内容正文:
专题01 集合与常用逻辑用语、函数与导数
5大考点概览
考点01集合的基本运算
考点02命题的否定、充分必要条件
考点03函数及其性质
考点04利用导数研究函数单调性、极值与最值
考点05导数综合运用
(
集合的
的
运算
考点1
)1.(24-25高三下·浙江强基联盟·)已知集合,,则( )
A. B. C. D.
2.已知集合,则( )
A. B. C. D.
3.(25-26高三上·浙江金华十校·一模)已知集合,,则集合( )
A. B. C. D.
4.(25-26高三上·浙江宁波·模拟)已知集合,,则( )
A. B.
C. D.
5.(25-26高三上·浙江嘉兴·一模)已知集合,则( )
A. B. C. D.
6.已知集合,集合,则( )
A. B. C. D.
7.已知集合,,则( )
A. B. C. D.
8.已知集合,则( )
A. B. C. D.
9.已知集合,且的元素个数是一个,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
10.(25-26高三上·浙江杭州·)设集合,则( )
A. B. C. D.
(
命题的否定、充分必要条件
考点2
)
11.在中,角所对的三条边分别为,则是等腰三角形的充分条件是( )
A. B.
C. D.
12.对实数,则“”是“”的( )
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件
C.充要条件 D.既不充分也不必要条件
13.已知正数,则“”是“”的( )
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件
C.充要条件 D.既不充分也不必要条件
14.(25-26高三上·浙江宁波·模拟)下面四个条件中,使成立的必要不充分条件是( )
A. B. C. D.
15.已知,则下列条件中使成立的充要条件是( )
A. B.
C. D.
(
函数
及其性质
考点3
)
16.(25-26高三上·浙江杭州·)设函数,若,则( )
A.2 B.1 C.-1 D.-2
17.已知函数是奇函数,则( )
A. B. C. D.1
18.已知函数,则( )
A. B. C.2 D.4
19.定义在上的两个函数,恒有,则( )
A.为奇函数 B.为偶函数
C.为奇函数 D.为偶函数
20.已知点,,在曲线上,记,则存在函数,对曲线上任意一点P都有( )
A. B. C. D.
21.(25-26高三上·浙江宁波·模拟)大气压强,它的单位是“帕斯卡”(Pa),它随海拔高度h(m)的变化规律可以近似的表示为(其中e为自然对数的底数,是海平面大气压强,为常数).已知宁波市海拔最高的是四明山的主峰,主峰上一处的海拔约为1018m,大气压强为90900Pa,宁波城区一处的海拔约为4m,大气压强为101000Pa.现测得某山峰上一处的大气压强为80800Pa,请估计该处的海拔高度(单位:m)位于以下哪个范围内?( )(参考数据:,)
A. B. C. D.
22.(25-26高三上·浙江嘉兴·一模)若实数满足,则下列结论不可能成立的是( )
A. B.
C. D.
(
利用
导数研究函数单调性、极值最值
考点4
)
23.已知三次函数,若不等式的解集为,则的值为( )
A.0 B.1 C.2 D.4
24.在中,斜边,为边上的高,的平分线交于点,当最大时,的值为( )
A. B. C. D.
25.(24-25高三下·浙江强基联盟·)已知函数,,有恒成立,则a的取值范围是( )
A. B. C. D.
26.(25-26高三上·浙江杭州·)函数在上的最小值为__________.
27.已知函数,记在点(其中)处的切线与y轴交点的纵坐标为,若对任意的恒成立,则实数的最小值为__________.
28.已知函数在定义域上连续且可导,对于正实数,记和分别为函数在区间上的最大值和最小值,函数.
(1)设;
①求的单调区间;
②当时,求函数的解析式.
(2)请判断“函数单调递增”是“函数单调递增”的什么条件?并给出证明.
(
导数综合运用
考点
5
)
29.(25-26高三上·浙江金华十校·一模)已知函数在处取得极小值,为其导函数,则( )
A. B.
C.的解集为 D.
30.若关于的方程恰有四个不同的实根,则( )
A. B. C. D.
31.(25-26高三上·浙江嘉兴·一模)已知函数,则下列说法正确的是( )
A.的单调递减区间是
B.若,则方程有两个不等的实根
C.若点是曲线上的动点,则点到直线距离的最小值为
D.若过点可以作曲线的三条切线,则
32.(25-26高三上·浙江宁波·模拟)已知函数有两个零点,则实数的取值范围是__________.
33.(25-26高三上·浙江宁波·模拟)已知函数.
(1)若曲线在点处的切线方程为,求实数的值;
(2)若对恒成立,求整数的最小值;
(3)当时,证明:在上存在唯一零点和唯一极小值点,且.
