摘要:
**基本信息**
以导数应用为主线,从基础图象关系到含参单调区间讨论,构建“概念理解-直接应用-参数探究-综合讨论”的递进式训练体系,培养抽象能力与推理意识。
**专项设计**
|模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑|
|----|-----------|----------|----------|
|函数与导函数图象关系|6题|图象辨析与解集求解|从形到数建立导数与单调性直观联系|
|不含参单调区间|6题|单调区间直接求解|巩固导数判断单调性的基本方法|
|由单调性求参数|6题|恒成立问题求解|深化导数与函数增减性的逻辑关联|
|存在单调性求参数|8题|存在性问题探究|提升参数范围分析的推理能力|
|区间不单调求参数|6题|极值点存在性判断|强化导数应用的逆向思维|
|含参单调区间(单根型)|6题|单根分类讨论|构建含参问题的分类框架|
|含参单调区间(二次型)|6题|二次函数根的分布|拓展导数应用的代数推理|
|含参单调区间(求根公式)|4题|求根公式应用|完善复杂含参问题的求解路径|
内容正文:
专题06 导数与函数的单调性
考点一 函数与导函数图象之间的关系
考点二 利用导数求函数的单调区间(不含参)
考点三 由函数在区间上的单调性求参数
考点四 由函数在区间上的存在单调性求参数
考点五 由函数在区间上的不单调求参数
考点六 利用导数讨论含参函数的单调区间(单根型)
考点七 利用导数讨论含参函数的单调区间(二次型)
考点八 利用导数讨论含参函数的单调区间(利用求根公式)
考点一 函数与导函数图象之间的关系
1.(多选)如图是函数的导函数的图象,则下列判断正确的是( )
A.在区间上单调递增 B.在区间上单调递减
C.在区间上单调递增 D.在区间上单调递增
【答案】BC
【分析】根据导数的图象判断区间导数值的符号,进而依次判断各项对应区间中的单调性.
【详解】由图知,在区间上,在区间上,
所以在、上不单调,在上单调递减,在上单调递增.
故选:BC
2.可导函数的导函数的图象如图所示,则下列判断正确的是( )
A.函数在区间上单调递增
B.函数在区间上单调递减
C.函数在区间上单调递增
D.函数在区间上单调递减
【答案】C
【分析】根据图象确定在各个区间的正负,从而得到在各个区间上的单调性,进而做出判断.
【详解】由图象可知,在上,在上,
所以在,上单调递减,在,上单调递增,
所以在,,上不单调,故A,B,D错误,
在上单调递增,故C正确.
故选:C.
3.函数的大致图象如图所示,设的导函数为,则的解集为( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【分析】根据图像判断的正负及通过的单调性判断的正负,即可求解.
【详解】由函数的图象可知,当和时,;
当时,;
又由图可知当时,函数单调递增,则;
当时,函数单调递减,则,
所以的解集为.
故选:C.
4.已知定义在上的函数的图象如图所示,则不等式的解集为( ).
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】由分式不等式得或,根据图象的单调递增和递减区间,得到或的解集,分别求出两个不等式组的解集,得到原不等式的解集.
【详解】,或,即或.
由图可得,当或时,单调递增,则;当时,单调递减,则;
由,解得;由,解得.
不等式的解集为.
5.若是定义在区间上的函数,其图象如图所示,设的导函数为,则的解集为______.
【答案】
【详解】由可得:或,
由图可知当时,可得,则,
当时,可得,则,
所以的解集为:.
6.已知函数的导函数的图像如图所示,则的图像可能是( )
A.B.C. D.
【答案】B
【详解】由导函数的图像可知,当时,,当时,,当时,,
所以函数在上单调递减,在上单调递增,在上单调递减,所以B正确,A,C,D错误.
考点二 利用导数求函数的单调区间(不含参)
7.函数的单调递增区间为( )
A. B.
C., D.,
【答案】C
【详解】由题设,且,
若,则或,
所以函数的单调递增区间为,.
8.已知函数.
(1)若,求曲线在点处的切线方程;
(2)在(1)的条件下,求函数的单调区间.
【答案】(1)
(2)单调递增区间为,,单调递减区间为
【分析】(1)根据导数的几何意义求得切线的斜率,从而得到切线的方程;
(2)利用导数分析函数的单调性可得.
【详解】(1)因为,所以,即,
因此函数为.
所以,,,
所以所求切线方程为,即.
(2)由(1)知,函数的定义域为,
,
令,解得,或,
令,解得,
所以函数的单调递增区间为和,单调递减区间为.
9.已知函数,则的单调增区间为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】的定义域为,
,令,得,
故的单调增区间为.
10.函数的单调递增区间是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】函数的定义域为,求导得,
由,得,解得,所以函数的单调递增区间为.
11.函数的单调递减区间是___________.
【答案】、
【分析】求出函数的定义域,利用导数与函数单调性的关系可求得答案.
【详解】函数的定义域为,,
由可得或,故函数的单调递减区间为、.
12.函数的单调递增区间为( )
A.和 B.
C. D.
【答案】C
【详解】函数的定义域为,
,
由,解得,
函数的单调递增区间为.
