内容正文:
本章复习提升
易混易错练
易错点1 对导数的定义理解不够准确致错
1.已知函数f(x)=x3-的一个极值点为1,则=( )
A.6 B. C.3 D.
2.(2024上海青浦第一中学期中)已知a∈R,曲线y=f(x)经过点(1,2)且在该点处的切线方程为ax+y-5=0,则= .
3.(2024山东泰安新泰第一中学质量检测)设函数f(x)=aex-2x2.若存在x0∈(0,1),使得>0成立,则实数a的取值范围是 .
易错点2 混淆“过某点”与“在某点处”的切线致错
4.(2025辽宁重点高中协作校期中)若曲线f(x)=ex在点(0,1)处的切线与曲线g(x)=(x>0)在点P处的切线垂直,O为坐标原点,则|OP|=( )
A.2 B.2 C. D.1
5.(2025山东菏泽第一中学调研)若过点(m,n)可作函数y=2x+(x>0)的图象的两条切线,则必有( )
A.0<2m+<n B.0<n<2m
C.2m<n<2m+ D.n<2m
6.(2024广东茂名高州中学期中)已知曲线y=x+ln x在点(1,1)处的切线与曲线y=ax2+(a+4)x+ln x-1只有一个公共点,则实数a的取值范围是( )
A.a≥0 B.a≥0或a=-1
C.-1≤a≤0 D.a≥-1
7.(2025广东惠州一中月考)若直线y=-x+m是曲线y=2x2+3x+4与曲线y=-ex+n的公切线,则n= .
易错点3 对复合函数的求导法则理解不透彻致错
8.(2024重庆南开中学期末)已知函数f(x)的导函数为f'(x),且2f(x)+f'(x)>2, f(1)=2 025,则不等式f(x)>1+的解集是( )
A.(1,+∞) B.(0,1)
C.(1,2 025) D.(2 025,+∞)
9.设定义在R上的可导函数f(x)与g(x)的导函数分别为f'(x)和g'(x).若f(x)=g(2x-1)+2x, f(x+1)与g(x)均为偶函数,则g'(2 023)= .
易错点4 条件的等价转化不准确致错
10.(2024江苏南京六校期末)已知函数f(x)=x3-x2+ax+1在区间[0,2]上单调递增,则实数a的最小值为( )
A.0 B.1
C.2 D.3
11.(多选题)(2024山东青岛二中月考)已知函数f(x)=x3+ax2+bx+a2在x=1处取得极值10,则下列说法正确的是( )
A.a+b=0
B.a+b=-7
C.f(x)一定有两个极值点
D.f(x)的单调递增区间是∪[1,+∞)
易错点5 混淆极值与最值致错
12.已知函数f(x)=x3-3x2-3kx+1,k∈R.
(1)当k=0时,求函数f(x)的极值;
(2)是否存在实数k,使得函数f(x)在区间[2,3]上的最大值是9?若存在,求出所有实数k的值;若不存在,请说明理由.
易错点6 利用导数研究函数的单调性时忽视定义域致错
13.(2025广东广州执信中学月考)已知函数f(x)=ax2+(a-1)x-ln x.
(1)讨论f(x)的单调性;
(2)当a>0时,求函数f(x)在[1,2]上的最小值g(a).
思想方法练
一、数形结合思想在导数中的应用
1.(2025山东青岛中学质量诊断)已知函数f(x)=aex-x2+3有三个不同的零点,则实数a的取值范围是( )
A. B.
C. D.
2.(2025山东烟台模拟)若函数f(x)=xb与g(x)=ex的图象在第一象限内有公共点,则实数b的取值范围为 .
3.(2024辽宁大连模拟)已知函数f(x)=ax+ln x,其中a∈R.
(1)讨论函数f(x)的单调性;
(2)若过点P(1,0)且与曲线y=f(x)相切的直线有且仅有两条,求实数a的取值范围.
二、分类讨论思想在导数中的应用
4.(2024山西运城期中)若函数f(x)=(x-2)ex-x2+ax(a∈R)在x=1处取得极小值,则实数a的取值范围是( )
A.(-∞,0) B.(0,e)
C.(-∞,e) D.(e,+∞)
5.(2025福建福州部分学校联考)已知函数f(x)=ax2-ln(x+1)+x(a∈R).
