内容正文:
导数及其应用(解答题)
导数及其应用(必做题)
1.(2025-四川绵阳模拟预测)已知函数f()=xnx+kx+,k∈R.
(1)若曲线y=f(x)在点(L,f)处的切线与y轴垂直,求函数f(x)的单调区间;
(2)若f(x)≥0对x>0成立,求实数k的取值范围.
2.(25-26高三上广西南宁.开学考试)已知函数f(x=lnx-ax(aeR.
(1)讨论f(x)的单调性;
(2)若f(x)有最大值且为a+1)lna-a.则求a的值.
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3.(2024全国甲卷高考真题)已知函数fx=ax-1-lnx+1.
(1)求∫(x)的单调区间;
(2)当a≤2时,证明:当x>1时,fx<e-恒成立.
4.(25-26高三上湖北孝感-阶段练习)已知函数f(x)=x3-3x.
(1)求y=f(x)在区间[-2,3]上的最值:
(2)若过点P(2,)存在3条直线与曲线y=f(x)相切,求实数t的取值范围.
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导数及其应用(选做题)
5.(2025·辽宁.模拟预测)
已知函数f(x)=mr+
(x+102
(1)求出函数f(x)在
上的最值
(2)若关于x的不等式n(ex)-2ax>a(x2+1存在唯一的整数解,求实数a的取值范围,
6.(25-26高三上内蒙古巴彦淖尔阶段练习)已知函数)=e-2(x>0,g)=nx.
(1)求函数h(x)=f(x)+g(x)在[l,e]上的最值及其零点个数;
(2)若对于任意的0<x,<x2,均有fx)-gx)<f(x)-gx2),求a的取值范围.
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7.(25-26高三上河北·开学考试)己知函数f(x)=alnx+二x2-(a+1)x,其中a≠0.
(1)求f(x)的单调区间;(2)若函数f(x)有两个不相等的零点x,x2·①求实数a的取值范围;②证明:x+x,>2
8.(2025浙江宁波.模拟预测)己知函数f(x)=m(1-x)-nx-1.
(1)当m=2时,求曲线y=f(x在点1,f(1)处的切线方程;(2)若f(x)的极小值小于-1,求m的取值范围:
(3)当m>1时,证明:g(x)=f(x)+xe-m有2个零点.
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导数及其应用(必做题)
1.(2025·四川绵阳·模拟预测)已知函数,.
(1)若曲线在点处的切线与y轴垂直,求函数的单调区间;
(2)若对成立,求实数k的取值范围.
【答案】(1)单调递减区间为,单调递增区间为
(2)
【难度】0.65
【知识点】已知某点处的导数值求参数或自变量、利用导数研究不等式恒成立问题、利用导数求函数的单调区间(不含参)、由导数求函数的最值(不含参)
【分析】(1)先根据题意得到的定义域及,再根据即可得到的值,进而根据的正负可得到函数的单调区间;
(2)先根据题意分离参数,再构造函数,进而通过求导分析其单调性即可得到的取值范围.
【详解】(1)依题意得的定义域为,,
由曲线在点处的切线与轴垂直,
则,得,
所以,
当时,,,则;
当时,,,则,
故的单调递减区间为,单调递增区间为.
(2)由得,
令,
则,
令,得,
当时,;当时,,
所以的单调递减区间为,单调递增区间为,
所以,
所以,即.
故的取值范围是.
2.(25-26高三上·广西南宁·开学考试)已知函数.
(1)讨论的单调性; (2)若有最大值且为.则求的值.
【答案】(1)答案见解析
(2)
【难度】0.65
【知识点】利用导数求函数(含参)的单调区间、已知函数最值求参数
【分析】(1)分类讨论求导数,根据导数正负判断函数单调性;
(2)求导数得出函数单调性再根据最大值求参数.
【详解】(1)由题意可得的定义域为,且.
当时,恒成立,则在上单调递增;
当时,由,得,由,得,
则在上单调递增,在上单调递减.
综上,当时,在上单调递增;当时,在上单调递增,在上单调递减.
