内容正文:
限时练习:40min 完成时间: 月 日 天气:
作业12 导数与函数的最值与极值
一、函数的极值
(1)函数的极小值
如果对附近的所有点都有,而且在点附近的左侧,右侧,则称是函数的一个极小值,记作.
(2)函数的极大值
函数在点附近有定义,如果对附近的所有点都有,而且在点附近的左侧,右侧,则称是函数的一个极大值,记作.
(3)极小值点、极大值点统称为极值点,极小值和极大值统称为极值.
二、求函数极值的步骤
①先确定函数的定义域;
②求导数;
③求方程的解;
④检验在方程的根的左右两侧的符号,如果在根的左侧附近为正,在右侧附近为负,那么函数在这个根处取得极大值;如果在根的左侧附近为负,在右侧附近为正,那么函数在这个根处取得极小值.
【注意】
(1)可导函数的极值点.必须是导数为0的点,但导数为0的点不一定是极值点.
即“点x0是可导函数f(x)的极值点”是“f′(x0)=0”的充分不必要条件.
不可导的点可能是极值点也可能不是极值点.
例如:①导数为0的点是极值点:y=x2,y′|x=0=0,x=0是极值点.
②导数为0的点不是极值点:y=x3,y′|x=0=0,x=0不是极值点.
③不可导的点是极值点:y=|sinx|,x=0不可导,但x=0是极值点.
(2)函数的极值只是一个局部性的概念,是仅对某一点及左、右两侧区域而言的.在函数的整个定义区间内可能有多个极大值或极小值,且极大值不一定比极小值大,如图,
点x1、x3是极大值点,x2、x4是极小值点,且在点x1处的极大值小于在点上x4处的极小值.
(3)极值点是自变量的值,极值指的是函数值.
(4)函数的极值点一定出现在区间的内部,区间的端点不能成为极值点.
(5)若f(x)在(a,b)内有极值,那么f(x)在(a,b)内绝对不会是单调函数,即在区间上的单调函数没有极值.
三、函数的最值
1、函数在区间上有最值的条件:
如果在区间上函数的图象是一条连续不断的曲线,那么它必有最大值和最小值.
2、求函数在区间上的最大(小)值的步骤:
①求在内的极值(极大值或极小值);
②将的各极值与和比较,其中最大的一个为最大值,最小的一个为最小值.
三层必刷:巩固提升+能力培优+创新题型
题型一 函数图像与极值(点)的联系
1.(24-25高二下·天津河北·月考)设是函数的导函数,若函数的图象如图所示,则下列说法错误的是( )
A.当时,
B.当或时,
C.当或时,
D.函数在处取得极小值
2.(24-25高二下·湖北武汉·期末)函数的导函数的图象如图所示,则下列说法正确的是( )
A.是的极小值
B.的极值点有3个
C.在区间上单调递减
D.曲线在处的切线斜率小于零
3.(24-25高二下·上海黄浦·月考)如图所示是的导数的图象,下列结论中不正确的是( )
A.在区间上是增函数
B.在区间上是减函数,在区间上是增函数
C.是的极大值点
D.是的极小值点
4.(24-25高二下·福建三明·月考)设函数在上可导,其导函数为,且函数的图象如图所示,则下列结论中一定成立的是( )
A.有极大值 B.有极小值
C.有极大值 D.有极小值
题型二 不含参数的函数求极值(点)
1.(24-25高二下·河北·期中)函数的极大值点是( )
A.1 B.2 C. D.
2.(24-25高二下·广东·期末)函数的极小值点是( )
A. B. C. D.
3.(24-25高二下·湖北恩施·期末)已知函数,则( )
A.极大值为,无极小值 B.极小值为,无极大值
C.极大值为,无极小值 D.极小值为,无极大值
4.(23-24高二下·山西·期中)已知函数,则函数的极值点个数为( )
A.0 B.1 C.2 D.3
5.(24-25高二下·江西上饶·月考)函数的极小值为( )
A. B. C. D.
题型三 含参数的函数求极值(点)
1.已知函数.
(1)若的图象在点处的切线与直线垂直,求的值;
(2)讨论的单调性与极值.
2.(23-24高二下·甘肃天水·月考)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.
3.(24-25高二下·福建福州·期末)已知函数.
(1)当时,求曲线在点处的切线方程;
(2)求的极值.
题型四 已知函数的极值(点)求参数
1.(24-25高二下·山东潍坊·期中)已知函数在处取得极值,则( )
A. B. C.5 D.9
2.(25-26高二上·全国·单元测试)已知函数在处有极小值,则的值为( )
A.1或3 B.2 C.3 D.1
3.(24-25高二下·江西上饶·期末)已知函数没有极值,则实数m的取值范围为( )
A. B.
C. D.
4.(24-25高二下·贵州安顺·期末)若函数有两个极值,则实数的取值范围为( )
A. B.
C. D.
5.(24-25高二下·山东临沂·期中)已知函数恰有一个极值点,则a的取值范围是( )
A. B.
C. D.
6.(24-25高二下·江苏徐州·期中)函数存在大于1的极值点,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
7.(24-25高二下·浙江宁波·期中)若函数既有极大值也有极小值,则( )
A. B. C. D.
题型五 求不含参数的函数最值
1.(24-25高二下·河南南阳·期末)函数在上的最小值为( )
A.1 B. C. D.
2.(24-25高二下·河北·期末)函数在上的最小值为( )
A. B. C. D.
3.(24-25高二下·广东东莞·月考)已知函数,则在定义域上( )
A.有极小值 B.有极大值
C.有最大值 D.无最小值
4.(24-25高二下·北京丰台·期中)函数在区间上的最小值与最大值分别为( )
A.,1 B.0,1 C.1, D.,
5.函数的最小值为( )
A. B. C.0 D.
题型六 求含参数的函数最值
1.已知函数.
(1)当时,求在处的切线方程;
(2)讨论的单调性,并求最值.
2.(25-26高二下·全国·课堂例题)已知函数,讨论在区间上的最小值.
3.(24-25高二下·全国·课后作业)已知函数.
(1)求函数的极值;
(2)求函数在区间上的最小值.
4.(24-25高二下·广西贵港·月考)已知函数;
(1)若,求函数的单调区间;
(2)当时,求函数在上的最大值.
5.已知函数,求函数在区间上的最大值.
6.(23-24高二下·河北·开学考试)已知函数.
(1)讨论的极值;
(2)求在上的最小值.
题型七 已知函数的最值求参数
1.已知函数在处取得最小值,则( )
A. B.1 C. D.
2.(24-25高二下·江西·月考)已知是函数的导函数,若,且在上的最大值为5,则的值为( )
A.1 B. C. D.
3.(24-25高二下·云南昆明·期中)已知函数在内有最小值,则实数的取值可以是( )
A. B. C. D.
4.(23-24高二下·湖南益阳·期中)已知(a为常数)在上有最大值3,则此函数在上的最小值是( )
A. B. C. D.
5.(24-25高二上·全国·课后作业)已知函数在区间内有最小值,则的取值范围是( )
A. B.
C. D.
题型八 函数极值、最值的综合应用
1.(23-24高二下·广东·期末)已知函数在处取得极值.
(1)求实数的值;
(2)求函数在区间上的最小值.
2.(24-25高二下·江西南昌·期末)已知曲线在点处的切线的斜率为0,且当时,函数取得极值.