(1)当a≥0时,讨论f(x)的单调性;
(2)g(x)=f(x)+(x+1)ex-2x-1.
(i)当a=0时,求g(x)的最小值;
(ii)若g(x)≥0在[0,+∞)上恒成立,求a的取值范围.
三、转化与化归思想在导数中的应用
6.(2025山西大同质量检测)已知x1,x2是函数f(x)=ax2-2x+ln x的两个极值点,若不等式m>f(x1)+f(x2)+x1x2恒成立,则实数m的取值范围是( )
A.(-3,+∞) B.[-2,+∞)
C.(2,+∞) D.[e,+∞)
7.(2024四川二模)若关于x的不等式ax(eax+2)≥(x+2)ln x对任意的x∈(0,+∞)恒成立,则a的最小值为( )
A. B. C. D.
8.(2025安徽合肥一六八中学检测)已知函数f(x)=ex-1-ax.
(1)讨论函数f(x)的单调性;
(2)若函数f(x)在(0,2)上有两个不相等的零点x1,x2,求证:x1x2>.
答案与分层梯度式解析
易混易错练
1.D 对f(x)=x3-求导得f'(x)=x2+.
因为f(x)=x3-的一个极值点为1,
所以f'(1)=1+a=0,解得a=-1,经检验,满足题意.
所以a=-1,此时f'(x)=x2-.
所以
=3
=3f'()=3×=.
易错警示 利用导数的定义求函数的导数时,要注意定义的形式,如本题中并不表示f'(),需要转化为3求解.
2.答案 -
解析 由题意得点(1,2)在直线ax+y-5=0上,所以a=3,则f'(1)=-a=-3,
又f(1)=2,所以==f'(1)=-.
3.答案 (1,+∞)
解析 由>0得>0,
即-1>0(易错点),即f'(x0)-1>0,
由f(x)=aex-2x2得f'(x)=aex-4x,
若存在x0∈(0,1),使得f'(x0)-1>0成立,
即存在x0∈(0,1),使得a-4x0-1>0成立,
即存在x0∈(0,1),使得a>成立,
设h(x)=,x∈(0,1),则h'(x)=,
令h'(x)==0,解得x=,
当x∈时,h'(x)>0,h(x)单调递增,
当x∈时,h'(x)<0,h(x)单调递减,
又h(0)=1,h(1)=,h=4,
所以h(x)∈(1,4],则a∈(1,+∞).
4.C 由f(x)=ex,得f'(x)=ex,则f'(0)=1,所以曲线g(x)=(x>0)在点P处的切线斜率为-1,由g(x)=(x>0),得g'(x)=-,令-=-1,解得x=1(负值舍去),又g(1)=1,所以P(1,1),则|OP|=.
易错警示 求曲线的切线方程时,要看清是求“曲线在某点处的切线方程”,还是求“过某点的曲线的切线方程”,前者所求得的切线有且只有一条,此点恰好为切点,而后者所求得的切线有一条或多条,此点可能是切点,也可能不是切点,因此需要设出切点坐标进行求解.
5.C 设切点的坐标为,a>0,
由y=2x+可得y'=2-,所以切线斜率为2-,
所以切线方程为y-=(x-a).
又切线过点(m,n),所以n-=(m-a),即(2m-n)a2+2a-m=0,a>0,
由题意得关于a的方程(2m-n)a2+2a-m=0有两个不同的正根,所以
整理可得2m<n<2m+.
6.B 由y=x+ln x得y'=1+,
故曲线y=x+ln x在点(1,1)处的切线斜率为2,切线方程为y-1=2(x-1),即2x-y-1=0,
切线2x-y-1=0与曲线y=ax2+(a+4)x+ln x-1只有一个公共点,
即2x-1=ax2+(a+4)x+ln x-1有且只有一个正解,
即ax2+(a+2)x+ln x=0有且只有一个正解,
令g(x)=ax2+(a+2)x+ln x,x>0,
则g'(x)=2ax+a+2+=,
由于x>0,所以2x+1>0恒成立,
若a=0,则g'(x)>0,g(x)在(0,+∞)上单调递增,
且g(x)=2x+ln x,x>0,由g=-2<0,g(1)=2>0知g(x)在(0,+∞)上存在唯一的零点,即ax2+(a+2)x+ln x=0有且只有一个正解.
