导数与三次函数课件-2026年高考数学二轮复习
2026-03-18
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54页
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普通
资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 数学 |
| 教材版本 | - |
| 年级 | 高三 |
| 章节 | - |
| 类型 | 课件 |
| 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 | PPTX |
| 文件大小 | 2.83 MB |
| 发布时间 | 2026-03-18 |
| 更新时间 | 2026-03-18 |
| 作者 | 匿名 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2026-03-18 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/56865557.html |
| 价格 | 2.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
内容正文:
导数与三次函数
高中数学 二轮复习
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三次函数是教材中利用导数重点研究的内容之一,也是高考的热点问题,主要考查三次函数的单调性、极值、最值、零点及其图象的对称中心等,各种题型均有出现,难度中等或偏上.
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内容索引
第一部分
热点分类 考向探究
教考衔接练1
第二部分
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热点分类 考向探究
第
分
部
一
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考向
1
三次函数的零点
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(-2,1)
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对于三次函数f(x),其导函数为f ′(x).
1.若方程f ′(x)=0的判别式Δ≤0,则函数f(x)在R上是单调函数,无极值,值域为(-∞,+∞),函数f(x)在R上有唯一的零点.
2.若方程f ′(x)=0的判别式Δ>0,则f ′(x)有两个零点x1,x2,它们是函数f(x)的极值点.
(1)f(x)有一个零点⇔f(x1)f(x2)>0,如下图所示.
反思感悟
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(2)f(x)有两个零点⇔f(x1)f(x2)=0,如下图所示.
(3)f(x)有三个零点⇔f(x1)f(x2)<0,如下图所示.
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C
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考向
2
三次函数图象的切线
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一般地,如图,过三次函数f(x)图象的对称中心作切线l,则坐标平面被切线l和函数f(x)的图象分割为四个区域,有以下结论:
1.过区域Ⅰ、Ⅳ内的点作曲线f(x)的切线,有且仅有3条;
2.过区域Ⅱ、Ⅲ内的点以及对称中心作曲线f(x)的切线,有且仅有1条;
3.过切线l或函数f(x)图象(除去对称中心)上的点作曲线f(x)的切线,有且仅有2条.
反思感悟
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三次函数图象的对称中心
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12.(5分)函数f(x)=x3-3x2+5x-1图象的对称中心的坐标为__________.
解析:由f(x)为三次函数,得其图象的对称中心的横坐标等于f(x)的二阶导函数的零点,f ′(x)=3x2-6x+5,f ″(x)=6x-6,令f ″(x)=0,解得x=1,又f(1)=2,所以f(x)的图象的对称中心的坐标为(1,2).
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[教材母题] (人教B版选择性必修第三册P102习题6-2BT4)已知函数f(x)=x3-x2-x-1的图象与直线y=c有3个不同的交点,求实数c的取值范围.
解:∵f(x)=x3-x2-x-1,∴f ′(x)=3x2-2x-1=(3x+1)(x-1),
当x∈时,f ′(x)>0,函数f(x)在上单调递增,
当x∈时,f ′(x)<0,函数f(x)在上单调递减,
当x∈(1,+∞)时,f ′(x)>0,函数f(x)在(1,+∞)上单调递增,
则f(x)的极大值为f=-,极小值为f(1)=-2,根据题意可得实数c的取值范围为.
[链接真题] (1)(2023·全国乙卷文)若函数f(x)=x3+ax+2存在3个零点,则a的取值范围是( )
A.(-∞,-2)
B.(-∞,-3)
C.(-4,-1)
D.(-3,0)
解析:f(x)=x3+ax+2,则f ′(x)=3x2+a,若f(x)存在3个零点,则f(x)存在极大值和极小值,f ′(x)=0有2个不同的根,则a<0,令f ′(x)=3x2+a=0,解得x=-或x=,且当x∈∪时,f ′(x)>0,当x∈时,f ′(x)<0,故f(x)的极大值为f,极小值为f,若f(x)存在3个零点,则即解得a<-3.故选B.
