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1、
專題能力提升練(一) 函數(shù)
一、選擇題(每小題5分)
1.下列函數(shù)中,在其定義域內(nèi)既是奇函數(shù)又是減函數(shù)的是( )
A.y=2 015ex B.y=sin2 015x
C.y=-x2 015 D.y=logx
解析:令f(x)=-x2 015,由f(-x)=-(-x)2 015=x2 015=-f(x),得y=-x2 015為奇函數(shù),又冪函數(shù)y=x2 015為增函數(shù),故y=-x2 015是減函數(shù),故選C.
答案:C
2.設a=1.10.9,b=0.91.1,c=log1.10.9,則a,b,c的大小關系是( )
A.a(chǎn)
2、
C.b1,b=0.91.1∈(0,1),c=log1.10.9<0,故c0時,f(x)=x2-x,則當x<0時,函數(shù)f(x)的最大值為( )
A.- B.
C. D.-
解析:通解:設x<0,則-x>0,所以f(-x)=x2+x,又函數(shù)f(x)為奇函數(shù),所以f(x)=-f(-x)=-x2-x=-2+,所以當x<0時,函數(shù)f(x)的最大值為.故選B.
優(yōu)解:當x>0時,f(x)=x2-x=2-,最小值為-,因為函數(shù)f(x)為奇函數(shù),所以當x<0時,函數(shù)
3、f(x)的最大值為.故選B.
答案:B
4.函數(shù)f(x)=lnx-x2的大致圖象是( )
解析:易知函數(shù)f(x)的定義域為(0,+∞),f ′(x)=-x=.當00;當x>1時,f ′(x)<0.所以f(x)在(0,1)上單調(diào)遞增,在(1,+∞)上單調(diào)遞減,所以f(x)max=f(1)=-,故結合圖象可知選B.
答案:B
5.已知偶函數(shù)f(x)滿足f(x-1)=f(x+1),且在x∈[0,1]時,f(x)=x,則關于x的方程f(x)=x在x∈[0,4]上的解的個數(shù)是( )
A.1 B.2
C.3 D.4
解析:由f(x-1)=f(x
4、+1),知f(x+2)=f(x),所以函數(shù)f(x)的一個周期為2,又函數(shù)f(x)為偶函數(shù),所以f(x-1)=f(x+1)=f(1-x),即函數(shù)f(x)關于直線x=1對稱,在同一坐標系內(nèi)作出函數(shù)y=f(x),y=x的圖象,由圖象知在[0,4]內(nèi)交點個數(shù)為4.選D.
答案:D
6.設函數(shù)f(x)=1-xsinx在x=x0處取得極值,則(1+x)(1+cos2x0)-1的值為( )
A.-1 B.0
C.2 D.1
解析:f ′(x0)=-sinx0-x0cosx0=0?x0cosx0=-sinx0,代入化簡得(1+x)(1+cos2x0)-1=(1+x)2cos2x0-1=2c
5、os2x0+2sin2x0-1=2-1=1.
答案:D
7.已知l1,l2是曲線C:y=的兩條互相平行的切線,則l1與l2的距離的最大值為( )
A. B.2
C.2 D.4
解析:設第一象限的切點坐標為,根據(jù)曲線的對稱性,曲線在第三象限的切點坐標為.此時兩條切線方程分別為y=-x+,y=-x-,兩直線之間的距離d==≤=2,當且僅當t=1時等號成立.
答案:C
8.定義在R上的函數(shù)f(x)的導函數(shù)為f ′(x),已知f(x+1)是偶函數(shù),且(x-1)f ′(x)<0.若x12,則f(x1)與f(x2)的大小關系是( )
A.f(x1)
6、2) B.f(x1)=f(x2)
C.f(x1)>f(x2) D.不確定
解析:由(x-1)f ′(x)<0可知,當x>1時,f ′(x)<0,函數(shù)單調(diào)遞減.當x<1時,f ′(x)>0,函數(shù)單調(diào)遞增.因為函數(shù)f(x+1)是偶函數(shù),所以f(x+1)=f(1-x),f(x)=f(2-x),即函數(shù)f(x)圖象的對稱軸為x=1.所以,若1≤x1f(x2);若x1<1,則x2>2-x1>1,此時有f(x2)f(x2).綜上,必有f(x1)>f(x2),選C.
答案:C
9.已知函數(shù)f(x)=x2+2cos
7、x,若f ′(x)是f(x)的導函數(shù),則函數(shù)f ′(x)在原點附近的圖象大致是( )
解析:因為f ′(x)=2x-2sinx,[f ′(x)]′=2-2cosx≥0,所以函數(shù)f ′(x)在R上單調(diào)遞增,故選A.