34.已知函数.
(1)讨论函数的单调性;
(2)若函数有三个不同的零点.
(i)求实数的取值范围;
(ii)若,证明:.
35.在正弦曲线上有一点,按照如下方式依次构造点:作曲线在处的切线与轴交于点,过点作轴的垂线与正弦曲线交于点,记的坐标为,已知,设.
(1)证明:;
(2)若对任意正整数,都有成立,求的取值范围;
(3)若,证明:对任意正整数,有成立.
36.已知函数,,(为自然对数的底数).
(1)当时,
(i)求的单调递增区间;
(ii)记为函数在上从小到大排列的第个极值点,求数列的前20项和.
(2)当时,求证:对任意的,恒成立.
37.已知函数.
(1)若函数在点处的切线过点,求a的值;
(2)试给出a的一个整数值,使存在唯一的极值点,并说明理由;
(3)若存在,使不等式对任意的成立,求b的最小值.
38.(25-26高三上·浙江杭州·)已知函数,为的导数,其中为自然对数的底数.
(1)求;
(2)证明:当时,;
(3)设,对任意的,若,求证:.
39.(25-26高三上·浙江金华十校·一模)已知函数.
(1)求在处的切线方程;
(2)若恒成立,求实数的取值范围;
(3)当时,讨论在区间上零点的个数.
40.(24-25高三下·浙江强基联盟·)已知函数,其中.
(1)若函数是偶函数,求;
(2)当时,讨论函数在上的零点个数;
(3)若,,求的取值范围.
41.(25-26高三上·浙江嘉兴·一模)已知函数.当时,恒成立.
(1)求实数的取值范围;
(2)求证:(i)在上存在极值点和零点;
(ii)对于(i)中的和,满足.
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专题01集合与常用逻辑用语、函数与导数
考点1
集合的的运算
2
3
4
5
6
7
9
10
C
D
B
D
B
D
B
考点2
命题的否定、充分必要条件
11.ACD
12.C
13.A
14.B
15.D
考点3
函数及其性质
16.D
17.C
18.D
19.B
20.D
21.C
22.D
考点4
利用导数研究函数单调性、极值最值
23.D
24.C
25.A
26.2
27.8/3
1/3
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1,+∞)
0,1)
28.(1)①单调递增区间为
;
单调递减区间为
9(t)=
n(t+1)-t+0<t≤1
②
+h2,1<t≤
(2)充要条件,证明见解析
考点5
导数综合运用
29.ACD
30.D
31.ACD
(0,+∞)
32.
3.3
23
(3)证明见解析
34.(1)答案见解析:
2)(0(∞,-1)U(-12-
9;()证明见解析.
35.(1)证明见解析
27e(1,2)
(3)证明见解析
[2km-平,2km+胃到k∈Z
77e22m-81e21n+3e2m+e
36.(1)(1)
;(ii)
41-e
(2)证明见解析
37.(12=2
203
2/3
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32=2
38.(1)1
(2)证明见解析
(3)证明见解析
39.a=0,
2)∞1]
(3)3个.
=t线
40.(1)
(2)两个零点
g”e9um
41.1,+网)
(2)(i)证明见解析:(ii)证明见解析.
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专题01 集合与常用逻辑用语、函数与导数
5大考点概览
考点01集合的基本运算
考点02命题的否定、充分必要条件
考点03函数及其性质
考点04利用导数研究函数单调性、极值与最值
考点05导数综合运用
(
集合的
的
运算
考点1
)1.(24-25高三下·浙江强基联盟·)已知集合,,则( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】解不等式化简集合,再利用交集的定义求解.
【详解】依题意,,而,
所以.
故选:C
2.已知集合,则( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】先化简集合B,再根据交集的定义可得结果.
【详解】由,得,所以.
故选:A.
3.(25-26高三上·浙江金华十校·一模)已知集合,,则集合( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】应用集合的补运算求集合即可.
【详解】由,,则 .
故选:D
4.(25-26高三上·浙江宁波·模拟)已知集合,,则( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【分析】利用交集的定义求解即可.
【详解】因为,,
所以.
故选:B
5.(25-26高三上·浙江嘉兴·一模)已知集合,则( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】根据并集的概念运算即可.
【详解】由题意可知 .
故选:D
6.已知集合,集合,则( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】根据交集的定义即可求出.
【详解】,
故选:B.
7.已知集合,,则( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】根据给定条件,化简集合,再利用交集的定义直接求解.
【详解】依题意,,,
所以.
故选:A
8.已知集合,则( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】根据集合的并集定义进行运算即可.
【详解】由题意得,集合.
所以.
故选:D.
9.已知集合,且的元素个数是一个,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】根据给定条件,利用元素与集合的关系求解即可.
