第二编 专题1 第2讲 导数及其应用-【金版教程】2026年高考数学大二轮专题复习冲刺方案全书word
2026-01-24
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教辅
资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 数学 |
| 教材版本 | - |
| 年级 | 高三 |
| 章节 | - |
| 类型 | 教案-讲义 |
| 知识点 | 导数及其应用 |
| 使用场景 | 高考复习-二轮专题 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | DOCX |
| 文件大小 | 550 KB |
| 发布时间 | 2026-01-24 |
| 更新时间 | 2026-01-24 |
| 作者 | 河北华冠图书有限公司 |
| 品牌系列 | 金版教程·高考二轮复习 |
| 审核时间 | 2026-01-24 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/56115839.html |
| 价格 | 3.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
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内容正文:
大二轮专题复习冲刺方案 数学
第2讲 导数及其应用
「考情研析」1.导数的几何意义和运算是导数应用的基础,是高考的一个热点. 2.利用导数解决函数的单调性与极值(最值)问题是高考的一个重点.
(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∀x∈(a,b),都有f′(x)≥0(f′(x)≤0)且f′(x)在(a,b)的任意子区间内都不恒为零.
(3)对于可导函数f(x),“f′(x0)=0”是“函数f(x)在x=x0处有极值”的必要不充分条件.
(4)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.
(5)导数综合问题中常用的不等式及其关系
考向1 导数的几何意义
例1 (1)已知函数f(x)的定义域为R,函数f(x+1)是偶函数,当x<时,f(x)=ln (1-2x),则曲线y=f(x)在点(2,f(2))处的切线斜率为( )
A. B.-
C.2 D.-2
答案:C
解析:根据题意,函数f(x)的定义域为R,函数f(x+1)是偶函数,则f(1+x)=f(1-x),两边同时求导,得f′(1+x)=-f′(1-x),当x<时,f(x)=ln (1-2x),求导可得f′(x)=,则有f′(0)=-2,又由f′(1+x)=-f′(1-x),令x=1,可得f′(2)=-f′(0)=2,则曲线y=f(x)在点(2,f(2))处的切线斜率为2.故选C.
(2)若曲线f(x)=有三条过点(0,a)的切线,则实数a的取值范围为( )
A. B.
C. D.
答案:B
解析:设该切线的切点为,则切线的斜率为k=f′(x0)=,所以切线方程为y-=(x-x0),又切线过点(0,a),则a-=(0-x0),整理得a=.要使过点(0,a)的切线有3条,需方程a=有3个不同的解,即函数y=的图象与直线y=a在R上有3个交点.设g(x)=,则g′(x)=,令g′(x)>0⇒0<x<2,令g′(x)<0⇒x<0或x>2,所以函数g(x)在(0,2)上单调递增,在(-∞,0)和(2,+∞)上单调递减,且极小值、极大值分别为g(0)=0,g(2)=,如图.由图可知,当0<a<时,函数y=的图象与直线y=a在R上有3个交点,即过点(0,a)的切线有3条.所以实数a的取值范围为.故选B.
(3)(2025·河北秦皇岛抽测)若直线l同时是曲线f(x)=aex(a>1)和曲线g(x)=ex+a的切线,则l的斜率的最小值为( )
A.1 B.2
C.e D.2e
答案:C
解析:设直线l与曲线f(x)=aex、曲线g(x)=ex+a相切的切点分别为(x0,aex0),(t,et+a),求导,得f′(x)=aex,g′(x)=ex,则aex0=et,且==et,aex0=et两边取对数,整理得t-x0=ln a,代入=et,可得et=,令h(a)=,a>1,求导,得h′(a)=,则当1<a<e时,h′(a)<0,当a>e时,h′(a)>0,故函数h(a)在(1,e)上单调递减,在(e,+∞)上单调递增,h(a)min=h(e)=e,所以l的斜率的最小值为e.故选C.
(4)已知曲线y=ln x与y=ax2(a>0)有公共切线,则实数a的取值范围为________.
答案:
解析:设公切线与曲线y=ln x和y=ax2的切点分别为(x1,ln x1),(x2,ax),其中x1>0.对于y=ln x,有y′=,则y=ln x上的切线方程为y-ln x1=(x-x1),即y=+(ln x1-1),对于y=ax2,有y′=2ax,则y=ax2上的切线方程为y-ax=2ax2(x-x2),即y=2ax2x-ax,所以有-=ln x1-1,即=x-xln x1(x1>0).令g(x)=x2-x2ln x,g′(x)=x-2xln x=x(1-2ln x),令g′(x)=0,得x=e,当x∈(0,e)时,g′(x)>0,g(x)单调递增,当x∈(e,+∞)时,g′(x)<0,g(x)单调递减,所以g(x)max=g(e)=e,故0<≤e,即a≥,所以实数a的取值范围是.
1.利用导数求切线方程的一般过程
已知曲线y=f(x)过点P(x0,y0),求曲线过点P的切线方程,需分点P是切点和不是切点两种情况求解:
(1)若P(x0,y0)是切点,则曲线的切线方程为y-y0=f′(x0)(x-x0).
(2)若P(x0,y0)不是切点,则分以下几个步骤:
“在”和“过”的区别
(1)“曲线y=f(x)在点P(x0,y0)处的切线”指点P(x0,y0)是切点,切线的斜率k=f′(x0).
(2)“曲线y=f(x)过点P(x0,y0)的切线”指点P(x0,y0)只是切线上的一点,不一定是切点.
2.解决由两曲线的公切线求参数取值范围问题的策略
首先利用导数的几何意义,构造参数关于切点横坐标或切线斜率k的函数,然后转化成函数的零点问题或两函数图象的交点问题,最后利用函数的性质或图象求解.
1.曲线f(x)=x6+3x-1在点(0,-1)处的切线与坐标轴围成的图形的面积为( )
A. B.
C. D.-
答案:A
解析:f′(x)=6x5+3,所以f′(0)=3,故切线方程为y=3(x-0)-1=3x-1,故切线在x轴上的截距为,在y轴上的截距为-1,故切线与坐标轴围成的图形的面积为×1×=.故选A.
