内容正文:
第3讲 小题研透——导数的简单应用
备|考|领|航
一、考情分析
高频考点
高考预测
导数的几何意义
在选择、填空题中会继续考查切线方程的求法及应用,利用导数研究函数的单调性、极值、最值及应用,注意构造法的应用
求函数单调性
求函数极值
求函数最值(与不等式结合转化求解)
二、真题感悟
1.(2024·全国甲卷理6题)(导数的几何意义)设函数f(x)=,则曲线y=f(x)在点(0,1)处的切线与两坐标轴所围成的三角形的面积为( )
A. B. C. D.
解析:A f'(x)=,所以f'(0)=3,所以曲线y=f(x)在点(0,1)处的切线方程为y-1=3(x-0),即3x-y+1=0,切线与两坐标轴的交点分别为(0,1),(-,0),所以切线与两坐标轴所围成的三角形的面积为×1×=,故选A.
2.(2023·新高考Ⅱ卷6题)(函数单调性的应用)已知函数f(x)=aex-ln x在区间(1,2)上单调递增,则实数a的最小值为( )
A.e2 B.e
C.e-1 D.e-2
解析:C 法一 由题意,得f'(x)=aex-,∴f'(x)=aex-≥0在区间(1,2)上恒成立,即a≥在区间(1,2)上恒成立.设函数g(x)=,x∈(1,2),则g'(x)=-<0,∴函数g(x)在区间(1,2)单调递减.∴∀x∈(1,2),g(x)<g(1)==e-1.∴a≥e-1,∴a的最小值为e-1.故选C.
法二 ∵函数f(x)=aex-ln x,∴f'(x)=aex-.∵函数f(x)=aex-ln x在区间(1,2)单调递增,∴f'(x)≥0在(1,2)恒成立,即aex-≥0在(1,2)恒成立,易知a>0,则0<≤xex在(1,2)恒成立.设g(x)=xex,则g'(x)=(x+1)ex.当x∈(1,2)时,g'(x)>0,g(x)单调递增,∴在(1,2)上,g(x)>g(1)=e,∴≤e,即a≥=e-1,故选C.
3.(多选)(2024·新高考Ⅰ卷10题)(求函数的单调区间、极值)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 对A,因为函数f(x)的定义域为R,而f'(x)=2(x-1)(x-4)+(x-1)2=3(x-1)·(x-3),易知当x∈(1,3)时,f'(x)<0,当x∈(-∞,1)或x∈(3,+∞)时,f'(x)>0,故函数f(x)在(-∞,1)上单调递增,在(1,3)上单调递减,在(3,+∞)上单调递增,故x=3是函数f(x)的极小值点,A正确;对B,当0<x<1时,x-x2=x(1-x)>0,所以x>x2,又函数f(x)在(0,1)上单调递增,所以f(x)>f(x2),B错误;对C,当1<x<2时,1<2x-1<3,而由上可知,函数f(x)在(1,3)上单调递减,所以f(1)>f(2x-1)>f(3),即-4<f(2x-1)<0,C正确;对D,由2-x-x=2-2x,又-1<x<0,故2-2x>0,所以f(2-x)-f(x)=(1-x)2(-2-x)-(x-1)2(x-4)=(x-1)2(2-2x)>0,D正确.故选A、C、D.
4.(2024·新高考Ⅰ卷13题)(导数的几何意义)若曲线y=ex+x在点(0,1)处的切线也是曲线y=ln(x+1)+a的切线,则a=ln 2.
解析:由y=ex+x得y'=ex+1,y'|x=0=e0+1=2,故曲线y=ex+x在(0,1)处的切线方程为y=2x+1,由y=ln(x+1)+a得y'=,设切线与曲线y=ln(x+1)+a相切的切点为(x0,ln(x0+1)+a),由两曲线有公切线得y'==2,解得x0=-,则切点为(-,a+ln),由切点在直线y=2x+1上得,a+ln=0,故a=ln 2.