【详解】由的元素个数是一个,且,得,则,
所以实数的取值范围是.
故选:C
10.(25-26高三上·浙江杭州·)设集合,则( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】求出集合,再根据交集运算求解.
【详解】,
因为,所以 .
故选:B.
(
命题的否定、充分必要条件
考点2
)
11.在中,角所对的三条边分别为,则是等腰三角形的充分条件是( )
A. B.
C. D.
【答案】ACD
【分析】对每个选项,分别应用正弦定理、余弦定理将已知等式进行边角转化,再通过三角恒等变换或代数整理,推导是否存在或的关系,若能推出,则该选项是充分条件.
【详解】选项A,根据正弦定理(为三角形外接圆半径),
因为,所以,
所以是等腰三角形,
因此能充分推出是等腰三角形,所以A正确;
选项B,根据正弦定理得,,
又,则,整理为,
则有,即,可得是等腰三角形,
或者,即,可得是直角三角形,但不一定是等腰三角形,
因此不能充分推出是等腰三角形,所以B错误;
选项C,根据正弦定理得,,又,
则,整理为,
则有,即,可得是等腰三角形,
因此能充分推出是等腰三角形,所以C正确;
选项D,根据正弦定理得,,
又,即,则,整理为,
又由余弦定理得,,
所以,即,
整理得,
则,
即,
所以,而,所以,即,
所以是等腰三角形,因此能充分推出是等腰三角形,所以D正确.
故选:ACD.
12.对实数,则“”是“”的( )
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件
C.充要条件 D.既不充分也不必要条件
【答案】C
【分析】应用不等式性质结合充分必要条件的定义求解即可.
【详解】对实数,当时,,则,
当时,,则,
则“”是“”的充要条件.
故选:C.
13.已知正数,则“”是“”的( )
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件
C.充要条件 D.既不充分也不必要条件
【答案】A
【分析】根据充分条件、必要条件的定义及对数函数的性质判断即可.
【详解】若,则,
从而,
因此“”是“”的充分条件;
若,
化简得,
即或,
即或者,
因此“”是“”的不必要条件.
故选:A.
14.(25-26高三上·浙江宁波·模拟)下面四个条件中,使成立的必要不充分条件是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】由充分必要条件的定义逐项判断即可.
【详解】对于A,,而不能推出,例如而.
所以是的充分不必要条件,故A不正确
对于B,不能推出,例如,但;而
所以是的必要不充分条件,故B正确.
对于C,不能推出,例如但;不能推出,例如,但.所以是的既不充分也不必要条件,故C错误.
对于D,因为 是增函数,所以,故是的充要条件.所以D不正确.
故选:B
15.已知,则下列条件中使成立的充要条件是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【分析】逐一分析各选项条件和能否互推即可求解.
【详解】对于A,当时,满足,但不满足,
所以不是的充要条件,故A错误;
对于B,当时,满足,但不满足,
所以不是的充要条件,故B错误;
对于C,当时,指数函数为增函数,若,则,
当时,指数函数为减函数,若,则,
所以(且)不是的充要条件,故C错误;
对于D,若,则,即,
反之,若,则,则,所以,
所以是的充要条件,故D正确.
故选:D
(
函数
及其性质
考点3
)
16.(25-26高三上·浙江杭州·)设函数,若,则( )
A.2 B.1 C.-1 D.-2
【答案】D
【分析】由题可得,令,得在上为单调递增的奇函数,由于,,利用对称性求解即可.
【详解】因为,所以,
即,
令,,所以在上为单调递增的奇函数,
由于,,
所以,则,
故选:D.
17.已知函数是奇函数,则( )
A. B. C. D.1
【答案】C
【分析】根据奇函数定义域关于原点对称得出,再应用奇函数定义结合对数运算得出参数,最后计算求解.
【详解】的定义域,由,
若,由不等式可解得函数定义域为,不关于原点对称,不可能为奇函数,
若,解得函数定义域为,
若为奇函数,必有,解得;
又,
解得,
故选:C.
18.已知函数,则( )
A. B. C.2 D.4
【答案】D
【分析】根据分段函数解析式计算可得.
【详解】因为,所以,
所以.
故选:D
19.定义在上的两个函数,恒有,则( )
A.为奇函数 B.为偶函数
C.为奇函数 D.为偶函数
【答案】B
【分析】借助函数奇偶性定义计算即可得.
【详解】由,则,
则,又定义域为,故为偶函数,故B正确;
由已知得不到与关系,也得不到是否为,故A、C、D错误.
故选:B.
20.已知点,,在曲线上,记,则存在函数,对曲线上任意一点P都有( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】确定点的轨迹后,结合函数定义逐项判断即可得.
