第3章 第17讲 导数与函数的极值、最值(word教参)-【高考快车道】2027年高考数学大一轮总复习(基础版)
2026-07-20
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教辅
资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 数学 |
| 教材版本 | - |
| 年级 | 高三 |
| 章节 | - |
| 类型 | 教案-讲义 |
| 知识点 | 导数及其应用 |
| 使用场景 | 高考复习-一轮复习 |
| 学年 | 2027-2028 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 1.16 MB |
| 发布时间 | 2026-07-20 |
| 更新时间 | 2026-07-20 |
| 作者 | 长歌文化 |
| 品牌系列 | 高考快车道·大一轮总复习 |
| 审核时间 | 2026-06-24 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/58469493.html |
| 价格 | 4.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
摘要:
该高中数学高考复习讲义聚焦导数与函数的极值、最值核心考点,按知识梳理、激活思维、聚焦知识、题型突破的逻辑架构展开,通过考点梳理构建知识体系,方法指导提炼解题步骤,真题训练强化应用能力,帮助学生系统突破导数应用难点。
讲义突出数学思维与数学语言的培养,如通过导函数图象判断极值点发展直观想象,分类讨论含参函数最值提升逻辑推理能力。设置A组夯基精练与B组创新题体验分层练习,配合典例精讲与变式训练,确保高效复习,为教师把控复习节奏提供实用指导。
内容正文:
第17讲 导数与函数的极值、最值
知识梳理 体系构建
激活思维
1.(多选)下列四个函数在x=0处取得极值的是( )
A.y=x3 B.y=x2+1
C.y=|x| D.y=2x
2.(教材经典题改编)已知函数f(x)=6+12x-x3,x∈,则f(x)的最大值为____,最小值为____.
3.(教材经典题)已知函数f(x)的导函数y=f′(x)的图象如图所示,则函数f(x)的极大值点是____,极小值点是____.
(第3题)
4.(教材经典题)已知函数f(x)=x(x-c)2在x=2处有极大值,则c的值为____.
5.(教材经典题)用总长14.8 m的钢条制作一个长方体容器的框架,如果所制容器底面一边的长比另一边的长多0.5 m,那么高为____m时,容器的容积最大,最大容积为____m3.
聚焦知识
1.极值
(1) 设函数f(x)在点x0附近有定义,如果对x0附近的所有的点,都有f(x)____f(x0),那么f(x0)是函数f(x)的一个极大值,记作y极大值=f(x0),x0为f(x)的____;如果对x0附近的所有的点,都有f(x)____f(x0),那么f(x0)是函数f(x)的一个极小值,记作y极小值=f(x0),x0为f(x)的____.极小值点与极大值点统称为____,极大值与极小值统称为极值.
(2) 当函数f(x)在x0处连续时,判断f(x0)是极大(小)值的方法:
如果在x0附近的左侧f′(x)____0,右侧f′(x)____0,那么f(x0)是极大值.
如果在x0附近的左侧f′(x)____0,右侧f′(x)____0,那么f(x0)是极小值.
2.最值
在闭区间[a,b]上的____一定存在最大值和最小值,最大值是区间端点值和区间内的极大值中的最大者,最小值是区间端点值和区间内的极小值中的最小者.
3.常用结论
(1) 在函数的定义区间[a,b]内,极大(小)值可能有多个,也可能不存在,但最大(小)值只有一个或者不存在;
(2) 给出函数极大(小)值的条件,一定既要考虑f′(x0)=0,又要考虑检验“左正右负”(“左负右正”)的转化,二者缺一不可,这一点一定要切记!
题型突破 能力进阶
举题说法
求函数的极值
视角1 极值点的判断(识图)
例 1-1 (多选)设f(x)是定义在区间[a,b]上的函数,其导函数f′(x)的图象如图所示,则在区间[a,b]内( )
(例 1-1)
A.函数f(x)有三个极值点
B.函数f(x)的单调递增区间为(x1,x5)
C.函数f(x)的最大值可能为f(x5)
D.函数f(x)的最小值可能为f(a)
导函数图象从左往右,导函数值由正变负,表示函数单调性由增变减,此时导函数的零点即为函数的极大值点;同理,导函数值由负变正,函数单调性由减变增,此时导函数的零点即为函数的极小值点.判断函数的极值需从定义入手.
变式 1-1 (多选)已知函数f(x)的定义域为(a,b),导函数f′(x)在(a,b)内的图象如图所示,则( )
(变式 1-1)
A.f(x)在(a,b)内一定不存在最小值
B.f(x)在(a,b)内只有一个极小值点
C.函数f(x)在(a,b)内有两个极大值点
D.函数f(x)在(a,b)内可能没有零点
视角2 求极值
例 1-2 已知函数f(x)=3ln x+a(x2+25)-,直线l在y轴上的截距为3,且l与曲线y=f(x)相切于点(1,f(1)).
(1) 求实数a的值;
(2) 求函数f(x)的单调区间与极值.
利用导数求函数f(x)极值的一般步骤:
(1) 确定函数f(x)的定义域;
(2) 求导数f′(x);
(3) 在定义域内解方程f′(x)=0;
(4) 列表检验f′(x)在f′(x)=0的根x0左右两侧值的符号;
(5) 求出极值.
变式 1-2 (1) 已知函数f(x)=x2ln x,则下列结论正确的是( )
A.f(x)在x=处取得极大值-
B.f(x)在x=处取得极大值
C.f(x)在x=处取得极小值-
D.f(x)在x=处取得极小值
(2) (2026·太原期初节选)已知函数f(x)=x3+ax2-a2x+1,a∈R.讨论f(x)的极值,当f(x)有极值时,求f(x)的极值(用a表示).
根据极值求参数
例2 (2026·深圳期初质检)若函数f(x)=a ln x+(x-a)2存在极大值点,则实数a的取值范围是( )
A.∅
B.(-∞,0)
C.(2,+∞)
D.(-∞,0)∪(2,+∞)
(1) 已知函数极值,确定函数解析式中的参数时,可根据极值点的导数为0和极值这两个条件列方程组,利用待定系数法求解.
(2) 导数值为0不是此点为极值点的充要条件,所以用待定系数法求解后必须检验.
1.(2025·嘉兴二模)已知函数f(x)=x3-ax2的极小值是-4,则实数a=( )
A.1 B.2
C.3 D.4
2.(多选)若函数f(x)=x ln x-aex有两个极值点,则a的值可以是( )
A.0 B.
C. D.
3.(2025·成都模拟)若函数f(x)=aex-x3存在唯一极值点,则实数a的取值范围为____.
求函数的最值
视角1 不含参函数的最值
例 3-1 (2025·大同期初)已知函数f(x)=ax3+bx2-x(a,b∈R)的图象在点(1,f(1))处的切线方程为y+=0.
