内容正文:
hh
课时作业17 导数与函数的单调性
-
一、单项选择题
1.设f'(x)是函数f(x)的导函
数,y=f'(x)的图象如图所
示,则y=f(x)的图象最有可
能的是 ( )
A
B
C
D
2.(2023·山东泰安摸底)已知函数f(x)=ex -
(a-2)x 是R上的单调递增函数,则实数a的
取值范围是 ( )
A.a>0 B.a≤0
C.a>2 D.a≤2
3.(2024·山西太原高三阶段练习)设函数f(x)
的导函数为f'(x),y=f'(x)的部分图象如图
所示,则 ( )
A.函数f(x)在 -
1
2
,1 上单调递增
B.函数f(x)在(0,4)上单调递增
C.函数f(x)在x=3处取得极小值
D.函数f(x)在x=0处取得极大值
4.函数f(x)=sin
π
2x-ax
在R上不单调,则a
的取值范围是 ( )
A.[-1,1] B.(-1,1)
C.-
π
2
,π
2
D.-
π
2
,π
2
5.已知a=4log2e,b=6log3e,c=10log5e,e为自
然对数的底数,则 ( )
A.c>a>b B.a>c>b
C.b>a>c D.a>b>c
6.已知函数f(x)=xln
x,若0<x1<x2,则下
列结论正确的是 ( )
A.x2f(x1)>x1f(x2)
B.x1+f(x1)<x2+f(x2)
C.f(x1)-f(x2)<x1-x2
D.当ln
x >-1时,x1f(x1)+x2f(x2)>
2x2f(x1)
二、多项选择题
7.若函数f(x)的单调递增区间为(1,+∞),则
f(x)可能是 ( )
A.f(x)=ln(x-2)+x
B.f(x)=
ex
x
C.f(x)=x+
1
x
D.f(x)=x(ln
x-1)
8.设函数f'(x)是函数f(x)(x∈R)的导函数,
若f(x)-f(-x)=2x3,且当x >0时,
f'(x)>3x2,令F(x)=f(x)-x3,则下列结
论正确的是 ( )
A.F(x)为偶函数
B.F(x)为奇函数
C.F(x)在(-∞,0)上为减函数
D.不等式f(x)-f(x-1)>3x2-3x+1的
解集为 1
2
,+∞
9.定义在R上的函数f(x)的导函数为f'(x),
对于任意实数x,都有f(-x)=e2xf(x),且满
足2f(x)+f'(x)=2x+1-e-2x,则 ( )
-322-
第三章 一元函数的导数及其应用 3
A.函数F(x)=exf(x)为偶函数
B.f(0)=0
C.f(x)=x(1+e-2x)
D.不等式exf(x)+
x
ex >
e的解集为(1,+∞)
三、填空题
10.已知奇函数f(x)的定义域为R,且f
'(x)
x2-1
>
0,则f(x)的单调递减区间为 ;满足
以上条件的一个函数是 .
11.已知函数f(x)=(2-x)ex -ax 在(0,2)上
为减函数,则a的取值范围是 .
12.(2024·福建福州高三阶段测试)已知a=
ln
1.1,b=e-2,c=0.1,则a,b,c 的大小关
系是 .
四、解答题
13.(2024·四川泸州开学考试)已知函数f(x)=
ax2-(a+2)x+ln
x(a>0).求函数f(x)
的单调递增区间.
14.(2023·江西南昌模拟)已知函数f(x)=ex+
(1-a)x -ln
a·ln
x(a >0),讨论函数
f(x)的单调性.
2
15.设a=
ln
2
2
,b=
ln
3
3
,c=
1
e
,则a,b,c的大小关
系为 .
16.设函数f(x)在(a,b)上的导函数为f'(x),
f'(x)在(a,b)上的导函数为f″(x),若在
(a,b)上f″(x)<0恒成立,则称函数f(x)
在(a,b)上为“凸函数”.已知f(x)=ex -
xln
x+
m
2x
2 在(1,2)上为“凸函数”,则实数
m 的取值范围是 .
