内容正文:
课时冲关13 函数的图象
学生用书 P260
[基础训练组]
1.下列函数y=f(x)图象中,满足f 14
æ
è
ç
ö
ø
÷>
f(3)>f(2)的只可能是 ( )
解析:D [因为f 14
æ
è
ç
ö
ø
÷ >f(3)>f(2),所以函
数f(x)有增有减,排除 A,B.在 C中,f 14
æ
è
ç
ö
ø
÷ <
f(0)=1,f(3)>f(0),即f 14
æ
è
ç
ö
ø
÷ <f(3),排
除C.]
2.(2025山东省实验中学二
诊)函数f(x)= ax+b(x+c)2
的
图象如图所示,则下列结论
成立的是 ( )
A.a>0,b>0,c>0 B.a<0,b>0,c<0
C.a<0,b>0,c>0 D.a<0,b<0,c<0
解析:B [函数在点 P 无意义,由题中图象可
知,-c>0⇒c<0;f(0)=bc2
>0⇒b>0;由f(x)
=0⇒ax+b=0⇒x=-ba
,根据图象-ba >0⇒
a<0.综上,a<0,b>0,c<0.]
3.(2025江苏镇江高一统考期末)函数f(x)=
1
3x+1
-12
æ
è
ç
ö
ø
÷ln|x|的图象大致是 ( )
解析:A [函数f(x)=
1
3x+1
-12
æ
è
ç
ö
ø
÷ln|x|的定
义域为{x|x≠0},又f(x)=
1
3x+1
-12
æ
è
ç
ö
ø
÷ln|x|可
化为 f(x)= 1-3
x
2(3x+1)
ln|x|,所 以 f(-x)=
1-3-x
2(3-x+1)
ln|-x|= 3
x-1
2(1+3x)
ln|x|=-f(x),所
以函数f(x)为奇函数,所以函数f(x)的图象关
于原 点 对 称,C,D 错 误;令 f(x)=0,可 得
(1-3x)ln|x|=0,解得x=±1或x=0(舍去),
所以函数f(x)的零点为x1=1,x2=-1,取x=2
可得f(2)= 1-3
2
2(32+1)
ln|2|<0,B错误.]
4.已知函数y=f(x)的图象如图所示,则下列说
法错误的是 ( )
A.f(2k)=0(k∈Z)
B.f(2k+1)=1(k∈Z)
C.∀x∈R,f(x+1)=f(x)
D.∀x∈R,f(x+1)=f(1-x)
解析:C [由函数y=f(x)的图象可得,函数y=
f(x)为偶函数,函数y=f(x)关于x=k(∈Z)对
称,且最小正周期为2,最大值为1,最小值为0,
A 项中,f(-2)=f(0)=f(2)=f(2k)=0(k∈
Z),故 A 项正确;
B项中,f(-1)=f(1)=f(3)=f(2k+1)=1(k
∈Z),故B项正确;
C项中,因为f(x+1)=f(x),则函数f(x)的周期
为1,而函数的最小正周期为2,故C项错误.
D项中,∀x∈R,f(x+1)=f(1-x),则函数
f(x)关于x=1对称,故 D项正确.]
5.(2025全国模拟)函数f(x)=ln(x+3)的图象
与函数g(x)=|x2-2|的图象的交点个数为
( )
A.2 B.3 C.4 D.0
解析:C [f (x)在
(-3,+∞)上是增函数,
g(x)在(-∞,- 2)和
(0,2)上 是 减 函 数,在
(- 2,0)和 (2,+∞)
上是增函数,f(-2)=
0,g(- 2)=g(2)=0,g(0)=2>f(0)=ln3,
作出函数f(x),g(x)的图象,如图,由图象可知
它们有4个交点.]
6.(2025北京模拟)已知函数f(x)=log2(x+1)
-|x|,则不等式f(x)>0的解集是 ( )
A.(-1,1) B.(0,1)
C.(-1,0) D.⌀
414
高考总复习 数学(BS)
解析:B [不等式f(x)>
0⇔log2(x+1)>|x|,
分别画出函数y=log2(x
+1)和y=|x|的图象,
由图象可知y=log2(x+1)
和y=|x|有两个交点,分别是(0,0)和(1,1),
由图象可知log2(x+1)>|x|的解集是(0,1),
即不等式f(x)>0的解集是(0,1).]
7.(多选)(2025福建泉州模拟预测)函数f(x)=
ln(1+x)-kln(1-x)的大致图象可能为
( )
解析:BCD [因为f(x)=ln(1+x)-kln(1-x),
所以
1+x>0,
1-x>0,{ 解得-1<x<1,
故f(x)定义域为(-1,1).
f′(x)= 11+x+
k
1-x=
x(k-1)+1+k
1-x2
,
f(-x)=ln(1-x)-kln(1+x),
因为k>0时,f′(x)= 11+x+
k
1-x>0
在区间
(-1,1)上恒成立,
所以f(x)在区间(-1,1)上单调递增.
当k=1时,f(-x)=-f(x),此时f(x)为奇函
数,故选项B正确;
当k=0时,f(x)=ln(1+x),易知其图象为选
项 D,故选项 D正确.
当k<0时,由f′(x)=0,
得x=1+k1-k=1+
2k
1-k
,
又因为1+k
1-k-
(-1)= 21-k>0
,
所 以 - 1 < 1+k1-k < 1
,即 f (x)在 区 间
-1,1+k1-k
æ
è
ç
ö
ø
÷上单调递增,在区间 1+k
1-k
,1æ
è
ç
ö
ø
÷ 上单
调递减,
综上可知,f(x)在区间(-1,1)上不严格单调递
减,故选项 A 不正确;
当k=-1时,f(-x)=f(x),此时f(x)为偶函
数,且f(x)在区间(-1,0)上单调递增,在区间
(0,1)上单调递减,故选项C正确.]
8.(多选)(2025河北模拟)下列选项中,函数y=
f(x)的图象向左或向右平移可以得到函数y=
g(x)的图象的有 ( )
A.f(x)=x2,g(x)=x2-2x-1
B.f(x)=sinx+π3
æ
è
ç
ö
ø
÷,g(x)=cosx
C.f(x)=lnx,g(x)=lnx2
D.f(x)=2x,g(x)=42x
解析:BD [对于 A,f(x)=x2,g(x)=(x-1)2
-2,故 A 不满足题意;
对于B,f(x)=sinx+π3
æ
è
ç
ö
ø
÷=sinx-π6+
π
2
æ
è
ç
ö
ø
÷
=cosx-π6
æ
è
ç
ö
ø
÷,g(x)=cosx,
将f(x)图象向左平移π6
个单位可得到g(x)的
图象,故B满足题意;
对于C,f(x)=lnx,g(x)=lnx-ln2,将f(x)
的图象向下平移ln2个单位,可得到g(x)的图
象.故C不满足题意;
对于 D,f(x)=2x,g(x)=2x+2,将f(x)的图象
向左平移2个单位可得到g(x)的图象.故 D满
足题意]
9.(2025山东模拟)已知函数f(x)-1是奇函
数,若函数y=1+1x
与y=f(x)图象的交点分
别为(x1,y1),(x2,y2),...,(x6,y6),则交点的
所有横坐标和纵坐标之和为 .
解析:函数f(x)-1是奇函数,图象关于原点对
称,所以f(x)关于(0,1)对称,
函数y=1+1x
图象也关于(0,1)对称,
所以函数y=1+1x
与y=f(x)图象的交点关于
(0,1)对称,
两个函数有3×2=6个交点,所以交点的所有
横坐标和纵坐标之和为0+3×2=6.
答案:6
10.(2025绥化市模拟)若函数f(x)的图象上存
在两个不同点A,B 关于原点对称,则称A,B两
点为一对“优美点”,记作(A,B),规定(A,B)和
(B,A)是 同 一 对 “优 美 点”.已 知 f(x)=
|sinx|,x≥0,
-lg(-x),x<0,{ 则函数f(x)的图象上共存
在“优美点” 对.
514
主题二 第二章 函 数
解析:由题可知“优美点”的对数等价于方程
|sinx|=lgx根的个数,作出图象如图所示:
由图可知,两函数图象共有5个交点.
答案:5
11.(2025广西北海高一统考期末)已知函数
f(x)=
|x+2|,x≤-1,
ln|x|,x>-1且x≠0.{ 若方程f(x)-m
=0(m∈R)恰有三个不同的实数根x1,x2,x3
(x1<x2<x3),则m 的取值范围是 ,
(x1+x2)x3 的取值范围是 .
解析:如图所示,方程f(x)-m=0(m∈R)恰
有三个不同的实数根x1,x2,x3(x1<x2<x3),
结合图象可知,
x1+x2=-4,x3∈(1,e],所以0<m≤1.
∴(x1+x2)x3=-4x3∈[-4e,-4).
答案:(0,1] [-4e,-4)
12.已知函数f(x)=2x,x∈R.
(1)当m取何值时,方程|f(x)-2|=m有一个解?
两个解?
(2)若不等式[f(x)]2+f(x)-m>0在 R上
恒成立,求m 的取值范围.
解:(1)令F(x)=|f(x)-2|
=|2x-2|,
G(x)=m,画出 F(x)的图
象如图所示,
由图象看出,当 m=0或 m
≥2时,函数F(x)与G(x)的图象只有一个交
点,即原方程有一个解;
当0<m<2时,函数F(x)与G(x)的图象有两
个交点,即原方程有两个解.
(2)令f(x)=t(t>0),H(t)=t2+t,
因为H(t)= t+12
æ
è
ç
ö
ø
÷
2
-14
在区间(0,+∞)上是
增函数,所以H(t)>H(0)=0.因此要使t2+t>m
在区间(0,+∞)上恒成立,
应有m≤0,即所求m 的取值范围为(-∞,0].
[能力提升组]
13.(多选)关于函数f (x)=|ln|2-x||,下列描
述正确的有 ( )
A.函数f(x)在区间(1,2)上单调递增
B.函数y=f (x)的图象关于直线x=2对称
C.若x1≠x2,但f(x1)=f(x2),则x1+x2=4
D.函数f (x)有且仅有两个零点
解析:ABD [函数f(x)=|ln|2-x||的图象如
图所示,
由图可得,函数f(x)在区间(1,2)上单调递
增,A正确;函数y=f (x)的图象关于直线x=2
对称,B正确;若x1≠x2,但f(x1)=f(x2),则
x1+x2的值不一定等于4,C 错误;函数f(x)
有且仅有两个零点,D正确.]
14.(2025河南新乡模拟)设函数f(x)的定义域
为R,满足f(x-2)=2f(x),且当x∈(0,2]
时,f(x)=x(2-x).若对任意x∈[a,+∞),
都有f(x)≤38
成立,则a的取值范围是
( )
A.72
,+∞[ öø÷ B.
5
2
,+∞[ öø÷
C.-∞,-32
æ
è
ç ] D.-∞,-52
æ
è
ç ]
解析:A [因为当x∈(0,2]时,f(x)=x(2-x);
f(x-2)=2f(x),所以f(x)=12f
(x-2),即
若f(x)在(0,2]上的点的横坐标增加2,则对
应y值变为原来的12
;若减少2,则对应y值变
为原来的2倍.
当x∈(0,2]时,f(x)=x(2-x)=-(x-1)2
+1,f(x)max=f(1)=1,
故当a<0时,对任意x∈[a,+∞),f(x)≤38
不成立,
当x∈(2,4]时,f(x)=12f
(x-2)
=-12
(x-3)2+12∈ 0
,1
2[ ],
同理当x∈(4,6]时,f(x)=-14
(x-5)2+14
∈ 0,14[ ],
614
高考总复习 数学(BS)
以此类推,当x>4时,必有f(x)≤38.
函数f(x)和函数y=38
的图象如图所示:
因为当x∈(2,4]时,f(x)=-12
(x-3)2+12
∈ 0,12[ ],
令-12
(x-3)2+12=
3
8
,
解得x1=
7
2
,x2=
5
2
(舍去),
因为当x∈[a,+∞)时,f(x)≤38
成立,
所以a≥72.
]
15.(2025全国模拟)函数y=f(x)的图象关于
点M(a,b)成中心对称图形的充要条件是函数
y=f(x+a)-b 为奇函数,给出下列四个
结论:
①f(x)=x+ 3x-2-1
图象的对称中心是(2,1);
②f(x)=x+ 3x-2-1
图 象 的 对 称 中 心
是(2,-1);
③类比可得函数y=f(x)的图象关于直线x=
a成轴对称图形的充要条件是y=f(x+a)为
偶函数;
④类比可得函数y=f(x)的图象关于直线x=
a成轴对称图形的充要条件是y=f(x-a)为
偶函数.
其中所有正确结论的序号是 .
解析:y=x+3x
是奇函数,对称中心为(0,0),
将y=x+3x
图象向右平移2个单位,再向上平
移1个单位可得f(x)=x-2+ 3x-2+1=x+
3
x-2-1
的图象,所以f(x)=x+ 3x-2-1
图
象的对称中心是(2,1),故①正确,②不正确;
若函数y=f(x)的图象关于直线x=a成轴对
称图形,图象向左平移a个单位可得y=f(x
+a)关于x=0即y轴对称,所以y=f(x+a)
为偶函数,故③正确,④不正确.
所以所有正确结论的序号是①③.
答案:①③
16.已知a,b∈R,定义:min{a,b}=
a,a<b,
b,a≥b,{ 设
f(x)=min{2x-a,-x+6-a},x∈R.若函数
y=f(x)+ax有两个零点,则实数a的取值范
围是 .
解析:令函数g(x)=2x-a-(-x+6-a)=
2x+x-6,显然函数g(x)在R上单调递增,
而g(2)=0,则当x<2时,2x-a<-x+6-
a,当x≥2时,2x-a≥-x+6-a,
于是函数f(x)=
2x-a,x<2,
-x+6-a,x≥2,{ 则f(x)
+ax=
2x+ax-a,x<2,
-x+6+ax-a,x≥2,{
令函数h(x)=
2x,x<2,
-x+6,x≥2,{ 由f(x)+ax=0,
得h(x)=-a(x-1),
因此函数y=f(x)+ax 的零点,即函数y=
h(x)的图象与直线y=-a(x-1)交点的横
坐标,
当x<2,恒有h(x)>0,在同一坐标系内作出
直线y=-a(x-1)与 函 数 y=h(x)的 图
象,如图,
观察图象知,当-a≥0,即a≤0时,直线y=
-a(x-1)与函数y=h(x)的图象只有一个
交点,
如图,直线y=4(x-1)过点(1,0),(2,4),它
与y=2x 的图象交于两点(2,4),(3,8),当x<
2时,2x>4(x-1),
当-a≤-1,即a≥1时,直线y=-a(x-1)
与函数y=h(x)的图象只有一个交点,
当-1<-a<0,即0<a<1时,直线y=-a(x-1)
与函数y=h(x)的图象有两个交点,
所以函数y=f(x)+ax有两个零点,实数a的
取值范围是(0,1).
答案:(0,1)
714
主题二 第二章 函 数
课时冲关14 方程解的存在性及方程的近似解
学生用书 P262
[基础训练组]
1.(2025安徽安庆市期末)在用二分法求方程
3x+2x-10=0在(1,2)上的近似解时,构造函数
f(x)=3x+2x-10,依次计算得f(1)=-5<0,
f(2)=3>0,f(1.5)<0,f(1.75)>0,
f(1.625)<0,则该近似解所在的区间是 ( )
A.(1,1.5) B.(1.5,1.625)
C.(1.625,1.75) D.(1.75,2)
解析:C [根据已知f(1)=-5<0,f(1.5)<0,
f(1.625)<0,f(1.75)>0,f(2)=3>0,
根据 二 分 法 可 知 该 近 似 解 所 在 的 区 间 是
(1.625,1.75).]
