内容正文:
第09讲 第五章 一元函数的导数及其应用 重点题型章末总结
题型01导数的运算、公式、法则的灵活应用
【典例1】(23-24高二下·四川遂宁·阶段练习)下列求导运算不正确的是( )
A. B.
C. D.
【典例2】(多选)(23-24高二下·广东佛山·阶段练习)下列求导运算正确的是( )
A. B.
C. D.
【典例3】(23-24高二下·北京延庆·期末)求下列函数的导函数.
(1);
(2);
(3);
(4).
【变式1】(23-24高二下·湖北·期中)下列求导不正确的是( )
A. B.
C. D.
【变式2】(23-24高二下·河南南阳·阶段练习)下列求导数运算中正确的是( )
A. B.
C. D.
【变式3】(23-24高二下·四川成都·期中)求下列函数的导数.
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
题型02导数的几何意义
【典例1】(湖南省永州市2025届高三上学期第一次模拟考试数学试题)函数在点处的切线方程是( )
A. B.
C. D.
【典例2】(23-24高二下·重庆九龙坡·阶段练习)若函数在点处的切线与平行,则( )
A.2 B.0 C. D.
【典例3】(24-25高三上·河北·开学考试)若曲线在点处的切线与曲线相切,则 .
【变式1】(23-24高二下·陕西西安·期中)曲线在点处的切线方程为( )
A. B. C. D.
【变式2】(23-24高二下·广东茂名·期中)设曲线在点处的切线与直线平行,则( ).
A.1 B.2 C. D.
【变式3】(2024·福建泉州·模拟预测)若曲线在处的切线与直线垂直,则 .
题型03已知切线条数求参数
【典例1】(2024·四川凉山·一模)函数在区间的图象上存在两条相互垂直的切线,则的取值范围为( )
A. B. C. D.
【典例2】(2024·内蒙古·三模)若过点可以作曲线的两条切线,则的取值范围为( )
A. B.
C. D.
【典例3】(23-24高二下·辽宁本溪·期中)若过点可以作曲线的两条切线,则( )
A. B.
C. D.
【变式1】(23-24高二下·山东临沂·期中)若过点可以作曲线的两条切线,则( )
A. B. C. D.
【变式2】(23-24高二下·湖北武汉·阶段练习)已知过点可以作曲线的两条切线,则实数的取值范围是( )
A. B.
C. D.
【变式3】(2024·全国·模拟预测)若曲线有两条过点的切线,则的取值范围是( )
A. B.
C. D.
题型04利用切线研究最短距离问题
【典例1】(23-24高二下·河北石家庄·阶段练习)曲线上的点到直线的最短距离是( )
A. B. C. D.1
【典例2】(23-24高二下·重庆渝北·期中)已知在函数的图像上,在直线上,则的最小值为( )
A. B.5 C. D.
【典例3】(2024·山东·一模)已知A,B分别为曲线和直线上的点,则的最小值为 .
【变式1】(23-24高二下·福建厦门·期中)若点是曲线上任意一点,则点到直线的最小距离为( )
A. B. C.2 D.8
【变式2】(23-24高二下·安徽池州·期中)若点P是曲线上任一点,则点P到直线的最小距离是 .
【变式3】(23-24高二下·重庆·阶段练习)曲线上的点到直线的距离的最小值为 .
题型05利用导数研究函数的单调性(选填题)
【典例1】(24-25高三上·重庆·开学考试)已知函数是定义在上的增函数,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【典例2】(23-24高二下·江西景德镇·期中)已知函数存在减区间,则实数a的取值范围为( )
A. B.
C. D.
【典例3】(23-24高二下·江西南昌·期中)若函数在上不单调,则实数的取值范围为( )
A. B.
C. D.
【变式1】(23-24高二下·山东菏泽·期中)若函数在区间上不单调,则实数a的取值范围为( )
A. B. C. D.
【变式2】(23-24高二下·天津·期末)已知函数存在单调递减区间,则实数a的取值范围是( )
A. B.
C. D.
【变式3】(23-24高二下·河南南阳·阶段练习)若函数在其定义域内的一子区间上不是单调函数,则实数k的取值范围为( )
A. B. C. D.
题型06利用导数研究函数的单调性(含参问题讨论单调性)
【典例1】(2024·黑龙江哈尔滨·模拟预测)已知函数.
(1)当时,求的值域.
(2)当时,讨论的单调区间.
【典例2】(23-24高二下·浙江杭州·期末)已知函数,.
(1)当时,求在处的切线方程;
(2)讨论的单调性.
【典例3】(23-24高二下·广东中山·阶段练习)已知函数.
(1)证明曲线在处的切线过原点;
(2)若,讨论的单调性;
【变式1】(2025高三·全国·专题练习)已知函数.讨论的单调性.
【变式2】(2025高三·全国·专题练习)已知函数,讨论函数的单调性.
【变式3】(23-24高三下·北京·阶段练习)已知函数,.
(1)若,求函数的极值;
(2)试讨论函数的单调性.
题型07用导数求函数的极值、最值(不含参)
【典例1】(24-25高三上·江苏盐城·开学考试)已知函数的图象在点处的切线过点.
(1)求实数的值;
(2)求的极值.
【典例2】(22-23高二下·北京海淀·期中)已知函数.
(1)求函数单调区间与极值;
(2)求函数在区间上的最值.
【典例3】(23-24高二下·陕西渭南·期末)已知二次函数在处取得极值,且在点处的切线与直线平行.
(1)求的解析式;
(2)求函数在区间上的最大值和最小值.
【变式1】(23-24高二下·山东菏泽·期中)已知函数.
(1)若在处的切线与直线平行,求实数m的值;
(2)若,求函数的极值.
【变式2】(24-25高二下·全国·课堂例题)已知轴是曲线在点处的切线.
(1)求函数的解析式;
(2)求函数的单调区间和极值.
【变式3】(23-24高二下·广西北海·期末)已知函数的图象是曲线C,直线与曲线C相切于点.
(1)求函数的解析式;
(2)求函数在区间上的最大值和最小值.
题型08 用导数求函数的最值(含参)
【典例1】(23-24高二下·浙江·期中)设函数,其中.
(1)求的单调区间;
(2)若存在极值点,且,其中,求证:;
(3)若,函数,求在上的最大值.
【典例2】(23-24高二下·四川成都·期中)已知函数.
(1)若曲线在点处的切线斜率为,求的取值和曲线在点处的切线方程;
(2)求函数在区间上的最小值.
【典例3】(23-24高二下·河南·阶段练习)已知函数.
(1)若是的极值点,求实数的值;
(2)若,求在区间上的最大值.
【变式1】(23-24高二下·江苏无锡·期中)函数.
(1)求的单调区间;
(2)求在上最小值.
【变式2】(2024·山西吕梁·二模)已知函数.
(1)当时,求的单调区间和极值;
(2)求在区间上的最大值.
【变式3】(23-24高二下·北京·阶段练习)设函数,.
(1)当时, 试求的单调增区间;
(2)试求在上的最大值.
题型09根据函数的极值(点)求参数
【典例1】(23-24高二下·江苏南通·阶段练习)已知函数的最大值为1.
(1)求实数的值;
(2)若函数有极值,求实数的取值范围.
【典例2】(23-24高三上·海南省直辖县级单位·阶段练习)已知函数,.
(1)当时,求在上的值域;
(2)若的极小值为,求m的值.
【变式1】(23-24高二下·北京通州·期中)已知函数,.
(1)若,求a的值;
(2)当时,求曲线在点处的切线方程;
(3)若在时取得极值,求a的值.
【变式2】(23-24高三下·江西·阶段练习)已知函数(其中为自然对数的底数).
(1)若,求曲线在处的切线方程;
(2)若在内取得极小值-1,求a的值.
题型10根据函数的最值求参数
【典例1】(23-24高一下·广东佛山·阶段练习)已知函数.
(1)当时,求的单调区间与极值;
(2)求在上的最小值.
【典例2】(23-24高二下·江苏苏州·阶段练习)已知,其中.
(1)当时,求的极值;
(2)求在区间上的最大值.
【典例3】(23-24高三·全国·对口高考)已知函数,其中.
(1)若,求曲线在点处的切线方程;
(2)求在区间上的最大值和最小值.
【变式1】(23-24高二下·陕西咸阳·阶段练习)已知函数.
(1)当时,求曲线在处的切线方程;
(2)当时,求函数在上的最小值.
【变式2】(23-24高三上·广东惠州·阶段练习)已知函数.
(1)若的单调递增区间为,求的值.
(2)求在上的最小值.
【变式3】(23-24高二下·天津静海·阶段练习)已知函数,.
(1)当时,求曲线在点处的切线方程;
(2)若函数在上的最小值是,求a的值.
(3)讨论在上的最大值
题型11利用导数求解不等式恒成立与有解问题
【典例1】(23-24高二下·黑龙江哈尔滨·期中)已知奇函数在处取得极大值2.
(1)求的解析式;
(2)若,使得有解,求实数的取值范围.
【典例2】(2024·新疆·二模)已知函数.
(1)当时,求的单调区间;
(2)当时,恒成立,求实数的最大值.
【典例3】(23-24高二下·天津·期中)已知函数
(1)求的单调区间和极值;
(2)若在单调递增,求实数的取值范围;
(3)当时,若对任意的,总存在,使得,求实数的取值范围.
【变式1】(24-25高三上·黑龙江齐齐哈尔·阶段练习)已知函数.
(1)讨论的单调性;
(2)若对任意的恒成立,求的取值范围.