(1)求函数的极值;
(2)若存在,使得不等式成立,求m的取值范围.
3.已知函数.
(1)求曲线在处的切线方程;
(2)若函数在处取到极小值,求实数m的取值范围.
4.已知函数.
(1)设是的极值点.求的值,并讨论的零点个数;
(2)证明:当时,.
5.函数.
(1)当时,求函数的极值;
(2)若恒成立,求的取值范围.
6.(24-25高二下·浙江·期末)已知函数.
(1)求在点处的切线方程;
(2)求函数的极值;
(3)判断方程的解的个数.
1.(24-25高二上·山西晋中·期末)已知函数的定义域为,且的图象是一条连续不断的曲线,的导函数为,若函数的图象如图所示,则( )
A.的单调递减区间是
B.的单调递增区间是
C.当时,有极值
D.当时,
2.(24-25高二下·北京·期中)函数的极值点的个数为( )
A. B. C. D.
3.(24-25高二上·全国·课后作业)函数,则( )
A.的极小值点为 B.的极大值点为0
C.的极小值点为0 D.的极大值点为
4.函数在区间的极大值点的数目为( )
A.3 B.4 C.5 D.6
5.(24-25高二下·天津西青·月考)函数在时有极值10,则的值为( )
A.
B.
C.或
D.或
6.(24-25高二上·江苏泰州·期末)已知函数既有极大值又有极小值,则实数a的取值范围是( )
A. B. C. D.
7.(24-25高二下·江西·期末)已知函数在上恰有一个极值点,则的取值范围是( )
A. B. C. D.
8.已知函数,则的最小值是( )
A. B. C. D.
9.(23-24高二下·浙江·期中)已知函数在内有最小值,则实数a的取值范围是( )
A. B. C. D.
10.(24-25高二下·广西河池·期末)已知函数,有两个极值点,则实数m的取值范围是( )
A. B. C. D.
11.(23-24高二下·宁夏·月考)已知函数在区间上的最小值为,则的值为( )
A.1 B. C. D.
12.已知函数恰有两个极值点,则实数a的取值范围是( )
A. B. C. D.
13.(24-25高二下·贵州黔西·月考)已知函数在上有最大值,则的取值范围是( )
A. B. C. D.
14.(24-25高二下·上海·期末)函数在上的最小值为 .
15.(24-25高二下·北京顺义·期中)已知函数,下列结论中正确的是 .
①函数仅有1个零点;
②函数有极大值,也有极小值;
③函数有最小值,无最大值;
④函数的图象与直线有2个交点.
16.已知函数,.
(1)求的极小值;
(2)若,,讨论的单调性.
17.(24-25高二下·内蒙古赤峰·月考)已知函数.
(1)当时,求的最大值;
(2)若对任意的恒成立,求的取值范围.
18.(24-25高二上·浙江丽水·期末)已知函数.
(1)当时,求函数的单调递减区间;
(2)求函数在上的最小值.
19.(23-24高二下·广西河池·月考)已知函数.
(1)讨论函数的单调性;
(2)当时,讨论函数的极值;
20.(24-25高二下·江苏南京·月考)已知函数
(1)当时,求曲线在处的切线方程;
(2)若函数,求函数极值点的个数;
21.(24-25高二下·江苏连云港·期末)已知,函数.
(1)当时,求曲线在点处的切线方程;
(2)讨论函数的单调性;
(3)当时,求函数在区间上的最小值.
22.(24-25高二下·河北衡水·期末)已知函数.
(1)若,求在处的切线方程;
(2)若,求的单调区间;
(3)求的极大值.
23.(24-25高二下·云南昭通·期中)已知函数.
(1)若,求曲线在点处的切线方程;
(2)若有两个零点,求a的取值范围.
24.(24-25高二下·广东中山·期中)已知.
(1)若,求的极值;
(2)当时,,求的取值范围.
25.已知函数.
(1)当时,讨论的单调性;
(2)当时,在恒成立,求的取值范围.
1.若不等式对恒成立,则的最大值为( )
A.1 B. C. D.
2.(24-25高二下·河北承德·期末)若函数在处有极值4,且的所有极值点的符号相同,则实数( )
A.2 B.3 C. D.
3.(24-25高二下·广东深圳·期末)已知函数有两个极值点,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
4.(24-25高二上·安徽阜阳·期末)函数在区间上存在极值,则的最大值为( )
A.0 B.1 C.2 D.3
5.(24-25高二下·河南南阳·月考)已知,则的最大值为( )
A. B. C. D.
6.已知函数,若,则的最小值为( )
A. B. C. D.
7.(24-25高二下·江苏盐城·期中)设函数,若恒成立,则的最大值为( )
A. B. C. D.1
8.若在上的极大值大于1,则的取值范围为( )
A. B. C. D.
9.(24-25高二下·辽宁大连·期中)已知函数.若,对恒成立,则实数的取值范围为( )
A. B. C. D.
10.若函数,且,则正实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
11.(24-25高二下·陕西西安·月考)已知对恒成立,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
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限时练习:40min 完成时间: 月 日 天气:
作业12 导数与函数的最值与极值
一、函数的极值
(1)函数的极小值
如果对附近的所有点都有,而且在点附近的左侧,右侧,则称是函数的一个极小值,记作.
(2)函数的极大值
函数在点附近有定义,如果对附近的所有点都有,而且在点附近的左侧,右侧,则称是函数的一个极大值,记作.
(3)极小值点、极大值点统称为极值点,极小值和极大值统称为极值.
二、求函数极值的步骤
①先确定函数的定义域;
②求导数;
③求方程的解;
④检验在方程的根的左右两侧的符号,如果在根的左侧附近为正,在右侧附近为负,那么函数在这个根处取得极大值;如果在根的左侧附近为负,在右侧附近为正,那么函数在这个根处取得极小值.
【注意】
(1)可导函数的极值点.必须是导数为0的点,但导数为0的点不一定是极值点.
即“点x0是可导函数f(x)的极值点”是“f′(x0)=0”的充分不必要条件.
不可导的点可能是极值点也可能不是极值点.
例如:①导数为0的点是极值点:y=x2,y′|x=0=0,x=0是极值点.
②导数为0的点不是极值点:y=x3,y′|x=0=0,x=0不是极值点.
③不可导的点是极值点:y=|sinx|,x=0不可导,但x=0是极值点.
(2)函数的极值只是一个局部性的概念,是仅对某一点及左、右两侧区域而言的.在函数的整个定义区间内可能有多个极大值或极小值,且极大值不一定比极小值大,如图,
点x1、x3是极大值点,x2、x4是极小值点,且在点x1处的极大值小于在点上x4处的极小值.
(3)极值点是自变量的值,极值指的是函数值.
(4)函数的极值点一定出现在区间的内部,区间的端点不能成为极值点.
(5)若f(x)在(a,b)内有极值,那么f(x)在(a,b)内绝对不会是单调函数,即在区间上的单调函数没有极值.
三、函数的最值
1、函数在区间上有最值的条件:
如果在区间上函数的图象是一条连续不断的曲线,那么它必有最大值和最小值.
2、求函数在区间上的最大(小)值的步骤:
①求在内的极值(极大值或极小值);
②将的各极值与和比较,其中最大的一个为最大值,最小的一个为最小值.