重|难|排|查
1.四个易误导数公式
(1)(sin x)'=cos x;
(2)(cos x)'=-sin x;
(3)(ax)'=axln a(a>0,且a≠1);
(4)(logax)'=(a>0,且a≠1,x>0).
2.利用导数研究函数的单调性
(1)若求单调区间(或证明单调性),只要在函数定义域内解(或证明)不等式f'(x)>0或f'(x)<0;
(2)若已知函数的单调性,则转化为不等式f'(x)≥0或f'(x)≤0在单调区间上恒成立问题来求解.
3.利用导数研究函数的极值、最值
(1)若f'(x0)=0且在x0附近左侧f'(x)>0,右侧f'(x)<0,则f(x0)为函数f(x)的极大值;若在x0附近左侧f'(x)<0,右侧f'(x)>0,则f(x0)为函数f(x)的极小值;
(2)设函数y=f(x)在[a,b]上连续,在(a,b)内可导,则f(x)在[a,b]上必有最大值和最小值且在极值点或端点处取得.
4.常用结论
(1)在某区间内f'(x)>0(f'(x)<0)是函数f(x)在此区间上单调递增(减)的充分不必要条件;
(2)可导函数f(x)在(a,b)上单调递增(减)的充要条件是对∀x∈(a,b),都有f'(x)≥0(f'(x)≤0)且f'(x)在(a,b)上的任何子区间内都不恒为零;
(3)若函数f(x)在区间(a,b)内只有一个极值点,则相应的极值点一定是函数的最值点.
导数的几何意义
【例1】 (1)(2024·福建适应性练习卷)已知直线y=kx+b既是曲线y=ln x的切线,也是曲线y=-ln(-x)的切线,则( )
A.k=,b=0 B.k=1,b=0
C.k=,b=-1 D.k=1,b=-1
(2)已知函数f(x)=,若曲线y=f(x)在点(x0,f(x0))处的切线方程为ax-y=0,则x0的值为 .
答案:(1)A (2)2
解析:(1)法一 设直线y=kx+b与曲线y=ln x的切点坐标为(x1,y1),直线y=kx+b与曲线y=-ln(-x)的切点坐标为(x2,y2),对y=ln x求导得y'=,对y=-ln(-x)求导得y'=-·(-1)=-,所以有得得所以k==.故选A.
法二 对于A,对y=ln x求导得y'=,令=k=,得x=e,又ln e=1,所以曲线y=ln x在点(e,1)处的切线方程为y-1=(x-e),即y=x,同理得曲线y=-ln(-x)在点(-e,-1)处的切线方程为y=x,故A正确,故选A.
(2)因为函数f(x)=,求导得f'(x)=,依题意得消去a得,=,而>0,解得x0=2.
感悟提升
求曲线y=f(x)的切线方程的三种类型及方法
(1)已知切点P(x0,y0),求切线方程:求出切线的斜率f'(x0),由点斜式写出方程;
(2)已知切线的斜率k,求切线方程:设切点为P(x0,y0),通过方程k=f'(x0)解得x0,再由点斜式写出方程;
(3)已知切线上一点(非切点),求切线方程:设切点为P(x0,y0),利用导数求得切线斜率f'(x0),再由斜率公式求得切线斜率,列方程(组)解得x0,再由点斜式或两点式写出方程.
提醒 求切线时要注意是过点处的切线还是在点处的切线,前者需要设出切点,后者给出的点即为切点.
1.(2024·邯郸第四次调研)设函数f(x)=x+的图象与x轴相交于点P,则该曲线在点P处的切线方程为( )
A.y=-x B.y=-x-1
C.y=0 D.y=x-1
解析:C 令x+=0,即x(x+2)+1=0,即(x+1)2=0,解得x=-1,故P(-1,0),f'(x)=1-,则f'(-1)=1-=0,则其切线方程为:y-f(1)=f'(-1)(x+1),即y=0.故选C.