【变式2】(23-24高三上·内蒙古赤峰·开学考试)已知函数,,是的导函数.
(1)证明:在上存在唯一零点;
(2)若关于的不等式有解,求的取值范围.
【变式3】(23-24高三下·河北衡水·阶段练习)已知函数(,).
(1)当(是自然对数的底数)时,求函数的单调区间;
(2)若,使得,求实数的取值范围.
题型12利用导数研究函数的零点(方程的根)
【典例1】(24-25高三上·广东深圳·开学考试)已知且,函数.
(1),,为数列的前项和,当时,试比较与2024的大小,并说明理由:
(2)当时,证明:;
(3)当且时,试讨论的零点个数.
【典例2】(23-24高三上·四川成都·阶段练习)已知函数,其中.
(1)当时,求证:在上单调递减;
(2)若有两个不相等的实数根,,求实数a的取值范围.
【典例3】(2024·湖南)已知函数.
(1)求的最小值;
(2)证明:方程有三个不等实根.
【变式1】(23-24高三上·广东广州·期中)已知函数,(其中e为自然对数的底数)
(1)当时,讨论的单调性;
(2)若有两个零点,求实数的取值范围.
【变式2】(2024·天津河西·模拟预测)已知函数.
(1)讨论的单调性;
(2)当时,求证;
(3)若有两个零点,求的取值范围.
【变式3】(2024·全国·模拟预测)已知函数.
(1)讨论函数的单调性.
(2)若关于的方程有两个实数根,求实数的取值范围.
题型13形如,,的问题对比
【典例1】(23-24高二下·安徽合肥·期中)设为实数,已知,.
(1)求在区间的值域;
(2)对于,,使得成立,求实数的取值范围.
【典例2】(23-24高二·全国·课后作业)已知函数.
(1)若曲线在点处的切线方程为,求的值;
(2)若,讨论函数的单调性;
(3)设函数,若至少存在一个,使得成立,求实数的取值范围.
【典例3】(23-24高二下·山西·期中)已知函数,
(1)求的值域;
(2)若使得,求的取值范围;
(3)对,总存在使得,求的取值范围.
【变式1】(2024·广西柳州·二模)已知函数.
(1)讨论函数的单调性;
(2)设(为自然对数的底数),当时,对任意,存在,使,求实数的取值范围.
【变式2】(23-24高二下·江苏南京·阶段练习)设函数其中为实数,是自然对数的底数,.
(1)若函数为定义域内的单调函数,求实数的取值范围;
(2)已知,在区间上至少存在一个,使得成立,求实数的取值范围.
【变式3】(23-24高二下·安徽·期中)已知函数,在处取得极值2.
(1)求的解析式;.
(2)设函数,若对于任意的,总存在唯一的,使得,求实数的取值范围.
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第09讲 第五章 一元函数的导数及其应用 重点题型章末总结
题型01导数的运算、公式、法则的灵活应用
【典例1】(23-24高二下·四川遂宁·阶段练习)下列求导运算不正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【知识点】基本初等函数的导数公式、简单复合函数的导数、导数的运算法则
【分析】利用导数运算法则及求导公式,逐项求导判断即可.
【详解】对于A:,A错误;
对于B,令,B正确;
对于C:,C正确;
对于D:,D正确.
故选:A
【典例2】(多选)(23-24高二下·广东佛山·阶段练习)下列求导运算正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】BC
【知识点】简单复合函数的导数、基本初等函数的导数公式
【分析】根据常见函数的导数及复合函数的导数判断即可.
【详解】对于A,常数的导数为0,故A错误;
对于B,,故B正确;
对于C,,故C正确;
对于D,,故D错误.
故选:BC.
【典例3】(23-24高二下·北京延庆·期末)求下列函数的导函数.
(1);
(2);
(3);
(4).
【答案】(1)
(2)
(3)
(4)
【知识点】导数的运算法则、基本初等函数的导数公式、导数的乘除法、简单复合函数的导数
【分析】(1)利用求导法则求导即得;
(2)利用分式函数的求导法则求导即得;
(3)利用分式函数的求导法则求导即得;
(4)利用复合函数的求导法则求导即得.
【详解】(1)
(2)
(3)
(4)
【变式1】(23-24高二下·湖北·期中)下列求导不正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【知识点】导数的乘除法、导数的加减法、简单复合函数的导数、导数的运算法则
【分析】利用求导公式分别求出各个选项的导数,即可得出答案.
【详解】对于A,,故A正确;
对于B,是常数,导数为0,故B正确;
对于C,,故C错误;
对于D,,故D正确.
故选:C.
【变式2】(23-24高二下·河南南阳·阶段练习)下列求导数运算中正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【知识点】导数的乘除法、简单复合函数的导数
【分析】根据导数的运算法则和复合函数的导数公式,即可求解.
【详解】,故A错误,,故B错误,
,故C错误,,故D正确.
故选:D
【变式3】(23-24高二下·四川成都·期中)求下列函数的导数.
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
【答案】(1)
(2)
(3)
(4)
(5).
【知识点】导数的运算法则、简单复合函数的导数、导数的加减法、导数的乘除法
【分析】根据求导四则运算法则和复合函数求导法则进行计算
【详解】(1)由可得;
(2)由可得;
(3)由得;
(4)由,
则;
(5)由,
则.
题型02导数的几何意义
【典例1】(湖南省永州市2025届高三上学期第一次模拟考试数学试题)函数在点处的切线方程是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【知识点】求在曲线上一点处的切线方程(斜率)
【分析】对求导,得到,从而有,再利用导数的几何意义,即可求解.
【详解】由,得到,所以,
所以在点处的切线方程是,即,
故选:A.
【典例2】(23-24高二下·重庆九龙坡·阶段练习)若函数在点处的切线与平行,则( )
A.2 B.0 C. D.
【答案】D
【知识点】已知切线(斜率)求参数
【分析】根据切点与斜率以及导数求得,进而求得.
【详解】直线的斜率为,
,
解得,所以.
故选:D
【典例3】(24-25高三上·河北·开学考试)若曲线在点处的切线与曲线相切,则 .
【答案】
【知识点】求在曲线上一点处的切线方程(斜率)、已知切线(斜率)求参数、导数的运算法则
【分析】根据导数的几何意义求出切线方程,再联立切线方程与,消元,根据计算可得.
【详解】由,所以,则,
所以曲线在点处的切线为,即;
又与曲线相切,
由,可得,
则,解得或(舍去),
故答案为:
【变式1】(23-24高二下·陕西西安·期中)曲线在点处的切线方程为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【知识点】求在曲线上一点处的切线方程(斜率)
【分析】用导数几何意义去求切线方程即可.
【详解】由,得,
所以该曲线在点处的切线斜率为,
故所求切线方程为,
即.
故选:C.
【变式2】(23-24高二下·广东茂名·期中)设曲线在点处的切线与直线平行,则( ).
A.1 B.2 C. D.
【答案】B
【知识点】已知切线(斜率)求参数、简单复合函数的导数
【分析】根据导数的几何意义求解.
【详解】由函数,可得,则,
因为直线的斜率为2,可得.
故选:B.
【变式3】(2024·福建泉州·模拟预测)若曲线在处的切线与直线垂直,则 .
【答案】
【知识点】求在曲线上一点处的切线方程(斜率)、已知直线垂直求参数、基本初等函数的导数公式
【分析】利用导函数的几何意义以及两直线的位置关系与斜率的关系求解.
【详解】由题意得函数的导函数为,故在处切线的斜率为,
直线的斜率存在为,根据题意得,,解得.
故答案为:.
题型03已知切线条数求参数
【典例1】(2024·四川凉山·一模)函数在区间的图象上存在两条相互垂直的切线,则的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【知识点】两条切线平行、垂直、重合(公切线)问题、导数的加减法
【分析】利用导数的几何意义结合导函数的单调性计算即可.
【详解】由,
不妨设这两条相互垂直的切线的切点为,且
若,则恒成立,不符合题意,可排除A项;
所以,此时易知单调递增,
要满足题意则需.
故选:D
【典例2】(2024·内蒙古·三模)若过点可以作曲线的两条切线,则的取值范围为( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【知识点】求过一点的切线方程、利用导数研究方程的根、用导数判断或证明已知函数的单调性、利用导数研究函数图象及性质
【分析】设出切点,求导,利用导数几何意义求出切线方程,代入,得到,构造,求导,得到函数单调性,从而得到,结合当时,,当时,,从而得到答案.
【详解】在曲线上任取一点,对函数求导,得,
所以曲线在点处的切线方程为.
由题意可知,点在直线上,可得.
令,则.
当时,单调递减,
当时,单调递增,
所以,且当时,,当时,,
又直线与曲线的图象有两个交点,
所以的取值范围为.
故选:C
【典例3】(23-24高二下·辽宁本溪·期中)若过点可以作曲线的两条切线,则( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【知识点】求过一点的切线方程、利用导数研究方程的根
【分析】设切点点,写出切线方程,将点代入切线方程得,此方程有两个不同的解,利用导数求b的范围.
【详解】在曲线上任取一点, ,
所以曲线在点处的切线方程为.
由题意可知,点在直线上,可得,
令函数,
则.
当时,,此时单调递减,
当时,,此时单调递增,
所以.
设,
所以,
所以当时,,在上单调递增,
当时,,在上单调递减,
所以,
所以,
所以,
当时,,所以,
当时,,所以,
的图象如图:
由题意可知,直线与的图象有两个交点,则.