2.(2025·河南信阳二模)若直线y=2x为曲线y=eax+b的一条切线,则ab的最大值为________.
答案:
解析:设f(x)=eax+b,则f′(x)=aeax+b,设切点为(x0,eax0+b),则f′(x0)=aeax0+b,则切线方程为y-eax0+b=aeax0+b(x-x0),整理可得y=aeax0+bx+(1-ax0)eax0+b,所以解得x0=,aeax +b=ae1+b=2,所以a=,所以ab=,设g(x)=,则g′(x)=,当x∈(-∞,1)时,g′(x)>0,g(x)单调递增,当x∈(1,+∞)时,g′(x)<0,g(x)单调递减,所以当x=1时,g(x)取得最大值g(1)=,所以ab的最大值为.
3.(2025·重庆第八中学模拟)若直线y=kx+b是曲线f(x)=ex-1的切线,也是曲线g(x)=ex-2的切线,则k=________.
答案:2
解析:设曲线f(x)=ex-1上的切点为A(x0,ex0-1),曲线g(x)=ex-2上的切点为B(x1,ex1-2),f′(x)=ex-1,g′(x)=ex,故ex0-1=ex1=k,故x1=x0-1,曲线f(x)=ex-1在点A(x0,ex0-1)处的切线方程为y-ex0-1=ex0-1·(x-x0),显然B(x1,ex1-2)在切线上,故ex1-2-ex0-1=ex0-1(x1-x0),即ex0-1-2-ex0-1=ex0-1(x0-1-x0),即ex0-1=2,解得x0=1+ln 2,故k=e1+ln 2-1=2.
4.已知函数f(x)=2+ln x,g(x)=a,若存在两条不同的直线与函数y=f(x),y=g(x)的图象均相切,则实数a的取值范围为________.
答案:(0,2)
解析:设函数f(x)=2+ln x图象上的切点坐标为(x1,2+ln x1),且x1>0,函数g(x)=a图象上的切点坐标为(x2,a),且x2≥0.又f′(x)=,g′(x)=,所以公切线的斜率k==,则a>0,所以x2=x,所以公切线的方程为y-(2+ln x1)=(x-x1),即y=x+ln x1+1.代入(x2,a),得a=x2+ln x1+1,所以x1=·x+ln x1+1,整理得a2=.若存在两条不同的直线与函数y=f(x),y=g(x)的图象均相切,那么方程a2=有两个不同的实根.设h(x)=,x>0,所以h′(x)==-.令h′(x)=0,得x=1,当x∈(0,1)时,h′(x)>0,h(x)单调递增,当x∈(1,+∞)时,h′(x)<0,h(x)单调递减,由h(x)=0可得x=,所以当x→0时,h(x)→-∞;当x→+∞时,h(x)→0,所以函数h(x)的大致图象如图,所以解得0<a<2,故实数a的取值范围为(0,2).
考向2 利用导数研究函数的单调性
例2 (1)函数f(x)=的单调递增区间为( )
A.(-∞,0) B.(0,2log2e)
C.(-∞,2log2e) D.(2log2e,+∞)
答案:B
解析:f′(x)===,令f′(x)>0,得0<x<,即0<x<2log2e.故选B.
(2)已知f(x)=x-+cosx是R上的减函数,则实数a的取值范围是( )
A. B.(-∞,-1]
C. D.[1,+∞)
答案:B
解析:∵f(x)=x-+cosx是R上的减函数,∴f′(x)=a--cos2x-sinx≤0,∴a≤-sin2x+sinx+1=-+,当sinx=-1时,y=-+取得最小值-1,∴a≤-1,即实数a的取值范围是(-∞,-1].故选B.
(3)若a=2ln 1.1,b=0.21,c=tan0.21,则( )
A.b<c<a B.a<c<b
C.c<a<b D.a<b<c
答案:D
解析:根据题意,a=2ln 1.1=ln 1.12=ln (1+0.21),设h(x)=tanx-x,0<x<,则h′(x)=-1=-1>0,所以h(x)=tanx-x在上单调递增,所以h(x)=tanx-x>h(0)=0,即tanx>x,0<x<,令f(x)=x-ln (1+x),0<x<,则f′(x)=1-=>0,所以f(x)=x-ln (1+x)在上单调递增,从而f(x)=x-ln (1+x)>f(0)=0,即x>ln (1+x),x∈,所以tanx>x>ln (1+x),x∈,又0<0.21<,所以tan0.21>0.21>ln 1.21,即a<b<c.故选D.
(4)已知奇函数f(x)及其导函数f′(x)的定义域均为R,f(1)=2,当x>0时,xf′(x)+f(x)>0,则使不等式xf(x)>2成立的x的取值范围是________.
答案:(-∞,-1)∪(1,+∞)
解析:因为当x>0时,xf′(x)+f(x)>0,所以[xf(x)]′>0,令F(x)=xf(x),则F′(x)>0,F(x)单调递增,因为f(x)是奇函数,所以f(x)=-f(-x),所以F(-x)=(-x)f(-x)=-x[-f(x)]=xf(x)=F(x),所以F(x)为偶函数,图象关于y轴对称,因为f(1)=2,所以F(1)=f(1)=2,所以xf(x)>2,即F(x)>F(1),得|x|>1,解得x<-1或x>1,所以使不等式xf(x)>2成立的x的取值范围是(-∞,-1)∪(1,+∞).
1.利用导数研究函数f(x)的单调性
求f(x)的定义域→求导数f′(x)→求f′(x)=0在定义域内的根→用求得的根划分定义域→确定f′(x)在各个开区间内的符号→确定相应开区间上的单调性.
2.已知函数在某区间上的单调性求参数取值范围的两种思路
(1)转化为不等式恒成立问题
若函数在某区间上单调递增,则f′(x)≥0在该区间上恒成立;若函数在某区间上单调递减,则f′(x)≤0在该区间上恒成立.
