内容正文:
第01讲 导数的概念及其意义、导数的运算
目录
01 常考题型过关练
题型01 过某点的曲线的切线
题型02 利用图像理解导数的几何意义
题型03 求函数的和、差、积、商的导数
题型04 求复合函数的导数
题型05 利用导数求函数式中的参数
题型06 利用导数研究曲线的切线方程(在点处与过点处)
题型07 与切线有关的综合问题
题型08 切线平行、垂直问题
题型09 最值问题
02 核心突破提升练
03 真题溯源通关练
01 某点的曲线的切线
1.高二学习小组自主探究三次函数的性质得出以下命题:
①无论系数如何变化,函数的图象始终都是中心对称图形;
②过平面内的任意一个定点至多能作出三条直线与函数图象相切;
③任意三次函数都存在零点,至少有一个,至多有三个;
④当函数存在极值点时,中心点处的导数与两极值点处的函数值有固定关系;.
其中正确结论的个数是( )
A.4 B.3 C.2 D.1
2.若函数图象在点处的切线方程为,则的最小值为( )
A. B. C. D.
3.已知点不在函数的图象上,且过点仅有一条直线与的图象相切,则实数的取值范围为( )
A. B.
C. D.
4.已知函数.
(1)当时,求曲线过原点的切线方程;
(2)讨论的单调性;
(3)若有极小值,且极小值小于0,求的取值范围.
5.已知函数在处有极小值.
(1)求的值及的极小值;
(2)记点,求过点且与曲线相切的直线方程.
02 利用图像理解导数的几何意义
6.已知函数的导函数的图像如图所示,则下列说法正确的是( )
A.是函数的极大值点 B.是函数的最小值点
C.函数在区间上单调递增 D.曲线在处切线的斜率小于零
7.已知函数的导函数的图像如图所示,则下列结论中正确的是( )
A.函数在区间(-3,3)内有三个零点
B.函数是函数的一个极值点
C.曲线在点(-2,f(-2))处的切线斜率小于零
D.函数在区间(-1,1)上是严格减函数
8.函数的导函数在内的图像如图所示,则函数在内极大值点的个数是( )
A.1个 B.2个 C.3个 D.4个
9.函数,的图像如图所示,设的导函数为,则的解集为 .
10.已知函数与的图像如下图所示,设函数. 给出下列四个结论
①函数在区间上是减函数,在区间上是增函数;
②函数在区间和上是增函数,在区间上是减函数;
③函数有三个极值点;
④函数有三个零点.
其中,所有正确结论的序号是 .
03 求函数的和、差、积、商的导数
11.已知二次函数,设,若函数的导函数的图像如图所示,则( )
A., B.,
C., D.,
12.若函数的图像上任意一点的切线的斜率都大于0,则实数的取值范围为( )
A. B. C. D.
13.设点是函数图像上的任意一点,点处切线的倾斜角为,则角的取值范围是( )
A. B.
C. D.
14.定义在上的奇函数的图像连续不断,其导函数为,对任意正数恒有,若,则不等式的解集为( )
A. B. C. D.
15.求下列函数的导数:
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)y = tanx
04 求复合函数的导数
16.设,则下列结论中正确的个数为( )
①;②;③;④.
A.1个 B.2个 C.3个 D.4个
17.可与曲线和的公切线垂直的直线方程为( )
A. B. C. D.
18.过点的直线l与曲线相切于点B,则( )
A.1 B. C.2 D.
19.求下列函数的导数.
(1)
(2)
(3)
20.求下列各函数的导数.
(1);
(2);
(3).
05 利用导数求函数式中的参数
21.已知曲线与恰好存在两条公切线,则实数的取值范围( )
A. B. C. D.
22.已知P是曲线上的一动点,曲线C在P点处的切线的倾斜角为,若,则实数a的取值范围是( )
A. B. C. D.
23.已知函数.
(1)若,求a的值;
(2)设,讨论函数的极值点个数;
(3)若在区间上存在极值,求实数a的取值范围.
24.已知函数,其导函数为.
(1)设.
①求的值;
②求在上的最大值.
(2)讨论的单调性.
25.已知,且.
(1)求的值:
(2)若函数在上的最大值为4,求函数在上的最小值.
06 利用导数研究曲线的切线方程(在点处与过点处)
26.曲线在点处的切线与直线平行,则( )
A. B.
C. D.
27.若曲线有两条过坐标原点的切线,则的取值范围是( )
A. B.
C. D.
28.已知函数.
(1)当时,求曲线在点处的切线方程;
(2)若存在极值,求实数的取值范围;
(3)求证:对任意,都存在,使得.
29.已知函数.
(1)当时,求曲线在点处的切线方程;
(2)当时,求的单调区间;
(3)当时,若的最大值为4,求的值.
30.已知函数,.
(1)求曲线在处的切线方程;
(2)若,求的取值范围;
07 与切线有关的综合问题
31.设函数的图象在点处的切线为,则与坐标轴围成的三角形面积的最小值为( )
A. B. C. D.
32.一个小孩玩滚珠子游戏,试图将大小不一的圆珠通过由曲线形成的空隙(如图),曲线可以近似看作函数的图象,要使圆珠通过空隙,则圆珠直径的取值范围应为( )
A. B. C. D.
33.已知函数.
(1)当时,求曲线在点处的切线方程;
(2)若在区间上单调递增,求的取值范围;
(3)当时,讨论零点的个数.
34.已知函数
(1)若为实数,试讨论方程的根个数;
(2)证明:;
(3)若点在的图象上运动,求点到直线距离的最小值.
35.已知函数(且).
(1)当时,求曲线在点处的切线方程;
(2)当时,求证:.
(3)设,求函数的极值.