【详解】由,可得,,
故在以原点为圆心,半径为的圆的右半圆上.
对A、C:如图:当位于点或时,有与全等,
则,即当时,可为或,可为或,
故、都不是关于的函数,故A、C错误;
对B:当时,如图,可能位于点或点处,
显然,故一个可能得到两个不同的,
故不是关于的函数,故B错误;
对D:由,则确定时,唯一确定,
则当确定时,点也唯一确定,
则每一个都有相对应的一个,
故是关于的函数,故D正确.
故选:D
21.(25-26高三上·浙江宁波·模拟)大气压强,它的单位是“帕斯卡”(Pa),它随海拔高度h(m)的变化规律可以近似的表示为(其中e为自然对数的底数,是海平面大气压强,为常数).已知宁波市海拔最高的是四明山的主峰,主峰上一处的海拔约为1018m,大气压强为90900Pa,宁波城区一处的海拔约为4m,大气压强为101000Pa.现测得某山峰上一处的大气压强为80800Pa,请估计该处的海拔高度(单位:m)位于以下哪个范围内?( )(参考数据:,)
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】结合题意与对数的运算性质求解海拔高度,再判断范围即可.
【详解】设城区的压强为,四明山的压强为,
由题意得,,
两式作除法可得,解得,
对于目标点,可得,由已知得,
两式作除法可得,解得,
则
,在内,故C正确.
故选:C
22.(25-26高三上·浙江嘉兴·一模)若实数满足,则下列结论不可能成立的是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【分析】根据题意,分及两种情况讨论,结合对数函数的单调性,逐一判断,即可得到结果.
【详解】由,得,
由选项知只需要讨论及两种情况.
当时,,
所以,
因为函数在上单调递增,所以,即,
得成立,故A正确;
又因为,所以,
即,得,所以,故B正确;
当时,,
所以,
因为函数在上单调递增,
所以,即,得成立,故C正确;
因为,所以,
所以,
得,即,故D错误,
故选:D.
(
利用
导数研究函数单调性、极值最值
考点4
)
23.已知三次函数,若不等式的解集为,则的值为( )
A.0 B.1 C.2 D.4
【答案】D
【分析】求导,确定函数的单调区间,和极值,进而可求解.
【详解】由,求导可得:,
由,得或,由,得,
所以在单调递增,在单调递减,
所以当时,极大值为4,
即当时,,
又当时,极小值为0,当时,,
且函数在单调递减,在单调递增,
即当时,,当时,,
综上可知不等式的解集为,
故选:D
24.在中,斜边,为边上的高,的平分线交于点,当最大时,的值为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】设,利用直角三角形求得,令,记,利用导数法求得最大时的值.
【详解】设,因为,所以,,
所以,
所以,
令,记,
则,,
令得,令得,令得,
所以在上单调递增,在上单调递减,
所以时,即取到最大值,此时 .
故选:C
25.(24-25高三下·浙江强基联盟·)已知函数,,有恒成立,则a的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】由转换成,或,在上恒成立,进而转化成求最值即可求解;
【详解】等价于,即 ,故有,或,在上恒成立,
即或在上恒成立,
令,得,
可得:在单调递增,在单调递减,
由,当,,,
令,由基本不等式可得,当且仅当时取等号,
当,,
对于在上恒成立,
可得解得:
对于在上恒成立,
可得:,解得
故a的取值范围为.
故选:A.
26.(25-26高三上·浙江杭州·)函数在上的最小值为__________.
【答案】2
【分析】由,求出,结合导数研究函数在上的单调性即可求出其最小值.
【详解】由题可得:,解得:,
所以,则,令,解得:,
令,解得:,令,解得:,
所以在上单调递减,在上单调递增,
所以
故答案为:
27.已知函数,记在点(其中)处的切线与y轴交点的纵坐标为,若对任意的恒成立,则实数的最小值为__________.
【答案】/
【分析】利用导数的几何意义,求出切线方程为,进而可得,结合条件,利用裂项相消法得对任意的恒成立,即可求解.
【详解】因为,则,所以,
所以在点处的切线方程为,
令,得到,所以,
则,
所以,
由对任意的恒成立,即对任意的恒成立,
即对任意的恒成立,又,易知,
所以,
故答案为:.
28.已知函数在定义域上连续且可导,对于正实数,记和分别为函数在区间上的最大值和最小值,函数.
(1)设;
①求的单调区间;
②当时,求函数的解析式.
(2)请判断“函数单调递增”是“函数单调递增”的什么条件?并给出证明.
