压轴题目突破练——函数与导数
A组专项基础训练
(时间:35分钟,满分:57分)
一、选择题(每小题5分,共20分)
1.与直线2x-6y+1=0垂直,且与曲线f(x)=x3+3x2-1相切的直线方程是() A.3x+y+2=0 B.3x-y+2=0
C.x+3y+2=0 D.x-3y-2=0
答案 A
解析设切点的坐标为(x0,x30+3x20-1),
则由切线与直线2x-6y+1=0垂直,
可得切线的斜率为-3,
又f′(x)=3x2+6x,故3x20+6x0=-3,
解得x0=-1,于是切点坐标为(-1,1),
从而得切线的方程为3x+y+2=0.
2.设f(x),g(x)在[a,b]上可导,且f′(x)>g′(x),则当a
B.f(x) C.f(x)+g(a)>g(x)+f(a) D.f(x)+g(b)>g(x)+f(b) 答案 C 解析∵f′(x)-g′(x)>0,∴(f(x)-g(x))′>0, ∴f(x)-g(x)在[a,b]上是增函数, ∴当a ∴f(x)+g(a)>g(x)+f(a). 3.三次函数f(x)=mx3-x在(-∞,+∞)上是减函数,则m的取值范围是() A.m<0 B.m<1 C.m≤0 D.m≤1 答案 A 解析f′(x)=3mx2-1,依题可得m<0. 4.点P是曲线x2-y-2ln x=0上任意一点,则点P到直线4x+4y+1=0的最短距离是 () A. 2 2(1-ln 2) B. 2 2(1+ln 2) C. 22????1 2 +ln 2 D.1 2 (1+ln 2) 答案 B 解析 将直线4x +4y +1=0平移后得直线l :4x +4y +b =0,使直线l 与曲线切于点P (x 0,y 0), 由x 2-y -2ln x =0得y ′=2x -1x , ∴直线l 的斜率k =2x 0-1 x 0=-1 ?x 0=1 2或x 0=-1(舍去), ∴P ????12,14+ln 2, 所求的最短距离即为点P ????12,14+ln 2到直线4x +4y +1=0的距离d =|2+(1+4ln 2)+1| 42= 2 2 (1+ln 2). 5. 函数f (x )在定义域??? ?-3 2,3内的图象如图所示,记f (x )的导函数为f ′(x ),则不等式f ′(x )≤0的解集为 ( ) A.????-32,1 2∪[1,2) B.? ???-1,12∪????43,83 C.??? ?-1 3,1∪[2,3) D.????-32,-13∪????12,43∪????4 3,3 答案 C 解析 不等式f ′(x )≤0的解集即为函数f (x )的单调递减区间,从图象中可以看出函数f (x )在????-13,1和[2,3)上是单调递减的,所以不等式f ′(x )≤0的解集为????-1 3,1∪[2,3),答案选C. 二、填空题(每小题5分,共15分) 6. 设函数f (x )=sin θ3x 3+3cos θ2 ·x 2 +tan θ,其中θ∈????0,5π12,则导数f ′(1)的取值范围是________. 答案 [2,2] 解析 ∵f ′(x )=sin θ·x 2+3cos θ·x , ∴f ′(1)=sin θ+3cos θ=2sin ????θ+π 3. ∵θ∈????0,5π12,∴θ+π3∈????π3,3π 4, ∴sin ????θ+π3∈??? ?2 2,1.∴f ′(1)∈[2,2]. 7.已知函数f (x )=x sin x ,x ∈R ,则f (-4),f (4π3),f (-5π 4)的大小关系为________(用“<”连 接). 答案 f (4π3) 4 ) 解析 ∵f ′(x )=sin x +x cos x ,当x ∈???? 5π4,4π3时,sin x <0,cos x <0, ∴f ′(x )=sin x +x cos x <0, 则函数f (x )在区间???? 5π4,4π3上为减函数, ∵5π4<4<4π3,∴f (4π3) ), 又函数f (x )为偶函数,∴f (4π3) 4 ). 8. 把一个周长为12 cm 的长方形围成一个圆柱,当圆柱的体积最大时,该圆柱的底面周长 与高的比为________. 答案 2∶1 解析 设圆柱高为x ,底面半径为r ,则r =6-x 2π,圆柱体积V =π????6-x 2π2x =1 4π(x 3-12x 2 +36x )(0 4π (x -2)(x -6). 当x =2时,V 最大.此时底面周长为6-x =4,4∶2=2∶1. 三、解答题(共22分) 9. (10分)(2013·重庆)设f (x )=a (x -5)2+6ln x ,其中a ∈R ,曲线y =f (x )在点(1,f (1))处的切 线与y 轴相交于点(0,6). (1)确定a 的值; (2)求函数f (x )的单调区间与极值. 解 (1)因为f (x )=a (x -5)2+6ln x , 故f ′(x )=2a (x -5)+6 x . 令x =1,得f (1)=16a ,f ′(1)=6-8a , 所以曲线y =f (x )在点(1,f (1))处的切线方程为 y -16a =(6-8a )(x -1), 由点(0,6)在切线上可得6-16a =8a -6,故a =1 2. (2)由(1)知,f (x )=1 2(x -5)2+6ln x (x >0), f ′(x )=x -5+6x =(x -2)(x -3) x . 