2.(2024·山东新高考联合质量测评)过点(3,0)作曲线f(x)=xex的两条切线,切点分别为(x1,f(x1)),(x2,f(x2)),则x1+x2=( )
A.-3 B.-
C. D.3
解析:D 因为f(x)=xex,所以f'(x)=(x+1)ex,设切点坐标为(x0,x0),所以f'(x0)=(x0+1),所以切线方程为y-x0=(x0+1)(x-x0),所以-x0=(x0+1)(3-x0),即(-+3x0+3)=0,依题意关于x0的方程(-+3x0+3)=0有两个不同的解x1,x2,即关于x0的方程-+3x0+3=0有两个不同的解x1,x2,所以x1+x2=3.故选D.
利用导数研究函数的单调性
【例2】 (1)已知函数f(x)与f'(x)的图象如图所示,则函数g(x)=的单调递减区间为( D )
A.(0,4) B.(-∞,1),(,4)
C.(0,) D.(0,1),(4,+∞)
(2)(2024·贵阳适应性考试)已知f(x)是定义在R上的偶函数,且y=f'(x)+ex也是偶函数,若f(a)>f(2a-1),则实数a的取值范围是( D )
A.(-∞,1)
B.(1,+∞)
C.(,1)
D.(-∞,)∪(1,+∞)
解析:(1)由题图可知,先减后增的曲线为f'(x)的图象,先增后减再增的曲线为f(x)的图象,当0<x<1或x>4时,f'(x)<f(x),即g'(x)=<0,则函数g(x)=的单调递减区间为(0,1),(4,+∞).故选D.
(2)因为f(x)为R上的偶函数,所以f(x)=f(-x),对等式两边求导有f'(x)=-f'(-x) ①.因为y=f'(x)+ex是偶函数,所以f'(x)+ex=f'(-x)+e-x ②.由①②得f'(x)=(e-x-ex)=.当x∈(-∞,0)时,f'(x)>0,f(x)单调递增;当x∈(0,+∞)时,f'(x)<0,f(x)单调递减.又f(a)>f(2a-1),所以|a|<|2a-1|,得a>1或a<,故选D.
感悟提升
利用导数研究函数单调性的三个关键点
(1)在利用导数讨论函数的单调区间时,首先要确定函数的定义域;
(2)单调区间的划分要注意对导数等于零的点的确认;
(3)已知函数单调性求参数范围,要注意导数等于零的情况.
1.已知函数f(x)=xex-,则( )
A.f(x)是奇函数,且在(-∞,0)上单调递减
B.f(x)是奇函数,且在(-∞,0)上先递减再递增
C.f(x)是偶函数,且在(-∞,0)上单调递减
D.f(x)是偶函数,且在(-∞,0)上先递减再递增
解析:C 由f(x)=xex-可得,f(-x)=-xe-x-=xex-=f(x),故f(x)为偶函数,所以A、B错误;由f'(x)=ex-e-x+x·(ex+e-x),当x<0时,f'(x)<0,故f(x)在(-∞,0)上单调递减,所以C正确,D错误,故选C.
2.若函数f(x)=-ln x在区间(m,m+)上不单调,则实数m的取值范围为(,1).
解析:由题可得f(x)的定义域为(0,+∞),f'(x)=x-=,易知当x∈(0,1)时,f'(x)<0;当x∈(1,+∞)时,f'(x)>0,即函数f(x)在(0,1)上单调递减,在(1,+∞)上单调递增.若函数f(x)=-ln x在区间(m,m+)上不单调,则需满足0≤m<1<m+,解得<m<1,所以实数m的取值范围为(,1).
利用导数研究函数的极值与最值
【例3】 (1)(2024·扬州第二次调研)若函数f(x)=eax+2x有大于零的极值点,则实数a的取值范围为( C )
A.(-2,+∞) B.(-,+∞)
C.(-∞,-2) D.(-∞,-)
(2)已知函数f(x)=2ln x,g(x)=x+2,若f(x1)=g(x2),则x2-2x1的最大值为-4.