【答案】(1)①单调递增区间为;单调递减区间为;②
(2)充要条件,证明见解析
【分析】(1)①求导,利用导数求的单调区间;②根据的单调性分和两种情况,结合的定义分析求解;
(2)根据题意结合单调递增的定义以及反证法,从充分性和必要性两个方面分析证明.
【详解】(1)①由题意可知:的定义域为,且,
由,解得;由,解得;
所以的单调递增区间为;单调递减区间为;
②由①知,当时,在上单调递减,
则,,
所以;
当时,在上单调递减,在上单调递增,
则;,
令,则,
当时,;当时,;
可知在上单调递增,在上单调递减,
则,即,
可得,即,则,
所以;
综上所述:.
(2)“函数单调递增”是“函数单调递增”的充要条件,
①充分性:因为单调递增,则,
可得,所以函数单调递增;
②必要性:当函数单调递增时,
假设函数不是单调递增,则存在,使得,
下面讨论在上的单调性情况:
(i)若在上为常数函数,则,,
可得,这与单调递增矛盾;
(ii)若在上为单调递减函数,则,,
可得,这与单调递增矛盾;
(iii)若在上有极值点,则在该极值点左、右单调区间之中必有一个单调递减区间,
由(ii)同理可得,这与单调递增矛盾;
综上所述:假设不成立,即函数是单调递增函数;
故“函数单调递增”是“函数单调递增”的充要条件.
(
导数综合运用
考点
5
)
29.(25-26高三上·浙江金华十校·一模)已知函数在处取得极小值,为其导函数,则( )
A. B.
C.的解集为 D.
【答案】ACD
【分析】对于A,根据在处取得极小值即可求解;对于B,根据和到对称轴的距离即可判断;对于C,对进行因式分解即可求解;对于D,因为时,、,再结合的单调性以及、的函数值即可求解.
【详解】对于A,,由题意可知,解得,此时,故A正确;
对于B,由,其为二次函数,开口向上,对称轴为,
则到对称轴的距离为,到对称轴的距离为,
结合开口向上的二次函数图像特点可知,离对称轴较远的点函数值更大,也即,即,故B错误;
对于C,解不等式,即,整理为,
因式分解得,解得,故解集为,故C正确;
对于D,对于,有,当且仅当时取等号,同时,
由于,当或时,,单调递增;
当时,,单调递减,
所以,,所以,故D正确.
故选:ACD.
30.若关于的方程恰有四个不同的实根,则( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】令,可得或,构造函数,则,结合导数可得函数性质,从而得到与的根的关系,即可得间关系,从而可得与间关系;再借助作差法,结合导数计算可得与关系,即可得解.
【详解】由,则或,
则或,令,则,
当时,,当时,,
故在、上单调递减,在上单调递增,
又当时,,,
故当或时,仅有一根,当时,有两根,
又,则最多有两根,
由题意可得与共有四个不同根,
故,设两根分别为、,且,
则两根分别为、,则,
则有或,
若,则、、、,
若,则、、、,
故,,
由,则,即有,故D正确,C错误;
,,
则,
令,则,
则当时,,则在上单调递增,
由,则,即,
即,即有,故A、B错误.
故选:D.
31.(25-26高三上·浙江嘉兴·一模)已知函数,则下列说法正确的是( )
A.的单调递减区间是
B.若,则方程有两个不等的实根
C.若点是曲线上的动点,则点到直线距离的最小值为
D.若过点可以作曲线的三条切线,则
【答案】ACD
【分析】对A,由及函数连续性可判断;对B、D,将问题转化为两个函数图象交点的个数问题,画出函数的大致图象,结合图象可判断;对C,当在点处的切线与直线平行时,点到直线的距离最小,求出点坐标,用点到直线距离公式求最值.
【详解】对于A:,由得,又函数在连续,
所以的单调递减区间是,A正确;
对于B:当时,单调递增;
当时,单调递减;
当时,取得最大值,又时,;
时,,所以的图象大致如图:
当时,函数与函数图象有两个交点,
即方程有两个不等的实根,B错误;
对于C:当曲线在点处的切线与直线平行时,点到直线的距离最小,
设点,则,解得,此时,
点到直线的距离,C正确;
对于D:设过点的切线切点为,则,整理得,
若过点可以作曲线的三条切线,则函数与函数有三个交点,
对函数,
当时,函数单调递减;
当时,函数单调递增;
当时,函数单调递减.
又当时,;当时,;时,;时,,
所以函数的图象大致如下:
则当时,函数与函数有三个交点,
此时过点可以作曲线的三条切线,D正确.
故选:ACD.
32.(25-26高三上·浙江宁波·模拟)已知函数有两个零点,则实数的取值范围是__________.
【答案】
【分析】根据已知函数的性质,把函数有两个零点转化为方程有两个不同的根,构造函数并求导,利用导数分析函数单调性,从而求解实数的取值范围.
