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第25練 導數(shù)的概念及簡單應用
[明晰考情] 1.命題角度:考查導數(shù)的幾何意義,利用導數(shù)研究函數(shù)的單調性、極值和最值.2.題目難度:中檔偏難.
考點一 導數(shù)的幾何意義
方法技巧 (1)f′(x0)表示函數(shù)f(x)在x=x0處的瞬時變化率.
(2)f′(x0)的幾何意義是曲線y=f(x)在點P(x0,y0)處切線的斜率.
1.設點P是曲線y=x3-x+上的任意一點,且曲線在點P處的切線的傾斜角為α,則角α的取值范圍是( )
A. B.
C.∪ D.∪
答案 C
解析 ∵y′=3x2-≥-,
∴tanα≥-,又∵0≤α<π,
∴0≤α<或≤α<π.
2.設函數(shù)f(x)=x3+ax2,若曲線y=f(x)在點P(x0,f(x0))處的切線方程為x+y=0,則點P的坐標為( )
A.(0,0) B.(1,-1)
C.(-1,1) D.(1,-1)或(-1,1)
答案 D
解析 由題意可知f′(x)=3x2+2ax,
則有f′(x0)=3x+2ax0=-1,
又切點為(x0,-x0),可得x+ax=-x0,
兩式聯(lián)立解得或
則點P的坐標為(-1,1)或(1,-1).
故選D.
3.(2018全國Ⅰ)設函數(shù)f(x)=x3+(a-1)x2+ax,若f(x)為奇函數(shù),則曲線y=f(x)在點(0,0)處的切線方程為( )
A.y=-2x B.y=-x
C.y=2x D.y=x
答案 D
解析 方法一 ∵f(x)=x3+(a-1)x2+ax,
∴f′(x)=3x2+2(a-1)x+a.
又f(x)為奇函數(shù),∴f(-x)=-f(x)恒成立,
即-x3+(a-1)x2-ax=-x3-(a-1)x2-ax恒成立,
∴a=1,∴f′(x)=3x2+1,∴f′(0)=1,
∴曲線y=f(x)在點(0,0)處的切線方程為y=x.
故選D.
方法二 ∵f(x)=x3+(a-1)x2+ax為奇函數(shù),
∴f′(x)=3x2+2(a-1)x+a為偶函數(shù),
∴a=1,即f′(x)=3x2+1,∴f′(0)=1,
∴曲線y=f(x)在點(0,0)處的切線方程為y=x.
故選D.
4.設曲線y=在點處的切線與直線x+ay+1=0垂直,則a=__________.
答案 1
解析 y′==,
則曲線y=在點處的切線的斜率為k1=1.
所以直線斜率存在,即a≠0,所以斜率k2=-,
又該切線與直線x+ay+1=0垂直,
所以k1k2=-1,解得a=1.
考點二 導數(shù)與函數(shù)的單調性
方法技巧 (1)若求單調區(qū)間(或證明單調性),只要在函數(shù)定義域內解(或證明)不等式f′(x)>0或f′(x)<0.
(2)若已知函數(shù)的單調性,則轉化為不等式f′(x)≥0或f′(x)≤0在單調區(qū)間上恒成立問題來求解.
5.已知函數(shù)f(x)=lnx-x+,若a=-f,b=f(π),c=f(5),則( )
A.c
f(π)>f(5),
∴a>b>c.故選A.
6.設函數(shù)f(x)=x2-9lnx在區(qū)間[a-1,a+1]上單調遞減,則實數(shù)a的取值范圍是( )
A.(1,2] B.[4,+∞)
C.(-∞,2] D.(0,3]
答案 A
解析 易知f(x)的定義域為(0,+∞),且f′(x)=x-.
由f′(x)=x-<0,解得00的解集對應y=f(x)的增區(qū)間,f′(x)<0的解集對應y=f(x)的減區(qū)間,驗證只有D選項符合.
2.函數(shù)f(x)=(x-3)ex的單調遞增區(qū)間是( )
A.(-∞,2) B.(0,3) C.(1,4) D.(2,+∞)
答案 D
解析 函數(shù)f(x)=(x-3)ex的導函數(shù)為f′(x)=[(x-3)ex]′=ex+(x-3)ex=(x-2)ex.
由函數(shù)導數(shù)與函數(shù)單調性的關系,得當f′(x)>0時,函數(shù)f(x)單調遞增,
此時由不等式f′(x)=(x-2)ex>0,解得x>2.
3.已知函數(shù)f(x)=x3-mx2+4x-3在區(qū)間[1,2]上是增函數(shù),則實數(shù)m的取值范圍為( )
A.4≤m≤5 B.2≤m≤4
C.m≤2 D.m≤4
答案 D
解析 由函數(shù)f(x)=x3-mx2+4x-3,
可得f′(x)=x2-mx+4,由函數(shù)f(x)=x3-mx2+4x-3在區(qū)間[1,2]上是增函數(shù),可得x2-mx+4≥0在區(qū)間[1,2]上恒成立,
可得m≤x+,又x+≥2=4,當且僅當x=2時取等號,可得m≤4.