-323-
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-
参
考
答
案
1
e
, 又 b - a =
ln
3
3 -
ln
2
2 =
2ln
3-3ln
2
6 =
ln
9-ln
8
6 >0
,所以
b>a,所以c>b>a.
16.-∞,
1
2 -e
2
解析:∵f(x)=ex -xln
x+
m
2x
2,
∴f'(x)= ex -ln
x -1+ mx,
∴f″(x)=ex -
1
x +m
,∵f(x)=
ex -xln
x+
m
2x
2 在(1,2)上为“凸
函数”,∴f″(x)=ex-
1
x +m<0
在
(1,2)上恒成立,即 m <
1
x -e
x 在
(1,2)上恒成立,令g(x)=
1
x -e
x,
x∈(1,2),∴g'(x)= - ex +
1
x2 <
0,∴g(x)=
1
x -e
x 在(1,2)上单调
递减,∴g(x)> g(2)=
1
2 -e
2,
∴m ≤
1
2 -e
2,即 m ∈ - ∞,
1
2 -e
2 .
课时作业18 导数与函数的
极值、最值
1.A 2.B
3.D 由 f'(x)= 2x +
2
x -1 =
2x2-x+2
x
且x ∈ (0,+ ∞),令
g(x)=2x2-x+2,而Δ=(-1)2-
4×2×2<0,故g(x)>0恒成立,所
以f'(x)>0在x ∈ (0,+∞)上恒
成立,即f'(x)=0无解,故函数没有
极值点.故选D.
4.D f'(x)=
(2x-1)x-(x2-x+3)
x2
=
x2-3
x2
=
(x+ 3)(x- 3)
x2
,所以在
区间(0,3)上,f'(x)<0,f(x)递
减,在区间(3,+∞)上,f'(x)>0,
f(x) 递 增, 所 以 f(x) 在 区 间
(0,+ ∞)上 的 最 小 值 为 f(3)=
3- 3+3
3
=
6- 3
3
=2 3-1.故
选D.
5.C 因为f(x)=aln
x+bx2+3,所
以f'(x)=
a
x +2bx
,又当x =1时,
函 数f(x)=aln
x+bx2+3取得最大
值2,所 以 f(1)=2,f'(1)=0,即
b+3=2,
a+2b=0, 解 得 a=2,b= -1, 所 以
f(x)=2ln
x-x2+3,f'(x)=
2
x -
2x =
2(1-x)(1+x)
x
,所以f(x)在
(0,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调
递减,符合题意,所以f(3)=2ln
3-
6.故选C.
6.B f(x)= (x -a)(x -b)ex =
(x2-ax-bx+ab)ex,所以f'(x)=
(2x-a-b)ex + (x2-ax -bx +
ab)ex =ex[x2+(2-a-b)x+ab-
a-b].因 为 函 数 f(x)= (x -
a)(x-b)ex 在x =a处取极小值,所
以f'(a)=ea[a2+ (2-a-b)a+
ab-a-b]=ea(a-b)=0,所以a=
b,∴f(x)= (x -a)2ex,f'(x)=
ex[x2+ (2-2a)x +a2 -2a]=
ex(x-a)[x-(a-2)],令f'(x)=
0,得x =a 或x =a-2,当x ∈
(- ∞,a -2)时,f'(x)>0,所 以
f(x)在(-∞,a-2)上单调递增,当
x ∈ (a-2,a)时,f'(x)<0,所以
f(x)在 (a-2,a)上 单 调 递 减,当
x ∈ (a,+∞)时,f'(x)>0,所以
f(x)在(a,+∞)上单调递增,所以
f(x)在x =a-2处有极大值,因为
f(a-2)=4ea-2 =4,解得a=2,所
以b=2.故选B.
7.CD 根据图象知当x ∈ (-2,-1),
x ∈(2,4)时,f'(x)<0,函数单调递
减,当x∈(-1,2),x∈(4,+∞)时,
f'(x)>0,函数单调递增,故A错误,
D正确;当x = -1时,f(x)取得极小
值,故C正确;当x =3时,f(x)不是
取得最小值,故B错误.故选CD.
