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高二数学导数大题练习进步(详细规范标准答案)

高二数学导数大题练习进步(详细规范标准答案)
高二数学导数大题练习进步(详细规范标准答案)

1.已知函数d x b a c bx ax x f +--++=)23()(23的图象如图所

示. (I )求d c ,的值;

(II )若函数)(x f 在2=x 处的切线方程为0113=-+y x ,求函数)(x f 的解析式;

(III )在(II )的条件下,函数)(x f y =与m x x f y ++'=5)(3

1的图象有三个不同的交点,求m 的取值范围.

2.已知函数)(3ln )(R a ax x a x f ∈--=. (I )求函数)(x f 的单调区间;

(II )函数)(x f 的图象的在4=x 处切线的斜率为

,2

3

若函数]2

)('[31)(23m

x f x x x g ++=

在区间(1,3)上不是单调函数,求m 的取值范围.

3.已知函数c bx ax x x f +++=23)(的图象经过坐标原点,且在1=x 处取得极大值. (I )求实数a 的取值范围; (II )若方程9

)32()(2

+-

=a x f 恰好有两个不同的根,求)(x f 的解析式;

(III )对于(II )中的函数)(x f ,对任意R ∈βα、,求证:81|)sin 2()sin 2(|≤-βαf f .

4.已知常数0>a ,e 为自然对数的底数,函数x e x f x

-=)(,x a x x g ln )(2-=.

(I )写出)(x f 的单调递增区间,并证明a e a >; (II )讨论函数)(x g y =在区间),1(a e 上零点的个数.

5.已知函数()ln(1)(1)1f x x k x =---+. (I )当1k =时,求函数()f x 的最大值;

(II )若函数()f x 没有零点,求实数k 的取值范围;

6.已知2x =是函数2()(23)x f x x ax a e =+--的一个极值点(???=718.2e ). (I )求实数a 的值;

(II )求函数()f x 在]3,2

3[∈x 的最大值和最小值.

7.已知函数)0,(,ln )2(4)(2≠∈-+-=a R a x a x x x f (I )当a=18时,求函数)(x f 的单调区间; (II )求函数)(x f 在区间],[2e e 上的最小值.

8.已知函数()(6)ln f x x x a x =-+在(2,)x ∈+∞上不具有...单调性. (I )求实数a 的取值范围;

(II )若()f x '是()f x 的导函数,设2

2

()()6g x f x x '=+-

,试证明:对任意两个不相

等正数12x x 、,不等式121238|()()|||27

g x g x x x ->-恒成立.

9.已知函数.1,ln )1(2

1)(2>-+-=a x a ax x x f (I )讨论函数)(x f 的单调性;

(II )证明:若.1)

()(,),,0(,,52

1212121->--≠+∞∈

10.已知函数2

1()ln ,()(1),12

f x x a x

g x a x a =+=+≠-.

(I )若函数(),()f x g x 在区间[1,3]上都是单调函数且它们的单调性相同,求实数a 的取值范围;

(II )若(1,]( 2.71828)a e e ∈=L ,设()()()F x f x g x =-,求证:当12,[1,]x x a ∈时,不

等式12|()()|1F x F x -<成立.

11.设曲线C :()ln f x x ex =-( 2.71828e =???),()f x '表示()f x 导函数. (I )求函数()f x 的极值;

(II )对于曲线C 上的不同两点11(,)A x y ,22(,)B x y ,12x x <,求证:存在唯一的

0x 12(,)x x ∈,使直线AB 的斜率等于0()f x '.

12.定义),0(,,)1(),(+∞∈+=y x x y x F y ,

(I )令函数22()(3,log (24))f x F x x =-+,写出函数()f x 的定义域;

(II )令函数322()(1,log (1))g x F x ax bx =+++的图象为曲线C ,若存在实数b 使得曲线C 在)14(00-<<-x x 处有斜率为-8的切线,求实数a 的取值范围; (III )当,*x y ∈N 且x y <时,求证(,)(,)F x y F y x >.

答案

1.解:函数)(x f 的导函数为 b a c bx ax x f 2323)(2'--++= …………(2分)

(I )由图可知 函数)(x f 的图象过点(0,3),且0)1('=f

?

??==???

