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A-15利用导数研究函数的性质

一. 选择题

1.函数f (x )=(4-x )e x 的单调递减区间是 ( ). A .(-∞,4) B .(-∞,3) C .(4,+∞) D .(3,+∞)

2. (2015 全国 2 理 12)设函数 f '( x )是奇函数 f ( x )的导函数, f (-1) = 0,当x > 0时,

xf '( x ) - f ( x ) < 0,则使得 f ( x ) > 0成立的x 的取值范围是( ).

A. (-∞,-1) (0,1)

B. (-1,0) (1,+∞)

C. (-∞,-1) (-1,0)

D. (0,1) (1,+∞)

3.函数f (x )的定义域是R ,f (0)=2,对任意x ∈R ,f (x )+f ′(x )>1,则不等式e x ·f (x )>e x +1的解集为

A .{x |x >0}

B .{x |x <0}

C .{x |x <-1或x >1}

D .{x |x <-1或0

4.定义在R 上的函数y =f (x )满足f (4-x )=f (x ),(x -2)·f ′(x )<0,若x 14,则

A .f (x 1)

B .f (x 1)>f (x 2)

C .f (x 1)=f (x 2)

D .f (x 1)与f (x 2)的大小不确定

5.已知f (x )的定义域为R ,f (x )的导函数f ′(x )的图象如图所 示,则( )

A .f (x )在x =1处取得极小值

B .f (x )在x =1处取得极大值

C .f (x )是R 上的增函数

D .f (x )是(-∞,1)上的减函数,(1,+∞)上的增函数

6.【2015高考福建,理10】若定义在R 上的函数()f x 满足()01f =- ,其导函数()f x ' 满足()1f x k '>> ,则下列结论中一定错误的是( )

A .11f k k ??< ???

B .111

f k k ??> ?-?? C .1111f k k ??< ?--?? D . 111k f k k ??> ?--?? 二、填空题

7.已知函数f (x )=x 2

(x -a ).若f (x )在(2,3)上单调则实数a 的范围是________;

8.f(x)是定义在(0,+∞)上的单调递增函数,满足f(xy)=f(x)+f(y),f(3)=1,

当f(x)+f(x -8)≤2时,x 的取值范围是________.

三、解答题

9.设函数f(x)=ax3-3x2,(a∈R),且x=2是y=f(x)的极值点,求函数g(x)=e x·f(x)的单调区间.

10.(12分)已知函数g(x)=

1

x·sin θ+ln x在[1,+∞)上为增函数,且θ∈(0,π),f(x)=mx-

m-1

x-ln x,

m∈R.

(1)求θ的值;

(2)若f(x)-g(x)在[1,+∞)上为单调函数,求m的取值范围.

11.(13分)设函数f (x )=ln x +a x -1在?

???0,1e 内有极值. (1)求实数a 的取值范围;

(2)若x 1∈(0,1),x 2∈(1,+∞).求证:f (x 2)-f (x 1)>e +2-1e

.注:e 是自然对数的底数.

12.【2015高考新课标2,理21】(本题满分12分)

设函数2()mx f x e x mx =+-.

(Ⅰ)证明:()f x 在(,0)-∞单调递减,在(0,)+∞单调递增;

(Ⅱ)若对于任意12,[1,1]x x ∈-,都有12()()1f x f x e -≤-,求m 的取值范围.

1. 解析 f ′(x )=e x +(4-x )·e x =e x (3-x ),令f ′(x )<0,由于e x >0,∴3-x <0,解得x >3.

答案 D

2. 答案A

3. 解析 构造函数g (x )=e x ·f (x )-e x ,因为g ′(x )=e x ·f (x )+e x ·f ′(x )-e x =e x [f (x )+f ′(x )]-e x >e x -e x =0,所以g (x )=e x ·f (x )-e x 为R 上的增函数,又因为g (0)=e 0·f (0)-e 0=1,所以原不等式转化为g (x )>g (0),解得x >0. 答案 A

4. 解析 ∵f (4-x )=f (x ),∴函数f (x )的图象关于直线x =2对称,由(x -2)f ′(x )<0可得函数f (x )在(-∞,2)上单调递增,在(2,+∞)上单调递减,∴当x 2>x 1>2时,f (x 1)>f (x 2);当x 2>2>x 1时,∵x 1+x 2>4,∴x 2>4-x 1>2,∴f (4-x 1)=f (x 1)>f (x 2),综上,f (x 1)>f (x 2),故选B. 答案 B

5. 解析:由图象易知f ′(x )≥0在R 上恒成立,所以f (x )在R 上是增函数. 答案:C

6. 【答案】C

【解析】由已知条件,构造函数()()g x f x kx =-,则''()()0g x f x k =->,故函数()g x 在R 上单调递增,且101k >-,故1()(0)1g g k >-,所以1()111k f k k ->---,11()11

f k k >--,所以结论中一定错误的是C ,选项D 无法判断;构造函数()()h x f x x =-,则''()()10h x f x =->,所以函数()h x 在R 上单调递增,且

10k >,所以1()(0)h h k >,即11()1f k k ->-,11()1f k k >-,选项A,B 无法判断,故选C .

7解析 由f (x )=x 3-ax 2得f ′(x )=3x 2-2ax =3x ? ????x -

2a 3. 若f (x )在(2,3)上不单调,则有????? 2a 3≠0,

2<2a 3<3,解得:3

. 答案 (-∞,3 ]∪??????92,+∞,? ??