(2)利用区间之间的包含关系
若已知y=f(x)在区间(a,b)上单调,则区间(a,b)应该是相应单调区间的子区间.
当方程f′(x)=0不可解时,根据f′(x)的结构特征,选择相应基本初等函数,利用其图象与性质确定f′(x)的符号,得单调区间.
1.(2025·山东聊城一模)已知函数f(x)是定义域为R的奇函数,当x>0时,f(x)=x3+ax2+(6-a)x+2a,若f(x)是增函数,则实数a的取值范围为( )
A.[0,+∞) B.[0,6]
C.[-6,3] D.[0,3]
答案:B
解析:要使奇函数f(x)是增函数,则需要f(x)在(0,+∞)上单调递增,且f(0)=2a≥0,当x>0时,f′(x)=3x2+2ax+(6-a)≥0恒成立,因为2a≥0,此时f′(x)=3x2+2ax+(6-a)图象的对称轴为直线x=-≤0,所以只需f′(0)=6-a≥0即可,所以0≤a≤6.故选B.
2.若函数f(x)=2x2-aln x+1在(a-3,a)上不单调,则实数a的取值范围为( )
A. B.
C.[3,4) D.[3,4]
答案:C
解析:函数f(x)=2x2-aln x+1的定义域为(0,+∞),由题意,函数f(x)=2x2-aln x+1在(a-3,a)上不单调,所以f′(x)=4x-在(a-3,a)上有零点,即方程f′(x)=4x-=0在(a-3,a)上有根,即方程4x2=a在(a-3,a)上有根,所以即3≤a<4,所以实数a的取值范围为[3,4).故选C.
3.(2025·山西临汾高三第二次模拟)设a=ln 0.9,b=-,c=e0.9,则( )
A.c>a>b B.c>b>a
C.b>c>a D.a>c>b
答案:A
解析:设f(x)=ln x-x+1,则f′(x)=-1=,当0<x<1时,f′(x)>0,f(x)在(0,1)上单调递增;当x>1时,f′(x)<0,f(x)在(1,+∞)上单调递减,故f(x)=ln x-x+1≤f(1)=0,所以对任意的x>0,都有ln x≤x-1,当且仅当x=1时,等号成立,故ln <,故-ln <⇒ln 0.9>-,故a>b,由于a=ln 0.9<0,b=-<0,c=e0.9>0,所以c>a>b.故选A.
4.(2025·广东茂名二模)已知函数f(x)为R上的奇函数,f(2)=0,当x>0时,f(x)+f′(x)>0,则不等式(x-1)f(x)<0的解集为( )
A.(-∞,-2)∪(0,1)
B.(-∞,-2)∪(1,2)
C.(-2,0)∪(0,1)
D.(-2,0)∪(1,2)
答案:D
解析:设g(x)=exf(x),则g′(x)=ex[f(x)+f′(x)],因为当x>0时,f(x)+f′(x)>0,则g′(x)>0,g(x)单调递增,则f(x)=e-xg(x)的正负符号由g(x)决定,又因为f(2)=0,则g(2)=0,因为g(x)在(0,+∞)上单调递增,则当0<x<2时,g(x)<0,所以f(x)=e-xg(x)<0,当x>2时,g(x)>0,所以f(x)=e-x·g(x)>0,又因为f(x)为R上的奇函数,则当-2<x<0时,-x∈(0,2),则f(x)=-f(-x)>0,当x<-2时,-x∈(2,+∞),则f(x)=-f(-x)<0,且f(-2)=-f(2)=0=f(0),则若(x-1)f(x)<0,则或即或解得1<x<2或-2<x<0.综上所述,不等式(x-1)f(x)<0的解集为(-2,0)∪(1,2).故选D.
考向3 利用导数研究函数的极值、最值和零点
例3 (1)(2025·河北邯郸调研监测)已知函数f(x)=(x-3)ex+ax恰有一个极值点,则a的取值范围是( )
A.(-∞,0]∪{e} B.[0,+∞)∪{-e}
C.(-∞,0] D.[0,+∞)
答案:C
解析:因为f(x)=(x-3)ex+ax,所以f′(x)=(x-2)ex+a,因为函数f(x)=(x-3)ex+ax恰有一个极值点,所以f′(x)=(x-2)ex+a=0有一个变号实数根,即a=(2-x)ex有一个变号的根,即y=(2-x)ex的图象与直线y=a有一个交点,且在该交点前后两函数的大小关系发生变化,令g(x)=(2-x)ex,
则g′(x)=(1-x)ex,令g′(x)>0,解得x<1,令g′(x)<0,解得x>1,则g(x)在(-∞,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减,故g(x)max=g(1)=e,当x<1,1<x<2时,都有(2-x)ex>0,当x≥2时,(2-x)ex≤0,g(x)的大致图象如图所示,所以a≤0.综上所述,a的取值范围是(-∞,0].故选C.
(2)(多选)已知函数f(x)=ex-a-x2(a>0)有两个极值点x1和x2,且x1<x2,则下列结论正确的是( )
A.0<x1<1 B.0<x1ex2<1
C.0<f(x1)<1 D.a>1-ln 2
答案:ACD
解析:f′(x)=ex-a-2x,令f′(x)=0,则=2ea,令g(x)=,则g′(x)=,当x∈(-∞,0)时,g′(x)<0,g(x)单调递减,当x∈(0,1)时,g′(x)<0,g(x)单调递减,当x∈(1,+∞)时,g′(x)>0,g(x)单调递增,故g(x)的大致图象如图所示,依题意,若f(x)有两个极值点,则2ea>e,即a>1-ln 2,故D正确;注意到f′(0)=e-a>0,f′(1)=e1-a-2<eln 2-2=0,故存在x1∈(0,1),使得f′(x1)=0,故A正确;又ex1-a=2x1,故f(x1)=ex1-a-x=2x1-x=1-(1-x1)2,由于x1∈(0,1),故0<f(x1)<1,故C正确;因为即故=,即x1ex2=x2ex1,由于x1∈(0,1),x2>1,所以x2ex1>1,从而x1ex2>1,故B错误.故选ACD.
