内容正文:
第02讲 导数与函数的单调性
目录
01 常考题型过关练
题型01 函数与导函数图象之间的关系
题型02 利用导数求不含参函数的单调性
题型03 利用导数求可分离型含参函数的单调性
题型04 利用导数求不可分离型含参函数的单调性
题型05 根据函数单调性求参数值或范围
02 核心突破提升练
03 真题溯源通关练
01 函数与导函数图象之间的关系
1.已知为的导函数,的图象如图所示,则函数的图象可能为( )
A.B.C.D.
2.设函数在定义域内可导,的图象如图所示,则其导函数的图象可能是( )
A. B. C. D.
3.已知可导函数的部分图象如图所示,为函数的导函数,下列结论不一定成立的是( )
A. B.
C. D.
4.已知函数与的图象如图所示,则函数( )
A.在区间上是减函数 B.在区间上是减函数
C.在区间上是减函数 D.在区间上是减函数
5.函数的图象如图所示,设的导函数为,则的解集为 ( )
A. B.
C. D.
6.已知函数的定义域为且导函数为,函数的图象如图,则下列说法正确的是( )
A.函数的增区间是
B.函数的减区间是
C.是函数的极大值点
D.是函数的极大值点
02 利用导数求不含参函数的单调性
7.设函数,若,求函数的单调区间.
8.已知函数(为实数).当时,求函数的单调区间;
9.已知函数,若,求的单调区间.
10.求函数 的单调区间.
11.已知函数.讨论的单调性.
12.已知函数.
(1)当时,求函数在点处的切线方程;
(2)当时,求函数的单调区间.
13.已知函数.
(1)求函数的单调区间;
(2)求在区间上的值域.
14.已知函数.
(1)求曲线在处的切线方程;
(2)若,,讨论函数的单调性.
03 利用导数求可分离型含参函数的单调性
15.已知函数,.讨论函数的单调性.
16.设函数,其中.
(1)当时,求函数在处的切线方程;
(2)讨论的单调性;
17.已知函数.
(1)讨论函数的单调性;
(2)设函数,若函数在上为增函数,求实数的取值范围.
18.已知函数.
(1)当,求曲线在点处的切线方程;
(2)讨论函数的单调区间与极值.
19.已知函数.
(1)当时,求曲线在处的切线方程;
(2)当时,求函数的单调区间;
(3)若对于任意的,有,求的取值范围.
20.已知函数.
(1)若,求在处的切线方程.
(2)讨论的单调性.
21.已知函数,.
(1)当时,求函数的图象在点处的切线方程;
(2)讨论函数的单调性;
(3)设,若,求实数的取值范围.
22.已知函数.
(1)当时,求函数的极值;
(2)讨论函数的单调性.
04 利用导数求不可分离型含参函数的单调性
23.已知函数.讨论当时,的单调性.
24.已知函数.
(1)讨论函敞的单调性;
(2)若函数有两个极值点,,求证:.
25.已知函数.
(1)讨论的单调性;
(2)若恒成立,求实数的取值范围.
26.已知函数.
(1)讨论函数的单调区间;
(2)设函数在区间上是减函数,求a的取值范围.
27.设函数.
(1)当时,求在处的切线方程;
(2)讨论的单调性;
(3)当时,,求的取值范围.
28.已知函数.
(1)讨论函数的单调性;
(2)若有两个极值点,,当时,求的最大值.
05 根据函数单调性求参数值或范围
29.函数的单调递减区间是,则( )
A.6 B.3 C.2 D.0
30.若函数在上存在单调递减区间,则实数的取值范围为( )
A. B.
C. D.
31.若函数在区间上不单调,则实数m的取值范围为( )
A. B.
C. D.m>1
33.已知函数在上单调递增,则实数的取值范围为( )
A. B. C. D.
34.已知函数在区间上单调递减,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
35.已知函数在上单调递减,则实数的取值范围为( )
A. B. C. D.
36.若函数存在单调递减区间,则实数b的取值范围为
A. B. C. D.
37.若函数在其定义域的一个子区间内不是单调函数,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
1.对于一些不太容易比较大小的实数,我们常常用构造函数的方法来进行,如,已知,,,要比较,,的大小,我们就可通过构造函数来进行比较,通过计算,你认为下列关系正确的一项是( )
A. B. C. D.
2.已知,都是正整数,且,则( )
A. B. C. D.
3.已知函数,则从大到小顺次为( ).