(1) 求函数f(x)的解析式;
(2) 若对于区间[-3,3]上任意两个自变量的值x1,x2,有|f(x1)-f(x2)|≤c,求实数c的最小值.
求函数f(x)在闭区间[a,b]上的最值时,在得到极值的基础上,结合区间端点的函数值f(a),f(b),与f(x)的各极值进行比较得到函数的最值.
变式 3-1 (2026·镇江期初)已知函数f(x)=x2-2x-3ln x.
(1) 求f(x)在x=1处的切线方程;
(2) 求f(x)在上的最值.
视角2 含参函数的最值
例 3-2 (2026·武汉期初节选)已知函数f(x)=sin x-ax(a∈R).
(1) 当a<1时,求函数f(x)在上的最小值;
(2) 当a≥1时,求函数f(x)在[0,+∞)上的最大值.
若所给函数含参数,则需对参数分类讨论,判断函数的单调性,从而得到函数的最值.
变式 3-2 已知函数f(x)=ln x-ax+2(a∈R).
(1) 讨论f(x)的单调性;
(2) 若f(x)有最大值3,求a的值.
配套精练
练习1
A组 夯基精练
一、 单项选择题
1. 设函数f(x)的导函数为f′(x),y=f′(x)的部分图象如图所示,则( )
(第1题)
A.函数f(x)在上单调递增
B.函数f(x)在(0,4)上单调递增
C.函数f(x)在x=3处取得极小值
D.函数f(x)在x=0处取得极大值
2.(2022·全国甲卷)当x=1时,函数f(x)=a ln x+取得最大值-2,则f′(2)=( )
A.-1 B.- C. D.1
3.函数f(x)=的极值点为( )
A.0 B.1 C.-1 D.e
4.(2025·安庆三模)若等比数列{an}中的a2,a24是函数f(x)=(x2-12x+21)ex的极值点,a2≠a24,则log3|a13|=( A )
A.1 B.
C.-1 D.-
5.(2025·苏北七市二调)若函数f(x)=有最大值,则k的最大值为( )
A. B.
C. D.
二、 多项选择题
6.(2025·邯郸二模)已知函数f(x)=(x2-3)ex,则下列结论正确的是( )
A. =3
B.函数f(x)在(-1,1)上单调递减
C.函数f(x)有极大值6e-3
D.函数f(x)在[-4,-2]上的最小值为f(-4)
7.(2023·新高考Ⅱ卷)若函数f(x)=a ln x++(a≠0)既有极大值也有极小值,则( )
A.bc>0 B.ab>0
C.b2+8ac>0 D.ac<0
三、 填空题
8.(2025·新高考Ⅱ卷)若x=2是函数f(x)=(x-1)(x-2)(x-a)的极值点,则f(0)=____.
9.已知函数f(x)=x3+3ax2+bx+a2在x=-1处有极值0,则a+b=____.
10.若函数f(x)=-x3+x在(a,10-a2)上有最大值,则实数a的取值范围是__[-2,1)__.(提示:a3-3a+2=(a+2)(a-1)2)
四、 解答题
11.(2025·八省联考)已知函数f(x)=a ln x+-x.
(1) 设a=1,b=-2,求曲线y=f(x)的斜率为2的切线方程;
(2) 若x=1是f(x)的极小值点,求b的取值范围.
12.(2026·如东期初节选)设函数f(x)=x3-3x2-ax+a.
(1) 当a=1时,求过点(0,2)且与曲线y=f(x)相切的直线方程;
(2) 若x1,x2是函数f(x)的两个极值点,求实数a的取值范围.
B组 创新题体验
13.(2026·丽水、湖州、衢州质检)若定义在R上的两个函数f(x),g(x),恒有f3(x)=g(x2),则( )
A.f(x)为奇函数 B.f(x)为偶函数
C.g(x)为奇函数 D.g(x)为偶函数
14.(2026·三门峡期中)我们可以把(1+1%)365看作每天的“进步”率都是1%,一年后是1.01365;而把(1-1%)365看作每天的“落后”率都是1%,一年后是0.99365.可以计算得到,一年后的“进步”是“落后”的≈1 481倍.如果每天的“进步”率和“落后”率都是10%,那么“进步”是“落后”的1 000倍,至少经过的天数是(lg 3≈0.477,lg 11≈1.041)( )
A.31 B.33
C.35 D.37
15.(2026·保定期中)(多选)已知指数函数f(x)过点,g(x)=则( BC )
A.f(x)=2x
B.g(x)在(-∞,0)上单调递增
C.方程g(x)=2的解仅为2
D.若方程g(x)=a恰有两个解,则a的取值范围为[1,2)
配套精练
练习2
A组 夯基精练
一、 单项选择题
1.已知函数f(x)=x3+(a-1)x2+x+1没有极值,则实数a的取值范围是( )
A.[0,1] B.(-∞,0]∪[1,+∞)
C.[0,2] D.(-∞,0]∪[2,+∞)
2.(2025·台州质检)已知a∈R,若函数f(x)=x+-ln x既有极大值又有极小值,则a的取值范围是( )
A. B.
C. D.
3.(2026·南昌期初)设f(x)=2x3-3x2-12x,已知b<0,若“f(x)≥a”的充要条件是“x≥b”,则实数b的最大值为( )
A.-2 B.-
C.-1 D.-
4.(2022·全国乙卷文)函数f(x)=cos x+(x+1)sin x+1在区间[0,2π]上的最小值、最大值分别为( )
A.-, B.-,
C.-,+2 D.-,+2
二、 多项选择题
5.(2024·新高考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
6.(2025·苏锡常镇一模)已知函数f(x)=x3-x2+1,其导函数为f′(x),则( )
A.直线y=-2x是曲线y=f(x)的切线
B.f(x)有三个零点
C.f′(2-x)=f′(x)
D.若f(x)在区间(a,a+4)上有最大值,则a的取值范围为(-4,0)
三、 填空题
7.(2025·邯郸一模)若函数f(x)=(x-3)ex+ax恰有一个极值点,则实数a的取值范围是____.
8.(2025·扬州三模)若函数f(x)=a(ex+a)-x的最小值为2,则实数a的值是____.
9.(2026·太原期初)设函数f(x)=aex-x+1,若f(x)>3恒成立,则实数a的取值范围是____.
四、 解答题
10.(2025·茂名一模)已知函数f(x)=ln x-ax2+1.
(1) 当a=1时,求函数f(x)在x=1处的切线方程;
(2) 若函数f(x)的最大值为0,求实数a的值.
11.(2026·唐山期初)已知函数f(x)=x(x-2)(x-a).