考点三 由函数在区间上的单调性求参数
13.已知函数是单调递增函数,则的取值范围是_____________.
【答案】
【分析】确定函数定义域,将单调递增转化为导函数在定义域上非负恒成立,分离参数后利用基本不等式求最值即可得到的取值范围.
【详解】函数 的定义域为,
因为是单调递增函数,故对任意恒成立,
即,分离参数得对任意恒成立,
由基本不等式,当时,,当且仅当即时等号成立,
因此,即的最大值为,故,即的取值范围是.
14.已知函数在区间上单调递增,则实数的最大值为__________.
【答案】
【分析】先求导,进而得在上恒成立,得,令,利用导数研究单调性进而求解.
【详解】由题意得:在上恒成立,所以,
令,所以,
当时,,所以在单调递增,
所以,所以,所以实数的最大值为.
15.函数.
(1)若曲线与在处有相同的切线,求的值;
(2)若在上单调递减,求的取值范围.
【答案】(1);
(2).
【分析】(1)利用与在处的导数值相等求出.
(2)求出的导数,由给定区间及单调性建立不等式求解.
【详解】(1)由,求导得,由,求导得,
由曲线与在处有相同的切线,而,则,即,
解得,此时曲线与在处的切线都为,符合题意,
所以.
(2)函数在上单调递减,则,,
即,,而,当且仅当时取等号,因此,
所以a的取值范围是.
16.已知函数在区间上为增函数,则实数m的取值范围为_________.
【答案】
【分析】先求导,进而得,即,进而求解.
【详解】由题意得:,所以在恒成立,
所以,即,所以.
17.已知函数在上单调递增,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】求出函数的导数,由给定的单调区间及单调性建立恒成立的不等式求解.
【详解】由函数在上单调递增,得,
恒成立,而当时,,则,又,
所以实数的取值范围是.
18.已知函数在区间上单调递增,则实数的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】问题转换成在上恒成立,通过分离参数求最值即可求解.
【详解】对 ,求导得 ,
因为在上单调递增,所以在上恒成立,
整理得 ,
即小于等于在上的最小值,
对求导得 ,
当时, ,得到在上单调递增,
因此最小值为 ,故,
因此实数的取值范围为.
考点四 由函数在区间上的存在单调性求参数
19.若函数在区间内存在最小值,则实数a可以取( )
A.0 B.2 C.4 D.6
【答案】B
【分析】求出函数的导函数,根据导函数判断原函数的单调性,画出草图,利用数形结合转化求解a的范围即可.
【详解】由题意,得,令,解得或,
当时,,时,,
所以在和上单调递增,在上单调递减.
因为,,再令,解得或者0,所以大致图像如图所示,
结合图像,要使函数在区间内存在最小值,
所以,解得,所以a可取2.
20.(多选)若函数在区间内存在单调递增区间,则实数的取值可以为( )
A. B. C. D.
【答案】CD
【分析】转化为在内有解,然后参变分离即可求解.
【详解】,
因为函数在区间内存在单调递增区间,
所以在内有解,所以有解,
由于,所以,故,
则实数的取值范围是,结合选项可知,符合题意.
21.若函数在区间内存在单调递增区间,则实数a的取值范围是______.
【答案】
【分析】求,根据分离参数,构造函数可得的取值范围.
【详解】∵,∴,
∵在区间内存在单调递增区间,
∴在上有解,故在上有解,
令,则,
∵,∴,即在上为减函数,
∴,∴,故.
22.若函数存在单调递减区间 , 则实数的取值范围是__________.
【答案】或
【分析】由题意转化为导数小于0有解,利用判别式求解即可.
【详解】求导可得,
由题意,有解,
所以只需,解得或,
故实数的取值范围是或.
故答案为:或.
23.若函数在上存在单调减区间,则实数取值范围是______.
【答案】
【分析】分析可知,存在,使得,可得,结合反比例函数的单调性可得出实数的取值范围.
【详解】因为,则,
由题意可知,存在,使得,可得,
因为函数在上为减函数,则,故,
因此,实数的取值范围是.
故答案为:.
24.已知函数存在单调递增区间,则实数的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】对函数求导根据有单调递增区间,转化为不等式能成立即可求得结果.
【详解】易知的定义域为,又,
由题意可知在上有解,即在上有解,
可得,所以.
故选:C.
25.已知函数.
(1)若,求的单减区间;
(2)若函数在区间上存在减区间,求a的取值范围.
【答案】(1);
(2).
【分析】(1)把代入,利用导数求出单调递减区间.
(2)求出函数的导数,再将问题转化为在上有解即可.
【详解】(1)当时,的定义域为,
求导得,由,得,
所以的单减区间为.
(2)函数,求导得,
由函数在上存在减区间,得,使得成立,
即,使得成立,函数在上单调递增,
,则,解得,
所以的取值范围为.
26.已知函数在存在单调递减区间,则的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】使用导数判断单调性,并对,和分类讨论即可得到答案.
【详解】由于,故.
当时,对,由于,故.
故,从而在上递减,一定满足条件.
当时,对任意都有.