(2)(2024·全国甲卷文)当x>0时,曲线y=x3-3x与曲线y=-(x-1)2+a有两个交点,则a的取值范围是________.
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,又g(0)=1,g(1)=-2,作出y=g(x)的大致图象和直线y=a如图,因为曲线y=x3-3x与曲线y=-(x-1)2+a在(0,+∞)上有两个交点,所以等价于直线y=a与函数y=g(x)的图象有两个交点,所以a∈(-2,1).
跟踪训练 若曲线y=x3与直线y=3ax+2有3个不同的交点,则实数a的取值范围是( )
A.(-∞,1)
B.(-1,1)
C.(1,+∞)
D.(2,+∞)
解析:若曲线y=x3与直线y=3ax+2有3个不同的交点,则方程x3-3ax-2=0有3个不同的解,令f(x)=x3-3ax-2,则f(x)有3个零点,可得f ′(x)=3x2-3a,若a≤0,f ′(x)≥0,则f(x)=x3-3ax-2是增函数,不可能有3个零点;若a>0,由f ′(x)=0得x2=a,则x=±,当x∈(-∞,-)∪(,+∞)时,f ′(x)>0,当x∈(-,)时,f ′(x)<0,所以f(x)在(-∞,-)上单调递增,在(-,)上单调递减,在(,+∞)上单调递增.要使f(x)有3个零点,则f(x)的极大值f(-)大于0,极小值f()小于0,即解得a>1,即实数a的取值范围是(1,+∞).故选C.
[教材母题] (人教B版选择性必修第三册P113复习题T8)已知x轴为函数f(x)=x3+ax+的图象的一条切线,求实数a的值.
解:设切点为(x0,0),易知f ′(x)=3x2+a,
则解得
[链接真题] (2021·全国乙卷文)已知函数f(x)=x3-x2+ax+1.
(1)讨论f(x)的单调性;
解:(1)由题意知f(x)的定义域为R,f ′(x)=3x2-2x+a,令f ′(x)=0,则Δ=(-2)2-4×3a=4(1-3a).
①当a≥时,f ′(x)≥0,f(x)在R上单调递增.
②当a<时,由3x2-2x+a=0,解得x1=,x2=,
令f ′(x)>0,则x<x1或x>x2;
令f ′(x)<0,则x1<x<x2.
所以f(x)在(-∞,x1)上单调递增,在(x1,x2)上单调递减,在(x2,+∞)上单调递增.
综上,当a≥时,f(x)在R上单调递增;
当a<时,f(x)在上单调递增,在上单调递减,在上单调递增.
(2)求曲线y=f(x)过坐标原点的切线与曲线y=f(x)的公共点的坐标.
解:(2)设曲线y=f(x)过坐标原点的切线为l,切点为P(x0,x-x+ax0+1),因为f ′(x0)=3x-2x0+a,
所以切线l的方程为y-(x-x+ax0+1)=(3x-2x0+a)(x-x0),
由l过坐标原点,得2x-x-1=0,
解得x0=1,所以切线l的方程为y=(1+a)x.
令x3-x2+ax+1=(1+a)x,
则x3-x2-x+1=0,解得x=±1,所以曲线y=f(x)过坐标原点的切线与曲线y=f(x)的公共点的坐标为(1,1+a)和(-1,-1-a).
跟踪训练 经过点P(1,-2)且与曲线2x3-3x-y=0相切的不同直线共有( )
A.0条 B.1条 C.2条 D.3条
解析:设切点为(x0,2x-3x0),y ′=6x2-3,则切线的斜率为6x-3,又切线过点P(1,-2),所以2x-3x0+2=(6x-3)(x0-1),则4x-6x+1=0.设g(x0)=4x-6x+1,则g ′(x0)=12x-12x0,令g ′(x0)=0,解得x0=0或x0=1,当x0∈(-∞,0)和x0∈(1,+∞)时,g ′(x0)>0,函数g(x0)单调递增,当x0∈(0,1)时,g ′(x0)<0,函数g(x0)单调递减,又g(-1)=-4-6+1=-9<0,g(0)=1>0,g(1)=4-6+1=-1<0,g(2)=4×8-6×4+1=9>0,所以存在x1∈(-∞,0),g(x1)=0;x2∈(0,1),g(x2)=0;x3∈(1,+∞),g(x3)=0.所以g(x0)=4x-6x+1的图象与x轴有3个交点,则经过点P(1,-2)有3条切线.故选D.