若a>0,则g'(x)>0,g(x)在(0,+∞)上单调递增,
当x→0+时,ax2+(a+2)x→0,ln x→-∞,所以g(x)→-∞,
又g(1)=2a+2>0,故g(x)在(0,+∞)上存在唯一的零点,即ax2+(a+2)x+ln x=0有且只有一个正解.
若a<0,则当x∈时,g'(x)>0,g(x)单调递增,当x∈时,g'(x)<0,g(x)单调递减,
故g(x)在x=-处取得极大值,也是最大值,为g=--1+ln,要使ax2+(a+2)x+ln x=0有且只有一个正解,需--1+ln=0,
令h(x)=ln x+x-1,x>0,显然h(x)在(0,+∞)上单调递增,且h(1)=0,
故要使--1+ln=0,只需-=1,即a=-1.
综上,a≥0或a=-1.
7.答案 -3
解析 联立得2x2+4x+4-m=0,
因为直线y=-x+m是曲线y=2x2+3x+4的切线,
所以Δ=16-4×2×(4-m)=0,解得m=2.
设直线y=-x+2与曲线y=-ex+n相切于点(x1,-),
由y=-ex+n得y'=-ex+n,所以曲线y=-ex+n在点(x1,-)处的切线斜率为-,
则曲线y=-ex+n在点(x1,-)处的切线方程为y+=-(x-x1),即y=-x+x1-,
所以
8.A 由f(x)>1+得e2x-2f(x)-e2x-2-2 024>0,
设g(x)=e2x-2f(x)-e2x-2-2 024,
则g'(x)=2e2x-2f(x)+e2x-2f'(x)-2e2x-2=e2x-2[2f(x)+f'(x)-2],
因为2f(x)+f'(x)>2,所以g'(x)>0,
所以g(x)在R上单调递增,由f(1)=2 025,得g(1)=f(1)-1-2 024=0,所以g(x)>0的解集为(1,+∞),所以不等式f(x)>1+的解集是(1,+∞).
易错警示 求复合函数的导数时,要注意函数是由哪些基本初等函数复合而成的,再利用复合函数的求导法则进行计算.
9.答案 -2 023
解析 由f(x)=g(2x-1)+2x得f'(x)=2g'(2x-1)+2①,
因为f(x+1)为偶函数,所以f(x+1)=f(-x+1),
所以f(2-x)=f(x),所以f'(x)+f'(2-x)=0②,
令x=1,得f'(1)=0,则f'(1)=2g'(1)+2=0⇒g'(1)=-1,
因为g(x)为偶函数,所以g(-x)=g(x),
所以-g'(-x)=g'(x)③,
由①得f'(2-x)=2g'(3-2x)+2,结合②③可得-f'(x)=-2g'(2x-3)+2,即f'(x)=2g'(2x-3)-2④,
由①④得g'(2x-3)-g'(2x-1)=2,
则g'(2×2-3)-g'(2×2-1)=g'(1)-g'(3)=2,g'(2×3-3)-g'(2×3-1)=g'(3)-g'(5)=2,……,
g'(2×1 012-3)-g'(2×1 012-1)=g'(2 021)-g'(2 023)=2,
累加得g'(1)-g'(2 023)=2×(1 012-1)=2 022,故g'(2 023)=-1-2 022=-2 023.
10.B 因为f(x)在区间[0,2]上单调递增,所以f'(x)=x2-2x+a≥0在区间[0,2]上恒成立(易错点),
即-a≤x2-2x=(x-1)2-1恒成立,
设g(x)=(x-1)2-1,x∈[0,2],
当x=1时,g(x)min=-1,所以-a≤-1,则a≥1,
所以实数a的最小值为1.
11.BC 由题意得f'(x)=3x2+2ax+b,
∵f(x)在x=1处取得极值10,
∴
当a=4,b=-11时, f'(x)=3x2+8x-11=(3x+11)·(x-1),
则当x∈∪(1,+∞)时, f'(x)>0;当x∈时, f'(x)<0,
∴f(x)在,(1,+∞)上单调递增,在上单调递减,
∴x=1是f(x)的极小值点,满足题意;
当a=-3,b=3时, f'(x)=3x2-6x+3=3(x-1)2≥0,且f'(x)不恒为零,
则f(x)在R上单调递增,不符合题意.