(1) 若函数f(x)的图象关于点(2,0)对称,求a的值;
(2) 若x=a是f(x)的极大值点,求a的值;
(3) 设x1,x2是f(x)的极值点,且满足f(x1)+f(x2)>0,求实数a的取值范围.
B组 滚动小练(挑战点:指对跨阶同构)
12.(2026·太原期初)(多选)已知a,b,c都是实数,下列命题是真命题的是( )
A.若a>0,b=2,则a0+b2=4
B.若a=,b=27,则log3a+log3b=2
C.若>,则a>b
D.若a>b>0,c<0,则>
13.(2026·保定期中)已知函数f(x)=3-.
(1) 证明:函数f(x)的图象关于(0,2)对称;
(2) 若对任意的x≥2,不等式f(m·2x-1)+f(-4)≥4恒成立,求实数m的取值范围.
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第17讲 导数与函数的极值、最值
知识梳理 体系构建
激活思维
1.(多选)下列四个函数在x=0处取得极值的是( BC )
A.y=x3 B.y=x2+1
C.y=|x| D.y=2x
2.(教材经典题改编)已知函数f(x)=6+12x-x3,x∈,则f(x)的最大值为__22__,最小值为____.
【解析】 f(x)=6+12x-x3,x∈的导数为f′(x)=12-3x2,由f′(x)=0,可得x=2(x=-2舍去),f(2)=6+24-8=22,f(3)=6+36-27=15,f=6-4+=,即f(x)的最大值为22,最小值为.
3.(教材经典题)已知函数f(x)的导函数y=f′(x)的图象如图所示,则函数f(x)的极大值点是__x2__,极小值点是__x4__.
(第3题)
【解析】 因为x2,x4处的导数都为零,且这两点左右两侧的导数值异号,所以x2,x4是函数的极值点.因为当x∈(x1,x2)时,f′(x)>0,当x∈(x2,x3)时,f′(x)<0,所以x2是极大值点.因为当x∈(x3,x4)时,f′(x)<0,当x∈(x4,x5)时,f′(x)>0,所以x4是极小值点.
4.(教材经典题)已知函数f(x)=x(x-c)2在x=2处有极大值,则c的值为__6__.
【解析】 因为f′(x)=(x-c)2+2x(x-c)=3x2-4cx+c2,函数f(x)=x(x-c)2在x=2处有极大值,所以f′(2)=0,即c2-8c+12=0,解得c=6或2.经检验,c=2时,函数f(x)在x=2处取得极小值,不符合题意,应舍去.故c=6.
5.(教材经典题)用总长14.8 m的钢条制作一个长方体容器的框架,如果所制容器底面一边的长比另一边的长多0.5 m,那么高为__1.2__m时,容器的容积最大,最大容积为__1.8__m3.
【解析】 设该容器底面矩形短边的长为x m,则另一边的长为(x+0.5)m,此容器的高为y=-x-(x+0.5)=3.2-2x,则此容器的容积为V(x)=x(x+0.5)(3.2-2x)=-2x3+2.2x2+1.6x,其中0<x<1.6.令V′(x)=-6x2+4.4x+1.6=0,得x1=1,x2=-(舍去).因为V(x)在(0,1.6)内只有一个极值点,当x∈(0,1)时,V′(x)>0,函数V(x)单调递增;当x∈(1,1.6)时,V′(x)<0,函数V(x)单调递减,所以V(x)max=V(1)=1×(1+0.5)×(3.2-2×1)=1.8(m3),即当高为1.2 m时,长方体容器的容积最大,且最大容积为1.8 m3.
聚焦知识
1.极值
(1) 设函数f(x)在点x0附近有定义,如果对x0附近的所有的点,都有f(x)__≤__f(x0),那么f(x0)是函数f(x)的一个极大值,记作y极大值=f(x0),x0为f(x)的__极大值点__;如果对x0附近的所有的点,都有f(x)__≥__f(x0),那么f(x0)是函数f(x)的一个极小值,记作y极小值=f(x0),x0为f(x)的__极小值点__.极小值点与极大值点统称为__极值点__,极大值与极小值统称为极值.
(2) 当函数f(x)在x0处连续时,判断f(x0)是极大(小)值的方法:
如果在x0附近的左侧f′(x)__>__0,右侧f′(x)__<__0,那么f(x0)是极大值.
如果在x0附近的左侧f′(x)__<__0,右侧f′(x)__>__0,那么f(x0)是极小值.
2.最值
在闭区间[a,b]上的__连续函数__一定存在最大值和最小值,最大值是区间端点值和区间内的极大值中的最大者,最小值是区间端点值和区间内的极小值中的最小者.
3.常用结论
(1) 在函数的定义区间[a,b]内,极大(小)值可能有多个,也可能不存在,但最大(小)值只有一个或者不存在;
(2) 给出函数极大(小)值的条件,一定既要考虑f′(x0)=0,又要考虑检验“左正右负”(“左负右正”)的转化,二者缺一不可,这一点一定要切记!
题型突破 能力进阶
举题说法
求函数的极值
视角1 极值点的判断(识图)
例 1-1 (多选)设f(x)是定义在区间[a,b]上的函数,其导函数f′(x)的图象如图所示,则在区间[a,b]内( BC )
(例 1-1)
A.函数f(x)有三个极值点
B.函数f(x)的单调递增区间为(x1,x5)
C.函数f(x)的最大值可能为f(x5)
D.函数f(x)的最小值可能为f(a)
【解析】 对于A,B,由题图可知,当a<x<x1或x5<x<b时,f′(x)<0,当x1<x<x5时,f′(x)≥0,所以函数f(x)的单调递减区间为(a,x1),(x5,b),单调递增区间为(x1,x5),所以函数f(x)只有两个极值点,故A错误;函数f(x)的单调递增区间为(x1,x5),故B正确.对于C,D,函数f(x)的最大值可能为f(x5),故C正确;因为函数f(x)在[a,x1]上单调递减,则f(x1)<f(a),故函数f(x)的最小值不可能为f(a),故D错误.
导函数图象从左往右,导函数值由正变负,表示函数单调性由增变减,此时导函数的零点即为函数的极大值点;同理,导函数值由负变正,函数单调性由减变增,此时导函数的零点即为函数的极小值点.判断函数的极值需从定义入手.
变式 1-1 (多选)已知函数f(x)的定义域为(a,b),导函数f′(x)在(a,b)内的图象如图所示,则( BCD )
(变式 1-1)
A.f(x)在(a,b)内一定不存在最小值
B.f(x)在(a,b)内只有一个极小值点
C.函数f(x)在(a,b)内有两个极大值点
D.函数f(x)在(a,b)内可能没有零点
【解析】 如图,函数的单调性是先增,后减,再增,再减,即x=c,x=e时,f(x)取得极大值,在x=d时f(x)取得极小值,所以B,C正确;当f(d)≤f(a),且f(d)≤f(b)时,f(d)为f(x)在(a,b)内的最小值,所以A不正确;若f(a)≥0,f(d)>0,f(b)≥0,则f(x)在(a,b)内没有零点,所以D正确.
