪速度为l'(3)
m/s
C.函数l(t)在[0,+∞)上单调递减
D.函数l(t)在[0,+∞)上不是单调函数
3.(2023·江西丰城高三 开 学 摸 底)曲线y =
1
3x
3+2ln
x 上任意一点处的切线斜率的最小
值为 ( )
A.3 B.2
C.32 D.1
4.(2024·安徽皖南八校高三开学考试)若曲线
y=ln
x+x2的一条切线的斜率为3,则该切线
的方程可能为 ( )
A.3x-y-1=0
B.3x-y+1=0
C.3x-y-2=0
D.3x-y-1-ln
2=0
5.若曲线y=
ln
x+a
x
在点(1,a)处的切线与直
线l:2x-y+5=0垂直,则实数a= ( )
A.12 B.1
C.32 D.2
6.已知曲线f(x)=ex 在点P(0,f(0))处的切线
也是曲线g(x)=ln(ax)的一条切线,则a 的
值为 ( )
A.e3 B.
e
2
C.e2 D.e
3
3
二、多项选择题
7.已知过点A(a,0)作曲线y=(1+x)ex 的切线
有且仅有1条,则a的可能取值为 ( )
A.-5 B.-3
C.-1 D.1
8.(2024·广东东莞高三开学考试)甲工厂八年来
某种产品年产量y 与时间x(单位:年)的函数
关系如图所示.
现有下列四种说法,其中正确的有 ( )
A.前四年该产品年产量增长速度越来越快
B.前四年该产品年产量增长速度越来越慢
C.第四年后该产品停止生产
D.第四年后该产品年产量保持不变
9.(2023·河北保定二模)若直线y=3x+m 是曲
线y=x3(x >0)与曲线y=-x2+nx -
6(x >0)的公切线,则 ( )
A.m=-2 B.m=-1
C.n=6 D.n=7
三、填空题
10.一个质点做直线运动,其位移s(单位:m)与时间
t(单位:s)满足函数关系式s=3t2+4t3,则当
t=1时,该质点的瞬时速度为 m/s.
-320-
第三章 一元函数的导数及其应用 3
11.如图,函数y=f(x)的图象在点P(4,f(4))
处的切线方程是y =-2x +9,则f(4)=
,f'(4)= .
12.(2023·新疆阿勒泰三模)已知函数f(x)=
2ln
x-x,直线y=x-2t是y=f(x)的一
条切线,则t= ;若g(x)=x2-x+
a,且y=f(x)与y=g(x)总存在相同的切
线,则实数a的取值范围为 .
四、解答题
13.设曲线y=e-x(x≥0)在点M(t,e-t)处的切
线l与x 轴,y 轴围成的三角形面积为S(t).
(1)求切线l的方程;
(2)求S(t)的解析式.
14.给定实数m>0,函数f(x)=ln
x+mx-m,
求经过点P(1,0)的曲线y=f(x)的切线的
条数.
2
15.已知函数f(x)=2x3-3x,若过点M(1,m-
1)存在三条直线与曲线y=f(x)相切,则m
的取值范围为 .
16.(2023·山东青岛高三摸底)已知曲线f(x)=
2
3x
3-x2+ax-1上存在两条斜率为3的不
同切线,且切点的横坐标都大于零,则实数a
的取值范围为 .
-321-
参
考
答
案
2,所以e-0.9+0.1x =
2
3
,所以 -0.9+
0.1x =ln
2
3 =ln
2-ln
3≈0.7-
1.1,解得x =5,所以若银行希望实
际还款比例为40%,则贷款人的年收
入约为5万元.故选D.
16.16 58
解析:设搭建牛奶类车间 m 间,酸奶
类车间(60-m)间,则有
50m+30(60-m)≤3
000×90%,
50m+30(60-m)≥3
000×80%,
解得30≤m ≤45,
又m ∈N+,故方案有16种;
由
mx+(60-m)×0.5
60 ≥0.9x
,得
(m-54)x + (30-0.5m)≥0,又
30≤m ≤45,
故x ≤
0.5m-30
m-54 =
30-0.5m
54-m =
1
2
·
30-
1
2m
27-
1
2m
=
1
2
1+
3
27-
1
2m
在m ∈ [30,45]上恒成立,
根据复合函数的单调性易得y =1+
3
27-
1
2m
在m ∈ [30,45]上单调递
增,所以1
2
1+
3
27-
1
2m min =
1
2 1+
3
27-15 = 58,
所以x ≤
5
8
,即x 的最大值为58.