三层必刷:巩固提升+能力培优+创新题型
题型一 函数图像与极值(点)的联系
1.(24-25高二下·天津河北·月考)设是函数的导函数,若函数的图象如图所示,则下列说法错误的是( )
A.当时,
B.当或时,
C.当或时,
D.函数在处取得极小值
【答案】D
【分析】结合函数的图象,根据导数的正负与函数的单调性的关系及极值点的定义判断即可.
【详解】通过观察的图象可知,
当时,函数单调递增,所以,故A正确;
当或时,函数单调递减,所以,故B正确;
所以或是函数的两个极值点,此时,故C正确;
且在处取到极小值,在处取到极大值,故D错误.
故选:D.
2.(24-25高二下·湖北武汉·期末)函数的导函数的图象如图所示,则下列说法正确的是( )
A.是的极小值
B.的极值点有3个
C.在区间上单调递减
D.曲线在处的切线斜率小于零
【答案】D
【分析】根据导数的几何意义与极值、极值点的定义分别判断各选项.
【详解】A选项:由导函数图象可知是函数的极小值点,
的极小值为,A选项错误;
B选项: 的极值点有两个,极大值点-3,极小值点3,B选项错误;
C选项:由导函数图象可知,当时,,函数单调递增,
当时,,函数单调递减,C选项错误;
D选项:由图象可知,即函数在处切线斜率小于零,D选项正确.
故选:D.
3.(24-25高二下·上海黄浦·月考)如图所示是的导数的图象,下列结论中不正确的是( )
A.在区间上是增函数
B.在区间上是减函数,在区间上是增函数
C.是的极大值点
D.是的极小值点
【答案】A
【分析】根据导函数图象得出各区间导函数的符号,进而得出函数的单调性,再结合函数的极值的定义即可求解.
【详解】根据图象知,当时,,函数单调递增;
当时,,函数单调递减,故A错误,故B正确;
当时,取得极大值,是的极大值点,故C正确;
当时,取得极小值,是的极小值点,故D正确.
故选:A.
4.(24-25高二下·福建三明·月考)设函数在上可导,其导函数为,且函数的图象如图所示,则下列结论中一定成立的是( )
A.有极大值 B.有极小值
C.有极大值 D.有极小值
【答案】A
【分析】由函数的图象,可得函数的单调性,则答案可求.
【详解】函数的图象如图所示,
当时,;当时,;当时,,
函数在上单调递增,在上单调递减,在上单调递减,
有极大值,无极小值,
故选:.
题型二 不含参数的函数求极值(点)
1.(24-25高二下·河北·期中)函数的极大值点是( )
A.1 B.2 C. D.
【答案】A
【分析】求出函数的导数,解关于导函数的不等式,求出函数的单调区间,求出函数的极值点即可.
【详解】,
令,解得:或,
令,解得:,
故在上单调递增,在上单调递减,在上单调递增,
故的极大值点是.
故选:A.
2.(24-25高二下·广东·期末)函数的极小值点是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】对函数求导,令导数为零求出解,然后根据函数的单调性确定函数的极小值点.
【详解】对函数求导得,.
令,则或.
若,则或;若,则.
所以函数在,上单调递增,在上单调递减.
所以函数的极小值点是.
故选:C.
3.(24-25高二下·湖北恩施·期末)已知函数,则( )
A.极大值为,无极小值 B.极小值为,无极大值
C.极大值为,无极小值 D.极小值为,无极大值
【答案】A
【分析】对求导,令,,求出的单调性,即可求出的极值.
【详解】,令,解得,
,,单调递增;,,单调递减,
因此,在处取得极大值,极大值为,无极小值.
故选:A.
4.(23-24高二下·山西·期中)已知函数,则函数的极值点个数为( )
A.0 B.1 C.2 D.3
【答案】A
【分析】利用导数研究函数单调性,判断极值点个数.
【详解】函数,定义域为,
,在上恒成立,
则函数在上单调递增,无极值点,极值点个数为0.
故选:A.
5.(24-25高二下·江西上饶·月考)函数的极小值为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】应用导数求函数的极小值即可.
【详解】由题设,令,得,
当时,,在上单调递减;
当时,,在上单调递增,
于是有极小值.
故选:D
题型三 含参数的函数求极值(点)
1.已知函数.
(1)若的图象在点处的切线与直线垂直,求的值;
(2)讨论的单调性与极值.
【答案】(1)
(2)答案见解析.
【分析】(1)求导,根据直线垂直可得,即可求解,
(2)求导,对进行讨论,判断导函数的正负,即可得函数的单调性和极值.
【详解】(1)由题得,的定义域为.
.
的图象在点处的切线与直线l:垂直,
,
解得.
(2)由(1)知.
①当时,恒成立.
在上为减函数,此时无极值;
②当时,由,得,由,得,
在上单调递减,在上单调递增,
故的极小值为,无极大值.
综上可得,当时,在上为减函数,无极值;
当时,在上单调递减,在上单调递增.
的极小值为,无极大值.
2.(23-24高二下·甘肃天水·月考)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
【分析】(1)根据题意,求导可得,再由导数的几何意义即可得到结果;
(2)根据题意,求导可得,分与讨论,即可得到结果.
【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.
3.(24-25高二下·福建福州·期末)已知函数.
(1)当时,求曲线在点处的切线方程;
(2)求的极值.
【答案】(1);
(2)当时,函数无极值;当时,函数的极小值,无极大值.
【分析】(1)求出,,写出切线方程;
(2)由求极值步骤求解.
【详解】(1)当时,则,,
可得,,即切点坐标为,切线斜率,
所以切线方程为 ,即.
(2)因为的定义域为,且,
若,则对任意恒成立,
可知在上单调递增,无极值;
若,令,解得;
令,解得.
可知在内单调递减,在内单调递增,
则有极小值,无极大值.
综上可知:当时,函数无极值;
当时,函数的极小值,无极大值.
题型四 已知函数的极值(点)求参数
1.(24-25高二下·山东潍坊·期中)已知函数在处取得极值,则( )
A. B. C.5 D.9
【答案】D
【分析】求出函数的导数,得到关于,的方程组,解出即可.
【详解】函数,
则,
因为在处取极值,
所以,解得:,
经检验满足题意.
故.
故选:D.
2.(25-26高二上·全国·单元测试)已知函数在处有极小值,则的值为( )
A.1或3 B.2 C.3 D.1
【答案】D
【分析】由在处有极小值可知,解出的值,并根据单调性验证可求得的值.
【详解】因为,所以.
因为函数在处有极小值,
所以,解得或.
当时,,
当时,或,当时,,
所以在处取到极小值,符合题意;
当时,,
当时,或,当时,,
所以在处取到极大值,不符合题意.
综上,的值为1.
故选:D
3.(24-25高二下·江西上饶·期末)已知函数没有极值,则实数m的取值范围为( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【分析】根据题意,求得,由函数没有极值,得到,即可求解.
【详解】由函数,可得,
因为函数没有极值,可得,
即,可得,解得,
所以实数的取值范围为.
故选:A.
4.(24-25高二下·贵州安顺·期末)若函数有两个极值,则实数的取值范围为( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【分析】问题转化为有两个变号零点,即有两个不同正根,利用判别式求解即可.
【详解】由题可知:,
因为函数有两个极值,
所以有两个变号零点,
即有两个不同正根,
因为,所以方程化为有两个不同正根,
所以且,
可得,即实数的取值范围为.