2.函数f(x)=
x2+2x-3,x≤0,
-2+lnx,x>0{ 的零点个数为
( )
A.3 B.2 C.1 D.0
解析:B [当x≤0时,由f(x)=x2+2x-3=
0,得x1=1(舍 去),x2=-3;当 x>0 时,由
f(x)=-2+lnx=0,得x=e2,所以函数f(x)的
零点个数为2.]
3.(2025 江西萍乡模拟)已 知 函 数 f(x)=
(x-1)2,x≥0,
|x+1|,x<0,{ 则y=f(x)-
1
2
的所有零点之
和为 ( )
A.2+12 B.
1- 2
2 C.2 D.0
解析:D [x≥0时,由(x-1)2-12=0
,得x=
1± 22
,x<0时,由|x+1|-12=0
,得x=-12
或x=-32
,所以四个零点和为1+ 22+1-
2
2-
1
2-
3
2=0.
]
4.(2025 陕 西 西 安 期 末)若 函 数 f(x)=
ax2+2ax+1,x<0,
ln(x+1)+a,x≥0,{ 恰有2个零点,则实数a
的取值范围为 ( )
A.(-∞,0)∪(1,+∞) B.(0,1)
C.(-∞,1) D.(0,+∞)
解析:A [①当a=0时,f(x)=
1,x<0,
ln(x+1),x≥0,{ 则f(x)只有一个零点0,不
符合题意;
②当a<0时,作出函数f(x)的大致图象,如图1,
f(x)在(-∞,0)和[0,+∞)上各有一个零点,
符合题意;
③当a>0时,作出函数f(x)的大致图象,如图2,
f(x)在[0,+∞)上没有零点.
则f(x)在(-∞,0)上有两个零点,此时必须满
足f(-1)=1-a<0,解得a>1.
综上,得a<0或a>1.
]
5.(2025天津市宝坻区模拟)已知函数f(x)=
|3x-1|+1,x>0,
-x2-2x,x≤0,{ 若函数y=f(x)-kx-1
有m 个零点,函数y=f(x)-1kx-1
有n个零
点,且m+n=7,则非零实数k的取值范围是
( )
A.0,13
æ
è
ç ] B.[3,+∞)
C.0,13
æ
è
ç ]∪[3,+∞) D.13,1[
ö
ø
÷∪(1,3]
解析:C [f(x)与y=kx+
1与y=1kx+1
共 交 7 个
点,f(x)图象如图所示:
所以①
0<k<3,
1
k≥3
,{
解得0<k≤13.
②
0<1k<3
,
k≥3,{ 解 得k≥3,综 上,k∈ 0,
1
3
æ
è
ç ] ∪
[3,+∞).]
6.(2025辽宁模拟)函数f(x)是定义在 R上的
奇函数,且函数f(x-1)为偶函数,当x∈[0,1]
时,f(x)= -x2-2x,若g(x)=f(x)-x-b
有三个零点,则实数b的取值集合是 ( )
A.(2k- 2+1,2k+ 2-1),k∈Z
B.2k-14
,4k+14
æ
è
ç
ö
ø
÷,k∈Z
C.(4k- 2+1,4k+ 2-1),k∈Z
D.4k-14
,4k+14
æ
è
ç
ö
ø
÷,k∈Z
814
高考总复习 数学(BS)
解析:C [由已知得,f(-x)=-f(x),f(x-1)
=f(-x-1),
则f(x+1)=-f(-x-1)=-f(x-1)
=f(1-x),
所以函数f(x)的图象关于直线x=1对称,关
于原点对称,又f(x+2)=f(-x)=-f(x),
进而有f(x+4)=-f(x+2)=f(x),所以得函
数f(x)是以4为周期的周期函数.
由g(x)=f(x)-x-b有三个零点可知,函数
f(x)与函数y=x+b得图象有三个交点,
当直线y=x+b与函数f(x)图象在[0,1]上相
切时,由x+b= -x2+2x,即2x2+(2b-2)x
+b2=0,故方程2x2+(2b-2)x+b2=0有两个
相等得实根.
由Δ=0⇒ (2b-2)2 -42b2 =0,解 得
b=-1± 2,
当x∈[0,1]时,f(x)= -x2+2x,作出函数
f(x)与函数y=x+b的图象如图:
由图知当直线y=x+b 与 函 数f(x)图 象 在
[0,1]上相切时,b=-1+ 2,
数形结合可得g(x)在[-2,2]上有三个零点
时,实数b满足1- 2<b<-1+ 2,
再根据函数f(x)的周期为4,可得所求的实数b
的范围为(4k- 2+1,4k+ 2-1),k∈Z.]
7.(多选)给出以下四个方程,其中有唯一解的是
( )
A.lnx=1-x B.ex=1x
C.2-x2=lg|x| D.cosx=|x|+1
解析:ABD [对于 A,设f(x)=lnx+x-1,易
知y=f(x)为增函数,又f(1)=0,故lnx=1-
x有唯一解,符合;对于 B,设g(x)=ex-1x
,易
知y=g(x)为增函数,又g 12
æ
è
ç
ö
ø
÷ = e-2<0,
g(1)=e-1>0,由函数零点存在定理可得ex=
1
x
有唯一解,符合;对于C,设h(x)=x2+lgx-2,
易知y=h(x)为增函数,由h(1)=1-2<0,
h(2)=2+lg2>0,由函数零点存在定理可得
h(x)=x2+lgx-2有唯一零点,又 H(x)=2-
x2-lg|x|为偶函数,则2-x2=lg|x|有两个
解,不符合;对于 D,因为cosx∈[-1,1],|x|
+1≥1,当且仅当x=0时cosx=|x|+1,即
cosx=|x|+1有唯一解,符合.]
8.(多选)(2025辽宁模拟)已知函数f(x)为定
义在R上的单调函数,且f(f(x)-2x-2x)=
10.若函数g(x)=
f(x)-2x-a,x≤0,
|log2x|-a-1,x>0{ 有3
个零点,则a的取值可能为 ( )
A.2 B.73 C.3 D.
10
3
解析:BC [因为f(x)为定义在 R上的单调函
数,所以存在唯一的t∈R,使得f(t)=10,
则f(x)-2x-2x=t,f(t)-2t-2t=t,
即f(t)=2t+3t=10,
因为函数y=2t+3t为增函数,且22+3×2=
10,所以t=2,f(x)=2x+2x+2.
当x≤0时,由g(x)=0,得a=2x+2;当x>0
时,由g(x)=0,得a=|log2x|-1.
结合函数的图象可知,若g(x)有3个零点,则a
∈(2,3].]
9.(2025高三山西太原期中)已知x0 是函数
f(x)=x2ex+lnx的零点,则ex0lnx0= .
解析:由题可知,f(x0)=x20ex0+lnx0=0,
所以x20ex0=-lnx0⇒x0ex0=-
lnx0
x0
=1x0
ln1x0
>0,
令f(x)=xex(x>0),则f(x)单调递增,
且f(x0)=fln
1
x0
æ
è
ç
ö
ø
÷,
所以x0=ln
1
x0
,所以ex0=1x0
,lnx0=-x0,
所以ex0lnx0=
1
x0
(-x0)=-1.
答案:-1
914
主题二 第二章 函 数
10.函数f(x)=
x+1,x≤0,
log2x,x>0,{ 则函数y=f[f(x)]+1
的所有零点所构成的集合为 .
解析:由题意知f[f(x)]=-1,由f[f(x)]=
f(x)+1,f(x)≤0,
log2f(x),f(x)>0{ 得函数y=f[f(x)]+1
的零点就 是 使 f(x)=-2 或 f(x)= 12
的
x值,
解f(x)=-2得x=-3或x=14
;
解f(x)=12
得x=-12
或x= 2,
从而函数y=f[f(x)]+1的零点构成的集合
为 -3,-12
,1
4
,2{ }.
答案:-3,-12
,1
4
,2{ }
11.(2025遂宁市模拟)已知f(x)是以2e为周期
的R上的奇函数,当x∈(0,e)时,f(x)=lnx,
若在区间[-e,3e]上关于x的方程f(x)=kx
恰好有4个不同的解,则实数k的取值范围是
.
解析:由f(x)是以2e为周期的R上的奇函数,
可得f(0)=0,f(-e)=f(2e-e)=f(e)
=-f(e),
所以f(e)=0,f(3e)=0,
当x∈(0,e)时,f(x)=lnx,
可得x∈(-e,0)时,f(x)=-ln(-x),
作出函数f(x)在[-e,3e]上的图象,
由已知在区间[-e,3e]上关于x的方程f(x)=
kx,可得f(0)=0,当直线y=kx过(e,-1),可得
k=-1e
;
当直线y=kx过(3e,1),可得k=13e
;
由图 象 和 在 区 间 [-e,3e]上 关 于 x 的 方 程
f(x)=kx 恰好有4个不同的解,可得实数k
的取值范围是 -1e
,1
3e
æ
è
ç
ö
ø
÷.
答案:-1e
,1
3e
æ
è
ç
ö
ø
÷
12.有一道题“若函数f(x)=24ax2+4x-1在区
间(-1,1)内恰有一个零点,求实数a的取值
范围”,某同学给出了如下解答:由 f(-1)
f(1)=(24a-5)(24a+3)<0,解得-18<a<
5
24.
所以,实数a的取值范围是 -18
,5
24
æ
è
ç
ö
ø
÷.上
述解答正确吗? 若不正确,请说明理由,并给
出正确的解答.
解:上述解答不正确,原解答没有考虑函数为
一次函数还是二次函数的问题,即没有分类讨
论a=0和a≠0两种情况;而a≠0时,在区间
(-1,1)内的零点可能不是“变号零点”.
正确解答如下:
(1)当a=0时,f(x)=4x-1,
令f(x)=0,得4x-1=0,
解得x=14∈
(-1,1),
∴当a=0 时,f(x)在 (-1,1)内 恰 有 一 个
零点.
(2)当a≠0时,Δ=42-4×24a×(-1)
=16+96a,
①若Δ=0,即a=-16
,则函数f(x)的图象与
x轴交于点 12
,0æ
è
ç
ö
ø
÷,∴x=12
是(-1,1)内的唯
一零点.
②若Δ>0,即a>-16
,
则ⅰ.
a>-16
,
f(-1)f(1)=(24a-5)(24a+3)<0,
{
解得-18<a<
5
24
ⅱ.当f(-1)=0,即a=524
时,f(x)=5x2+
4x-1,解得x1=-1,x2=
1
5
,
∴x=15
是(-1,1)内的唯一零点.
ⅲ.当f(1)=0时,即a=-18
时,f(x)=
-3x2+4x-1,解得x1=1,x2=
1
3
,
∴x=13
是(-1,1)内的唯一零点
综上可得,a的取值范围是
-16{ }∪ -
1
8
,5
24[ ].
024
高考总复习 数学(BS)
[能力提升组]
13.(2025江西高三模考)已 知 函 数 f(x)=
|lnx|-sinx,0<x≤3,
f(x-3),x>3,{ 则f(x)在(0,10)上
的零点个数为 ( )
A.6 B.7 C.8 D.9
解析:B [由题意,当
0<x≤3时,作出函数
y=|lnx|与y=sinx
的图象.
由图可知,函数y=
|lnx|与y=sinx在(0,1)和[1,3]内各有一个
交点,
所以f(x)在(0,3]上有2个零点.
由当x>3时,f(x)=f(x-3),由函数周期性
的性质可得
当3<x≤6时,f(x)上有2个零点,当6<x≤9
时,f(x)上有2个零点,当9<x<10时,f(x)上
有1个零点,
所以f(x)在(0,10)上有7零点个数.]
14.(多选)(2025福建福州模拟)已知实数x,y,
z满足2x= 1
y
=log2z,则下列不等式中可能
成立的是 ( )
A.y<x<z B.x<y<z
C.y<z<x D.x<z<y
解析:ABD [如图在
同一坐标系中分别作
出函数y1=2x,y2=
1
x
,y3 =log2x 的 图
象,依题意直线y=k与三个函数都有交点,需
判断这 些 交 点 的 横 坐 标 之 间 有 怎 样 的 大 小
关系.
由图知,有三种不同的情况:当直线y=k在①
位置时,显然有y<x<z;
当直线y=k在②位置时,显然有x<y<z;
当直线y=k在③位置时,显然有x<z<y.]
15.(2025浙江宁海中学月考)若定义在 R上的
偶函数f(x)满足f(x)>0,f(x)f(1-x)=1,
则f 32
æ
è
ç
ö
ø
÷= .若m,n∈R且mn=-1,
记函数g(x)=f(x)-1,则g(x)在[m,n]上
最少存在 个零点.
解析:由已知,令x=12
,则f 12
æ
è
ç
ö
ø
÷f 12
æ
è
ç
ö
ø
÷=1,
因f(x)>0,所以f 12
æ
è
ç
ö
ø
÷=1,又f(x)f(1-x)
=1⇒f(-x)f(1+x)=1,因f(x)为偶函数,
所以f(x)f(1+x)=1,故f(x)= 1f(x+1)=
f(x+2),所以f(x)是以2为周期的周期函
数,故f 32
æ
è
ç
ö
ø
÷=f -12
æ
è
ç
ö
ø
÷=f 12
æ
è
ç
ö
ø
÷=1;
由题意知,mn=-1,m<0,n>0,且n-m=
n+1n≥2①
,当n=1时,等号成立,①式说明
区间长度大于等于2,而g(x)=f(x)-1,易知
x=k+12
,k∈Z是g(x)的零点,而相邻零点的距
离为1,故g(x)在[m,n]上至少存在2个零点.
答案:1 2
16.已知函数f(x)=log4(4x+1)+kx(k∈R)为偶
函数.
(1)求k的值;
(2)若方程f(x)=log4(a2x-a)有且只有一
个根,求实数a的取值范围.
解:(1)∵f(x)为偶函数,∴f(-x)=f(x),
即log4(4-x+1)-kx=log4(4x+1)+kx,
即(2k+1)x=0,∴k=-12.
(2)依题意有log4(4x+1)-
1
2x=log4
(a2x-a),
即
4x+1=(a2x-a)2x,
a2x-a>0,{
令t=2x,则(1-a)t2+at+1=0(∗),
只需其有一正根即可满足题意.
①当a=1时,t=-1,不合题意.
②(∗)式有一正一负根t1,t2,
即
Δ=a2-4(1-a)>0,
t1t2=
1
1-a<0
,{
得a>1,经验证正根满足at-a>0,∴a>1.
③(∗)式有相等两根,即Δ=0⇒a=±2 2-2,
此时t= a2(a-1)
,
若a=2(2-1),则有t= a2(a-1)<0
,此时方程
(1-a)t2+at+1=0无正根,故a=2(2-1)
舍去;
若a=-2(2+1),则有t= a2(a-1)>0
,
因此a=-2(2+1).
综上所述,a>1或a=-2-2 2.
124
主题二 第二章 函 数
课时冲关15 函数模型及应用
学生用书 P264
[基础训练组]
1.(2025江苏高三统考)
在一次实验中,某小组
测得一组数据(xi,yi)(i
=1,2,,11)并由实验
数据 得 到 下 面 的 散 点
图.由此散点图,在区间
[-2,3]上,下列四个函数模型(a,b为待定系
数)中,最能反映x,y函数关系的是 ( )
A.y=a+bx B.y=a+bx
C.y=a+logbx D.y=a+
b
x
解析:B [由题中散点图的定义域及函数增减
性可排除C,D选项,由散点图的增长方式可知
函数模型为指数型.]
2.某高校为提升科研能力,计划逐年加大科研经
费投入.若该高校2021年全年投入科研经费
1300万元,在此基础上,每年投入的科研经费
比上一年增长12%,则该高校全年投入的科研
经费开始超过2000万元的年份是(参考数据:
lg1.12≈0.05,lg1.3≈0.11,lg2≈030) ( )
A.2022年 B.2023年 C.2024年 D.2025年
解析:D [若2022年是第1年,则第n年全年
投入的科研经费为1300×1.12n 万元,由1300
×112n>2000,可得lg1.3+nlg1.12>lg2,
所以n×005>019,得n>38,即n≥4,所以
第4年,即2025年全年投入的科研经费开始超
过2000万元.]