[教材母题] (人教A版必修第一册P87习题3.2T13)我们知道,函数y=f(x)的图象关于坐标原点成中心对称图形的充要条件是函数y=f(x)为奇函数,有同学发现可以将其推广为:函数y=f(x)的图象关于点P(a,b)成中心对称图形的充要条件是函数y=f(x+a)-b为奇函数.
(1)求函数f(x)=x3-3x2图象的对称中心;
解:(1)∵f(x)=x3-3x2=(x-1)3-3(x-1)-2,∴y=f(x+1)+2=x3-3x.设g(x)=x3-3x,则g(-x)=(-x)3-3(-x)=-x3+3x=-g(x),∴g(x)为奇函数,∴f(x)=x3-3x2的图象关于点(1,-2)对称.即f(x)=x3-3x2的图象的对称中心是点(1,-2).
(2)类比上述推广结论,写出“函数y=f(x)的图象关于y轴成轴对称图形的充要条件是函数y=f(x)为偶函数”的一个推广结论.
解:(2)函数y=f(x)的图象关于直线x=a成轴对称图形的充要条件是函数y=f(x+a)为偶函数.
[链接真题] (多选)(2024·新课标Ⅱ卷)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
解析:对于A,f ′(x)=6x2-6ax=6x(x-a),由于a>1,故当x∈(-∞,0)时,f ′(x)>0,f(x)单调递增,当x∈(0,a)时,f ′(x)<0,f(x)单调递减,当x∈(a,+∞)时,f ′(x)>0,f(x)单调递增.则f(x)在x=0处取得极大值,在x=a处取得极小值,由f(0)=1>0,f(a)=1-a3<0,则f(0)f(a)<0,根据函数零点存在定理知f(x)在(0,a)上有一个零点,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),a<0,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处取得极小值,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,则存在这样的a,b,使得f(x)=f(2b-x),即2x3-3ax2+1=2(2b-x)3-3a(2b-x)2+1,根据二项式定理,
等式右边2(2b-x)3的展开式中含有x3的项为2C(2b)0(-x)3=-2x3,等式左右两边x3的系数不相等,原等式不可能恒成立,所以不存在这样的a,b,使得x=b为曲线y=f(x)的对称轴,C错误.对于D,方法一(利用对称中心的表达式化简),f(1)=3-3a,若存在这样的a,使得点(1,3-3a)为曲线y=f(x)的对称中心,则f(x)+f(2-x)=6-6a,又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,使得点(1,f(1))为曲线y=f(x)的对称中心,D正确.
方法二(直接利用拐点结论),任何三次函数图象都有对称中心,对称中心的横坐标是其二阶导数的零点,f(x)=2x3-3ax2+1,f ′(x)=6x2-6ax,f″(x)=12x-6a,由f″(x)=0⇔x=,得该三次函数图象的对称中心为点,由题意点(1,f(1))为其图象的对称中心,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.
三次函数f(x)=ax3+bx2+cx+d(a≠0)的图象一定有对称中心,其对称中心横坐标为x=-,即f ′(x)=3ax2+2bx+c图象的顶点的横坐标,也即f″(x)=6ax+2b的零点,即三次函数f(x)=ax3+bx2+cx+d(a≠0)的图象的对称中心在其导函数f ′(x)=3ax2+2bx+c的图象的对称轴上.
