内容正文:
高考预测练(十五) 导数与函数的单调性
1.(2025·陕西渭南模拟)已知函数f(x)=ex(ax-1)的大致图象如图所示,则不等式f(x)f′(x)<0的解集为( B )
A.(-2,-1) B.(1,2)
C.(-,1) D.(2,+∞)
解析:由f(x)=ex(ax-1),得f′(x)=ex(ax-1+a),
由题图知x=1是函数f(x)的极小值点,
则f′(1)=e(2a-1)=0,解得a=,
当x<1时,f′(x)<0;当x>1时,f′(x)>0,
则x=1是函数f(x)的极小值点,
故f(x)=ex(x-1),f′(x)=ex(x-),
不等式f(x)f′(x)<0⇔e2x(x-1)(x-2)<0,解得1<x<2,所以不等式f(x)f′(x)<0的解集为(1,2).故选B.
2.(2025·河北沧州质量检测)函数f(x)=2x-5ln x-4的单调递减区间是( D )
A.(0,3) B.(3,+∞)
C.(-∞,) D.
解析:f′(x)=2-,定义域为(0,+∞),令f′(x)<0,解得0<x<,所以f(x)在单调递减.故选:D.
3.若函数f(x)=(x+1)ln x-ax在(0,+∞)具有单调性,则a的取值范围是( C )
A.(2,+∞) B.[2,+∞)
C.(-∞,2] D.(-∞,2)
解析:由f(x)=(x+1)ln x-ax⇒f′(x)=ln x++1-a,当函数f(x)=(x+1)ln x-ax在(0,+∞)单调递增时,f′(x)≥0恒成立,得a≤ln x++1,设g(x)=ln x++1⇒g′(x)=-=,当x>1时,g′(x)>0,g(x)单调递增,当0<x<1时,g′(x)<0,g(x)单调递减,所以g(x)min=g(1)=2,因此有a≤2,当函数f(x)=(x+1)ln x-ax在(0,+∞)单调递减时,f′(x)≤0恒成立,得a≥ln x++1,设g(x)=ln x++1⇒g′(x)=-=,当x>1时,g′(x)>0,g(x)单调递增,当0<x<1时,g′(x)<0,g(x)单调递减,所以g(x)min=g(1)=2,显然无论a取何实数,不等式f′(x)≤0不能恒成立,综所述,a的取值范围是(-∞,2),故选:C.
4.(多选)(2025·吉林外国语学校校考质量检测)函数f(x)=x ln x的一个单调递增区间是( ABD )
A.(e,+∞) B.
C.(0,) D.(,1)
解析:由题意f′(x)=ln x+1,f′(x)=ln x+1>0,x>,因此f(x)的增区间是,因此ABD正确,C错误.故选:ABD.
5.(预测)(多选)(2025·浙江杭州二模)设函数f(x)=(x3-x)ln x,则( BD )
A.f(x)是偶函数
B.f(x)≥0
C.f(x)在区间(0,1)上单调递增
D.x=1为f(x)的极小值点
解析:f(x)的定义域为(0,+∞),故f(x)为非奇非偶函数,故A错误;f(x)=(x3-x)ln x=x(x+1)(x-1)ln x,且x>0,故x+1>0,当x>1时,ln x>0,此时f(x)>0,当0<x<1时,ln x<0,此时f(x)>0,当x=1时,f(x)=0,因此f(x)≥0,B正确;f′(x)=(3x2-1)ln x+x2-1,当x∈(,1)时,3x2-1>0,ln x<0,x2-1<0,此时f′(x)<0,因此f(x)在(,1)上单调递减,故C错误;f′(x)=(3x2-1)ln x+x2-1,当x>1时,3x2-1>0,ln x>0,x2-1>0,故f′(x)>0,因此f(x)在(1,+∞)上单调递增,由C知f(x)在(,1)上单调递减,故x=1为f(x)的极小值点,D正确.故选BD.
6.已知函数y=ln x+在[2,+∞)单调递增,则实数a的取值范围是__a≤2__.