3.(2025香坊区模拟)1614年纳皮尔在研究天文
学的过程中为了简化计算而发明对数;1637年
笛卡尔开始使用指数运算;1770年,欧拉发现了
指数与对数的互逆关系,指出:对数源于指数,
对数的发明先于指数,称为历史上的珍闻.若2x
=52
,lg2=0.3010,则x的值约为 ( )
A.1.322 B.1.410 C.1.507 D.1.669
解析:A [由2x=52
,lg2=0.3010,所以x=log2
5
2
=
lg52
lg2=
lg5-lg2
lg2 =
1-2lg2
lg2 =
1-2×0.3010
0.3010 ≈
1.322,即x的值约为1.322.]
4.(2025湖南张家界统考期末)深度学习是人工
智能的一种具有代表性的实现方法,它是以神经网
络为出发点的.在神经网络优化中,指数衰减的学
习率模型为L=L0D
G
G0,其中L表示每一轮优化时
使用的学习率,L0 表示初始学习率,D 表示衰减系
数,G表示训练迭代轮数,G0 表示衰减速度.已知
某个指数衰减的学习率模型的初始学习率为05,
衰减速度为22,且当训练迭代轮数为22时,学习率
衰减为045,则学习率衰减到005以下(不含
0.05)所需的训练迭代轮数至少为(参考数据:
lg2≈0.3010,lg3≈0.4771) ( )
A.11 B.22 C.227 D.481
解析:D [由于L=L0D
G
G0 ,所以L=0.5×D
G
22,
依题意0.45=0.5×D
22
22 ⇒D=910
,则L=0.5×
9
10
æ
è
ç
ö
ø
÷
G
22
,由L=0.5× 910
æ
è
ç
ö
ø
÷
G
22
<0.05得 910
æ
è
ç
ö
ø
÷
G
22
<
1
10
,lg 910
æ
è
ç
ö
ø
÷
G
22
<lg110
,G
22lg
9
10<-1
,
G(lg9-lg10)<-22,G(lg10-lg9)>
22,G> 22lg10-lg9
,G> 221-2lg3
= 221-2×0.4771=
22
0.0458≈480.35
,所以所需
的训练迭代轮数至少为481轮.]
5.(2025云南昆明一中期末)在线直播带货已经
成为一种重要销售方式,假设直播在线购买人
数y(单位;人)与某产品销售单价x(单位:元)
满足关系式:y= mx-20-x+40
,其中20<x<100,
m为常数,当该产品销售单价为25时,在线购买人
数为2025人;假设该产品成本单价为20元,且每
人限购1件;下列说法错误的是 ( )
A.实数m 的值为10050
B.销售单价越低,直播在线购买人数越多
C.当x的值为30时利润最大
D.利润最大值为10000
解析:D [因为在线购买人数y(单位;人)与某
产品销 售 单 价 x(单 位:元)满 足 关 系 式:y=
m
x-20-x+40
,单调递减,所以B正确;
将x=25,y=2025代入y= mx-20-x+40
,
可 得 2025= m25-20-25+40
,解 得:m =
10050,所以 A 正确;
由题意可得所得利润为:
f(x)=(x-20)10000x-20-x+40
æ
è
ç
ö
ø
÷=-x2+60x
+9200=-(x-30)2+10100,
所以当x=30,最大利润为10100元,C正确,
D错误.]
224
高考总复习 数学(BS)
6.(2025山东师范大学附中模拟)已知某电子产
品电池充满时的电量为3000毫安时,且在待机
状态下有两种不同的耗电模式可供选择.模式
A:电量呈线性衰减,每小时耗电300毫安时;模
式B:电量呈指数衰减,即:从当前时刻算起,
t小时后的电量为当前电量的1
2t
倍.现使该电子
产品处于满电量待机状态时开启A 模式,并在x
小时后,切换为B模式,若使其在待机10小时后有
超过5%的电量,则x的取值范围是 ( )
A.1<x<2 B.1<x≤2
C.8<x<9 D.8≤x<9
解析:C [由题意得,x 小
时后 的 电 量 为 (3000-
300x)毫 安,此 时 转 为 B
模式,
可得 10 小 时 后 的 电 量 为
(3000-300x) 1
210-x
,则由
题意可得(3000-300x) 1
210-x
>3000×0.05,
化简得(10-x) 1
210-x
>0.5,
即10-x>29-x,
令m=10-x,则m>2m-1,
由题意得0<x<10,则0<m<10,
令m 分别为1,2时,这个不等式左右两边大小
相等,
由函数y=x和y=2x-1的图象可知,
该不等式的解集为1<m<2,
所以1<10-x<2,得8<x<9.]
7.(多选)(2025重庆模拟预测)放射性物质在衰
变中产生辐射污染逐步引起了人们的关注,已
知放射性物质数量随时间t的衰变公式N(t)=
N0e
t
τ ,N0 表示物质的初始数量,τ是一个具有
时间量纲的数,研究放射性物质常用到半衰期,
半衰期T 指的是放射性物质数量从初始数量到
衰变成一半所需的时间,已知ln2=0.7,下表给出
了铀的三种同位素τ的取值:若铀234、铀235和铀
238的半衰期分别为T1,T2,T3,则 ( )
物质 τ的量纲单位 τ的值
铀234 万年 3558
铀235 亿年 102
铀238 亿年 6475
A.T=τln0.5
B.T 与τ成正比例关系
C.T1>T2
D.T3>10000T1
解析:BD [A 选项,由题意得 N(t)
=N0
1
2
æ
è
ç
ö
ø
÷
t
T
,又因为 N(t)=N0e
t
τ ,故N0
1
2
æ
è
ç
ö
ø
÷
t
T
=N0e
t
τ ,两边取对数得,t
Tln0.5=-
t
τ
,T=τln2,
A 错误;B选项,由 A 可知,T 与τ 成正比例关
系,B正确;C选项,由 B可知,T 与τ 成正比例
关系,由于铀234的τ值小于铀235的τ值,故
T1<T2,C错误;D 选项,T3=τln2=6.475×
109ln2,T1=τln2=3.558×105ln2,
故
T3
10000T1
=6.475×10
9ln2
3.558×109ln2
>1,D正确.]
8.(多选)(2025全国模拟)“双11”购物节中,某
电商对顾客实行购物优惠活动,规定一次购物
付款总额满一定额度,可以给予优惠:(1)如果
购物总额不超过50元,则不给予优惠;(2)如果
购物总额超过50元但不超过100元,可以使用
一张5元优惠券;(3)如果购物总额超过100元
但不超 过 300 元,则 按 标 价 给 予 9 折 优 惠;
(4)如果购物总额超过300元,其中300元内的
按第(3)条给予优惠,超过300元的部分给予8
折优惠.某人购买了部分商品,则下列说法正确
的是 ( )
A.如果购物总额为78元,则应付款为73元
B.如 果 购 物 总 额 为 228 元,则 应 付 款 为
2052元
C.如 果 购 物 总 额 为 368 元,则 应 付 款 为
2944元
D.如果购物时一次性全部付款4428元,则购
物总额为516元
解析:ABD [购物总额为78元,则应付款为
78-5=73元,A 正确;购物总额为228元,则应
付款为228×0.9=205.2元,B正确;购物总额
为368元,则应付款为300×0.9+68×0.8=324.4
元,C错误;购物时一次性全部付款442.8元,则包
含购物总额300元应付的270元,还有172.8
元对应购物额度为172.8
0.8 =216
,因此购物总额
为300+216=516元,D正确.]
9.(2025武汉调研)为
研究西南高寒山区一
种常见树的生长周期
中前 10 年 的 生 长 规
律,统计显示,生长 4
年的树高为7
3
米,如图所示的散点图,记录了样
本树的生长时间t(年)与树高y(米)之间的关
324
主题二 第二章 函 数
系.请你据此判断,在下列函数模型:①y=2t-
a;②y=a+log2t;③y=
1
2t+a
;④y=t+a中
(其中a为正的常数),生长年数与树高的关系
拟合最好的是 (填写序号),估计该树
生长8年后的树高为 米.
解析:由题中散点图的走势,知模型①不合适.
曲线过点 4,73
æ
è
ç
ö
ø
÷,则后三个模型的解析式分别
为②y=13+log2t
;③y=12t+
1
3
;④y=t+
1
3
,当t=1时,代入④中,得y=43
,与图不符,
易知拟合最好的是②.
将t=8代入②式,得y=13+log28=
10
3
(米).
答案:② 103
10.某种物质在时刻t(min)的浓度M (mg/L)与t
的函数关系为 M(t)=art+24(a,r为常数).
在t=0min和t=1min测得该物质的浓度分别
为124mg/L和64mg/L,那么在t=4min时,该
物质的浓度为 mg/L;若该物质的浓度
小于24.001mg/L,则最小的整数t的 值 为
(参考数据:lg2≈0.3010).
解析:根据条件:ar0+24=124,
ar+24=64,
∴a=100,r=25.
∴M(t)=100 25
æ
è
ç
ö
ø
÷
t
+24,
∴M(4)=100 25
æ
è
ç
ö
ø
÷
4
+24=26.56.
由100 25
æ
è
ç
ö
ø
÷
t
+24<24.001,
得 2
5
æ
è
ç
ö
ø
÷
t
<(0.1)5,
∴lg 25
æ
è
ç
ö
ø
÷
t
<lg(0.1)5,
∴tlg 25
æ
è
ç
ö
ø
÷<-5,
∴t[lg2-(1-lg2)]<-5.
∴t(2lg2-1)<-5,代入lg2≈0.301,得-0.398t
<-5,解得t>12.5.
∴最小的整数t的值是13.
答案:26.56 13
11.(2025河南月考)某景区套票原价300元/
人,如果多名游客组团购买套票,则有如下两
种优惠方案供选择:
方案一:若人数不低于10,则票价打9折;若人
数不低于50,则票价打8折;若人数不低于
100,则票价打7折.不重复打折.
方案二:按原价计算,总金额每满5000元减
1000元.
已知一个旅游团有47名游客,若可以两种方
案搭配使用,则这个旅游团购票总费用的最小
值为 元.
解析:由方案一可知,满10人可打9折,则单
人票价为270人,
由方案二可知,满5000减1000元,按原价计
算5000
300 ≈16.7
,则满5000元至少凑齐17人,
17×300-1000=4100,则单人票价为410017
≈241,
满10000元时,10000300 ≈33.3
,则需34人,单
人票价为241人,
满15000元时,15000300 =50
,人数不足,
∵241<270,∴用方案二先购买34张票,剩余
13人,不满足方案二,但满足方案一,
∴总费用为34×300-2000+13×300×09
=11710(元).
答案:11710
12.如 图 所 示,在 矩 形
ABCD中,已知AB=a,
BC=b(a>b).在 AB、
AD、CD、CB 上分别截
取AE、AH、CG、CF 都
等于x,当x为何值时,四边形EFGH 的面积最
大? 求出这个最大面积.
解:设四边形EFGH 的面积为S,
由题意得S△AEH =S△CFG=
1
2x
2,
S△BEF=S△DHG=
1
2
(a-x)(b-x).
由此得S=ab-2 12x
2+12
(a-x)(b-x)[ ]
=-2x2+(a+b)x
=-2x-a+b4
æ
è
ç
ö
ø
÷
2
+
(a+b)2
8 .
函数的定义域为{x|0<x≤b},因为a>b>0,
所以0<b<a+b2 .
若a+b
4 ≤b
,即a≤3b,
x=a+b4
时面积S取得最大值
(a+b)2
8
;
若a+b
4 >b
,即 a>3b 时,函 数 S= -2
x-a+b4
æ
è
ç
ö
ø
÷
2
+
(a+b)2
8
在(0,b]上是增函数,
因此,当x=b时,面积S取得最大值ab-b2.
综上可知,若a≤3b,当x=a+b4
时,四 边 形
EFGH的面积取得最大值
(a+b)2
8
;若a>3b,
当x=b时,四 边 形 EFGH 的 面 积 取 得 最 大
值ab-b2.
424
高考总复习 数学(BS)
[能力提升组]
13在中国天门山举行的 WWL翼装飞行世锦赛
中,某翼人空中高速飞行,如图反映了他从某
时刻开始的15分钟内的速度v(x)与时间x
的关系,若定义“速度差函数”u(x)为时间段
[0,x]内的最大速度与最小速度的差,则u(x)
的图象是 ( )
解析:D [由题意可得,当x∈[0,6]时,翼人
做匀加速运动,v(x)=80+403x
,“速度差函
数”u(x)=403x.
当x∈[6,10]时,翼 人 做 匀 减 速 运 动,速 度
v(x)从160开始下降,一直降到80,u(x)=
160-80=80.
当x∈[10,12]时,翼人做匀减速运动,v(x)从80开
始下降,v(x)=180-10x,u(x)=160-(180-10x)
=10x-20.
当x∈[12,15]时,翼人做匀加速运动,“速度
差函数”u(x)=160-60=100,结合所给的图象,
故D正确.]
14.(多选)市场上有一种新型的强力洗衣液,特点
是去污速度快.已知每投放a(1≤a≤4,且a∈
R)个单位的洗衣液在一定水量的洗衣机中,它
在水中释放的浓度y(克/升)随着时间x(分
钟)变化的函数关系式近似为y=am,其中
当0≤x≤4时,m= 168-x-1
,当4<x≤10时,
m=5-12x.
若多次投放,则某一时刻水中的
洗衣液浓度为每次投放的洗衣液在相应时刻
所释放的浓度之和.根据经验,当水中洗衣液
的浓度不低于4(克/升)时,它才能起到有效去
污的作用.则下列结论正确的是 ( )
A.一次投放4个单位的洗衣液,在2分钟时,
洗衣液在水中释放的浓度为20
3
克/升
B.一次投放4个单位的洗衣液,有效去污时间
可达8分钟
C.若第一次投放2个单位的洗衣液,6分钟后
再投放2个单位的洗衣液,第8分钟洗衣液
在水中释放的浓度为5克/升
D.若第一次投放2个单位的洗衣液,6分钟后
再投放2个单位的洗衣液,接下来的4分钟
能够持续有效去污
解析:ABD [对于 A,由题意可得a=4,当0≤
x≤4时,y= 648-x-4
,当4<x≤10时,y=20
-2x,当 x=2 时,y= 648-2-4=
20
3
,故 A
正确;
对于B,当0≤x≤4时,648-x-4≥4
,解得x≥0,
故0≤x≤4,
当4<x≤10时,20-2x≥4,解得x≤8,
故4<x≤8,综上所述,0≤x≤8.
若一次投放4个单位的洗衣液,则有效去污时
间可达8分钟,故B正确;
对于C,当6≤x≤10时,
y=2× 5-12x
æ
è
ç
ö
ø
÷+2 168-(x-6)-1[ ]
=14-x+ 3214-x-6
,
当x=8时,y=6+326-6=
16
3
,故C错误;
对于 D,∵4≤14-x≤8,
∴y=14-x+ 3214-x-6
≥2 (14-x) 3214-x-6=8 2-6
,当且仅
当14-x= 3214-x
,即x=14-4 2时取等号,
∴y有最小值8 2-6≈5.3>4,∴接下来的4
分钟能够持续有效去污,故 D正确.]
15.(2025海淀区模拟)某人第一天8:00从A地
开车出发,6小时后到达B地,第二天8:00从B
地出发,沿原路6小时后返回A 地.则在此过程
中,以下说法中,正确说法的序号是 .
①一定存在某个位置E,两天经过此地的时刻
相同;
②一定存在某个时刻,两天中在此刻的速度相同;
③一定存在某一段路程EF(不含A、B),两天
在此段内的平均速度相同.