08 切线平行、垂直问题
36.已知函数的图像在点处的切线与直线垂直,则实数的值为( )
A. B. C. D.1
37.已知函数的图像在,两个不同点处的切线相互平行,则下面等式可能成立的是( )
A. B. C. D.
38.已知函数,.
(1)若曲线在点处的切线与曲线在点处的切线平行,求的值;
(2)若有最小值,且的最小值大于的最小值,求的取值范围.
39.已知函数.
(1)若曲线在点与处的切线平行,讨论函数的单调性;
(2)若时,,求a的取值范围.
40.设函数,.
(1)若曲线在点处的切线与直线垂直,求实数的值:(其中e为自然对数的底数);
(2)在(1)的条件下求的极大值;
(3)若在上存在减区间,求实数的取值范围.
09 最值问题
41.设函数,若恒成立,则的最小值为( )
A. B. C. D.
42.已知函数是定义域为的偶函数,且当时,.若函数在上的最小值为4,则实数a的值为( )
A. B.2 C. D.
43.若,的最小值为,则( )
A. B. C.或 D.
44.已知函数.
(1)当时,讨论的单调性;
(2)若存在两个极值点,,
(ⅰ)求a的取值范围;
(ⅱ)证明:.
45.已知函数,当时,取得极值.
(1)求a,b的值;
(2)若函数在区间上的最大值为2,求k的取值范围.
1.(2025·天津·二模)设函数在区间恰有三个极值点、两个零点,则的取值范围是( )
A. B. C. D.
2.(2025·天津·二模)已知函数的图象如图所示,则该图象所对应的函数可能是( )
A. B.
C. D.
3.(24-25高二下·天津西青·期中)定义在上的奇函数满足时,成立,若,,则的大小关系是( )
A. B.
C. D.
4.(2025·天津红桥·二模)已知向量是夹角为60°的单位向量,若对任意的 且 则取值范围是( )
A. B. C. D.
5.(2024·天津和平·二模)已知抛物线:的焦点为点,双曲线的右焦点为点,线段与在第一象限的交点为点,若的焦距为6,且在点处的切线平行于的一条渐近线,则双曲线的渐近线方程为( )
A. B. C. D.
6.(2024·天津河西·三模)已知函数(其中,),当时,的最小值为,,将的图象上所有的点向右平移个单位长度,所得图象对应的函数为,则( )
A. B. C. D.
7.(2025·天津·二模)若函数的图象关于直线对称,且恰有6个零点,则的取值范围为 .
8.(2025·天津河东·二模)设函数,,若存在,使得,则的最小值为 .
9.(2025·天津·一模)已知函数
(1)若曲线在点处的切线在轴上的截距为,求的值;
(2)若函数存在唯一极值点,求的取值范围;
(3)若函数存在极大值,记作,求证:.
10.(2025·天津·二模)已知椭圆的离心率为,点P为椭圆上的动点,过点P作椭圆的切线,与圆交于A,B两点,线段AB长度的最小值为2.
(1)求椭圆的方程;
(2)求证:直线OA,OB斜率乘积为定值(其中O为坐标原点).
1.(2005·天津·高考真题)若函数(且)在区间内单调递增,则的取值范围是( )
A. B. C. D.
2.(2019·天津·高考真题)已知,设函数若关于的不等式在上恒成立,则的取值范围为
A. B. C. D.
13.(2013·天津·高考真题)设函数,若实数满足,则
A. B.
C. D.
4.(2010·天津·高考真题)设函数,对任意,恒成立,则实数的取值范围是 .
5.(2008·天津·高考真题)已知函数,其中.
(1)曲线在点处的切线方程为,求函数的解析式;
(2)讨论函数的单调性;
(3)若对于任意的,不等式在上恒成立,求b的取值范围.
6.(2004·天津·高考真题)已知函数在上满足,当时取得极值.
(1)求的单调区间和极大值;
(2)证明:对任意、,不等式恒成立.
7.(2024·天津·高考真题)已知函数.
(1)求曲线在点处的切线方程;
(2)若对任意成立,求实数的值;
(3)若,求证:.
8.(2022·天津·高考真题)已知,函数
(1)求曲线在处的切线方程;
(2)若曲线和有公共点,
(i)当时,求的取值范围;
(ii)求证:.
9.(2025·天津·高考真题)已知函数
(1)时,求在点处的切线方程;
(2)有3个零点,且.
(i)求a的取值范围;
(ii)证明.
10.(2023·天津·高考真题)已知函数.
(1)求曲线在处的切线斜率;
(2)求证:当时,;
(3)证明:.
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第01讲 导数的概念及其意义、导数的运算
目录
01 常考题型过关练
题型01 过某点的曲线的切线
题型02 利用图像理解导数的几何意义
题型03 求函数的和、差、积、商的导数
题型04 求复合函数的导数
题型05 利用导数求函数式中的参数
题型06 利用导数研究曲线的切线方程(在点处与过点处)
题型07 与切线有关的综合问题
题型08 切线平行、垂直问题
题型09 最值问题
02 核心突破提升练
03 真题溯源通关练
01 某点的曲线的切线
1.高二学习小组自主探究三次函数的性质得出以下命题:
①无论系数如何变化,函数的图象始终都是中心对称图形;
②过平面内的任意一个定点至多能作出三条直线与函数图象相切;
③任意三次函数都存在零点,至少有一个,至多有三个;
④当函数存在极值点时,中心点处的导数与两极值点处的函数值有固定关系;.
其中正确结论的个数是( )
A.4 B.3 C.2 D.1
【答案】A
【详解】对于①:
设三次函数的对称中心为,根据三次函数的性质,有恒成立.
将代入可得:
,
因为对任意恒成立,所以的系数都为0,
即,解得.
因为,即,
注意到,可求得.