?=--++=03

23233c d b a c b a d …………(4分)

(II )依题意

3)2('-=f 且5)2(=f

?

?

?=+--+-=--+5346483

23412b a b a b a b a 解得 6,1-==b a 所以396)(23++-=x x x x f …………(8分) (III )9123)(2+-='x x x f .可转化为:()m x x x x x x +++-=++-534396223有三个

不等实根,即:()m x x x x g -+-=8723与x 轴有三个交点;

()()()42381432--=+-='x x x x x g ,

()m g m g --=-=??

? ??164,2768

32. …………(10分) 当且仅当()016402768

32<--=>-=

??

? ??m g m g 且时,有三个交点, 故而,27

6816<<-m 为所求. …………(12分)

2.解:(I ))0()

1()('>-=

x x

x a x f (2分)

当(][)+∞>,1,1,0)(,0减区间为的单调增区间为时x f a 当[)(];1,0,,1)(,0减区间为的单调增区间为时+∞

(II )32ln 2)(,22

3

43)4('-+-=-==-

=x x x f a a f 得 2)4()(',2)22

(31)(223-++=∴-++=∴x m x x g x x m

x x g (6分)

2)0(',)3,1()(-=g x g 且上不是单调函数在区间Θ

?

?

?><∴.0)3(',

0)1('g g (8分)??

??

?>-<∴,319,

3m m (10分))3,319

(--∈m (12分)

3.解:(I ),

23)(,00)0(2b ax x x f c f ++='=?=320)1(--=?='a b f

),323)(1()32(23)(2++-=+-+='∴a x x a ax x x f

由3

3210)(+-==?='a x x x f 或,因为当1=x 时取得极大值,

所以313

32-+-a a ,所以)3,(:--∞的取值范围是a ;

(II )由下表:

依题意得:9

)32()32(2762

+-

=++a a a ,解得:9-=a

所以函数)(x f 的解析式是:x x x x f 159)(23+-= (III )对任意的实数βα,都有,2sin 22,2sin 22≤≤-≤≤-βα 在区间[-2,2]有:

230368)2(,7)1(,7430368)2(=+-==-=---=-f f f

,7)1()(=f x f 的最大值是7430368)2()(-=---=-f x f 的最小值是

函数]2,2[)(-在区间x f 上的最大值与最小值的差等于81, 所以81|)sin 2()sin 2(|≤-βαf f .

4.解:(I )01)(≥-='x e x f ,得)(x f 的单调递增区间是),0(+∞, …………(2分) ∵0>a ,∴1)0()(=>f a f ,∴a a e a >+>1,即a e a >. …………(4分)

(II )x

a

x a x x a x x g )

22)(22(22)(-+

=-=',由0)(='x g ,得2

2a x =

,列表

x )22,0(a 2

2a ),2

2(

+∞a

)(x g '

- 0 + )(x g

单调递减 极小值

单调递增

当2

2a

x =

时,函数)(x g y =取极小值)2

ln 1(2)22(

a

a a g -=,无极大值.

由(I )a e a >,∵??

???>

>22a a e e a

a ,∴22a e a

>,∴22a e a >

01)1(>=g ,0))(()(22>-+=-=a e a e a e e g a a a a …………(8

分)

(i )当

12

2≤a

,即20≤

2>a ,即2>a 时

若0)2

ln 1(2>-a a ,即e a 22<<时,函数)(x g y =在区间),1(a e 不存在零点

若0)2

ln 1(2=-a a ,即e a 2=时,函数)(x g y =在区间),1(a e 存在一个零点e x =;

若0)2

ln 1(2<-a a ,即e a 2>时,函数)(x g y =在区间),1(a e 存在两个零点;

综上所述,)(x g y =在(1,)a e 上,我们有结论: 当02a e <<时,函数()f x 无零点; 当2a e = 时,函数()f x 有一个零点; 当2a e >时,函数()f x 有两个零点.