8.BCD 由 f(x)=ex +x2 + (a -
2)x+1得f'(x)=ex +2x+a-2,
由于y=ex,y=2x 均为单调递增函
数,故f'(x)在(0,1)上单调递增,因
为 f(x)在 (0,1)上 有 最 小 值,故
f'(0)<0,
f'(1)>0 ⇒ 1+a-2<0,e+2+a-2>0 ⇒
-e<a<1,又a 为整数,故选BCD.
9.BCD f'(x)= (x +1)ex -2ex =
(x-1)ex,令f'(x)=0,得x=1,当
x ∈ (- ∞,1)时,f'(x)<0,此 时
f(x)单调递减,当x∈(1,+∞)时,
f'(x)>0,此时f(x)单调递增,故
f(x)恰有一个极小值点1,无极大值
点,故 A 错 误,B 正 确;由 f(x)在
(-∞,1)上单调递减,可知f(-0.1)>
f(0.2),故 C 正 确;由 于 f(x)min =
f(1)=2-e,而当x 趋近于 +∞ 时,
f(x)趋近于 +∞,故f(x)的值域为
[2-e,+∞),故D正确.故选BCD.
10.-17
解析:由题得f'(x)=3x2 -12.由
f'(x)=0可得x =2或x = -2.
当 -1≤x<2时,f'(x)<0,f(x)
单调递减;当2<x≤3时,f'(x)>
0,f(x)单调递增.由f(2)=8-24+
a=a-16,f(-1)= -1+12+a=
a+11,f(3)=27-36+a=a-9,
可 得 f(2)< f(3)< f(-1),故
f(x)在区间[-1,3]上的最大 值 为
f(-1)=a+11=10,所以a= -1,
则f(x)在区间[-1,3]上的最小值
为f(2)=a-16= -1-16= -17.
11.-∞,-
2
3
解析:由f(x)=
2
3x
3-ax2(a<0)
得,f'(x)=2x2 -2ax =2x(x -
a),当x <a 时,f'(x)>0;当a<
x <0时,f'(x)<0;当x >0时,
f'(x)>0.所以f(x)在(-∞,a)和
(0,+∞)上单调递增,f(x)在(a,0)
上单调递减,故f(x)在x=a处取得
极大值,又因为f(x)在(2a,a+1)上
有最大值,且2a<a<a+1,所以
f(a)≥f(a+1),则
2
3a
3 -a3 ≥
2
3
(a + 1)3 - a (a+1)2, 解 得
a≤-
2
3.
12.P(x)=
-
1
3x
3+4x-2,0<x<4,
25-x-
64
x
,x≥4
8 9万元
解析:由 题 意,当 0 < x < 4 时,
P(x)=6x -2-
1
3x
3+2x =
-
1
3x
3 +4x -2;当 x ≥ 4 时,
P(x)=6x-2- 7x+
64
x -27 =
25-x-
64
x .
所以P(x)=
-
1
3x
3+4x-2,0<x <4,
25-x-
64
x
,x ≥4.
当
0<x <4时,P'(x)= -x2+4,令
P'(x)=0,解得x=2.易得P(x)在
(0,2)上单调递增,在(2,4)上单调递
减,所以当0<x <4时,P(x)max =
P(2)=
10
3.
当x≥4时,P(x)=25-
x+
64
x ≤25-2 x·64x =9,当
且仅当x=
64
x
,即x=8时取等号.综
上,当年产量为8万件时,所获年利润
最大,为9万元.
13.解:(1)f'(x)=
1
x +2x +a
,则
f'(2)=
1
2 +2×2+a=
9
2 +a
,
由题 意 可 得 9
2+a × -23 =
-1,解得a= -3.
(2)由a = -3,得f(x)=ln
x +
x2-3x+2,
f'(x)=
1
x +2x-3=
2x2-3x+1
x =
(2x-1)(x-1)
x
,
x >0,
故当0<x <
1
2
时,f'(x)>0,当
1
2 <x<1
时,f'(x)<0,当x>1
时,f'(x)>0,
故f(x)的单调递增区间为 0,
1
2 ,
(1,+ ∞),f(x)的 单 调 递 减 区 间
为 1
2
,1 ,
故f(x)有极大值,为f
1
2 =ln 12+
-579-