故,从而在上递增,不满足条件.
当时,对,由于,故.
故,从而在上递减,一定满足条件.
综上,的取值范围是.
故选:A.
考点五 由函数在区间上的不单调求参数
27.如果在区间上不单调,那么实数a的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】对函数求导并利用导函数符号以及方程有解可求得a的取值范围.
【详解】易知,依题意可得在上有解,
即方程在上有解,显然当时,,
因此实数a的取值范围为.
28.已知函数,若在上不单调,则的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】求得,转化为在上有变号零点,设,求得在上单调递增,列出不等式组,即可求解.
【详解】由函数,可得,
要使得函数在上不单调,即在上有变号零点,
设,可得,
所以在上单调递增,即在上单调递增,
则,解得,
所以实数的取值范围为.
29.若函数在内不单调,则实数的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】根据二次求导法,结合函数单调性的性质进行求解即可.
【详解】设,
当时,,所以在上单调递增,
所以由在内不单调得,
即,解得.
故选:B
30.(多选)若函数在区间上不单调,则实数的可能取值是( )
A. B. C. D.
【答案】CD
【分析】求出函数的极值点,分析可知,函数在区间内存在极值点,可得出关于实数的不等式组,由此可求得实数的取值范围.
【详解】因为,则,
由可得,由可得或,
所以,函数的增区间为,,减区间为,
所以,函数的极大值点为,极小值点为,
因为函数在区间上不是单调函数,
则该函数在区间内存在极值点,即或,
解得或,
所以,实数的取值范围是.
故选:CD.
31.(多选)已知函数( )
A.若在上单调递增,则实数的取值范围是
B.若在上存在单调递减区间,则实数的取值范围是
C.当,在区间上不单调,则实数的取值范围是
D.若的单调递减区间为,则.
【答案】AD
【分析】先利用导数工具分和两种情况研究函数的单调性,再逐一根据各选项条件和·单调性定义列得方程或不等式即可求解判断 .
【详解】由题可得,
所以当时恒成立,此时函数在定义域上单调递增;
当时,满足,
则令,得(舍去),
所以当时,,当时,,
所以在上单调递减,在上单调递增;
对于A,由上可得当时符合条件,当时,则,
所以若在上单调递增,则实数的取值范围是,故A正确;
对于B,由上可得,
若在上存在单调递减区间,则实数的取值范围是,故B错误;
对于C,当,,
所以在上单调递减,在上单调递增,
所以在区间上不单调,则,
所以实数的取值范围是,故C错误;
对于D,若的单调递减区间为,则,故D正确.
故选:AD
32.函数在上不单调,则的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】由有解,结合三角函数的值域来求得正确答案.
【详解】,
因为函数在上不单调,
所以函数有零点,
所以方程 有根,
所以函数与 有交点(且交点非最值点),
因为函数的值域为,
所以 .
故选:D
考点六 利用导数讨论含参函数的单调区间(单根型)
33.已知函数.(其中常数,是自然对数的底数.),讨论函数的单调性;
【答案】当时,函数在上单调递增;当时,在上单调递增,在上单调递减.
【分析】分和两种情况讨论即可.
【详解】由,得.
①当时,恒成立,函数在上单调递增;
②当时,由,解得,
(ⅰ)当时,,则在单调递增;
(ⅱ)当时,,则在单调递减;
综上所述,当时,函数在上单调递增;
当时,在上单调递增,在上单调递减.
34.已知函数.
(1)若曲线在点处的切线平行于直线,求实数的值;
(2)讨论函数的单调区间.
【答案】(1)
(2)当时,在递增;当时,在单调递减,在单调递增.
【分析】(1)根据导数的几何意义可列出的关系式,计算即可;
(2)对函数求导,讨论,两种情况得单调性;
【详解】(1),定义域为
所以,
因为直线的斜率为,
所以,所以.
(2),定义域为,
若,则在恒成立,故在递增;
若,令得,令得,
故在单调递减,在单调递增;
综上所述:当时,在递增,
当时,在单调递减,在单调递增.
35.已知函数(,,)在处的切线方程为.
(1)求的值;
(2)分析函数的单调性.
【答案】(1)2
(2)当时,函数在区间上单调递增;
当时,函数在区间上单调递增,在区间上单调递减.
【分析】(1)根据导数的几何意义结合切线方程建立关于的方程求解即可;(2)求出函数的导数,分类讨论,判断导数正负,即可求得答案.
【详解】(1)函数的定义域为,,
由题意得:,解得:,所以.
(2)由(1)得:,
①当时,即,在区间上恒成立,
函数在区间上单调递增;
②当时,若,,函数在区间上单调递增;
若,,函数在区间上单调递减.
36.已知函数.
(1)当时,求曲线在点处的切线方程;
(2)讨论的单调性.
【答案】(1);
(2)当时,在上单调递增;当时,在上单调递减,在上单调递增
【分析】(1)利用导数求得,进而利用导数的几何意义可求得切线方程;
(2)求导,分和两种情况讨论可求得的单调性.
【详解】(1)当时,,
所以,所以,又,
所以曲线在点处的切线方程为,即.