第三章 一元函数的导数
及其应用
课时作业16 导数的概念
及其意义、导数的运算
1.C 2.B 3.A
4.C 设 切 线 的 切 点 坐 标 为 (x0,y0),
y=ln
x+x2,y'=
1
x +2x
,x0>0,
y'|x=x0 =
1
x0
+2x0 =3,所以
x0 =
1
2
,
y0 = -ln
2+
1
4
或
x0 =1,
y0 =1, 所以切
点坐标为(1,1)或 12
,-ln
2+
1
4 ,所
求的切线方程为3x -y-2=0或
3x-y-
5
4 -ln
2=0.故选C.
5.C 因为y'=
1-ln
x-a
x2
,所以曲线
y =
ln
x+a
x
在点(1,a)处的切线的
斜率为k1=y'|x=1=1-a,直线l的
斜率k2 =2,由切线与直线l 垂直知
k1k2 = -1,即2(1-a)= -1,解得
a=
3
2.
6.C ∵f(x)=ex,∴f'(x)=ex,
f(0)=1,∴f'(0)=1,∴f(x)在点
P(0,f(0))处的切线方程为y =x+
1.设y=x+1与g(x)相切于点(x0,
ln(ax0)),则g'(x0)=
1
x0
=1,解得
x0 =1,又
ln(ax0)-1
x0-0
=1,∴ln
a-
1=1,解得a=e2.故选C.
7.AC 由已知得y'= (2+x)ex,则切
线斜率k = (2+x0)e
x0,切线方程为
y-(1+x0)e
x0 = (2+x0)e
x0(x -
x0),直 线 过 点 A(a,0),则 - (1+
x0)e
x0 = (2+x0)e
x0(a-x0),化简
得x20+(1-a)x0-2a-1=0,切线
有且仅 有1条,即 Δ = (a -1)2 +
4(2a+1)=0,化简得a2+6a+5=0,
即(a+1)(a+5)=0,解得a= -1或
a= -5.故选AC.
8.BD 设 产 量 与 时 间 的 关 系 为 y =
f(x),由 题 图 可 知 f(x)在 点 (1,
f(1)), (2,f(2)), (3,f(3)), (4,
f(4))处的切线的斜率越来越小,根据
导数的几何意义可知,前四年该产品
年产量增长速度越来越慢,故A错误,
B正确;由题图可知从第四年开始产品
年产量不发生变化,且f(4)≠0,故C
错误,D正确.故选BD.
9.AD 设直线y=3x+m 与曲线y=
x3(x >0)相切于点(a,a3),与曲线
y= -x2+nx-6(x >0)相切于点
(b,3b+m),对 于 函 数y =x3(x >
0),y'=3x2,则3a2=3(a>0),解得
a=1,所以13=3+m,即m = -2.对
于函数y = -x2+nx -6(x >0),
y'= -2x+n,则 -2b+n=3(b>
0),又 -b2 +nb-6=3b-2,所 以
-b2+b(3+2b)-6=3b-2,又b>
0,所以b=2,n=7.故选AD.