(以上速度不考虑方向)
解析:①设函数s(t)表示此人第一天距离A 地
的路程,则是一个不减的函数,设函数l(t)表
示此人第二天距离A 地的路程,则是一个不增
的函数,其中t表示时间,s(t)、l(t)的定义域都
是[0,6],值域相同.同一坐标系画出s(t)、l(t)
的图象,必有一个交点,即两天中都在此刻经
过此点(如图1),故①正确;
524
主题二 第二章 函 数
②画出两天的速度(自变量为时间t)函数图象
并求与x轴围成的面积,就是路程,不可能一
个总在另一个下方.在交点处时刻,他们的速
度相等(如图2),故②正确;
③在某个路程函数s(t)中,过s(t)上一点作平
行于t,s轴的矩形,如果四个顶点都在曲线上,
则意味着速度的绝对值相等,(对角线就是割线,
斜率就是平均速度),但不是每种函数曲线都能成
功,图3显示可以,函数模型就是两个一次函数,
图4显示不成功,可以构造函数模型为(这里假定
时间t∈(0,6),AB之间距离为4),
s(t)=
1
2t
,t∈(0,2),
3
4t-
1
2
,t∈[2,6),
ì
î
í
ï
ï
ï
ï
l(t)=
-3t+4,t∈(0,1),
-15
(t-6),t∈[1,6),{ 在 这 个 图 象 上
经计算,找不到这样的矩形,故③错误.
∴正确的说法是①②.
答案:①②
16.(2025芗城区校级期末)土豆学名马铃薯,与
稻、麦、玉米、高粱一起被称为全球五大农作
物.云南人爱吃土豆,在云南土豆也称洋芋,昆
明人常说“吃洋芋,长子弟”.2018年3月,在全
国两会的代表通道里,云南农业大学名誉校长
朱有勇院士,举着一个两公斤的土豆,向全国
的媒体展示,为来自家乡的“山货”代言,他自
豪地说:“北京人吃的醋溜土豆丝,5盘里有4
盘是我们澜沧种的!”
(1)在菜市上,听到小王叫卖:“洋芋便宜卖了,
两元一斤,三元两斤,四元三斤,五元四斤,六
元五斤,快来买啊!”结果一群人都在买六元五
斤的.由此得到如下结论:一次购买的斤数越
多,单价越低,请建立一个函数模型,来说明以
上结论;
(2)小王卖洋芋赚到了钱,想进行某个项目的
投资,约定如下:①投资金额固定;②投资年数
可自由选择,但最短3年,最长不超过10年;
③投资年数x(x∈N+ )与总回报y的关系,可
选择下述三种方案中的一种:
方案一:当x=3时,y=6,以后x每增加1时,
y增加2;
方案二:y=13x
2;
方案三:y=(
3
3)x.
请你根据以上材料,结合你的分析,为小王提
供一个最佳投资方案.
解:(1)设顾客一次购买x斤土豆,每斤土豆的
单价为f(x)元,
由题意知:f(x)=x+1x
(1≤x≤5,x∈N+ ),
因为f(x)=x+1x =1+
1
x
,所以y=f(x)在
[1,5]上为单调递减函数.
说明一次购买的斤数越多,单价越低.
(2)根据题意,按照年数的不同取值范围,选出
总回报最高的方案.
由题意可知方案一对应的解析式为y=6+
(x-3)×2=2x.
列表得出三种方案所有年数的总回报,可以精
确得出任意年数三种方案对应总回报的大小
关系,进而可得出如下结论:
投资
年数x
总回
报y
3 4 5 6 7 8 9 10
方案一 6 8 10 12 14 16 18 20
方案二 3 163
25
3 12
49
3
64
3 27
100
3
方案三 3 3
4
3 3
5
3 9 3
7
3 3
8
3 27 3
10
3
当投资年数为3~5年时,选择方案一最佳;
当投资年数为6年时,选择方案一或方案二
最佳;
当投 资 年 数 为 7 年 或 8 年 时,选 择 方 案 二
最佳;
当投资年数为9年时,选择方案二或方案三
最佳;
当投资年数为10年时,选择方案三最佳.
624
高考总复习 数学(BS)
[选择性必修第二册] 第三章 导数及其应用
课时冲关16 导数的概念及其几何意义、导数的运算
学生用书 P267
[基础训练组]
1.(2025全国模拟)若函数f(x)=eax+ln(x+1),
f′(0)=4,则a= ( )
A.0 B.1 C.2 D.3
解析:D [由f(x)=eax+ln(x+1),得f′(x)
=aeax+ 1x+1
,又f′(0)=4,所以f′(0)=a+1
=4,则a=3.]
2.(2025四川高三模拟)曲线y=f(x)在x=1
处的切线如图所示,则f′(1)-f(1)= ( )
A.0 B.2 C.-2 D.-1
解析:C [设曲线y=f(x)在x=1处的切线方
程为y=kx+b,则
b=2,
-2k+b=0,{ 解得
k=1,
b=2,{ 所
以曲线y=f(x)在x=1处的切线方程为y=x
+2,所 以f′(1)=1,f(1)=1+2=3,因 此,
f′(1)-f(1)=1-3=-2.]
3.若函数y=f(x)在区间(a,b)内可导,且x0∈(a,b),
则lim
h→0
f(x0+h)-f(x0-h)
h
的值为 ( )
A.f′(x0) B.2f′(x0)
C.-2f′(x0) D.0
解析:B [由题意知,lim
h→0
f(x0+h)-f(x0-h)
h
=2lim
h→0
f
(x0+h)-f(x0-h)
2h
=2lim
h→0
f(x0+h)-f(x0-h)
(x0+h)-(x0-h)
=2f′(x0).]
4.(2025河南洛阳模拟)若过点P(1,0)作曲线y
=x3 的切线,则这样的切线共有 ( )
A.0条 B.1条 C.2条 D.3条
解析:C [设切点为(x0,x30),由y=x3,
所以y′=3x2,所以y′|x=x0=3x
2
0,
所以切线方程为y-x30=3x20(x-x0),即y=
3x20x-2x30,因为切线过点P(1,0),
所以0=3x20-2x30,解得x0=0或x0=
3
2
,所以
过点 P(1,0)作 曲 线 y=x3 的 切 线 可 以 作
2条.]
5.已知函数f(x)=xlnx,g(x)=ax2-x.若经过
点A(1,0)存在一条直线l与曲线y=f(x)和
y=g(x)都相切,则a= ( )
A.-1 B.1 C.2 D.3
解析:B [∵f(x)=xlnx,∴f′(x)=1+lnx,
∴f′(1)=1+ln1=1,∴k=1,∴曲线y=f(x)
在 A(1,0)处 的 切 线 方 程 为 y=x-1,由
y=x-1,
y=ax2-x,{ 得ax
2-2x+1=0,由Δ=4-4a
=0,解得a=1.]
6.(2025榆林市模拟)曲线f(x)=x3-1x
(x>0)
上一动点P(x0,f(x0))处的切线斜率的最小
值为 ( )
A.3 B.3 C.2 3 D.6
解析:C [f(x)=x3-1x
(x>0)的导数f′(x)
=3x2+1
x2
,∴在该曲线上点(x0,f(x0))处切线
斜率k=3x20+
1
x20
,由函数的定义域知x0>0,
∴k≥2 3x20
1
x20
=2 3,当且仅当3x20=
1
x20
,即
x20=
3
3
时,等号成立.∴k的最小值为2 3.]
7.(多选)若函数f(x)的导函数f′(x)的图象关于
y轴对称,则f(x)的解析式可能为 ( )
A.f(x)=3cosx B.f(x)=x3+x
C.f(x)=x+1x D.f
(x)=ex+x
解析:BC [对 于 A,f(x)=3cosx,其 导 数
f′(x)=-3sinx,其导函数为奇函数,图象不关
于y轴对称,不符合题意;
对于B,f(x)=x3+x,其导数f′(x)=3x2+1,
其导函数为偶函数,图象关于y 轴对称,符合
题意;
对于C,f(x)=x+1x
,其导数f′(x)=1-1x2
,
其导函数为偶函数,图象关于y 轴对称,符合
题意;
对于 D,f (x)=ex+x,其导数f′(x)=ex+1,
其导函数不是偶函数,图象不关于y轴对称,不
符合题意.]
8.(多选)已知函数f(x)=ex,则下列结论正确
的是 ( )
A.曲线y=f(x)的切线斜率可以是1
B.曲线y=f(x)的切线斜率可以是-1
C.过点(0,1)且与曲线y=f(x)相切的直线有
且只有1条
D.过点(0,0)且与曲线y=f(x)相切的直线有
且只有2条
解析:AC [因为函数f(x)=ex,所以f′(x)=ex.
A.令f′(x)=ex =1,得x=0,所 以 曲 线y=
f(x)的切线斜率可以是1,故正确;B.令f′(x)
=ex=-1无解,所以曲线y=f(x)的切线斜率
724
主题二 第三章 导数及其应用
不可以是-1,故错误;C.因为(0,1)在曲线上,
所以点(0,1)是切点,则f′(0)=1,所以切线方
程为y-1=x,即y=x+1,所以过点(0,1)且与
曲线y=f(x)相切的直线有且只有1条,故正
确;D.设切点(x0,ex0),则切线方程为y-ex0 =
ex0(x-x0),因为点(0,0)在切线上,所以ex0 =
x0ex0,解得x0=1,所以过点(1,e)且与曲线y=
f(x)相切的直线有且只有1条,故错误.]
9.在平面直角坐标系xOy中,点A 在曲线y=lnx
上,且该曲线在点A 处的切线经过点(-e,-1)
(e为自然对数的底数),则点A 的坐标是
,切线方程为 .
解析:设点A(x0,y0),则y0=lnx0.
又因为y′=1x
,当x=x0 时,y′=
1
x0
,
曲线y=lnx在点A 处的切线方程为y-y0=
1
x0
(x-x0),即y-lnx0=
x
x0
-1,代入点(-e,-1),
得-1-lnx0=
-e
x0
-1,即x0lnx0=e,
记 H(x)=xlnx,当x∈(0,1)时,H(x)<0,
当x∈(1,+∞)时,H(x)>0,
且 H′(x)=lnx+1,当x>1时,H′(x)>0,
H(x)单调递增,注意到H(e)=e,故x0lnx0=e
存在唯一的实数根x0=e,此时y0=1,
故点A 的坐标为(e,1),切线方程为y=xe.
答案:(e,1) y=xe
10.(2025广东深圳市模拟)已知函数f(x)=xlnx
-ax2+x(a∈R),则曲线y=f(x)在点(1,f(1))
处的切线l恒过定点 .
解析:函数f(x)=xlnx-ax2+x(a∈R)的定
义域为(0,+∞),
由f(x)=xlnx-ax2+x,得f′(x)=lnx+2
-2ax,则f′(1)=2-2a.
又f(1)=1-a,则 曲 线 y=f(x)在 点 (1,
f(1))处的切线l的方程为y-(1-a)
=2(1-a)(x-1),
即y=2(1-a)x-12
æ
è
ç
ö
ø
÷,由 x-
1
2=0
,
y=0
{ 可得
x=12
,
y=0,
{ 所以直线l恒过定点 12,0æèç öø÷.
答案:1
2
,0æ
è
ç
ö
ø
÷
11.(2025全国模拟)已知a>1,函数f(x)=lnx,则
下面结论中正确的有 (填上所有正确结
论的序号).
①函数f(x)在区间[a,a+1]上的平均变化率
总是大于1;
②函数f(x)在区间[a,a+1]上的平均变化率
总是小于1;
③函数f(x)在区间[a,a+1]上的平均变化率
随着a的增大而增大;
④函数f(x)在区间[a,a+1]上的平均变化率
随着a的增大而减小.
解析:Δy
Δx=
f(a+1)-f(a)
a+1-a =ln
(a+1)-lna
=lna+1a =ln1+
1
a
æ
è
ç
ö
ø
÷,
因为a>1,所以ln 1+1a
æ
è
ç
ö
ø
÷ <ln(1+1)=ln2
<1,所以①错误,②正确.
又当a>1时,1+1a
随着a 的增大而减小,
ln1+1a
æ
è
ç
ö
ø
÷随着1+1a
的减小而减小,
所以Δy
Δx
随着a 的增大而减小,所以③错误,④
正确.
答案:②④
12.已知函数f(x)=x3-3x 及y=f(x)上一点
P(1,-2),过点P 作直线l.
(1)求使直线l和y=f(x)相切且以P 为切点
的直线方程;
(2)求使直线l和y=f(x)相切且切点异于P
的直线方程.
解:(1)由f(x)=x3-3x,得f′(x)=3x2-3,
过点P 且以P(1,-2)为切点的直线的斜率
f′(1)=0,
∴所求的直线方程为y=-2.
(2)设过P(1,-2)的直线l与y=f(x)切于另
一点(x0,y0),
则 f′ (x0 )= 3x20 - 3.又 直 线 过 (x0,
y0),P(1,-2),
故其斜率可表示为y0-
(-2)
x0-1
=
x30-3x0+2
x0-1
,
又
x30-3x0+2
x0-1
=3x20-3,
即x30-3x0+2=3(x20-1)(x0-1),
解得x0=1(舍去)或x0=-
1
2
,
故所求直线的斜率为k=3× 14-1
æ
è
ç
ö
ø
÷=-94
,
∴y-(-2)=-94
(x-1),即9x+4y-1=0.
[能力提升组]
13.(2025玉溪市模拟)已知函数f(x)=x2+
ln2x-2m(x+lnx)+2m2+1,若存在x0 使得
f(x0)≤
3
2
成立,则实数m 的值为 ( )
A.12 B.1 C.
3
2 D.2
解析:A [∵函数f(x)=x2+ln2x-2m(x+
lnx)+2m2+1,若存在x0 使得f(x0)≤
3
2
成立
⇔存在x0 使得x20-2mx0+m2+ln2x0-2mlnx0
+m2≤12
成立.
存在x0 使得g(x0)=(x0-m)2+(lnx0-m)2≤
1
2
成立.
824
高考总复习 数学(BS)
可以看作是动点M(x0,lnx0)与动点N(m,m)
之间距离的平方小于或等于1
2
,动点 M 在函
数y=lnx 的图象上,N 在直线y=x 的图象
上,问题转化为求直线y=x上的动点到曲线y
=lnx的最小距离,由y=lnx,得y′=1x=1
,解
得x=1,∴曲线上点 M(1,0)到直线y=x 的
距离最小,最小距离d= 22
,即g(x0)≥
1
2
,根
据题意,要使g(x0)≤
1
2
,则g(x0)=
1
2
,此时
N 恰好为垂足,由kMN =
m
m-1=-1
,解得 m
=12.
]
14.已知直线y=ax+b(a∈R,b>0)是曲线f(x)
=ex 与曲线g(x)=lnx+2的公切线,则a+b=
( )
A.2 B.12 C.e D.
1
e
解析:A [由题意知直线y=ax+b(a∈R,b>0)
是曲线f(x)=ex 与曲线g(x)=lnx+2的公
切线,
设(t,et)是f(x)图象上的切点,f′(x)=ex,
所以f(x)在点(t,et)处的切线方程为y-et=
et(x-t),即y=etx+(1-t)et,①
令g′(x)=1x=e
t,
解得x=e-t,g(e-t)=lne-t+2=2-t,
即直线y=ax+b(a∈R,b>0)与曲线g(x)=
lnx+2的切点为(e-t,2-t),
所以2-t-e
t
e-t-t
=et,即1-t=(1-t)et,
解得t=0或t=1,
当t=1 时,①为y=ex,b=0,不 符 合 题 意,
舍去,
所以t=0,此时①可化为y=x+1,所以a+b
=1+1=2.]
15.(2025河北邯郸模拟)已知点P 为曲线y=
lnx
e
上的动点,O 为坐标原点.当|OP|最小时,
直线OP 恰好与曲线y=alnx 相切,则实数
a= .