A. B.
C. D.
4.若,则( )
A. B.
C. D.
5.已知,为偶函数,当时,,设,则( )
A. B.
C. D.
6.下列说法中,不正确的是( )
A. B.
C. D.
7.已知函数,则下列比较大小正确的是( )
A.
B.
C.
D.
8.设,则( )
A.
B.
C.
D.
9.已知,若,则下列关系式不成立的为( )
A. B. C. D.
10.已知,求.
1.(2024·全国甲卷·高考真题)已知函数.
(1)求的单调区间;
(2)当时,证明:当时,恒成立.
2.(2023·全国乙卷·高考真题)设,若函数在上单调递增,则a的取值范围是 .
3.(2023·新课标Ⅱ卷·高考真题)已知函数在区间上单调递增,则a的最小值为( ).
A. B.e C. D.
4.(2023·全国乙卷·高考真题)已知函数.
(1)当时,求曲线在点处的切线方程.
(2)若函数在单调递增,求的取值范围.
5.(2023·全国甲卷·高考真题)已知函数.
(1)当时,讨论的单调性;
(2)若,求的取值范围.
6.(2023·新课标Ⅰ卷·高考真题)已知函数.
(1)讨论的单调性;
(2)证明:当时,.
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第02讲 导数与函数的单调性
目录
01 常考题型过关练
题型01 函数与导函数图象之间的关系
题型02 利用导数求不含参函数的单调性
题型03 利用导数求可分离型含参函数的单调性
题型04 利用导数求不可分离型含参函数的单调性
题型05 根据函数单调性求参数值或范围
02 核心突破提升练
03 真题溯源通关练
01 函数与导函数图象之间的关系
1.已知为的导函数,的图象如图所示,则函数的图象可能为( )
A.B.C.D.
【答案】B
【详解】如图所示,由导函数的图象得,
当时,,且是减函数,
所以函数在上单调递增,且增长的速度越来越小,故不符合.
当时,,故函数在上单调递减,
当时,,故函数在上单调递增,B均符合.
故选:B.
2.设函数在定义域内可导,的图象如图所示,则其导函数的图象可能是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】由的图象可知,当时,函数单调递增,则,故排除C、D;
当时,先递减、再递增最后递减,所以所对应的导数值应该先小于0,再大于0,最后小于0,故排除B.
故选:A.
3.已知可导函数的部分图象如图所示,为函数的导函数,下列结论不一定成立的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【详解】A.由导数的几何意义可知,,由图可知,,所以,故A成立;
B.,故B成立;
C.由图可知,,,但不确定与的大小关系,故C不一定成立.
D.由图可知,函数在上单调递增,且增长速度越来越快,所以,故D成立.
故选:C
4.已知函数与的图象如图所示,则函数( )
A.在区间上是减函数 B.在区间上是减函数
C.在区间上是减函数 D.在区间上是减函数
【答案】B
【详解】由得,
由题中图象可知,当时,,所以,则函数单调递增;
当时,,所以,则函数单调递减;
当时,,所以,则函数单调递增;
当时,,所以,则函数单调递减;
故ACD都错,B正确,
故选:B
5.函数的图象如图所示,设的导函数为,则的解集为 ( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【详解】由题意,,
又因为,由图可当时,,单调递增;
当时,,单调递减;
所以①当时,且,
②当时,且;
综上,;
故选:D.
6.已知函数的定义域为且导函数为,函数的图象如图,则下列说法正确的是( )
A.函数的增区间是
B.函数的减区间是
C.是函数的极大值点
D.是函数的极大值点
【答案】C
【详解】根据的图象可得:
当时,,时,,时,,时,,
所以函数在上单调递减,在上单调递增,在上单调递减,
因此函数在处取得极小值,在处取得极大值.
故选:C.
02 利用导数求不含参函数的单调性
7.设函数,若,求函数的单调区间.
【答案】函数的单调增区间为,函数的单调减区间为
【详解】由,得,
又,令,得,或,令,得,
故若时,函数的单调增区间为,函数的单调减区间为.
8.已知函数(为实数).当时,求函数的单调区间;
【答案】单调递减区间为,递增区间为.
【详解】函数的定义域为,.
当时,,所以当时,,
当时,,所以的单调递减区间为,递增区间为.