(2)由,
得,
函数的定义域为,
若,可得时,,所以在上单调递增;
若时,当时,,所以在上单调递减;
当时,,所以在上单调递增;
综上所述:当时,在上单调递增;
当时,在上单调递减,在上单调递增.
37.已知.讨论的单调性.
【答案】当时,函数在上单调递增;当时,在上单调递减,在上单调递增;当时,在上单调递增,当时,在上单调递减.
【分析】利用函数单调性和函数导数之间的关系,对参数进行分类讨论.
【详解】因为
所以,
①当时,,则函数在是增函数;
②当时,令,即,解得,
当时,,在上单调递减,
当时,,在上单调递增;
③当时,的定义域为,
令,即,解得,
当时,,在上单调递增,
当时,,在上单调递减.
38.已知,
(1)当时,求在点处的切线方程;
(2)讨论的单调性.
【答案】(1)
(2)答案见解析
【分析】(1)利用导数,求切点处切线的方程;
(2)利用导数,分类讨论函数的单调性.
【详解】(1)当时,,定义域为 ,则,
又,
则切线的斜率,
所求切线方程为,即.
(2)函数的定义域为,
.
①当时, ,在上单调递增.
②当时,
令,即,解得:,
时,,函数在上单调递增;
时,,函数在上单调递减.
③当时,
令,解得,
时,,函数在上单调递增;
时,,函数在上单调递减.
综上可得,
当时,函数在上单调递增;
当时,函数在上单调递减,在上单调递增;
当时,函数在上单调递增,在上单调递减.
考点七 利用导数讨论含参函数的单调区间(二次型)
39.已知函数,其中.
(1)当时,求曲线在点处的切线方程;
(2)若,讨论函数的单调性;
【答案】(1)
(2)当时,在上单调递减,在,上单调递增,
当时,在上单调递增,
当时,在上单调递减,在,上单调递增.
【分析】(1)先求导数求出斜率,再将点坐标代入求出直线方程.
(2)对函数求导,求出导函数的零点,通过分析两个零点的大小关系,讨论的取值和函数的单调区间.
【详解】(1)当时,,
所以,,
所以,
所以所求切线方程为,即.
(2)函数定义域为,,
令,所以 或,
当,即时,若,,
若,,
所以在单调递减,在单调递增,
若当,即时,恒成立,
所以在单调递增,
当,即,若,,
若,,
所以在单调递减,在单调递增,
综上所述,
当时,在上单调递减,在上单调递增,
当时,在上单调递增,
当时,在上单调递减,在上单调递增.
40.已知函数,其中.
(1)若曲线在处的切线斜率为0,求实数的值;
(2)求的单调递增区间.
【答案】(1)
(2)当时,的单调递增区间是和;当时,的单调递增区间是;当时,的单调递增区间是和.
【分析】(1)依题意利用可求的值;
(2)求导,分,,讨论导函数的符号,确定函数的单调递增区间.
【详解】(1)由 求导得,
依题意 ,解得.
(2)定义域是,
①当时,令得且,
根据的情况列表如下:
1
0
0
单调递增
极大值
单调递减
极小值
单调递增
此时的单调递增区间是和;
②当时,,则的单调递增区间是;
③当时,令得且,
根据的情况列表如下:
1
0
0
单调递增
极大值
单调递减
极小值
单调递增
此时的单调递增区间是和.
41.已知函数.
(1)当时,求曲线在点处的切线方程;
(2)若,求的单调区间.
【答案】(1)
(2)若,单调递增区间为;
若,单调递增区间为和,单调递减区间为;
若,单调递增区间为和,单调递减区间为.
【分析】(1)利用切点和导数几何意义得到切线斜率,再利用直线的点斜式方程得到切线方程;
(2)分情况讨论导函数在定义域内不同区间的正负,进而确定函数的单调区间.
【详解】(1)当时,函数为,定义域为.
因为,所以切点为.
求导得,
在处,,即切线斜率为.
切线方程为.
(2)当时,函数为,,
.
令可得或,
当时,恒成立(仅处为零),因此在上单调递增.
当时,时或;时.
因此的单调递增区间为和,单调递减区间为.
当时,时,或;时,.
因此的单调递增区间为和,单调递减区间为.
综上,当时,
若,单调递增区间为;
若,单调递增区间为和,单调递减区间为;
若,单调递增区间为和,单调递减区间为.
42.已知函数,其中.
(1)若时,求函数在处的切线方程;
(2)当时,求函数的单调区间.
【答案】(1)
(2)答案见解析
【分析】(1)先代入求出函数值与导数值,得到切点坐标和切线斜率,再用点斜式写成切线方程;
(2)先求导并对导数因式分解,再根据时两个临界点的大小关系分情况讨论,确定函数的单调区间.
【详解】(1)当时,,,
又由得,
所以切线方程为,即.
(2)当时,,
令得或,
①若,即,当或时,,单调递增;
当时,,单调递减;
②若,即,则当时,恒成立(当且仅当时取等号),单调递增;
③若,即,则当或时,,单调递增;
当时,,单调递减.