解析:设P x,1elnx
æ
è
ç
ö
ø
÷,
所以|OP|= x2+ 1e
æ
è
ç
ö
ø
÷
2
(lnx)2,
设g(x)=x2+ 1e
æ
è
ç
ö
ø
÷
2
(lnx)2,g′(x)=2x+
1
e
æ
è
ç
ö
ø
÷
2
2(lnx)1x=
2x2+2
e2
lnx
x
,
当x>1e
时,lnx>-1⇒2
e2
lnx>-2
e2
,2x2>
2
e2
,所以g′(x)>0,g(x)单调递增,
当0<x<1e
时,lnx<-1⇒2
e2
lnx<-2
e2
,2x2
<2
e2
,所以g′(x)<0,g(x)单调递减,
当x=1e
时,函数g(x)有最小值,即|OP|有最
小值,所以P 1e
,-1e
æ
è
ç
ö
ø
÷,
此时直线 OP 的方程为y=-x,设直线y=
-x与曲线y=alnx相切于点(x0,alnx0),
由y=alnx⇒y′=ax⇒
a
x0
=-1⇒x0=-a,显
然(x0,alnx0)在直线y=-x上,
则alnx0 = -x0,因 此 有 aln(-a)=a⇒
a=-e.
答案:-e
16.(2025福州市质检)设函数f(x)=ax-bx
,
曲线y=f(x)在点(2,f(2))处的切线方程为
7x-4y-12=0.
(1)求f(x)的解析式;
(2)证明:曲线y=f(x)上任一点处的切线与
直线x=0和直线y=x 所围成的三角形的面
积为定值,并求此定值.
解:(1)方程7x-4y-12=0可化为y=74x-3.
当x=2时,y=12.
又f′(x)=a+bx2
,
于是
2a-b2=
1
2
,
a+b4=
7
4
,
ì
î
í
ï
ï
ïï
解得 a=1
,
b=3.{
故f(x)=x-3x.
(2)证明:设P(x0,y0)为曲线上任一点,
由y′=1+3x2
,知曲线在点P(x0,y0)处的切线
方程为y-y0= 1+
3
x20
æ
è
ç
ö
ø
÷(x-x0),
即y- x0-
3
x0
æ
è
ç
ö
ø
÷= 1+3x20
æ
è
ç
ö
ø
÷(x-x0).
令x=0,得y=-6x0
,
从 而 得 切 线 与 直 线 x =0 的 交 点 坐 标
为 0,-6x0
æ
è
ç
ö
ø
÷.
令y=x,得y=2x0,
从而 得 切 线 与 直 线 y =x 的 交 点 坐 标
为(2x0,2x0).
所以点P(x0,y0)处的切线与直线x=0,y=x
所围成的三角形的面积为
S=12 -
6
x0
|2x0|=6.
故曲线y=f(x)上任一点处的切线与直线x=0,
y=x所围成的三角形的面积为定值,且此定
值为6.
924
主题二 第三章 导数及其应用
课时冲关17 利用导数研究函数的单调性
学生用书 P269
[基础训练组]
1.(2025天津崇化中学期中)函数y=x2e-x的
递增区间是 ( )
A.(0,2)
B.(-∞,0)
C.(-∞,0),(2,+∞)
D.(-∞,0)∪(2,+∞)
解析:A [由题意,函数f(x)=x2e-x=x
2
ex
,
可得f′(x)=-x
(x-2)
ex
,令f′(x)>0,即x(x
-2)<0,解得0<x<2,所以函数y=x2e-x
的递增区间是(0,2).]
2.(2025安徽亳州期中)已知函数f(x)的导函
数是f′(x)= 1-x2,则函数f(x)的图象可
能是 ( )
解析:B [由题知f′(x)≥0且不恒等于0,又因
为y=1-x2 在(0,1)上单调递减,在(-1,0)上
单调递增,y= x在 定 义 域 上 单 调 递 增,所 以
f′(x)在(0,1)上单调递减,在(-1,0)上单调递增,
即当x∈[-1,1]时,f′(x)的值由小变大,再由大
变小,即函数f(x)图象从左到右是单调递增,
且变化趋势是先慢后快再变慢.]
3.(2025湖北房县第一中学模拟)已知函数f(x)
=1-e
2x
e2x+1
,不等式f(x2)>f(x+2)的解集为
( )
A.(-∞,-1)∪(2,+∞)
B.(-1,2)
C.(-∞,-2)∪(1,+∞)
D.(-2,1)
解析:B [因为f(x)=1-e
2x
e2x+1
,所以f′(x)=
-4e2x
(e2x+1)2
<0,所以f(x)在R上单调递减,
则f(x2)>f(x+2)等价于x2<x+2,解得-1
<x<2,即原不等式的解集为(-1,2).]
4.(2025沙坪坝区模拟)定义在(0,+∞)上的函
数f(x)的导函数为f′(x),且f′(x)<f
(x)
x
,则
对任意x1、x2∈(0,+∞),x1≠x2,下列不等式
中一定成立的有 ( )
①f(x1+x2)<f(x1)+f(x2);②f(x1)+f(x2)<
x2
x1f
(x1)+
x1
x2f
(x2);③f(2x1)<2x1f(1);④f(x1x2)
<f(x1)f(x2).
A.①②③ B.②④
C.②③ D.③
解析:A [由 已 知g(x)=f
(x)
x
,则g′(x)=
f′(x)x-f(x)
x2
<0,
故g(x)在(0,+∞)上单调递减,
故(x1-x2)[g(x1)-g(x2)]<0,展开即为②;
由于2x1>1,故g(2x1)<g(1),故③正确;
由于x1+x2>x1⇒g(x1+x2)<g(x1)⇒
x1
x1+x2f
(x1+x2)<f(x1),
同理
x2
x1+x2f
(x1+x2)<f(x2),相加得f(x1+
x2)<f(x1)+f(x2),故①正确;
取f(x)=1,它符合题意,但是④并不成立,综
上一定成立的有①②③.]
5.(2025湖南师范大学附中模考)下列两数的大
小关系中正确的是 ( )
A.π3>3π B.
3
3>
4
4
C.2ln3<3ln2 D.tan1<1
解析:B [对于 A,设f(x)=lnxx
(x>e),
则f′(x)=1-lnxx2
,
则当x>e时,f′(x)<0,∴f(x)在(e,+∞)上
单调递减,∴f(3)>f(π),
即ln3
3 >
lnπ
π
,即πln3>3lnπ,∴ln3π>lnπ3,
则3π>π3,A 错误;
对于B,∵(
3
3)12=34=81,(
4
4)12=43=64,
∴(
3
3)12>(
4
4)12,则
3
3>
4
4,B正确;
对于 C,∵2ln3=ln32=ln9,3ln2=ln23=
ln8,ln9>ln8,∴2ln3>3ln2,C错误;
对于 D,tan1>tanπ4=1
,D错误.]
6.(2025荆州模拟)已知f(x)是定义在(-∞,
0)∪(0,+∞)上的奇函数,f′(x)是f(x)的导
函数,f(1)≠0,且满足f′(x)lnx+f
(x)
x <0
,则
不等式(x-1)f(x)<0的解集为 ( )
034
高考总复习 数学(BS)
A.(1,+∞) B.(0,1)
C.(-∞,1) D.(-∞,0)∪(1,+∞)
解析:D [∵[f(x)lnx]′=1xf
(x)+f′(x)lnx<
0,∴g(x)=f(x)lnx在(0,+∞)上为减函数,
而g(1)=0,
∴在(0,1)上lnx<0,g(x)>0;在(1,+∞)上
lnx>0,g(x)<0;而f(1)<0,
∴在(0,+∞)上f(x)<0,又函数f(x)为奇函数,
∴在(-∞,0)上f(x)>0,
不等式 (x-1)f(x)<0 等 价 于
x>1,
f(x)<0{ 或
x<1,
f(x)>0,{ ∴x∈(-∞,0)∪(1,+∞).]
7.(多选)(2025全国模拟)已知函数f(x)的定义域
为(0,+∞),其导函数为f′(x),对于任意x∈(0,
+∞),都有xlnxf′(x)+f(x)>0,则使不等式
f(x)lnx+1>1x
成立的x的值可以为 ( )
A.12 B.1 C.2 D.3
解析:CD [令g(x)=f(x)lnx+1-1x
,所以
g′(x)=f′(x)lnx+f
(x)
x +
1
x2
,
因为xf′(x)lnx+f(x)
x >0
,1
x2
>0,所以g′(x)
>0,所以g(x)在(0,+∞)上单调递增,
又 g (1)=0,可 得 g (x)>0 的 解 集 为
(1,+∞).]
8.(多选)(2025广东茂名模拟)已知函数f(x)
=ln(e2x-ae-x)-12x
,其中e是自然对数的底
数,则下列选项正确的是 ( )
A.若a=1,则f(x)为奇函数
B.若a=-1,则f(x)为偶函数
C.若f(x)具备奇偶性,则a=-1或a=0
D.若f(x)在(0,+∞)上单调递增,则a的取值
范围为[-1,+∞)
解析:BCD [若a=1,f(x)=ln(e2x-e-x)-12
x,则e2x-e-x>0,解得x>0,故f(x)的定义域
为(0,+∞),不关于原点对称,即 A 错误;若a
=-1,f(x)=ln(e2x +e-x)-12x=ln
(e2x +
e-x)-lne
x
2 =ln(e
3
2x+e-
3
2x),定义域为R,满足
f(-x)=f(x),故f(x)=ln(e
3
2x+e-
3
2x)为偶
函数,即B正确;
当a=-1时,由B可知f(x)为偶函数,
当a=0时,易知f(x)=32x
为奇函数,即 C
正确;
由题知,f(x)=ln(e
3
2x-ae-
3
2x),若f(x)在(0,
+∞)上单调递增,则函数g(x)=e
3
2x-ae-
3
2x在
(0,+∞)上单调递增,则g′(x)=32e
-32x(e3x
+a)≥0在(0,+∞)上恒成立,即e3x+a≥0在
(0,+∞)上恒成立,解得a≥-1,即 D正确.]
9.(2025呼和浩特市模拟)若函数f(x)=lnx+
ax2-2x在区间(1,2)内存在单调递增区间,则
实数a的取值范围是 .
解析:f′(x)=1x+2ax-2
,
若f(x)在区间(1,2)内存在单调递增区间,
则f′(x)>0在x∈(1,2)有解,故a>1x-
1
2x2
,
令g(x)=1x-
1
2x2
,∵g(x)在(1,2)为减函数,
∴g(x)>g(2)=12-
1
8=
3
8
,故a>38.
答案:3
8
,+∞æ
è
ç
ö
ø
÷
10.(2025河北模拟)若函数f(x)=(x2+mx)ex
在 -12
,1[ ]上存在单调递减区间,则 m 的取
值范围是 .
解析:f′(x)=(2x+m)ex+(x2+mx)ex
=[x2+(m+2)x+m]ex,
则原问题等价于f′(x)<0在 -12
,1[ ] 上有
解,即x2+(m+2)x+m<0 在 -12
,1[ ] 上
有解,
即m<-x
2-2x
x+1
在 -12
,1[ ] 上有解,
因为-x
2-2x
x+1 =-
(x+1)+ 1x+1
,且y=-(x
+1)+ 1x+1
在 -12
,1[ ] 上单调递减,
所以 当 x= - 12
时,ymax = - -
1
2+1
æ
è
ç
ö
ø
÷ +
1
-12+1
=32
,所以m<32.
答案:m<32
11.(2025北京模拟)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 .
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,
134
主题二 第三章 导数及其应用
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)=13x
3
-x(答案不唯一).
答案:(-1,1) f(x)=13x
3-x(答案不唯一)
12.(2025齐齐哈尔市模拟)已知函数f(x)=
klnx-1+1x
,且曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的
切线与y轴垂直.
(1)求函数f(x)的单调区间;
(2)若f(x)>ax在0<x<1时恒成立,求实数
a的取值范围.
解:(1)f(x)的定义域为(0,+∞),f′(x)=
k
x-
1
x2
=kx-1
x2
,∵y=f(x)在点(1,f(1))处
的切线与y轴垂直,
∴f′(1)=0,即k=1,∴f′(x)=x-1x2
,
∴当0<x<1时,f′(x)<0,当x>1时,
f′(x)>0,
∴f(x)的单调递减区间为(0,1),单调递增区
间为(1,+∞).
(2)f(x)=lnx-1+1x
,∵f(x)>ax 对0<x
<1恒成立,∴a<f
(x)
x
在(0,1)上恒成立,
设g(x)=f
(x)
x =
lnx
x -
1
x+
1
x2
(0<x<1),则
g′(x)=1-lnxx2
+1
x2
-2
x3
=2x-xlnx-2
x3
,
令h(x)=2x-xlnx-2(0<x<1),则
h′(x)=2-lnx-1=1-lnx>0,
∴h(x)在(0,1)上单调递增,∴h(x)<h(1)=0,
∴g′(x)<0,∴g(x)在(0,1)上单调递减,
∴g(x)>g(1)=0,∴a≤0.
[能力提升组]
13.(2025江西鹰潭市模拟)已知奇函数f(x)的
定义 域 为 -π2
,0æ
è
ç
ö
ø
÷ ∪ 0,π2
æ
è
ç
ö
ø
÷,其 导 函 数 是
f′(x).当x∈ 0,π2
æ
è
ç
ö
ø
÷时,f′(x)sinx-f(x)cosx<0,
则关于x的不等式f(x)<2f π6
æ
è
ç
ö
ø
÷sinx 的解
集为 ( )
A.-π2
,-π6
æ
è
ç
ö
ø
÷∪ 0,π6
æ
è
ç
ö
ø
÷
B.-π2
,π
6
æ
è
ç
ö
ø
÷∪ π6
,π
2
æ
è
ç
ö
ø
÷
C.-π6
,0æ
è
ç
ö
ø
÷∪ 0,π6
æ
è
ç
ö
ø
÷
D.-π6
,0æ
è
ç
ö
ø
÷∪ π6
,π
2
æ
è
ç
ö
ø
÷
解析:D [g(x)=f
(x)
sinx
,
∴g′(x)=f′
(x)sinx-f(x)cosx
sin2x
,
∵当x∈ 0,π2
æ
è
ç
ö
ø
÷时,f′(x)sinx-f(x)cosx<0,
∴g′(x)<0,
∴g(x)在 0,π2
æ
è
ç
ö
ø
÷ 上单调递减,∵f(x)是定义
在 -π2
,0æ
è
ç
ö
ø
÷∪ 0,π2
æ
è
ç
ö
ø
÷上的奇函数,
故g(-x)=f
(-x)
sin(-x)=
f(x)
sinx=g
(x),∴g(x)
是定义在 -π2
,0æ
è
ç
ö
ø
÷∪ 0,π2
æ
è
ç
ö
ø
÷上的偶函数.
∴g(x)在 -π2
,0æ
è
ç
ö
ø
÷上单调递增.
①当x∈ 0,π2
æ
è
ç
ö
ø
÷时,sinx>0,
则不等式f(x)<2f π6
æ
è
ç
ö
ø
÷sinx 可转化为f
(x)
sinx
<
f π6
æ
è
ç
ö
ø
÷
sinπ6
,即g(x)<g π6
æ
è
ç
ö
ø
÷,∴x>π6
,
故x∈ π6
,π
2
æ
è
ç
ö
ø
÷.
②当x∈ -π2
,0æ
è
ç
ö
ø
÷时,sinx<0,
则不等式f(x)<2f π6
æ
è
ç
ö
ø
÷sinx可转化为
f(x)
sinx>
f π6
æ
è
ç
ö
ø
÷
sinπ6
,
即g(x)>g π6
æ
è
ç
ö
ø
÷=g -π6
æ
è
ç
ö
ø
÷,
∴x>-π6
,故x∈ -π6
,0æ
è
ç
ö
ø
÷.
不 等 式 f (x)<2f π6
æ
è
ç
ö
ø
÷sinx 的 解 集 为
-π6
,0æ
è
ç
ö
ø
÷∪ π6
,π
2
æ
è
ç
ö
ø
÷.]