故选:B
【变式1】(23-24高二下·山东临沂·期中)若过点可以作曲线的两条切线,则( )
A. B. C. D.
【答案】C
【知识点】求过一点的切线方程
【分析】根据题意,求出切线方程,然后对进行讨论即可.
【详解】设切点为 ,
对 求导可得: ,
切线的斜率为 ,
可得切线方程为: ,
把点 代入可得 ,
化为 ,
令 ,
,
令得;令得
所以函数 在 上单调递增, 在 上单调递减,
可得 时函数 取得极大值.
当 时, ,
当 时, .
时, 与函数 的图象最多有一个交点, 不符合题意, 舍去.
时, 由过点 可以作曲线 的两条切线,
与函数 的图象有两个交点,
.
故选:C.
【变式2】(23-24高二下·湖北武汉·阶段练习)已知过点可以作曲线的两条切线,则实数的取值范围是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【知识点】求过一点的切线方程、导数的运算法则
【分析】设切点为,表示出切线方程,根据题意可得方程有两个不同的根,由此可得a的范围.
【详解】设切点为,∴切线的斜率,
∴切线方程是,
∵切线过点A(a,0),
∴,即,
∵过点A(a,0)可以作两条切线,
∴方程有两个不同的根,
∴=(a+1)2﹣4>0,解得a>1或a<﹣3.
故选:D.
【变式3】(2024·全国·模拟预测)若曲线有两条过点的切线,则的取值范围是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【知识点】求过一点的切线方程
【分析】根据题意,由导数的几何意义表示出切线方程,然后列出不等式代入计算,即可得到结果.
【详解】设切点为,由已知得,则切线斜率,
切线方程为.
∵直线过点,∴,
化简得.∵切线有2条,
∴,则的取值范围是,
故选:D
题型04利用切线研究最短距离问题
【典例1】(23-24高二下·河北石家庄·阶段练习)曲线上的点到直线的最短距离是( )
A. B. C. D.1
【答案】B
【知识点】已知切线(斜率)求参数、求点到直线的距离
【分析】令求得,由导数的几何意义知在点的切线斜率为3,然后利用点到线距离公式求出最小距离.
【详解】直线的斜率为,
所以,令得,,
将代入可得,则在点的切线斜率为,
所以切点到直线的距离为:.
故选:B.
【典例2】(23-24高二下·重庆渝北·期中)已知在函数的图像上,在直线上,则的最小值为( )
A. B.5 C. D.
【答案】A
【知识点】已知切线(斜率)求参数、求点到直线的距离、简单复合函数的导数
【分析】设函数上在点的切线恰与直线平行,利用导数的几何意义求出,则的最小值即为切点到直线的距离.
【详解】设函数上在点的切线恰与直线平行,
由,可得,则,
所以,解得,
所以的最小值为点到直线的距离.
故选:A
【典例3】(2024·山东·一模)已知A,B分别为曲线和直线上的点,则的最小值为 .
【答案】/
【知识点】求点到直线的距离、已知切线(斜率)求参数
【分析】由题意的最小值为到直线上距离的最小值,再设,则当处的切线与平行时取得最小值.
【详解】由题意的最小值为曲线上点到直线距离的最小值,
设,则为增函数,
令则,故当时,单调递减;当时,单调递增.
故,即在曲线下方.
则当处的切线与平行时取得最小值.
设,对求导有,由可得.
故当时取最小值.
故答案为:
【变式1】(23-24高二下·福建厦门·期中)若点是曲线上任意一点,则点到直线的最小距离为( )
A. B. C.2 D.8
【答案】B
【知识点】已知切线(斜率)求参数、导数的运算法则、求点到直线的距离
【分析】由导数的几何意义求得曲线上与直线平行的切线方程的切点坐标,求出切点到直线的距离即为所求最小距离.
【详解】直线的斜率,函数定义域为,
点是曲线上任意一点,设,求导得,
令,而,解得,此时,
曲线上与直线平行的切线的切点为,
所以曲线上点到直线的最小距离,为点到直线的距离.
故选:B
【变式2】(23-24高二下·安徽池州·期中)若点P是曲线上任一点,则点P到直线的最小距离是 .
【答案】
【知识点】导数的加减法、求点到直线的距离、已知切线(斜率)求参数
【分析】当P为与直线平行且与曲线相切的切线的切点时,点P到直线的距离最短,根据导数几何意义求得点P坐标,最后根据点到直线距离公式得结果.
【详解】由可得,
设与直线平行,且与曲线相切的直线,对应切点坐标为,
则,解得,则,
则点到直线的距离,即为点P到直线的最小距离,
即为.
故答案为:.
【变式3】(23-24高二下·重庆·阶段练习)曲线上的点到直线的距离的最小值为 .
【答案】
【知识点】已知切线(斜率)求参数、简单复合函数的导数、求点到直线的距离
【分析】借助导数的几何意义找出曲线与直线平行的切线的切点,结合点到直线的距离公式计算即可得.
【详解】假设是曲线上的一个动点,
当曲线在处的切线与直线平行时,所求的距离最小,设此时,
由题意得,由,得,则,
所以所求距离的最小值为.
故答案为:.
题型05利用导数研究函数的单调性(选填题)
【典例1】(24-25高三上·重庆·开学考试)已知函数是定义在上的增函数,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【知识点】由函数在区间上的单调性求参数、导数的运算法则
【分析】求出函数的导数,则原问题转化为在R上恒成立,分离参数得恒成立,构造函数,结合其奇偶性以及利用导数求其最值,即可求得答案.
【详解】由于,故,
函数是定义在上的增函数,
故在R上恒成立,即恒成立,
令,为偶函数,
故考虑时,,令,
即在上单调递增,则,
则在上单调递增,在上单调递减,
故,故,
实数的取值范围是,
故选:B
【典例2】(23-24高二下·江西景德镇·期中)已知函数存在减区间,则实数a的取值范围为( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【知识点】利用导数求函数的单调区间(不含参)、由导数求函数的最值(不含参)、由函数在区间上的单调性求参数
【分析】先求导函数把函数存在减区间转化为导函数为负有解,最后构造函数根据最值求解.
【详解】由题可知,
因为函数+1存在减区间,则有解,
即有解,
令,,
令,解得;令,解得,
所以在单调递减,单调递增,
所以,
因为有解,所以,
解得.
故选:D.
【典例3】(23-24高二下·江西南昌·期中)若函数在上不单调,则实数的取值范围为( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【知识点】由函数在区间上的单调性求参数、根据极值点求参数
【分析】求导,分析可知在内有根,在内有根,结合零点存在性定理分析求解.
【详解】由题意可知:的定义域为,且,
因为在上不单调,等价于在上有极值点,
等价于在内有根,即在内有根,
结合的形式特征可得:原题意等价于,解得,
所以实数的取值范围为.
故选:B.
【变式1】(23-24高二下·山东菏泽·期中)若函数在区间上不单调,则实数a的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【知识点】用导数判断或证明已知函数的单调性、由函数在区间上的单调性求参数、利用导数研究函数的零点、函数(导函数)图像与极值点的关系
【分析】对求导并将问题转化为函数在(0,1)上存在变号零点,再应用导数研究的单调性,结合零点存在性定理列不等式求参数范围.
【详解】由题设,,又在上不单调,
所以函数在上存在变号零点,
设,,
则,则在上单调递增,
所以,即,解得,
则的取值范围是
故选:B.
【变式2】(23-24高二下·天津·期末)已知函数存在单调递减区间,则实数a的取值范围是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【知识点】由函数在区间上的单调性求参数、利用导数研究能成立问题
【分析】由题意转化为存在,使,参变分离后,转化为求函数的最值问题,即可求解.
【详解】,,
由题意可知,存在,使,即,
则,,
当时,取得最小值,
即,得.
故选:B
【变式3】(23-24高二下·河南南阳·阶段练习)若函数在其定义域内的一子区间上不是单调函数,则实数k的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【知识点】根据极值点求参数、由函数在区间上的单调性求参数
【分析】由题意转化为极值点在区间,求解函数的极值点,并列不等式,即可求解.
【详解】函数定义域为,求导得,令,得,
当时,单调递减;
当时,单调递增,由题意得,
解得:.
故选:D.
题型06利用导数研究函数的单调性(含参问题讨论单调性)
【典例1】(2024·黑龙江哈尔滨·模拟预测)已知函数.
(1)当时,求的值域.
(2)当时,讨论的单调区间.
【答案】(1)
(2)答案见解析
【知识点】含参分类讨论求函数的单调区间、由导数求函数的最值(不含参)
【分析】(1)当时,,求导分析单调性,极值,即可得出答案.
(2)求导得,分情况讨论的符号,的单调性.
【详解】(1)当时,,
,
令,得或,所以在上单调递增,
在上单调递减,
所以,又,
因为,所以,
所以当时,,所以的值域为.
(2),
当时,,当时,单调递增,
当时,单调递减,
当时,令,得或2,当,即时,不符合题意,
当,即时,在上单调递增,
在上单调递减,
在上单调递增,
当,即时,在上,单调递减,
在上单调递增,在上单调递减,
综上所述,当时,在,上单调递增,在上单调递减,
当时,在上单调递增,在上单调递减,
当时,在上单调递减,在上单调递增.
【典例2】(23-24高二下·浙江杭州·期末)已知函数,.
(1)当时,求在处的切线方程;
(2)讨论的单调性.
【答案】(1)
(2)答案见解析
【知识点】含参分类讨论求函数的单调区间、求在曲线上一点处的切线方程(斜率)
【分析】(1)求导,可得,,结合导数的几何意义分析求解;
(2)求导可得,分和两种情况,利用导数分析的单调性.