9.已知函数,若,求的单调区间.
【答案】的单调递增区间为,单调递减区间为
【详解】若,则的定义域为,且
令,解得;令,解得;
所以的单调递增区间为,单调递减区间为.
10.求函数 的单调区间.
【答案】单调递增区间为;单调递减区间为.
【详解】由题可得:的定义域为,
则
由,得,解得或,
由,得,解得,
单调递增区间为,单调递减区间为.
11.已知函数.讨论的单调性.
【答案】在区间上单调递减,在上单调递增
【详解】由可得且,即函数的定义域为,
因,
取,则,
设,则.
①当时,,则在上单调递减,
则,即,则在上单调递增,
则,即,故在上单调递减;
②当时,,则在上单调递增,
则,即,则在上单调递增,
则,即,故在上单调递增.
综上所述,在区间上单调递减,在上单调递增.
12.已知函数.
(1)当时,求函数在点处的切线方程;
(2)当时,求函数的单调区间.
【答案】(1)
(2)增区间为,减区间为.
【详解】(1)当时,,
则,即,
又,
则切线方程为,即;
(2)当时,,,
则,,
令,解得或(舍),
则
极大值
的增区间为,减区间为.
13.已知函数.
(1)求函数的单调区间;
(2)求在区间上的值域.
【答案】(1)单调递增区间为,,单调递减区间为.
(2).
【详解】(1)函数的定义域是,
.
令,解得或.
当x变化时,,的变化情况如下表:
1
2
+
0
0
+
极大值
极小值
所以的单调递增区间为,,单调递减区间为.
(2)由(1)可知在区间内,
当时,取得极小值.
由,,,
得,
所以在区间上的值域为.
14.已知函数.
(1)求曲线在处的切线方程;
(2)若,,讨论函数的单调性.
【答案】(1)
(2)答案见解析
【详解】(1),,则,
则,即切线斜率,
故切线方程为,即;
(2)函数的定义域为,,
,
当时,,由,可得,
当时,,函数在上单调递增;
当时,,函数在上单调递减;
当时,,
①当时,,当或时,,
即函数在和上单调递增,
当时,,即函数在上单调递减;
②当时,则对任意的,即函数在上单调递增;
③当时,,
当或时,,即函数在和上单调递增,
当时,,即函数在上单调递减.
综上所述,当时,函数在上单调递增,在上单调递减;
当时,函数在和上单调递增,在上单调递减;
当时,函数在上单调递增;
当时,函数在和上单调递增,在上单调递减.
03 利用导数求可分离型含参函数的单调性
15.已知函数,.讨论函数的单调性.
【答案】答案见解析
【详解】函数的定义域为,
所以.
当时,,所以在上单调递增;
当时,令得,令得,
所以在上单调递减:在上单调递增.
综上,当时,函数在上单调递增;当时,在上单调递减,在上单调递增.
16.设函数,其中.
(1)当时,求函数在处的切线方程;
(2)讨论的单调性;
【答案】(1)
(2)函数在上单调递减,在上单调递增
【详解】(1)当时,,故,
此时函数在处的切线方程为:.
(2)由题意,的定义域为,
,
则当时,单调递增;当时,单调递减.
故函数在上单调递减,在上单调递增.
17.已知函数.
(1)讨论函数的单调性;
(2)设函数,若函数在上为增函数,求实数的取值范围.
【答案】(1)答案见解析
(2)
【详解】(1)由题意得,,
①当时,,函数在上单调递增;
②当时,令,解得,
,解得,
所以函数在上单调递增,在上单调递减;
综上,当时,函数在上单调递增;
当时,函数在上单调递减,
在上单调递增,
(2)因为函数在上为增函数,
所以,在上恒成立.
即在上恒成立.
令,当时,,
所以,在上单调递增,.
所以,,解得,
所以,实数的取值范围为.
18.已知函数.
(1)当,求曲线在点处的切线方程;
(2)讨论函数的单调区间与极值.
【答案】(1)
(2)答案见解析
【详解】(1)当时,,则,
则切点为,且,
曲线在处的切线方程为,
即.
(2)因为,则,
①当时,恒成立,
函数的递增区间为,无递减区间,无极值;
②当时,令,解得或得
,,的变化情况如下表:
0
递增
极大值
递减
极小值
递增
函数的递增区间,,递减区间为,
∴极小值,
极大值,
综上,①当时, 函数的递增区间为,无递减区间,无极值,
②当时,函数的递增区间,,递减区间为,
极大值,极小值.