(变式1-1答)
视角2 求极值
例 1-2 已知函数f(x)=3ln x+a(x2+25)-,直线l在y轴上的截距为3,且l与曲线y=f(x)相切于点(1,f(1)).
(1) 求实数a的值;
【解答】 因为f(x)=3ln x+a(x2+25)-,则f′(x)=+2ax-,所以f′(1)=2a+,f(1)=26a-,故直线l:y=(x-1)+26a-.又直线l在y轴上的截距为3,所以-+26a-=3,解得a=.
(2) 求函数f(x)的单调区间与极值.
【解答】 由(1)得f(x)=3ln x+-+,f(x)的定义域为(0,+∞),f′(x)=+-=,由f′(x)>0,解得0<x<2或x>3;由f′(x)<0,解得2<x<3,所以函数f(x)的单调递增区间为(0,2),(3,+∞),单调递减区间为(2,3),所以f(x)在x=2处取得极大值,在x=3处取得极小值,即f(x)极大值=f(2)=3ln 2+,f(x)极小值=f(3)=3ln 3+1.
利用导数求函数f(x)极值的一般步骤:
(1) 确定函数f(x)的定义域;
(2) 求导数f′(x);
(3) 在定义域内解方程f′(x)=0;
(4) 列表检验f′(x)在f′(x)=0的根x0左右两侧值的符号;
(5) 求出极值.
变式 1-2 (1) 已知函数f(x)=x2ln x,则下列结论正确的是( C )
A.f(x)在x=处取得极大值-
B.f(x)在x=处取得极大值
C.f(x)在x=处取得极小值-
D.f(x)在x=处取得极小值
【解析】 由f′(x)=2x ln x+x=x(2ln x+1),且x∈(0,+∞),知当x∈时,f′(x)<0,f(x)单调递减,当x∈时,f′(x)>0,f(x)单调递增,所以f(x)在x=处取得极小值f=-.
(2) (2026·太原期初节选)已知函数f(x)=x3+ax2-a2x+1,a∈R.讨论f(x)的极值,当f(x)有极值时,求f(x)的极值(用a表示).
【解答】 函数f(x)=x3+ax2-a2x+1的定义域为R,f′(x)=3x2+2ax-a2=(x+a)(3x-a).当a>0时,由f′(x)>0,得x<-a或x>,由f′(x)<0,得-a<x<;当a=0时,f′(x)=3x2≥0恒成立;当a<0时,由f′(x)>0,得x<或x>-a,由f′(x)<0,得<x<-a.所以当a>0时,f(x)在(-∞,-a),上单调递增,在上单调递减,函数f(x)的极大值为f(-a)=1+a3,极小值为f=1-a3;当a=0时,f(x)在R上单调递增,f(x)没有极值;当a<0时,f(x)在,(-a,+∞)上单调递增,在上单调递减,f(x)的极大值为f=1-a3,极小值为f(-a)=1+a3.
根据极值求参数
例2 (2026·深圳期初质检)若函数f(x)=a ln x+(x-a)2存在极大值点,则实数a的取值范围是( C )
A.∅
B.(-∞,0)
C.(2,+∞)
D.(-∞,0)∪(2,+∞)
【解析】 由f(x)=a ln x+(x-a)2,得f′(x)=+2x-2a=(x>0).由题意得2x2-2ax+a=0在(0,+∞)上有两个不相等的实数根x1,x2(x1<x2).令g(x)=2x2-2ax+a,则函数g(x)的图象如图所示,且解得a>2.此时,当x∈(0,x1)时,g(x)>0,所以f′(x)>0,f(x)单调递增;当x∈(x1,x2)时,g(x)<0,所以f′(x)<0,f(x)单调递减,即当x=x1时,f(x)取得极大值.综上,实数a的取值范围是(2,+∞).
(例2答)
(1) 已知函数极值,确定函数解析式中的参数时,可根据极值点的导数为0和极值这两个条件列方程组,利用待定系数法求解.
(2) 导数值为0不是此点为极值点的充要条件,所以用待定系数法求解后必须检验.
1.(2025·嘉兴二模)已知函数f(x)=x3-ax2的极小值是-4,则实数a=( C )
A.1 B.2
C.3 D.4
【解析】 f′(x)=3x2-2ax=x(3x-2a),令f′(x)=0,得x=0或x=.当a=0时,f′(x)=3x2≥0,f(x)在R上单调递增,无极值;当>0,即a>0时,当x<0或x>时,f′(x)>0,f(x)单调递增,当0<x<时,f′(x)<0,f(x)单调递减,则f(x)在x=处取得极小值,即f=3-a×2=-4,解得a=3;当<0,即a<0时,当x>0或x<时,f′(x)>0,f(x)单调递增,当<x<0时,f′(x)<0,f(x)单调递减,则f(x)在x=0处取得极小值,即f(0)=0≠-4,不满足题意.综上,实数a=3.
2.(多选)若函数f(x)=x ln x-aex有两个极值点,则a的值可以是( BC )
A.0 B.
C. D.
【解析】 函数f(x)=x ln x-aex的定义域为(0,+∞),由已知得f′(x)=1+ln x-aex=0有两个变号的零点,即a=有两个根.令g(x)=,则g′(x)=.又y=-ln x-1在(0,+∞)上单调递减,且x=1时y=0,令g′(x)>0,得0<x<1,所以g(x)在(0,1)上单调递增;令g′(x)<0,得x>1,所以g(x)在(1,+∞)上单调递减,所以g(x)在x=1处取得极大值g(1)=,而x→0时,g(x)→-∞,x→+∞时,g(x)→0,所以要使函数f(x)=x ln x-aex有两个极值点,则0<a<.
3.(2025·成都模拟)若函数f(x)=aex-x3存在唯一极值点,则实数a的取值范围为____.
【解析】 f′(x)=aex-x2,因为f(x)=aex-x3存在唯一极值点,所以f′(x)=aex-x2=0存在唯一变号根,即a=存在唯一变号根.设g(x)=,g′(x)=,则易知函数g(x)在(-∞,0)上单调递减,在(0,2)上单调递增,在(2,+∞)上单调递减,当x→-∞时,g(x)→+∞;当x→+∞时,g(x)→0+,作出g(x)的大致图象如图所示,由图可知实数a的取值范围为.