跟踪训练 已知函数f(x)=-x3+3x+1,则下列结论正确的是( )
A.f(x)有2个零点
B.点(1,1)是曲线y=f(x)的对称中心
C.f(x)有2个极值点
D.直线y=3x+2是曲线y=f(x)的切线
解析:f ′(x)=-3x2+3=-3(x-1)(x+1),令f ′(x)>0,解得-1<x<1,令f ′(x)<0,解得x<-1或x>1,所以f(x)在(-∞,-1)上单调递减,在(-1,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减,f(-1)=-1<0,f(1)=3>0,且f(-2)=3>0,f(2)=-1<0,所以f(x)在(-2,-1),(-1,1),(1,2)上各有1个零点,共3个零点,A错误;y=-x3+3x为奇函数,所以其图象关于点(0,0)对称,所以f(x)=-x3+3x+1的图象关于点(0,1)对称,B错误;由单调性可知f(x)有2个极值点,即x=-1,x=1,C正确;对于D,令f ′(x)=-3x2+3=3,解得x=0,则f(0)=1,但是当x=0时,对于直线y=3x+2,有y=2≠1,即直线不经过点(0,1),D错误.故选C.
1.(5分)已知函数f(x)=x3+x2+c有3个零点,则c的取值范围是( )
A. B.∪(0,+∞)
C. D.∪(0,+∞)
解析:函数f(x)=x3+x2+c,则f ′(x)=3x2+9x,令f ′(x)>0,解得x>0或x<-3,令f ′(x)<0,解得-3<x<0,所以f(x)在(-∞,-3)和(0,+∞)上单调递增,在(-3,0)上单调递减.又f(-3)=+c,f(0)=c,要使f(x)有3个零点,则c<0<c+,解得-<c<0.故选C.
2.(5分)(2025·黑龙江鸡西二模)已知函数f(x)=-x3+3x-1,下列说法错误的是( )
A.f(x)在x=-1处取得极小值
B.f(x)有3个零点
C.f(x)在区间(-2,2)上的值域为(-3,1)
D.曲线y=f(x)的对称中心为点(0,-1)
解析:由f(x)=-x3+3x-1,可得f ′(x)=-3x2+3=-3(x+1)(x-1),当x<-1或x>1时,f ′(x)<0,当-1<x<1时,f ′(x)>0,即函数f(x)在(-∞,-1),(1,+∞)上单调递减,在(-1,1)上单调递增.对于A,由上分析知f(x)在x=-1处取得极小值,故A正确;对于B,结合以上分析,f(-2)=1>0,f(-1)=-3<0,f(1)=1>0,f(2)=-3<0,由函数零点存在定理知,f(x)有3个零点,故B正确;对于C,f(x)在(-2,-1)上单调递减,在(-1,1)上单调递增,在(1,2)上单调递减,而f(-2)=f(1)=1,f(-1)=f(2)=-3,故f(x)在区间(-2,2)上的值域为[-3,1],故C错误;对于D,f(-x)+f(x)=-(-x)3+3×(-x)-1+(-x3+3x-1)=-2,即f(-x)=-2-f(x),故曲线y=f(x)的对称中心为点(0,-1),故D正确.故选C.
3.(5分)对于三次函数f(x)=ax3+bx2+cx+d(a≠0),现给出定义:设f ′(x)是函数f(x)的导数,f″(x)是f ′(x)的导数,若方程f″(x)=0有实数解x0,则称点(x0,f(x0))为函数f(x)=ax3+bx2+cx+d(a≠0)图象的“拐点”.经过探究发现:任意一个三次函数的图象都有“拐点”,任意一个三次函数的图象都有对称中心,且“拐点”就是对称中心.设函数g(x)=-x2+,则g+g+…+g=( )
A. B. C.17 D.34
解析:由函数g(x)=-x2+,可得g ′(x)=x2-2x,所以g″(x)=2x-2,令g″(x0)=2x0-2=0,可得x0=1,又g(1)=-1+=1,所以函数g(x)图象的对称中心为点(1,1),所以g(x)+g(2-x)=2,则g+g+…+g==×2×17=17.故选C.
4.(5分)函数f(x)=x3-3x+2的零点的个数是( )
A.0 B.1 C.2 D.3
解析:f(x)=x3-3x+2的定义域为R,且f ′(x)=3x2-3,当x>1或x<-1时,f ′(x)=3x2-3>0,当-1<x<1时,f ′(x)=3x2-3<0,故f(x)=x3-3x+2在(-∞,-1),(1,+∞)上单调递增,在(-1,1)上单调递减,又f(-1)=-1+3+2=4>0,f(1)=1-3+2=0,f(-2)=-8+6+2=0,故函数f(x)=x3-3x+2的零点的个数是2.故选C.