19.已知函数.
(1)当时,求曲线在处的切线方程;
(2)当时,求函数的单调区间;
(3)若对于任意的,有,求的取值范围.
【答案】(1)
(2)答案见解析
(3)
【详解】(1)由,知.
所以当时,有,.
故曲线在处的切线经过,且斜率为,所以其方程为,即.
(2)当时,对有,对有,故在和上递增,在上递减;
当时,对有,故在上递增;
当时,对有,对有,故在和上递增,在上递减.
综上,当时,在和上递增,在上递减;
当时,在上递增;
当时,在和上递增,在上递减.
(3)我们有.
当时,由于,,故根据(2)的结果知在上递增.
故对任意的,都有,满足条件;
当时,由于,故.
所以原结论对不成立,不满足条件.
综上,的取值范围是.
【点睛】关键点点睛:本题的关键在于对进行恰当的分类讨论,方可得到所求的结果.
20.已知函数.
(1)若,求在处的切线方程.
(2)讨论的单调性.
【答案】(1)
(2)答案见解析
【详解】(1)由题设,则,
所以,,故切线方程为,
整理得.
(2)由题设,且,
当时,当时,时,
所以在上单调递增,在上单调递减;
当时,时,或时,
所以在上单调递减,在上单调递增;
当时,恒成立,即在上单调递减;.
当时,时,或时,
所以在上单调递减,在上单调递增;
21.已知函数,.
(1)当时,求函数的图象在点处的切线方程;
(2)讨论函数的单调性;
(3)设,若,求实数的取值范围.
【答案】(1)
(2)答案见解析
(3)
【详解】(1),
当时,,,
当时,,,
函数在处的切线方程为;
(2)函数的定义域为,,
①当时,恒成立,令,则,
若,则;若,则,
所以在单调递减,在单调递增;
②当时,,
令,则或,
(ⅰ)当,即时,
若,则或;若,则,
所以在和上单调递增,在上单调递减;
(ⅱ)当,即时,恒成立,在上递增;
(ⅲ)当,即时,
若,则或,若,则,
所以在和上单调递增,在上单调递减.
综上所述,当时,在单调递减,在单调递增;
当时,在和上单调递增,在上单调递减;
当时,在上递增;
当时,在和上单调递增,在上单调递减;
(3)的定义域为,
由得恒成立,即恒成立,
设,,则,
因为,同构可得,
令,因为,所以,
下面证.
设,,于是,
令,则,当时,;当时,,
所以在上单调递减,在上单调递增,
所以,即,当且仅当时等号成立.
所以,即,
所以,
所以,即,
所以实数的取值范围为.
22.已知函数.
(1)当时,求函数的极值;
(2)讨论函数的单调性.
【答案】(1)函数的极小值为,无极大值
(2)见解析
【详解】(1)当时,,定义域为
,
令,即,
(舍去),
当时,,单调递减,
当时,,单调递增,
所以当时,函数取到极小值为,无极大值.
(2)的定义域为,
.
①当时,
当时,;当时,.
所以在上单调递减,在上单调递增.
②当时,令,得或.
(i)当时,.
当时,,当时,.
所以在和上单调递增,在上单调递减.
(ii)当时,对恒成立,
所以在上单调递增.
(iii)当时,,
当时,;当时,.
所以在和上单调递增,在上单调递减,
综上:当时,在上单调递减,在上单调递增;
当时,在和上单调递增,在上单调递减;
当时,所以在上单调递增;
当时,在和上单调递增,在上单调递减.
【点睛】解题的关键点是掌握导函数的正负与原函数的单调性之间的关系,即当导函数大于0时原函数单调递增,当导函数小于0时原函数单调递减.
04 利用导数求不可分离型含参函数的单调性
23.已知函数.讨论当时,的单调性.
【答案】答案见解析
【详解】由题意,则,
当时,对于 ,则恒成立,在上单调递减.
当时,对于有2个大于0的零点,分别是,
当时,在上单调递增;
当时,,在和上单调递减.
综上,
当时,在上单调递减;
当时,在上单调递增,在和上单调递减.
24.已知函数.
(1)讨论函敞的单调性;
(2)若函数有两个极值点,,求证:.