所以无论系数如何变化,函数的图象始终都是以为对称中心的对称图形,①正确;
对于②:
对函数求导得,设切点为,
所以切线斜率为.
设定点坐标为,则切线方程为,
将切点代入方程得,
即,是三次方程,
所以过平面内的任意一个定点至多能作出三条直线与函数图象相切,②正确;
对于③:
因为为奇数次多项式,至少有一个实根,
根据代数基本定理最多有三个实根,所以③正确;
对于④:
设函数的对称中心为,其中,.
因为,所以,则.
设是函数的两个极值点,则是方程的两个根,
根据韦达定理得.
所以
所以④正确.
故选:A.
2.若函数图象在点处的切线方程为,则的最小值为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】由求导得:,于是得,
函数图象在点处的切线方程为,
整理得:,从而得,,
令,则,当时,,当时,,
于是得在上单调递减,在上单调递增,则,
所以的最小值为.
故选:B
3.已知点不在函数的图象上,且过点仅有一条直线与的图象相切,则实数的取值范围为( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【详解】由点不在函数的图象上,得,则,
设过点的直线与的图象相切于点,,
切线方程为,则,
整理得,令,依题意,函数只有一个零点,
求导得,当或时,;当时,,
函数在上单调递增,在上单调递减,
函数在处取得极大值,在处取得极小值,
要使仅有一个零点,当且仅当,
解得或,所以实数的取值范围为
故选:C
4.已知函数.
(1)当时,求曲线过原点的切线方程;
(2)讨论的单调性;
(3)若有极小值,且极小值小于0,求的取值范围.
【答案】(1)
(2)答案见解析
(3)
【详解】(1)当时,,则,
由于,故原点不在曲线上,
设过原点的直线与曲线相切于点.
则切线斜率,即,
解得,切点坐标为,
所以切线斜率,故所求切线方程为.
(2)的定义域为,,
①当时,,可得在上单调递增;
②当时,令,解得,
当时,;当时,;
所以函数在单调递减,在单调递增.
综上所述,当时,在上单调递增;
当,在内单调递减,在内单调递增.
(3)由(2)得,当时有极小值,
且的极小值.即.
令,,则,
可知在内单调递增,且,
不等式等价于,解得,
所以的取值范围为.
5.已知函数在处有极小值.
(1)求的值及的极小值;
(2)记点,求过点且与曲线相切的直线方程.
【答案】(1)2,0;
(2)或.
【详解】(1)函数,求导得,
由在处有极小值,得,解得或,
当时,,
由,解得或;由,解得,
则在上单调递增,在上单调递减,
因此函数在处有极小值,符合题意;
当时,,
由,解得或;由,解得,
则在上单调递增,在上单调递减,
因此函数在处有极大值,不符合题意,
则,的极小值.
(2)由(1)知,点,设过点的直线与曲线相切的切点为,
而,则切线方程为,
则,即,解得或,
故切线方程为或.
02 利用图像理解导数的几何意义
6.已知函数的导函数的图像如图所示,则下列说法正确的是( )
A.是函数的极大值点 B.是函数的最小值点
C.函数在区间上单调递增 D.曲线在处切线的斜率小于零
【答案】C
【详解】解:由导函数的图象可知,
当时,当时,当时,当或时,
则在上单调递增,在上单调递减,
所以函数在处取得极小值即最小值,所以是函数的极小值点与最小值点,
因为,所以曲线在处切线的斜率大于零,
综上可知ABD错误,C正确.
故选:C
7.已知函数的导函数的图像如图所示,则下列结论中正确的是( )
A.函数在区间(-3,3)内有三个零点
B.函数是函数的一个极值点
C.曲线在点(-2,f(-2))处的切线斜率小于零
D.函数在区间(-1,1)上是严格减函数
【答案】D
【详解】在单调递增,在单调递减,故在区间内至多有两个零点,A错误;
在的左右两侧,故不是极值点,故B错误;
根据图像可知,故在点处的切线斜率等于零,C错误;
在恒成立,故在区间上是严格减函数,故D正确.
故选:D
8.函数的导函数在内的图像如图所示,则函数在内极大值点的个数是( )
A.1个 B.2个 C.3个 D.4个
【答案】B
【详解】由的图像知,的单调性为先增后减,再增又减,故极大值点有2个.
故选:B
9.函数,的图像如图所示,设的导函数为,则的解集为 .
【答案】
【详解】由函数的图像可知, 在区间上单调递减,在区间上单调递增,即当时, ;当时, .
因为可化为或,解得:,
所以不等式的解集为.
故答案为:.
10.已知函数与的图像如下图所示,设函数. 给出下列四个结论
①函数在区间上是减函数,在区间上是增函数;
②函数在区间和上是增函数,在区间上是减函数;
③函数有三个极值点;
④函数有三个零点.
其中,所有正确结论的序号是 .
【答案】②③④
【详解】由图像可知实的图像在区间、、函数值分别为正、负、正,而虚的图像在区间、、分别单调递增、单调递减、单调递增,由导数与函数单调性的关系易知实的是的图像,虚线是的图像.
所以①错误,②正确;
因为,即,由图可知恰有三个零点,故④正确;
又因为,
由图像可知、、时,,即,
又在区间上,的图像在的图像的上方,即
在区间上,的图像在的图像的下方,即
在区间上,的图像在的图像的上方,即
在区间上,的图像在的图像的下方,即
所以、、分别为极大值点、极小值点、极大值点,即函数有三个极值点
所以③正确
故答案为②③④
03 求函数的和、差、积、商的导数
11.已知二次函数,设,若函数的导函数的图像如图所示,则( )
A., B.,
C., D.,
【答案】D
【详解】依题意,,求导得,
观察的图像得:,即,的另一个零点为,即,
所以有,.