故选:B
5.(24-25高二下·山东临沂·期中)已知函数恰有一个极值点,则a的取值范围是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【分析】先求出导函数,对进行分类讨论发现当时,不存在极值点,当时,恰好存在一个极值点,由此可得答案.
【详解】由题意可得,当时,在上恒成立,不存在极值点,不符合题意,舍去;
所以必有,令,得,
当时,;当时,,即恰好有一个极小值点,
符合题意,故a的取值范围是.
故选:C.
6.(24-25高二下·江苏徐州·期中)函数存在大于1的极值点,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】求出函数导数,将问题转化为存在大于1的根,即存在大于1的解,即存在大于1的解,结合二次函数性质即可求得答案.
【详解】由题意知的定义域为,
则,
由存在大于1的极值点,可知存在大于1的根,
即存在大于1的解,即存在大于1的解,
而时,随x增大而增大,故,
故,
故选:B
7.(24-25高二下·浙江宁波·期中)若函数既有极大值也有极小值,则( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】求导可得,再根据在区间上有两个根,结合韦达定理与判别式列式求解即可.
【详解】由题意,
又函数既有极大值也有极小值,故方程有两个不相等的正根,
故,则,排除ACD.
因为,故异号,故.
故选:B
题型五 求不含参数的函数最值
1.(24-25高二下·河南南阳·期末)函数在上的最小值为( )
A.1 B. C. D.
【答案】A
【分析】求出,根据导数求出单调性即可求解.
【详解】,令,
则,因为在,在,
所以在单调递减,在单调递增,
因为,
所以最小值为.
故选:A.
2.(24-25高二下·河北·期末)函数在上的最小值为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】求导,得到函数单调性,故.
【详解】,令,得;令,得,
所以在上单调递减,在上单调递增,
则.
故选:A.
3.(24-25高二下·广东东莞·月考)已知函数,则在定义域上( )
A.有极小值 B.有极大值
C.有最大值 D.无最小值
【答案】A
【分析】根据题意,求得,得出函数的单调性,结合极值与最值的概念与求法,逐项判定,即可求解.
【详解】由函数,可得,
令,即,解得,
当时,,函数在单调递减;
当时,,函数在单调递增,
所以当时,函数取得极小值,极小值为,
也是函数的最小值,所以A正确,D错误;
同时,函数无极大值,也无最大值,所以B、C错误.
故选:A.
4.(24-25高二下·北京丰台·期中)函数在区间上的最小值与最大值分别为( )
A.,1 B.0,1 C.1, D.,
【答案】D
【分析】利用导数判断函数的单调性,即可求解.
【详解】,,
得或,
当,,单调递增,当,,单调递减,
所以函数的最大值是,,,所以函数的最小值是.
故选:D
5.函数的最小值为( )
A. B. C.0 D.
【答案】B
【分析】先利用导数求出函数的单调性,进而求解即可.
【详解】由,得,
令,得;令,得,
所以函数在上单调递减,在上单调递增,
所以的最小值为.
故选:B.
题型六 求含参数的函数最值
1.已知函数.
(1)当时,求在处的切线方程;
(2)讨论的单调性,并求最值.
【答案】(1)
(2)答案见解析
【分析】(1)通过求导得到切线斜率,利用点斜式即可求得切线方程;
(2)将函数求导后,根据参数分类讨论函数的单调性,即可判断求解函数的最值.
【详解】(1)当时,,求导得:,
则,,
则在处的切线方程:,即;
(2)由求导得:,
①当时,在上恒成立,故在上单调递增,无最值;
②当时,由,解得,
当时,,则在上单调递减;
当时,,在单调递增,
所以在有最小值,为,无最大值.
2.(25-26高二下·全国·课堂例题)已知函数,讨论在区间上的最小值.
【答案】
【分析】求出函数的导函数,再分、、三种情况讨论得到函数的单调性,分别求出函数的最小值.
【详解】函数,则,
当时,,此时单调递增;
当时,,此时单调递减;
当时,函数在上单调递减,故函数的最小值;
当时,函数在上单调递增,故函数的最小值;
当时,函数的最小值.
综上可得.
3.(24-25高二下·全国·课后作业)已知函数.
(1)求函数的极值;
(2)求函数在区间上的最小值.
【答案】(1)极小值为,无极大值
(2)
【分析】(1)直接根据导数与函数单调性、极值的关系即可求解;
(2)结合函数单调性对分类讨论即可求解.
【详解】(1),
由,得;由,得.
在上单调递增,在上单调递减.
的极小值为,无极大值.
(2)由(1)知在上单调递增,在上单调递减.
,.
①当时,在上单调递减,在上单调递增,
②当时,在上单调递增,.
.
4.(24-25高二下·广西贵港·月考)已知函数;
(1)若,求函数的单调区间;
(2)当时,求函数在上的最大值.
【答案】(1)单调增区间为,单调减区间为.
(2)答案见解析.
【分析】(1)代入得,求导得,分析其单调性即可;
(2)求导得,分和讨论即可.
【详解】(1)函数定义域为,
当时,,
则,
令,
令,
所以的单调增区间为,单调减区间为.
(2),
令解得
①当时,
当时,在区间上单调递增,
当时,在区间上单调递减.
.
②当时,
当时,,在区间单调递增.
.
综上所述,当时,,
当时,.
5.已知函数,求函数在区间上的最大值.
【答案】答案见详解
【分析】求导,分类讨论判断原函数的单调性,进而确定最值.
【详解】由题意可得:,则,
∵,则有:
当时,则当时恒成立,
则函数在区间上单调递增,则;
当时,则当时恒成立,
则函数在区间上单调递减,则;
当时,则,
令,解得,令,解得,
故函数在区间上单调递减,在上单调递增,且,
①当,即时,则在区间上的最大值为;
②当,即时,则在区间上的最大值为;
③当,即时,则在区间上的最大值为;
综上所述:当时,则在区间上的最大值为;
当时,则在区间上的最大值为;
当时,则在区间上的最大值为.
6.(23-24高二下·河北·开学考试)已知函数.
(1)讨论的极值;
(2)求在上的最小值.
【答案】(1)答案见解析
(2)
【分析】(1)求导后,分别在和的情况下,根据的正负可得单调性,由极值定义可求得结果;
(2)分别在、和的情况下,根据的正负可得单调性,由此可得最值点,代入可求得最值.
【详解】(1)由题意知:的定义域为,;
当时,,恒成立,在上单调递增,
无极值;
当时,若,;若,;
在上单调递减,在上单调递增;
的极小值为,无极大值;
综上所述:当时,无极值;当时,的极小值为,无极大值.
(2)当时,在上恒成立,在上单调递增,
;
当时,若,;若,;
在上单调递减,在上单调递增,
;
当时,在上单调递减,;
综上所述:在上的最小值.
题型七 已知函数的最值求参数
1.已知函数在处取得最小值,则( )
A. B.1 C. D.
【答案】A
【分析】求出函数的导数,再利用给定的极值点求出值,即可得解.
【详解】函数,求导得,
依题意,,解得,
当时,,
当时,,单调递减,
当时,,单调递增,
因此函数在处取得最小值,
所以,则.
故选:A
2.(24-25高二下·江西·月考)已知是函数的导函数,若,且在上的最大值为5,则的值为( )
A.1 B. C. D.
【答案】D
【分析】求出函数的导函数,由求出的值,即可得到函数在上的单调性,从而求出的值.