【答案】(1)答案见解析
(2)证明见解析
【详解】(1)函数的定义域为.
若,则在恒成立,在单调递增.
若,则.
当时,在恒成立,在单调递增.
若,则有两个正实数根,
从而在递增,在递减,
在递增.
综上,当时,在单调递增;
当时,在递增,在递减,在递增.
(2)由(1)知是方程的两个正实根,从而,
,即证.
25.已知函数.
(1)讨论的单调性;
(2)若恒成立,求实数的取值范围.
【答案】(1)答案见解析
(2)
【详解】(1)函数的定义域为,导函数为,
若,则,此时在单调递减;
若,令,
解得,其中,
由,得,
由,得,
所以在单调递减,在单调递增,
综上,当时,在单调递减;
当时,在单调递减,在单调递增.
(2)由,得,则,
即,
令,则,
因为在上单调递减,
所以,即,则,
令,则,
当时,单调递增;
当时,单调递减,
所以,
所以,即的取值范围是.
26.已知函数.
(1)讨论函数的单调区间;
(2)设函数在区间上是减函数,求a的取值范围.
【答案】(1)答案见解析
(2)
【详解】(1)由题意得,,.
当,即时,恒成立,在R上为增函数;
当,即或时,由得,,
由得,或,由得,,
所以在上为增函数,在上为减函数.
综上得,当时,的单调增区间为,无单调减区间;
当或时,的单调增区间为,单调减区间为.
(2)由(1)得,当或时,在上为减函数,
故,
所以,解得,
所以a的取值范围是.
27.设函数.
(1)当时,求在处的切线方程;
(2)讨论的单调性;
(3)当时,,求的取值范围.
【答案】(1)
(2)答案见解析
(3)
【详解】(1)当时,,则,
则,又,
故在处的切线方程为.
(2)因为,则,
若,即时,恒成立,故在R上单调递增;
若,即或时,
.
0
0
递增
递减
递增
则在和上为增函数;
在上为减函数.
综上所述,当时,在R上单调递增;
当或时,在和上为增函数;
在上为减函数.
(3)因为时,,即,
当时,上式成立,
而当时,即恒成立,记,
则.
记,则,
则在为减函数,则,即恒成立,
则当时,则在上递减,
当时,,则在上递增,
,则,所以的取值范围为.
28.已知函数.
(1)讨论函数的单调性;
(2)若有两个极值点,,当时,求的最大值.
【答案】(1)答案见解析
(2)
【详解】(1)由求导得,.
当时,恒成立,所以在上单调递增;
当时,方程的,
所以,在上单调递增;
当时,,
由,解得,,
当时,,
当时,,
所以在上单调递减,在和上单调递增.
综上,当时,在上单调递增,
当时,在上单调递减,
在和上单调递增.
(2)若有两个极值点,,
则,由方程知,.
,
令(),
则,
所以在上单调递减,所以.
所以的最大值是.
05 根据函数单调性求参数值或范围
29.函数的单调递减区间是,则( )
A.6 B.3 C.2 D.0
【答案】A
【详解】由可得,
由于的单调递减区间是,故和是的两个根,故,故,
故选:A
30.若函数在上存在单调递减区间,则实数的取值范围为( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【详解】依题意,在区间上能成立,
即在区间上能成立,
设,则,故只需求在上的最小值,
而在时,取得最小值,故得.
故选:B.
31.若函数在区间上不单调,则实数m的取值范围为( )
A. B.
C. D.m>1
【答案】B
【详解】首先求出的定义域和极值点,由题意得极值点在区间内,且,得出关于的不等式组,求解即可.
【详解】由题意得函数的定义域为,,
要使函数恰有三个单调区间,
则有两个不相等的实数根,∴,解得且,
故实数a的取值范围为,
故选:C.
33.已知函数在上单调递增,则实数的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【详解】因为函数,则,
因为在上单调递增,故在上恒成立,
即在上恒成立,即,即,
设,,,
当且仅当,即时等号成立,
所以.
故选:D.
34.已知函数在区间上单调递减,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】法一:
令,则在上单调递减,
且在上恒成立,
所以解得.
法二:,则,
则在区间上恒成立,
则或,解之得.
故选:A.
35.已知函数在上单调递减,则实数的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】因为在上单调递减,
所以恒成立,
即恒成立,
而(当且仅当时,等号成立),
所以只需,解得.经检验,当时,仅有使,符合题意.
