内容正文:
hhh
课时作业18 导数与函数的极值、最值
一、单项选择题
1.函数f(x)的定义域为(a,b),
导函数f'(x)在(a,b)内的图
象如图所示,则函数f(x)在
(a,b)内极小值点的个数是 ( )
A.1 B.2
C.3 D.4
2.设函数f(x)=2ln
x-x2,则 ( )
A.x=e为极大值点 B.x=1为极大值点
C.x=1为极小值点 D.无极值点
3.函数f(x)=x2+2ln
x-x的极值点的个数为
( )
A.无数个 B.2
C.1 D.0
4.函数f(x)=
x2-x+3
x
在区间(0,+∞)上的
最小值为 ( )
A.22 B.23
C.22-1 D.23-1
5.已知f(x)=-
1
3x
3+(1-m)x2-x+2没有
极值,则实数m 的取值范围为 ( )
A.(0,2)
B.(-∞,0)∪ (2,+∞)
C.[0,2]
D.(-∞,0]∪ [2,+∞)
6.若函数f(x)=x3-ax2-bx+a2在x=1处
有极值10,则a-b= ( )
A.6 B.-15
C.-6或15 D.6或-15
二、多项选择题
7.如图是函数y=f(x)的导
函数的图象,下列结论中正
确的是 ( )
A.f(x)在[-2,-1]上是增函数
B.当x=3时,f(x)取得最小值
C.当x=-1时,f(x)取得极小值
D.f(x)在[-1,2]上是增函数,在[2,4]上是
减函数
8.已知函数f(x)=ex +x2+(a-2)x+1在区
间(0,1)上有最小值,则整数a的值可能是
( )
A.-3 B.-2
C.-1 D.0
9.已知函数f(x)=xex -2ex +2,则 ( )
A.f(x)恰有2个极值点
B.f(x)在(1,+∞)上单调递增
C.f(-0.1)>f(0.2)
D.f(x)的值域为[2-e,+∞)
三、填空题
10.已知函数f(x)=x3-12x+a,若f(x)在区
间[-1,3]上的最大值为10,则f(x)在该区
间上的最小值为 .
11.(2023·重庆十八中模拟)若函数f(x)=x3-
3x 在区间(2a,a+3)上有最小值,则实数a
的取值范围是 .
12.小王大学毕业后决定利用所学专业进行自主
创业,生产某小型电子产品.经过市场调研,
生产该小型电子产品需投入年固定成本2万
元,每生产x 万件,需另投入流动成本W(x)
万元.已知在年产量不足4万件时,W(x)=
1
3x
3+2x,在年产量不小于4万件时,W(x)=
7x+
64
x-27.
每件产品售价6元.通过市场分析,
小王生产的产品当年能全部售完.
则年利润P(x)(万元)关于年产量x(万件)
的 函 数 解 析 式 为 , 年 产 量 为
万件时,小王在这一产品的生产中
所获年利润最大,最大年利润是 .
(年利润=年销售收入-年固定成本-流动
成本)
-324-
第三章 一元函数的导数及其应用 3
四、解答题
13.(2024·九省联考)已知函数f(x)=ln
x+
x2+ax+2的图象在点(2,f(2))处的切线与
直线2x+3y=0垂直.
(1)求a的值;
(2)求f(x)的单调区间和极值.
14.已知函数f(x)=(ax2+x+a)ex,a≠0.
(1)当a=-1时,求函数f(x)的极值;
(2)当a>0,求f(x)在x∈[-2,-1]上的
最大值.
-325-
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-
参
考
答
案
在(-1,0)上单调递增,
所以f(x)极小值 =f(-1)= -3e-1,
f(x)极大值 =f(0)= -1.
(2)因为f(x)=(ax2+x+a)ex,所
以f'(x)= (ax+a+1)(x+1)ex,
令f'(x)=0,得x = -1或x =
-
a+1
a = -1-
1
a
,
因为a>0,所以-1-
1
a <-1
,
若 -1-
1
a ∈
(-2,-1),即a>1,
则 当 x ∈ -2,-1-
1
a 时,
f'(x)>0,f(x)单调递增,
当 x ∈ -1-
1
a
,-1 时,
f'(x)<0,f(x)单调递减,
所 以 f(x)max = f -1-
1
a =
(2a+1)e
-1-1a,
若-1-
1
a ∈
(-∞,-2],即0<a≤
1,则当x ∈ (-2,-1)时,f'(x)<
0,f(x)单调递减,
所以f(x)max =f(-2)=(4a-2+
a)e-2 = (5a-2)e-2,
综上所述,a>1时,f(x)max=(2a+
1)e
-1-1a,
0<a≤1时,f(x)max=(5a-2)e-2.
课时作业19 导数的综合应用
1.证明:要证明当a ≤
1
2
时,
f(x)<
ex -sin
θ,即证明当a≤
1
2
时,ln
x+
a<ex -sin
θ,
即证明当a≤
1
2
时,ln
x+a-ex +
sin
θ<0,构造函数h(x)=ln
x+a-
ex +sin
θ x >0,a≤
1
2 ,
h'(x)=
1
x -e
x,函数h'(x)=
1
x -
ex 在(0,+∞)上为减函数,
h'(1)=1-e<0,h'
1
2 =2- e>
0,所 以 存 在 x0 ∈
1
2
,1 , 使
h'(x0)=
1
x0
-e
x0 =0,
1
x0
=e
x0,
所以 在 区 间 (0,x0)上,h'(x)> 0,
h(x)单调递增,在区间(x0,+∞)上,
h'(x)<0,h(x)单调递减,h(x)≤
h(x0)=ln
x0 -e
x0 +a+sin
θ =
ln
e
-x0 -
1
x0
+a+sin
θ = - x0 +
1
x0 +a+sin
θ<-2 x0·
1
x0
+a+
sin
θ= -2+a+sin
θ<0,
即h(x)<0,所以当a≤
1
2
时,ln
x+
a-ex +sin
θ<0,
所以当a≤
1
2
时,f(x)<ex -sin
θ.