令f ′(x )=0,解得x 1=2,x 2=3. 当0 当2 由此可知,f (x )在x =2处取得极大值f (2)=9 2+6ln 2,在x =3处取得极小值f (3)=2+6ln 3. 10.(12分)已知f (x )是二次函数,不等式f (x )<0的解集是(0,5),且f (x )在区间[-1,4]上的最大 值是12. (1)求f (x )的解析式; (2)是否存在自然数m ,使得方程f (x )+37 x =0在区间(m ,m +1)内有且只有两个不等的实 数根?若存在,求出所有m 的值;若不存在,请说明理由. 解 (1)∵f (x )是二次函数,且f (x )<0的解集是(0,5), ∴可设f (x )=ax (x -5)(a >0). ∴f (x )在区间[-1,4]上的最大值是f (-1)=6a . 由已知,得6a =12,∴a =2, ∴f (x )=2x (x -5)=2x 2-10x (x ∈R ). (2)方程f (x )+37 x =0等价于方程2x 3-10x 2+37=0 设h (x )=2x 3-10x 2+37, 则h ′(x )=6x 2-20x =2x (3x -10). 当x ∈????0,10 3时,h ′(x )<0,h (x )是减函数; 当x ∈????10 3,+∞时,h ′(x )>0,h (x )是增函数. ∵h (3)=1>0,h ????103=-1 27 <0,h (4)=5>0, ∴方程h (x )=0在区间????3,103,????10 3,4内分别有唯一实数根,而在区间(0,3),(4,+∞)内没有实数根, ∴存在唯一的自然数m =3,使得方程f (x )+37 x =0在区间(m ,m +1)内有且只有两个不等 的实数根. B 组 专项能力提升 (时间:25分钟,满分:43分) 一、选择题(每小题5分,共15分) 1. 已知函数f (x )(x ∈R )的图象上任一点(x 0,y 0)处的切线方程为y -y 0=(x 0-2)(x 20-1)(x -x 0), 那么函数f (x )的单调减区间是 ( ) A .[-1,+∞) B .(-∞,2] C .(-∞,-1),(1,2) D .[2,+∞) 答案 C 解析 根据函数f (x )(x ∈R )的图象上任一点(x 0,y 0)处的切线方程为y -y 0=(x 0-2) (x 20-1)(x -x 0),可知其导数f ′(x )=(x -2)(x 2 -1)=(x +1)(x -1)(x -2),令f ′(x )<0得x < -1或1 2. 给出定义:若函数f (x )在D 上可导,即f ′(x )存在,且导函数f ′(x )在D 上也可导,则称 函数f (x )在D 上存在二阶导函数,记f ″(x )=(f ′(x ))′.若f ″(x )<0在D 上恒成立,则称函数f (x )在D 上为凸函数,以下四个函数在????0,π 2上不是凸函数的是 ( ) A .f (x )=sin x +cos x B .f (x )=ln x -2x C .f (x )=-x 3+2x -1 D .f (x )=-x e - x 答案 D 解析 对于选项A ,f (x )=sin x +cos x , 则f ″(x )=-sin x -cos x <0在????0,π 2上恒成立, 故此函数为凸函数; 对于选项B ,f (x )=ln x -2x , 则f ″(x )=-1 x 2<0在????0,π2上恒成立, 故此函数为凸函数; 对于选项C ,f (x )=-x 3+2x -1, 则f ″(x )=-6x <0在????0,π 2上恒成立, 故此函数为凸函数; 对于选项D ,f (x )=-x e - x , 则f ″(x )=2e -x -x e -x =(2-x )e - x >0在????0,π2上恒成立,故此函数不是凸函数. 二、填空题(每小题5分,共15分) 3. 函数y =x 2(x >0)的图象在点(a k ,a 2k )处的切线与x 轴的交点的横坐标为a k +1,其中k ∈N * . 若a 1=16,则a 1+a 3+a 5的值是________. 答案 21 解析 因为y ′=2x ,所以过点(a k ,a 2k )处的切线方程为y -a 2 k =2a k (x -a k ).又该切线与x 轴的交点为(a k +1,0), 所以a k +1=1 2a k ,即数列{a k }是等比数列, 首项a 1=16,其公比q =1 2 , 所以a 3=4,a 5=1.所以a 1+a 3+a 5=21. 4. 设函数f (x )=e 2x 2+1x ,g (x )=e 2x e x ,对任意x 1、x 2∈(0,+∞),不等式g (x 1)k ≤f (x 2) k +1 恒成立, 则正数k 的取值范围是________. 答案 [1,+∞) 解析 因为对任意x 1、x 2∈(0,+∞), 不等式g (x 1)k ≤f (x 2)k +1恒成立,所以k k +1≥????g (x 1)f (x 2)max . 因为g (x )=e 2x e x , 所以g ′(x )=(x e 2- x )′=e 2- x +x e 2- x ·(-1)=e 2- x (1-x ). 