【详解】因为,所以,
所以,解得,所以,则,
所以当时,所以在上单调递增,
所以,解得.
故选:D
3.(24-25高二下·云南昆明·期中)已知函数在内有最小值,则实数的取值可以是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】求出函数的导函数,即可得到函数的单调区间,求出函数的极小值点,进而求出的范围即可.
【详解】函数定义域为,求导得,
当时,,当时,,
函数在上单调递减,在上单调递增,函数在处取得极小值,即最小值,
又函数在内有最小值,则,解得,
所以实数的取值可以是.
故选:D
4.(23-24高二下·湖南益阳·期中)已知(a为常数)在上有最大值3,则此函数在上的最小值是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】求函数的导数,利用导数结合函数的最大值求出a,即可求出函数的最小值.
【详解】由题意可知:,
令,解得;令,解得;
可知在上单调递增,则上单调递减,
则函数的最大值为,
此时,且,,
可知当时,函数取得最小值为.
故选:A.
5.(24-25高二上·全国·课后作业)已知函数在区间内有最小值,则的取值范围是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【分析】将原问题转化为在区间内有零点即可求得答案.
【详解】由已知,显然单调递增,
要使在区间内有最小值,则在区间内有变号零点,
则解得.
故选:C.
题型八 函数极值、最值的综合应用
1.(23-24高二下·广东·期末)已知函数在处取得极值.
(1)求实数的值;
(2)求函数在区间上的最小值.
【答案】(1)3
(2)⋅
【分析】(1)求出函数的导数,根据函数在处取得极值,求出的值;再根据函数导数验证函数的极值;
(2)利用导数判断函数的在上的单调性,求出最值.
【详解】(1)由题意得的定义域,且
因为函数在处取值得极值,所以
解得
此时,,
令得或,令得,
故函数在,上单调递增,在上单调递减,
所以函数在处取极大值,在处取极小值,符合题意
所以.
(2)由(1)得,,
令,得,所以函数在单调递增,
令,得,所以函数在单调递减,
所以函数在处取极小值,
所以当时,的最小值为
2.(24-25高二下·江西南昌·期末)已知曲线在点处的切线的斜率为0,且当时,函数取得极值.
(1)求函数的极值;
(2)若存在,使得不等式成立,求m的取值范围.
【答案】(1)极大值为,极小值为;
(2)
【分析】(1)利用导数的几何意义,函数极值与导数值为0的关系,可求解参数,再利用单调性可求出极值;
(2)利用存在性问题满足的条件是,则只需要利用单调性结合端点值可求最小值,即可得参数范围.
【详解】(1)由题得:,结合题意可得:
,解得,
可得:,.
当,,所以在上单调递增,
当,,所以在上单调递减,
当,,所以在上单调递增,
所以当时,函数取得极大值,
当时,函数取得极小值,
故函数取得极大值为,极小值为
(2)由(1)可知在上单调递增,在上单调递减,
又因为,所以在时有最小值,
所以要使不等式能成立,则.所以
故取值范围是.
3.已知函数.
(1)求曲线在处的切线方程;
(2)若函数在处取到极小值,求实数m的取值范围.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)求导,即可根据点斜式求解直线方程,
(2)求导,分类讨论的取值,即可结合函数的单调性求解极值.
【详解】(1)由题意,,则,
又,故所求的切线方程为.
(2)由题意,,故.
若,则,故当时,,当时,,
故当时,函数取到极小值;
若,则令,解得或,
要使函数在处取到极小值,则需,即,
此时当时,,当时,,当时,,满足条件.
综上,实数m的取值范围为.
4.已知函数.
(1)设是的极值点.求的值,并讨论的零点个数;
(2)证明:当时,.
【答案】(1),有两个零点
(2)证明见解析
【分析】(1)根据极值点定义代入计算可得,得出相应单调性以及零点存在定理可得结论;
(2)对函数求导得出其单调性求出的最小值,可证明得出结论.
【详解】(1)的定义域为,
,
由题设知,,所以,
从而,
当时,;当时,,
可得在上单调递减,在上单调递增,
,
由易知,由零点存在定理可得函数有两个零点
(2)证明:当时,;
设,则,
当时,;当时,,
∴是的极小值点,也是最小值,
故当时,,
因此,当时,
5.函数.
(1)当时,求函数的极值;
(2)若恒成立,求的取值范围.
【答案】(1)极小值为,无极大值
(2)
【分析】(1)先求出函数的导函数,根据导函数正负得出函数单调性,进而得出函数极值;
(2)先根据不等式应用参数分离得出,再构造函数,根据导函数得出函数最大值即可得出参数范围.
【详解】(1)依题意,,定义域为,
,
令得,
当时,,所以函数在上单调递减,;
当时,,所以函数在上单调递增.
故函数有极小值,极小值为,无极大值.
(2)因为,即恒成立,
令,
则.
令,
则,即在上单调递减.
又,故当时,,所以函数在上单调递增;
当时,所以函数在上单调递减,
所以,
又恒成立,即,
所以的取值范围是.
6.(24-25高二下·浙江·期末)已知函数.
(1)求在点处的切线方程;
(2)求函数的极值;
(3)判断方程的解的个数.
【答案】(1)
(2)极小值,无极大值
(3)答案见解析
【分析】(1)根据题意,求得,得到,结合导数的几何意义,即可求解;
(2)由(1)知,进而求得函数的单调区间和极值;
(3)由(2)中函数的单调性与极值,结合时,;时,,得到函数的图象,把方程的解的个数转化为与的图象的交点个数,结合图象,即可求解.
【详解】(1)解:由函数,可得,
则,即切线的斜率,切点坐标为,
所以曲线在点处的切线方程.
(2)解:由(1)知,
当时,;当时,,
所以在单调递减,在单调递增,
当时,有极小值.
(3)解:由(2)知,函数在递减,在递增,且有极小值,
又由时,;时,,
函数的图象如图所示,
又由方程的解的个数,即为与的图象的交点个数,
由图象可得:当时,没有公共点,此时方程无解;
当或时,两函数的图象只有一个公共点,此时方程有一解;
当时,两函数的图象有两个公共点,此时方程有两解.
1.(24-25高二上·山西晋中·期末)已知函数的定义域为,且的图象是一条连续不断的曲线,的导函数为,若函数的图象如图所示,则( )
A.的单调递减区间是
B.的单调递增区间是
C.当时,有极值
D.当时,
【答案】A
【分析】利用函数图象解不等式可得的单调性,即可判断A正确,B错误,再根据极值定义可得C错误,根据不等式结果可得D错误.
【详解】根据图象可知当时,,可得;
当时,,可得;
结合的图象是一条连续不断的曲线,可知时,单调递减;
当时,,仅当时取等号,可得,
对于AB,时,单调递减,当时,,此时单调递增,
因此的单调递减区间是的单调递增区间是,即A正确,B错误;
对于C,易知当时,,当时,,
即在处左右函数的单调性不改变,因此C错误;
对于D,因为时,,由,可得,
因此,即D错误.
故选:A.
2.(24-25高二下·北京·期中)函数的极值点的个数为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】利用导数分析函数的单调性,结合极值点的概念判断即可.
【详解】函数的定义域为,,
由可得或,
当时,;当或时,.
所以,函数的减区间为,增区间为,
故函数只有一个极值点.
故选:B.