【详解】函数有两个零点,
有两个不同的根,
当时,左边为,右边为,左边不等于右边,故不是方程的解;
当时,,
令,求导得,
,
,
在上单调递增,在上单调递增,
当时,,且,
当时,,
当时,,当时,,,
函数图像如下图所示,
要使与的图像有两个交点,则需满足,此时与在和上各有一个交点.
实数的取值范围为,
故答案为:.
33.(25-26高三上·浙江宁波·模拟)已知函数.
(1)若曲线在点处的切线方程为,求实数的值;
(2)若对恒成立,求整数的最小值;
(3)当时,证明:在上存在唯一零点和唯一极小值点,且.
【答案】(1)
(2)
(3)证明见解析
【分析】(1)求得,根据题意,得到,即可求解;
(2)由,可得,当时,由,不符合题意,得到,
法一:当时成立,分和,利用函数,以及函数的单调性,证得;法二:当时成立,此时,分和,两种情况讨论,结合导数求得函数的单调性,进而证得;
(3)由(2)知在上递增,利用零点存在性定理,得到存在,使得,求得函数的单调性,得到存在,使得,得到单调性,结合,,即可求解.
【详解】(1)解:由函数,可得,
因为曲线在点处的切线方程为,
所以,解得.
(2)解:由,且,
由,可得,
当时,,,不符合,故,
法一:当时成立,此时,
当时,,
令,可得,
所以在递增,在递减,
又,,所以,即.
当时,可得,所以.
所以当时,均有对恒成立,
综上所述,整数的最小值为.
法二:当时成立,此时,
当时,,令,
可得在上递增,
因为,,
所以存在,使得,即,
又因为,所以,
则,
所以在递增,有,
当时,,
所以,也成立.
综上所述,整数的最小值为.
(3)证明:由,可得,
令,可得,
当时,在上递增,
而,,所以存在,使得,
所以在单调递减,在单调递增,
又,,,
所以存在,使得,所以在递减,在递增,
又当时,,所以在递增,
所以在单调递减,在单调递增,
所以是在上的唯一极小值点;
此时,,
所以在,即上存在唯一零点,使得,
下证:.
因为,所以,又因为在递增,只需证,
因为是的唯一极小值点,可得,即,可得
又因为,即,
因为,只需证明:,
令,其中,
则,
所以在上单调递增,,
所以成立,证毕,
所以在上存在唯一零点和唯一极小值点,且.
34.已知函数.
(1)讨论函数的单调性;
(2)若函数有三个不同的零点.
(i)求实数的取值范围;
(ii)若,证明:.
【答案】(1)答案见解析;
(2)(i);(ii)证明见解析.
【分析】(1)求,按照,,讨论求解;
(2)(i)当时,函数有三个零点需要满足极大值且极小值,联立不等式组求解实数的取值范围.
(ii)由,不妨设.
要证即,构造函数,求构造函数,求,求出在区间上单调性,由,得到在区间上单调性,得到,故得到在区间上单调性,得到,即,得证.
【详解】(1),
,,
,或,
当时,,的解为或,
的解为,
的单调递增区间为,单调递减区间;
当时,,的解为或,
的解为,
的单调递增区间为,单调递减区间;
当时,,的增区间为.
综上可知,
当时, 的单调递增区间为,单调递减区间;
当时, 的单调递增区间为,单调递减区间;
当时, 的单调递增区间为.
(2)(i)当时,,的解为或,
的解为,
的增区间为,减区间;
函数有三个不同的零点,
,,
解不等式,整理得,
,,,,
在上是单调递增函数,
,在上恒成立,
在上恒成立,无解,
即不等式组 无解;
当时,,的解为或,
的解为,
的增区间为,减区间;
,,
解不等式,整理得,
,,,
当时,,当时,,
在上是单调递增函数,在上是单调递减函数,
,在上恒成立,
的解为且;
解不等式,整理得,解得;
综上可知,不等式的解为且,
所以实数的取值范围为;
当时,,的增区间为,
不满足函数有三个不同的零点.
综上可知,实数的取值范围为.
(ii)因为,不妨设.
已知,
要证, 只需证,只要证,
即
令,
则,
令,
则,
且,,,
,
故在区间上单调递减,所以,
故在区间上单调递减,
所以,故在区间上单调递减,
因此,即,得证.
所以.
35.在正弦曲线上有一点,按照如下方式依次构造点:作曲线在处的切线与轴交于点,过点作轴的垂线与正弦曲线交于点,记的坐标为,已知,设.
(1)证明:;
(2)若对任意正整数,都有成立,求的取值范围;
(3)若,证明:对任意正整数,有成立.