故选:B.
36.若函数存在单调递减区间,则实数b的取值范围为
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】求出的导数,由其存在单调递减区间可得b的取值范围.
【详解】解:由,可得,
由题意可得存在,使得,
即存在,使得,等价于,由对勾函数性质易得,
故选B.
【点睛】本题主要考查利用导数及利用函数的单调性求参数,属于中档题.
37.若函数在其定义域的一个子区间内不是单调函数,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】因为函数的定义域为,
所以,即,
,
令,得或(舍去),
因为在定义域的一个子区间内不是单调函数,
所以,得,
综上,,
故选:A
1.对于一些不太容易比较大小的实数,我们常常用构造函数的方法来进行,如,已知,,,要比较,,的大小,我们就可通过构造函数来进行比较,通过计算,你认为下列关系正确的一项是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】令,
则,
当,即,,,
所以,在上单调递增,
因为,
所以有 ,
即,
所以有,
即,
所以有.
故选:A.
2.已知,都是正整数,且,则( )
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】因为,所以,令,
所以,故在上单调递增,由已知得,
故,因为,都是正整数,即.
故选:A.
3.已知函数,则从大到小顺次为( ).
A. B.
C. D.
【答案】C
【详解】的定义域为,得.
当时,在上单调递增;
当时,在上单调递减,
在区间上当时取得最大值.
得,且.
又因为,
所以,.
故选:C.
4.若,则( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【详解】不等式,
令函数,求导得,令,求导得,
当时,,当时,,函数在上递减,在上递增,
,即,因此函数在R上递增,
原不等式等价于,于是,
对于AB,取,有,AB错误;
对于CD,,即,C错误,D正确.
故选:D
【点睛】思路点睛:某些数或式大小关系问题,看似与函数的单调性无关,细心挖掘问题的内在联系,抓住其本质,构造函数,分析并运用函数的单调性解题,它能起到化难为易、化繁为简的作用.
5.已知,为偶函数,当时,,设,则( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【详解】,,是在上递增的奇函数,
当时,,是偶函数,且单调递减,
且,,
,
C不成立,D不成立;,
A不成立,B成立;
故选:B.
6.下列说法中,不正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【详解】对于A,因为
,所以A正确;
对于B,因为
所以,所以B正确;
对于C,,所以C不正确;
对于D,构造函数,
则,
故单调递增,则,
则,所以D正确.
故选:C.
7.已知函数,则下列比较大小正确的是( )
A.
B.
C.
D.
【答案】B
【详解】由可得函数的定义域为,
由题意知,
令函数,且,
则,即在单调递增,所以,
故在区间上恒成立,则在上单调递减,
所以,由函数的单调性可知.
故选:B
8.设,则( )
A.
B.
C.
D.
【答案】D
【详解】解:由题因为,
不妨设,
当时,,
所以单调递减,
当时,,
单调递增,
所以,
所以,
即,
故;
因为,
即,
两边同时取对数有,
即,
即,
所以;
因为,
不妨设,
则,
所以单调递增,
所以,
故;
因为,
不妨设,
则,
所以单调递增,
所以,
故.
综上,.
故选:D
【点睛】思路点睛:该题是函数与导数综合应用题,考查构造函数比较两个数的大小,主要思路有:
(1)根据题目条件,找到都有联系的关键数,令其为x,
(2)构造两个式子差的函数,
(3)求导求单调性,关键数的范围即为定义域,
(4)根据单调性将关键数代入,再取另一离关键数近的函数值比较大小即可.
9.已知,若,则下列关系式不成立的为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】当,等式成立,故D成立.
若,则,
设,则,,
令,则,
当时,;当时,;
所以在上单调递减,在上单调递增,
所以,即恒成立,
所以单调递增,则,
当时,,故B成立,A不成立;
当时,,故C成立.
故选:A
10.已知,求.
【答案】
【详解】令,则,显然且,
若,则,此时不成立,
所以,则,且,,
所以,即,
对于且,则,
所以在上单调递增,又,
所以,故,则.
1.(2024·全国甲卷·高考真题)已知函数.
(1)求的单调区间;
(2)当时,证明:当时,恒成立.
【答案】(1)见解析
(2)见解析
【详解】(1)定义域为,
当时,,故在上单调递减;
当时,时,,单调递增,
当时,,单调递减.