3.(24-25高二上·全国·课后作业)函数,则( )
A.的极小值点为 B.的极大值点为0
C.的极小值点为0 D.的极大值点为
【答案】D
【分析】首先利用导数求出函数的单调区间,再结合极值的概念即可得答案.
【详解】,
由得,,
令,则,
当时,单调递增;
当时,单调递减,
所以是的极大值点,无极小值点.
故选:D.
4.函数在区间的极大值点的数目为( )
A.3 B.4 C.5 D.6
【答案】C
【分析】求出函数的导数,利用正弦函数的性质可分析出函数极大值点的个数.
【详解】,
因为,故由正弦函数性质知,时,,,函数递增,
当时,,,函数递减,为函数的一个极大值点 ,
所以时,函数有1个极大值点;
由正弦函数的周期性,可知在上,函数有5个极大值点,
故选:C
5.(24-25高二下·天津西青·月考)函数在时有极值10,则的值为( )
A.
B.
C.或
D.或
【答案】B
【分析】由取得极值的必要条件得或,再由取极值的充分条件检验即可.
【详解】由题意,
因为函数在时有极值10,
所以,消去可得,解得或,
当时,,,此时在上单调递增,不存在极值,不符合题意;
当时,,,
或,,
所以函数在上单调递增,在上单调递减,
所以函数在处取得极小值,
故满足题意.
故选:B.
6.(24-25高二上·江苏泰州·期末)已知函数既有极大值又有极小值,则实数a的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】对函数求导,问题化为至少有两个变号零点,导数求的极值列出不等式求参数范围.
【详解】对函数求导得,,令,
则,
当或时,,则在和上单调递增,
当时,,则在上单调递减,
且时时,
要使函数既有极大值又有极小值,
即至少有两个变号零点,所以至少有两个变号零点,
所以.
故选:A.
7.(24-25高二下·江西·期末)已知函数在上恰有一个极值点,则的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】求导,利用导数分析的单调性和极值点,结合题意列式求解即可.
【详解】由题意可知:的定义域为,则,
又因为,令,解得;令,解得;
可知函数在内单调递减,在内单调递增,
则有且仅有一个极值点,
若函数在上恰有一个极值点,
则,解得,
所以的取值范围是.
故选:B.
8.已知函数,则的最小值是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】由解析式可分析得到的一个周期为,则只需考虑在上的值域即可,利用导函数求得其最值即可.
【详解】由题的一个周期为,故只需考虑在上的值域,
,
当或时,,当时,,
所以函数在,上单调递增,在上单调递减,
因此的极小值为,极大值为,
又易知,所以函数在上的值域为,
结合函数的最小正周期为,所以函数的值域为
所以的最小值为,
故选:B
9.(23-24高二下·浙江·期中)已知函数在内有最小值,则实数a的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】求出函数的导函数,即可得到函数的单调区间,从而求出函数的极小值点,从而得到关于的不等式组,解得即可.
【详解】函数的定义域为,
,
令可得或(舍),
当时,当时,
所以在上单调递减,在上单调递增,所以在处取得极小值,即最小值,
又因为函数在内有最小值,故,解得,
所以的取值范围是.
故选:B
10.(24-25高二下·广西河池·期末)已知函数,有两个极值点,则实数m的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】对函数求导得,根据题意可知在上有两个变号零点,即方程在上有两个解,根据韦达定理和一元二次方程根的判别式即可求解.
【详解】∵函数,有两个极值点,
∴在上有两个变号零点,
∴方程在上有两个解,设为,,
∴,解得,即实数m的取值范围是.
故选:A.
11.(23-24高二下·宁夏·月考)已知函数在区间上的最小值为,则的值为( )
A.1 B. C. D.
【答案】D
【分析】利用导数与函数性质的关系,分类讨论的取值范围,分析得的最值,从而得到关于的方程,解之即可得解.
【详解】因为,所以,
当时,则,所以在单调递增,
此时函数最小值为,解得,不符合题意,舍去;
当时,令,得;令,得;
所以在上单调递减,在单调递减增,
①当时,在区间上单调递增,
所以最小值为,不符合题意舍去;
②当时,在上先减后增,
所以最小值为,解得;
③当时,在上单调递减,
所以最小值为,解得,不符合题意,舍去,
综上所述.
故选:D.
12.已知函数恰有两个极值点,则实数a的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】函数有两个极值点,只需导函数有两个不同的根,求导反解参数,得到只需有两个不同的根,引入函数,求导研究其单调性,数形结合得到答案.
【详解】根据题意 ,若函数恰有两个极值点,
则只需有两个不同的根,
显然不是方程的根,所以只需有两个不同的根,
令,则,
当时,,是减函数;
当时,,是减函数;
当时,,是增函数,
极大值,
又当,当,
当,当,,
的图像如图所示,
结合图象可得若原函数有两个极值点,需满足.
故选:B.
13.(24-25高二下·贵州黔西·月考)已知函数在上有最大值,则的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】利用导函数分析函数的单调性,结合二次函数性质分类讨论导函数单调性情况即可求解.
【详解】由函数求导可得,.
设,其开口向上,对称轴为,
因为函数在上有最大值,
所以方程一定有两个不相等的实数根,设为且,
则,即两根同号,
则有,解得或.
当时,对称轴,则要使函数在上有最大值,
则,所以,解得,
此时在上单调递增,在上单调递减,有最大值,故符合;
当时,对称轴,此时方程的两根均为负根,
则在上恒成立,即函数单调递增,没有最大值.
综上,.
故选:D.
14.(24-25高二下·上海·期末)函数在上的最小值为 .
【答案】
【分析】利用导数与函数的单调性间的关系,求出的单调区间,即可求解.
【详解】因为,则,
又恒成立,
所以当时,;当时,,
所以在上单调递减,在上单调递增,则,
故答案为:.
15.(24-25高二下·北京顺义·期中)已知函数,下列结论中正确的是 .
①函数仅有1个零点;
②函数有极大值,也有极小值;
③函数有最小值,无最大值;
④函数的图象与直线有2个交点.
【答案】①②③
【分析】根据函数的性质,借助导数工具和函数图像,分别对函数的零点、极值、最值以及与直线的交点情况进行分析判断.
【详解】令,因为恒成立,所以,解得,即函数仅有个零点,故①正确.
对求导,则.
令,即,因为恒成立,所以,解得或.
当时,单调递增;
当时,单调递减;
当时,单调递增.
所以是极大值点,是极小值点,函数有极大值,也有极小值,故②正确.
由上述单调性分析可知,在处取得极小值,也是最小值,.
当时,,所以函数无最大值,故③正确.
,,且当时,,在上单调递增,在上单调递减,在上单调递增,所以函数的图象与直线有3个交点,故④错误.
故答案为:①②③.
16.已知函数,.
(1)求的极小值;
(2)若,,讨论的单调性.
【答案】(1)
(2)答案见解析
【分析】(1)求导,令得,结合极小值的定义即可求出函数的极小值;
(2)求定义域,求导,分,,和四种情况,得到函数单调性.
【详解】(1)的定义域为,,
令得,
令得,令得,
故的极小值为.
(2),定义域为,
,
若,则,令得,令得,
故在上单调递增,在上单调递减,
若,令得或,
当时,,此时恒成立,故在上单调递增,
当时,,令得或,令得,
故在上单调递减,在,上单调递增,
当时,,令得或,令得,
故在上单调递减,在,上单调递增.