故选:D
12.若函数的图像上任意一点的切线的斜率都大于0,则实数的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】函数的定义域为,求导得,
依题意,,而,当且仅当,即时取等号,
因此,解得,
所以实数的取值范围为.
故选:C
13.设点是函数图像上的任意一点,点处切线的倾斜角为,则角的取值范围是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【详解】解:,
,
,,
,
,
点P是曲线上的任意一点,点P处切线的倾斜角为,
,
,.
故选:B.
14.定义在上的奇函数的图像连续不断,其导函数为,对任意正数恒有,若,则不等式的解集为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【详解】∵为奇函数,∴,
∴当时,,
又∵,∴,
当时,,∴在区间上单调递减,
又∵当时,,
∴为上的奇函数,
∵在上的图象连续不断,∴在上单调递减.
又∵,
∴,即,
∴,
∵在区间上单调递增,∴,
解得.
故选:D.
15.求下列函数的导数:
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)y = tanx
【答案】(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
【详解】(1);
(2);
(3)
(4)因为,
所以
. .
(5)因为,
所以
(6).
04 求复合函数的导数
16.设,则下列结论中正确的个数为( )
①;②;③;④.
A.1个 B.2个 C.3个 D.4个
【答案】C
【详解】展开式的通项为,,
所以,故①正确;
令,可得,
令,可得,(1)
所以,故②错误;
令,可得,(2)
(1)(2)可得,
所以,故③正确;
对两边求导,
可得,
令,可得,故④正确;
所以结论中正确的个数为个.
故选:C.
17.可与曲线和的公切线垂直的直线方程为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【详解】设与和分别相切于,,
而,,
,,
,解得,,即公切线的斜率为,
故与垂直的直线的斜率为,
所以所求直线方程可为.
故选:D.
18.过点的直线l与曲线相切于点B,则( )
A.1 B. C.2 D.
【答案】B
【详解】依题意,设,由,
则,
则,
化简得,解得,故,
故.
故选:B.
19.求下列函数的导数.
(1)
(2)
(3)
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】(1).
(2).
(3).
20.求下列各函数的导数.
(1);
(2);
(3).
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】(1)化简得,
∴.
(2)∵,
∴.
(3).
05 利用导数求函数式中的参数
21.已知曲线与恰好存在两条公切线,则实数的取值范围( )
A. B. C. D.
【答案】D
【详解】的导数的导数为,
设与曲线相切的切点为相切的切点为,
则有公共切线斜率为,
又,即有,即为,即有,
则有,即为,恰好存在两条公切线,即有两解,
令,则,
当时,递减,当时,递增,
即有处取得极大值,也为最大值,且为,
由恰好存在两条公切线可得与 有两个交点,
可得的范围是,
故选:D.
22.已知P是曲线上的一动点,曲线C在P点处的切线的倾斜角为,若,则实数a的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【详解】因为,所以,
因为曲线在点处的切线的倾斜角,即切线的斜率,
所以对于任意的恒成立,
即对任意恒成立,即,
又,当且仅当,即时,等号成立,
故,所以a的取值范围是.
故选:D.
23.已知函数.
(1)若,求a的值;
(2)设,讨论函数的极值点个数;
(3)若在区间上存在极值,求实数a的取值范围.
【答案】(1);
(2)答案见解析;
(3).
【详解】(1)函数,求导得,
因为,所以.
(2)由(1)知,令,而,则,
①当时,即,此时,则,
所以在上单调递增,无极值点;
②当时,即,有两个不等的实根,,
当或时,;当时,,
函数在上单调递增,在上单调递减,
因此是的极大值点,是的极小值点,
所以当时,没有极值点;当时,有2个极值点.
(3)若在区间上存在极值,由(2)知,,解得,
所以a的取值范围是.
24.已知函数,其导函数为.
(1)设.
①求的值;
②求在上的最大值.
(2)讨论的单调性.
【答案】(1)①;②-7
(2)答案见解析
【详解】(1)①由题意得,
则,解得.
②由①得,,
当时,,当时,,
故在上单调递增,在上单调递减,
所以在处取得极大值,也就是最大值,最大值为.
(2)由题意有的定义域为,.
当时,,由,得,由,得,
在上单调递减,在上单调递增;
当时,由,得,由,得或,
在上单调递增,在上单调递减,在上单调递增;
当时,,在上单调递增;
当时,由,得,由,得或,
在上单调递增,在上单调递减,在上单调递增.
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.
25.已知,且.
(1)求的值:
(2)若函数在上的最大值为4,求函数在上的最小值.
【答案】(1)
(2)1
【详解】(1)函数,求导得,由,
得,所以.
(2)由(1)得,
由,得;由,得,
函数在上单调递减,在上单调递增,
而,
因此在上的最大值为,即,则,,
函数在上单调递增,在上单调递减,,
所以函数在上的最小值为1.
06 利用导数研究曲线的切线方程(在点处与过点处)
26.曲线在点处的切线与直线平行,则( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【详解】令则直线的斜率为
则.
故选:B.
27.若曲线有两条过坐标原点的切线,则的取值范围是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【详解】设切点为,
由已知可得.
根据导数的几何意义可知,
切线的斜率为.
代入切线方程为,
整理可得.
又切线经过原点,
所以有,
整理可得.
因为曲线有两条过坐标原点的切线,
所以方程有两个不相等的实数解,
即有,解得或.
故选:B.
28.已知函数.
(1)当时,求曲线在点处的切线方程;
(2)若存在极值,求实数的取值范围;
(3)求证:对任意,都存在,使得.
【答案】(1)
(2).