【详解】(1)当时,则,,
可得,,
即切点坐标为,切线斜率,
所以在处的切线方程为:.
(2)由题意可得:,
注意到,
①若,,则在上单调递减,
②若,令时,解得,
当,;当,;
所以在上单调递增,在上单调递减.
【典例3】(23-24高二下·广东中山·阶段练习)已知函数.
(1)证明曲线在处的切线过原点;
(2)若,讨论的单调性;
【答案】(1)证明见解析
(2)答案见解析
【知识点】含参分类讨论求函数的单调区间、求在曲线上一点处的切线方程(斜率)
【分析】(1)求导,可得,进而可得切线方程为,进而可得恒过原点;
(2),分,,三种情况讨论可得的单调性.
【详解】(1)由题设得,所以,
又因为,所以切点为,斜率,
故切线方程为,即,所以恒过原点.
(2)由(1)得,
①时,,
当时,,在上单调递增,
当时,,在上单调递减;
令,则
②且,即时,,在上单调递增,
时,,
,则,或,得
所以在上单调递增,在上单调递增;
,则,则,
所以在上单调递减,
综上:时,在上单调递增;在上单调递减;
时,在上单调递增;
时,在上单调递增,在上单调递增;
在上单调递减.
【点睛】方法点情,利用分类讨论法是求解含参数的函数的单调区间常用的方法.
【变式1】(2025高三·全国·专题练习)已知函数.讨论的单调性.
【答案】答案见解析.
【知识点】含参分类讨论求函数的单调区间
【分析】求导可得,含参分类讨论、、和时函数的单调性即可求解.
【详解】的定义域为,且,
当时,则,
令,解得,令,解得,
所以在上单调递减,在上单调递增;
当时,则有:
若,则,令,则单调递增;
令,则或单调递减;
若,则,令,则单调递增;
令,则或单调递减;
若,则单调递减.
综上所述,当时,在上单调递减,在上单调递增;
当时,在上单调递减,在上单调递增;
当时,在上单调递减,在上单调递增;
当时,在上单调递减.
【变式2】(2025高三·全国·专题练习)已知函数,讨论函数的单调性.
【答案】答案见解析.
【知识点】含参分类讨论求函数的单调区间
【分析】对函数求导,然后对参数分类讨论,注意讨论正负以及与的关系,然后根据导数判断函数的单调性.
【详解】函数的定义域为,
求导得,
当时,,
由,得;由,得,
因此函数在上单调递增,在上单调递减;
当时,
若,即,则由,得或;由,得,
因此函数在上单调递增,在上单调递减;
若,即,则恒成立,因此函数在上单调递增;
若,即,则由,得或;由,得,
因此函数在上单调递增,在上单调递减,
所以当时,函数的递增区间是,递减区间是;
当时,函数的递增区间是,递减区间是;
当时,函数的递增区间是;
当时,函数的递增区间是,递减区间是.
【变式3】(23-24高三下·北京·阶段练习)已知函数,.
(1)若,求函数的极值;
(2)试讨论函数的单调性.
【答案】(1)极小值为,无极大值
(2)答案见解析
【知识点】求已知函数的极值、含参分类讨论求函数的单调区间
【分析】(1)当,求出,令得出方程的根,判断所求根两边导函数的符号即可得到函数的极值;
(2)求出,分两种情况讨论的范围,在定义域范围内分别求解即可.
【详解】(1)若,,定义域为,
则,
令,可得,
由,可得,所以在上单调递增,
由,可得,所以在上单调递减,
所以在处取得极小值,极小值为,无极大值;
(2)的定义域为,
,,
当时,,则在上单调递减,
当时,令,可得或,
因为,所以舍去,
所以当时,,
则在上单调递减,
当时,,
则在上单调递增,
综上,当时,在上单调递减,
当时,在上单调递减,在上单调递增.
题型07用导数求函数的极值、最值(不含参)
【典例1】(24-25高三上·江苏盐城·开学考试)已知函数的图象在点处的切线过点.
(1)求实数的值;
(2)求的极值.
【答案】(1)
(2)极小值为,无极大值
【知识点】已知切线(斜率)求参数、求已知函数的极值、求在曲线上一点处的切线方程(斜率)
【分析】(1)利用导数的几何意义求出切线方程,将点代入求解;
(2)利用导数研究函数单调性和极值.
【详解】(1)由已知得,
则,又,
所以的图象在点处的切线方程为,
将点代入得,解得.
(2),定义域为,
所以,
令,则,
易得在上恒成立,所以在上单调递增,
又,所以当时,,即,在上单调递减,
当时,,即,在上单调递增,
所以极小值为,无极大值
【典例2】(22-23高二下·北京海淀·期中)已知函数.
(1)求函数单调区间与极值;
(2)求函数在区间上的最值.
【答案】(1)答案见解析
(2)最小值为,最大值为0
【知识点】求已知函数的极值、由导数求函数的最值(不含参)、利用导数求函数的单调区间(不含参)
【分析】(1)利用导数可得答案;
(2)利用导数求出极值与端点值可得答案.
【详解】(1),
当,或时,,
当时,,
所以的单调递增区间为,,
单调递减区间为,
所以极小值为,极大值为;
(2)由(1),在上单调递增,在上单调递减,
在上单调递增,所以极小值为,极大值为,
,,
所以在区间上的最小值为,最大值为.
【典例3】(23-24高二下·陕西渭南·期末)已知二次函数在处取得极值,且在点处的切线与直线平行.
(1)求的解析式;
(2)求函数在区间上的最大值和最小值.
【答案】(1)
(2)最小值为,最大值为2
【知识点】由导数求函数的最值(不含参)、根据极值点求参数、已知切线(斜率)求参数
【分析】(1)先求导,进而根据题意即可求出、,从而得解.
(2)先求出的解析式,再求导研究函数在上的单调性,结合其端点值和极值即可得解.
【详解】(1)由可得,
所以由题意得,即,解得,,
所以.
(2)由题意可知,
所以,
令,解得,,
列表有
x
1
0
0
递增
极大值
递减
极小值
递增
由上可知在上单调递增,在上单调递减,在上单调递增,
又,,
所以最小值为,最大值为2.
【变式1】(23-24高二下·山东菏泽·期中)已知函数.
(1)若在处的切线与直线平行,求实数m的值;
(2)若,求函数的极值.
【答案】(1)
(2)极小值为2,无极大值
【知识点】求在曲线上一点处的切线方程(斜率)、求已知函数的极值、两条切线平行、垂直、重合(公切线)问题
【分析】(1)求导,可得切线斜率,即可根据直线平行满足的斜率关系求解,
(2)根据导数求解函数的单调性,即可由极值定义求解.
【详解】(1)由函数,定义域为,
可得,
可得,即在处的切线的斜率为,
因为在处的切线与直线平行,
可得,则;
(2)若,可得,所以,其中,
可得,
令,可得,
当时,,在单调递减;
当时,,在单调递增,
所以当时,函数取得极小值为,无极大值.
【变式2】(24-25高二下·全国·课堂例题)已知轴是曲线在点处的切线.
(1)求函数的解析式;
(2)求函数的单调区间和极值.
【答案】(1)
(2)单调递增区间为和,单调递减区间为,极大值是,极小值是
【知识点】求已知函数的极值、求在曲线上一点处的切线方程(斜率)、利用导数求函数的单调区间(不含参)、已知切线(斜率)求参数
【分析】(1)根据切线斜率得出导数值,再根据导函数对应列方程组求解;
(2)先求导函数再根据导函数正负求出函数单调性进而求出极值即可.
【详解】(1)由题意知,,且,
所以解得
所以.
(2),
令,得.
当变化时,和的变化情况如表所示.
1
0
0
递增↗
极大值
递减↘
极小值
递增↗
故的单调递增区间为和,单调递减区间为.
的极大值是,极小值是.
【变式3】(23-24高二下·广西北海·期末)已知函数的图象是曲线C,直线与曲线C相切于点.
(1)求函数的解析式;
(2)求函数在区间上的最大值和最小值.
【答案】(1)
(2)最大值为,最小值为.
【知识点】由导数求函数的最值(不含参)、已知切线(斜率)求参数
【分析】(1)利用切点在直线和曲线上,结合导数的几何意义即可求解;
(2)根据(1)的结论,求出,再利用导数法求函数的最值的步骤即可求解.
【详解】(1)因为切点为,
所以,解得.
由,得,
因为直线与曲线C相切于点,
所以,解得,
所以,
由,得.
所以函数的解析式为:.
(2)由(1)知,,
所以,.
可得,
令,则,解得(舍),.
当时,;当时,;
所以在上单调递减,在上单调递增.
当时,取的极小值,极小值为,
又因为,
所以当时,的最大值为,最小值为.
题型08 用导数求函数的最值(含参)
【典例1】(23-24高二下·浙江·期中)设函数,其中.
(1)求的单调区间;
(2)若存在极值点,且,其中,求证:;
(3)若,函数,求在上的最大值.
【答案】(1)答案见解析
(2)证明见解析
(3)
【知识点】由导数求函数的最值(含参)、含参分类讨论求函数的单调区间、函数(导函数)图像与极值点的关系
【分析】(1)对求导,分和两种情况,讨论导函数的正负,从而得原函数的单调性;
(2)由存在极值点,可得,再根据,经计算可得;
(3)根据,分析其单调性,分,,三种情况求其最大值,可得结论.