综上所述,a=4,b=-11.
对于A,B,a+b=4-11=-7,A错误,B正确;
对于C,x=-和x=1分别为f(x)的极大值点和极小值点,C正确;
对于D,当a=4,b=-11时, f(x)=x3+4x2-11x+16,
∵f(-4)=-64+64+44+16=60, f(1)=1+4-11+16=10,
∴f(-4)>f(1),即f(x)不满足在∪[1,+∞)上单调递增,f(x)的单调递增区间应为和[1,+∞),D错误.
易错警示 若f'(x0)存在,则“f'(x0)=0”是“f(x)在x=x0处取得极值”的必要不充分条件.
12.解析 (1)当k=0时, f(x)=x3-3x2+1,则f'(x)=3x2-6x=3x(x-2),当x∈(0,2)时, f'(x)<0, f(x)单调递减,当x∈(-∞,0)和x∈(2,+∞)时,f'(x)>0, f(x)单调递增,故f(x)的极大值为f(0)=1,极小值为f(2)=-3.
(2)f'(x)=3x2-6x-3k=3(x2-2x-k),
令g(x)=x2-2x-k,
当4+4k≤0,即k≤-1时,g(x)≥0,即f'(x)≥0恒成立,且仅在个别点处取“=”,故f(x)在[2,3]上单调递增,最大值为f(3)=-9k+1=9,解得k=-,不满足k≤-1,舍去.
当4+4k>0,即k>-1时,设x1,x2是g(x)=0的两根,且x1<x2,则x1=1-,x2=1+,x1<1,x2>1,当x∈(x1,x2)时, f'(x)<0, f(x)单调递减,当x∈(-∞,x1)和x∈(x2,+∞)时, f'(x)>0, f(x)单调递增.
当x2=1+≤2,即-1<k≤0时, f(x)在[2,3]上单调递增,最大值为f(3)=-9k+1=9,解得k=-,符合要求;
当x2∈(2,3),即0<k<3时,若x∈(2,x2),则f'(x)<0, f(x)单调递减,若x∈(x2,3),则f'(x)>0, f(x)单调递增,易得f(2)=-3-6k<0, f(3)=-9k+1<1,此时不符合最大值为9,舍去;
当x2≥3,即k≥3时, f'(x)≤0在[2,3]上恒成立,且仅当k=3时,在x=3处取“=”,故f(x)单调递减,最大值为f(2)=-3-6k=9,解得k=-2,不满足k≥3.
综上,当k=-时,函数f(x)在区间[2,3]上的最大值是9.
易错警示 讨论极值点的实质是讨论函数的单调性,即f'(x)的正负;求函数的最大(小)值时,要将函数的各极值与端点处的函数值进行比较,最大的一个是最大值,最小的一个是最小值.
13.解析 (1)由题意知f(x)的定义域为(0,+∞), f'(x)=ax+a-1-=,
令f'(x)=0,得(x+1)(ax-1)=0.
①若a≤0,则f'(x)<0恒成立,所以f(x)在(0,+∞)上单调递减.
②若a>0,则由f'(x)=0,得x=-1(舍去)或x=,
所以当x∈时, f'(x)<0,当x∈时, f'(x)>0,所以f(x)在上单调递减,在上单调递增.
综上,当a≤0时, f(x)在(0,+∞)上单调递减;
当a>0时, f(x)在上单调递减,在上单调递增.
(2)由(1)知, f(x)在上单调递减,在上单调递增.
当≥2,即0<a≤时, f(x)在[1,2]上单调递减,所以当x=2时, f(x)取得最小值,为f(2)=4a-2-ln 2;
当1<<2,即<a<1时, f(x)在上单调递减,在上单调递增,
所以当x=时, f(x)取得最小值,为f=a·+(a-1)·-ln=1-+ln a;
当a>0且≤1,即a≥1时, f(x)在[1,2]上单调递增,
所以当x=1时, f(x)取得最小值,为f(1)=a+a-1=a-1.