5.(5分)已知函数f(x)=x3-4x+6,则( )
A.f(x)有两个极值点
B.f(x)有三个零点
C.点(0,3)是曲线y=f(x)的对称中心
D.直线x+y-6=0是曲线y=f(x)的切线
解析:由已知得f ′(x)=x2-4,令f ′(x)>0得x>2或x<-2,令f ′(x)<0得-2<x<2,所以f(x)在(-∞,-2),(2,+∞)上单调递增,在(-2,2)上单调递减,所以x=±2是极值点,故A正确;因为f(-2)=-+8+6>0,f(2)=-8+6>0,f(-10)=-+40+6<0,所以函数f(x)在(-∞,-2)上有一个零点,当x≥2时,f(x)≥f(2)>0,即函数f(x)在(2,+∞)上无零点,综上所述,函数f(x)有一个零点,故B错误;令h(x)=x3-4x,该函数的定义域为R,h(-x)=(-x)3-4(-x)=-x3+4x=-h(x),则h(x)是奇函数,点(0,0)是h(x)图象的对称中心,将h(x)的图象向上平移6个单位长度得到f(x)的图象,所以点(0,6)是曲线y=f(x)的对称中心,故C错误;令f ′(x)=x2-4=-1,
可得x=±,又f()=6-3,当切点为(,6-3)时,切线方程为y=-x+6-2,f(-)=6+3,当切点为(-,6+3)时,切线方程为y=-x+6+2,故D错误.故选A.
6.(5分)(2025·湖北武汉二模)点P在曲线y=x3-x+上,设曲线在点P处切线的倾斜角为α,则角α的取值范围是( )
A. B.∪
C. D.∪
解析:y ′=3x2-1,设P(m,n),则曲线在点P处切线的斜率为3m2-1≥-1,则tan α≥-1,又α∈[0,π),切线斜率存在,故α≠,则α∈∪.故选B.
7.(5分)若函数f(x)=2x3-3ax2+1有3个零点,则a的取值范围为( )
A.a>1
B.a>2
C.a<1
D.a<0
解析:因为f(x)=2x3-3ax2+1,所以f(0)=1≠0,所以0不是f(x)的零点,当x≠0时,令f(x)=0,即2x3-3ax2+1=0,得到a=,令g(x)=,则g ′(x)==,易知x2+x+1>0恒成立,由g ′(x)=0,得x=1,当x∈(-∞,0)时,g ′(x)>0,当x∈(0,1)时,g ′(x)<0,当x∈(1,+∞)时,g ′(x)>0,所以g(x)在(-∞,0),(1,+∞)上单调递增,在(0,1)上单调递减,又易知,当x∈(-∞,0),且x→-∞时,g(x)→-∞,x→0时,g(x)→+∞,当x∈(0,1),x→0时,g(x)→+∞,g(1)==1,当x∈(1,+∞),x→+∞时,g(x)→+∞,画出g(x)=的大致图象及直线y=a如图所示,由题知直线y=a与g(x)=的图象有三个交点,所以a>1.故选A.
8.(5分)关于函数f(x)=x3-x2-2x+1,下列说法正确的是( )
①f(x)的图象在点(3,f(3))处的切线方程为8x-2y-25=0;
②f(x)的图象关于原点对称;
③若函数y=f(x)-m有3个零点,则实数m的取值范围是;
④f(x)在(-1,1)上单调递减.