(3)(2025·安徽A10联盟4月质检)已知函数f(x)=ex+x和g(x)=ln (xex),若存在实数α,β,使得f(α)-g(β)=0,则αβ的最小值为( )
A.-e B.-1
C.- D.-
答案:C
解析:因为f(x)=ex+x=ex+ln ex,g(x)=ln x+x,所以f(α)=eα+ln eα,g(eα)=eα+ln eα,而f(α)-g(β)=0,故f(α)=g(eα)=g(β),又g(x)=ln x+x在定义域上单调递增,则β=eα,于是αβ=αeα.设h(α)=αeα,则h′(α)=(α+1)eα,当α∈(-∞,-1)时,h′(α)<0,h(α)单调递减,当α∈(-1,+∞)时,h′(α)>0,h(α)单调递增,所以h(α)min=h(-1)=-.故选C.
(4)曲线y=x3-3x与y=-(x-1)2+a在(0,+∞)上有两个不同的交点,则a的取值范围为________.
答案:(-2,1)
解析:令x3-3x=-(x-1)2+a,即a=x3+x2-5x+1,令g(x)=x3+x2-5x+1(x>0),则g′(x)=3x2+2x-5=(3x+5)(x-1),令g′(x)=0(x>0),得x=1,当x∈(0,1)时,g′(x)<0,g(x)单调递减,当x∈(1,+∞)时,g′(x)>0,g(x)单调递增,g(0)=1,g(1)=-2,因为曲线y=x3-3x与y=-(x-1)2+a在(0,+∞)上有两个不同的交点,所以等价于直线y=a与g(x)的图象有两个不同的交点,所以a的取值范围为(-2,1).
(5)(2025·安徽江南十校4月模拟)已知a∈R,关于x的不等式-3aln x≥x+1对任意x∈(1,+∞)恒成立,则a的取值范围是________.
答案:(-∞,-1]
解析:因为关于x的不等式-3aln x≥x+1对任意x∈(1,+∞)恒成立,所以a≤对任意x∈(1,+∞)恒成立,令g(x)=ex-x-1,则g′(x)=ex-1,所以当x>0时,g′(x)>0,当x<0时,g′(x)<0,所以g(x)在(0,+∞)上单调递增,在(-∞,0)上单调递减,所以g(x)≥g(0)=0,即ex≥x+1恒成立(当且仅当x=0时,等号成立),所以x-3ex=ex+ln x-3=ex-3ln x≥-3ln x+x+1(当且仅当-3ln x+x=0时,等号成立),设h(x)=-3ln x+x,则h(1)=1>0,h(3)=3-3ln 3=3(1-ln 3)<0,所以h(x)在(1,3)内存在零点,所以≥=-1(当且仅当-3ln x+x=0时,等号成立),所以a≤-1,即a的取值范围是(-∞,-1].
1.求函数的极值需先研究函数的单调性,导函数由正变负的零点是原函数的极大值点,导函数由负变正的零点是原函数的极小值点.
2.函数的极值的重要应用是研究函数对应方程的根(或函数零点),求解此类问题时可画出函数草图,结合图形分析.
3.求函数y=f(x)在[a,b]上的最值需先研究函数极值,函数的最值点必在以下各点中取到:区间的端点、极值点或导数不存在的点.
1.(多选)若函数f(x)=ln (1+x)-ln (1-x)+,则( )
A.f(x)的图象关于点(0,0)对称
B.f(x)在上单调递增
C.f(x)的极小值点为
D.f(x)有两个零点
答案:AC
解析:对于函数f(x)=ln (1+x)-ln (1-x)+,由解得-1<x<0或0<x<1,所以函数f(x)的定义域为(-1,0)∪(0,1),又f(-x)=ln (1-x)-ln (1+x)-=-=-f(x),所以f(x)为奇函数,其图象关于点(0,0)对称,故A正确;又f′(x)=--=+-=-==,当x∈时,f′(x)<0,f(x)在上单调递减,故B错误;当x∈时,f′(x)>0,f(x)在上单调递增,根据奇函数的对称性可知f(x)在上单调递增,在上单调递减,所以f(x)的极小值点为,极大值点为-,故C正确;又f(x)极小值=f=ln (3+2)+2>0,且当x趋近于1时,f(x)趋近于无穷大,当x趋近于0时,f(x)趋近于无穷大,所以f(x)在(0,1)上无零点,根据对称性可知f(x)在(-1,0)上也无零点,故f(x)无零点,故D错误.故选AC.
2.已知函数f(x)=若x1≠x2且f(x1)=f(x2),则|x1-x2|的最大值为________.
答案:
解析:当x>0时,f(x)=2xln x,f′(x)=2(1+ln x),当0<x<时,f′(x)<0,f(x)单调递减;当x>时,f′(x)>0,f(x)单调递增,可得f(x)在x=处取得极小值,且为-,作出y=f(x)的图象,如图所示,由图象可设x1<0,x2>0,由f(x1)=f(x2),可得2x1+1=2x2ln x2,则|x1-x2|=x2-x1=x2-=x2-x2ln x2+.设g(x)=x-xln x+,x>0,则g′(x)=1-1-ln x=-ln x,当x>1时,g′(x)<0,g(x)单调递减;当0<x<1时,g′(x)>0,g(x)单调递增,可得g(x)在x=1处取得最大值,为1-0+=,则|x1-x2|的最大值为.
3.(2025·河北保定一模)若函数f(x)=mx-|ln x+1|有且只有三个零点,则m的取值范围是________.
答案:(0,1)
解析:由题意可知f(x)的定义域为(0,+∞),令f(x)=0,得m=,令t(x)==当x≥时,t(x)=,则t′(x)=,令t′(x)=0⇒x=1,所以当x∈时,t′(x)>0,t(x)为增函数;当x∈(1,+∞)时,t′(x)<0,t(x)为减函数,所以函数t(x)在x=1处取得极大值t(1)=1,且t=0,当x→+∞时,t(x)→0,且t(x)>0;当0<x<时,t(x)=,则t′(x)=,则当0<x<时,t′(x)<0,t(x)为减函数,当x→0+时,t(x)→+∞.所以t(x)的大致图象如图所示,所以当y=m与函数y=t(x)的图象有三个交点时,0<m<1,即当函数f(x)=mx-|ln x+1|有且只有三个零点时,m的取值范围是(0,1).