(2)由(1),当时,在上单调递增,则无最大值,即不符合题意.
当时,在上单调递增,在上单调递减,
则,由已知
则,令,
则,
当时,,在上单调递增,
当时,令,则,
所以在上单调递减,,即,
则在上单调递增,
又,
所以是的唯一解,
综上,.
3.(2024·全国甲卷·高考真题)已知函数.
(1)求的单调区间; (2)当时,证明:当时,恒成立.
【答案】(1)见解析
(2)见解析
【难度】0.65
【知识点】利用导数证明不等式、利用导数求函数(含参)的单调区间
【分析】(1)求导,含参分类讨论得出导函数的符号,从而得出原函数的单调性;
(2)先根据题设条件将问题可转化成证明当时,即可.
【详解】(1)定义域为,
当时,,故在上单调递减;
当时,时,,单调递增,
当时,,单调递减.
综上所述,当时,的单调递减区间为;
时,的单调递增区间为,单调递减区间为.
(2),且时,,
令,下证即可.
,再令,则,
显然在上递增,则,
即在上递增,
故,即在上单调递增,
故,问题得证
4.(25-26高三上·湖北孝感·阶段练习)已知函数.
(1)求在区间上的最值;
(2)若过点存在3条直线与曲线相切,求实数的取值范围.
【答案】(1)最大值是18,最小值;
(2).
【难度】0.65
【知识点】求过一点的切线方程、利用导数研究方程的根、由导数求函数的最值(不含参)
【分析】(1)求出函数的导数,再求出在指定区间上的最值.
(2)设出切点坐标,利用导数的几何意义求出切线方程,再利用导数,结合函数的零点个数求出的范围.
【详解】(1)函数,,求导得,
当或时,;当时,,
函数在上单调递增,在上单调递减,
而,,
所以函数的最大值是18,最小值.
(2)设过点的直线与曲线相切的切点为,
由(1)得切线斜率,切线方程为,
由切线过点,得,整理得,
令,求导得,
当或时,;当时,,
函数在上单调递减,在上单调递增,
函数在处取得极小值,在处取得极大值,
由过点存在3条直线与曲线相切,得方程有3个互不相同的解,
即直线与函数的图象有三个交点,
在同一坐标系内作出直线与函数的图象,如图:
观察图象得当时,直线与函数的图象有三个交点,
所以实数的取值范围是.
导数及其应用(选做题)
5.(2025·辽宁·模拟预测)已知函数
(1)求出函数在上的最值
(2)若关于的不等式存在唯一的整数解,求实数的取值范围.
【答案】(1);
(2)
【难度】0.65
【知识点】由导数求函数的最值(不含参)、利用导数研究能成立问题
【分析】(1)求导,利用导数研究函数的单调性,结合区间端点函数值比较大小即可求解最值;
(2)把不等式化为,由的单调性结合端点函数值分析求解即可;
【详解】(1)因为,,所以,
令,令,
因为函数,在上单调递减,
所以在上单调递减,又,
所以方程得解为,
,的变化情况如下表所示.
x
e
+
+
0
单调递增
单调递减
所以,在区间上单调递增,在区间上单调递减.
当时,有极大值,也是的最大值.
又因为,,
所以,所以为的最小值.
(2)因为,所以不等式可化为,
由(1)可知在区间上单调递增,在区间上单调递减.
因为的最大值,,
所以,时,最大,所以不等式,
即存在唯一的整数解只能为1,
所以,所以
所以a的取值范围为.
6.(25-26高三上·内蒙古巴彦淖尔·阶段练习)已知函数.
(1)求函数在上的最值及其零点个数;
(2)若对于任意的,均有,求的取值范围.
【答案】(1)最大值为,最小值为,只有1个零点;
(2)
【难度】0.65
【知识点】由函数在区间上的单调性求参数、利用导数研究双变量问题、利用导数研究不等式恒成立问题、利用导数研究函数的零点
【分析】(1)利用导数计算函数的单调性计算最值,再根据零点存在性定理确定零点个数即可;
(2)构造函数,将问题化为函数定义域上单调递增,即恒成立,分离参数,再利用导数研究函数的单调性、最值计算即可.