【详解】(1)
①当时,,所以在上单调递增;
②当时,在上单调递增,上单调递减.
(2)由(1)知,,即
因为
所以
所以
所以 又,所以.
(3)
当时,,,
所以当时,,当时,
所以在上单调递增,上单调递减,
当时,,,所以
在上单调递增,
,,,
①当时,即时,在上单调递增,
所以;
②当时,即时,
在上单调递增,在上单调递减,
所以;
③当时,即时,
所以在上单调递增,上单调递减,在上单调递增,
由于,,
当时,即,所以,
当时,即,所以
则
综上,.
【点睛】关键点点睛:导函数中常用的两种转化方法:一是利用导数研究含参函数的单调性,注意分类讨论与数形结合思想的应用;二是函数的零点、不等式证明常转化为函数的单调性、极(最)值问题处理.
【典例2】(23-24高二下·四川成都·期中)已知函数.
(1)若曲线在点处的切线斜率为,求的取值和曲线在点处的切线方程;
(2)求函数在区间上的最小值.
【答案】(1),
(2)答案见解析
【知识点】已知切线(斜率)求参数、由导数求函数的最值(含参)、求在曲线上一点处的切线方程(斜率)
【分析】(1)求出函数的导函数,由求出,即可得到函数解析式,从而求出,再由点斜式求出切线方程;
(2)求出函数的单调区间,再分、、、四种情况讨论,分别求出函数在区间上的最小值.
【详解】(1)因为,所以,
则,∴,
∴,,
则切线方程为,整理得;
(2)由,因为,令,解得,
当时,,当时,,
故函数在上单调递增,在上单调递减,
①当,即时,函数在区间上单调递减,
所以在区间上的最小值为,
②当,即时,函数在区间上单调递增,
所以在区间上的最小值为,
③当,即时,函数在区间上单调递增,在区间上单调递减,
又,
所以当时,的最小值为,
当时,的最小值为,
综上可知,当时,函数的最小值为,
当时,函数的最小值为.
【典例3】(23-24高二下·河南·阶段练习)已知函数.
(1)若是的极值点,求实数的值;
(2)若,求在区间上的最大值.
【答案】(1)
(2)答案见解析
【知识点】根据极值点求参数、由导数求函数的最值(含参)
【分析】(1)求导,根据极值点可得,验证即可求解,
(2)求导,分类讨论,即可结合函数的单调性求解最值.
【详解】(1).
因为是的极值点,所以,解得.
所以,
所以在和上单调递增,在上单调递减,
所以是的极大值点,符合题意,因此.
(2),
令,得或,
所以在上单调递增,在上单调递减,在上单调递增,
由题可知.
(i)若,则在上单调递减,.
(ii)若,则在上单调递减,在上单调递增,
若,则,所以;
若,则,所以.
综上,当时,;当时,.
【变式1】(23-24高二下·江苏无锡·期中)函数.
(1)求的单调区间;
(2)求在上最小值.
【答案】(1)答案见解析
(2)答案见解析
【知识点】含参分类讨论求函数的单调区间、由导数求函数的最值(含参)
【分析】(1)求导,分和两种情况,结合导函数的符号求的单调区间;
(2)分、和三种情况结合(1)中的单调区间求函数最小值.
【详解】(1)由题意可知:的定义域,其导函数,
当,则在内恒成立,
可知的单调递增区间为,无单调递减区间;
当,令,解得;令,解得;
则的单调递增区间为,单调递减区间为;
综上所述:当,的单调递增区间为,无单调递减区间;
当,的单调递增区间为,单调递减区间为;
(2)因为,由(1)可知:
当,在上单调递增,则在上最小值为;
当,在上单调递减,在上单调递增,
所以在上最小值为;
当时,在上单调递减,
所以在上最小值为.
【变式2】(2024·山西吕梁·二模)已知函数.
(1)当时,求的单调区间和极值;
(2)求在区间上的最大值.
【答案】(1)单调递增区间是,单调递减区间是,极大值为,没有极小值;
(2)
【知识点】求已知函数的极值、由导数求函数的最值(含参)、利用导数求函数的单调区间(不含参)
【分析】(1)求出函数的导函数,再解关于导函数的不等式求出函数的单调区间与极值;
(2)求出函数的导函数,再分、、、四种情况讨论,得到函数在区间上的单调性,即可求出函数在区间上的最大值.
【详解】(1)当时,,
则,
当时,,函数单调递增,
当时,,函数单调递减,
故函数的单调递增区间是,单调递减区间是,
函数的极大值为,没有极小值.
(2)由题意得.
若,当时,,在区间上单调递增,
此时的最大值为;
若,当时,,单调递增,
当时,,单调递减,
此时的最大值为;
若,则,当时,,单调递增,
当时,,单调递减,
此时的最大值为;
若,则,当时,,在区间上单调递增,
此时的最大值为.
综上可得,.
【变式3】(23-24高二下·北京·阶段练习)设函数,.
(1)当时, 试求的单调增区间;
(2)试求在上的最大值.
【答案】(1)
(2)当时,当时.
【知识点】利用导数求函数的单调区间(不含参)、由导数求函数的最值(含参)
【分析】
(1)求出函数的导函数,再解关于导函数的不等式,即可求出函数的单调递增区间;
(2)求出函数的导函数,分、、三种情况讨论,分别得到函数的单调性,即可得到无论为何值,当时,最大值都为或,再计算,分和两种情况讨论,即可求出函数的最大值.
【详解】(1)当时,定义域为,
且,令,解得,所以的单调增区间为.
(2)因为,
令,解得,
①当即时,所以当时,恒成立,
即在上单调递增,则;
②当即时,所以当时,恒成立,
即在上单调递减,则;
③当即时,
时,,在单调递减,
时,,在上单调递增,
则,
综上,无论为何值,当时,最大值都为或,
又,,
又,
所以当时,,,
当时,,.
综上可得当时,当时.
题型09根据函数的极值(点)求参数
【典例1】(23-24高二下·江苏南通·阶段练习)已知函数的最大值为1.
(1)求实数的值;
(2)若函数有极值,求实数的取值范围.
【答案】(1)1;
(2).
【知识点】已知函数最值求参数、根据极值求参数
【分析】(1)先求导函数及其零点,再分段讨论求单调区间及最值计算参数即可;
(2)根据函数有极值得在上有零点,结合二次函数零点分布分类讨论计算即可.
【详解】(1)由题意得,
令,,
当时,,递增;当时,,递减.
,所以.
(2),
有极值,即在上有零点,
令,即在上有解
当时,,在上单调递增,无极值;
当时,在上有解,
所以,所以.
【典例2】(23-24高三上·海南省直辖县级单位·阶段练习)已知函数,.
(1)当时,求在上的值域;
(2)若的极小值为,求m的值.
【答案】(1)
(2)6
【知识点】由导数求函数的最值(不含参)、根据极值求参数
【分析】(1)利用导数讨论单调性,结合单调性求最值即可得值域;
(2)求导,利用导数判断极值点,根据极值列方程可得.
【详解】(1)当时,,则,
令,得或,
当x变化时,,的变化情况如表所示:
x
0
1
+
0
-
0
+
单调递增
极大值0
单调递减
极小值
单调递增
0
所以在上的值域为.
(2)由,得,
令,得或,
因为,
令,得;
令,得或,
所以在和上单调递增,在上单调递减,
在处取得极小值,
令,
解得,故m的值为6.
【变式1】(23-24高二下·北京通州·期中)已知函数,.
(1)若,求a的值;
(2)当时,求曲线在点处的切线方程;
(3)若在时取得极值,求a的值.
【答案】(1)
(2)
(3).
【知识点】根据极值求参数、已知切线(斜率)求参数、求在曲线上一点处的切线方程(斜率)
【分析】(1)首先求导得,根据即可解出值;
(2)代入得,求出其导数,计算出切点纵坐标和切线斜率即可得到切线方程;
(3)由题意代入,解出,再证明时,取得极值.
【详解】(1)因为,定义域为,
所以.
因为,所以.所以.
(2)当时,.
所以.
所以,.
所以曲线在点处的切线方程为.
(3)因为在时取得极值,
所以,即,所以.
当时,.
令,即,得;
令,即,得.
所以在区间上单调递增,在区间上单调递减.
所以在时取得极大值,符合题意.
所以.
【变式2】(23-24高三下·江西·阶段练习)已知函数(其中为自然对数的底数).
(1)若,求曲线在处的切线方程;
(2)若在内取得极小值-1,求a的值.
【答案】(1)
(2)
【知识点】根据极值求参数、求在曲线上一点处的切线方程(斜率)
【分析】(1)求导根据导数的几何意义求解即可;
(2)讨论,两种情况,分别分析导函数的零点,结合极小值的性质求解即可
【详解】(1)由可得,
当时,,,所以曲线在处的切线方程为,即
(2)由(1),
当时,,
当时,,在上单调递减,故在内不存在极值;
当时,由得,,,
要使在内存在极小值,,解得,
此时在上单调递减,在上单调递增,
所以取得极小值,即,
解得,.
题型10根据函数的最值求参数
【典例1】(23-24高一下·广东佛山·阶段练习)已知函数.
(1)当时,求的单调区间与极值;
(2)求在上的最小值.
【答案】(1)减区间,增区间,函数有极小值,无极大值
(2)答案见解析
【知识点】由导数求函数的最值(含参)、求已知函数的极值、利用导数求函数的单调区间(不含参)
【分析】(1)利用导数研究函数的单调性,根据极值的定义求解即可;
(2)根据和分类讨论,利用导数研究函数的单调性求解最值即可.