解析:(1)函数f(x)=eax+2x,可得f'(x)=aeax+2,若a≥0,f'(x)>0,此时f'(x)单调递增,无极值点,故a<0,令f'(x)=aeax+2=0,解得x=ln(-),当x>ln(-)时,f'(x)>0,当x<ln(-)时,f'(x)<0,故x=ln(-)是f(x)=eax+2x的极值点,由于函数f(x)=eax+2x有大于零的极值点,∴ln(-)>0⇒ln(-)<0⇒0<-<1,解得a<-2.故选C.
(2)设f(x1)=g(x2)=m,m∈R,则x1=,x2=m-2,x2-2x1=m-2-2.令h(x)=x-2-2,则h'(x)=1-,令h'(x)>0,解得x<0,所以h(x)在(-∞,0)上单调递增,令h'(x)<0,解得x>0,所以h(x)在(0,+∞)上单调递减,h(x)max=h(0)=-4,所以x2-2x1的最大值为-4.
感悟提升
利用导数研究函数极值与最值的方法
(1)若求极值,则先求方程f'(x)=0的根,再检查f'(x)在方程根的左右函数值的符号;
(2)若已知极值大小或存在情况,则转化为已知方程f'(x)=0根的大小或存在情况来求解;
(3)求函数f(x)在闭区间[a,b]上的最值时,在得到极值的基础上,结合区间端点的函数值f(a),f(b)与f(x)的各极值进行比较,从而得到函数的最值.
1.(2024·江西名校联考)已知函数f(x)=x3-ax2+x+1没有极值点,则a的取值范围是( )
A.(-,) B.[-,]
C.(-∞,-) D.[,+∞)
解析:B f'(x)=3x2-2ax+1,是开口向上的二次函数,因为函数f(x)=x3-ax2+x+1没有极值点,则f'(x)≥0,所以Δ=4a2-12≤0,解得-≤a≤ ,所以a的取值范围是[-,].故选B.
2.(2024·南京、盐城一模)用min{x,y}表示x,y中的最小数.已知函数f(x)=,则min{f(x),f(x+ln 2)}的最大值为( )
A. B.
C. D.ln 2
解析:C ∵f(x)=,∴f'(x)=,根据导数易知f(x)在(-∞,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减;由题意令f(x)=f(x+ln 2),即=,解得x=ln 2;作出图象,则min{f(x),f(x+ln 2)}的最大值为两函数图象交点处函数值,为.故选C.
1.已知函数f(x)的导函数为f'(x),且f'(1)=a,=1-a,则实数a的值为( )
A.-2 B.- C. D.2
解析:D =-·=-a,则-a=1-a,解得a=2.故选D.
2.(2024·岳阳质量监测)函数f(x)=6+12x-x3的极小值点为( )
A.(4,-10) B.(-2,-10)
C.4 D.-2
解析:D 函数f(x)=6+12x-x3的定义域为R,且f'(x)=12-3x2=3(2-x)(2+x),所以当-2<x<2时,f'(x)>0,当x<-2或x>2时f'(x)<0,所以f(x)在(-2,2)上单调递增,在(-∞,-2),(2,+∞)上单调递减,所以f(x)在x=-2处取得极小值,在x=2处取得极大值,即极小值点为-2,极大值点为2.
3.(2024·上饶一模)已知函数f(x)=xex,则下列说法正确的是( )
A.f(x)的导函数为f'(x)=(x-1)ex
B.f(x)在(-1,+∞)上单调递减
C.f(x)的最小值为-
D.f(x)的图象在x=0处的切线方程为y=2x
解析:C f(x)=xex⇒f'(x)=ex+xex=(x+1)ex,当x>-1时,f'(x)>0,函数f(x)单调递增;当x<-1时,f'(x)<0,函数f(x)单调递减,所以当x=-1时,函数f(x)的最小值为-,因此A、B错误,C正确;因为f'(0)=1,f(0)=0,所以f(x)的图象在x=0处的切线方程为y=x,因此D错误.故选C.