【详解】(1)易知,
则定义域上恒成立,
所以在上单调递增,则,
即最大值为,最小值为,
又,根据零点存在定理和函数的单调性,则在上只有一个零点;
(2)设,则对于任意的,均有,
即在上单调递增,
所以在上恒成立,
即在上恒成立,
令,则,
令,则,即在上单调递增,
又,则在上单调递减,在上单调递增,
所以,故.
7.(25-26高三上·河北·开学考试)已知函数,其中.
(1)求的单调区间;
(2)若函数有两个不相等的零点.
①求实数a 的取值范围;
②证明:
【答案】(1)答案见解析;
(2)①;②证明见解析.
【难度】0.4
【知识点】利用导数求函数(含参)的单调区间、利用导数研究函数的零点、根据函数零点的个数求参数范围、利用导数证明不等式
【分析】(1)求出函数的定义域及导数,再分类讨论求出函数的单调区间.
(2)①由(1)的结论,结合极大值、最小值及零点存在性定理求出范围;②根据给定条件,构造函数并利用极值点偏移推理得证.
【详解】(1)函数的定义域为,,
求导得,
当时,由,得;由,得,
函数在上单调递减,在上单调递增;
当时,由,得;由,得或,
函数在上单调递减,在上单调递增;
当时,恒成立,函数在上单调递增;
当时,由,得;由,得或,
函数在上单调递减,在上单调递增,
所以当时,函数的递减区间为,递增区间为;
当时,函数的递减区间为,递增区间为;
当时,函数的递增区间为;
当时,函数的递减区间为,递增区间为.
(2)①由(1)知,当时,函数在上单调递增,最多一个零点,不符合题意;
当时,函数在处取得极大值,最多一个零点,不符合题意;
当时,函数在处取得极大值,最多一个零点,不符合题意;
当时,,
由函数有两个不相等的零点,得,则,
当从大于0的方向趋近于0时,趋近于正无穷大,函数在上有唯一零点;
而,函数在有唯一零点,
因此当时,函数有两个不相等的零点,
所以实数a 的取值范围是.
②由①知,当时,函数有两个不相等的零点,不妨令,
令函数,求导得
,函数在上单调递减,
则,即当时,,于是,
因此,又,函数在上单调递增,
则,所以.
8.(2025·浙江宁波·模拟预测)已知函数.
(1)当时,求曲线在点处的切线方程;
(2)若的极小值小于,求m的取值范围;
(3)当时,证明:有2个零点.
【答案】(1)
(2)
(3)证明见解析
【难度】0.4
【知识点】根据极值求参数、求在曲线上一点处的切线方程(斜率)、利用导数研究函数的零点、求已知函数的极值
【分析】(1)利用导数的几何意义求得切线斜率,由点斜式即可得到切线方程;
(2)函数求导后,根据参数的取值分类讨论,得到时,极小值,构造函数,求导推得,即可求得不等式的解集;
(3)由得,令,则,令,求导判断在区间上单调递增,结合零点存在定理,推得,使得,求出的最小值为,由可得,,故得的最小值,由即可判断函数,即函数的零点个数.
【详解】(1)当时,,则,
所以,,
则曲线在点处的切线方程为,
整理得:.
(2)函数的定义域为,且,
① 当时,易得,在上单调递减,则无极小值,不合题意;
② 当时,由,得,即在上单调递增;
由,得时,即在上单调递减,
所以的极小值为:,
因为的极小值小于,所以,即.
令,则,
所以当时,,当时,,
则在上单调递增,在上单调递减,
因为,所以由可得.
(3).
令,得,
令,则与有相同的零点,
且.
令,则,
因为,则,所以在区间上单调递增,
又,,所以,使得,
所以当时,,即;当时,,即,
所以在单调递减,在单调递增,
所以的最小值为.
由,得,
即,
令,,则,则在单调递增.
因为,所以,则,
所以,从而,,
所以的最小值.
当趋近于0时,趋近于0或时,趋近于,
又因,所以,
所以有2个零点,故有2个零点.
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