【详解】(1)当时,,,
当时,,当时,,
在上单调递减,在上单调递增,
所以当时,函数有极小值,无极大值.
综上:的减区间是,增区间是,极小值为0,无极大值.
(2),
当时,,所以在上单调递增,所以;
当时,令,得,
(ⅰ)当时,则,所以在上单调递增,所以;
(ⅱ)当时,则,所以在上单调递减,在上单调递增,
则;
综上:当时,在上的最小值为;
当时,在上的最小值为.
【典例2】(23-24高二下·江苏苏州·阶段练习)已知,其中.
(1)当时,求的极值;
(2)求在区间上的最大值.
【答案】(1)极大值为,无极小值
(2)
【知识点】由导数求函数的最值(含参)、求已知函数的极值
【分析】
(1)借助导数研究函数的单调性即可得极值;0
(2)对,与的情况分类讨论,借助导数研究其单调性即可得其最值.
【详解】(1)当时,,,
则,
当时,,当时,,
故在上单调递增,在上单调递减,
故有极大值,无极小值;
(2),,
当时,恒成立,故,
即在上单调递减,故;
当时,令,则,
当时,,当时,,
故在上单调递增,在上单调递减,
即;
当时,恒成立,故,
即在上单调递增,即;
综上所述,.
【典例3】(23-24高三·全国·对口高考)已知函数,其中.
(1)若,求曲线在点处的切线方程;
(2)求在区间上的最大值和最小值.
【答案】(1);
(2)答案见解析.
【知识点】由导数求函数的最值(含参)、求在曲线上一点处的切线方程(斜率)
【分析】(1)把代入解析式,求出导数,再利用导数的几何意义求出切线方程作答.
(2)求出函数的导数,按和进行分类讨论,结合单调性求出函数最值作答.
【详解】(1)当时,,求导得,则,而,
所以曲线在点处的切线方程为,即.
(2)依题意,,而,则,
①当时,,当且仅当时取等号,函数在上单调递增,
则,;
②当时,,当且仅当时取等号,函数在上单调递减,
则,;
③当时,函数在上单调递增,由,得,当时,递减,
当时,递增,,
由,得,,
由,得,,
所以当时,的最小值是,最大值是;
当时,的最小值是,最大值是;
当时,的最小值是,最大值是;
当时,的最小值是,最大值是.
【变式1】(23-24高二下·陕西咸阳·阶段练习)已知函数.
(1)当时,求曲线在处的切线方程;
(2)当时,求函数在上的最小值.
【答案】(1);
(2)答案见解析.
【知识点】求在曲线上一点处的切线方程(斜率)、由导数求函数的最值(含参)
【分析】(1)把代入,求出函数的导数,利用导数的几何意义求出切线方程.
(2)利用导数分类讨论求出在上的最小值.
【详解】(1)当时,函数,求导得,则,又,
所以曲线在处的切线方程为,即.
(2)函数,求导得,,
令,解得,
①当,即时,,,函数在上单调递减,
因此函数的最小值为;
②当,即时,函数在上单调递减,在上单调递增,
因此函数的最小值为;
③当,即时,,,函数在上单调递增,
因此函数的最小值为,
所以当时,的最小值为;
当时,的最小值为;
当时,的最小值为.
【变式2】(23-24高三上·广东惠州·阶段练习)已知函数.
(1)若的单调递增区间为,求的值.
(2)求在上的最小值.
【答案】(1)
(2)答案见解析
【知识点】由函数在区间上的单调性求参数、由导数求函数的最值(含参)
【分析】(1)对函数求导,利用导函数判断出其单调区间,再根据单调区间即可解得;
(2)对参数进行分类讨论,得出其单调性即可求出函数在上的最小值.
【详解】(1)函数定义域为
由于函数的单调增区间为,且,故;
当时,,故函数的单调递增区间为.
即可得,则.
(2),
①当时,,则在上单调递增,所以;
②当,,,则在上单调递减,
时,,则在单调递增;
(i)当,即时,在单调递增,此时,
(ii)当,即时,在上单调递减,在上单调递增;
此时.
综上所述:
当时,;当时,.
【变式3】(23-24高二下·天津静海·阶段练习)已知函数,.
(1)当时,求曲线在点处的切线方程;
(2)若函数在上的最小值是,求a的值.
(3)讨论在上的最大值
【答案】(1)
(2)
(3)答案见解析
【知识点】由导数求函数的最值(含参)、已知函数最值求参数、求在曲线上一点处的切线方程(斜率)
【分析】(1)先求得切点坐标,再根据导数的几何意义可求得切线斜率,最后根据点斜式方程可求解;
(2)求导后,分、、讨论求得最小值,从而可求得a的值;
(3)分、、、讨论求得最大值.
【详解】(1)
当时,,,
所以切点为,,则,
所以切线方程为,即.
(2)
,,
若,则在上恒成立,
所以在上单调递增,
所以,不满足题意;
若,令,解得,令,解得,
所以函数在单调递减,单调递增,
所以,解得,满足题意;
若, 则在上恒成立,
所以在上单调递减,
所以,解得,不满足题意,
综上,.
(3)由(2)可知若,则在上恒成立,
所以在上单调递增,
若,令,解得,令,解得,
所以函数在单调递减,单调递增,
①即时,,
②即时,,
若, 则在上恒成立,
所以在上单调递减,,
综上:当时,;
当时,.
【点睛】方法点睛:利用导数研究函数的最值,首先要求函数的单调性,当导函数含有参数时,要对参数进行分类讨论,在确定导函数的正负时,难点在于分类讨论时标准的确定,主要是按照是否有根,根的大小进行分类求解的.
题型11利用导数求解不等式恒成立与有解问题
【典例1】(23-24高二下·黑龙江哈尔滨·期中)已知奇函数在处取得极大值2.
(1)求的解析式;
(2)若,使得有解,求实数的取值范围.
【答案】(1)
(2)
【知识点】根据极值求参数、利用导数研究能成立问题、由导数求函数的最值(不含参)、由奇偶性求参数
【分析】(1)根据函数为奇函数求出的值,由处取得极大值,求出,的值,即可确定的解析式;
(2)判断在上的单调性,求出函数的最值,依题意,解得即可.
【详解】(1)因为是奇函数,所以,
即,所以,所以.
由,得.
因为在上取得极大值,
所以,解得,
经检验,当时,在处取得极大值,
故.
(2)由(1)可知,,
当时,, 当和时,,
即在上单调递增,在,上单调递减,
所以在取得极小值,在处取得极大值,
又因为,,,,
所以在上的最大值为,最小值为,
要使得有解,则,解得,
所以的取值范围为.
【典例2】(2024·新疆·二模)已知函数.
(1)当时,求的单调区间;
(2)当时,恒成立,求实数的最大值.
【答案】(1)单调递增区间为,单调递减区间为
(2)
【知识点】利用导数求函数的单调区间(不含参)、利用导数研究不等式恒成立问题、由导数求函数的最值(不含参)
【分析】(1)直接代入,对函数求导,根据导数符号与函数单调性的关系即可求解;
(2)参变分离,得当时,恒成立,构造函数,求出的最小值即可.
【详解】(1)当时,,
求导,得.
令,解得(舍去)或,
当时,,即在单调递增;
当时,,即在单调递减,
所以的单调递增区间为,单调递减区间为.
(2)当时,恒成立,
即当时,恒成立,
令,则,
令,则,
所以当时,,当时,,
所以当时,单调递减,当时,单调递增,
所以的最小值为,
所以,这表明恒成立,
这意味着在时单调递增,
所以的最小值为.
【典例3】(23-24高二下·天津·期中)已知函数
(1)求的单调区间和极值;
(2)若在单调递增,求实数的取值范围;
(3)当时,若对任意的,总存在,使得,求实数的取值范围.
【答案】(1)答案见解析
(2)
(3)
【知识点】由函数在区间上的单调性求参数、利用导数研究能成立问题、用导数判断或证明已知函数的单调性
【分析】(1)求导分析单调性,极值,即可求解.
(2)根据题意可得,求导,由在上单调递增,可得在上恒成立,只需,即可求解.
(3)若对任意的,总存在,使得,则当时,,即可求解.
【详解】(1),,
令,解得,
当时,,当时,,
所以单调递减区间为,单调递增区间为,
所以在处取得极小值,且极小值为,无极大值.
(2),,
则,
因为在单调递增,
所以在上恒成立,
所以在上恒成立,即,
设,,
所以在上单调递增,
所以,
所以,故的取值范围为.
(3)若对任意的,总存在,使得,
则当时,,
由(1)知在上单调递增,
所以当时,,
,,
,
当时,,单调递减,
,
,
,
的取值范围为.
【点睛】方法点睛:不等式的恒成立、存在性问题,可按如下规则转化:
一般地,已知函数,,
(1)若,有成立,则;
(2)若,有成立,则;
(3)若,有成立,则.
【变式1】(24-25高三上·黑龙江齐齐哈尔·阶段练习)已知函数.
(1)讨论的单调性;
(2)若对任意的恒成立,求的取值范围.
【答案】(1)答案见解析
(2)
【知识点】利用导数研究不等式恒成立问题、含参分类讨论求函数的单调区间
【分析】(1)求导后,分、、及进行讨论即可得;
(2)可将原问题转化为对任意的恒成立,构造函数,借助导数分及计算其最小值即可得.
