内容正文:
hhh
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.已知函数f(x)=ln(ax)(a>0)在x=1处的
切线过原点,则a的值为 ( )
A.1e B.e
C.e D.e2
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.(2023·广东佛山模拟)设函数f(x)=xex+a+
bx,曲线y=f(x)在点(-2,f(-2))处的切
线方程为y=(e-1)x-4,则 ( )
A.f(-2)=-2e-2
B.a=2
C.a=3
D.f(x)在R上单调递增
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.已知函数f(x)=2x-ln
x+
3
x
,曲线y=
f(x)在点(1,f(1))处的切线方程为 .
12.已知函数f(x)=x3+ln
x 的图象在点A(1,
f(1))处的切线为l,若l与函数g(x)的图象
也 相 切, 切 点 为 B(2,m), 则 g(2)+
g'(2)= .
四、解答题
13.已知函数y=
1
2e
2x+4-ln(2x+5).
(1)求该函数的导数;
(2)求该函数的图象在x=-2处的切线的倾
斜角.
14.已知函数f(x)的导函数为f'(x),且满足
f(x)=2xf'(e)+ln
x.
(1)求f'(e)及f(e)的值;
(2)求f(x)在x=e2 处的切线方程.
-321-
hhh
求导可得p'(x)= -8-
1
320
x2
<0,
所以p(x)= -8x+
1
320
x +1
312在
(22,30]上单调递减,于是p(x)min=
p(30)=1
116千元.
又1
152>1
116,所以日最低收入为
1
116千元.
该村两年可收回的投资资金为
1
116×20%×5%×365×2=
8
146.8(千元)=814.68(万元),
因为814.68万元 >800万元,所以,
该村在两年内能收回全部投资成本.
14.解:(1)由题意,x 年后莆田市GDP为
2
883×(1+8%)x,
令2
883×(1+8%)x =2×2
883,则
1.08x =2,
即x =log1.082=
lg
2
lg
108-lg
100=
lg
2
3lg
3+2lg
2-2≈
0.3
1.44+0.6-2=
7.5,
所以约经过8年后,莆田市GDP能实
现比2021年翻一番.
(2)设从2021年后GDP的年平均增
长率至少要保持在a以上,且a>0,
由题 意,2
883× (1+a)2
035-2
021 ≥
22×2
883,即(1+a)14 ≥4,而a+
1>1,
所以1+a≥
14
4 =
7
2 ≈1.104,故
a≥0.104=10.4%,
从2021年后GDP的年平均增长率至
少要保持在10.4% 以上.
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 lim
Δx→0
f(x0+Δx)-f(x0)
2Δx =
1
2limΔx→0
f(x0+Δx)-f(x0)
Δx =
1
2f'
(x0)=1.故选C.
2.B 当t=3
s时,运动员的滑雪速度为
l'(3)
m/s,故A错,B对;当t≥0时,
l'(t)=4t+
3
2 >0
,故函数l(t)在
[0,+∞)上单调递增,故C,D均错.故
选B.
3.C 由 f(x)=ln(ax)(a >0),则
f'(x)=
1
x
,所 以 f(1)= ln
a,
f'(1)=1,即切线方程为y=x-1+
ln
a,又函数f(x)在x =1处的切线
过原点,所以ln
a-1=0,即a=e.故
选C.
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.ABD ∵f'(x)= ex+a +xex+a +
b,∴k=f'(-2)=b-e-2+a,又切线
方 程 为 y = (e-1)x -4,∴b -
e-2+a =e-1,解 得b =e,a =2,
∴f(x)=xex+2 +ex,∴f(-2)=
-2e-2,∵f'(x)=ex+2+xex+2+
e= (1+x)ex+2+e,令g(x)= (1+
x)ex+2+e,则g'(x)= (2+x)ex+2,
当x<-2时,g'(x)<0,当x>-2
时,g'(x)>0,∴g(x)在(-∞,-2)
上单调递减,在(-2,+∞)上单调递
增,∴g(x)min=g(-2)=e-1>0,
即f'(x)>0,∴f(x)在R上单调递
增.综上可知,A,B,D正确,C错误.故
选ABD.
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
解析:瞬时速度就是位移对时间的导
数,因为s=3t2+4t3,所以s'=6t+
12t2,当t=1时,s'=18,即该质点的
瞬时速度为18
m/s.
11.2x+y-7=0
解析:由题知,f'(x)=2-
1
x -
3
x2
=
2x2-x-3
x2
=
(2x-3)(x+1)
x2
,x ∈
(0,+∞),∴f'(1)= -2,而f(1)=
5,∴曲线y=f(x)在点(1,f(1))处
的切线方程为y-5=-2(x-1),即
2x+y-7=0.
12.9
解析:由题意得f'(x)=3x2+
1
x
,则
f(1)=1,f'(1)=4,所以切线的方
程为y-1=4(x-1),即y=4x-
3,所以m =4×2-3=5,则g(2)=
5,g'(2)=4,g(2)+g'(2)=9.
13.解:(1)∵y =
1
2e
2x+4-ln(2x+5),
∴y' =
1
2e
2x+4 × (2x + 4)' -
1
2x+5×
(2x+5)'=
1
2e
2x+4×2-
1
2x+5×
2=e2x+4-
2
2x+5
.
(2)由(1),知y'=e2x+4-
2
2x+5
,
∴y'|x= -2 =1-2= -1.∴ 该函数
的图象在x = -2处的切线的倾斜角
为3π
4.