4.(多选)函数y=f(x)的导函数y=f'(x)的图象如图所示,则下列说法正确的是( )
A.-3是函数y=f(x)的极值点
B.-1是函数y=f(x)的最小值点
C.y=f(x)在区间(-3,1)上单调递增
D.y=f(x)在x=0处切线的斜率小于零
解析:AC 根据导函数图象可知:当x∈(-∞,-3)时,f'(x)<0,当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A、C正确;∵f(x)在(-3,1)上单调递增,∴-1不是函数y=f(x)的最小值点,故B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.故选A、C.
5.函数f(x)=x3-aln x的图象在点(1,f(1))处的切线与直线2x+y+1=0平行,则实数a=5.
解析:f'(x)=3x2-,因为函数f(x)的图象在点(1,f(1))处的切线与直线2x+y+1=0平行,所以f'(1)=3-a=-2,即a=5.
6.若函数f(x)=ex-ax-1(a∈R)为增函数,则g(x)=2ln x+x2-(a+2)x的单调递增区间为(0,+∞).
解析:由题可得f'(x)=ex-a≥0恒成立,又ex∈(0,+∞),所以a≤0.函数g(x)的定义域为(0,+∞),g'(x)=+2x-(a+2),x>0,又2x+≥2=4,当且仅当x=1时取等号,由a≤0得a+2≤2,则g'(x)>0,故g(x)的单调递增区间为(0,+∞).
7.已知函数f(x)=xln x,g(x)=x2+ax(a∈R),直线l与f(x)的图象相切于点A(1,0),若直线l与g(x)的图象也相切,则a=( )
A.0 B.-1
C.3 D.-1或3
解析:D f'(x)=1+ln x,则f'(1)=1+ln 1=1,易知f(1)=0,所以直线l的方程为y=x-1.因为直线l与g(x)的图象也相切,所以方程组有唯一解,即关于x的一元二次方程x2+(a-1)x+1=0有两个相等的实数根,所以Δ=(a-1)2-4=0,解得a=-1或a=3.
8.设a∈R,若函数y=x+aln x在(,e)上有极值点,则实数a的取值范围为( )
A.(,e) B.(-e,-)
C.(-∞,) D.(-∞,-e)∪(-,0)
解析:B 函数y=f(x)=x+aln x在(,e)上有极值点,则f'(x)在(,e)上有零点.f'(x)=1+=(x>0),令g(x)=x+a,则g(x)的零点即为f'(x)的零点,且函数g(x)在(0,+∞)上单调递增,所以(+a)(e+a)<0,解得-e<a<-.所以实数a的取值范围为(-e,-).故选B.
9.(2024·南通、如皋、连云港联考)已知函数f(x)的定义域为R,对任意x∈R,有f'(x)-f(x)>0,则“x<2”是“exf(x+1)>e4f(2x-3)”的( )
A.充分不必要条件
B.必要不充分条件
C.既不充分又不必要条件
D.充要条件
解析:A 因为f'(x)-f(x)>0,所以>0.令g(x)=,则g'(x)=>0,所以g(x)在R上单调递增.exf(x+1)>e4f(2x-3)⇔>⇔g(x+1)>g(2x-3)⇔x+1>2x-3⇔x<4,所以“x<2”是“exf(x+1)>e4f(2x-3)”的充分不必要条件,故选A.
10.设函数f(x)=xsin x,若x1,x2∈[-,],且f(x1)<f(x2),则下列不等式恒成立的是( )
A.x1<x2 B.x1>x2
C.x1+x2<0 D.<
解析:D 由于f(-x)=(-x)sin(-x)=xsin x=f(x),且定义域关于原点对称,所以函数f(x)为偶函数,当x∈[0,]时,f'(x)=sin x+xcos x≥0,故函数f(x)在[0,]上单调递增,结合函数为偶函数可知,函数f(x)在[-,0]上单调递减,所以f(x1)<f(x2)等价于|x1|<|x2|,即<.故选D.