(第3题答)
求函数的最值
视角1 不含参函数的最值
例 3-1 (2025·大同期初)已知函数f(x)=ax3+bx2-x(a,b∈R)的图象在点(1,f(1))处的切线方程为y+=0.
(1) 求函数f(x)的解析式;
【解答】 因为f′(x)=3ax2+2bx-1,根据题意得 即解得所以f(x)=x3-x2-x.
(2) 若对于区间[-3,3]上任意两个自变量的值x1,x2,有|f(x1)-f(x2)|≤c,求实数c的最小值.
【解答】 令f′(x)=4x2-3x-1=0,解得x=1或x=-.当x∈∪(1,3]时,f′(x)>0;当x∈时,f′(x)<0,所以f(x)在上为减函数,在,(1,3]上为增函数,故f(x)max=max=max=,f(x)min=min{f(1),f(-3)}=min=-.因为对于区间[-3,3]上任意两个自变量的值x1,x2,|f(x1)-f(x2)|≤f(x)max-f(x)min=66,所以c≥66,所以c的最小值为66.
求函数f(x)在闭区间[a,b]上的最值时,在得到极值的基础上,结合区间端点的函数值f(a),f(b),与f(x)的各极值进行比较得到函数的最值.
变式 3-1 (2026·镇江期初)已知函数f(x)=x2-2x-3ln x.
(1) 求f(x)在x=1处的切线方程;
【解答】 依题意,f′(x)=x-2-(x>0),则f′(1)=-4,又f(1)=-2-3ln 1=-,即切点坐标为,故所求切线方程为y-=-4(x-1),即8x+2y-5=0.
(2) 求f(x)在上的最值.
【解答】 由f′(x)==(x>0).令f′(x)=0,得x=3.当x∈时,f′(x)<0,则f(x)在上单调递减;当x∈(3,4]时,f′(x)>0,则f(x)在(3,4]上单调递增,故f(3)=--3ln 3是f(x)的极小值,也是最小值.又f=×2-2×-3ln =-+3ln 2>-+ln e>0,而f(4)=×42-2×4-3ln 4=-6ln 2<0,即f>f(4).故f(x)在区间上的最大值为-+3ln 2,最小值为--3ln 3.
视角2 含参函数的最值
例 3-2 (2026·武汉期初节选)已知函数f(x)=sin x-ax(a∈R).
(1) 当a<1时,求函数f(x)在上的最小值;
【解答】 由题可得f′(x)=cos x-a,因为x∈,所以0≤cos x≤1.当a≤0时,f′(x)=cos x-a≥0,所以函数f(x)在上单调递增,f(x)min=f(0)=0.当0<a<1时,令f′(x)=cos x-a=0,即cos x=a.因为y=cos x在上单调递减,所以存在唯一的x0,使得cos x0=a,当0≤x<x0时,f′(x)>0,所以f(x)在[0,x0)上单调递增,当x0<x≤时,f′(x)<0,所以f(x)在上单调递减.由于f(0)=0,f=1-a.当0≤1-a,即0<a≤时,f(x)min=f(0)=0;当0>1-a,即<a<1时,f(x)min=f=1-a.综上,当a≤时,f(x)min=0;当<a<1时,f(x)min=1-a.
(2) 当a≥1时,求函数f(x)在[0,+∞)上的最大值.
【解答】 由题可得f′(x)=cos x-a,因为当x∈[0,+∞)时,-1≤cos x≤1.当a≥1时,f′(x)=cos x-a≤0,等号仅在某些特殊值时取得,所以f(x)在[0,+∞)上单调递减,所以f(x)max=f(0)=0.
若所给函数含参数,则需对参数分类讨论,判断函数的单调性,从而得到函数的最值.
变式 3-2 已知函数f(x)=ln x-ax+2(a∈R).
(1) 讨论f(x)的单调性;
【解答】 由题意可得f(x)的定义域为(0,+∞),且f′(x)=-a.当a≤0时,f′(x)>0恒成立,则f(x)在(0,+∞)上单调递增;当a>0时,由f′(x)>0,得0<x<,由f′(x)<0,得x>,则f(x)在上单调递增,在上单调递减.综上,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) 若f(x)有最大值3,求a的值.
【解答】 由(1)可知,当a≤0时,f(x)在(0,+∞)上单调递增,则f(x)无最大值,不符合题意.当a>0时,f(x)在上单调递增,在上单调递减,则f(x)max =f=ln -1+2=1-ln a=3,即ln a=-2,解得a=.
配套精练
练习1
A组 夯基精练
一、 单项选择题
1. 设函数f(x)的导函数为f′(x),y=f′(x)的部分图象如图所示,则( B )
(第1题)
A.函数f(x)在上单调递增
B.函数f(x)在(0,4)上单调递增
C.函数f(x)在x=3处取得极小值
D.函数f(x)在x=0处取得极大值
【解析】 由题图可知,当x∈时,f′(x)<0,所以函数f(x)在上单调递减,故A错误;当x∈(0,4)时,f′(x)≥0,所以函数f(x)在(0,4)上单调递增,故B正确,C错误;函数f(x)在x=0处取得极小值,故D错误.
2.(2022·全国甲卷)当x=1时,函数f(x)=a ln x+取得最大值-2,则f′(2)=( B )
A.-1 B.-
C. D.1
【解析】 由题意知f′(x)=-,由得a=b=-2,即f′(x)=-+,所以f′(2)=-+=-.
3.函数f(x)=的极值点为( A )
A.0 B.1
C.-1 D.e
【解析】 因为f′(x)==,所以由f′(x)=0,即1-x-ex=0,解得x=0.由f′(x)>0,得x<0,由f′(x)<0,得x>0,所以函数f(x)=在x=0处取得极大值.
4.(2025·安庆三模)若等比数列{an}中的a2,a24是函数f(x)=(x2-12x+21)ex的极值点,a2≠a24,则log3|a13|=( A )
A.1 B.
C.-1 D.-
【解析】 由f(x)=(x2-12x+21)ex,得f′(x)=(x2-10x+9)ex=(x-1)(x-9)ex.由f′(x)>0,得x<1或x>9;由f′(x)<0,得1<x<9,所以函数f(x)在(-∞,1)和(9,+∞)上单调递增,在(1,9)上单调递减.所以函数f(x)的极大值点为x=1,极小值点为x=9.由题意可知a2·a24=a=9,|a13|=3,所以log3|a13|=1.
5.(2025·苏北七市二调)若函数f(x)=有最大值,则k的最大值为( C )
A. B.
C. D.
【解析】 当x≥2时,f(x)=,则f′(x)=,当2≤x<e时,f′(x)>0,函数f(x)单调递增,当x>e时,f′(x)<0,函数f(x)单调递减,则函数f(x)在x=e处取得极大值,且极大值为f(e)=.因为函数f(x)=有最大值,所以解得0≤k≤,因此,实数k的最大值为.