(3)证明见解析
【详解】(1)当时,,,
,又,
曲线在点处的切线方程为:;
(2),,
当时,,在上单调递减,无极值;
当时,令,即,
解得,
当时,,
0
0
极大值
极小值
的单调递增区间为,单调递减区间为,为函数的两个极值点,
故符合题意;
当时,,
在上单调递增,无极值.
综上,实数的取值范围为;
(3)①当时,由(2)知,在上单调递减,
令,则,;
②当时,为极大值,为极小值,
,
令,则;
③当时,在上单调递增,令,
,;
综上,对任意,都存在,使.
29.已知函数.
(1)当时,求曲线在点处的切线方程;
(2)当时,求的单调区间;
(3)当时,若的最大值为4,求的值.
【答案】(1)
(2)答案见解析
(3)
【详解】(1)当时,,
而,则切点为,可得,
由斜率的几何意义得斜率为,故切线方程为.
(2)因为,
所以,
故,
令,则,
因为,所以,,
可得,令,,
令,,
故的单调递增区间是,
单调递减区间是.
(3)令,则可化为,
而,由题意得,故,
令,解得,下面我们讨论和的大小关系,
当时,解得,此时在上单调递减,
此时的最大值为,
令,则,
此时,故恒成立,则在上单调递增,
则,可得的最大值不可能为,故排除,
当时,解得,令,,
令,,故在上单调递增,在上单调递减,
则的最大值为,
得到,解得.
30.已知函数,.
(1)求曲线在处的切线方程;
(2)若,求的取值范围;
【答案】(1)
(2)
【详解】(1)因为,,,
所以在处的切线方程为,即.
(2)由可知,,,
即在上恒成立,
设,则,
当时,,在上单调递减,
当时,,在单调递增,
所以时,取得最小值,最小值为,
由题意知,即,故的取值范围为.
07 与切线有关的综合问题
31.设函数的图象在点处的切线为,则与坐标轴围成的三角形面积的最小值为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】由题设,,则,又,
所以切线为,
当时,当时,又,
所以与坐标轴围成的三角形面积为,
则,当时,当时,
所以在上递减,在上递增,即.
故选:C
32.一个小孩玩滚珠子游戏,试图将大小不一的圆珠通过由曲线形成的空隙(如图),曲线可以近似看作函数的图象,要使圆珠通过空隙,则圆珠直径的取值范围应为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】函数与的图象关于直线对称,
设与直线平行,且相切的直线方程为,切点为,
设与直线平行,且相切的直线方程为,切点为,
由解得,可得,
由解得,可得,
则,
则圆珠直径的取值范围应为.
故选:A.
33.已知函数.
(1)当时,求曲线在点处的切线方程;
(2)若在区间上单调递增,求的取值范围;
(3)当时,讨论零点的个数.
【答案】(1)
(2)
(3)2
【详解】(1)当时,,,
所以切点为(0,0)
所以,,
即切线的斜率为1,由点斜式直线方程得,所以切线方程为;
(2)因为,由函数在上单调递增,则,
即在上恒成立.
令,,.
当时,,所以恒成立.
所以在上单调递增,所以
所以,a的取值范围;
(3)由,则.
所以是的一个零点.
因为,由(2)知,函数在上单调递增,,无零点.
①当时,∵,∴,∴,无零点.
②当时,∵,设,,
∴在上递增,又∵,,
∴存在唯一零点,使得
当时,,在上递减;
当时,,在上递增,所以,
又,,,
所以,函数在上有且仅有1个零点.
综上,当时,函数有且仅有2个零点.
34.已知函数
(1)若为实数,试讨论方程的根个数;
(2)证明:;
(3)若点在的图象上运动,求点到直线距离的最小值.
【答案】(1)答案见解析
(2)证明见解析
(3)
【详解】(1)因为,则,
当时,,当时,,
则在上单调递减,在上单调递增,
故时, 取得极小值,
且当时,,当时,,的图象如图:
因方程的根个数即函数图象与直线的交点个数.由图知,
当时,与有两个交点,此时方程有2个实根;
当和时,与只有一个交点, 此时方程有1个实根;
当时,与没有交点, 此时方程没有实根.
(2)由,,
故可构造函数,则,
当时,,当时,.
故上上为增函数,在上为减函数
由,可得,
由在上为增函数,可得,
故得.
(3)设点,易知当曲线在处的切线与平行时,
点到直线的距离最小,
又,则有.
令,则,
易知,当时,,当时,,
所以在区间上单调递减,在区间上单调递增
且时,,又,所以,则,
故到直线的距离即点到直线距离的最小值,为.
35.已知函数(且).
(1)当时,求曲线在点处的切线方程;
(2)当时,求证:.
(3)设,求函数的极值.
【答案】(1);
(2)证明见解析;
(3)答案见解析;
【详解】(1)由于,则定义域为,
故曲线在点处的切线方程为:,即.
(2)当时,定义域为,
令,则单调递减,,
所以单调递增;单调递减;
所以,所以,所以;
(3)因为,
,令,得,
当时,定义域为,单调递增,
所以单调递减;单调递增;
所以的极小值为,无极大值;
当时,定义域为,单调递减,
所以单调递增;单调递减;
所以的极大值为,无极小值;
综上, 当时,的极小值为,无极大值;
当时,的极大值为,无极小值;
08 切线平行、垂直问题
36.已知函数的图像在点处的切线与直线垂直,则实数的值为( )
A. B. C. D.1
【答案】C
【详解】对求导可得:.
可得切线的斜率.
将直线转化为斜截式,可知直线斜率.
因为函数的图像在点处的切线与直线垂直,
根据两直线垂直斜率之积为,可得,即.
可得:,
故,即实数的值为.
故选:C.
37.已知函数的图像在,两个不同点处的切线相互平行,则下面等式可能成立的是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】因为,.
所以,.