11.(2024·东北三省四市教研联合体模拟)在同一平面直角坐标系内,函数y=f(x)及其导函数y=f'(x)的图象如图所示,已知两图象有且仅有一个公共点,其坐标为(0,1),则( )
A.函数y=f(x)·ex的最大值为1
B.函数y=f(x)·ex的最小值为1
C.函数y=的最大值为1
D.函数y=的最小值为1
解析:C 由导数与函数单调性的关系得f(x)的图象为实曲线,f'(x)的图象为虚曲线,且当x<0时,f(x)<f'(x),当x>0时,f(x)>f'(x),设g(x)=f(x)·ex,则g'(x)=(f(x)+f'(x))ex>0,∴g(x)在R上单调递增,故A、B错误;设h(x)=,则h'(x)==,则h(x)在(-∞,0)上单调递增,在(0,+∞)上单调递减,∴h(x)在x=0处有最大值h(0)==1,故C正确,D错误.故选C.
12.(多选)(2024·金丽衢十二校第二次联考)设定义在R上的函数f(x)的导函数为f'(x),若∀x∈R,均有xf'(x)=(x+1)f(x),则( )
A.f(0)=0
B.f″(-2)=0(f″(x)为f(x)的二阶导数)
C.f(2)<2f(1)
D.x=-1是函数f(x)的极大值点
解析:AB 由∀x∈R,xf'(x)=(x+1)f(x),令x=0,则0=(0+1)f(0),∴f(0)=0,A正确;当x≠0时,由xf'(x)=(x+1)f(x)得xf'(x)-f(x)=xf(x),故=,即[]'=,则=ex,则f(x)=xex,f'(x)=ex+xex,f″(x)=ex+ex+xex=ex(2+x),故f″(-2)=ex(2-2)=0,B正确;令g(x)=(x>0),g'(x)=ex>0,故g(x)在(0,+∞)上单调递增,故>,即f(2)>2f(1),C错误;由于f'(x)=ex+xex,令f'(x)>0,∴ex(1+x)>0,即得x>-1,令f'(x)<0,∴ex(1+x)<0,即得x<-1,故f(x)在(-∞,-1)上单调递减,在(-1,+∞)上单调递增,故x=-1是函数f(x)的极小值点,D错误.故选A、B.
13.(2024·上饶一模)若函数f(x)=x3-ax2+6x在区间(1,3)上单调递增,则a的取值范围为(-∞,6].
解析:因为f(x)=x3-ax2+6x,所以f'(x)=3x2-ax+6,因为函数f(x)=x3-ax2+6x在区间(1,3)上单调递增,所以f'(x)=3x2-ax+6≥0在(1,3)上恒成立,即x∈(1,3)时,a≤3x+恒成立,因为3x+≥2=6,当且仅当x=时等号成立,即(3x+)min=6,所以a≤6.
14.已知函数f(x)=x3-x2+ax(x∈R),g(x)=x2+(2-a)ln x,若f(x)与g(x)中恰有一个函数无极值,则实数a的取值范围是(-∞,)∪(2,+∞) .
解析:若f(x)=x3-x2+ax(x∈R)无极值,则f'(x)=3x2-2x+a≥0恒成立,即Δ=4-12a≤0,解得a≥;若g(x)=x2+(2-a)ln x无极值,则g'(x)=≥0对x∈(0,+∞)恒成立,所以2-a≥0,即a≤2.所以f(x)与g(x)中恰有一个函数无极值,则或解得a∈(-∞,)∪(2,+∞).
15.(2024·成都模拟)已知函数g(x)=的图象与函数f(x)=aln x的图象在公共点处有相同的切线,则公共点坐标为(e2,e).