综上,当时,
的单调递增区间是和,单调递减区间是;
当时,
的单调递增区间是,无单调递减区间;
当时,的单调递增
区间是和,单调递减区间是.
43.已知函数.若,讨论的单调性;
【答案】答案见解析
【分析】求导函数,再因式分解得,得到两根,对两根比较大小分三种情况讨论单调性;
【详解】因为,定义域为,
所以,
当时,令,得,.
(ⅰ)若,即,
则当或时,,
当时,,
则的单调递增区间为,,
单调递减区间为;
(ⅱ)若,即时,
则当或时,;
当时,;
则的单调递增区间为,,
单调递减区间为;
(ⅲ)若,即时,,在上单调递增.
综上所述,当时,
的单调递增区间为,,
单调递减区间为;
当时,的单调递增区间为,,
单调递减区间为;
当时,的单调递增区间为,无单调递减区间.
44.已知函数.
(1)当时,求的单调区间;
(2)讨论的单调性.
【答案】(1)函数单调递减区间为,单调递增区间为
(2)答案见解析
【分析】(1)利用求导并因式分解,再结合定义域,即可由导数的正负确定函数的单调区间;
(2)利用求导,再通过对参数的分类讨论,来决定导数的正负,从而确定函数的单调区间.
【详解】(1)由,可得,
因为定义域,所以由,解得,
,解得,
即在上单调递减,在上单调递增.
(2)由函数的定义域为,且,
若,令,解得,
当时,,当时,,
所以函数的单调递减区间为,单调递增区间为.
若,令,解得或,
①若,即时,
当时,,当时,,
所以函数的单调递减区间为,单调递增区间为.
②若,即时,
当时,,当时,,当时,,
所以函数的单调递减区间为,单调递增区间为.
③若,即时,可得且等号不恒成立,
所以函数的单调递增区间为.
④若,即时,当时,,当时,,当时,,
所以函数的单调递减区间为,单调递增区间为.
综上,当时,的单调递减区间为,单调递增区间为;
当时,的单调递减区间为,单调递增区间为;
当时,的单调递增区间为;
当时,的单调递减区间为,单调递增区间为.
考点八 利用导数讨论含参函数的单调区间(利用求根公式)
45.已知函数,其中.
(1)当时,求的值;
(2)当时,讨论函数的单调性.
【答案】(1)
(2)当时,在上单调递减;当时,在,上单调递减,在上单调递增.
【分析】(1)求导,代入计算,即可得到结果;
(2)求导可得,然后分与讨论,即可得到结果;
【详解】(1)当时,,,
∴.
(2)当时,,
令,
当时,恒成立,∴,∴在上单调递减.
当时,有两个根分别为,,
当时,,
当,,
∴递减区间为,,
递增区间为.
综上所述:当时,在上单调递减.
当时,在,上单调递减,在上单调递增.
46.已知函数,.
(1)求函数的单调性;
(2)若函数在上单调递减,求a的取值范围.
【答案】(1)答案见解析
(2)
【分析】(1)应用分类讨论,利用导数研究的区间单调性,即可解得;
(2)将问题化为在上恒成立,再应用导数求右侧的最值求参数范围.
【详解】(1)由已知,,,
当时,,
令的图象开口向下,且,
所以时,,即,则在上单调递增,
时,,即,则在上单调递减;
当时,,则,
所以时,,则在上单调递增,
时,,则在上单调递减;
当时,的图象开口向上,且,
或时,,即,
则在,上单调递增,
时,,即,
则在上单调递减.
当时,的图象开口向上,且且不恒为0,
此时,即,则在上单调递增;
综上:当时,在上单调递增,在上单调递减,
当时,在上单调递增,在上单调递减,
当时,在,上单调递增,在上单调递减,
当时,在上单调递增;
(2)在上单调递减,
时,恒成立,即恒成立,
,而,
,,
,
,故a的取值范围是.
47.已知函数,当时,讨论函数的单调性.
【答案】答案见解析
【分析】对函数求导,分情况讨论时函数的单调性,进而求出对应的单调区间.
【详解】对函数求导得,
当时,,此时在上单调递增.
当时,方程的判别式.
①当时,,恒成立,所以,此时在上单调递增;
②当时,令,解得,.
时,,函数单调递增;时,,函数单调递减;
时,,函数单调递增;
所以在和上单调递增,在上单调递减。
综上,当时,在上单调递增;当时,在和上单调递增,在上单调递减.
48.已知函数,讨论函数的单调性.
【答案】答案见解析
【分析】求出函数的定义域与导函数.令,即,则.分和两种情况讨论,当时,按照两根与的大小再进行分类讨论,分别求出函数的单调区间即可.
【详解】函数的定义域为,.
令,即,则.
(1)当时,,在上恒成立,故在上单调递增.
(2)当时,令,解得.
(ⅰ) 若,则,
令,解得或;令,解得,
所以在和上单调递增,在上单调递减;
(ⅱ) 若,令,解得或(舍去).
令,解得;令,解得,
所以在上单调递减,在上单调递增;
ⅲ) 若,,
令,解得;令,解得,
所以在上单调递增,在上单调递减.