A.①④ B.②④
C.①②③ D.①③④
解析:函数f(x)=x3-x2-2x+1,求导得f ′(x)=x2-x-2=(x+1)(x-2).对于①,f ′(3)=4,f(3)=-,则f(x)的图象在点(3,f(3))处的切线方程为y+=4(x-3),即8x-2y-25=0,①正确;对于②,f(-3)=-≠-f(3),则f(x)的图象不关于原点对称,②错误;对于③,当x<-1或x>2时,f ′(x)>0,当-1<x<2时,f ′(x)<0,即函数f(x)在(-∞,-1),(2,+∞)上单调递增,在(-1,2)上单调递减,因此函数f(x)在x=-1处取得极大值,极大值为f(-1)=,在x=2处取得极小值,极小值为f(2)=-,函数y=f(x)-m有3个零点,即直线y=m与函数y=f(x)的图象有3个交点,又当x→-∞时,f(x)→-∞,当x→+∞时,f(x)→+∞,所以m∈,③正确;对于④,f(x)在(-1,1)上单调递减,④正确.故选D.
9.(8分,多选)已知函数f(x)=x3-3x+4,x∈,则下列结论正确的是( )
A.函数f(x)在区间上单调递增
B.函数f(x)的值域为[2,6]
C.函数f(x)的图象在点处的切线方程为y=x-
D.当a∈时,关于x的方程f(x)=a有2个不同的实数根
解析:f ′(x)=3x2-3,由f ′(x)<0,得≤x<1,则f(x)在上单调递减,由f ′(x)>0,得1<x≤2,则f(x)在(1,2]上单调递增,故A错误;f=,f(1)=2,f(2)=6,所以f(x)min=f(1)=2,f(x)max=f(2)=6,故函数f(x)的值域为[2,6],故B正确;f ′=,f=,则函数f(x)的图象在点处的切线方程为y=x-,故C正确;若关于x的方程f(x)=a有2个不同的实数根,则f(x)的图象与直线y=a有2个交点,画出f(x)的大致图象及直线y=a如图,则要使f(x)的图象与直线y=a有2个交点,应满足a∈,故D错误.故选BC.
10.(8分,多选)(2025·重庆渝北区二模)已知函数f(x)=x3-4x,则( )
A.f(x)有3个零点
B.f(x)的图象在原点处的切线方程为y=-x
C.f(x)的图象关于点(0,0)对称
D.f(x)在[0,3]上的最大值为4
解析:对于A,令f(x)=x3-4x=0,解得x1=0,x2=2,x3=-2,A正确;对于B,f ′(x)=x2-4,则f ′(0)=-4,又f(0)=0,所以f(x)的图象在原点处的切线方程为y=-4x,B错误;对于C,f(-x)=(-x)3-4(-x)=-x3+4x=-f(x),又f(x)的定义域为R,关于原点对称,所以f(x)为奇函数,可知f(x)的图象关于点(0,0)对称,C正确;对于D,当x∈[0,2)时,f ′(x)<0,当x∈(2,3]时,f ′(x)>0,所以f(x)在[0,2)上单调递减,在(2,3]上单调递增,又f(0)=0,f(3)=-3,所以f(x)在[0,3]上的最大值为0,D错误.故选AC.
11.(8分,多选)(2025·黑龙江哈尔滨二模)已知函数f(x)=x3+3x2-9x-m有3个零点,记为x1,x2,x3(x1<x2<x3),则( )
A.-5<m<27
B.过点(-2,23-m)可作曲线y=f(x)的三条切线
C.x1+x2>-6
D.x2+x3<2
解析:对于A,由题意,得f ′(x)=3x2+6x-9=3(x+3)(x-1),令f ′(x)>0,得x>1或x<-3,令f ′(x)<0,得-3<x<1,则f(x)的单调递增区间为(-∞,-3),(1,+∞),单调递减区间为(-3,1),所以f(x)的极大值为f(-3)=27-m,极小值为f(1)=-5-m,因为函数f(x)有3个零点,所以解得-5<m<27,故A正确;对于B,设切点为T(x0,x+3x-9x0-m),则切线的斜率k=3x+6x0-9,所以切线方程为y-(x+3x-9x0-m)=(3x+6x0-9)(x-x0),将(-2,23-m)代入切线方程,得2x+9x+12x0+5=0,设g(x)=2x3+9x2+12x+5,则g ′(x)=6x2+18x+12=6(x+1)(x+2),由g ′(x)=0,得x=-2或x=-1,当x<-2或x>-1时,g ′(x)>0,当-2<x<-1时,g ′(x)<0,则g(x)的单调递增区间为(-∞,-2),(-1,+∞),单调递减区间为(-2,-1),所以g(x)的极大值为g(-2)=1>0,极小值为g(-1)=0,又x→-∞时,