由因为在,两个不同点处的切线相互平行,
所以,又,所以,故CD错误;
因为且,所以,故A不成立;
当时,.故B成立.
故选:B
38.已知函数,.
(1)若曲线在点处的切线与曲线在点处的切线平行,求的值;
(2)若有最小值,且的最小值大于的最小值,求的取值范围.
【答案】(1)
(2)
【详解】(1),,,
由题可知:,所以
(2)函数的定义域均为,
由(1)可知:,
当时,在上恒成立,所以函数在上单调递增,没有最值;
当时,令,则;令令,则,
所以函数在单调递减,在单调递增,有最小值.
因为有最小值,所以,
所以,
,
则
39.已知函数.
(1)若曲线在点与处的切线平行,讨论函数的单调性;
(2)若时,,求a的取值范围.
【答案】(1)在上单调递增
(2)
【详解】(1)函数的定义域为,求导得,
依题意,,即,解得,
因此,当且仅当时取等号,
所以在上单调递增.
(2)设,
求导得,,
当时,,不符合题意;
当时,当时,,当时,,
则函数在上单调递减,在上单调递增,
因此函数在处取得最小值,依题意,,解得,
所以a的取值范围是.
40.设函数,.
(1)若曲线在点处的切线与直线垂直,求实数的值:(其中e为自然对数的底数);
(2)在(1)的条件下求的极大值;
(3)若在上存在减区间,求实数的取值范围.
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】(1)由,可得.
曲线在点处的切线斜率为.
将直线,化为斜截式,其斜率为.
因为曲线在点处的切线与直线垂直,根据两直线垂直斜率之积为,可得.
化简方程,解得.
(2)由(1)知,则,.
令,即,因为,所以,解得.
当时,,,单调递增;
当时,,,单调递减.
所以在处取得极大值,.
(3)因为,对求导得.
因为在上存在减区间,所以在上有解,
即在上有解,等价于在上有解,也就是在上有解.
令,对求导得.
令,即,解得或(舍去).
当时,,单调递减;
当时,,单调递增.
所以在处取得极小值,也是最小值,.
所以.
09 最值问题
41.设函数,若恒成立,则的最小值为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】由;由.
若,则恒成立,则在上不成立.
若,由;由.
由恒成立,可得:.
所以,.
设,.
则,.
由;由.
所以在上单调递减,在上单调递增.
所以的最小值为:.
即的最小值为.
故选:C
42.已知函数是定义域为的偶函数,且当时,.若函数在上的最小值为4,则实数a的值为( )
A. B.2 C. D.
【答案】B
【详解】因为是定义域为的偶函数,
且函数在上的最小值为4,
所以函数在上的最小值为4,
当时,,此时,
当时,在上恒成立,函数在上单调递增,
当时,函数取得最小值,解得,符合题意,
当时,,,函数单调递减;
,,函数单调递增,
时,函数取得最小值,解得,不符合题意,
综上,.
故选:B.
43.若,的最小值为,则( )
A. B. C.或 D.
【答案】A
【详解】令,则,
令,则,
当时,,则在上单调递减,显然无最小值,不符;
当时,令,则,
若,时,,则在上单调递增,故,不符;
若,时,
在上,即在上单调递减,
在上,即在上单调递增,
所以,则,
可得,又,可得;
综上,.
故选:A
44.已知函数.
(1)当时,讨论的单调性;
(2)若存在两个极值点,,
(ⅰ)求a的取值范围;
(ⅱ)证明:.
【答案】(1)在R上单调递增.
(2)(ⅰ);(ⅱ)证明见解析
【详解】(1)当时,,
∴,当且仅当时取等号.
∴在R上单调递增.
(2)(ⅰ)因存在两个极值点,,
则.
令,则方程有两个相异正根,.
等价于有两个相异正根,∴
解得.∴a的取值范围为.
(ⅱ)证明:由(ⅰ)可得
∴ ∴,
设,结合∴,∴,
∴
.
若要证,
只需证,即,其中.
令,,则.
令,,则,
∴在上单调递增,有.
∴,得在上单调递增,
∴当时,得.
综上,可得.
45.已知函数,当时,取得极值.
(1)求a,b的值;
(2)若函数在区间上的最大值为2,求k的取值范围.
【答案】(1)
(2)
【详解】(1)对函数求导得:.
因为当时,取得极值,
所以,
解得,
此时函数的解析式为,.
当或时,;当时,;
所以函数在,上单调递增,在上单调递减.
所以当时,函数取极小值,极小值为,即满足条件,
所以.
(2)由(1)知,函数的解析式为,.
当或时,;当时,;
所以函数在,上单调递增,在上单调递减.
而,
所以要使得函数在区间上的最大值为2,则.
1.(2025·天津·二模)设函数在区间恰有三个极值点、两个零点,则的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】由函数,其中,可得,
因为函数在区间恰有三条对称轴、两个零点,
由图象如图,
由图可知,,解得,所以的取值范围为.
故选:C.
2.(2025·天津·二模)已知函数的图象如图所示,则该图象所对应的函数可能是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【详解】对于A:,当时, ,故排除A;
对于B:当时,函数为增函数,当时,函数为减函数,故排除B;
对于D,当时,,,所以在上单调递增,故排除D;
对于C,为偶函数,由可得,满足图象,故C正确.
故选:C.
3.(24-25高二下·天津西青·期中)定义在上的奇函数满足时,成立,若,,则的大小关系是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【详解】令,当时,,
所以在上单调递减,又是奇函数,
则,所以为上的偶函数,
则在上单调递增,又,
所以,即,
故选:B.
4.(2025·天津红桥·二模)已知向量是夹角为60°的单位向量,若对任意的 且 则取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】已知向量的夹角为的单位向量,则,
所以,
所以对任意的,且,则,
所以,即,
设,即在上单调递减,
又时,,解得,
所以在上单调递增;
在上单调递减,所以,
故选:A.