二、 多项选择题
6.(2025·邯郸二模)已知函数f(x)=(x2-3)ex,则下列结论正确的是( BC )
A. =3
B.函数f(x)在(-1,1)上单调递减
C.函数f(x)有极大值6e-3
D.函数f(x)在[-4,-2]上的最小值为f(-4)
【解析】 由题意可得f′(x)=(x2+2x-3)ex=(x+3)(x-1)ex,因为f(0)=-3,所以 = =f′(0)=-3,故A不正确;由f′(x)>0,得x<-3或x>1,由f′(x)<0,得-3<x<1,则f(x)在(-∞,-3)和(1,+∞)上单调递增,在(-3,1)上单调递减,则f(x)在x=-3处取得极大值f(-3)=6e-3,故B,C正确;因为f(-4)=>f(-2)=,所以函数f(x)在[-4,-2]上的最小值为f(-2),故D不正确.
7.(2023·新高考Ⅱ卷)若函数f(x)=a ln x++(a≠0)既有极大值也有极小值,则( BCD )
A.bc>0 B.ab>0
C.b2+8ac>0 D.ac<0
【解析】 函数f(x)=a ln x++的定义域为(0,+∞),求导得f′(x)=--=.因为函数f(x)既有极大值也有极小值,则函数f′(x)在(0,+∞)上有两个变号零点,而a≠0,因此方程ax2-bx-2c=0有两个不等的正根x1,x2,于是即有b2+8ac>0,ab>0,ac<0,显然a2bc<0,即bc<0,故A错误,B,C,D正确.
三、 填空题
8.(2025·新高考Ⅱ卷)若x=2是函数f(x)=(x-1)(x-2)(x-a)的极值点,则f(0)=__-4__.
【解析】 由题意有f(x)=(x-1)(x-2)(x-a)=(x2-3x+2)(x-a),所以f′(x)=(2x-3)(x-a)+(x-1)·(x-2).因为2是函数f(x)的极值点,所以f′(2)=2-a=0,得a=2.当a=2时,f′(x)=(2x-3)(x-2)+(x-1)(x-2)=(x-2)(3x-4),当x∈时,f′(x)>0,f(x)单调递增,当x∈时,f′(x)<0,f(x)单调递减,当x∈(2,+∞)时,f′(x)>0,f(x)单调递增,所以x=2是函数f(x)=(x-1)(x-2)·(x-a)的极小值点,符合题意.所以f(0)=-1×(-2)×(-a)=-2a=-4.
9.已知函数f(x)=x3+3ax2+bx+a2在x=-1处有极值0,则a+b=__11__.
【解析】 因为f(x)=x3+3ax2+bx+a2,所以f′(x)=3x2+6ax+b,由题意可知即解得或当时,f′(x)=3x2+6x+3=3(x+1)2≥0,函数f(x)为R上的增函数,此时函数f(x)无极值,不合题意,舍去;当时,f′(x)=3x2+12x+9=3(x+1)(x+3),令f′(x)>0,得x<-3或x>-1,令f′(x)<0,得-3<x<-1,所以函数f(x)在(-∞,-3)和(-1,+∞)上单调递增,在(-3,-1)上单调递减,所以f(x)在x=-1时取得极小值,符合题意,所以a+b=2+9=11.
10.若函数f(x)=-x3+x在(a,10-a2)上有最大值,则实数a的取值范围是__[-2,1)__.(提示:a3-3a+2=(a+2)(a-1)2)
【解析】 由于f′(x)=-x2+1,易知f(x)在(-∞,-1)和(1,+∞)上单调递减,在(-1,1)上单调递增.若函数f(x)在(a,10-a2)上存在最大值,则解得-2≤a<1.
四、 解答题
11.(2025·八省联考)已知函数f(x)=a ln x+-x.
(1) 设a=1,b=-2,求曲线y=f(x)的斜率为2的切线方程;
【解答】 当a=1,b=-2时,f(x)=ln x--x(x>0),f′(x)=+-1,令f′(x)=2,得x=1或x=-(舍去),又f(1)=0-2-1=-3,故切点为(1,-3),切线方程为2x-y-5=0.
(2) 若x=1是f(x)的极小值点,求b的取值范围.
【解答】 f′(x)=--1=.令h(x)=-x2+ax-b,设h(x)的两个零点分别为1和t.因为x=1为f(x)的极小值点,所以1<t且x∈(0,1)时,h(x)<0,x∈(1,t)时,h(x)>0,x∈(t,+∞)时,h(x)<0,所以h(1)=0且1<,即-1+a-b=0,a>2,所以b=a-1>1,即b的取值范围为(1,+∞).
12.(2026·如东期初节选)设函数f(x)=x3-3x2-ax+a.
(1) 当a=1时,求过点(0,2)且与曲线y=f(x)相切的直线方程;
【解答】 当a=1时,f(x)=x3-3x2-x+1,f′(x)=3x2-6x-1,设切点为(x0,y0),则k=f′(x0)=3x-6x0-1,则切线方程为y-y0=(3x-6x0-1)(x-x0),代入(0,2),可得2-y0=(3x-6x0-1)(-x0),化简可得2x-3x+1=0,即3x-3x+1-x=0,可得(x0-1)2(2x0+1)=0,解得x0=1或x0=-,所以切点为(1,-2),,所以切线方程为y+2=-4(x-1)和y-=,即4x+y-2=0和11x-4y+8=0.
(2) 若x1,x2是函数f(x)的两个极值点,求实数a的取值范围.
【解答】 因为x1,x2是函数f(x)的两个极值点,所以f′(x)=3x2-6x-a=0有两个不等的实数根x1,x2,所以Δ=36+12a>0,解得a>-3,故实数a的取值范围为(-3,+∞).
B组 创新题体验
13.(2026·丽水、湖州、衢州质检)若定义在R上的两个函数f(x),g(x),恒有f3(x)=g(x2),则( B )
A.f(x)为奇函数 B.f(x)为偶函数
C.g(x)为奇函数 D.g(x)为偶函数
【解析】 由f3(x)=g(x2),则f3(-x)=g[(-x)2]=g(x2)=f3(x),则f(-x)=f(x).又f(x)的定义域为R,所以f(x)为偶函数,故B正确;由已知得不到g(x)与g(-x)的关系,也不能确定f(x)+f(-x)=0,故A,C,D错误.