14.(多选)若定义域为(0,+∞)的函数f(x)的导
函数f′(x)满足xf′(x)+1>0,且f(1)=1,
则下列结论中成立的是 ( )
A.f(e)>0
B.f 1e
æ
è
ç
ö
ø
÷<2
C.∀x∈(1,e),f(x)>0
D.∃x∈(1,e),f(x)-f 1x
æ
è
ç
ö
ø
÷+2<0
解析:ABC [根据题意,若定义域为(0,+∞)
的函数f(x)的导函数f′(x)满足xf′(x)+1
>0,则有f′(x)+1x>0
,则有(f(x)+lnx)′>0,设
g(x)=f(x)+lnx,则g′(x)=f′(x)+1x>0
,则
234
高考总复习 数学(BS)
g(x)在(0,+∞)上为增函数,依次分析选项:
对于 A,e>1,则g(e)>g(1),即f(e)+lne>
1,则有f(e)>0,A 成立;对于B,1e<1
,则
g 1e
æ
è
ç
ö
ø
÷<g(1),则f 1e
æ
è
ç
ö
ø
÷+ln1e=f
1
e
æ
è
ç
ö
ø
÷-1<
1,即有f 1e
æ
è
ç
ö
ø
÷<2,故 B成立;对于 C,g(x)在
(1,e)上为增函数,且g(1)=1,则有f(x)+
lnx>1,则f(x)>1-lnx,又当1<x<e时,
0<lnx<1,则f(x)>0,符合题意;对于 D,当
x∈(1,e)时,有x>1x>
1
e>0
,此时有g(x)>
g 1x
æ
è
ç
ö
ø
÷,即f(x)+lnx>f 1x
æ
è
ç
ö
ø
÷+ln 1x
æ
è
ç
ö
ø
÷,变形
可得f(x)-f 1x
æ
è
ç
ö
ø
÷+2lnx>0,又当1<x<e
时,0<lnx<1,则f(x)-f 1x
æ
è
ç
ö
ø
÷ +2>0恒成立,
不符合题意.]
15.(2025 北 京 石 景 山 模 拟)设 函 数 f(x)
= x
3+3ax,x≤1,
3x+a2,x>1,{
①若f(x)有两个零点,则实数a的一个取值
可以是 ;
②若f(x)是R上的增函数,则实数a的取值
范围是 .
解析:①函数f(x)=3x+a2 在(1,+∞)上单
调递增,f(1)=3+a2>0,
所以函数f(x)在区间(1,+∞)上无零点,
则函数f(x)=x3+3ax 在(-∞,1]上有2个
零点,
即x3+3ax=0,x(x2+3a)=0,则x=0,或x
=- -3a或x= -3a,a<0,
则 -3a>1,解得a<-13
,
所以a的一个值是-1;
②函数f(x)=3x+a2 在 (1,+∞)上 单 调
递增,
则在(-∞,1]上,f(x)=x3+3ax 也单调递
增,且13+3a≤3×1+a2,
若函数在f(x)=x3+3ax 在区间(-∞,1]上
单调递增,则f′(x)=3x2+3a≥0,即a≥-x2
在区间(-∞,1]上恒成立,即a≥(-x2)max,
即a≥0,
不等式13+3a≤3×1+a2,解 得a≥2 或a
≤1,
综上可知,0≤a≤1或a≥2.
答案:①-1(a<-13
内的值都可以) ②[0,
1]∪[2,+∞)
16.(2025陕西模拟预测)已知函数f(x)=blnx
+x2-(b+2)x.
(1)当b=1时,求曲线y=f(x)在点(1,f(1))
处的切线方程;
(2)求f(x)的单调区间.
解析:(1)当b=1时,f(x)=lnx+x2-3x,
f(1)=-2,f′(x)=1x+2x-3
,f′(1)=0,
故曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程
为y=-2.
(2)f(x)=blnx+x2-(b+2)x,其定义域为
(0,+∞),则f′(x)=bx+2x-
(b+2)
=2x
2-(b+2)x+b
x =
(2x-b)(x-1)
x .
①当b2≤0
,即b≤0时,令f′(x)<0,得0<x
<1,令f′(x)>0,得x>1,故f(x)的单调递
减区间为(0,1),单调递增区间为(1,+∞).
②当b2>0
,即b>0时,由f′(x)=0,得x1=
b
2
,x2=1.
(ⅰ)当0<b2<1
,即0<b<2时,
令f′(x)>0,可得0<x<b2
或x>1;
令f′(x)<0,可得b2<x<1
,
故f(x)的单调递增区间为 0,b2
æ
è
ç
ö
ø
÷和(1,+∞),
单调递减区间为 b
2
,1æ
è
ç
ö
ø
÷.
(ⅱ)当b2=1
,即b=2时,f′(x)=
(2x-2)(x-1)
x =
2(x-1)2
x ≥0
,
故f(x)的单调递增区间为(0,+∞),无单调
递减区间.
(ⅲ)当b2>1
,即b>2时,
令f′(x)>0,可得0<x<1或x>b2
;
令f′(x)<0,可得1<x<b2
,
故 f (x)的 单 调 递 增 区 间 为 (0,1)
和 b
2
,+∞æ
è
ç
ö
ø
÷,
单调递减区间为 1,b2
æ
è
ç
ö
ø
÷.
综上,当b≤0时,f(x)的单调递减区间为(0,1),
单调递增区间为(1,+∞);
当0<b<2 时,f(x)的 单 调 递 增 区 间 为
0,b2
æ
è
ç
ö
ø
÷和(1,+∞),单调递减区间为 b2
,1æ
è
ç
ö
ø
÷;
当b=2时,f(x)的单调递增区间为(0,+∞),
无单调递减区间;
当b>2时,f(x)的单调递增区间为(0,1)和
b
2
,+∞æ
è
ç
ö
ø
÷,单调递减区间为 1,b2
æ
è
ç
ö
ø
÷.
334
主题二 第三章 导数及其应用
课时冲关18 利用导数研究函数的极值、最值
学生用书 P271
[基础训练组]
1.(2025沈阳市模拟)设函数f(x)=xex+1,则
( )
A.x=1为f(x)的极大值点
B.x=1为f(x)的极小值点
C.x=-1为f(x)的极大值点
D.x=-1为f(x)的极小值点
解析:D [由于f(x)=xex+1,可得
f′(x)=(x+1)ex,
令f′(x)=(x+1)ex=0,可得x=-1,
令f′(x)=(x+1)ex>0,可得x>-1,即函数
在(-1,+∞)上是增函数,令f′(x)=(x+1)ex
<0可得x<-1,即函数在(-∞,-1)上是减
函数,所以x=-1为f(x)的极小值点.]
2.已知函数f(x)=-x+2sinx,x∈ 0,π2[ ],则
函数f(x)的最大值为 ( )
A.0 B.2-π2
C.3-π3 D.3-
π
6
解析:C [∵f′(x)=-1+2cosx,∴当x∈
0,π3[
ö
ø
÷时,f′(x)>0,f(x)单调递增,
当x∈ π3
,π
2
æ
è
ç ] 时,f′(x)<0,f(x)单调递减,
∴f(x)max=f
π
3
æ
è
ç
ö
ø
÷= 3-π3.
]
3.已知x=e2
是函数f(x)=xln(2x)-ax的极值
点,则实数a的值为 ( )
A.1 B.e2
C.2 D.e
解析:C [由题意可得:f′(x)=ln(2x)+x×
2
2x-a=ln
(2x)+1-a,
因为x=e2
是函数f(x)=xln(2x)-ax 的极
值点,
故f′ e2
æ
è
ç
ö
ø
÷=lne+1-a=2-a=0,得a=2,
经验证:a=2时,f′(x)=ln(2x)-1,
当0<x<e2
时,f′(x)<0,f(x)递减,当x>e2
时,f′(x)>0,f(x)递增,
则x=e2
是函数f(x)=xln(2x)-ax的极小值
点,故a=2.]
4.如图,可导函数y=f(x)在点P(x0,f(x0))处
的切线为l:y=g(x),设h(x)=f(x)-g(x),
则下列说法正确的是 ( )
A.∃x∈R,h(x)>0
B.∀x∈R,h′(x)<0
C.h′(x0)=0,x=x0 是h(x)的极大值点
D.h′(x0)=0,x=x0 是h(x)的极小值点
解析:C [因函数y=f(x)在点P(x0,f(x0))
处的切线为y-f(x0)=f′(x0)(x-x0),即
g(x)=f′(x0)x-x0f′(x0)+f(x0),
则h(x)=f(x)-g(x)
=f(x)-f′(x0)x+x0f′(x0)-f(x0),
于是,h′(x)=f′(x)-f′(x0),由图知,当x<x0
时,f′(x)>f′(x0),此时h′(x)>0,
当x>x0 时,f′(x)<f′(x0),此时h′(x)<0.
对于B项,由上分析,B项显然错误;
对于C,D项,由上分析,当x<x0 时,h(x)单调
递增;当x>x0 时,h(x)单调递减,
即当x=x0 时,h(x)取得极大值,且h′(x0)=0,
故C项正确,D项错误;对于 A 项,由以上分析
知x=x0 时,h(x)取得极大值h(x0)=0,也是
最大值,则有∀x∈R,h(x)≤0,故 A 项错误.]
5.已 知 y=f(x)是 奇 函 数,当 x∈ (0,2)时,
f(x)=lnx-axa>12
æ
è
ç
ö
ø
÷,当x∈(-2,0)时,
f(x)的最小值为1,则a的值为 ( )
A.14 B.
1
3 C.
1
2 D.1
解析:D [∵f(x)是奇函数,∴f(x)在(0,2)上
的最大值为-1.当x∈(0,2)时,f′(x)=1x-a
,令
f′(x)=0得x=1a
,又a>12
,∴0<1a<2.
当
0<x<1a
时,f′(x)>0,f(x)在 0,1a
æ
è
ç
ö
ø
÷ 上单调
递增;当x>1a
时,f′(x)<0,f(x)在 1a
,2æ
è
ç
ö
ø
÷ 上
单调递减,∴f(x)max=f
1
a
æ
è
ç
ö
ø
÷=ln1a-a
1
a=
-1,解得a=1.]
434
高考总复习 数学(BS)
6.函数f(x)=a2x
2-sinx,若f(x)在 0,π2
æ
è
ç
ö
ø
÷ 上
有最小值,则实数a的取值范围是 ( )
A.(0,+∞) B.(0,1)
C.(-∞,0) D.(-1,0)
解析:A [由题意,函数f(x)=a2x
2-sinx,可
得f′(x)=ax-cosx,
若a≤0时,当x∈ 0,π2
æ
è
ç
ö
ø
÷ 时,可得f′(x)<0,
f(x)在 0,π2
æ
è
ç
ö
ø
÷上单调递减,
此时函数f(x)在 0,π2
æ
è
ç
ö
ø
÷ 上没有最小值,不符合
题意;
当a>0时,令f′(x)=0,即ax-cosx=0,即y
=ax与y=cosx的交点,
画出函数y=ax 与y=
cosx的图象,如图所示,
结合图象,可得存在x0∈
0,π2
æ
è
ç
ö
ø
÷,使得f′(x0)=0.
当x∈(0,x0)时,f′(x)
<0,f(x)单调递减;
当x∈ x0,
π
2
æ
è
ç
ö
ø
÷时,f′(x)>0,f(x)单调递增,
此时函数f(x)在 0,π2
æ
è
ç
ö
ø
÷上有最小值,符合题意,
综上可得,实数a的取值范围是(0,+∞).]
7.(多选)函数y=f(x)的
导函数y=f′(x)的图象
如图所示,下列命题中
正确的是 ( )
A.-3是函数y=f(x)
的极值点
B.y=f(x)在区间(-3,1)上单调递增
C.-1是函数y=f(x)的最小值点
D.y=f(x)在x=0处切线的斜率小于零
解析:AB [根 据 导 函 数 图 象 可 知:当 x∈
(-∞,-3)时,f′(x)<0,在x∈(-3,1)时,
f′(x)≥0,∴函数y=f(x)在(-∞,-3)上单
调递减,在(-3,1)上单调递增,故B正确;则-3
是函数y=f(x)的极小值点,故 A 正确;∵ 在
(-3,1)上单调递增,∴-1不是函数y=f(x)
的最小值点,故C不正确;∵函数y=f(x)在x
=0处的导数大于0,∴切线的斜率大于零,故
D不正确.]
8.(多选)(2024新课标Ⅰ卷)设函数f(x)=(x
-1)2(x-4),则 ( )
A.x=3是f(x)的极小值点
B.当0<x<1时,f(x)<f(x2)
C.当1<x<2时,-4<f(2x-1)<0
D.当-1<x<0时,f(2-x)>f(x)
解析:ACD [首先有f(x)=(x-1)2(x-4),
则f′(x)=3(x-1)(x-3),
对于 A 有,x=3左右的两侧符号变化为由负到
正,故其为极小值点,故 A 正确;
对于B有,当0<x<1时,函数单调递增且x2<
x,故f(x2)<f(x),故B错误;
对于C有,当1<x<2时,得1<2x-1<3且
f(1)=0,f(3)=-4,故-4<f(2x-1)<0,故
C正确;
对于 D 有,当-1<x<0时,f(x)单调递增,
f(2-x)>f (x)成 立,故 D 正 确.故 选
择 ACD.]
9.f(x)=|ln(ax)-2|+ax,f(x)的最小值为
.
解析:令ax=t∈(0,+∞),则y=|lnt-2|+t
=
t+lnt-2,t≥e2,
t-lnt+2,0<t<e2,{
当t≥e2 时,y=lnt+t-2单调递增,ymin=e2,
当0<t<e2 时,令g(t)=-lnt+t+2,
g′(t)=-1t+1=
t-1
t
,
0<t<1时,g′(t)<0,g(t)递减,
t>1时,g′(t)>0,g(t)递增,∴g(t)min=g(1)=3.
综上,f(x)min=3.
答案:3
10.已知a>0,函数g(x)=x+1+ax -2
在[2,+∞)
上的最小值为1,则a= .
解析:由题意得g′(x)=1-1+ax2
=x
2-(1+a)
x2
,
当 1+a≤2,即0<a≤3时,g′(x)>0,g(x)
在[2,+∞)上单调递增,
故g(t)min=g(2)=
1+a
2 =1
,解得a=1;
当 1+a>2,即a>3时,当2≤x< 1+a时,
g′(x)<0,g(x)单调递减,
当x> 1+a时,g′(x)>0,g(x)单调递增,
故g(x)min=g(1+a)=2 1+a-2=1,解得
a=54
,不符合a>3,舍去,
综上,a=1.
答案:1
534
主题二 第三章 导数及其应用
11.设函数f(x)=lnx-12ax
2-bx,若x=1是f(x)
的极大值点,则实数a的取值范围为 .
解析:f(x)的定义域为(0,+∞),f′(x)=1x-
ax-b,由f′(1)=0,得b=1-a.
∴f′(x)=1x-ax+a-1=
-ax2+1+ax-x
x
=-
(ax+1)(x-1)
x .
①若a≥0,当0<x<1时,f′(x)>0,f(x)单
调递增;当x>1时,f′(x)<0,f(x)单调递减,
所以x=1是f(x)的极大值点.
②若a<0,由f′(x)=0,得x=1或x=-1a.
因为x=1是f(x)的极大值点,所以-1a>1
,
解得-1<a<0.综合①②得实数a的取值范
围是(-1,+∞).
答案:(-1,+∞)
12.已知函数f(x)=ax-1-lnx(a∈R).
(1)讨论函数f(x)的定义域内的极值点的
个数;
(2)若函数f(x)在x=1处取得极值,∀x∈
(0,+∞),f(x)≥bx-2恒成立,求实数b的最
大值.
解:(1)f(x)的定义域为(0,+∞).
f′(x)=a-1x=
ax-1
x .
当a≤0时,f′(x)≤0在 (0,+∞)上恒成立,
函数f(x)在(0,+∞)上单调递减.
f(x)在(0,+∞)上没有极值点.