14.解:(1)∵f(x)=2xf'(e)+ln
x,
∴f'(x)= 2f'(e)+
1
x
,f'(e)=
2f'(e)+
1
e
,∴f'(e)= -
1
e
,
f(x)= -
2x
e +ln
x,
∴f(e)= -
2e
e+ln
e= -1.
(2)∵f(x)= -
2x
e +ln
x,
f'(x)= -
2
e+
1
x
,
∴f(e2)= -
2e2
e +ln
e2 =2-2e,
f'(e2)= -
2
e+
1
e2
,
∴f(x)在x =e2 处的切线方程为
y-(2-2e)= -
2
e+
1
e2 (x -
e2),即(2e-1)x+e2y-e2 =0.
课时作业17 导数与
函数的单调性
1.C 由导函数的图象可得当x<0时,
f'(x)>0,函数f(x)单调递增;当
0<x <2时,f'(x)<0,函数f(x)
单调递减;当x >2时,f'(x)>0,函
数f(x)单调递增.只有C的图象符合
题意.故选C.
2.C 由题意知f(x)=x2-ln
x,定义
域为(0,+∞),得f'(x)=2x-
1
x
,令
f'(x)<0,即2x-
1
x <0
,∴0<x<
-580-
参
考
答
案
2
2
或x <-
2
2
,结合函数定义域可得
0<x<
2
2
,故函数f(x)的单调递减
区间为 0,22 ,故选C.
3.B 由图象可知,函数f(x)在 -12,
0 上单调递减,故A错误;函数f(x)
在(0,4)上单调递增,故B正 确,C错
误;函数f(x)在x=0处取得极小值,
故D错误.故选B.
4.B f'(x)=2ax-
2
x2
=2·
ax3-1
x2
,
当a=0时,f'(x)= -
2
x2
<0,f(x)
在区间(1,+∞)上单调递减,不符合
题意,当a<0,x>1时,f'(x)=2·
ax3-1
x2
<0,f(x)在区间(1,+∞)上
单调递减,不符合题意,
当a >0,x >1时,令f'(x)=2·
ax3-1
x2
=0,解 得 x =
3
1
a
,要 使
f(x)在区间(1,+ ∞)上不单 调,则
x =
3
1
a >1
,即1
a >1
,解得0<
a < 1, 此 时 在 区 间 1,
3
1
a 上
f'(x)<0,f(x)单 调 递 减;在 区 间
3
1
a
,+∞ 上f'(x)>0,f(x)单
调递增.故选B.
5.A a =
4
ln
2
,b =
6
ln
3
,c =
10
ln
5
,令
f(x)=
2x
ln
x
,则a=f(2),b=f(3),
c=f(5).∵f'(x)=
2ln
x-2
(ln
x)2
,易知
f(x)在(e,+∞)上单调递增.又a=
4
ln
2=
8
2ln
2=
8
ln
4=f
(4),而3<
4<5,所以b<a<c.故选A.
6.A 函数f(x)=2x-
2
x -aln
x 在
(1,2)上 单 调 递 减,则 f'(x)=2+
2
x2
-
a
x ≤0
在(1,2)上恒成立,所以
a≥2x+
2
x
在(1,2)上恒成立,设函数
h(x)=2x+
2
x
,则h'(x)=2-
2
x2
=
2(x+1)(x-1)
x2
,令h'(x)=0,解得
x = 1 或 x = -1(舍 去 ), 所 以
h'(x)>0在x ∈ (1,2)上恒成立,所
以h(x)在 (1,2)上 单 调 递 增,所 以
h(x)<h(2)=5,所以a ≥5.所以
“a>5”是“a≥5”的充分不必要条件,
即“a>5”是“函数f(x)在(1,2)上单
调递减”的充分不必要条件.故选A.
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.AD g'(x)=1+ln
x,当x >1时,
g'(x)=1+ln
x >0,即 g(x)在
(1,+∞)上单调递增,A正确;f'(x)=
ln
x
x+1-
ln(x+1)
x
(ln
x)2
=
xln
x-(x+1)ln(x+1)
x(x+1)(ln
x)2
,因为g(x)=
xln
x 在(1,+∞)上单调递增,1<x<
x+1,所 以g(x)<g(x +1),所 以
f'(x)=
xln
x-(x+1)ln(x+1)
x(x+1)(ln
x)2
<
0,即f(x)在(1,+∞)上单调递减,B
错误;要比较ln
π
e
,1
π
,即比较πln
π,e
的大 小,因 为 g(x)= xln
x 在 (1,
+∞)上单调递增,π>e,所以g(π)>
g(e),即
ln
π
e >
1
π
,C 错 误;因 为
f(x)=
ln(x+1)
ln
x =logx
(x +1),
f(x)在(1,+ ∞)上单调递 减,所 以
f(2)>f(3),即log23>log34,D正
确.故选AD.
10.(2,+∞)
解析:函数f(x)的定义域为 R,求导
得f'(x)=(x-2)ex,由f'(x)>0,
解得x>2,所以f(x)的单调递增区
间是(2,+∞).
11.(-∞,0]
解析:因为函数y=ax3-x在R上是
减函数,所以y'=3ax2-1≤0恒成
立.当a=0时,y'= -1<0成立,符
合题意;当a≠0时,要使y'=3ax2-
1≤0恒成立,由二次函数的性质,只
需a<0.综上所述,a≤0.
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;
-581-