【详解】(1),
当时,恒成立,
故当时,,当时,,
故在上单调递减,在上单调递增;
当时,令,解得或,
则当,即时,恒成立,即在上单调递增;
当,即时,
当时,,当时,,
故在、上单调递增,在上单调递减;
当,即时,
当时,,当时,,
故在、上单调递增,在上单调递减;
综上所述:当时,在上单调递减,在上单调递增;
当时,在、上单调递增,在上单调递减;
当时,在上单调递增;
当时,在、上单调递增,在上单调递减;
(2)由题意可得对任意的恒成立,
即对任意的恒成立,
即对任意的恒成立,
令,,则,
当时,恒成立,
故在上单调递增,则,符合要求;
当时,令,解得,
即当时,,当时,,
即在上单调递减,在上单调递增,
即,则有,
令,即,令,,
则,即在上单调递减,
即,即当时,恒成立,不符合要求;
综上所述,.
【变式2】(23-24高三上·内蒙古赤峰·开学考试)已知函数,,是的导函数.
(1)证明:在上存在唯一零点;
(2)若关于的不等式有解,求的取值范围.
【答案】(1)证明见解析;
(2).
【知识点】利用导数研究能成立问题、利用导数研究函数的零点
【分析】(1)对求导,构造利用导数研究其单调性,结合零点存在性定理判断的零点,即可证结论;
(2)问题化为在上能成立,构造,,应用分类讨论及导数研究其单调性,只需各情况下的最大值大于等于0,求参数范围.
【详解】(1)由题设,令,所以,
上,递增,上,递减,且,
故上,则恒成立,
上存在一个零点,即存在一个零点;
综上,在上存在唯一零点;
(2)由(1)知:,
所以在上能成立,
令,,则,
当,时,,在上递增;
所以即可,故,此时;
当,时,,在上递减;
所以即可,故,此时;
当,使,
,,,递增;
,,,递减;
所以,
令,,则,
所以在上递增,故,即成立;
综上,的取值范围.
【点睛】关键点点睛:第二问,将问题化为研究,能成立,利用导数研究函数最大值的符号为关键.
【变式3】(23-24高三下·河北衡水·阶段练习)已知函数(,).
(1)当(是自然对数的底数)时,求函数的单调区间;
(2)若,使得,求实数的取值范围.
【答案】(1)函数的单调增区间为,单调减区间为
(2)
【知识点】利用导数求函数的单调区间(不含参)、利用导数研究能成立问题
【分析】
(1)利用导数求得的单调区间.
(2)将问题转化为,对进行分类讨论,利用构造函数法,结合函数的单调性求得的取值范围.
【详解】(1)
当时,,其在上是增函数,
又的解集为的解集为,
故函数的单调递增区间为,单调递减区间为.
(2)∵,使得,
又当时,,
∴只要即可.
∵当时,,在上是增函数,
当时,,在上也是增函数,
∴当或时,总有在上是增函数,又,
∴当时,,当时,.
∴在上是减函数,在是增函数.
∴当时,为和中的较大者.
.
令,∴,
∴在上是增函数.
而,故当时,,即;
当时,,即.
∴当时,,即,
函数在上是增函数,解得;
当时,,即,
函数在上是减函数,解得.
综上可知,实数的取值范围为.
【点睛】求解函数单调区间的步骤:(1)确定的定义域;(2)计算导数;(3)求出的根;(4)用的根将的定义域分成若干个区间,考查这若干个区间内的符号,进而确定的单调区间:,则在对应区间上是增函数,对应区间为增区间;,则在对应区间上是减函数,对应区间为减区间.
题型12利用导数研究函数的零点(方程的根)
【典例1】(24-25高三上·广东深圳·开学考试)已知且,函数.
(1),,为数列的前项和,当时,试比较与2024的大小,并说明理由:
(2)当时,证明:;
(3)当且时,试讨论的零点个数.
【答案】(1),理由见解析
(2)证明见解析
(3)1个.
【知识点】利用导数证明不等式、利用导数研究函数的零点、求等比数列前n项和
【分析】(1)求出,利用分组求和法及等差等比数列前项和公式计算即可得解.
(2)把代入,利用导数探讨单调性,结合函数的零点推理即得.
(3)按,分类,利用导数结合(2)的结论及零点存在性定理求解即得.
【详解】(1)当时,,
则
,
所以当时,;
(2)当时,,求导得,
令,求导得,
当时,,当时,,
即函数在上单调递减,在上单调递增,
于是,即,函数在上单调递增,
又,因此时,,当时,,
所以.
(3)①若,函数在上为单调递增函数,且,
因此函数有且仅有一个零点;
②若,当时,,当时,,
由(2)知:当时,,
当时,,且,则函数只有一个零点.
综上所述:当且时,的零点个数为1个.
【点睛】方法点睛:利用导数证明不等式的基本步骤
(1)作差或变形;
(2)构造新的函数;
(3)利用导数研究的单调性或最值;
(4)根据单调性及最值,得到所证不等式.
特别地:当作差或变形构造的新函数不能利用导数求解时,一般转化为分别求左、右两端两个函数的最值问题.
【典例2】(23-24高三上·四川成都·阶段练习)已知函数,其中.
(1)当时,求证:在上单调递减;
(2)若有两个不相等的实数根,,求实数a的取值范围.
【答案】(1)证明见解析
(2)
【知识点】函数单调性、极值与最值的综合应用、用导数判断或证明已知函数的单调性、利用导数研究方程的根、利用导数求函数的单调区间(不含参)
【分析】(1)利用二阶导数讨论函数的单调性即可;
(2)由题意可得,利用导数讨论函数的单调性求出即可求解.
【详解】(1)由题意知,当时,,
则,设,
得,
令,令,
所以函数在上单调递增,在上单调递减,
得,即,
所以函数在上单调递减;
(2)由,得,即,
设,则,
令,令,
所以函数在上单调递增,在上单调递减,
得.
当时,,当时,,
要使方程有两个不同的实数根,
则,即,
即实数a的取值范围为.
【点睛】在解决导数的综合问题时,善于运用转化的思想,构造适当的函数,再次利用导数讨论新函数的性质即可.
【典例3】(2024·湖南)已知函数.
(1)求的最小值;
(2)证明:方程有三个不等实根.
【答案】(1)0
(2)证明见解析
【知识点】用导数判断或证明已知函数的单调性、由导数求函数的最值(不含参)、利用导数研究方程的根
【分析】(1)设,,利用导数研究其单调性可得的最小值,再结合在定义域内单调递增,即可求出答案;
(2)令,构造函数,利用导数判断单调性和值域,从而判断方程的根的个数即可
【详解】(1)设,,则,
∴当时,,单调递减;
当时,,单调递增,
故的最小值为,
因为在定义域内单调递增,所以的最小值为;
(2)由可得,整理可得,
设,
令,,
则,由得.
因此,当时,,单调递减;当时,,单调递增.
由于,故,又由,由零点存在定理,存在,使得,
∴有两个零点1和,方程有两个根和,
则如图,时,因为,故方程有一个根,
下面考虑解的个数,其中,
设,结合的单调性可得:
在上为减函数,在上为增函数,
而,,,
故在上有且只有一个零点,
,设,
故,故即,
而,故在上有且只有一个零点,
故有两个不同的根且,
综上所述,方程共有三个不等实根
【点睛】关键点点睛:本题第二问的关键是令,将问题转化为关于m的方程有两根,数形结合判断关于m的方程的根的情况
【变式1】(23-24高三上·广东广州·期中)已知函数,(其中e为自然对数的底数)
(1)当时,讨论的单调性;
(2)若有两个零点,求实数的取值范围.
【答案】(1)在上单调递减,在上单调递增
(2).
【知识点】利用导数求函数的单调区间(不含参)、利用导数研究函数的零点
【分析】(1)利用导数求函数的单调性即可;
(2)分类讨论函数的单调区间,以及函数最小值和0的大小关系即可.
【详解】(1),
显然,令,得,解得
令,得,解得
所以在上单调递减,在上单调递增
(2)
当时,,在上单调递减,可知在上至多一个零点,不合题意.
当时,令,得,解得
令,得,解得
所以在上单调递减,在上单调递增
设,
在时恒成立
故在单调递增,且
(i)当时,,即,
可知在上至多一个零点,不合题意.
(ii)当时,即
所以在上有且仅有一个零点
令,则
因为
所以在上有且仅有一个零点
综上:实数的取值范围是.
【点睛】关键点点睛:函数的零点问题一般转化为函数图像和轴的交点个数问题,然后结合函数的单调性和最值,分类讨论求解即可.
【变式2】(2024·天津河西·模拟预测)已知函数.
(1)讨论的单调性;
(2)当时,求证;
(3)若有两个零点,求的取值范围.
【答案】(1)答案见解析
(2)证明见解析
(3)
【知识点】利用导数证明不等式、利用导数研究函数的零点、含参分类讨论求函数的单调区间
【分析】(1)对参数进行分类讨论,求解函数单调性即可.
(2)利用给定条件进行放缩,利用隐零点代换证明即可.
(3)对参数范围进行讨论,找到符合零点要求的参数范围即可.
【详解】(1)由题意得定义域为,
而,
当时,,在上单调递减,
当时,,
当时,解得:,当时,解得:,
在上单调递减,在上单调递增;
综上,当时,在上单调递减,
当时,在上单调递减,在上单调递增;
(2),
若证成立,只需证成立即可,
所以定义域为,,
在上单调递增,
在上单调递增,
,
在上有唯一实根,
当时,单调递减,
当时,单调递增,
,
,
,同时取对数得,
,
,,
(3)若时,由已知得最多有一个零点,
当时,由已知得当时,取得最小值,
,
当时,,故只有一个零点,
当时,由,即,故没有零点,
当时,,
由,
故在有一个零点,
,
,,
设,,
在上单调递增,
,,
,
在上有一个零点,
在上有两个零点,
综上得到的取值范围是.