解析:由y=ln x+得y′=-,
由于函数y=ln x+在[2,+∞)单调递增,故y′=-≥0在x∈[2,+∞)恒成立,因此在a≤x对任意的x∈[2,+∞)恒成立,所以a≤2,故答案为:a≤2.
7.若函数f(x)=(x-m)2+ln x在区间(1,2)有单调递增区间,则实数m的取值范围是____.
解析:f′(x)=2(x-m)+(x>0),由题意f′(x)>0在(1,2)有解,
即m<x+在(1,2)有解,
根据对勾函数的性质可知,y=x+在(1,2)单调递增,所以在x=2时取最大值,
故m<2+=,故实数m的取值范围是.
故答案为:
8.若函数f(x)=2ax-(x+2)ln x是(0,+∞)的减函数,则实数a的最大值为__1+ln_/ln_+1__.
解析:由函数f(x)=2ax-(x+2)ln x是(0,+∞)的减函数,
则f′(2)=2a-ln x-≤0在(0,+∞)恒成立,
即2a≤ln x+在(0,+∞)恒成立,
设g(x)=ln x+1+,则g′(x)=-=,
当x∈(0,2)时,g′(x)<0,函数g(x)单调递减
当x∈(2,+∞)时,g′(x)>0,函数g(x)单调递增,
可得g(x)min=g(2)=2+ln 2,所以a≤1+ln ,即实数a的最大值为1+ln .
故答案为:1+ln .
9.(2025·陕西咸阳高三统考质量检测)已知函数f(x)=ln x-ax(a∈R).
(1)若a=1,求函数f(x)的极值;
(2)求函数f(x)的单调区间.
解析:(1)当a=1时,f(x)=ln x-x,其定义域为(0,+∞),
∴f′(x)=-1=.
令f′(x)==0,则x=1.
∴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,
∴函数f(x)的极大值为f(1)=-1,无极小值.
(2)∵f(x)=ln x-ax,
∴f′(x)=-a=,
当a≤0时,f′(x)>0,f(x)在(0,+∞)单调递增;
当a>0时,由f′(x)=0,得x=,
若0<x<,则f′(x)>0,若x>,则f′(x)<0,f(x)单调递减,
当a>0时,f(x)的单调递增区间为,单调递减区间为,
综,当a≤0时,函数f(x)的单调递增区间为(0,+∞);
当a>0时,函数f(x)的单调递增区间为,单调递减区间为.
答案:(1)函数f(x)的极大值为-1,无极小值
(2)答案见解析
10.已知函数f(x)=-2a2ln x+x2+ax(a∈R).
(1)当a=1时,求曲线y=f(x)在(1,f(1))处的切线方程;
(2)讨论函数f(x)的单调性.
解:(1)当a=1时,f(x)=-2ln x+x2+x,
f′(x)=-+x+1,所以f′(1)=-2+1+1=0,f(1)=,曲线y=f(x)在(1,f(1))处的切线方程为y=.
(2)f′(x)==,
①当a=0时,f′(x)=x>0,所以函数在(0,+∞)单调递增;
②当a>0时,令f′(x)=0,则x1=-2a(舍)或x2=a,
f′(x)<0,0<x<a,当x∈(0,a)时,函数f(x)单调递减;
f′(x)>0,x>a,当x∈(a,+∞)时,函数f(x)单调递增.
③当a<0时,令f′(x)=0,则x1=-2a或x2=a(舍),
f′(x)<0,0<x<-2a,当x∈(0,-2a)时,函数f(x)单调递减;
f′(x)>0,x>-2a,当x∈(-2a,+∞)时,函数f(x)单调递增.
综所述:当a=0时,函数在(0,+∞)单调递增;
当a>0时,当x∈(0,a)时,函数f(x)单调递减
当x∈(a,+∞)时,函数f(x)单调递增;
当a<0时,当x∈(0,-2a)时,函数f(x)单调递减;
当x∈(-2a,+∞)时,函数f(x)单调递增.
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