答案:A
10.已知f(x)是定義在R上的函數(shù),且函數(shù)f(x-3)的圖象關于直線x=3對稱,f(3)=2 015,f(3)>f(0),且在區(qū)間(0,+∞)上,f ′(x)同號,則不等式f(x2-2x)<2 015的解集是( )
A.(-∞,-1)∪(3,+∞)
B.(-1,0)
C.(0,3)
D.(-1,3)
解析:因為函數(shù)f(x-3)的圖象關于直線x=3對
8、稱,所以函數(shù)f(x)的圖象關于直線x=0對稱,所以函數(shù)f(x)是偶函數(shù).因為在區(qū)間(0,+∞)上,f ′(x)同號,故函數(shù)f(x)在區(qū)間[0,+∞)上是單調(diào)的,又f(3)>f(0),所以函數(shù)f(x)在區(qū)間[0,+∞)上是單調(diào)遞增的.所以不等式f(x2-2x)<2 015可化為f(|x2-2x|)0,所以f(f(-2))=f(2-2)=log22-2=-2.
答案:-2
12.已知函數(shù)f(x)=|l
9、og2x|,正實數(shù)m,n滿足m0解得≤x<1,
10、
令f ′(x)<0,解得10在x∈(0,+∞)上恒成立,
所以函數(shù)g(x)在(0,+∞)上是增函數(shù),
所以g(x)在區(qū)間[2,e]上的最大值g(x)max=g(e)=l
11、ne-=1-.
答案:1-
15.已知函數(shù)f(x)=ax-cosx,x∈,若?x1∈,?x2∈,x1≠x2,<0,則實數(shù)a的取值范圍為__________.
解析:已知條件等價于f(x)在上單調(diào)遞減,等價于f ′(x)=a+sinx≤0在上恒成立,即a≤-sinx在上恒成立,a≤(-sinx)min=-,所以實數(shù)a的取值范圍是.
答案:
三、解答題(第16,17,18,19題每題12分,第20題13分,第21題14分)
16.已知函數(shù)f(x)=,a∈R.
(1)若函數(shù)y=f(x)在x=1處取得極值,求a的值;
(2)若函數(shù)y=f(x)的圖象上存在兩點關于原點對稱,求a的取值范圍
12、.
解:(1)當x>0時,f(x)=2ex-(x-a)2+3,
f ′(x)=2(ex-x+a).
因為y=f(x)在x=1處取得極值,
所以f ′(1)=0,即2(e-1+a)=0,
解得a=1-e,
經(jīng)驗證滿足題意,所以a=1-e.
(2)由題意知y=f(x)的圖象上存在兩點關于原點對稱,
即y=2ex-(x-a)2+3(x>0)圖象上存在一點(x0,y0)(x0>0),
使得(-x0,-y0)在y=x2+3ax+a2-3(x<0)的圖象上,
即有,
消去y0,得2ex0-(x0-a)2+3=-x+3ax0-a2+3,
化簡得a=.
y=f(x)的圖象上存在兩點關
13、于原點對稱,即關于x0的方程a=在(0,+∞)上有解.
設h(x)=(x>0),則h′(x)=.
因為x>0,所以當x>1時,h′(x)>0;
當0
14、x)≤0}=[b,c](其中b0).
(ⅰ)當a<0時,f ′(x)<0,則函數(shù)f(x)的單調(diào)遞減區(qū)間是(0,+∞).
(ⅱ)當a>0時,令f ′(x)=0,得x=.
當x變化時,f ′(x),f(x)的變化情況如下表:
x
f ′(x)
-
0
+
f(x)
極小值
所以f(x)的單調(diào)遞減區(qū)間是,單調(diào)遞增區(qū)間是.
(2)由(1)知,
當a<0時,函數(shù)f(x)在(0,+∞)上是減函數(shù),所以函數(shù)f(x)至多存在一個零點,不符合題意.
當a>0時,因為f(
15、x)在上是減函數(shù),在上是增函數(shù),所以在使{x|f(x)≤0}=[b,c],必需f<0,即aln+a<0.
所以a>e.
當a>e時,f=aln+a2=-2alna+a2=a(a-2lna).
令g(x)=x-2lnx(x≥e),則g′(x)=1-=(x≥e).
當x>e時,g′(x)>0,所以g(x)在[e,+∞)上是增函數(shù).
所以當a>e時,g(a)=a-2lna>g(e)=e-2>0.
所以f>0.
因為<<1,f<0,f(1)=1>0,
所以f(x)在上存在一個零點,不妨記為b,在上存在一個零點,不妨記為c.
因為f(x)在上是減函數(shù),在上是增函數(shù),
所以{x|f(x
16、)≤0}=[b,c].
綜上所述,a的取值范圍是(e,+∞).
因為b∈,c∈,
所以[b,c]?(0,1).
18.已知函數(shù)f(x)=ex-1-x.
(1)若存在x0∈,使a-ex+1+x<0成立,求a的取值范圍;
(2)當x≥0時,f(x)≥(t-1)x恒成立,求t的取值范圍.