4.(2025·浙江名校联盟联考)已知函数f(x)=+2x2,g(x)=2m-ln x,若关于x的不等式f(x)≤xg(x)有解,则m的最小值是________.
答案:
解析:由f(x)≤xg(x),得+2x2≤x(2m-ln x),显然x>0,所以2m≥+2x+ln x=e-2x-ln x-(-2x-ln x)有解,令t=-2x-ln x,则t∈R,令g(t)=et-t,则g′(t)=et-1,所以当t<0时,g′(t)<0,当t>0时,g′(t)>0,所以g(t)在(-∞,0)上单调递减,在(0,+∞)上单调递增,所以g(t)min=g(0)=1,即e-2x-ln x-(-2x-ln x)≥1,所以2m≥1,则m≥,即m的最小值是.
5.(2025·河北张家口二模)已知关于x的方程2a2ax+1+2ax=1有两个不等实根,则正数a的取值范围是________.
答案:(0,e)∪(e,1)
解析:由2a2ax+1+2ax=1,可得ax-=-a2ax+1,即ln a=-a2ax+1ln a,等价于ln a=a2ax+1ln ,变形,得=,设g(x)=,则g′(x)=,当0<x<e时,g′(x)>0,g(x)单调递增;当x>e时,g′(x)<0,g(x)单调递减,又因为当0<x<1时,g(x)<0,当x>1时,g(x)>0,当x→+∞时,g(x)→0,所以若方程2a2ax+1+2ax=1有两个不等实根,由g=g(a),知只需满足1<<e或>e,所以正数a的取值范围为(0,e)∪(e,1).
真题押题
1.(多选)(2025·新课标Ⅱ卷,10)已知f(x)是定义在R上的奇函数,且当x>0时,f(x)=(x2-3)ex+2,则( )
A.f(0)=0
B.当x<0时,f(x)=-(x2-3)e-x-2
C.f(x)≥2当且仅当x≥
D.x=-1是f(x)的极大值点
答案:ABD
解析:对于A,因为f(x)是定义在R上的奇函数,所以f(0)=0,故A正确;对于B,当x<0时,-x>0,则f(x)=-f(-x)=-{[(-x)2-3]e-x+2}=-(x2-3)e-x-2,故B正确;对于C,f(-1)=-(1-3)e-2=2(e-1)>2,故C错误;对于D,当x<0时,f(x)=(3-x2)e-x-2,则f′(x)=-(3-x2)e-x-2xe-x=(x2-2x-3)e-x,令f′(x)=0,解得x=-1或x=3(舍去),当x∈(-∞,-1)时,f′(x)>0,f(x)单调递增,当x∈(-1,0)时,f′(x)<0,f(x)单调递减,则x=-1是f(x)的极大值点,故D正确.故选ABD.
2.(多选)(2024·新课标Ⅱ卷,11)设函数f(x)=2x3-3ax2+1,则( )
A.当a>1时,f(x)有三个零点
B.当a<0时,x=0是f(x)的极大值点
C.存在a,b,使得x=b为曲线y=f(x)的对称轴
D.存在a,使得点(1,f(1))为曲线y=f(x)的对称中心
答案:AD
解析:对于A,f′(x)=6x2-6ax=6x(x-a),由于a>1,当x∈(-∞,0)∪(a,+∞)时,f′(x)>0,故f(x)在(-∞,0),(a,+∞)上单调递增,当x∈(0,a)时,f′(x)<0,故f(x)在(0,a)上单调递减,则f(x)在x=0处取到极大值,在x=a处取到极小值,由f(0)=1>0,f(a)=1-a3<0,则f(0)f(a)<0,根据零点存在定理,可知f(x)在(0,a)上有且只有一个零点,又f(-1)=-1-3a<0,f(2a)=4a3+1>0,则f(-1)f(0)<0,f(a)f(2a)<0,则f(x)在(-1,0),(a,2a)上各有一个零点,于是当a>1时,f(x)有三个零点,A正确;对于B,f′(x)=6x(x-a),由于a<0,故当x∈(a,0)时,f′(x)<0,f(x)单调递减,当x∈(0,+∞)时,f′(x)>0,f(x)单调递增,此时f(x)在x=0处取到极小值,B错误;对于C,假设存在这样的a,b,使得x=b为曲线y=f(x)的对称轴,即存在这样的a,b,使得f(x)=f(2b-x),即2x3-3ax2+1=2(2b-x)3-3a(2b-x)2+1,易知等式左右两边x3的系数不相等,原等式不可能恒成立,于是不存在这样的a,b,使得x=b为曲线y=f(x)的对称轴,C错误;对于D,解法一(利用对称中心的表达式化简):f(1)=3-3a,若存在这样的a,使得(1,3-3a)为曲线y=f(x)的对称中心,则f(x)+f(2-x)=6-6a,事实上,f(x)+f(2-x)=2x3-3ax2+1+2(2-x)3-3a(2-x)2+1=(12-6a)x2+(12a-24)x+18-12a,于是6-6a=(12-6a)x2+(12a-24)x+18-12a,即解得a=2,即存在a=2,使得(1,f(1))是曲线y=f(x)的对称中心,D正确.解法二(直接利用拐点结论):任何三次函数的图象都有对称中心,对称中心的横坐标是二阶导数的零点,f(x)=2x3-3ax2+1,f′(x)=6x2-6ax,f″(x)=12x-6a,由f″(x)=0⇔x=,于是该三次函数的图象的对称中心为点,由题意可知点(1,f(1))是函数y=f(x)的图象的对称中心,故=1⇔a=2,即存在a=2,使得点(1,f(1))为曲线y=f(x)的对称中心,D正确.故选AD.