【答案】(1)证明见解析
(2)
(3)证明见解析
【分析】(1)记函数,求导,根据导数可得,进而得证;
(2)根据导数的几何意义可得直线的方程为,将点代入得,由题意可得,记,求导,根据单调性结合零点存在性定理归纳即可求解;
(3)由(2)可得当时且,由得,计算即可求解.
【详解】(1)记函数,则
因此在上单调递增,故,所以即.
(2)由题意可得直线的方程为,
将点代入,得,即.
由题意得即,由(1)得,即
另一方面,记函数,则,
令,则,
故在上单调递增,故,
即,故在上单调递增,而,
由零点存在定理可得存在唯一使得即.
因此当时,,而为偶函数,
故当时,.
当时,.假设时,则
,故.
由此归纳可得
所以即.
综上所述,的取值范围为.
(3)由(2)得当时且,故.
另一方面,,故
故
所以.
36.已知函数,,(为自然对数的底数).
(1)当时,
(i)求的单调递增区间;
(ii)记为函数在上从小到大排列的第个极值点,求数列的前20项和.
(2)当时,求证:对任意的,恒成立.
【答案】(1)(i);(ii)
(2)证明见解析
【分析】(1)(i)求导,利用导数结合余弦函数性质求单调区间即可;(ii)根据函数单调性和极值点分析可知数列是以首项为,公差为的等差数列,整理可得,利用错位相减法运算求解;
(2)整理可得,结合题中范围可得,再结合分析证明即可.
【详解】(1)由题可得:,
(i)令,则,
可得,解得,
所以的单调递增区间为;
(ii)令,则,
可得,解得,
则函数的单调递增区间为,单调递减区间为,
可知函数的极值点为,
且,则函数的极值点依次为,,,,
可知数列是以首项为,公差为的等差数列,
则,,
令,
记数列的前20项和为,
则,
可得,
两式相减得
整理可得.
(2)由题可得:
,
因为,,则,,,
可得,
构造,则,
可知在内单调递增,则,
即,
且,,,
可得,,即,
则
,
即,
所以对任意的,恒成立.
37.已知函数.
(1)若函数在点处的切线过点,求a的值;
(2)试给出a的一个整数值,使存在唯一的极值点,并说明理由;
(3)若存在,使不等式对任意的成立,求b的最小值.
【答案】(1)
(2)
(3)
【分析】(1)求出切点,再求导求出斜率,写出点斜式方程,即可求出a的值;
(2)赋予一个a的值,使得导函数仅有一个零点即可;
(3)由题目条件可知 恒成立 ,通过分析的取值范围得到 的最大值,进而求出使不等式对任意的成立时b的最小值.
【详解】(1)由题可知,
切点,斜率,
切线方程:,
代入,解得:.
(2)取,存在唯一的极值点在存在唯一的变号零点,
当时,记 ,
又,
所以在存在唯一的变号零点,
当时,,无零点,
故在存在唯一的变号零点.
(3) 恒成立 ,下面研究 的最大值.
当 时,
由(2)知存在唯一的 使得 ,
且 在 上单调递增, 上单调递减,即 ,
当 时,
若 ,则 ,当 时, ,
当 时, ,而 ,
若 ,则 ,
当 时, ,
当 时, ,
当 时, ,而 ,
结合知 ,
所以 ,
因为与是对应关系,故存在实数满足不等式恒成立,
即满足存在实数,使,即,
记,
有,当时,单调递减,
当时,单调递增,即,
故的最小值为,此时.
38.(25-26高三上·浙江杭州·)已知函数,为的导数,其中为自然对数的底数.
(1)求;
(2)证明:当时,;
(3)设,对任意的,若,求证:.
【答案】(1)1
(2)证明见解析
(3)证明见解析
【分析】(1)求导数,代入即可求得结果;
(2)令,求导数由基本不等式得到最值,然后得到函数在上单调,从而得到最值,即可得证;
(3)由(2)得到,然后得到的不等式,从而可求得不等式左边的范围,从而得证.
【详解】(1),
所以;
(2)设,
,
所以在上单调递增,当时,,
所以,当时,成立.
(3)因为,则,
由(2)知,即,
∴
所以.
原式
39.(25-26高三上·浙江金华十校·一模)已知函数.
(1)求在处的切线方程;
(2)若恒成立,求实数的取值范围;
(3)当时,讨论在区间上零点的个数.
【答案】(1);
(2);
(3)3个.
【分析】(1)应用导数的几何意义求切线方程;
(2)法一:应用分离参数法有,再应用导数研究右侧的单调性求最小值,即可得参数范围;法二:应用必要性探路,问题化为,令,再证明,时,恒成立,确保充分性成立,即可得;
(3)由题设得是函数的一个零点,讨论、、,并利用导数研究函数的零点个数,即可得.