解:(1)由題知a0時,f ′(x)>0,x<0時,
f ′(x)<0,
∴f(x)在(-∞,0)上為減函數(shù),在(0,+∞)上為增函數(shù).
∴當x0∈時,f(x)在區(qū)間端點處取得最大值.
又f(-1)=e-1-
17、1+1=,
f=-1-ln,
f(-1)-f=-+1+ln=-+ln>0.
∴f(-1)>f,
∴f(x)在上的最大值為,故a的取值范圍是a<.
(2)由已知可得x≥0時,ex-1-tx≥0恒成立,
令g(x)=ex-1-tx,則g′(x)=ex-t,
若t≤1,則當x∈(0,+∞)時,g′(x)>0,
g(x)為增函數(shù),g(0)=0,
從而當x≥0,g(x)≥0,
即f(x)≥(t-1)x恒成立.
若t>1,則當x∈(0,lnt)時,
g′(x)<0,g(x)為減函數(shù),而g(0)=0,
從而當x∈(0,lnt)時,g(x)<0,即f(x)<(t-1)x,
所以t>
18、1不符合題意,綜上可得t的取值范圍為(-∞,1].
19.已知函數(shù)f(x)=+xlnx,g(x)=x3-x2-3.
(1)當a=2時,求曲線y=f(x)在x=1處的切線方程;
(2)如果存在x1,x2∈[0,2],使得g(x1)-g(x2)≥M成立,求滿足上述條件的最大整數(shù)M;
(3)如果對任意的s,t∈,都有f(s)≥g(t)成立,求實數(shù)a的取值范圍.
解:(1)當a=2時,f(x)=+xlnx,
f ′(x)=-+lnx+1,
f(1)=2,f ′(1)=-1,
所以曲線y=f(x)在x=1處的切線方程為y=-x+3.
(2)存在x1,x2∈[0,2],使得g(x1)-g
19、(x2)≥M成立,
等價于[g(x1)-g(x2)]max≥M,
考察函數(shù)g(x)=x3-x2-3,則
g′(x)=3x2-2x=3x,
當x變化時,g ′(x),g(x)的變化情況如下表:
x
0
2
g′(x)
0
-
0
+
g(x)
-3
單調(diào)遞減
極小值-
單調(diào)遞增
1
由上表可知:g(x)min=g=-,g(x)max=g(2)=1,
[g(x1)-g(x2)]max=g(x)max-g(x)min=,
所以滿足條件的最大整數(shù)M=4.
(3)對任意的s,t∈,都有f(s)≥g(t)成立,
等價于:在區(qū)間上,函數(shù)f(x)的
20、最小值不小于g(x)的最大值,
當x∈時,f(x)=+xlnx≥1恒成立,
等價于a≥x-x2lnx恒成立,
記h(x)=x-x2lnx,h′(x)=1-2xlnx-x,h′(1)=0,
記m(x)=1-2xlnx-x,m′(x)=-3-2lnx,由于x∈,
m′(x)=-3-2lnx<0,所以m(x)=h′(x)=1-2xlnx-x在上單調(diào)遞減,
當x∈時,h′(x)>0,x∈(1,2]時,h′(x)<0,
即函數(shù)h(x)=x-x2lnx在區(qū)間上單調(diào)遞增,在區(qū)間(1,2]上單調(diào)遞減,
所以h(x)max=h(1)=1,所以a≥1.
20.(20xx郴州模擬)已知函數(shù)f(x)
21、=.
(1)求函數(shù)f(x)的定義域和值域;
(2)若00時,==在區(qū)間(0,1)上是減函數(shù),
∴0.
21.設函數(shù)f(x)=alnx+x2-bx(a≠1),曲線y=f(x)在點(1,f(1))處的切線斜率為0.
(1)求b;
(2)若存在x0≥1,使得f(x0)<,求a的取值范圍.
解:(1)f ′(x)=+(1-a)x-b.
由題設知f ′(1)=0,解得
22、b=1.
(2)f(x)的定義域為(0,+∞),由(1)知,
f(x)=alnx+x2-x,
f ′(x)=+(1-a)x-1=(x-1).
(ⅰ)若a≤,則≤1,故當x∈(1,+∞)時,
f ′(x)>0,f(x)在(1,+∞)上單調(diào)遞增.
所以,存在x0≥1,使得f(x0)<的充要條件為f(1)<,
即-1<,
解得--11,
故當x∈時,f ′(x)<0;
當x∈時,f ′(x)>0.
f(x)在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增.
所以,存在x0≥1,使得f(x0)<的充要條件為f<.
而f=aln++>,所以不合題意.
(ⅲ)若a>1,則f(1)=-1=<.
綜上,a的取值范圍是(--1,-1)∪(1,+∞).