5.解:(I )当1k =时,2()1

x f x x -'=-

)(x f 定义域为(1,+∞),令()0,2f x x '==得, ∵当(1,2),x ∈时()0f x '>,当(2,),

x ∈+∞时()0f x '<,

∴()(1,2)f x 在内是增函数,(2,)+∞在上是减函数

∴当2x =时,()f x 取最大值(2)0f =

(II )①当0k ≤时,函数ln(1)y x =-图象与函数(1)1y k x =--图象有公共点, ∴函数()f x 有零点,不合要求; ②当0k >时,

1()

11()111

k

k x k kx k f x k x x x +-

+-'=-==---- ………………(6分) 令1()0,k f x x k +'==得,∵1(1,),()0,k x f x k +'∈>时1(1,),()0x f x k

'∈++∞<时,

∴1()(1,1)f x k +在内是增函数,1[1,)k

++∞在上是减函数,

∴()f x 的最大值是1(1)ln f k k

+=-,

∵函数()f x 没有零点,∴ln 0k -<,1k >,

因此,若函数()f x 没有零点,则实数k 的取值范围(1,)k ∈+∞ 6. 解:(I )由2()(23)x f x x ax a e =+--可得

22()(2)(23)[(2)3]x x x f x x a e x ax a e x a x a e '=+++--=++--……(4分)

∵2x =是函数()f x 的一个极值点,∴(2)0f '= ∴2(5)0a e +=,解得5a =-

(II )由0)1)(2()(>--='x e x x x f ,得)(x f 在)1,(-∞递增,在),2(+∞递增,

由0)(<'x f ,得)(x f 在在)2,1(递减

∴2)2(e f =是()f x 在]3,2

3[∈x 的最小值; ……………(8分)

2

34

7)23(e f =,3

)3(e f = ∵

)2

3()3(,0)74(4147)23()3(23

233

f f e e e e e f f >>-=-=-

∴()f x 在]3,2

3[∈x 的最大值是3)3(e f =.

7.解:(Ⅰ)x x x x f ln 164)(2--=, x

x x x x x f )4)(2(21642)('-+=

-

-= 2分

由0)('>x f 得0)4)(2(>-+x x ,解得4>x 或2-

注意到0>x ,所以函数)(x f 的单调递增区间是(4,+∞) 由0)('x ,所以函数)(x f 的单调递减区间是]4,0(.

综上所述,函数)(x f 的单调增区间是(4,+∞),单调减区间是]4,0( 6分

(Ⅱ)在],[2e e x ∈时,x a x x x f ln )2(4)(2-+-=

所以x

a

x x x a x x f -+-=-+-=242242)('2, 设a x x x g -+-=242)(2

当0

此时0)(>x g ,所以0)('>x f ,)(x f 在],[2e e 上单调递增, 所以a e e e f x f -+-==24)()(2min 8分

当0>a 时,△=08)2(2416>=-?-a a , 令0)('>x f ,即02422>-+-a x x ,解得221a x +>或2

21a x -<; 令0)('

21a

x +<<. ①若2

21a

+

≥2e ,即a ≥22)1(2-e 时,

)(x f 在区间],[2e e 单调递减,所以a e e e f x f 244)()(242min -+-==.

②若22

21e a

e <+

<,即222)1(2)1(2-<<-e a e 时间, )(x f 在区间]221,[a e +上单调递减,在区间],221[2

e a +上单调递增, 所以min )(x

f )221(a f +=)2

21ln()2(322a a a a +-+--=. ③若2

21a

+≤e ,即a <0≤22)1(-e 时,)(x f 在区间],[2e e 单调递增,

所以a e e e f x f -+-==24)()(2min

综上所述,当a ≥222)1(-e 时,a e a x f 244)(24min -+-=; 当222)1(2)1(2-<<-e a e 时,)2

21ln()2(322)(min a

a a a

x f +-+--=;

当a ≤2)1(2-e 时,a e e x f -+-=24)(2min

14分

8.解:(I )

226()26a x x a

f x x x x

-+'=-+=

∵()f x 在(2,)x ∈+∞上不具有...单调性,∴在(2,)x ∈+∞上()f x '有正也有负也有0, 即二次函数226y x x a =-+在(2,)x ∈+∞上有零点 ………………(4分) ∵226y x x a =-+是对称轴是32

x =,开口向上的抛物线,∴222620y a =?-?+<

的实数a 的取值范围(,4)-∞ (II )由(I )2

2

()2a g x x x

x =+-

方法1:2222()()62(0)a g x f x x x x x x '=-

+=+->, ∵4a <,∴323233

444244

()22a x x g x x x x x x

-+'=-+>-+=,…………(8分) 设2344()2h x x x =-+,344

8124(23)