【点睛】关键点点睛:本题考查导数,解题关键是对参数范围分类讨论,然后找到符合零点要求的参数范围,得到所要求的参数范围即可.
【变式3】(2024·全国·模拟预测)已知函数.
(1)讨论函数的单调性.
(2)若关于的方程有两个实数根,求实数的取值范围.
【答案】(1)答案见解析
(2)
【知识点】根据函数零点的个数求参数范围、含参分类讨论求函数的单调区间、利用导数研究方程的根
【分析】(1)分,,,四种情况讨论,分别求出对应单调性.
(2)运用同构和换元,再通过分离参数求出实数的取值范围.
【详解】(1)由题意函数的定义域为.
当时,若,则单调递增;
若,则单调递减.
当时,令,得或.
①当时,,则在上单调递增.
②当时,,则当时,单调递增;
当时,单调递减;
当时,单调递增.
③当时,,则当时,单调递增;
当时,单调递减;
当时,单调递增.
综上,当时,在上单调递增,在上单调递减;
当时,在上单调递增,在上单调递减;
当时,在上单调递增;
当时,在上单调递增,在上单调递减.
(2)由,得,
即.
设,则,
所以为增函数,且的值域为.
令,
所以可化为,则.
令.
因为关于的方程有两个实数根,
所以直线与函数的图像有两个不同的交点.
因为,
所以当时,,则单调递增;
当时,,则单调递减.
所以,且当时,,
当时,,
所以,
即实数的取值范围为.
【点睛】方法点睛:对于函数零点的个数的相关问题,利用导数和数形结合的数学思想来求解.这类问题求解的通法是:
(1)构造函数,这是解决此类题的关键点和难点,并求其定义域;
(2)求导数,得单调区间和极值点;
(3)数形结合,挖掘隐含条件,确定函数图象与x轴的交点情况进而求解.
题型13形如,,的问题对比
【典例1】(23-24高二下·安徽合肥·期中)设为实数,已知,.
(1)求在区间的值域;
(2)对于,,使得成立,求实数的取值范围.
【答案】(1)
(2).
【知识点】利用导数研究不等式恒成立问题、由导数求函数的最值(不含参)
【分析】(1)利用导数即可求得在区间的值域;
(2)先将题给条件转化为,进而得到关于实数的不等式,解之即可求得实数的取值范围.
【详解】(1)由,得,
当时,,
则时,;时,,
在区间上单调递减,在区间上单调递增,
函数在区间上的最小值为.
又
所以函数值域为
(2),,使得成立,
又在上单调递增,
函数在区间上的最小值为,
又函数在区间上的最小值为,
,解之得.
故实数的取值范围是.
【典例2】(23-24高二·全国·课后作业)已知函数.
(1)若曲线在点处的切线方程为,求的值;
(2)若,讨论函数的单调性;
(3)设函数,若至少存在一个,使得成立,求实数的取值范围.
【答案】(1);(2)答案见解析;(3).
【知识点】已知切线(斜率)求参数、含参分类讨论求函数的单调区间、利用导数研究能成立问题
【分析】(1)利用导数的几何意义可得出关于实数、的方程组,解出这两个未知数的值,即可求得的值;
(2)求得,分、、三种情况讨论,分析导数的符号变换,由此可得出函数的增区间和减区间;
(3)分析可知不等式在上有解,利用导数求出函数在区间上的最小值,由此可求得实数的取值范围.
【详解】(1)的定义域为,.
由题意得,,
即,解得,因此,;
(2).
当时,且不恒为,所以,在上单调递增;
当时,由,得或,由,得,
此时,在和上单调递增,在上单调递减;
当时,由,得或,由,得,
此时,在和上单调递增,在上单调递减.
综上所述,当时,在上单调递增;
当时,在和上单调递增,在上单调递减;
当时,在和上单调递增,在上单调递减;
(3)若至少存在一个,使得成立,则当时,有解.
当时,,即有解,
令,,则.
,
所以,在上单调递减,所以,,
所以,,即,因此,实数的取值范围是.
【典例3】(23-24高二下·山西·期中)已知函数,
(1)求的值域;
(2)若使得,求的取值范围;
(3)对,总存在使得,求的取值范围.
【答案】(1);(2);(3).
【知识点】利用导数研究能成立问题
【详解】分析:(1)求函数导数,利用函数单调性求最值即可得值域;
(2)原问题等价于方程在上有解,令,求函数导数,利用单调性求得得值域即可得解;则原问题等价于,分别求值域即可.
(3)令,,
详解:(1)由题可知,,不难得到,在上单调递增,在上单调递减,
∴,,,
∴的值域为
(2)原问题等价于方程在上有解,
令,,
∴在上单调递增,
∴的值域为,∴.
(3)令,,
则原问题等价于,由(1)(2)可知,,
∴,解得
∴.
点睛:已知方程有解求参数范围常用方法和思路
(1)直接法:直接根据题设条件构建关于参数的不等式,再通过解不等式确定参数范围;
(2)分离参数法:先将参数分离,转化成求函数值域问题加以解决;
(3)数形结合法:先对解析式变形,在同一直角坐标系中,画出函数的图象,然后数形结合求解.
【变式1】(2024·广西柳州·二模)已知函数.
(1)讨论函数的单调性;
(2)设(为自然对数的底数),当时,对任意,存在,使,求实数的取值范围.
【答案】(1)分类讨论,答案见解析;
(2).
【知识点】利用导数研究能成立问题、由导数求函数的最值(不含参)、含参分类讨论求函数的单调区间、利用导数研究不等式恒成立问题
【分析】(1)求出函数的导数,再分类讨论求出函数的单调区间作答.
(2)利用(1)的结论求出在上的最大值,再利用给定条件,构建不等式并分离参数,构造函数,求出函数最大值作答.
【详解】(1)函数的定义域为,求导得,
而,当时,由得,由得,
因此函数在上单调递减,在上单调递增,
当时,由得,由得,
因此函数在上单调递减,在上单调递增.
(2)当时,由(1)知,函数在上单调递减,而,则,
任意,存在,使等价于,恒成立,
则有,成立,令,
则,当时,,当时,,
即有在上单调递增,在上单调递减,,
因此当时,最大值为,则,
所以实数的取值范围是.
【变式2】(23-24高二下·江苏南京·阶段练习)设函数其中为实数,是自然对数的底数,.
(1)若函数为定义域内的单调函数,求实数的取值范围;
(2)已知,在区间上至少存在一个,使得成立,求实数的取值范围.
【答案】(1)或;(2),
【知识点】利用导数研究能成立问题、由函数在区间上的单调性求参数
【分析】(1)求导,要使“为单调增函数”,转化为“恒成立”,再转化为“恒成立”,由最值法求解.同理,要使“为单调减函数”,转化为“恒成立”,再转化为“恒成立”,由最值法求解,最后两个结果取并集.
(2)因为“在,上至少存在一点,使得成立”,要转化为“”解决,易知在,上为减函数,所以,,再对分和两种情况讨论得解.
【详解】(1),要使“为单调增函数”,转化为“恒成立”,即恒成立,又,所以当时,在为单调增函数.
同理,要使“为单调减函数”,转化为“恒成立,再转化为“恒成立”,又,所以当时,在为单调减函数.
综上所述,在为单调函数,的取值范围为或
(2)因在,上为减函数,所以,,
当时,由(1)知在,上递增,(1),又在,上为减函数,
故只需,,,
即:(e).
当时,因,,,
所以,不合题意.
综上,的取值范围为,.
【变式3】(23-24高二下·安徽·期中)已知函数,在处取得极值2.
(1)求的解析式;.
(2)设函数,若对于任意的,总存在唯一的,使得,求实数的取值范围.
【答案】(1) (2)
【知识点】利用导数研究能成立问题、根据极值求参数
【详解】分析:(I)求出导函数的解析式f′(x)=,再由函数在x=1处取到极值2,故f′(1)=0,易构造一个关于m的方程,解方程求出m值,即可得到f(x)的解析式;
(Ⅱ)由(I)我们可以求出函数导函数的解析式,进而可分别出函数f(X)的单调性,由此易判断f(x)在区间[,2]上的值域,由对任意的,总存在唯一的,使得g(x2)=f(x1),及函数g(x)=ax﹣lnx.我们分别对a值与e及e2的关系进行分类讨论,即可得到满足条件的实数a的取值范围.
详解:(Ⅰ)f′(x)==
f(x)在x=1处取到极值2,故f′(1)=0,f(1)=2即,
解得m=4,n=1,经检验,此时f(x)在x=1处取得极值.故
(Ⅱ)由(Ⅰ)知,故f(x)在上单调递增,在(1,2)上单调递减,由,故f(x)的值域为
依题意,记,∵x∈M∴
(ⅰ)当a≤e时,g'(x)≤0,g(x),依题意由得,
故此时
(ⅱ)当e<a≤e2时,>>当时,g′(x)<0,当时,g′(x)>0.依题意由,得,即.与a>e矛盾
(ⅲ)当a>e2时,<,此时g′(x)>0,g(x).依题意得 即此不等式组无解综上,所求a取值范围为0≤a≤e
点睛:已知函数在上的值域为A,函数在上的值域为B,对于任意的,总存在唯一的,使得,则.
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