综上,g(a)=
思想方法练
1.A 令f(x)=0,得aex-x2+3=0,即a=,则方程a=有三个不相等的实数解,设g(x)=,则问题转化为直线y=a与曲线g(x)=有三个不同的交点,
易得g'(x)==-=-,
所以当x∈(-∞,-1)∪(3,+∞)时,g'(x)<0,当x∈(-1,3)时,g'(x)>0,所以g(x)在(-∞,-1),(3,+∞)上单调递减,在(-1,3)上单调递增,
所以当x=-1时,g(x)有极小值,为g(-1)=-2e,
当x=3时,g(x)有极大值,为g(3)=,
当x→-∞时,g(x)→+∞,当x→+∞时,g(x)→0,且当|x|>时,g(x)>0,
作出函数g(x)=的图象,如图所示,
由图可知,若直线y=a与y=g(x)的图象有三个交点,则0<a<,即实数a的取值范围为.
2.答案 (-∞,0)∪[e,+∞)
解析 因为函数f(x)=xb与g(x)=ex的图象在第一象限内有公共点,所以方程xb-ex=0在(0,+∞)上有解,即方程bln x=x在(0,+∞)上有解.
显然x=1不是方程的解,所以方程b=在(0,1)∪(1,+∞)上有解,设h(x)=,x∈(0,1)∪(1,+∞),
问题转化为直线y=b与函数h(x)=,x∈(0,1)∪(1,+∞)的图象有交点.
易得h'(x)=,令h'(x)=0,得x=e,
所以x∈(0,1)∪(1,e)时,h'(x)<0,
x∈(e,+∞)时,h'(x)>0,
所以函数h(x)在(0,1)和(1,e)上单调递减,在(e,+∞)上单调递增,
又x→0+时,h(x)→0,x→1-时,h(x)→-∞,x→1+时,h(x)→+∞,x→+∞时,h(x)→+∞,h(e)=e,所以函数h(x)的图象如图所示.
由图可知,b<0或b≥e.
3.解析 (1)由题意得函数f(x)的定义域为(0,+∞), f'(x)=a+=.
当a≥0时, f'(x)>0, f(x)在(0,+∞)上单调递增;
当a<0时,令f'(x)>0,可得0<x<-,
令f'(x)<0,可得x>-,
∴f(x)在上单调递增,在上单调递减.
综上所述,当a≥0时, f(x)在(0,+∞)上单调递增;
当a<0时,f(x)在上单调递增,在上单调递减.
(2)设切点为Q(m,am+ln m),m>0,
则在点Q处的切线方程为y-(am+ln m)=·(x-m),
将P(1,0)的坐标代入得-(am+ln m)=(1-m),整理得+ln m=-a+1.令g(x)=+ln x,x>0,
若过点P(1,0)且与曲线y=f(x)相切的直线有且仅有两条,则函数y=g(x)的图象和直线y=-a+1有且仅有两个交点.
易得g'(x)=-+=.
当0<x<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(x)min=g(1)=1,
易知x→0时,g(x)→+∞,x→+∞时,g(x)→+∞.
作出函数y=g(x)的图象和直线y=-a+1,如图所示,
作出函数y=g(x)的图象和直线y=-a+1,数形结合确定参数的范围.
由图可知,-a+1>1,解得a<0,
故实数a的取值范围为(-∞,0).
4.C f(x)的定义域为R, f'(x)=ex+(x-2)ex-ax+a=(x-1)(ex-a).
a与0的大小关系不确定,分a≤0和a>0两种情况讨论.
若a≤0,则ex-a>0恒成立.令f'(x)=0,得x=1.
当x∈(-∞,1)时, f'(x)<0, f(x)单调递减,当x∈(1,+∞)时, f'(x)>0, f(x)单调递增,故f(x)在x=1处取得极小值,符合题意.
若a>0,令f'(x)=0,得x=1或x=ln a,
当两个极值点的大小关系不确定时,常用分类讨论的方法确定两者的关系,从而确定原函数的单调区间.
当ln a>1,即a>e时,令f'(x)>0,得x<1或x>ln a,令f'(x)<0,得1<x<ln a,所以函数f(x)在(-∞,1)和(ln a,+∞)上单调递增,在(1,ln a)上单调递减,所以f(x)在x=1处取得极大值,不符合题意,舍去.
当ln a=1,即a=e时, f'(x)≥0恒成立,且仅在x=1处取“=”,此时函数f(x)单调递增,没有极值,不符合题意,舍去.