2.解:(1)由 f(x)=ln
x -ax -
b⇒f'(x)=
1-ax
x
(x >0),
若a≤0,则f'(x)>0恒成立,即
f(x)在(0,+∞)上单调递增,若a>
0,令f'(x)>0得x <
1
a
,即f(x)
在 0,1a 上单调递增,
令f'(x)<0得x >
1
a
,即f(x)在
1
a
,+∞ 上单调递减,
综 上 所 述,当 a ≤ 0 时,f(x)在
(0,+∞)上单调递增;
当a>0时,f(x)在 0,
1
a 上单调
递增,在 1
a
,+∞ 上单调递减.
(2)由(1)得 当a ≤0时,f(x)在
(0,+∞)上单调递增,
当 x 趋 近 于 + ∞ 时,f(x)趋 近
于+∞,不符合题意,
故a>0,则f(x)≤f
1
a = -ln a-
1-b≤0,所以
b
a ≥-
ln
a+1
a
,
令g(a)= -
ln
a+1
a ⇒g'
(a)=
ln
a
a2
,
显然当a∈ (0,1)时,g'(a)<0,当
a∈(1,+∞)时,g'(a)>0,故g(a)
在(0,1)上单调递减,
在(1,+∞)上单调递增,即g(a)≥
g(1)= -1,
所以b
a ≥-1
,即b
a ∈
[-1,+∞).
3.解:由题意,(x-k)f'(x)+x+1=
(x-k)(ex -1)+x +1>0⇔k <
x+1
ex -1
+x 对一切x >0恒成立.
令 g(x)=
x+1
ex -1
+ x, 则 k <
g(x)min.
g'(x)=
ex(ex -x-2)
(ex -1)2
.
令h(x)=ex -x -2(x >0),则
h'(x)=ex -1>0在x∈ (0,+∞)
恒成立,即h(x)在(0,+∞)上单调递
增,又易知h(1)<0,h(2)>0,所以
h(x)在(0,+∞)上存在唯一零点.
设此零点为x0,则x0 ∈ (1,2).
又g'(x)与h(x)同号,故当x ∈ (0,
x0)时,g'(x)<0;
当x ∈ (x0,+∞)时,g'(x)>0.
所以g(x)在(0,x0)上单调递减,在
(x0,+∞)上单调递增,所以
g(x)min =g(x0)=
x0+1
e
x0 -1
+x0.
又由h(x0)=0,得e
x0 =x0+2,代入
得g(x0)=
x0+1
(x0+2)-1
+x0 =1+
x0 ∈ (2,3),又k<g(x0),故整数k
的最大值为2.
4.解:(1)由 题 意 知 f'(x)=3ax2 +
2bx,
因为函数f(x)=ax3+bx2+1(a,
b∈R)在x =1处取得极值0,
所以f'(1)=3a+2b=0,f(1)=a+
b+1=0,解得a=2,b= -3,
经检验,符合题意,所以a =2,b =
-3.
(2)由(1)可知,函数f(x)=2x3-
3x2+1,所以f'(x)=6x2-6x,
设切点坐标为(x0,2x30-3x20+1),所
以切线方程为y-(2x30-3x20+1)=
(6x20-6x0)(x-x0),因为切线过点
(1,m),
所以m-(2x30-3x20+1)= (6x20-
6x0)(1-x0),即m = -4x30+9x20-
6x0+1,
令h(x)= -4x3+9x2-6x+1,则
h'(x)= -12x2 + 18x - 6 =
-6(2x-1)(x-1),
令h'(x)=0,解得x =
1
2
或x =1,
当x 变化时,h'(x),h(x)的变化情况
如下表所示,
x -∞,
1
2 12 12 ,1 1 (1,+∞)
h'(x) - 0 + 0 -
h(x) 单调递减 -
1
4
单调递增 0 单调递减
因此,当x =
1
2
时,h(x)有极小值
h 12 = -14,
当x=1时,h(x)有极大值h(1)=0,
过点(1,m)存在3条直线与曲线y =
f(x)相切,
等价于关于x 的方程m = -4x3 +
9x2-6x+1有三个不同的实根,则
-
1
4 <m <0
,
所以实数m 的取值范围是 -
1
4
,0 .
第四章 三角函数、
解三角形
课时作业20 任意角与弧度制、
三角函数的概念
1.C 若α 是第一象限角,则k·360°<
α<90°+k·360°,k∈Z,-90°-k·
360°<-α<-k·360°,k∈Z,则-α
是第四象限角,故D错误;-k·360°<
90°-α<90°-k·360°,k∈Z,则90°-
α 是第一象限角,故 A错误;90°-k·
360°<180°-α<180°-k·360°,k∈
Z,则180°-α 是第二象限角,故B错
误;180°-k·360°<270°-α<270°-
k·360°,k∈Z,则270°-α是第三象限
角,故C正确.故选C.
2.C 由扇形面积公式知,扇形的面积为
1
2 ×4
2×2=16(m2).故选C.
3.A 由题意知,与60°角的终边关于x
轴对称的角为θ = -60°+360°·k,
k∈Z.当k=2时,θ= -60°+720°=
660°,A正确;经验证,其他三项均不符
合要求.故选A.
-583-