当a>0时,由f′(x)>0,得x>1a
,
所 以 f (x)在 0,1a
æ
è
ç
ö
ø
÷ 上 单 调 递 减,在
1
a
,+∞æ
è
ç
ö
ø
÷上单调递增,即f(x)在x=1a
处有
极小值.
综上,当a≤0时,f(x)在(0,+∞)上没有极值
点;当a>0时,f(x)在(0,+∞)上有一个极
值点.
(2)∵函数f(x)在x=1处取得极值,
f′(1)=a-1=0,则a=1,
从而f(x)=x-1-lnx.
因此f(x)≥bx-2,即1+1x-
lnx
x ≥b
,
令g(x)=1+1x-
lnx
x
,则g′(x)=lnx-2x2
,
由g′(x)≥0,得x≥e2,
则g(x)在(0,e2)上单调递减,在(e2,+∞)上
单调递增,g(x)min=g(e2)=1-
1
e2
,故实数b
的最大值是1-1
e2
.
[能力提升组]
13.(多选)(2024新课标Ⅱ卷)设函数f(x)=
2x3-3ax2+1,则 ( )
A.当a>1时,f(x)有三个零点
B.当a<0时,x=0是f(x)的极大值点
C.存在a,b,使得x=b为曲线f(x)的对称轴
D.存在a,使得点(1,f(1))为曲线y=f(x)的
对称中心
解析:AD [求导得f′(x)=6x(x-a),于是:
A 正确,当a>1时,极大值f(0)=1>0,极小
值f(a)=1-a3<0,所以必有三个零点;B错,
a<0时,x=0应为极小值点;C 错,任何三次
函数不存在对称轴;D正确,当a=2时f(x)=
2(x-1)3-6(x-1)-3,关 于(1,-3)中 心
对称.]
14.(2025陕西西北工业大学附属中学模拟)已
知函数f(x)=[ax2-(4a+1)x+4a+3]ex,
若x=2是f(x)的极小值点,则实数a的取值
范围是 ( )
A.-∞,23
æ
è
ç ] B.12,+∞
æ
è
ç
ö
ø
÷
C.(-∞,0) D.(-1,+∞)
解析:B [由f(x)=[ax2-(4a+1)x+4a+
3]ex,得f′(x)=(ax-1)(x-2)ex,
令f′(x)=(ax-1)(x-2)ex>0⇒(ax-1)(x
-2)>0,
若a<0,则(ax-1)(x-2)>0⇒1a<x<2
,此
时 在 1
a
,2æ
è
ç
ö
ø
÷ 上 单 调 递 增,在 (2,+ ∞ ),
-∞,1a
æ
è
ç
ö
ø
÷上单调递减,这与x=2是f(x)的
极小值点矛盾,故舍去.
若a=0,可知x=2是f(x)的极大值点,故不
符合题意.
若1
2>a>0
,(ax-1)(x-2)>0⇒x<2,x>
1
a
,此时f(x)在(-∞,2), 1a
,+∞æ
è
ç
ö
ø
÷ 上单调
递增,在 2,1a
æ
è
ç
ö
ø
÷ 上 单 调 递 减,可 知 x=2 是
f(x)的极大值点,故不符合题意.
634
高考总复习 数学(BS)
当a>12
,(ax-1)(x-2)>0⇒x>2,x<1a
,
此时f(x)在 -∞,1a
æ
è
ç
ö
ø
÷(2,+∞)上单调递增,
在 2,1a
æ
è
ç
ö
ø
÷上单调递减,可知x=2是f(x)的极
小值点,符合题意.
若a=12
,f(x)在定义域内单调递增,无极值,
不符合题意,舍去.综上可知实数a 的取值范
围是 1
2
,+∞æ
è
ç
ö
ø
÷.]
15.(2025长沙市模拟)在半径为R的圆内,作内
接等 腰 △ABC,当 底 边 上 高 h∈ (0,t]时,
△ABC的面积取得最大值3 3R
2
4
,则t的取值
范围是 .
解析:设圆内接等腰三角形的底边长为2x,高
为h,△ABC 的面积为S,则x2=h(2R-h),
∵S=xh,
∴S2=x2h2=h3(2R-h)=-h4+2Rh3(0<h
<2R),
令f(h)=-h4+2Rh3,(0<h<2R),
∴f′(h)=-4h3+6Rh2=2h2(3R-2h),
令f′(h)=0,解得h=3R2.
当0<h<3R2
时,f′(h)>0,函 数f(h)单 调
递增,当3R
2 <h<2R
时,f′(h)<0,函数f(h)
单调递减.
∴f(h)max=f
3R
2
æ
è
ç
ö
ø
÷=27R
4
16
,∴Smax=
3 3R2
4
,
∴h=3R2 ∈
(0,t],
∴t的取值范围为 3R2
,2R[ öø÷.
答案:3R
2
,2R[ öø÷
16.(2025北京人大附中模拟)已知函数f(x)=
ex(x-a)2.
(1)若f(x)在x=-1处的切线与x 轴平行,
求a的值;
(2)f(x)有两个极值点x1,x2,比较f
x1+x2
2
æ
è
ç
ö
ø
÷
与f
(x1)+f(x2)
2
的大小;
(3)若f(x)在[-1,1]上的最大值为4e,求a
的值.
解:(1)f′(x)=ex (x-a)2 +ex 2(x-a)
=ex[x2+(2-2a)x+a2-2a],
由f′(-1)=e-1[1-(2-2a)+a2-2a]=0,
解得a=±1,
当a=1时,f(x)=ex(x-1)2,f(-1)=4e-1,
符合题意;
当a=-1时,f(x)=ex(x+1)2,f(-1)=0,
此时切线与x轴重合,不符合题意;
所以a=1.
(2)由(1)知:f′(x)=ex(x2+(2-2a)x+a2-2a)
=ex(x-a)[x-(a-2)],令f′(x)=0,可得x
=a或a-2,
则f(x)在(-∞,a-2),(a,+∞)上单调递
增,在(a-2,a)上单调递减,则a-2,a是f(x)
的两个极值点,不妨设x1=a-2,x2=a,
则f
x1+x2
2
æ
è
ç
ö
ø
÷=fa-2+a2
æ
è
ç
ö
ø
÷=f(a-1)=ea-1,
f(x1)+f(x2)
2 =
f(a-2)+f(a)
2 =
4ea-2+0
2
=2ea-2,
又ea-1=eea-2>2ea-2,
即f
x1+x2
2
æ
è
ç
ö
ø
÷>f
(x1)+f(x2)
2 .
(3)由(2)知:f(x)在(-∞,a-2),(a,+∞)上
单调递增,在(a-2,a)上单调递减.
当a≥3时,a-2≥1,则f(x)在[-1,1]上单
调递增,则f(x)max=f(1)=e(1-a)2=4e,解
得a=3或-1,故a=3;
当1<a<3 时,-1<a-2<1,则 f(x)在
[-1,a-2)上单调递增,在(a-2,1]上单调递
减,则f(x)max=f(a-2)=4ea-2=4e,解得a
=3,不满足1<a<3,不合题意;
当a=1时,a-2=-1,则f(x)在[-1,1]上
单调递减,则f(x)max=f(-1)=e-1(-1-
a)2=4e≠4e
,不合题意;
当-1<a<1时,a-2<-1,则f(x)在[-1,a)上
单调递减,在(a,1]上单调递增,则f(x)max=
{f(-1),f(1)}max,
若f(-1)≥f(1),则f(x)max=f(-1)=e-1
(-1-a)2=4e,解得a=2e-1或-2e-1,不
满足-1<a<1,不合题意,
若f(1)>f(-1),则f(x)max=f(1)=e(1-a)2=
4e,解得a=3或-1,不满足-1<a<1,不合
题意;
当a≤-1时,则f(x)在[-1,1]上单调递增,
则f(x)max=f(1)=e(1-a)2=4e,解得a=3
或-1,故a=-1;
综上,a=3或-1.
734
主题二 第三章 导数及其应用
课时冲关19 函数中的构造问题
学生用书 P273
[基础训练组]
1.已知定义在R上的函数f(x)满足f(2)=20,且
f(x)的导函数f′(x)满足f′(x)>6x2+2,则不
等式f(x)>2x3+2x的解集为 ( )
A.{x|x>-2} B.{x|x>2}
C.{x|x<2} D.{x|x<-2或x>2}
解析:B [令函数g(x)=f(x)-2x3-2x,则
g′(x)=f′(x)-6x2-2>0,所以g(x)在 R上
单调递增.
因为g(2)=f(2)-2×23-2×2=0,所以原不
等式等价于g(x)>0=g(2),
所以所求不等式的解集为{x|x>2}.]
2.已知a,b,c∈ 1e
,+∞æ
è
ç
ö
ø
÷,且ln5
a =-5lna
,ln3
b
=-3lnb,ln2c =-2lnc
,则 ( )
A.b<c<a B.c<b<a
C.a<c<b D.a<b<c
解析:A [设函数f(x)=xlnx,f′(x)=1+lnx,
当x∈ 1e
,+∞æ
è
ç
ö
ø
÷,f′(x)>0,此时f(x)单调递
增,当x∈ 0,1e
æ
è
ç
ö
ø
÷,f′(x)<0,此时f(x)单调递
减,由题ln5
a =-5lna
,ln3
b =-3lnb
,ln2
c =
-2lnc,得alna=15ln
1
5
,blnb=13ln
1
3
,clnc
=12ln
1
2=
1
4ln
1
4
,因为1
5<
1
4<
1
3<
1
e
,所以
1
5ln
1
5>
1
4ln
1
4>
1
3ln
1
3
,则alna>clnc>blnb,
且a,b,c∈ 1e
,+∞æ
è
ç
ö
ø
÷,所以a>c>b.]
3.已知f(x)是定义在R上的奇函数,f(-1)=0,
当x<0时,xf′(x)+f(x)<0,则使得f(x)>0
成立的x的取值范围是 ( )
A.(-∞,-1)∪(0,1)
B.(-1,0)∪(1,+∞)
C.(-∞,-1)∪(-1,0)
D.(0,1)∪(1,+∞)
解析:B [构造函数F(x)=xf(x),
因为f(x)为奇函数,所以F(-x)=-xf(-x)
=xf(x)=F(x),所以F(x)为偶函数,
因为当x<0时,xf′(x)+f(x)<0,即F′(x)<0,
所以x<0时,函数F(x)单调递减,x>0时,函
数F(x)单调递增,
因为f(-1)=0,所以F(-1)=(-1)f(-1)=0.
F(1)=0.因为f(x)>0,所以F
(x)
x >0
,
所以
x>0,
F(x)>0{ 或
x<0,
F(x)<0,{ 所以x>1或-1<
x<0.]
4.(2025江苏模拟)f(x)在(0,+∞)上的导函数
为f′(x),xf′(x)>2f(x),则下列不等式成立
的是 ( )
A.20242f(2025)>20252f(2024)
B.20242f(2025)<20252f(2024)
C.2024f(2025)>2025f(2024)
D.2024f(2025)<2025f(2024)
解析:A [令g(x)=f
(x)
x2
(x>0),则g′(x)=
x2f′(x)-2xf(x)
x4
=xf′
(x)-2f(x)
x3
,
∵xf′(x)>2f(x),∴g′(x)>0,
∴g(x)在(0,+∞)上单调递增,
∴g(2024)<g(2025),即f
(2024)
20242
<f
(2025)
20252
,
∴20242f(2025)>20252f(2024).]
5.设a=ln3,b= 3ln2,c= 2ln3,则a、b、c的大
小关系是 ( )
A.a>b>c B.b>c>a
C.c>a>b D.c>b>a
解析:D [构造函数f(x)=2lnxx
,其中x>0,
则f′(x)=2
(1-lnx)
x2
,
当0<x<e时,f′(x)>0,所以函 数f(x)在
(0,e)上单调递增,
834
高考总复习 数学(BS)
因为0< 2< 3<e,则f(2)<f(3),
即2ln 2
2
<2ln 3
3
,即 3ln2< 2ln3,
所以b<c,
因为35=243<256=28,故5ln3<8ln2,即ln3
<85ln2< 3ln2
,即a<b,
因此,c>b>a.]
6.(2025安徽模拟)已知a=eπ-3,b=ln(eπ-
2e),c=π-2,则 ( )
A.b<c<a B.b<a<c
C.c<a<b D.c<b<a
解析:A [由a=eπ-3,b=ln(eπ-2e),
即a=e(π-2)-1,b=ln(eπ-2e)=ln(π-2)+1,
令f(x)=ex-1-x(x>1),则f′(x)=ex-1-1>0
在(1,+∞)上恒成立,
故f(x)在(1,+∞)上单调递增,
则有f(π-2)=e(π-2)-1-(π-2)>f(1)=0,即
a>c,令g(x)=lnx-x+1(x>1),
则g′(x)=1x-1=
1-x
x <0
在(1,+∞)上恒成
立,故g(x)在(1,+∞)上单调递减,
则有g(π-2)=ln(π-2)+1-(π-2)<g(1)
=0,即b<c,故b<c<a.]
7.设a=2ln1.01,b= 1.02-1,c= 1101
,则 ( )
A.a<b<c B.c<a<b
C.b<a<c D.c<b<a
解析:D [令f(x)=lnx,g(x)= x-1,
h(x)=f(x)-g(x)=lnx- x+1,
h′(x)=1x-
1
2 x
=2- x2x
,可以判断h(x)在
[0,4]上单调递增,
a-b=2ln1.01- 1.02+1=ln1.012- 1.02+1
=ln1.0201- 1.02+1>ln1.02- 1.02+1
=h(1.02)>h(1)=0,
所以a>b,
(b+1)2-(c+1)2=1.02- 1+ 1101
æ
è
ç
ö
ø
÷
2
= 2100-
2
101-
1
1012
=202-200100×101-
1
1012
= 2100×101-
1
1012
>0,
所以(b+1)2>(c+1)2,
又因为b= 1.02-1>0,c= 1101>0
,
所以b+1>c+1,即b>c,所以c<b<a.]
8.设函数f(x)的定义域为(0,+∞),f′(x)是函
数f(x)的导函数,f(x)+(xlnx)f′(x)>0,则
下列不等关系正确的是 ( )
A.f(3)log23>f(2) B.f
π
3
æ
è
ç
ö
ø
÷lnπ3<0
C.f(3)>2f(9) D.f
1
e2
æ
è
ç
ö
ø
÷<0
解析:A [函数f(x)的定义域为(0,+∞),则
f(x)+(xlnx)f′(x)>0⇔1xf
(x)+f′(x)lnx>
0,令g(x)=f(x)lnx,x>0,则g(x)=1xf
(x)
+f′(x)lnx>0,即g(x)在(0,+∞)上单 调
递增,
对于 A,g(3)>g(2),即f(3)ln3>f(2)ln2⇔
f(3)log23>f(2),A 正 确;对 于 B,g
π
3
æ
è
ç
ö
ø
÷ >
g(1),即f(3)lnπ3>f
(1)ln1=0,B不正确;对
于C,g(3)<g(9),即f(3)ln3<f(9)ln9=
2f(9)ln3⇔f(3)<2f(9),C 不正确;对于 D,
g
1
e2
æ
è
ç
ö
ø
÷<g(1),即f
1
e2
æ
è
ç
ö
ø
÷ln1
e2
<f(1)ln1=0,有
-2f
1
e2
æ
è
ç
ö
ø
÷<0⇔f
1
e2
æ
è
ç
ö
ø
÷>0,D不正确.]
9.已知不等式x+mlnx+1
ex
≥xm 对x∈(1,+∞)上
恒成立,则实数m的最小值为 .
解析:x+mlnx+1
ex
≥xm 可变为x+1
ex
≥xm-
mlnx⇒x+e-x≥xm-lnxm,
再变形可得,e-x-lne-x≥xm-lnxm,
设f(x)=x-lnx(x>0),原不等式等价于
f(e-x)≥f(xm),因为f′(x)=1-1x=
x-1
x
,所
以函数f(x)在(0,1)上单调递减,在(1,+∞)上
单调递增,而x>1,e-x=1
ex
∈(0,1),
934
主题二 第三章 导数及其应用
当m<0时,0<xm<1,所以由f(e-x)≥f(xm),
可得e-x≤xm,
因为x>1,所以lne-x≤lnxm⇒m≥- xlnx.