综上,当时,在上单调递增,在上单调递减,
当时,在上单调递增,
当时,在上单调递减,在,上单调递增;
当时,在上单调递减,在,上单调递增.
17.(24-25高二下·内蒙古赤峰·月考)已知函数.
(1)当时,求的最大值;
(2)若对任意的恒成立,求的取值范围.
【答案】(1)3
(2)
【分析】(1)当时,利用导数分析函数的单调性,可求得函数的最大值;
(2)由参变分离法可得对任意的恒成立,利用导数求出的最大值,即可求出实数的取值范围.
【详解】(1)当时,,该函数的定义域为,
则,
由,得;由,得,
则在上单调递增,在上单调递减,
故的最大值为.
(2)对任意的恒成立,等价于对任意的恒成立.
设,其中,则,
由,得,由,得,
则在上单调递增,上单调递减,
从而,故,
即的取值范围是.
18.(24-25高二上·浙江丽水·期末)已知函数.
(1)当时,求函数的单调递减区间;
(2)求函数在上的最小值.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)当时,利用函数的单调性与导数的关系可求出函数的单调递减区间;
(2)对实数的取值进行分类讨论,利用导数分析函数在上的单调性,即可求得函数在上的最小值.
【详解】(1)当时,,该函数的定义域为,
则,由得,
所以,函数的单调递减区间为.
(2),其中,
当时,对任意的,,在上单调递增,
此时,;
当时,对任意的,,在上单调递减,
此时,;
当时,令,可得,列表如下:
减
极小值
增
所以,函数在上单调递减,在上单调递增,
此时,.
综上所述,.
19.(23-24高二下·广西河池·月考)已知函数.
(1)讨论函数的单调性;
(2)当时,讨论函数的极值;
【答案】(1)答案见解析
(2)答案见解析
【分析】(1)求导后令得到,通过讨论的大小关系来确定函数单调性;
(2)根据(1)确定的函数单调性来求极值.
【详解】(1),
令,得,注意,
当,即时,
令得,函数单调递增,
令得,函数单调递减;
当,即时,
令得,函数单调递增,
令得或,函数单调递减;
当,即时,
令得,函数单调递增,
令得或,函数单调递减;
当,即时,恒成立,函数单调递减;
综上所述:
当时,函数在上单调递增,在上单调递减;
当时,函数在上单调递增,在和上单调递减;
当时,函数在上单调递增,在和上单调递减;
当时,函数在上单调递减;
(2)若,由(1)得
当时,函数在上单调递增,在和上单调递减,
的极小值为,
极大值为,
当时,函数在上单调递增,在和上单调递减;
的极小值为,
极大值为,
当时,函数在上单调递减,无极值.
20.(24-25高二下·江苏南京·月考)已知函数
(1)当时,求曲线在处的切线方程;
(2)若函数,求函数极值点的个数;
【答案】(1)
(2)答案见解析
【分析】(1)求出导函数,利用导数的几何意义求出切线斜率,即可求出切线方程;
(2)求导,分类讨论求解函数的单调区间,根据极值点的概念即可判断极值点个数;
【详解】(1)解:的定义域为,,,
所以,,所以曲线在处的切线方程为
(2)解:,
对于方程,
①当时, ,此时没有极值点;
②当时,方程的两根为,,不妨设,
则,,,
当或时,,
当时,,此时,是函数的两个极值点;
③当时,方程的两根为,,且,,
故,,当时,,故没有极值点;
综上,当时,函数有两个极值点;
当时,函数没有极值点.
21.(24-25高二下·江苏连云港·期末)已知,函数.
(1)当时,求曲线在点处的切线方程;
(2)讨论函数的单调性;
(3)当时,求函数在区间上的最小值.
【答案】(1)
(2)答案见解析
(3)答案见解析
【分析】(1)求导,可得,,结合导数的几何意义,点斜式求切线方程;
(2)求导可得,分和两种情况,利用导数分析的单调性;
(3)分类讨论与区间的关系,根据单调性求函数最小值即可.
【详解】(1)当时,则,,
可得,,
即切点坐标为,切线斜率,
所以在处的切线方程为:.
即切线方程为.
(2)由题意可得:,
注意到,
①若,,则在上单调递减,
②若,令时,解得,
当,;当,;
所以在上单调递增,在上单调递减.
综上,时,在上单调递减;
时,在上单调递增,在上单调递减.
(3)由(2)知时,在上单调递增,在上单调递减,
①当时,即时,函数在区间上单调递增,
所以;
②当时,即时,函数在区间上单调递减,
在上单调递增,所以;
③当,即时,函数在区间上单调递减,
所以.
综上,时,,时,,
时,.
22.(24-25高二下·河北衡水·期末)已知函数.
(1)若,求在处的切线方程;
(2)若,求的单调区间;
(3)求的极大值.
【答案】(1)
(2)答案见解析
(3)答案见解析
【分析】(1)由函数求导,利用导数的几何意义,求得斜率与切点坐标,根据点斜式方程,可得答案;
(2)由函数求导,利用导数与函数单调性的关系,根据分类讨论,结合二次函数性质,可得答案;
(3)由函数求导,利用极大值的判定条件,根据分类讨论,结合二次函数性质,可得答案
【详解】(1)由,则,求导可得,
所以函数在处的切线斜率,,
故切线方程为,化简可得.
(2)由,求导可得,
化简可得,
当时,,令得,
由得,由得,
所以函数在上单调递减,在上单调递增;
当时,令得,由得,由得,
所以函数在上单调递减,在上单调递增.
综上可得
当时,函数的单调增区间为,单调递减区间为.
(3)由(2)可知当时,无极大值;
当时,由导数,则令得或,
当时,即,
由得或,由得,
所以函数的极大值为;
当时,即,则,函数在上单调递减,无极大值;
当时,即,
由得或,由得,
所以函数的极大值为;
综上所述,当或时,函数无极大值;
当时,函数的极大值为;
当时,函数的极大值为.
23.(24-25高二下·云南昭通·期中)已知函数.
(1)若,求曲线在点处的切线方程;
(2)若有两个零点,求a的取值范围.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)先求出导函数,得出切线斜率再点斜式得出直线即可;
(2)根据导函数分,讨论函数单调性结合极值点求出参数.
【详解】(1)若,,,
则;,
故所求的切线方程为,即.
(2)由题意函数的定义域为,
,
①当时,恒成立,在上单调递增,
函数在定义域内最多一个零点,不符合题意;
②当时,令,则;
令,则;令,则,
函数在上单调递减,在上单调递增,
,
若,则,此时最多一个零点,不符合题意;
若,则,
又时,;时,,
由零点存在性定理和函数的单调性可知,在上存在唯一的零点,
在上也存在唯一的零点,符合题意,
综上.
24.(24-25高二下·广东中山·期中)已知.
(1)若,求的极值;
(2)当时,,求的取值范围.
【答案】(1)极小值0,无极大值;
(2).
【分析】(1)将代入函数解析式,利用导函数求得的单调性,再求极值即可;
(2)求导,设新函数,分类讨论函数的正负,从而得出函数的单调性,找出符合题意的的取值范围.
【详解】(1)当时,,则,
时,,即单调递减;时,,即单调递增;
故在处有极小值,无极大值,
所以有极小值0,无极大值.
(2)由题意得,,令,
易得在为增函数,
①若,即时,
则时,所以单调递增,
故,符合题意;
②若,即时,
,
故存在,使得,
时,即,单调递减;时,即,单调递增,
故时,,不符合题意.