3.(2025·新课标Ⅰ卷,12)若直线y=2x+5是曲线y=ex+x+a的切线,则a=________.
答案:4
解析:对于y=ex+x+a,其导数为y′=ex+1,因为直线y=2x+5是曲线的切线,直线的斜率为2,令y′=ex+1=2,即ex=1,解得x=0,将x=0代入切线方程y=2x+5,可得y=2×0+5=5,所以切点坐标为(0,5),因为切点(0,5)在曲线y=ex+x+a上,所以5=e0+0+a,即5=1+a,解得a=4.
4.(2025·新课标Ⅱ卷,13)若x=2是函数f(x)=(x-1)(x-2)(x-a)的极值点,则f(0)=________.
答案:-4
解析:由题意有f(x)=(x-1)(x-2)(x-a),所以f′(x)=(x-2)(x-a)+(x-1)(x-a+x-2)=(x-2)(x-a)+(x-1)(2x-2-a),因为x=2是函数f(x)的极值点,所以f′(2)=2-a=0,解得a=2,当a=2时,f(x)=(x-1)(x-2)2,f′(x)=(x-2)2+2(x-1)(x-2)=(x-2)(3x-4),当x∈时,f′(x)>0,f(x)单调递增,当x∈时,f′(x)<0,f(x)单调递减,当x∈(2,+∞)时,f′(x)>0,f(x)单调递增,所以x=2是函数f(x)的极小值点,符合题意.所以f(0)=-(-2)2=-4.
5.(2024·新课标Ⅰ卷,13)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=________.
答案:ln 2
解析:设f(x)=ex+x,则f′(x)=ex+1,f′(0)=e0+1=2,故曲线y=ex+x在点(0,1)处的切线方程为y=2x+1.设g(x)=ln (x+1)+a,则g′(x)=,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=2,解得x0=-,则切点为,切线方程为y=2+a+ln =2x+1+a-ln 2,因为两切线重合,所以a-ln 2=0,解得a=ln 2.
若两个函数的极值点个数相同,并且图象从左到右看,极大值点和极小值点分布的顺序相同,则称这两个函数的图象“相似”.下列给出的函数,其图象与函数f(x)=ex-ex2+(x-1)2的图象“相似”的是( )
A.y=x2 B.y=-x2
C.y=x3-3x D.y=-x3+3x
答案:C
解析:由题意知,f′(x)=ex-ex+2x-2,则f′(1)=0,令f′(x)=0,则ex=(e-2)x+2,如图,作出函数y=ex,y=(e-2)x+2的图象,由图可知,函数y=ex与y=(e-2)x+2的图象有两个交点,即函数y=f′(x)有两个零点1,x0,且x0<0,令f′(x)>0,得x>1或x<x0,令f′(x)<0,得x0<x<1,所以f(x)在(-∞,x0),(1,+∞)上单调递增,在(x0,1)上单调递减,所以f(x)的极大值点为x0,极小值点为1.对于A,函数y=x2在(-∞,0)上单调递减,在(0,+∞)上单调递增,所以函数有极小值点,无极大值点,故A不符合题意;对于B,函数y=-x2在(-∞,0)上单调递增,在(0,+∞)上单调递减,所以函数有极大值点,无极小值点,故B不符合题意;对于C,y′=3x2-3,当x<-1或x>1时,y′=3x2-3>0,函数单调递增,当-1<x<1时,y′=3x2-3<0,函数单调递减,所以函数y=x3-3x的极大值点为-1,极小值点为1,故C符合题意;对于D,y=-x3+3x=-(x3-3x),则函数y=-x3+3x的极小值点为-1,极大值点为1,故D不符合题意.故选C.
专题作业
基础题(占比50%) 中档题(占比30%) 拔高题(占比20%)
题号
1
2
3
4
5
6
7
难度
★
★
★
★
★
★★
★★
对点
利用导数求切线方程
导函数与原函数图象的关系
求函数的极值
已知函数的最值求参数
利用导数判断函数的单调性;求不等式的解集
已知函数的零点个数求参数的取值范围
已知函数的单调性求参数的取值范围
题号
8
9
10
11
12
13
14
难度
★★★
★
★★
★★★
★
★★
★★★
对点
利用导数解决不等式恒成立问题
利用导数研究函数的单调性、极值、最值
利用导数研究函数的零点、极值
利用导数研究函数的最值、切线及解决恒(能)成立问题
已知函数的极值点求参数
已知两曲线的公切线情况求参数的取值范围
利用导数解决不等式恒成立问题
一、单选题
1.(2025·广东湛江二模)已知函数f(x)=ex+2x,则曲线y=f(x)在点(0,f(0))处的切线方程为( )
A.y=2x+1 B.y=3x+1
C.y=2x D.y=3x
答案:B
解析:由f(x)=ex+2x,得f′(x)=ex+2,则f(0)=1,f′(0)=3,所以曲线y=f(x)在点(0,f(0))处的切线方程为y=3x+1.故选B.
2.如图是函数y=f(x)的导函数y=f′(x)的图象,若f(2)=0,则y=f(x)的图象大致为( )
答案:D
解析:由y=f′(x)的图象可知,当0<x<1时,0<f′(x)<1,则在区间(0,1)上,曲线y=f(x)上各点处切线的斜率在区间(0,1)内.对于A,在区间(0,1)上,曲线y=f(x)上各点处切线的斜率均小于0,故排除A;对于B,在区间(0,1)上,曲线y=f(x)上存在一点,在该点处切线的斜率大于1,故排除B;对于C,在区间(0,1)上,曲线y=f(x)上存在一点,在该点处切线的斜率大于1,故排除C.故选D.
3.函数f(x)=3ln x+x2-4x的极大值为( )
A.-2 B.-
C.-3 D.-
答案:D
解析:函数f(x)=3ln x+x2-4x的定义域为(0,+∞),又f′(x)==,令f′(x)=0,则x=1或x=3,所以当0<x<1或x>3时,f′(x)>0,当1<x<3时,f′(x)<0,所以f(x)在(0,1),(3,+∞)上单调递增,在(1,3)上单调递减,所以f(x)的极大值为f(1)=0+-4=-.故选D.