【详解】(1)由,则,显然,所以切线方程为;
(2),此时,
法一:分离参数法,从而,
令,则,
所以,,
所以在单调递减,在单调递增,
因此,故的取值范围为;
法二:必要性探路,,
令,,
下证:,时,恒成立,
由一次函数在上递减,
则,
在和上恒成立,且时,
所以恒成立,故的取值范围为;
(3)在区间上有3个零点,理由如下:
由于,所以是函数的一个零点,,
当时,此时恒成立,又由(1)知恒成立,
从而恒成立,所以在区间上没有零点;
当时,此时,,
若是的导数,则,
由于恒成立,所以,即在上单调递增,
从而存在使得,且,,
即在区间上递减,区间上递增,从而,
又,所以在有唯一零点,即在上有唯一零点;
当时,此时,从而,
由于时,,所以,
又,从而恒成立,
即在上恒成立,所以在区间上单调递增,
因为,,
因此在区间上有唯一零点,
综上所述,函数在区间上有3个零点.
40.(24-25高三下·浙江强基联盟·)已知函数,其中.
(1)若函数是偶函数,求;
(2)当时,讨论函数在上的零点个数;
(3)若,,求的取值范围.
【答案】(1)
(2)两个零点
(3)
【分析】(1)由偶函数的定理建立等式,求出;
(2)代入,得到,写出,令后在求导.由解析式可知当时,恒成立.当时,,得到单调递增,由二分法知道在存在唯一零点.由此知道函数的单调区间,再由二分法得到函数零点.
(3)当时,恒成立,所以当时,由,求出的范围.再将的范围分为,,三个范围,由三角函数的性质以及导函数判断函数单调性建立不等式,最后求出的范围.
【详解】(1)因为函数是偶函数,所以.
即,
解得:.
(2)当时,.
,,
令,则.
当时,,
当时,,单调递增,
又,,
所以存在,使得.
,,单调递减,,,单调递增,
而,,,所以在上存在一个零点.
综上,函数在有两个零点.
(3)当时,;当时,,
则或.
(ⅰ)当时,,,成立;
(ⅱ)当时,
若,则,单调递增,
所以;
若,则,,成立;
(ⅲ)当时,若,则成立;
只要考虑,此时令,
则,递增,,,
所以存在,使得,
若,则,递减;若,则,递增.
所以,解得.
此时,所以,从而.
若,则函数,当时,显然成立,当时,因为,所以恒成立,即符合题意
综上,.
【点睛】方法点睛,本题是函数综合问题,考查了利用导函数得到函数单调性,由函数单调性解决不等式恒成立问题.本题需要先通过三角函数的值域先得到不等式在某个区间恒成立,再通过某个特殊值得到的范围,然后通过函数解析式的特殊性,分别讨论的范围内不等式恒成立.本题用到了隐零点的方法求得函数的最小值,要想不等式大于等于零恒成立,转变为最小值大于等于零,然后解得的范围.
41.(25-26高三上·浙江嘉兴·一模)已知函数.当时,恒成立.
(1)求实数的取值范围;
(2)求证:(i)在上存在极值点和零点;
(ii)对于(i)中的和,满足.
【答案】(1);
(2)(i)证明见解析;(ii)证明见解析.
【分析】(1)由已知可得,然后分类讨论时,是否恒成立,即可求解;
(2)(i)对函数求导,确定函数的单调性,然后结合零点存在定理即可解决;
(ii)由(i)知成立,只要证出即可,构造新函数,通过函数的单调性证明成立,从而证得不等式.
【详解】(1),求导可得,
观察可知在上单调递增,所以.
①当时,恒成立,所以在上单调递减,,不满足题意;
②当时,在上单调递增,
所以,使得,当时,,在上单调递减,
所以时,,不满足题意;
③当时,恒成立,所以在上单调递增,,满足题意.
综上,.
(2)(i),其中,
则,,
当时,,
由知,成立,
所以在上无零点,即在上无极值点.
当时,令,
则在上单调递增,,
由知,,
所以使得,当时,,即单调递减,
所以;
当时,,即单调递增,
因为,所以,使得,
当时,单调递减;
当时,单调递增,
所以在上存在唯一极小值点.
故,又因为,
所以存在使得,
所以在上存在唯一零点,得证.
(ii)由(i)知成立,下面证明.
由(i)知,所以,
因为在上单调递增,要证,只需要证明.
因为,所以,
由(i)知,得,
所以,
由(1)知,当时,,所以,
令,其中,
则恒成立,
所以在上单调递增,所以,即成立,
所以成立,即,
综上所述,得证.
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