10.18 11.1 -2
12.1 [-1,+∞)
解析:由题意可得f'(x)=
2
x -1
,令
f'(x)=1,则x =1,故切点为(1,
-1),代 入 切 线 方 程 有 -1=1-
2t,∴t=1.若g(x)=x2-x+a,且
y=f(x)与y=g(x)总存在相同的切
线,设f(x)切点为(x1,f(x1))(x1 >
0),则切线方程为y= 2x1-1 (x-
x1)+f(x1)=
2
x1
-1 x+2ln x1-
2,g'(x)=2x-1,设g(x)切点为
(x2,g(x2)), 切 线 方 程 为 y =
(2x2-1)(x-x2)+g(x2)= (2x2
-1)x-x22+a,若y=f(x)与y=
g(x)存在相同的切线,则
2
x1
-1=
2x2-1,即 x2 =
1
x1
,且2ln
x1 -
2= -x22+a,a=x22+2ln
x1-2=
1
x1
2
+2ln
x1 -2(x1 >0),令
h(x)=
1
x2
+2ln
x -2,x > 0,
h'(x)= -
2
x3
+
2
x =
2x2-2
x3
=
2(x+1)(x-1)
x3
,当x=1时,h'(x)=
0,当0<x <1时,h'(x)<0,h(x)
单调递减,当x >1时,h'(x)>0,
h(x)单 调 递 增, 当 x = 1 时,
h(x)min=h(1)= -1,且x→+∞时,
h(x)→+∞,∴a≥-1,即实数a 的
取值范围为[-1,+∞).
13.解:(1)因 为y =e-x(x ≥0),则
y'= -e-x,可得在点M(t,e-t)处的
切线斜率为k= -e-t,则切线方程为
y-e-t = -e-t(x-t),即x+ety-
(t+1)=0.
(2)令y=0,则x=t+1,令x=0,
则y = e-t(t+1),所 以 S(t)=
1
2
(t+1)·e-t(t+1)=
1
2
(t+
1)2e-t,t≥0.
14.解:因为f(x)=ln
x +mx -m,
f'(x)=
1
x +m
,设 切 点 为(x0,
ln
x0+mx0-m),所以切线方程为
y- (ln
x0 +mx0 -m)= 1x0 +
m (x-x0),又因为切线过P(1,0),
所 以 - ln
x0 - mx0 + m =
1
x0
+m (1-x0)= 1x0+m-1-
mx0,所以-ln
x0 =
1
x0
-1,即
1
x0
+
ln
x0-1=0,令m(x)=
1
x +ln
x-
1,则m'(x)= -
1
x2
+
1
x =
x-1
x2
,
当x ∈ (0,1)时,m'(x)<0,m(x)
单调 递 减;当 x ∈ (1,+ ∞)时,
m'(x)>0,m(x)单 调 递 增,所 以
m(x)min =m(1)=0,所以m(x)=
0只 有 一 个 解 为 x = 1,即
1
x0
+
ln
x0-1=0只有一个解为x0 =1,
所以切点为(1,0),所以k切 =f'(1)=
1+m,故只有一条切线.
15.(-2,0)
解析:f'(x)=6x2-3,设过点M(1,m-
1)的直线与曲线y =f(x)相切于点
(x0,2x30-3x0),则
2x30-3x0-m+1
x0-1
=
6x20-3,化简得4x30-6x20 = -m-
2,令 g(x)=4x3 -6x2,则 过 点
M(1,m -1)存 在 三 条 直 线 与 曲 线
y =f(x)相切等价于y =g(x)与
y = - m -2 的 图 象 有 三 个 交
点.∵g'(x)=12x(x-1),故当x<
0或x>1时,g'(x)>0,g(x)单调
递增;当0<x <1时,g'(x)<0,
g(x)单调递减,又g(0)=0,g(1)=
-2,∴g(x)的图象 如 图,∴ -2<
-m-2<0,即m ∈ (-2,0).
16.3,72
解析:∵f(x)=
2
3x
3-x2+ax -
1,∴
f'(x)=2x2-2x+a,可令切
-577-
hh
点的横坐标为m,且m >0,可得切线
斜率k=2m2-2m+a=3,即2m2-
2m+a-3=0,由题意,可得关于m
的方程2m2-2m+a-3=0有两个
不等的正根,且m1+m2 =1>0,则
Δ>0,
m1·m2 >0,
即
(-2)2-4×2×(a-3)>0,
a-3
2 >0
,
解得3<a<
7
2.