综上,的取值范围是.
25.已知函数.
(1)当时,讨论的单调性;
(2)当时,在恒成立,求的取值范围.
【答案】(1)答案见解析
(2)
【分析】(1)利用导数讨论含参函数的单调性,令、即可求解;
(2)由(1)可得,利用二阶导数讨论可知在上单调递减,且,解不等式即可求解.
【详解】(1)由,,,
求导得.
当,由,解得或;由,解得.
当时,恒成立.
当时,由,解得或;由,解得.
综上,当时,在,上单调递增,在上单调递减;
当时,的在单调递增;
当时,在,上单调递增,在上单调递减.
(2)由(1)知,当时,函数在单调递减,在单调递增,
所以.
令,,得.
令,,得,
所以在单调递减,得,
所以.所以在上单调递减.
因为且,所以,
则,所以a的取值范围为.
1.若不等式对恒成立,则的最大值为( )
A.1 B. C. D.
【答案】B
【分析】设,利用导数求得,根据题意可得,设,利用导数求得的最大值,分析即可得.
【详解】设,则,,
当时,,单调递减,
当时,,单调递增,
所以,
由题意,,则,
令,则,
当时,,单调递增,
当时,,单调递减,
所以,
所以的最大值为.
故选:B
2.(24-25高二下·河北承德·期末)若函数在处有极值4,且的所有极值点的符号相同,则实数( )
A.2 B.3 C. D.
【答案】A
【分析】已知函数在处有极值4,得出且,建立方程组求解a和b的关系;根据的所有极值点的符号相同,即分析导数的极值点符号相同,通过二次方程根与系数的关系判断a的取值范围,联立筛选出符合条件的a值.
【详解】求导得:,
函数在处有极值4,
且,即
,
解得:或.
因为的所有极值点的符号相同,代入得:
,根据韦达定理,根的积:
或,此时需满足根的和.
当时:满足,根的积为,根的和为,满足两根均为正,符合条件,
当时:根的积为,两根符号相反,不符合条件,
所以,唯一符合条件的解为.
故选:A.
3.(24-25高二下·广东深圳·期末)已知函数有两个极值点,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】先对函数求导,根据题意得在时有两个不同的解,令,也即是在上有两个不同的解,再对求导,分析其单调性,即可求解.
【详解】,因为函数有两个极值点,
所以在时有两个不同的解,
令,则在上有两个不同的解,,
当时,,则在上单调递增,则不存在两个不同的解;
当时,令,则,所以在上单调递增,在上单调递减,则,
当时,,当时,,
因为在上有两个不同的解,所以,所以.
故选:A
4.(24-25高二上·安徽阜阳·期末)函数在区间上存在极值,则的最大值为( )
A.0 B.1 C.2 D.3
【答案】B
【详解】求得,令,求得,得到在上单调递减,由且,得到存在唯一的,使得,得出的单调性,结合极值点的定义,即可求解.
【解答过程】函数,求导可得,
令,可得,
当时,.
当时,可得,在上单调递减,
又因为,
所以存在唯一的,使得,则,
当时,,当时,,
所以函数在上单调递增,在上单调递减,
所以是函数的极值点,
因为函数在区间且上存在极值,
所以的最大值为.
故选:B.
5.(24-25高二下·河南南阳·月考)已知,则的最大值为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】根据同构函数得出,进而设函数根据函数单调性及最值求解.
【详解】因为,则,
设函数在上单调递增,
且,所以,
所以,
设函数,
当单调递增;当单调递减;
所以当函数取最大值,
故选:C.
6.已知函数,若,则的最小值为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】设,由题设易得,则,令,利用导数分析其单调性,进而求解即可.
【详解】由,可得,即,
同理由,可得,
设,易知,
代入上述式子可得,则,
令,则,
易知在上单调递增,且,
则当时,,当时,,
所以函数在上单调递减,在上单调递增,
则,即的最小值为.
故选:D
7.(24-25高二下·江苏盐城·期中)设函数,若恒成立,则的最大值为( )
A. B. C. D.1
【答案】C
【分析】通过分析与的符号情况,结合临界值,进行、、三类讨论,即可得出恒成立,等价于,然后构造函数,利用导数即可求解.
【详解】要使得在上恒成立,则,且无变号零点,
分析与的符号情况如下:
当时,,当时,,令,即,
①当时,,所以且,又,所以
所以,满足题意;
②当时,,所以且,又,所以
所以,满足题意;
③当时,,所以且,又,所以
所以,满足题意;
综上,当时,在上恒成立.
所以,令,,
当时,,单调递增;
当时,,单调递减;
所以,即
故选:C
8.若在上的极大值大于1,则的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】求导后分的取值范围讨论函数的单调性,当,求出函数的隐零点,即可求出极大值点从而得到,再次构造函数,利用导数分析单调性可得.
【详解】,
当时,,在定义域上单调递减,无极值点,
当时,,在定义域上单调递增,无极值点,
当时,因为,,
而在单调递减,所以存在,使,
在上,,单调递增,
在上,,单调递减,
于是是在上的极大值点,
此时,即,
由题意,,即,
设,则,
于是在上单调递增,又,
所以,.
故选:C.
9.(24-25高二下·辽宁大连·期中)已知函数.若,对恒成立,则实数的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】求出函数的导函数,分、、、四种情况说明函数的单调性,结合函数的单调性,求出在上的最小值,即可求出参数的取值范围.
【详解】由函数,其中,
可得,
当时,令,解得,令,解得,
所以在上单调递增,在上单调递减,
当时,令,解得或,令,解得,
所以的单调递增区间为,,单调递减区间为;
当时,恒成立,所以的单调递增区间为;
当时,令,解得或,令,解得
所以的单调递增区间为,,单调递减区间为;
当,在单调递增,所以,
令,可得,所以;
当时,函数在上单调递减,在单调递增,
所以,
令,可得,
令,可得,所以为单调递减,
所以,所以,所以在上单调递减,
因为且,所以,
综上可得:实数的取值范围为.
故选:A
10.若函数,且,则正实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】根据不等式可利用同构思想构造函数判断函数单调性,即求即可,再利用导数求得可求出.
【详解】易知的定义域为,
由可得,即;
因为,所以,即,
构造函数,则,
可知函数在上单调递增,因此,
即,所以,
令,则,
当时,,此时在上单调递减,
当时,,此时在上单调递增,
因此在处取得极小值,也是最小值,;
即可得,解得.
所以正实数的取值范围是.
故选:C
【点睛】关键点点睛:本题关键在于将不等式恒成立利用指对同构等,通过构造函数转化为求函数极值、最值问题.
11.(24-25高二下·陕西西安·月考)已知对恒成立,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】将不等式进行变形,构造函数,根据其单调性得到,转化为恒成立问题,通过求函数在上的最大值来确定的取值范围.
【详解】设,则.
∵时,,,∴,故在上单调递增.
∵对恒成立,∴当时,,则有,
当时,可等价变形为.
∵在上单调递增,且,(),
∴由可得,即对恒成立.
设,则.
当时,, ,,故.
∴在上单调递减,
∴当时, .
∵对恒成立,
∴,即实数的取值范围是.
故选:A.
【点睛】关键点点睛:解决本题的关键是把不等式等价变形为,通过构造函数,最终问题转化为转化为恒成立问题.
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