解析:函数f(x)=aln x的定义域为(0,+∞),可得f'(x)=,由g'(x)=,设曲线f(x)=aln x与曲线g(x)=的公共点为(x0,y0),由于在公共点处有共同的切线,所以=,所以x0=4a2(a>0),由f(x0)=g(x0),可得aln x0=,联立可得解得x0=e2,所以y0=e,所以公共点坐标为(e2,e).
16.(多选)已知函数f(x)=aln x+x2-(a+2)x,其中a∈R且a≠0,则( )
A.当a=2时,f(x)无极值点
B.当f(x)有且仅有1个零点时,a>0
C.当a=2时,曲线f(x)在x=2处的切线方程为y=x-6+2ln 2
D.当a>0时,f(a)≥f(1)
解析:ACD f'(x)=+2x-(a+2)=,x>0.当a=2时,f'(x)=≥0恒成立,所以f(x)在(0,+∞)上单调递增,故f(x)无极值点,A正确;当a<0时,2x-a>0,f(x)在(0,1)上单调递减,在(1,+∞)上单调递增,f(1)=-a-1,当x→0+,f(x)→+∞,当x→+∞,f(x)→+∞,当f(1)=0即a=-1时,f(x)有且仅有1个零点;当a<-1时,f(x)无零点;当-1<a<0时,f(x)有2个零点.当a>0,令f'(x)=0,解得x=1或,当x→0+,f(x)→-∞,当x→+∞,f(x)→+∞,①当a=2时,由A项分析可知f(x)在(0,+∞)上单调递增,此时有且仅有1个零点,②当0<a<2时,f(x)在(0,)上单调递增,在(,1)上单调递减,在(1,+∞)上单调递增,当a>2时,f(x)在(0,1)上单调递增,在(1,)上单调递减,在(,+∞)上单调递增,f(1)=-a-1<0,f()=aln--a<0,则当a>2或0<a<2时,f(x)在(0,+∞)上有且仅有1个零点,综上,当f(x)有且仅有1个零点时,a>0或a=-1,B错误;当a=2时,f(2)=2ln 2-4,f'(2)=1,所以f(x)在x=2处的切线方程为y=x-6+2ln 2,C正确;当a>0时,f(a)-f(1)=aln a-2a+a+1=aln a-a+1,记h(a)=aln a-a+1,h'(a)=ln a,令h'(a)>0,解得a>1,则h(a)在(0,1)上单调递减,在(1,+∞)上单调递增,所以h(a)≥h(1)=0,即f(a)≥f(1),D正确.
17.若曲线f(x,y)=0上两个不同点处的切线重合,则称这条切线为曲线f(x,y)=0的“自公切线”,则下列方程对应的曲线中存在“自公切线”的序号为①②④.
①y=x2-2|x|;②y=3sin x+4cos x;③3x2-xy+1=0;④x2+y2-x-|x|-1=0.
解析:①y=x2-2|x|=在x=-1和x=1处的切线都是y=-1,故①有“自公切线”;②y=3sin x+4cos x=5sin(x+φ),其中cos φ=,sin φ=,此函数为周期函数,过图象的最高点的切线都重合或过图象的最低点的切线都重合,故②有“自公切线”;③3x2-xy+1=0,即y=3x+(x≠0),则y'=3-,假设此函数有“自公切线”,设切点分别为A(x1,3x1+),B(x2,3x2+),且x1≠x2,所以切线的斜率k=3-=3-,解得x2=-x1,则B(-x1,-3x1-),故k=3-=,化简得3x1+=3x1-,无解,所以③没有“自公切线”;④x2+y2-x-|x|-1=0,当x≥0,则(x-1)2+y2=2,当x<0,则x2+y2=1,表示的图形如图,由于圆(x-1)2+y2=2与圆x2+y2=1相交,有公切线,所以④有“自公切线”.
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