课时作业17 导数与
函数的单调性
1.C 2.D 3.B 4.D 5.A
6.D 设g(x)=f
(x)
x =ln
x,函 数
g(x)单调递增,∵0<x1 <x2,
∴g(x2)>g(x1),即
f(x2)
x2
>
f(x1)
x1
,
∴x1f(x2)>x2f(x1),故A错误;设
h(x)=f(x)+x,∴h'(x)=ln
x+
2,h'(x)不是恒大于或等于零,故B错
误;设φ(x)=f(x)-x,则φ'(x)=
ln
x,φ'(x)不是恒大于或等于零,故
C 错 误;∵ln
x >- 1,∴f'(x)=
ln
x +1 > 0,函 数 f(x)单 调 递
增,∴(x2-x1)[f(x2)-f(x1)]=
x1f(x1)+x2f(x2)-x2f(x1)-
x1f(x2)>0,∴x1f(x1)+x2f(x2)>
x2f(x1)+x1f(x2),又 x1f(x2)>
x2f(x1),∴x1f(x1)+ x2f(x2)>
2x2f(x1),故D正确.故选D.
7.BD 对于A,f(x)=ln(x-2)+x的
定义域为(2,+∞),故单调递增区间
不可能为(1,+∞),故A错误;对于B,
f(x)=
ex
x
定 义 域 为 (- ∞,0)∪
(0,+ ∞),f'(x)=
ex(x-1)
x2
,令
f'(x)>0,解得x>1,所以f(x)=
ex
x
单调递增区间为(1,+∞),故B正
确;对于C,f(x)=x+
1
x
定义域为
(-∞,0)∪ (0,+∞),f'(x)=1-
1
x2
=
x2-1
x2
,令f'(x)=
x2-1
x2
>0,
解得x >1或x <-1,所以f(x)=
x+
1
x
的单调递增区间为(1,+∞),
(- ∞,-1),故 C 错 误;对 于 D,
f(x)= x(ln
x - 1) 定 义 域 为
(0,+∞),f'(x)=ln
x -1+1=
ln
x,令f'(x)=ln
x >0,解得x >
1,故f(x)=x(ln
x-1)的单调递增
区间为(1,+∞),故D正确.故选BD.
8.ACD F(x)=f(x)-x3,定义域为
R,因为F(-x)=f(-x)-(-x)3=
[f(x)-2x3]+x3 =f(x)-x3 =
F(x),所以函数F(x)为偶函数,故A
正确,B错误;由F(x)=f(x)-x3得
F'(x)=f'(x)-3x2,当x >0时,
f'(x)>3x2,所以F'(x)>0,所以函
数F(x)在(0,+∞)上为增函数,根据
偶函数的性质知,函数F(x)在(-∞,
0)上为减 函 数,故 C正 确;将 不 等 式
f(x)-f(x-1)>3x2-3x+1化为
f(x)-x3>f(x-1)-(x-1)3,即
F(x)>F(x-1),又函数F(x)为偶
函数,且在(0,+∞)上为增函数,所以
F(|x|)>F(|x-1|),所以|x|>
|x-1|,平方化简得2x-1>0,解得
x >
1
2
,所以不等式f(x)-f(x -
1)>3x2-3x+1的解集为 12,+∞ ,
故D正确.故选ACD.
9.ABD F(x)=exf(x),函数定义域为
R,由f(-x)=e2xf(x),有e-xf(-x)=
exf(x),即 F(-x)= F(x),函 数
F(x)为偶函数,故A正确;由2f(x)+
f'(x)=2x+1-e-2x,得2e2xf(x)+
e2xf'(x)= (2x + 1)e2x - 1, 即
[e2xf(x)]' = (2x + 1)e2x - 1,
∴[f(-x)]' = (2x +1)e2x -1,有
-f'(-x)= (2x +1)e2x -1,得
-f'(x) = (1 - 2x)e-2x - 1,
∴2f(x)=2x+1-e-2x -f'(x)=
2x(1-e-2x),得f(x)=x(1-e-2x),
f(0)=0,故B正确;C错误;exf(x)+
x
ex
=xex(1-e-2x)+
x
ex
=xex-
x
ex
+
x
ex
= xex, 令 g(x)= xex, 则
g'(x)= (x +1)ex,当x >-1时,
g'(x)>0,g(x)单调递增,当x<-1
时,g'(x)<0,g(x)单调 递 减,且 当
x≤0时,g(x)≤0,又g(1)=e,则不
等式exf(x)+
x
ex
>e即为g(x)>
g(1)且 x > 0,所 以 x > 1,即
exf(x)+
x
ex
>e的解集为(1,+∞),
故D正确.故选ABD.