综上所述,当时,在上单调递增;
当时,在和上单调递增,在上单调递减;
当时,在上单调递减,在上单调递增;
当时,在上单调递增,在上单调递减.
1.函数的单调递减区间是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】求导,根据导函数的符号确定的减区间.
【详解】函数的定义域为,,
当时,单调递增,当时,单调递减;
的减区间是.
2.设是函数的导函数,在同一平面直角坐标系中作出与的大致图象,据图分析一定错误的是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【详解】对于A,若是的图象,是的图象,
当时,单调递减,对应在轴下方);
当时,单调递增,对应(在轴上方),符合规律,故A正确.
对于B,若是的图象,是的图象,
恒成立,对应单调递增,故B正确.
对于C,若是的图象,是的图象,
则恒成立,且单调递增,对应单调递增,且斜率越来越大(越来越陡),完全符合的趋势,故C正确.
对于D,图中恒在轴上方,恒在轴下方,两曲线的单调性都是先增、再减、再增,
若是的图象,对应给出图象部分的函数应单调递增,显然不符合;
若是的图象,对应给出图象部分的函数应单调递减,也不符合,故D错误.
3.已知函数在区间上单调递减,则实数a的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】由题意得,在上恒成立,
则在上恒成立,
因为在上单调递增,所以,则,
故实数a的取值范围是
4.若函数 不单调,则实数a的取值范围是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【分析】将问题转化为在上有变号零点,结合二次函数的图象与性质分析即可求解.
【详解】函数的定义域为,
,
令,解得:,且恒成立,
因为函数 不单调,则在上有变号零点,
则两个根和至少有一个在,
由于,则必在区间内,故,解得:
5.若函数在区间内存在单调递增区间,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】将函数存在单调递增区间转化为导数大于0在给定区间内有解,分离参数后求解对应函数的值域即可得到的取值范围.
【详解】求导得,定义域为,
因为在区间内存在单调递增区间,
所以在上有解,即在上有解,
设,,求导得在上恒成立,
因此在上单调递增,
所以,即只需满足即可.
6.函数的单调递减区间为( )
A.,, B.,
C.,, D.,
【答案】B
【详解】函数的定义域为,求导得,
由,即,解得,
因此函数在上单调递减,所以的单调递减区间为.
7.(多选)已知函数,则下列说法正确的是( )
A.当时,有两个零点 B.当时,有极小值点
C.当时,没有零点 D.不论a为何实数,总存在单调递增区间
【答案】ABD
【分析】,分、两种情况讨论即可判断BD,的零点个数等价于的图象与的图象的交点个数,由图可判断AC.
【详解】,当时,,在上单调递增
当时,由可得,由可得
所以在上单调递减,在上单调递增
所以是的极小值点,故B正确
不论a为何实数,有总存在单调递增区间,故D正确
的零点个数等价于的图象与的图象的交点个数
设为直线与相切的切点,
则,解得,所以直线与相切
由图可得,当时,有一个零点,故C错误
当时,有两个零点,故A正确
故选:ABD
8.(多选)已知是函数的导函数,的图象如图,则下列说法正确的是( )
A.在处取得极小值 B.在上单调递增
C.在区间内单调递减 D.在处取得极大值
【答案】AC
【分析】根据导函数的图象可判断的单调性,即可求解AB,根据导函数的图象,结合极值的定义即可求解CD.
【详解】由的图象可知:当时,,当时,,
故在单调递减,在单调递增,
对于A, 是的极小值点,故A正确,
对于B,在上单调递减,B错误,
对于C, 在区间内单调递减,C正确,
对于D, 在处取得极小值,D错误,
故选:AC
9.已知函数,若对于任意,都有,则实数的取值范围是_________.
【答案】
【分析】根据题意得出在上恒成立,然后结合导数转化为恒成立问题,即可得到结果.
【详解】由题意,函数在上单调递增,所以在上恒成立,
因为,要使对任意恒成立,则对任意恒成立,
记,易知在上为减函数,所以,因此,
综上,实数的取值范围是.
10.若函数在区间上单调递增,则实数的取值范围为___________.
【答案】
【分析】由题意可得在上恒成立,参变分离后利用基本不等式计算即可得.
【详解】由函数在区间上单调递增,
则在上恒成立,
即在上恒成立,
由,当且仅当时,等号成立,
由,故的最小值为,
即有,即,
故实数的取值范围为.
11.已知函数在上单调递增,则的取值范围是______.
【答案】
【分析】利用导数求出函数的单调递增区间,再借助集合的包含关系列式求解.
【详解】由函数,求导得,
由,得,即函数的递增区间为,
由函数在上单调递增,得,即,解得,
所以的取值范围是.
12.若函数在区间上存在单调递增区间,则实数a的取值范围是____________.
【答案】
【分析】对函数求导,判断函数的单调性,求出最值,进而求得结果.
【详解】函数,,
依题意,存在,使得,即存在,使得,
显然函数在上单调递减,当时,,则,
所以实数a的取值范围是.
故答案为:.
13.已知函数.
(1)若,求的值;
(2)讨论的单调性.