当ln a<1,即0<a<e时,令f'(x)>0,得x<ln a或x>1,令f'(x)<0,得ln a<x<1,所以函数f(x)在(-∞,ln a)和(1,+∞)上单调递增,在(ln a,1)上单调递减,所以f(x)在x=1处取得极小值,符合题意.
综上,a的取值范围是(-∞,e).
5.解析 (1)f(x)的定义域为(-1,+∞),f'(x)=2ax-+1==,
通过对a的取值范围进行讨论,确定f(x)的单调性,体现了分类讨论的思想.
若a=0,则f'(x)=,
当-1<x<0时, f'(x)<0,当x>0时, f'(x)>0,
所以f(x)在(-1,0)上单调递减,在(0,+∞)上单调递增;
若a>0,则f'(x)=,又=1+>1,
所以x+>0在(-1,+∞)上恒成立,
所以f(x)在(-1,0)上单调递减,在(0,+∞)上单调递增.
综上,当a≥0时, f(x)在(-1,0)上单调递减,在(0,+∞)上单调递增.
(2)(i)由题意得g(x)=ax2-ln(x+1)+(x+1)ex-x-1,x>-1,
当a=0时,g(x)=-ln(x+1)+(x+1)ex-x-1,
则g'(x)=-+(x+2)ex-1=(x+2),
令v(x)=ex-(x>-1),
易知v(x)=ex-在(-1,+∞)上单调递增,且v(0)=0,所以当-1<x<0时,g'(x)<0,当x>0时,g'(x)>0,
所以g(x)在(-1,0)上单调递减,在(0,+∞)上单调递增,故g(x)min=g(0)=0.
(ii)易得g'(x)=2ax-+(x+2)ex-1,
设s(x)=2ax-+(x+2)ex-1,则s'(x)=2a++(x+3)ex,
设t(x)=2a++(x+3)ex,则t'(x)=-+(x+4)ex,易知t'(x)在(0,+∞)上单调递增,故t'(x)>t'(0)=4-2>0,
故t(x)在(0,+∞)上单调递增,故t(x)>t(0)=2a+4.
通过对a的取值范围进行讨论,确定二阶导数的符号,可得g(x)的单调性,体现了分类讨论的思想.
若a≥-2,则t(x)>0,即s'(x)>0在(0,+∞)上恒成立,故s(x)在(0,+∞)上单调递增,即g'(x)在(0,+∞)上单调递增,故g'(x)>g'(0)=0,
故g(x)在[0,+∞)上单调递增,故g(x)≥g(0)=0恒成立,满足题意.
若a<-2,则t(|2a|)=2a++(|2a|+3)·e|2a|>2a+|2a|=0,t(0)=2a+4<0,又t(x)在(0,+∞)上单调递增,所以t(x)在(0,+∞)上有且只有一个零点,设该零点为x0,当x∈(0,x0)时,t(x)<0,
故s(x)在(0,x0)上单调递减,s(x)<s(0)=0,
故g(x)在(0,x0)上单调递减,所以g(x)<g(0)=0,与题设矛盾.
综上,a≥-2.
思想方法 分类讨论思想在导数问题中应用很广泛,尤其是含参函数的单调性、极值、最值问题中,一般都会对参数进行分类讨论求解,分类时要根据题意明确分类标准,保证不重不漏.
6.B 易得f'(x)=ax-2+=.
将函数有两个极值点转化为f'(x)=0有两个不相等的正实数根.
令f'(x)=0,得ax2-2x+1=0,所以x1,x2是此方程的两个不相等的正根,
所以所以0<a<1,且x1+x2=2x1x2,
所以f(x1)+f(x2)+x1x2=a-2x1+ln x1+a-2x2+ln x2+x1x2=(2x1-1+2x2-1)-2(x1+x2)+ln(x1x2)+x1x2=-(x1+x2)+ln(x1x2)+x1x2-1=-x1x2+ln(x1x2)-1=-+ln-1.
构造函数g(t)=ln t-t-1,t>1,转化为求函数g(t)的最大值.
令t=,则t>1,令g(t)=ln t-t-1,t>1,
所以g'(t)=-1<0,所以g(t)在(1,+∞)上单调递减,所以g(t)<g(1)=-2.