()x h x x x x -'=-= ()h x 在3(0,)2是减函数,在3

(,)2+∞增函数,当32x =时,()h x 取最小值

3827

∴从而()g x '3827>,∴38(())027g x x '->,函数38()27

y g x x =-是增函数,

12x x 、是两个不相等正数,不妨设12x x <,则22113838

()()2727

g x x g x x ->-

∴212138()()()27

g x g x x x ->-,∵210x x ->,∴1212()()38

27g x g x x x ->

- ∴

1212()()g x g x x x --38

27

>

,即121238|()()|||27g x g x x x ->- ………………(12分)

方法2:

11(,())M x g x 、22(,())N x g x 是曲线()y g x =上任意两相异点,

121222

121212

()()2()2g x g x x x a

x x x x x x -+=+--

,12x x +>Q 4a <

1222

1212122()22x x a a x x x x x x +∴+

->

12

4

2x x > ………(8分)

设0t t =

>,令32()244MN k u t t t ==+-,()4(32)u t t t '=-, 由()0u t '>,得2,3

t >由()0u t '<得20,3

t <<

()u t ∴在)32,0(上是减函数,在),32(+∞上是增函数,

)(t u ∴在3

2=t 处取极小值2738,38

()27u t ∴≥,∴所以1212()()g x g x x x --3827>

即121238|()()|||27

g x g x x x ->-

9. (1))(x f 的定义域为),0(+∞,

x

a x x x a ax x x a a x x f )

1)(1(11)('2-+-=

-+-=-+-= (i )若2,11==-a a 即,则 .)1()('2

x

x x f -=

故)(x f 在),0(+∞单调增加. (ii )若.0)(',)1,1(,21,1,11<-∈<<><-x f a x a a a 时则当故而

)1,1()(,0)(',),1()1,0(->+∞∈-∈a x f x f x a x 在故时及当单调减少,在(0,a-1), ),1(+∞单调增加.

(iii )若),1(),1,0(,)1,1()(,2,11+∞-->>-a a x f a a 在单调减少在同理可得即单调增加. (II )考虑函数x x f x g +=)()( .ln )1(2

1

2x x a ax x +-+-= 由 .)11(1)1(1

21)1()('2---=---?≥-+

--=a a x

a x x a a x x g 由于单调增加在即故),0()(,0)(',5+∞>>x x 时有 ,0)()(,0)()(212121>-+->-x x x f x f x g x g 即

1)()(2121->--x x x f x f ,当210x x <<时,有1)

()()()(1

2122121->--=--x x x f x f x x x f x f

10.解:(I )(),()1a

f x x

g x a x

''=+=+,

∵函数(),()f x g x 在区间[1,3]上都是单调函数且它们的单调性相同,

∴当[1,3]x ∈时,2(1)()

()()0a x a f x g x x

++''?=

≥恒成立, 即2(1)()0a x a ++≥恒成立,

∴21a a x >-??≥-?在[1,3]x ∈时恒成立,或2

1a a x <-??≤-?

在[1,3]x ∈时恒成立, ∵91x -≤≤-,∴1a >-或9a ≤- (II )21()ln ,(1)2

F x x a x a x =+-+,()(1)()(1)a x a x F x x a x

x

--'=+-+=

∵()F x 定义域是(0,)+∞,(1,]a e ∈,即1a >

∴()F x 在(0,1)是增函数,在(1,)a 实际减函数,在(,)a +∞是增函数 ∴当1x =时,()F x 取极大值1(1)2

M F a ==--,

当x a =时,()F x 取极小值21()ln 2

m F a a a a a ==--,

∵12,[1,]x x a ∈,∴12|()()|||F x F x M m M m -≤-=- 设211()ln 22

G a M m a a a =-=--,则()ln 1G a a a '=--, ∴1[()]1G a a

''=-,∵(1,]a e ∈,∴[()]0G a ''>

∴()ln 1G a a a '=--在(1,]a e ∈是增函数,∴()(1)0G a G ''>= ∴211()ln 22

G a a a a =--在(1,]a e ∈也是增函数

∴()()G a G e ≤,即2

211(1)()1222

e G a e e -≤--=

-, 而22

211(1)(31)1112222

e e e ----=

-<-=,∴()1G a M m =-< ∴当12,[1,]x x a ∈时,不等式12|()()|1F x F x -<成立.