g(x)→-∞,x→+∞时,g(x)→+∞,所以g(x)=0有两个不同的实数解,即过点(-2,23-m)可作曲线y=f(x)的两条切线,故B错误;对于C,令h(x)=f(x)-f(-6-x)(-3<x<1),则h ′(x)=f ′(x)+f ′(-6-x)=6(x+3)2>0,所以h(x)在区间(-3,1)上单调递增,因为x1<-3<x2<1<x3,所以h(x2)>h(-3)=0,即f(x2)>f(-6-x2),因为f(x1)=f(x2),所以f(x1)>f(-6-x2),因为x1<-3,-6-x2<-3且f(x)在(-∞,-3)上单调递增,所以x1>-6-x2,即x1+x2>-6,故C正确;对于D,令t(x)=f(x)-f(2-x)(-3<x<1),则t ′(x)=f ′(x)+f ′(2-x)=6(x-1)2>0,所以t(x)在区间(-3,1)上单调递增,因为x1<-3<x2<1<x3,所以t(x2)<t(1)=0,即f(x2)<f(2-x2),因为f(x2)=f(x3),所以f(x3)<f(2-x2),因为x3>1,2-x2>1且f(x)在(1,+∞)上单调递增,所以x3<2-x2,即x2+x3<2,故D正确.故选ACD.
13.(5分)(2025·湖北黄冈二模)若函数f(x)=2x3-ax2+1(a∈R)在(0,+∞)上有且只有一个零点,则f(x)在[-1,1]上的最大值与最小值的和为______.
解析:由题意得f(0)=1,f ′(x)=6x2-2ax=6x,a≠0,由f ′(x)=0得x=0或x=a,所以函数f(x)在x=0或x=a处取得极值,欲使函数在(0,+∞)内有且只有一个零点,当且仅当解得a=3,所以f(x)=2x3-3x2+1,f ′(x)=6x2-6x,当x∈[-1,0)时,f ′(x)>0,f(x)单调递增,当x∈(0,1]时,f ′(x)<0,f(x)单调递减,又f(-1)=-4,f(0)=1,f(1)=0,所以当x∈[-1,1]时,f(x)max=1,f(x)min=-4,所以f(x)在[-1,1]上的最大值与最小值的和为-3.
14.(6分)已知曲线f(x)=x3-3x2+6x+2在点P处的切线与在点Q处的切线平行,若点P的纵坐标为1,则点Q的纵坐标为_____.
解析:方法一 f(x)=x3-3x2+6x+2,则f ′(x)=3x2-6x+6,设P(m,1),Q(n,f(n)),依题意得f ′(m)=f ′(n),所以3m2-6m+6=3n2-6n+6,则m2-n2=2(m-n),显然m≠n,则m+n=2.因为f(x)=(x-1)3+3(x-1)+6,所以f(x)的图象关于点(1,6)中心对称,所以点P与点Q关于点(1,6)对称,所以=6,则f(n)=11,所以点Q的纵坐标为11.
方法二 f(x)=x3-3x2+6x+2,则f ′(x)=3x2-6x+6,因为f ′(x)=3(x-1)2+3>0,所以f(x)在R上单调递增,令x3-3x2+6x+2=1,设其根为xP,则x-3x+6xP=-1.因为f(x)在点P处的切线与在点Q处的切线平行,所以f ′(x)=k存在两个不同的实根,其中一个为xP,设另一个为xQ,即3x2-6x+6=k的两个根为xP,xQ,则xP+xQ=2,则xQ=2-xP,所以f(xQ)=x-3x+6xQ+2=(2-xP)3-3(2-xP)2+6(2-xP)+2=-x+6x-12xP+8-3x+12xP-12+12-6xP+2=-(x-3x+6xP)+10=11,所以点Q的纵坐标为11.
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