14.(2026·三门峡期中)我们可以把(1+1%)365看作每天的“进步”率都是1%,一年后是1.01365;而把(1-1%)365看作每天的“落后”率都是1%,一年后是0.99365.可以计算得到,一年后的“进步”是“落后”的≈1 481倍.如果每天的“进步”率和“落后”率都是10%,那么“进步”是“落后”的1 000倍,至少经过的天数是(lg 3≈0.477,lg 11≈1.041)( C )
A.31 B.33
C.35 D.37
【解析】 根据题意,如果每天的“进步”率和“落后”率都是10%,假设经过n天后,“进步”是“落后”的1 000倍,得≥1 000,即n(lg 11-lg 9)≥3,所以n(lg 11-2lg 3)≥3,得n≥≈=≈34.5,所以至少经过35天后,“进步”是“落后”的1 000倍.
15.(2026·保定期中)(多选)已知指数函数f(x)过点,g(x)=则( BC )
A.f(x)=2x
B.g(x)在(-∞,0)上单调递增
C.方程g(x)=2的解仅为2
D.若方程g(x)=a恰有两个解,则a的取值范围为[1,2)
【解析】 设f(x)=ax,因为f(x)过点,代入解得a=,f(x)=2-x,故A错误.当x<0时,g(x)=f(-x)+1=-x+1=2x+1,所以g(x)在(-∞,0)上单调递增,故B正确.当x≥0时,令g(x)=log2(x+2)=2,解得x=2,当x<0时,令g(x)=2x+1=2,解得x=0,不符合题意,所以方程g(x)=2的解仅为2,故C正确.当x≥0时,易知g(x)单调递增,所以g(x)≥g(0)=1,所以g(x)∈[1,+∞).当x<0时,由B知g(x)单调递增,g(x)<g(0)=20+1=2,又g(x)>1,所以g(x)∈(1,2).综上,若方程g(x)=a恰有两个解,则实数a的取值范围为(1,2),故D错误.
配套精练
练习2
A组 夯基精练
一、 单项选择题
1.已知函数f(x)=x3+(a-1)x2+x+1没有极值,则实数a的取值范围是( C )
A.[0,1] B.(-∞,0]∪[1,+∞)
C.[0,2] D.(-∞,0]∪[2,+∞)
【解析】 由f(x)=x3+(a-1)x2+x+1,得f′(x)=x2+2(a-1)x+1.根据题意得[2(a-1)]2-4≤0,解得0≤a≤2.
2.(2025·台州质检)已知a∈R,若函数f(x)=x+-ln x既有极大值又有极小值,则a的取值范围是( C )
A. B.
C. D.
【解析】 因为函数f(x)=x+-ln x的定义域为(0,+∞),所以f′(x)=1--=.因为函数f(x)既有极大值又有极小值,则关于x的方程x2-x-a=0有两个不等的正根x1,x2,所以解得-<a<0.故实数a的取值范围是.
3.(2026·南昌期初)设f(x)=2x3-3x2-12x,已知b<0,若“f(x)≥a”的充要条件是“x≥b”,则实数b的最大值为( B )
A.-2 B.-
C.-1 D.-
【解析】 由题知,当x≥b时,f(x)≥a;当x<b时,f(x)<a.由题意,f′(x)=6x2-6x-12=6(x+1)(x-2).由f′(x)>0,得x<-1或x>2;由f′(x)<0,得-1<x<2.所以f(x)在(-∞,-1)和(2,+∞)上单调递增,在(-1,2)上单调递减.则函数f(x)的极大值为f(-1)=7,极小值为f(2)=-20.令2x3-3x2-12x=-20,解得x=2或x=-.由图及b<0可知,当b取最大值时f(b)=-20,即b的最大值为-.
(第3题答)
4.(2022·全国乙卷文)函数f(x)=cos x+(x+1)sin x+1在区间[0,2π]上的最小值、最大值分别为( D )
A.-, B.-,
C.-,+2 D.-,+2
【解析】 f(x)=cos x+(x+1)sin x+1,x∈[0,2π],则f′(x)=-sin x+sin x+(x+1)cos x=(x+1)cos x,x∈[0,2π].令f′(x)=0,解得x=-1(舍去),x=或x=.因为f=cos +sin +1=2+,f=cos +sin +1=-,又f(0)=cos 0+(0+1)sin 0+1=2,f(2π)=cos 2π+(2π+1)sin 2π+1=2,所以f(x)max=f=2+,f(x)min=f=-.
二、 多项选择题
5.(2024·新高考Ⅱ卷)设函数f(x)=2x3-3ax2+1,则( AD )
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】 由f(x)=2x3-3ax2+1,得f′(x)=6x(x-a).对于A,当a>1时,f(x)在(0,a)上单调递减,在(-∞,0)和(a,+∞)上单调递增,则f(x)的极大值为f(0)=1>0,f(x)的极小值为f(a)=1-a3<0,所以f(x)有三个零点,故A正确;对于B,当a<0时,f(x)在(a,0)上单调递减,在(-∞,a)和(0,+∞)上单调递增,所以x=0是f(x)的极小值点,故B错误;对于C,任何三次函数不存在对称轴,故C错误;对于D,当a=2时,f(x)=2x3-6x2+1=2(x-1)3-6(x-1)-3,关于点(1,-3)中心对称,故D正确.
6.(2025·苏锡常镇一模)已知函数f(x)=x3-x2+1,其导函数为f′(x),则( BC )
A.直线y=-2x是曲线y=f(x)的切线
B.f(x)有三个零点
C.f′(2-x)=f′(x)
D.若f(x)在区间(a,a+4)上有最大值,则a的取值范围为(-4,0)
【解析】 因为f(x)=x3-x2+1,则f′(x)=x2-2x,f′(2-x)=(2-x)2-2(2-x)=x2-2x,所以f′(2-x)=f′(x),故C正确.因为f′(x)=x2-2x,令f′(x)=0,得x2-2x=0,解得x=0或x=2.当x<0或x>2时,f′(x)>0;当0<x<2时,f′(x)<0,所以f(x)在(-∞,0)和(2,+∞)上单调递增,在(0,2)上单调递减,所以f(x)在x=0处取得极大值,在x=2处取得极小值.又f(0)=1,f(2)=-4+1=-,当x→-∞时,f(x)→-∞,当x→+∞时,f(x)→+∞,作出f(x)的大致图象如图所示,由图知,f(x)有两个极值点,三个零点,故B正确.对于A,设切点的坐标为,则切线斜率为x-2x0=-2,则x-2x0+2=(x0-1)2+1≠0,所以不存在斜率为-2的切线,所以直线y=-2x不是曲线y=f(x)的切线,故A错误.因为f(0)=1=f(3),由图可知,若f(x)在区间(a,a+4)上有最大值,则解得-4<a≤-1,故D错误.
(第6题答)
三、 填空题
7.(2025·邯郸一模)若函数f(x)=(x-3)ex+ax恰有一个极值点,则实数a的取值范围是__(-∞,0]__.