11.解:(I )11()0ex f x e x x -'=-==,得1

x e

=

当x 变化时,()f x '与()f x 变化情况如下表:

∴当1x e

=时,()f x 取得极大值()2f e

=-,没有极小值;

(II )(方法1)∵0()AB f x k '=,∴

2121021ln ln ()1x x e x x e x x x ----=-,∴21201

ln 0x x x

x x --= 即20211ln ()0x x x x x --=,设2211

()ln ()x

g x x x x x =--

211211()ln ()x g x x x x x =--,1

/

211

()ln 10x x g x x =->,1()g x 是1x 的增函数, ∵12x x <,∴2122222

()()ln ()0x

g x g x x x x x <=--=;

222211()ln ()x g x x x x x =--,2

/

221

()ln 10x x g x x =->,2()g x 是2x 的增函数, ∵12x x <,∴1211111

()()ln ()0x

g x g x x x x x >=--=,

∴函数2

211

()ln

()x g x x x x x =--在12(,)x x 内有零点0x , 又∵22111,ln 0x x x x >∴>,函数2211

()ln ()x

g x x x x x =--在12(,)x x 是增函数,

∴函数2121

()ln x x x

g x x x -=-在12(,)x x 内有唯一零点0x ,命题成立

(方法2)∵0()AB f x k '=,∴2121021

ln ln ()1

x x e x x e x x x ----=-,

即020112ln ln 0x x x x x x -+-=,012(,)x x x ∈,且0x 唯一

设2112()ln ln g x x x x x x x =-+-,则1121112()ln ln g x x x x x x x =-+-, 再设22()ln ln h x x x x x x x =-+-,20x x <<,∴2()ln ln 0h x x x '=-> ∴22()ln ln h x x x x x x x =-+-在20x x <<是增函数 ∴112()()()0g x h x h x =<=,同理2()0g x >

∴方程2112ln ln 0x x x x x x -+-=在012(,)x x x ∈有解 ∵一次函数在12(,)x x 2112()(ln ln )g x x x x x x =-+-是增函数

∴方程2112ln ln 0x x x x x x -+-=在012(,)x x x ∈有唯一解,命题成立………(12分) 注:仅用函数单调性说明,没有去证明曲线C 不存在拐点,不给分. 12.解:(I )22log (24)0x x -+>,即2241x x -+> 得函数()f x 的定义域是(1,3)-, (II )22322()(1,log (1))1,g x F x ax bx x ax bx =+++=+++ 设曲线00(41)C x x -<<-在处有斜率为-8的切线, 又由题设,23)(,0)1(log 2232b ax x x g bx ax x ++='>+++

∴存在实数b 使得???

??>+++-<<--=++111482302

030002

0bx ax x x b ax x 有解, 由①得,238020ax x b ---=代入③得08202

0<---ax x ,

2

00028041x ax x ?++>?

∴?

-<<-??

由有解, ……………………(8分)

方法1:008

2()()a x x <-+

-,因为041x -<<-,所以0082()[8,10)()

x x -+∈-, 当10a <时,存在实数b ,使得曲线C 在)14(00-<<-x x 处有斜率为-8的切线

………………(10分)

①②

方法2:得08)1()1(208)4()4(222>+-?+-?>+-?+-?a a 或,

1010,10.a a a ∴<<∴<或

方法

3:是222(4)(4)802(1)(1)80

a a ??-+?-+≤???-+?-+≤??的补集,即10a < (III )令2

)

1ln(1)(,1,)1ln()(x

x x x

x h x x x x h +-+='≥+=由 又令,0),1ln(1)(>+-+=x x x

x

x p 0)1(11)1(1)(22<+-=+-+='∴x x x x x p , ),0[)(+∞∴在x p 单调递减. ……………………

(12)分

0()(0)0,1()0,x p x p x h x '∴><=∴≥<当时有当时有

),1[)(+∞∴在x h 单调递减,

x y y x y x x y y y x x y x )1()1(),1ln()1ln(,)

1ln()1ln(,1+>+∴+>+∴+>+<≤∴有时,

).,(),(,x y F y x F y x N y x ><∈∴*时且当

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