??3,92 8解析 2=1+1=f(3)+f(3)=f(9),由f(x)+f(x -8)≤2,可得f[x(x -8)]≤f(9),因为f(x)是定义在(0,+∞)上的增函数,所以有x>0,x -8>0,且x(x -8)≤9,解得8

答案:(8,9]

9解 f ′(x )=3ax 2-6x =3x (ax -2). 因为x =2是函数y =f (x )的极值点.

所以f ′(2)=0,即6(2a -2)=0,因此a =1, 经验证,当a =1时,x =2是函数f (x )的极值点,

因为e x

>0,所以y =g (x )的单调增区间是(-6,0)和(6,+∞);单调减区间是(-∞,-6)和(0,6).

10解 (1)由题意得,g ′(x )=-

1sin θ·x 2+1x ≥0在[1,+∞)上恒成立,即sin θ·x -1sin θ·x 2≥0. ∵θ∈(0,π),∴sin θ>0,

故sin θ·x -1≥0在[1,+∞)上恒成立,只需sin θ·1-1≥0,

即sin θ≥1,只有sin θ=1.结合θ∈(0,π),得θ=π2

. (2)由(1),得f (x )-g (x )=mx -m x -2ln x ,∴()f (x )-g (x )′=mx 2-2x +m x 2

. ∵f (x )-g (x )在其定义域内为单调函数,∴mx 2-2x +m ≥0或者mx 2-2x +m ≤0在[1,+∞)恒成立.mx 2-2x +m ≥0等价于m (1+x 2)≥2x ,即m ≥2x 1+x 2, 而2x x 2+1=2x +1x

≤1,∴m ≥1. mx 2-2x +m ≤0等价于m (1+x 2)≤2x , 即m ≤2x 1+x 2在[1,+∞)上恒成立. 而2x x 2+1

∈(0,1],∴m ≤0. 综上,m 的取值范围是(-∞,0]∪[1,+∞).

11. (1)易知函数f (x )的定义域为(0,1)∪(1,+∞),

f ′(x )=1x -a (x -1)2=(x -1)2-ax x (x -1)2=x 2-(a +2)x +1x (x -1)2

. 由函数f (x )在????0,1e 内有极值,可知方程f ′(x )=0在???

?0,1e 内有解, 令g (x )=x 2-(a +2)x +1=(x -α)(x -β).

∵1=αβ ∴不妨设0<α<1e

,则β>e ,又g (0)=1>0, 所以g ????1e =1e 2-a +2e +1<0,解得a >e +1e

-2.

11(2)证明 由(1)知f ′(x )>0?0β,f ′(x )<0?α

所以函数f (x )在(0,α),(β,+∞)上单调递增,在(α,1),(1,β)上单调递减.

由x 1∈(0,1)得f (x 1)≤f (α)=ln α+a α-1

, 由x 2∈(1,+∞)得f (x 2)≥f (β)=ln β+a β-1

, 所以f (x 2)-f (x 1)≥f (β)-f (α). 由(1)易知α·β=1,α+β=a +2,

所以f (β)-f (α)=ln β-ln 1β+a ????1β-1-1α-1=2ln β+a ·α-β(β-1)(α-1)

=2ln β+a ·1β-β2-(a +2)

=2ln β+β-1β. 记h (β)=2ln β+β-1β(β>e),则h ′(β)=2β+1+1β2=???

?1β+12>0, 所以函数h (β)在(e ,+∞)上单调递增,所以f (x 2)-f (x 1)≥h (β)>h (e)=2+e -1e

. 12.【解析】(Ⅰ)

'()(1)2mx f x m e x =-+. 若0m ≥,则当(,0)x ∈-∞时,10mx e -≤,'()0f x <;当(0,)x ∈+∞时,10mx e -≥,'()0f x >.

若0m <,则当(,0)x ∈-∞时,10mx e ->,'()0f x <;当(0,)x ∈+∞时,10mx e -<,'()0f x >.

所以,()f x 在(,0)-∞单调递减,在(0,)+∞单调递增.

(Ⅱ)由(Ⅰ)知,对任意的m ,()f x 在[1,0]-单调递减,在[0,1]单调递增,故()f x 在0x =处取得最小值.所以对于任意12,[1,1]x x ∈-,12()()1f x f x e -≤-的充要条件是:

(1)(0)1,(1)(0)1,f f e f f e -≤-??--≤-?即1,1,m m e m e e m e -?-≤-??+≤-?

?①,设函数()1t g t e t e =--+,则'()1t g t e =-. 当0t <时,'()0g t <;当0t >时,'

()0g t >.故()g t 在(,0)-∞单调递减,在(0,)+∞单调递增.又(1)0g =,1(1)20g e e --=+-<,故当[1,1]t ∈-时,()0g t ≤.当[1,1]m ∈-时,()0g m ≤,()0g m -≤,即①式成立.当1m >时,由()g t 的单调性,()0g m >,即1m e m e ->-; 当1m <-时,()0g m ->,即1m e

m e -+>-.综上,m 的取值范围是[1,1]-.

【考点定位】导数的综合应用.

【名师点睛】(Ⅰ)先求导函数'()(1)2mx f x m e x =-+,根据m 的范围讨论导函数在(,0)-∞和(0,)+∞的符号即可;(Ⅱ)12()()1f x f x e -≤-恒成立,等价于12max ()()1f x f x e -≤-.由12,x x 是两个独立的变量,故可求研究()f x 的值域,由(Ⅰ)可得最小值为(0)1f =,最大值可能是(1)f -或(1)f ,故只需(1)(0)1,(1)(0)1,f f e f f e -≤-??--≤-?

,从而得关于m 的不等式,因不易解出,故利用导数研究其单调性和符号,从而得解.

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