当0 f (x )=e 2x +1x ≥2e ,当且仅当e 2x =1 x , 即x =1 e 时取等号,故 f (x )min =2e. 所以?? ??g (x 1)f (x 2)max = e 2e =1 2. 所以k k +1≥12.又因为k 为正数,所以k ≥1. 三、解答题 5. (13分)(2012·辽宁)设f (x )=ln x +x -1,证明: (1)当x >1时,f (x )<3 2(x -1); (2)当1 x +5 . (1)证明 方法一 记g (x )=ln x +x -1-3 2(x -1), 则当x >1时,g ′(x )=1x +12x -3 2 <0. 又g (1)=0,所以有g (x )<0,即f (x )<3 2(x -1). 方法二 当x >1时,2x 2.① 令k (x )=ln x -x +1,则k (1)=0,k ′(x )=1 x -1<0, 故k (x )<0,即ln x 由①②得,当x >1时,f (x )<3 2(x -1). (2)证明 方法一 记h (x )=f (x )-9(x -1) x +5, 由(1)得h ′(x )=1x +12x -54 (x +5)2 = 2+x 2x -54(x +5)2 (x +5)2 =(x +5)3-216x 4x (x +5)2 . 令G (x )=(x +5)3-216x ,则当1 又由G (1)=0,得G (x )<0,所以h ′(x )<0. 因此h (x )在(1,3)内是减函数. 又h (1)=0,所以h (x )<0. 于是当1 x +5. 方法二 记h (x )=(x +5)f (x )-9(x -1), 则当1 由(1)得h ′(x )=f (x )+(x +5)f ′(x )-9 <32(x -1)+(x +5)·??? ?1x +12x -9 =1 2x [3x (x -1)+(x +5)(2+x )-18x ] <12x ? ???3x (x -1)+(x +5)????2+x 2+12-18x =1 4x (7x 2-32x +25)<0. 因此h (x )在(1,3)内单调递减. 又h (1)=0,所以h (x )<0,即f (x )<9(x -1) x +5 . 导数与三角函数压轴题归纳总结 近几年的高考数学试题中频频出现含导数与三角函数零点问题,内容主要包括函数零点个数的确定、根据函数零点个数求参数范围、隐零点问题及零点存在性赋值理论.其形式逐渐多样化、综合化. 一、零点存在定理 例1.【2019全国Ⅰ理20】函数()sin ln(1)f x x x =-+,()f x '为()f x 的导数.证明: (1)()f x '在区间(1,)2 π -存在唯一极大值点; (2)()f x 有且仅有2个零点. 【解析】(1)设()()g x f x '=,则()()() 2 11 cos ,sin 11g x x g x x x x '=- =-+++. 当1,2x π??∈- ?? ?时,()g'x 单调递减,而()00,02g g π?? ''>< ???, 可得()g'x 在1,2π?? - ?? ?有唯一零点,设为α. 则当()1,x α∈-时,()0g x '>;当,2x πα?? ∈ ??? 时,()0g'x <. 所以()g x 在()1,α-单调递增,在,2πα?? ???单调递减,故()g x 在1,2π?? - ???存在唯一极大 值点,即()f x '在1,2π?? - ?? ?存在唯一极大值点. (2)()f x 的定义域为(1,)-+∞. (i )由(1)知, ()f x '在()1,0-单调递增,而()00f '=,所以当(1,0)x ∈-时,()0f 'x <,故()f x 在(1,0)-单调递减,又(0)=0f ,从而0x =是()f x 在(1,0]-的唯一零点. (ii )当0,2x π?? ∈ ???时,由(1)知,()f 'x 在(0,)α单调递增,在,2απ?? ??? 单调递减,而 第 1 页 共 1 页 2020年高考数学导数压轴题每日一题 例1已知函数f(x)=e x -ln(x +m).(新课标Ⅱ卷) (1)设x =0是f(x)的极值点,求m ,并讨论f(x)的单调性; (2)当m≤2时,证明f(x)>0. 例1 (1)解 f (x )=e x -ln(x +m )?f ′(x )=e x -1x +m ?f ′(0)=e 0-10+m =0?m =1, 定义域为{x |x >-1}, f ′(x )=e x -1x +m =e x (x +1)-1x +1, 显然f (x )在(-1,0]上单调递减,在[0,+∞)上单调递增. (2)证明 g (x )=e x -ln(x +2), 则g ′(x )=e x -1x +2 (x >-2). h (x )=g ′(x )=e x -1x +2(x >-2)?h ′(x )=e x +1(x +2)2 >0, 所以h (x )是增函数,h (x )=0至多只有一个实数根, 又g ′(-12)=1e -132 <0,g ′(0)=1-12>0, 所以h (x )=g ′(x )=0的唯一实根在区间??? ?-12,0内, 设g ′(x )=0的根为t ,则有g ′(t )=e t -1t +2=0????-12高考数学导数与三角函数压轴题综合归纳总结教师版
2020年高考数学导数压轴题每日一题 (1)
函数与导数压轴题方法归纳与总结