综上所述,当时,的单调递减区间为;
时,的单调递增区间为,单调递减区间为.
(2),且时,,
令,下证即可.
,再令,则,
显然在上递增,则,
即在上递增,
故,即在上单调递增,
故,问题得证
2.(2023·全国乙卷·高考真题)设,若函数在上单调递增,则a的取值范围是 .
【答案】
【详解】由函数的解析式可得在区间上恒成立,
则,即在区间上恒成立,
故,而,故,
故即,故,
结合题意可得实数的取值范围是.
故答案为:.
3.(2023·新课标Ⅱ卷·高考真题)已知函数在区间上单调递增,则a的最小值为( ).
A. B.e C. D.
【答案】C
【详解】依题可知,在上恒成立,显然,所以,
设,所以,所以在上单调递增,
,故,即,即a的最小值为.
故选:C.
4.(2023·全国乙卷·高考真题)已知函数.
(1)当时,求曲线在点处的切线方程.
(2)若函数在单调递增,求的取值范围.
【答案】(1);
(2).
【详解】(1)当时,,
则,
据此可得,
所以函数在处的切线方程为,即.
(2)由函数的解析式可得,
满足题意时在区间上恒成立.
令,则,
令,原问题等价于在区间上恒成立,
则,
当时,由于,故,在区间上单调递减,
此时,不合题意;
令,则,
当,时,由于,所以在区间上单调递增,
即在区间上单调递增,
所以,在区间上单调递增,,满足题意.
当时,由可得,
当时,在区间上单调递减,即单调递减,
注意到,故当时,,单调递减,
由于,故当时,,不合题意.
综上可知:实数得取值范围是.
【点睛】方法点睛:
(1)求切线方程的核心是利用导函数求切线的斜率,求函数的导数要准确地把函数拆分成基本初等函数的和、差、积、商,再利用运算法则求导,合函数求导,应由外到内逐层求导,必要时要进行换元.
(2)由函数的单调性求参数的取值范围的方法
①函数在区间上单调,实际上就是在该区间上(或)恒成立.
②函数在区间上存在单调区间,实际上就是(或)在该区间上存在解集.
5.(2023·全国甲卷·高考真题)已知函数.
(1)当时,讨论的单调性;
(2)若,求的取值范围.
【答案】(1)在上单调递减
(2)
【详解】(1)因为,所以,
则
,
令,由于,所以,
所以 ,
因为,,,
所以在上恒成立,
所以在上单调递减.
(2)法一:
构建,
则,
若,且,
则,解得,
当时,因为,
又,所以,,则,
所以,满足题意;
当时,由于,显然,
所以,满足题意;
综上所述:若,等价于,
所以的取值范围为.
法二:
因为,
因为,所以,,
故在上恒成立,
所以当时,,满足题意;
当时,由于,显然,
所以,满足题意;
当时,因为,
令,则,
注意到,
若,,则在上单调递增,
注意到,所以,即,不满足题意;
若,,则,
所以在上最靠近处必存在零点,使得,
此时在上有,所以在上单调递增,
则在上有,即,不满足题意;
综上:.
【点睛】关键点睛:本题方法二第2小问讨论这种情况的关键是,注意到,从而分类讨论在上的正负情况,得到总存在靠近处的一个区间,使得,从而推得存在,由此得解.
6.(2023·新课标Ⅰ卷·高考真题)已知函数.
(1)讨论的单调性;
(2)证明:当时,.
【答案】(1)答案见解析
(2)证明见解析
【详解】(1)因为,定义域为,所以,
当时,由于,则,故恒成立,
所以在上单调递减;
当时,令,解得,
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.
(2)方法一:
由(1)得,,
要证,即证,即证恒成立,
令,则,
令,则;令,则;
所以在上单调递减,在上单调递增,
所以,则恒成立,
所以当时,恒成立,证毕.
方法二:
令,则,
由于在上单调递增,所以在上单调递增,
又,
所以当时,;当时,;
所以在上单调递减,在上单调递增,
故,则,当且仅当时,等号成立,
因为,
当且仅当,即时,等号成立,
所以要证,即证,即证,
令,则,
令,则;令,则;
所以在上单调递减,在上单调递增,
所以,则恒成立,
所以当时,恒成立,证毕.
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