内容正文:
课时验收评价
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1.(15分)(2025·马鞍山二模)已知函数f(x)=2ae2x+2(a-1)ex-x.
(1)讨论f(x)的单调性;(5分)
解:f(x)的定义域为(-∞,+∞),f'(x)=4ae2x+2(a-1)ex-1=(2aex-1)(2ex+1).若a≤0,则f'(x)<0,则f(x)在(-∞,+∞)上单调递减;若a>0,则由f'(x)=0,得x=-ln 2a.当x∈(-∞,-ln 2a)时,f'(x)<0;当x∈(-ln 2a,+∞)时,f'(x)>0,所以f(x)在(-∞,-ln 2a)上单调递减,在(-ln 2a,+∞)上单调递增.综上,当a≤0时,f(x)在(-∞,+∞)上单调递减;当a>0时,f(x)在(-∞,-ln 2a)上单调递减,在(-ln 2a,+∞)上单调递增.
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(2)若f(x)有两个零点,求实数a的取值范围.(10分)
解:若a≤0,由(1)知,f(x)至多有一个零点.若a>0,由(1)知,当x=-ln 2a时,f(x)取得最小值,最小值为f(-ln 2a)=1-+ln 2a.
①当a=时,由于f(-ln 2a)=0,故f(x)只有一个零点;
②当a∈时,因为1-单调递增,ln 2a单调递增,所以1-+
ln 2a单调递增,所以1-+ln 2a>1-+ln=0,f(-ln 2a)>0,
故f(x)没有零点;
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③当a∈时,由于1-+ln 2a<0,即f(-ln 2a)<0,
又f(-2)=2ae-4+2(a-1)e-2+2=+2->2->0,
故f(x)在(-∞,-ln 2a)上有一个零点.
设正整数n0满足n0>ln,
则f(n0)=(2a+2a-2)-n0>-n0>0,
故f(x)在(-ln 2a,+∞)上有一个零点.
综上,a的取值范围为.
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2.(15分)已知函数f(x)=ln x-axex-1+x+1.
(1)若存在t∈(2,+∞),使得f(x)的图象在x=t处的切线过原点,求a的取值范围;(6分)
解:由题意得f(x)定义域为x∈(0,+∞),
因为f(x)=ln x-axex-1+x+1,所以f'(x)=-a(x+1)ex-1+1,若存在t∈(2,+∞),使得f(x)的图象在x=t处的切线过原点,则切线斜率k=f'(t)=,得-a(t+1)et-1+1=-aet-1+1+,整理得a=-.
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令g(t)=-(t>2),
则g'(t)=->0,
所以g(t)在区间(2,+∞)上单调递增,a>g(2)=-.
又当a=-<0,t→+∞时,-→0,
故a的取值范围是.
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(2)若a=,判断f(x)的零点个数.(9分)
解:当a=时,f(x)=ln x-xex-4+x+1,
则f'(x)=-(x+1)ex-4+1=(x+1).
设h(x)=-ex-4(x>0),则h(x)在区间(0,+∞)上单调递减,
且h(2)=->0,h(3)=-<0,得到h(2)h(3)<0,所以由函数零点存在定理得存在x0∈(2,3),使得h(x0)=0,即=,
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则x0=1,得到ln x0=-x0+4,
当x∈(0,x0)时,f'(x)>0,f(x)单调递增,
当x∈(x0,+∞)时,f'(x)<0,f(x)单调递减,
得到f(x)≤f(x0)=ln x0-x0+x0+1=4>0.
又当x→0+时,f(x)→-∞;
当x→+∞时,f(x)→-∞,故f(x)有两个零点.
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3.(17分)已知函数f(x)=ax2+(a-2)x-ln x.
(1)讨论函数f(x)的单调性;(5分)
解:函数f(x)的定义域为(0,+∞),
又f'(x)=2ax+a-2-==.
当a≤0时,在(0,+∞)上,
f'(x)<0,f(x)单调递减;
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当a>0时,由f'(x)=0,得x=或x=-(舍去),
所以在内,f'(x)<0,f(x)单调递减,
在上,f'(x)>0,f(x)单调递增.
综上,当a≤0时,f(x)在(0,+∞)上单调递减;
当a>0时,f(x)在内单调递减,在上单调递增.
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(2)讨论方程f(x)=(a-1)x的根的个数.(12分)
解:f(x)=(a-1)x的根即是ax2-x-ln x=0的根,即a=的根.
设g(x)=,则g(x)与y=a图象的交点个数
即是方程f(x)=(a-1)x的根的个数,
g'(x)=,令t(x)=-2ln x-x+1,
则t'(x)=-1<0,即t(x)在(0,+∞)上单调递减.
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又t(1)=0,所以当x∈(0,1)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g(x)max=g(1)=1,
若x>1,g(x)>0,若x→0,g(x)→-∞.
分别作出y=g(x)与y=a的图象,
当a=1或a≤0时,g(x)与y=a图象的交点个数是1,
方程f(x)=(a-1)x有一个根;
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当0<a<1时,g(x)与y=a图象的交点个数是2,
方程f(x)=(a-1)x有两个根;
当a>1时,g(x)与y=a图象的交点个数是0,
方程f(x)=(a-1)x没有根.
综上,当a=1或a≤0时,方程f(x)=(a-1)x有一个根;
当0<a<1时,方程f(x)=(a-1)x有两个根;
当a>1时,方程f(x)=(a-1)x没有根.
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4.(17分)(2025·日照二模)已知函数f(x)=aln x+(a∈R).
(1)当a=1时,求曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程;(5分)
解:当a=1时,f(x)=ln x+的定义域为(0,+∞),
所以f'(x)=-,f'(1)=1-=.又因为f(1)=ln 1+=1,
所以切点为(1,1),所以曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程为y-1=(x-1),化简可得x-2y+1=0.
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(2)若方程f(x)-1=0有3个不同的实数解,求a的取值范围.(12分)
解:令g(x)=f(x)-1=aln x+-1,函数g(x)的定义域为(0,+∞),g'(x)=-==.
①当a≤0时,g'(x)<0,函数g(x)在区间(0,+∞)上单调递减,
函数g(x)至多一个零点,不合题意;
②当a>0时,设函数h(x)=ax2+(2a-2)x+a,
Δ=(2a-2)2-4a2=-8a+4,
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当a≥时,Δ≤0,即h(x)≥0对任意的x>0恒成立,
即g'(x)≥0,所以函数g(x)在区间(0,+∞)上单调递增,
函数g(x)至多一个零点,不合题意;
当0<a<时,因为Δ=-8a+4>0,
所以方程ax2+(2a-2)x+a=0有两个实数根x1,x2,
且满足x1+x2=-2>0,x1x2=1.
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不妨设x1<x2,则0<x1<1<x2,g'(x),g(x)的情况如下:
x (0,x1) x1 (x1,x2) x2 (x2,+∞)
g'(x) + 0 - 0 +
g(x) ↗ 极大值 ↘ 极小值 ↗
所以函数g(x)的单调递增区间是(0,x1),(x2,+∞),
单调递减区间是(x1,x2).
因为g(1)=0,所以1为g(x)的一个零点.
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又g(x1)>g(1)=0,0<<1,且g=<0,
所以存在唯一实数t1∈(0,1),使得g(t1)=0.
又g(x2)<g(1)=0,>1,且g=>0,
所以存在唯一实数t2∈(1,+∞),使得g(t2)=0.
所以函数g(x)有3个不同的零点,方程f(x)-1=0有3个不同的实数解,综上,a的取值范围为.
本课结束
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