【答案】(1)
(2)当时,在上单调递减;当时,在上单调递减,在上单调递增.
【分析】(1)求导,根据求的值;
(2)求导,分类讨论,利用导数研究单调性.
【详解】(1),,所以
(2)当时,恒成立,所以在上单调递减;
当时,令,则,
所以当时,,当时,,
所以在上单调递减,在上单调递增.
14.应用导数解决下列问题.
(1)求椭圆在点处的切线方程;
(2)求函数的单调区间.
【答案】(1)
(2)当,的增区间是,减区间是;当, 增区间是,无减区间;当,的增区间是,减区间是
【分析】(1)根据导数的几何意义求解即可;
(2)求导,根据导数与单调性分类讨论求解即可.
【详解】(1)显然椭圆在点处的切线方程就是
函数图象在处的切线方程,
因为,所以切线斜率是 ,
所以切线方程是;
(2)定义域为,
当,,在上单调递增;
当,令,得或,令,得,
所以的增区间是,减区间是;
当,令,得或,令,得,
所以的增区间是,减区间是;
综上所述,当,的增区间是,减区间是;
当, 增区间是,无减区间;
当,的增区间是,减区间是.
15.已知函数.
(1)若函数在点处的切线斜率为2,求实数a的值;
(2)讨论的单调性.
【答案】(1)
(2)答案见解析
【分析】(1)根据导数的几何意义,函数在某点处的切线斜率等于该点处的导数值,因此先对函数 求导,再将 代入导函数,结合已知切线斜率列出方程,进而求解 的值;
(2)先求出函数 的定义域和导函数 ,然后根据判别式 的取值情况,分情况讨论导函数的正负性,从而确定函数 的单调性.
【详解】(1)已知 ,其定义域为 ,
,则,
因为函数 在点 处的切线斜率为 2 ,所以 ,
即 ,解得 .
(2)由(1)可知 ,
令 ,其判别式 ,
当 ,即 时 在 上恒成立,
又因为 ,所以 在 上恒成立,
所以 在 上单调递增;
当 ,即 或 时,由 ,即 ,
根据求根公式可得.
若 ,则 ,因为 ,所以 在 上恒成立,
即 在 上恒成立,所以 在 上单调递增;
若 ,则 ,且 ,
当 0 或 时, ,则 单调递增,
当 时, ,则 单调递减;
综上,当 时, 在 上单调递增;
当 时, 在 和 上单调递增,在 , 上单调递减.
16.已知函数.
(1)若函数的导函数是奇函数,求的值;
(2)求函数的单调区间.
【答案】(1);
(2)答案见解析.
【分析】(1)对函数求导,再根据函数奇偶性的定义,即可求解;
(2)对函数求导,对的取值进行分类讨论,判断的正负区间,进而可得函数的单调区间.
【详解】(1)函数的定义域为,由已知得,
因为函数的导函数是奇函数,
所以,即,
解得;
(2)由(1)得,.
①当时,可得恒成立,所以当时,函数在上单调递减,
②当时,由得,即,
所以,解得,所以函数在上单调递增,
由可得,即,解得,
所以函数在上单调递减,
所以时,函数在上单调递增,在上单调递减.
综上所述,当时,函数在上单调递减,
当时,函数在上单调递增,在上单调递减.
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专题06 导数与函数的单调性
考点一 函数与导函数图象之间的关系
考点二 利用导数求函数的单调区间(不含参)
考点三 由函数在区间上的单调性求参数
考点四 由函数在区间上的存在单调性求参数
考点五 由函数在区间上的不单调求参数
考点六 利用导数讨论含参函数的单调区间(单根型)
考点七 利用导数讨论含参函数的单调区间(二次型)
考点八 利用导数讨论含参函数的单调区间(利用求根公式)
考点一 函数与导函数图象之间的关系
1.(多选)如图是函数的导函数的图象,则下列判断正确的是( )
A.在区间上单调递增 B.在区间上单调递减
C.在区间上单调递增 D.在区间上单调递增
2.可导函数的导函数的图象如图所示,则下列判断正确的是( )
A.函数在区间上单调递增
B.函数在区间上单调递减
C.函数在区间上单调递增
D.函数在区间上单调递减
3.函数的大致图象如图所示,设的导函数为,则的解集为( )
A. B.
C. D.
4.已知定义在上的函数的图象如图所示,则不等式的解集为( ).
A. B. C. D.
5.若是定义在区间上的函数,其图象如图所示,设的导函数为,则的解集为______.
6.已知函数的导函数的图像如图所示,则的图像可能是( )
A.B.C. D.
考点二 利用导数求函数的单调区间(不含参)
7.函数的单调递增区间为( )
A. B.
C., D.,
8.已知函数.
(1)若,求曲线在点处的切线方程;
(2)在(1)的条件下,求函数的单调区间.
9.已知函数,则的单调增区间为( )
A. B. C. D.
10.函数的单调递增区间是( )
A. B. C. D.
11.函数的单调递减区间是___________.
12.函数的单调递增区间为( )
A.和 B.
C. D.
考点三 由函数在区间上的单调性求参数
13.已知函数是单调递增函数,则的取值范围是_____________.