要使m>f(x1)+f(x2)+x1x2恒成立,只需m>g(t)恒成立,所以m≥-2,故实数m的取值范围是[-2,+∞).
7.B 令f(x)=(x+2)ln x,则f'(x)=ln x+=+ln x+1.
令g(x)=+ln x+1,则g'(x)=+=(x>0),
令g'(x)=0,可得x=2,
当0<x<2时,g'(x)<0,所以g(x)在(0,2)上单调递减;当x>2时,g'(x)>0,所以g(x)在(2,+∞)上单调递增,
所以g(x)在x=2处取得唯一极小值,也是最小值,且g(2)=ln 2+2>0,
所以g(x)>0在(0,+∞)上恒成立,即f'(x)>0在(0,+∞)上恒成立,
所以f(x)在(0,+∞)上单调递增.
由ax(eax+2)≥(x+2)ln x对任意x∈(0,+∞)恒成立可知, f(eax)≥f(x)对任意的x∈(0,+∞)恒成立,
所以eax≥x对任意的x∈(0,+∞)恒成立.
通过变形,利用同构,将不等式恒成立问题进行转化.
两边同时取对数,可得ax≥ln x对任意的x∈(0,+∞)恒成立,即a≥对任意的x∈(0,+∞)恒成立,只需a≥即可.
将不等式两边同时取对数,然后参变分离,转化为求函数的单调性和最值问题.
令h(x)=,x∈(0,+∞),则h'(x)=,
令h'(x)=0,可得x=e,
当0<x<e时,h'(x)>0,所以h(x)在(0,e)上单调递增;
当x>e时,h'(x)<0,所以h(x)在(e,+∞)上单调递减,
所以h(x)在x=e处取得唯一极大值,也是最大值,且h(e)==,
所以a≥,故a的最小值为.
8.解析 (1)依题意得f'(x)=ex-1-a,x∈R.
①当a≤0时, f'(x)>0恒成立, f(x)在R上单调递增;
②当a>0时,令f'(x)>0,得x∈(1+ln a,+∞),此时f(x)单调递增,令f'(x)<0,得x∈(-∞,1+ln a),此时f(x)单调递减.
综上,当a≤0时, f(x)在R上单调递增;当a>0时, f(x)在(1+ln a,+∞)上单调递增,在(-∞,1+ln a)上单调递减.
(2)证明:∵f(x)在(0,2)上有两个不相等的零点x1,x2,∴a=在(0,2)上有两个不相等的实根.
通过分离变量,将含参数的函数问题转化为不含参数的函数的值域问题.
令g(x)=,x∈(0,2),则g'(x)=,
令g'(x)<0,得x∈(0,1),令g'(x)>0,得x∈(1,2),则g(x)在(0,1)上单调递减,在(1,2)上单调递增,
又g(1)=1,g(2)=,当x→0时,g(x)→+∞,
∴a∈,不妨设x1<x2,则0<x1<1<x2<2.
要证x1x2>,即证ax1x2>1,
利用分析法转化待证不等式,首先由零点的定义消去参数,再由g(x1)=g(x2)得到仅含一个变量的不等式.
∵g(x1)=g(x2)=a,∴==a,∴ax1x2=x1,因此只需证x1>1,即证x1>,∵1<x2<2,∴<<1,又0<x1<1,
∴只需证g(x1)<g(),即证g(x2)<g(),
即证<,即证>,即证-1>-ln x2,即证+ln x2-1>0.
令h(x)=e1-x+ln x-1,x∈(1,2),
将不等式恒成立问题转化为求函数的最小值问题.
则h'(x)=-e1-x+=,
令φ(x)=ex-ex,x∈(1,2),则φ'(x)=ex-e,当x∈(1,2)时,φ'(x)=ex-e>0恒成立,
∴φ(x)=ex-ex在(1,2)上单调递增,
∴φ(x)>φ(1)=0,∴h'(x)>0,
∴h(x)在(1,2)上单调递增,∴h(x)>h(1)=0,因此+ln x2-1>0,∴x1x2>.
思想方法 转化与化归思想在利用导数解决函数问题中常见的应用:将含参问题转化为不含参问题,将不等式恒(能)成立问题转化为函数的最值问题等.
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