4.当x=1时,函数f(x)=aln x+取得最大值-2,则f′(2)=( )
A.-1 B.-
C. D.1
答案:B
解析:依题意可知,函数f(x)的定义域为(0,+∞),f(1)=-2,则f′(1)=0,又f′(x)=-,所以f(1)=b=-2,f′(1)=a-b=0,即a=-2,b=-2,所以f′(x)=-+=,当0<x<1时,f′(x)>0,当x>1时,f′(x)<0,因此函数f(x)在(0,1)内单调递增,在(1,+∞)上单调递减,当x=1时,f(x)取得最大值,满足题意,即有f′(2)==-.故选B.
5.已知函数f(x)=2sinx-ex+e-x,则关于x的不等式f(x2-4)+f(3x)<0的解集为( )
A.(-4,1)
B.(-1,4)
C.(-∞,-4)∪(1,+∞)
D.[-1,4]
答案:C
解析:由题意,知f(-x)+f(x)=0,∴f(x)为奇函数,f′(x)=2cosx-(ex+e-x),2cosx≤2,ex+e-x≥2,∴f′(x)≤0,∴f(x)为减函数,由f(x2-4)+f(3x)<0,即f(x2-4)<f(-3x),得x2-4>-3x,故x>1或x<-4.
6.(2025·广东广州二模)已知函数f(x)=若函数g(x)=f(x)-a恰有两个零点,则实数a的取值范围是( )
A.(-∞,0) B.(0,1]
C.(0,4] D.(4,+∞)
答案:B
解析:易知当x≤0时,函数y=ex单调递增,且y=ex∈(0,1];当x>0时,y=x-,易知y′=1+=,显然当a≥0时,y′>0恒成立,即y=x-在(0,+∞)上单调递增,当x→0时,y→-∞,当x→+∞时,y→+∞,此时函数f(x)的图象大致如图1所示,若函数g(x)=f(x)-a恰有两个零点,即函数f(x)的图象与直线y=a有两个交点,
由图1可知a∈(0,1];当a<0时,根据对勾函数的性质可知,y=x-=x+≥2,当且仅当x=时,等号成立,此时函数f(x)的图象大致如图2所示,显然函数f(x)的图象与直线y=a没有交点,不符合题意.综上所述,实数a的取值范围是(0,1].故选B.
7.已知函数f(x)=a(sinx-cosx)+cos2x+x,若f(x)在上单调递增,则实数a的取值范围是( )
A.[1,2] B.[0,+∞)
C.[0,2] D.[0,1]
答案:D
解析:因为f(x)=a(sinx-cosx)+cos2x+x,所以f′(x)=a(cosx+sinx)-sin2x+1.若f(x)在上单调递增,则f′(x)=a(cosx+sinx)-sin2x+1≥0在上恒成立,令t=cosx+sinx,则t=sin,sin2x=t2-1,又-≤x+≤,故-≤sin≤1⇒t∈[-1,],所以问题转化为不等式-t2+at+2≥0在[-1,]上恒成立,即不等式t2-at-2≤0在[-1,]上恒成立.令h(t)=t2-at-2,t∈[-1,],则有解得0≤a≤1.
8.若对任意正数x,y,不等式x(1+ln x)≥xln y-ay恒成立,则实数a的取值范围是( )
A. B.
C. D.
答案:C
解析:由不等式x(1+ln x)≥xln y-ay恒成立,且x>0,y>0,分离参数,得ay≥x(ln y-ln x)-x,所以a≥(ln y-ln x)-,即a≥ln -.设t=,得a≥,t∈(0,+∞),设g(t)=,t∈(0,+∞),则a≥g(t)max.g′(t)=,由g′(t)=0得t=e2,当t∈(0,e2)时,g′(t)>0,g(t)单调递增;当t∈(e2,+∞)时,g′(t)<0,g(t)单调递减,所以g(t)max=g(e2)==,所以a≥.故选C.
二、多选题
9.(2025·河北邯郸四调)已知函数f(x)=(x2-3)ex,则下列结论正确的是( )
A. =3
B.函数f(x)在(-1,1)上单调递减
C.函数f(x)有极大值6e-3
D.函数f(x)在[-4,-2]上的最小值为f(-4)
答案:BC
解析:由题意可得f′(x)=(x2+2x-3)ex=(x+3)(x-1)ex,因为f(0)=-3,所以 ==f′(0)=-3,故A不正确;由f′(x)>0,得x<-3或x>1,由f′(x)<0,得-3<x<1,则f(x)在(-∞,-3),(1,+∞)上单调递增,在(-3,1)上单调递减,则f(x)在x=-3处取得极大值f(-3)=6e-3,故B,C正确;f(-4)=>f(-2)=,则函数f(x)在[-4,-2]上的最小值为f(-2),故D不正确.故选BC.
10.(2025·辽宁鞍山质量监测)已知函数f(x)=x3+ax2+bx+c满足f(0)=0,f(1)=1,则( )
A.a+b=c
B.对任意a>0,f(x)有三个零点
C.对任意a<0,f(x)有两个极值点
D.存在a>0,使得点(1,f(1))为曲线y=f(x)的对称中心
答案:AB
解析:对于A,由f(0)=c=0,f(1)=1+a+b+c=1,可得c=0,a+b+c=0,即a+b=0=c,故A正确;对于B,由A项可得b=-a,则f(x)=x3+ax2-ax,则f′(x)=3x2+2ax-a,当a>0时,令f′(x)=0,得x=,令f′(x)>0,得x>或x<,令f′(x)<0,得<x<,所以函数f(x)在,上单调递增,在上单调递减,由a>0,可得<0<,而f(0)=0,所以f>0,f<0,又当x→-∞时,f(x)→-∞,当x→+∞时,f(x)→+∞,所以函数f(x)在和内都存在一个零点,所以对任意a>0,f(x)有三个零点,故B正确;对于C,当a=-1时,f(x)=x3-x2+x,则f′(x)=3x2-2x+1,由Δ=4-12=-8<0,得f′(x)=3x2-2x+1>0恒成立,所以函数f(x)在R上单调递增,所以函数f(x)无极值点,故C错误;对于D,要使点(1,f(1))为曲线y=f(x)的对称中心,则f(1+x)+f(1-x)=2f(1)=2,而f(1+x)+f(1-x)=(1+x)3+a(1+x)2-a(1+x)+(1-x)3+a(1-x)2-a(1-x)=(2a+6)x2+2,所以2a+6=0,解得a=-3,所以不存在a>0,使得点(1,f(1))为曲线y=f(x)的对称中心,故D错误.故选AB.