5.(2024·天津和平·二模)已知抛物线:的焦点为点,双曲线的右焦点为点,线段与在第一象限的交点为点,若的焦距为6,且在点处的切线平行于的一条渐近线,则双曲线的渐近线方程为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【详解】抛物线:的焦点为,依题意可得,
直线方程为,即,
联立,可得,解得或,
又线段与在第一象限的交点为点,的横坐标为,
由,所以,
在点处的切线斜率为,
又在点处的切线平行于的一条渐近线,
双曲线的一条渐近线的斜率为,
双曲线的渐近线方程为.
故选:D.
6.(2024·天津河西·三模)已知函数(其中,),当时,的最小值为,,将的图象上所有的点向右平移个单位长度,所得图象对应的函数为,则( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】由可得,
因为时,的最小值为,
所以的最小正周期为,且,所以,解得,
即,
又,可得直线是函数的一条对称轴,
所以,解得,
又,当时,,即,
将的图象上所有的点向右平移个单位长度,所得图象对应的函数为,
则.
故选:B
7.(2025·天津·二模)若函数的图象关于直线对称,且恰有6个零点,则的取值范围为 .
【答案】
【详解】因关于直线对称,则,且,
则且,解得,
则,
经检验:对任意恒成立,
即的图象关于直线对称,
则符合题意;
因恰有6个零点,
则与的函数图象有6个交点,
现研究函数的单调性:
因
,
则得;得,
则在上单调递减,在上单调递增,
则,
又因,
则根据图象变换以及对称性可画出函数的图象:
由图象可知,,则的取值范围为.
故答案为:.
8.(2025·天津河东·二模)设函数,,若存在,使得,则的最小值为 .
【答案】1
【详解】因为,所以恒成立,
所以在上单调递增,
又因为,
且存在,使得,所以,
所以,令,
则,
当时,,单调递增;
当时,,单调递减,
所以,所以,即,当时取等号.
所以(当时取等号,此时满足题意),
所以的最小值为1.
故答案为:1.
9.(2025·天津·一模)已知函数
(1)若曲线在点处的切线在轴上的截距为,求的值;
(2)若函数存在唯一极值点,求的取值范围;
(3)若函数存在极大值,记作,求证:.
【答案】(1)
(2)
(3)证明见解析
【详解】(1)由,则,求导可得,
所以切线斜率,切线方程为,
整理可得,令,解得,则,解得.
(2)由(1)可知函数的导数,
由函数存在唯一极值点,则导数存在唯一变号零点,
即方程存在唯一根,整理可得,
令,即函数的图像与直线存在唯一交点,
求导可得,由当时,当时,
则函数在上单调递减,在上单调递增,
由当时,,当时,,当时,,则,
当时,设方程的唯一根为,
当时,,即,当时,,
则函数存在唯一极值点,
所以的取值范围为.
(3)由(1)可知函数的导数,令,则,
当时,易知方程存在两个根,设为,则,
当时,,即,当时,,当时,,
则函数在处取得极大值,由,则,
所以,
故,
由,则,故.
10.(2025·天津·二模)已知椭圆的离心率为,点P为椭圆上的动点,过点P作椭圆的切线,与圆交于A,B两点,线段AB长度的最小值为2.
(1)求椭圆的方程;
(2)求证:直线OA,OB斜率乘积为定值(其中O为坐标原点).
【答案】(1);
(2)证明见解析.
【详解】(1)由椭圆的离心率为,得,解得,
椭圆方程为,圆化为圆,
设,则,当时,由,得,
求导得,直线的斜率;
当时,由,得,求导得,
直线的斜率,
因此当时,直线的方程为,整理得,
当时,点,直线的方程为,点,直线的方程为,
满足,于是对任意点,直线的方程为,
圆的圆心到直线距离,
而圆的半径为,,当且仅当时取等号,
因此,解得,所以椭圆方程为,即.
(2)由(1)知,圆的方程为,直线方程为,
由消去得,设,
则,消去得,
则,
当时,点分别为圆与轴的交点,的斜率一个为0,一个不存在;
当时,的斜率都存在且不为0,斜率乘积为为定值.
1.(2005·天津·高考真题)若函数(且)在区间内单调递增,则的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】函数在区间 内有意义,
则,
设则 ,
( 1 ) 当 时, 是增函数,
要使函数在区间内单调递增,
需使 在区间内内单调递增,
则需使,对任意恒成立 , 即对任意恒成立;
因为时,所以与矛盾,此时不成立.
( 2 ) 当时,是减函数,
要使函数在区间内单调递增,
需使在区间内内单调递减,
则需使 对任意恒成立,
即对任意恒成立,
因为,
所以,
又,所以.
综上,的取值范围是
故选:B
2.(2019·天津·高考真题)已知,设函数若关于的不等式在上恒成立,则的取值范围为
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】∵,即,
(1)当时,,
当时,,
故当时,在上恒成立;
若在上恒成立,即在上恒成立,
令,则,
当函数单增,当函数单减,
故,所以.当时,在上恒成立;
综上可知,的取值范围是,
故选C.
13.(2013·天津·高考真题)设函数,若实数满足,则
A. B.
C. D.
【答案】A
【详解】试题分析:对函数求导得,函数单调递增,,由知,同理对函数求导,知在定义域内单调递增,,由知,所以.
4.(2010·天津·高考真题)设函数,对任意,恒成立,则实数的取值范围是 .
【答案】
【详解】根据题意,由于函数,对任意,恒成立,,分离参数的思想可知,, 递增,最小值为, 即可知满足即可成立故答案为.
5.(2008·天津·高考真题)已知函数,其中.