【解析】 因为f(x)=(x-3)ex+ax,所以f′(x)=(x-2)ex+a.因为函数f(x)=(x-3)ex+ax恰有一个极值点,所以f′(x)=(x-2)ex+a=0有一个变号实数根,即a=(2-x)ex有一个变号的根,即y=(2-x)ex与y=a有一个交点,且在该交点前后两函数的大小关系发生变化.令g(x)=(2-x)ex,则g′(x)=(1-x)ex,由g′(x)>0,得x<1,g(x)单调递增,由g′(x)<0,得x>1,g(x)单调递减,则g(x)max=g(1)=e.作出y=a与y=g(x)的大致图象如图所示,两图象有1个交点,当a=e时,x=1不是变号实数根,由图可知a≤0.综上所述,a的取值范围是(-∞,0].
(第7题答)
8.(2025·扬州三模)若函数f(x)=a(ex+a)-x的最小值为2,则实数a的值是__1__.
【解析】 由f(x)=a(ex+a)-x,求导可得f′(x)=aex-1.当a>0时,令f′(x)=0,可得x=-ln a,由f′(x)<0,得x<-ln a,由f′(x)>0,得x>-ln a,所以函数f(x)在(-∞,-ln a)上单调递减,在(-ln a,+∞)上单调递增,故f(x)min=f(-ln a)=a+ln a=2,解得a=1.当a=0时,f(x)=-x,显然函数f(x)在R上单调递减,不合题意.当a<0时,f′(x)=aex-1<0,函数f(x)在R上单调递减,不合题意.故a=1.
9.(2026·太原期初)设函数f(x)=aex-x+1,若f(x)>3恒成立,则实数a的取值范围是__(e,+∞)__.
【解析】 由f(x)=aex-x+1,可知f′(x)=aex-1,则当a≤0时,f′(x)<0恒成立,知f(x)在R上单调递减,且f(x)的值域为R,不满足f(x)>3恒成立;当a>0时,由f′(x)=0,得x=-ln a,由f′(x)>0得x>-ln a,由f′(x)<0得x<-ln a,所以f(x)在(-∞,-ln a)上单调递减,在(-ln a,+∞)上单调递增,所以f(x)≥f(-ln a)=2+ln a.由2+ln a>3,得a>e.
四、 解答题
10.(2025·茂名一模)已知函数f(x)=ln x-ax2+1.
(1) 当a=1时,求函数f(x)在x=1处的切线方程;
【解答】 当a=1时,f(x)=ln x-x2+1,则f(1)=0,f′(x)=-2x,所以f′(1)=-1,所以所求切线方程为y=-(x-1),即x+y-1=0.
(2) 若函数f(x)的最大值为0,求实数a的值.
【解答】 函数f(x)=ln x-ax2+1的定义域为(0,+∞),且f′(x)=-2ax=,当a≤0时,f′(x)>0恒成立,所以函数f(x)在(0,+∞)上单调递增,无最大值,故舍去;当a>0时,令1-2ax2=0,解得x1=-(舍去),x2=,所以当x∈时,f′(x)>0,即f(x)在上单调递增,当x∈时,f′(x)<0,即f(x)在上单调递减,所以f(x)在x=处取得极大值也是最大值,即最大值为f=0,所以f=ln -a+1=-ln (2a)-+1=0,即ln (2a)=1,所以a=.
11.(2026·唐山期初)已知函数f(x)=x(x-2)(x-a).
(1) 若函数f(x)的图象关于点(2,0)对称,求a的值;
【解答】 由函数f(x)的图象关于点(2,0)对称,得y=f(x+2)是奇函数.因为f(x+2)=x(x+2)(x+2-a),所以2-a=-2,解得a=4.
(2) 若x=a是f(x)的极大值点,求a的值;
【解答】 f′(x)=3x2-(4+2a)x+2a.因为x=a是f(x)的极大值点,所以f′(a)=0,解得a=0或2.当a=2时,f′(x)=(3x-2)(x-2),所以当x∈时,f(x)单调递减,当x∈(2,+∞)时,f(x)单调递增,因此x=2是f(x)的极小值点(舍去);当a=0时,f′(x)=x(3x-4),所以当x∈(-∞,0)时,f(x)单调递增,当x∈时,f(x)单调递减,因此x=0是f(x)的极大值点,符合题意.综上,a=0.
(3) 设x1,x2是f(x)的极值点,且满足f(x1)+f(x2)>0,求实数a的取值范围.
【解答】 f′(x)=3x2-(4+2a)x+2a,Δ=4(a-1)2+12>0,因为x1,x2是f(x)的极值点,所以x1+x2=,x1x2=,f(x)=x(x-2)·(x-a)=x3-(a+2)x2+2ax,f(x1)+f(x2)=x-(a+2)x+2ax1+x-(a+2)·x+2ax2=(x1+x2)(x-x1x2+x)-(a+2)·(x+x)+2a(x1+x2).因为x+x=(x1+x2)2-2x1x2=,代入上式化简可得f(x1)+f(x2)=.由f(x1)+f(x2)>0可得(a+2)(a-1)(a-4)<0,解得a<-2或1<a<4,即实数a的取值范围是(-∞,-2)∪(1,4).
B组 滚动小练(挑战点:指对跨阶同构)
12.(2026·太原期初)(多选)已知a,b,c都是实数,下列命题是真命题的是( BD )
A.若a>0,b=2,则a0+b2=4
B.若a=,b=27,则log3a+log3b=2
C.若>,则a>b
D.若a>b>0,c<0,则>
【解析】 若a>0,b=2,则a0+b2=1+4=5>4,故A错误;若a=,b=27,则log3a+log3b=-1+3=2,故B正确;若>,当a=b=1时,>,但a=b,故C错误;当a>b>0时,<,又c<0,所以>,故D正确.
13.(2026·保定期中)已知函数f(x)=3-.
(1) 证明:函数f(x)的图象关于(0,2)对称;
【解答】 f(x)的定义域为R,f(-x)=3-,所以f(x)+f(-x)=6--=6-=4,所以函数f(x)的图象关于(0,2)对称.
(2) 若对任意的x≥2,不等式f(m·2x-1)+f(-4)≥4恒成立,求实数m的取值范围.
【解答】 由(1)可得f(4)+f(-4)=4,则由f(m·2x-1)+f(-4)≥4可得f(m·2x-1)≥4-f(-4)=f(4).由复合函数单调性可得,函数f(x)在R上单调递增,所以m·2x-1≥4,即m≥.又易知g(x)=在[2,+∞)上单调递减,所以g(x)≤g(2)=,所以m≥.即m的取值范围为.
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