11.(2025·河南郑州一模)已知函数f(x)=ex-ln (x+1)-1,g(x)=ln x-ax,若∀x1∈(-1,+∞),∃x2∈(0,+∞),使得f(x1)≥g(x2)成立,则下列结论错误的是( )
A.∃x0∈(0,2),使得f′(x0)=0
B.函数y=f(x)的最大值为0
C.a的取值范围为
D.过点(0,0)只能作1条曲线y=f(x)的切线
答案:ABC
解析:对于A,f′(x)=ex-,因为y=ex在(-1,+∞)上单调递增,y=-在(-1,+∞)上单调递增,所以f′(x)=ex-在(-1,+∞)上单调递增,又f′(0)=e0-=0,所以当0<x<2时,f′(x)>f′(0)=0,故A错误;对于B,由A项分析可知,当-1<x<0时,f′(x)<f′(0)=0,当x>0时,f′(x)>f′(0)=0,所以f(x)在(-1,0)上单调递减,在(0,+∞)上单调递增,所以f(x)在x=0处取得最小值f(0)=e0-ln (0+1)-1=0,无最大值,故B错误;对于C,由以上分析,知f(x)min=0,由题意,知∃x2∈(0,+∞),使得g(x2)≤0.对于函数g(x)=ln x-ax,x>0,当x→0时,g(x)→-∞,故无论a取什么值,均∃x∈(0,+∞),使得g(x)≤0,则a的取值范围为R,故C错误;对于D,不妨设切点为(x0,ex0-ln (x0+1)-1),f′(x0)=ex0-,切线的方程为y-[ex0-ln (x0+1)-1]=(x-x0),把(0,0)代入可得0-[ex0-ln (x0+1)-1]=(0-x0),即(x0-1)ex0+ln (x0+1)+=0.令h(x)=(x-1)ex+ln (x+1)+,x>-1,h′(x)=xex+-=xex+=x,因为ex+>0对x>-1恒成立,所以当-1<x<0时,h′(x)<0,当x>0时,h′(x)>0,故h(x)在(-1,0)上单调递减,在(0,+∞)上单调递增,又h(0)=0,所以h(x)只有一个零点0,即只有当x0=0时,(x0-1)ex0+ln (x0+1)+=0成立,故过点(0,0)只能作1条曲线y=f(x)的切线,故D正确.故选ABC.
三、填空题
12.(2025·黑龙江哈尔滨模拟)已知函数f(x)=x3+2ax2+a2x在x=1处取得极小值,则a=________.
答案:-1
解析:f′(x)=3x2+4ax+a2,又函数f(x)=x3+2ax2+a2x在x=1处取得极小值,则f′(1)=3+4a+a2=0,解得a=-1或a=-3.当a=-1时,f′(x)=3x2-4x+1=(3x-1)(x-1),令f′(x)=0,得x=或x=1,当x∈时,f′(x)<0,当x∈(1,+∞)时,f′(x)>0,则函数f(x)在x=1处取得极小值,故a=-1符合题意;当a=-3时,f′(x)=3x2-12x+9=3(x-3)(x-1),令f′(x)=0,得x=3或x=1,当x∈(1,3)时,f′(x)<0,当x∈(-∞,1)时,f′(x)>0,则函数f(x)在x=1处取得极大值,故a=-3不符合题意.综上所述,a=-1.
13.若两曲线y=x2-1与y=aln x-1存在公切线,则正实数a的取值范围是________.
答案:(0,2e]
解析:设两曲线y=x2-1与y=aln x-1的两个切点分别为A(x1,y1),B(x2,y2),由y=x2-1可得y′=2x,由y=aln x-1可得y′=,则过两切点的切线方程分别为y-(x-1)=2x1(x-x1),y-(aln x2-1)=(x-x2),化简得y=2x1x-1-x,y=x+aln x2-a-1.因为两条切线为同一条,所以解得a=-4x(ln x2-1).令g(x)=4x2-4x2ln x(x>0),g′(x)=4x(1-2ln x),令g′(x)=0,得x=,当0<x<时,g′(x)>0,当x>时,g′(x)<0.所以g(x)在(0,)内单调递增,在(,+∞)上单调递减,则g(x)max=g()=2e,所以a∈(0,2e].
14.(2025·陕西咸阳二模)已知方程tln x=2x的两个根为x1,x2(x1<x2),若m>0,不等式t<(2-m)x1+mx2对任意的x1,x2∈(0,+∞)恒成立,则正实数m的最小值为________.
答案:1
解析:因为x1,x2分别是方程tln x=2x的两个根,即tln x1=2x1,tln x2=2x2,两式相减,得t(ln x2-ln x1)=2(x2-x1),则t=,则不等式t<(2-m)x1+mx2(m>0),可变为<(2-m)x1+mx2(m>0),两边同时除以x1,得<2-m+,令k=(k>1),则<2-m+mk在k∈(1,+∞)上恒成立,即ln k->0在k∈(1,+∞)上恒成立,令h(k)=ln k-,则h′(k)=-==,当≤1,即m≥1时,h′(k)>0在(1,+∞)上恒成立,则h(k)在(1,+∞)上单调递增,又h(1)=0,则h(k)>0在(1,+∞)上恒成立;当>1,即0<m<1时,当k∈时,h′(k)<0,则h(k)在上单调递减,则h(k)<h(1)=0,不符合题意.综上所述,m≥1,所以正实数m的最小值为1.
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