10.(-1,1) f(x)=
1
3x
3-x(答案不
唯一)
解析:由f'
(x)
x2-1
>0可得f'(x)(x2-
1)>0,所以 f
'(x)>0,
x2-1>0 或
f'(x)<0,
x2-1<0, 所以当x<-1或x>
1时,f'(x)>0,当-1<x <1时,
f'(x)<0,所以f(x)的单调递减区
间为(-1,1),所以满足条件的一个函
数可以为f(x)=
1
3x
3-x(答案不
唯一).
11.[1,+∞)
解析:f'(x)= (1-x)ex -a,由条件
知当 x ∈ (0,2)时,f'(x)≤0,即
a≥(1-x)ex,令g(x)=(1-x)ex,
x ∈ (0,2),g'(x)= -xex < 0,
g(x)是减函数,∴a≥g(0)=1.
12.a<c<b
解析:设函数f(x)=ln
x-x+1,则
f'(x)=
1
x -1
,则f(x)在(0,1)上
单调递增,在(1,+∞)上单调递减,
所以f(x)≤f(1)=0,则ln
1.1-
1.1+1<0,即ln
1.1<0.1.又e-2>
3-2 =
1
9 >0.1
,所以a<c<b.
13.解:f'(x)=2ax-(a+2)+
1
x =
2ax2-(a+2)x+1
x =
(2x-1)(ax-1)
x
,
因为x >0,a>0,
当a>2时,令f'(x)>0,解得0<
x <
1
a
或x >
1
2
,
所以函数f(x)的单调递增区间为
0,1a ,12,+∞ ,
当a=2时,f'(x)=
(2x-1)(2x-1)
x ≥
0恒成立,所以函数f(x)的单调递增
区间为(0,+∞),
当0<a<2时,令f'(x)>0,解得
0<x <
1
2
或x >
1
a
,
所以函数f(x)的单调递增区间为
0,12 ,1a,+∞ ,
综上可得,当a>2时,f(x)的单调
递增区间为 0,1a ,12,+∞ ;
当a=2时,f(x)的单调递增区间为
(0,+∞);
当0<a<2时,f(x)的单调递增区
间为 0,12 ,1a,+∞ .
14.解:f'(x)=ex +1-a-
ln
a
x =
xex +(1-a)x-ln
a
x
(x >0),
令g(x)=xex +(1-a)x-ln
a,
则g'(x)=ex +xex +1-a.
① 当0<a≤1时,
g'(x)>0
,g(x)
在(0,+∞)上单调递增,则g(x)>
g(0)= -ln
a≥0,所以f'(x)>0
在(0,+∞)上恒成立,所以f(x)在
(0,+∞)上单调递增;
② 当a>1时,f'(ln
a)=eln
a -a+
ln
a-ln
a
ln
a =0
,
当x>ln
a时,ex -a>0,
x-ln
a
x >
0,f'(x)>0,即f(x)在(ln
a,+∞)上
单调递增,
当0<x <ln
a 时,ex -a <0,
x-ln
a
x <0
,f'(x)<0,即f(x)在
(0,ln
a)上单调递减.
综上,当 0 < a ≤ 1 时,f(x)在
(0,+∞)上单调递增;
当a>1时,f(x)在(0,ln
a)上单调
递减,在(ln
a,+∞)上单调递增.
15.c>b>a
解析:令f(x)=
ln
x
x
,则f'(x)=
1-ln
x
x2
,所 以 当 0 < x < e时,
f'(x)>0,当x >e时,f'(x)<0,
所以f(x)在(0,e)上 单 调 递 增,在
(e,+∞)上单调递减,又2<e<3,
所以f(2)<f(e),f(3)<f(e),即
a=
ln
2
2 <c=
1
e
,b=
ln
3
3 <c=
-578-