设φ(x)=-
x
lnx
(x>1),φ′(x)=-
lnx-1
(lnx)2
=
1-lnx
(lnx)2
,所以函数φ(x)在(1,e)上单调递增,在
(e,+∞)上单调递减,所以φ(x)max=φ(e)=
-e,即-e≤m<0.
当m=0时,不等式x+1
ex
≥1在x∈(1,+∞)
上恒成立;
当 m >0 时,xm >1,无 论 是 否 存 在 m ∈
(0,+∞),使得f(e-x)≥f(xm)在x∈(1,+∞)
上恒成立,都可判断实数m 的最小值为-e.
答案:-e
10.(2025江苏常州期末)已知定义在 R上的奇
函数f(x)满足f(2+x)=f(-x),且当x∈
[0,1]时f′(x)>π,则不等式f(x)≤sinπx在
[-3,3]上的解集为 .
解析:因为f(x)为定义在R上的奇函数,
则f(-x)=-f(x),且f(0)=0,
所以f(2+x)=f(-x)=-f(x),
则f(4+x)=-f(x+2)=f(x),
所以函数f(x)为周期为4的函数,且图象关
于x=1对称.
令g(x)=f(x)-πx,x∈[0,1],
则g′(x)=f′(x)-π>0,
所以函数g(x)在[0,1]上单调递增,
所以当x∈[0,1]时,g(x)≥g(0)=0,
即f(x)≥πx.
设h(x)=sinπx-πx,x∈[0,1],
则h′(x)=πcosπx-π=π(cosπx-1)≤0,
所以函数h(x)在[0,1]上单调递减,
则当x∈[0,1]时,h(x)≤h(0)=0,
即sinπx≤πx,
所以f(x)≥sinπx在[0,1]上恒成立,
结合对称性可画出函数f(x)和y=sinπx在
[-3,3]上的简图,如图所示:
由图象可知,不等式f(x)≤sinπx 在[-3,3]
上的解集为[-2,0]∪[2,3].
答案:[-2,0]∪[2,3]
[能力提升组]
11.已知函数f(x)是定义在 R上的偶函数,其导
函数为f′(x),且当x<0时,2f(x)+xf′(x)
<0,则不等式(x-2024)2f(x-2024)-
f(-1)<0的解集为 ( )
A.(-∞,2025)
B.(2023,2025)
C.(-∞,2025)∪(2023,+∞)
D.(-∞,2023)∪(2025,+∞)
解析:D [令F(x)=x2f(x),
则F′(x)=2xf(x)+x2f′(x)=x[2f(x)+
xf′(x)],当x<0时,2f(x)+xf′(x)<0,
所以当x<0时,F′(x)=x[2f(x)+xf′(x)]
>0,即F(x)在(-∞,0)上是增函数,
由题 意f(x)是 定 义 在 R 上 的 偶 函 数,所 以
f(-x)=f(x),所以F(-x)=(-x)2f(-x)
=x2f(x)=F(x),所 以 F(x)是 偶 函 数,在
(0,+∞)递减,所以F(x-2024)=
(x-2024)2f(x-2024),F(-1)
=(-1)2f(-1)=f(-1),即不等式等价为
F(x-2024)<F(-1),所以|x-2024|>1,
所以x<2023或x>2025.]
12.已知可导函数f(x)是定义在 -π2
,π
2
æ
è
ç
ö
ø
÷ 上的
奇函数.当x∈ 0,π2
æ
è
ç
ö
ø
÷ 时,f(x)+f′(x)tanx
>0,则不等式 cosxf x+π2
æ
è
ç
ö
ø
÷ +sinx
f(-x)>0的解集为 ( )
A.-π2
,-π6
æ
è
ç
ö
ø
÷ B.-π6
,0æ
è
ç
ö
ø
÷
C.-π2
,-π4
æ
è
ç
ö
ø
÷ D.-π4
,0æ
è
ç
ö
ø
÷
044
高考总复习 数学(BS)
解析:D [当x∈ 0,π2
æ
è
ç
ö
ø
÷ 时,f(x)+f′(x)tanx
>0,则cosxf(x)+f′(x)sinx>0,
则函数sinxf(x)在 0,π2
æ
è
ç
ö
ø
÷ 上单调递增,又可
导函数f(x)是定义在 -π2
,π
2
æ
è
ç
ö
ø
÷上的奇函数
则sinxf(x)是 -π2
,π
2
æ
è
ç
ö
ø
÷ 上的偶函数,且在
-π2
,0æ
è
ç
ö
ø
÷单调递减,
由
-π2<x+
π
2<
π
2
,
-π2<-x<
π
2
ì
î
í
ï
ï
ï
ï
可得x∈ -π2
,0æ
è
ç
ö
ø
÷,
则x+π2∈ 0
,π
2
æ
è
ç
ö
ø
÷,-x∈ 0,π2
æ
è
ç
ö
ø
÷,
则x∈ -π2
,0æ
è
ç
ö
ø
÷ 时,不等式cosxfx+π2
æ
è
ç
ö
ø
÷ +
sinxf(-x)>0,
可化为sin x+π2
æ
è
ç
ö
ø
÷f x+π2
æ
è
ç
ö
ø
÷>
sin(-x)f(-x),
又由函数sinxf(x)在 0,π2
æ
è
ç
ö
ø
÷ 上单调递增,且
-x∈ 0,π2
æ
è
ç
ö
ø
÷,x+π2∈ 0
,π
2
æ
è
ç
ö
ø
÷,
则有π
2>x+
π
2>-x>0
,
解之得-π4<x<0.
]
13.已知λ>0,对任意的x∈(0,+∞),不等式
e2λx-lnx2λ ≥0
恒成立,则λ的最小值为 .
解析:∵对于任意x∈(0,+∞),λ>0,不等式
e2λx-lnx2λ ≥0
恒成立,
∴对 于 任 意 x∈ (0,+ ∞),2λe2λx ≥lnx⇔
2λxe2λx≥xlnx=lnxelnx,即2λxe2λx≥lnx
elnx恒成立,
当0<x≤1时,2λxe2λx>0≥lnxelnx;
当x>1,lnx>0,
设f(x)=xex,则f′(x)=ex(1+x)>0,所以
f(x)=xex 在x∈(0,+∞)上单调递增,
由f(2λx)≥f(lnx),知 2λx≥lnx,即λ≥
lnx
2x
,即λ≥ lnx2x
æ
è
ç
ö
ø
÷
max
,
设g(x)=lnx2x
,x∈(0,+∞),求导g′(x)=
2(1-lnx)
4x2
,令g′(x)=0,得x=e,
当x>e时,g′(x)<0,g(x)单调递减;当0<x
<e时,g′(x)>0,g(x)单调递增;
∴g(x)在x=e处取得极大值,且为最大值,
g(x)max=g(e)=
lne
2e=
1
2e.
所以λ≥12e
时,不等式e2λx-lnx2λ ≥0
恒成立.
答案:1
2e
14.若关于x的不等式alnx+1≤x(ex-a)(a∈
R)恒成立,则a的取值范围是 .
解析:alnx+1≤x(ex-a),整理为xex-ax-
alnx-1≥0,其中xex=elnxex=ex+lnx,故
ex+lnx-a(x+lnx)-1≥0,令x+lnx=t∈R,
则et-at-1≥0,f(t)=et-at-1,注意到:
f(0)=0,其中f′(t)=et-a,当a=1时,令
f′(t)>0,解得t>0,令f′(t)<0,解得t<0,则
f(t)≥f(0)=0,满足题意;
当a>1时,令f′(t)>0,得t>lna,令f′(t)<0,
得t<lna,则f(t)=et-at-1在(lna,+∞)
上单调递增,在(-∞,lna)上单调递减,且
lna>0,f(0)=0,所以当t∈(0,lna)时,
f(t)<f(0)=0,不合题意,舍去;
故不满足题意,舍去;
当0<a<1 时,令f′(t)>0,得t>lna,令
f′(t)<0,得t<lna,所以f(t)在(-∞,lna)
上单调递减,在(lna,+∞)上单调递增,且lna
<0,f(0)=0,所以当t∈(lna,0)时,f(t)<
f(0)=0,不合题意,舍去;当a≤0时,f(-1)
=e-1+a-1<0,故不合题意,舍去.
综上,a的取值范围是{1}.
答案:{1}
144
主题二 第三章 导数及其应用
课时冲关20 导数的综合应用
学生用书 P274
1.已知函数f(x)=xlnx(x>0).
(1)求函数f(x)的极值;
(2)若 存 在 x∈ (0,+ ∞),使 得 f(x)≤
-x2+mx-3
2
成立,求实数m 的最小值.
解:(1)由f(x)=xlnx,得f′(x)=1+lnx,定
义域为(0,+∞),
令f′(x)>0,得x>1e
;令f′(x)<0,得0<x<1e.
所 以 f (x)在 0,1e
æ
è
ç
ö
ø
÷ 上 单 调 递 减,在
1
e
,+∞æ
è
ç
ö
ø
÷上单调递增.
所以f(x)在x=1e
处取得极小值,且为f 1e
æ
è
ç
ö
ø
÷
=-1e
,无极大值.
(2)由f(x)≤-x
2+mx-3
2
,
得m≥2xlnx+x
2+3
x .
问题转化为m≥ 2xlnx+x
2+3
x
æ
è
ç
ö
ø
÷
min
.
令g(x)=2xlnx+x
2+3
x =2lnx+x+
3
x
(x>0).
则g′(x)=2x+1-
3
x2
=x
2+2x-3
x2
=
(x+3)(x-1)
x2
.
由g′(x)>0,得x>1;
由g′(x)<0,得0<x<1.
所以g(x)在(0,1)上单调递减,在(1,+∞)上
单调递增.
所以g(x)min=g(1)=4,则m≥4.
故m 的最小值为4.
2.(2025天津市南开中学月考)已知函数f(x)
=alnx+x.
(1)讨论f(x)的单调性;
(2)当a=1时,证明:xf(x)<ex.
解:(1)f(x)的定义域为(0,+∞),
f′(x)=ax+1=
x+a
x .
当a≥0时,f′(x)>0,
所以f(x)在(0,+∞)上单调递增.
当a<0时,若x∈(-a,+∞),则f′(x)>0;
若x∈(0,-a),则f′(x)<0.
所以f(x)在(-a,+∞)上单调递增,
在(0,-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(-a,+∞)上单调递增,在
(0,-a)上单调递减.
(2)当a=1时,要证xf(x)<ex,
即证x2+xlnx<ex,即证1+lnxx <
ex
x2
.
令函数g(x)=1+lnxx
,
则g′(x)=1-lnxx2
.令g′(x)>0,得x∈(0,e);
令g′(x)<0,得x∈(e,+∞).
所以g(x)在(0,e)上单调递增,在(e,+∞)上单
调递减,
所以g(x)max=g(e)=1+
1
e
,令函数h(x)=
ex
x2
,则h′(x)=e
x(x-2)
x3
.
当x∈(0,2)时,h′(x)<0;当x∈(2,+∞)时,
h′(x)>0.
所以h(x)在(0,2)上单调递减,在(2,+∞)上
单调递增,
所以h(x)min=h(2)=
e2
4.
因为e
2
4- 1+
1
e
æ
è
ç
ö
ø
÷>0,
所以h(x)min>g(x)max,
即1+lnxx <
ex
x2
,从而xf(x)<ex 得证.
3.(2025山东济南高三期末)已知函数f(x)=
-x3+ax-14
,g(x)=ex -e(e为自然对数
的底数).
(1)若曲线y=f(x)在(0,f(0))处的切线与曲
线y=g(x)在(0,g(0))处的切线互相垂直,求
实数a的值;
244
高考总复习 数学(BS)
(2)设函数h(x)=
f(x),f(x)≥g(x),
g(x),f(x)<g(x),{ 试讨论
函数h(x)零点的个数.
解:(1)f′(x)=-3x2 +a,g′(x)=ex,所 以
f′(0)=a,g′(0)=1,由题意,知a=-1.
(2)易知函数g(x)=ex-e在 R上单调递增,仅
在x=1处有一个零点,且x<1时,g(x)<0,
又f′(x)=-3x2+a,
①当a≤0时,f′(x)≤0,f(x)在 R 上单调递
减,且过点 0,-14
æ
è
ç
ö
ø
÷,f(-1)=34-a>0
,
即f(x)在x≤0 时 必 有 一 个 零 点,此 时y=
h(x)有两个零点;
②当a>0时,令f′(x)=-3x2+a=0,得两根
为x1=-
a
3<0
,x2=
a
3>0
,
则- a3
是函数f(x)的一个极小值点,a3
是函
数f(x)的一个极大值点,
而f - a3
æ
è
ç
ö
ø
÷=- - a3
æ
è
ç
ö
ø
÷
3
+a - a3
æ
è
ç
ö
ø
÷-14
=-2a3
a
3-
1
4<0.
现在讨论极大值的情况:
f a3
æ
è
ç
ö
ø
÷=- a
3
æ
è
ç
ö
ø
÷
3
+a a3-
1
4=
2a
3
a
3-
1
4
,
当f a3
æ
è
ç
ö
ø
÷<0,即a<34
时,
函数y=f(x)在(0,+∞)上恒小于零,此时y=
h(x)有两个零点;
当f a3
æ
è
ç
ö
ø
÷=0,即a=34
时,函数y=f(x)在
(0,+∞)上有一个零点x0=
a
3=
1
2
,此时y=
h(x)有三个零点;
当f a3
æ
è
ç
ö
ø
÷ >0,即a>34
时,函 数y=f(x)在
(0,+∞)上有两个零点,一个零点小于 a3
,一
个零点大于 a
3
,
若f(1)=a-54<0
,即a<54
时,y=h(x)有四
个零点;
若f(1)=a-54=0
,即a=54
时,y=h(x)有三
个零点;
若f(1)=a-54>0
,即a>54
时,y=h(x)有两
个零点.
综上所述,当a<34
或a>54
时,y=h(x)有两个
零点;当a=34
或a=54
时,y=h(x)有三个零
点;当3
4<a<
5
4
时,y=h(x)有四个零点.
4.(2025天津崇化中学期末)已知函数f(x)=
alnx
x+1+
b
x
,曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切
线方程为x+2y-3=0.
(1)求a,b的值;
(2)证明:当x>0,且x≠1时,f(x)>lnxx-1.
解:(1)f′(x)=
a x+1x -lnx
æ
è
ç
ö
ø
÷
(x+1)2
-b
x2
.由于直线
x+2y-3=0的斜率为-12
,且过点(1,1),所
以
f(1)=1,
f′(1)=-12
,{ 即
b=1,
a
2-b=-
1
2
,{
解得
a=1,
b=1.{
(2)证明:由(1)知f(x)=lnxx+1+
1
x
,所以f(x)
>lnxx-1⇔
lnx
x+1+
1
x>
lnx
x-1⇔
2lnx
1-x2
+1x>0⇔
H(x)= 2
1-x2
lnx-12 x-
1
x
æ
è
ç
ö
ø
÷[ ] >0.构造函
数h(x)=lnx-12 x-
1
x
æ
è
ç
ö
ø
÷(x>0),则h′(x)=
1
x-
1
2 1+
1
x2
æ
è
ç
ö
ø
÷=-
(x-1)2
2x2
≤0,于是h(x)在
(0,+∞)上单调递减.
当0<x<1 时,h(x)单调递减,所以h(x)>
h(1)=0,于是 H(x)= 1
1-x2
h(x)>0;当x>1
时,h(x)单调递减,所以h(x)<h(1)=0,于是
H(x)= 1
1-x2
h(x)>0.
综上所述,当x>0,且x≠1时,f(x)>lnxx-1.
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主题二 第三章 导数及其应用