4.若函數(shù)f(x)=(x+1)ex,則下列命題正確的是( )
A.對任意m<-,都存在x∈R,使得f(x)-,都存在x∈R,使得f(x)-,方程f(x)=m總有兩個實根
答案 B
解析 ∵f′(x)=(x+2)ex,
∴當x>-2時,f′(x)>0,f(x)為增函數(shù);
當x<-2時,f′(x)<0,f(x)為減函數(shù).∴f(-2)=-為f(x)的最小值,即f(x)≥-(x∈R),故B正確.
5.已知函數(shù)f(x)是定義在區(qū)間(0,+∞)上的可導函數(shù),其導函數(shù)為f′(x),且滿足xf′(x)+2f(x)>0,則不等式<的解集為( )
A.{x|x>-2013}
B.{x|x<-2013}
C.{x|-2013<x<0}
D.{x|-2018<x<-2013}
答案 D
解析 構造函數(shù)g(x)=x2f(x),
則g′(x)=x[2f(x)+xf′(x)].
當x>0時,∵2f(x)+xf′(x)>0,
∴g′(x)>0,
∴g(x)在(0,+∞)上單調遞增.
∵不等式<,
∴當x+2018>0,即x>-2018時,
(x+2018)2f(x+2018)<52f(5),
即g(x+2018)<g(5),
∴00,方程6x2-2x+1=0中的Δ=-20<0,
所以f′(x)>0恒成立,
即f(x)在定義域上單調遞增,無極值點.
7.設a∈R,若函數(shù)y=ex+ax,x∈R有大于零的極值點,則( )
A.a<-1 B.a>-1
C.a>- D.a<-
答案 A
解析 ∵y=ex+ax,∴y′=ex+a.
∵函數(shù)y=ex+ax有大于零的極值點,
則方程y′=ex+a=0有大于零的解.
∵當x>0時,-ex<-1,∴a=-ex<-1.
8.定義:如果函數(shù)f(x)在[m,n]上存在x1,x2(m<x1<x2<n)滿足f′(x1)=,f′(x2)=,則稱函數(shù)f(x)是[m,n]上的“雙中值函數(shù)”.已知函數(shù)f(x)=x3-x2+a是[0,a]上的“雙中值函數(shù)”,則實數(shù)a的取值范圍是( )
A. B.
C. D.
答案 C
解析 因為f(x)=x3-x2+a,所以由題意可知,f′(x)=3x2-2x在區(qū)間[0,a]上存在x1,x2(0<x1<x2<a),滿足f′(x1)=f′(x2)==a2-a,所以方程3x2-2x=a2-a在區(qū)間(0,a)上有兩個不相等的實根.
令g(x)=3x2-2x-a2+a(0<x<a),則
解得<a<1,
所以實數(shù)a的取值范圍是.
9.已知函數(shù)f(x)=axlnx,a∈R,若f′(e)=3,則a的值為________.
答案
解析 因為f′(x)=a(1+lnx),a∈R,f′(e)=3,
所以a(1+lne)=3,所以a=.
10.已知奇函數(shù)f(x)=則函數(shù)h(x)的最大值為________.
答案 1-e
解析 當x>0時,f(x)=-1,f′(x)=,
∴當x∈(0,1)時,f′(x)<0,函數(shù)f(x)單調遞減;
當x>1時,f′(x)>0,函數(shù)f(x)單調遞增.
∴當x=1時,f(x)取到極小值e-1,即f(x)的最小值為e-1.
又f(x)為奇函數(shù),
且當x<0時,f(x)=h(x),
∴h(x)的最大值為-(e-1)=1-e.
11.若在區(qū)間[0,1]上存在實數(shù)x使2x(3x+a)<1成立,則a的取值范圍是________.
答案 (-∞,1)
解析 2x(3x+a)<1可化為a<2-x-3x,
則在區(qū)間[0,1]上存在實數(shù)x使2x(3x+a)<1成立等價于a<(2-x-3x)max,而y=2-x-3x在[0,1]上單調遞減,
∴y=2-x-3x在[0,1]上的最大值為20-0=1,∴a<1,
故a的取值范圍是(-∞,1).
12.已知函數(shù)f(x)=ex-x,若f(x)<0的解集中只有一個正整數(shù),則實數(shù)k的取值范圍為______________.
答案
解析 f(x)<0,即ex-x<0,即kx+<只有一個正整數(shù)解,設g(x)=,所以g′(x)=,當x<1時,g′(x)>0,當x>1時,g′(x)<0,所以g(x)在(-∞,1)上單調遞增,在(1,+∞)上單調遞減,所以g(x)max=g(1)=,
由圖可知,kx+<的唯一一個正整數(shù)解只能是1,
所以有
解得-≤k<-,
所以實數(shù)k的取值范圍為.
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