内容正文:
hhh
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.已知函数f(x)=x2-ln
x,则函数f(x)的单
调递减区间为 ( )
A.(0,1) B.(1,+∞)
C.0,22 D.22,+∞
3.(2023·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.已知函数f(x)=ax2+
2
x
在(1,+∞)上不单
调,则实数a的取值范围是 ( )
A.(-∞,1) B.(0,1)
C.(1,+∞) D.0,
1
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)=2x-
2
x -aln
x,则“a>5”
是“函数f(x)在(1,2)上单调递减”的( )
A.充分不必要条件
B.必要不充分条件
C.充要条件
D.既不充分也不必要条件
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.(2023·浙江宁波高三开学考试)已知函数
g(x)=xln
x,f(x)=
ln(x+1)
ln
x
,则 ( )
A.g(x)在(1,+∞)上单调递增
B.f(x)在(1,+∞)上单调递增
C.ln
π
e <
1
π
D.log23>log34
-322-
第三章 一元函数的导数及其应用 3
三、填空题
10.(2023·广东东莞四中高三阶段测试)函数
f(x)=(x-3)ex,则f(x)的单调递增区间
是 .
11.函数y=ax3-x 在R上是减函数,则实数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.(2023·四川泸州开学考试)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.
-323-
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-
hhh
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.
课时作业18 导数与函数的
极值、最值
1.A f'(x)>0,函数f(x)单调递增,
f'(x)<0,函数f(x)单调递减,由导
函数f'(x)的 图 象 知,函 数f(x)在
(a,b)内,与x 轴有四个交点:从左向
右看,第一个点处导数左正右负,是极
大值点,第二个点处导数左负右正,是
极小值点,第三个点处导数左正右正,
没有变号,所以不是极值点,第四个点
处导数左正右负,是极大值点,所以函
数f(x)在开区间(a,b)内的极小值点
有1个,故选A.
2.B 函数f(x)=2ln
x-x2 定义域为
(0,+ ∞),则 f'(x)=
2
x -2x =
2-2x2
x =
2(1+x)(1-x)
2
,当0<
x <1时 f'(x)>0,当 x >1时
f'(x)<0,所以f(x)在(0,1)上单调
递增,在 (1,+ ∞)上 单 调 递 减,则
f(x)在x =1处取得极大值,即x =
1为极大值点.故选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 f'(x)= -x2 + (2-2m)x -
1.∵f(x)在 R 上 没 有 极 值,∴Δ =
(2-2m)2-4≤0,即4m2-8m =
4m(m-2)≤0,解得0≤m≤2,即实
数m 的取值范围为[0,2].故选C.
6.B ∵f(x)= x3 -ax2 -bx +
a2,∴f'(x)=3x2-2ax-b.又x=
1时f(x)有极值10,
∴
3-2a-b=0,
1-a-b+a2 =10, 解得
a= -4,
b=11
或
a=3,
b= -3. 当 a = 3,
b= -3时,f'(x)=3x2-6x+3=
3(x-1)2≥0,此时f(x)在x=1处
无 极 值,不 符 合 题 意.经 检 验,a =
-4,b=11时满足题意,∴a-b=
-15.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.-1,
1
2
解析:因为函数f(x)=x3-3x,所
以f'(x)=3x2-3,当x <-1或
x >1时,f'(x)>0,当-1<x<1
时,f'(x)<0,所 以 当 x =1时,
f(x)取得极小值,因为f(x)在区间
(2a,a+3)上有最小值,且f(1)=
f(-2)= -2,所以-2≤2a<1<
a+3,解得-1≤a<
1
2
,所以实数a
的取值范围是 -1,
1
2 .
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,则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12 <x <1
时,f'(x)<0,当
x >1时,f'(x)>0,故f(x)的单
调递增区间为 0,12 ,(1,+∞),单
调递减区间为 1
2
,1 ,故f(x)有极
大值f
1
2 =ln12+ 12
2
-3×
1
2 +2=
3
4 -ln
2,
有极小值f(1)=ln
1+12-3×1+
2=0.
14.解:(1)当a= -1时,f(x)=(-x2+
x-1)ex,
则f'(x)= (-2x+1)ex +(-x2+
x-1)ex = (-2x +1-x2 +x -
1)ex = (-x2-x)ex,
当x ∈ (-∞,-1)∪ (0,+∞)时,
f'(x)< 0,函 数 f(x)在(- ∞,
-1),(0,+∞)上单调递减,
当x∈(-1,0)时,f'(x)>0,f(x)
-582-