(1)曲线在点处的切线方程为,求函数的解析式;
(2)讨论函数的单调性;
(3)若对于任意的,不等式在上恒成立,求b的取值范围.
【答案】(1);(2)答案见解析;(3)
【详解】(1),,解得
由切点在直线上可得,
函数解析式为
(2)
当时,,函数在上单调递增,
当时,,解得
当变化时,的变化情况如下:
+
0
-
-
0
+
极大值
极小值
所以在和单调递增,和单调递减
(3)由(2)知,在上的最大值为和中较大者,
对于任意的,不等式在上恒成立,当且仅当,对任意的成立,可得
6.(2004·天津·高考真题)已知函数在上满足,当时取得极值.
(1)求的单调区间和极大值;
(2)证明:对任意、,不等式恒成立.
【答案】(1)单调递增区间为、,单调递减区间为,极大值为;(2)证明见解析.
【详解】(1),由,得,可得.
,,
由于函数在处取得极值,则,解得,
,
,从而.
当时,,则函数在上是增函数;
在时,,则函数在上是减函数;
当时,,则函数在上是增函数.
所以,函数在处取得极大值,即;
(2)由(1)知,函数在上是减函数,
当时,,.
所以,对任意、,不等式.
7.(2024·天津·高考真题)已知函数.
(1)求曲线在点处的切线方程;
(2)若对任意成立,求实数的值;
(3)若,求证:.
【答案】(1)
(2)2
(3)证明过程见解析
【详解】(1)由于,故.
所以,,所以所求的切线经过,且斜率为,故其方程为.
(2)设,则,从而当时,当时.
所以在上递减,在上递增,这就说明,即,且等号成立当且仅当.
设,则
.
当时,的取值范围是,所以命题等价于对任意,都有.
一方面,若对任意,都有,则对有
,
取,得,故.
再取,得,所以.
另一方面,若,则对任意都有,满足条件.
综合以上两个方面,知的值是2.
(3)先证明一个结论:对,有.
证明:前面已经证明不等式,故,
且,
所以,即.
由,可知当时,当时.
所以在上递减,在上递增.
不妨设,下面分三种情况(其中有重合部分)证明本题结论.
情况一:当时,有,结论成立;
情况二:当时,有.
对任意的,设,则.
由于单调递增,且有
,
且当,时,由可知
.
所以在上存在零点,再结合单调递增,即知时,时.
故在上递减,在上递增.
①当时,有;
②当时,由于,故我们可以取.
从而当时,由,可得
.
再根据在上递减,即知对都有;
综合①②可知对任意,都有,即.
根据和的任意性,取,,就得到.
所以.
情况三:当时,根据情况一和情况二的讨论,可得,.
而根据的单调性,知或.
故一定有成立.
综上,结论成立.
8.(2022·天津·高考真题)已知,函数
(1)求曲线在处的切线方程;
(2)若曲线和有公共点,
(i)当时,求的取值范围;
(ii)求证:.
【答案】(1)
(2)(i);(ii)证明见解析
【详解】(1),故,而,
曲线在点处的切线方程为即.
(2)(i)当时,
因为曲线和有公共点,故有解,
设,故,故在上有解,
设,故在上有零点,
而,
若,则恒成立,此时在上无零点,
若,则在上恒成立,故在上为增函数,
而,,故在上无零点,
故,
设,则,
故在上为增函数,
而,,
故在上存在唯一零点,
且时,;时,;
故时,;时,;
所以在上为减函数,在上为增函数,
故,
因为在上有零点,故,故,
而,故即,
设,则,
故在上为增函数,
而,故.
(ii)因为曲线和有公共点,
所以有解,其中,
若,则,该式不成立,故.
故,考虑直线,
表示原点与直线上的动点之间的距离,
故,所以,
下证:对任意,总有,
证明:当时,有,故成立.
当时,即证,
设,则(不恒为零),
故在上为减函数,故即成立.
综上,成立.
下证:当时,恒成立,
,则,
故在上为增函数,故即恒成立.
下证:在上恒成立,即证:,
即证:,即证:,
而,故成立.
故,即成立.
9.(2025·天津·高考真题)已知函数
(1)时,求在点处的切线方程;
(2)有3个零点,且.
(i)求a的取值范围;
(ii)证明.
【答案】(1)
(2)(i);(ii)证明见解析.
【详解】(1)当时,,,
则,则,且,
则切点,且切线的斜率为,
故函数在点处的切线方程为;
(2)(i)令,,
得,
设,
则,
由解得或,其中,;
当时,,在上单调递减;
当时,,在上单调递增;
当时,,在上单调递减;
且当时,; 当时,;
如图作出函数的图象,
要使函数有3个零点,
则方程在内有个根,即直线与函数的图象有个交点.
结合图象可知,.
故的取值范围为;
(ii)由图象可知,,
设,则,
满足,由可得,
两式作差可得,
则由对数均值不等式可得,
则,故要证,
即证,只需证,
即证,又因为,则,
所以,故只需证,
设函数,则,
当时,,则在上单调递增;
当时,,则在上单调递减;
故,即.
而由,
可知成立,故命题得证.
10.(2023·天津·高考真题)已知函数.
(1)求曲线在处的切线斜率;
(2)求证:当时,;
(3)证明:.
【答案】(1)
(2)证明见解析
(3)证明见解析
【详解】(1),则,
所以,故处的切线斜率为;
(2)要证时,即证,
令且,则,
所以在上递增,则,即.
所以时.
(3)设,,
则,
由(2)知:,则,
所以,故在上递减,故;
下证,
令且,则,
当时,递增,当时,递减,
所以,故在上恒成立,
则,
所以,,…,,
累加得:,而,
因为,所以,
则,
所以,故;
综上,,即.
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