14.已知函数在区间上单调递增,则实数的最大值为__________.
15.函数.
(1)若曲线与在处有相同的切线,求的值;
(2)若在上单调递减,求的取值范围.
16.已知函数在区间上为增函数,则实数m的取值范围为_________.
17.已知函数在上单调递增,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
18.已知函数在区间上单调递增,则实数的取值范围为( )
A. B. C. D.
考点四 由函数在区间上的存在单调性求参数
19.若函数在区间内存在最小值,则实数a可以取( )
A.0 B.2 C.4 D.6
20.(多选)若函数在区间内存在单调递增区间,则实数的取值可以为( )
A. B. C. D.
21.若函数在区间内存在单调递增区间,则实数a的取值范围是______.
22.若函数存在单调递减区间 , 则实数的取值范围是__________.
23.若函数在上存在单调减区间,则实数取值范围是______.
24.已知函数存在单调递增区间,则实数的取值范围为( )
A. B. C. D.
25.已知函数.
(1)若,求的单减区间;
(2)若函数在区间上存在减区间,求a的取值范围.
26.已知函数在存在单调递减区间,则的取值范围是( )
A. B. C. D.
考点五 由函数在区间上的不单调求参数
27.如果在区间上不单调,那么实数a的取值范围为( )
A. B. C. D.
28.已知函数,若在上不单调,则的取值范围为( )
A. B. C. D.
29.若函数在内不单调,则实数的取值范围为( )
A. B. C. D.
30.(多选)若函数在区间上不单调,则实数的可能取值是( )
A. B. C. D.
31.(多选)已知函数( )
A.若在上单调递增,则实数的取值范围是
B.若在上存在单调递减区间,则实数的取值范围是
C.当,在区间上不单调,则实数的取值范围是
D.若的单调递减区间为,则.
32.函数在上不单调,则的取值范围是( )
A. B. C. D.
考点六 利用导数讨论含参函数的单调区间(单根型)
33.已知函数.(其中常数,是自然对数的底数.),讨论函数的单调性;
34.已知函数.
(1)若曲线在点处的切线平行于直线,求实数的值;
(2)讨论函数的单调区间.
35.已知函数(,,)在处的切线方程为.
(1)求的值;
(2)分析函数的单调性.
36.已知函数.
(1)当时,求曲线在点处的切线方程;
(2)讨论的单调性.
37.已知.讨论的单调性.
38.已知,
(1)当时,求在点处的切线方程;
(2)讨论的单调性.
考点七 利用导数讨论含参函数的单调区间(二次型)
39.已知函数,其中.
(1)当时,求曲线在点处的切线方程;
(2)若,讨论函数的单调性;
40.已知函数,其中.
(1)若曲线在处的切线斜率为0,求实数的值;
(2)求的单调递增区间.
41.已知函数.
(1)当时,求曲线在点处的切线方程;
(2)若,求的单调区间.
42.已知函数,其中.
(1)若时,求函数在处的切线方程;
(2)当时,求函数的单调区间.
43.已知函数.若,讨论的单调性;
44.已知函数.
(1)当时,求的单调区间;
(2)讨论的单调性.
考点八 利用导数讨论含参函数的单调区间(利用求根公式)
45.已知函数,其中.
(1)当时,求的值;
(2)当时,讨论函数的单调性.
46.已知函数,.
(1)求函数的单调性;
(2)若函数在上单调递减,求a的取值范围.
47.已知函数,当时,讨论函数的单调性.
48.已知函数,讨论函数的单调性.
1.函数的单调递减区间是( )
A. B. C. D.
2.设是函数的导函数,在同一平面直角坐标系中作出与的大致图象,据图分析一定错误的是( )
A. B.
C. D.
3.已知函数在区间上单调递减,则实数a的取值范围是( )
A. B. C. D.
4.若函数 不单调,则实数a的取值范围是( )
A. B.
C. D.
5.若函数在区间内存在单调递增区间,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
6.函数的单调递减区间为( )
A.,, B.,
C.,, D.,
7.(多选)已知函数,则下列说法正确的是( )
A.当时,有两个零点 B.当时,有极小值点
C.当时,没有零点 D.不论a为何实数,总存在单调递增区间
8.(多选)已知是函数的导函数,的图象如图,则下列说法正确的是( )
A.在处取得极小值 B.在上单调递增
C.在区间内单调递减 D.在处取得极大值
9.已知函数,若对于任意,都有,则实数的取值范围是_________.
10.若函数在区间上单调递增,则实数的取值范围为___________.
11.已知函数在上单调递增,则的取值范围是______.
12.若函数在区间上存在单调递增区间,则实数a的取值范围是____________.
13.已知函数.
(1)若,求的值;
(2)讨论的单调性.
14.应用导数解决下列问题.
(1)求椭圆在点处的切线方程;
(2)求函数的单调区间.
15.已知函数.
(1)若函数在点处的切线斜率为2,求实数a的值;
(2)讨论的单调性.
16.已知函数.
(1)若函数的导函数是奇函数,求的值;
(2)求函数的单调区间.
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