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利用导数研究函数的单调性和极值(答案)

小题快练1.(2013全国Ⅰ卷理)设曲线11x y x +=-在点(32),处的切线与直线10ax y ++=垂直,则a =( D )A .2B .12C .12- D .2-2.(2013全国Ⅰ卷改编)设函数2)1()(x e x x f x --=,则函数()f x 的单调递增区间为 ,单调递减区间为 . 【解析】(Ⅰ) 当1k =时,()()21x f x x e x =--,()()()1222x x x x f x e x e x xe x x e '=+--=-=-令()0f x '=,得10x =,2ln 2x = 当x 变化时,()(),f x f x '的变化如下表:右表可知,函数f x 的递减区间为0,ln 2,递增区间为,0-∞,ln 2,+∞. 3.(2013湖北理)若f(x)=21ln(2)2x b x -++∞在(-1,+)上是减函数,则b 的取值范围是(C ) A.[-1,+∞] B.(-1,+∞) C.(-∞,-1) D.(-∞,-1)4.已知函数x bx ax x f 3)(23-+=在1±=x 处取得极值. (1)讨论)1(f 和)1(-f 是函数f (x )的极大值还是极小值; (2)过点)16,0(A 作曲线y= f (x )的切线,求此切线方程. (1)解:323)(2-+='bx ax x f ,依题意,0)1()1(=-'='f f ,即⎩⎨⎧=--=-+.0323,0323b a b a解得0,1==b a . ∴)1)(1(333)(,3)(23-+=-='-=x x x x f x x x f . 令0)(='x f ,得1,1=-=x x .若),1()1,(∞+--∞∈Y x ,则0)(>'x f ,故f (x )在)1,(--∞上是增函数, f (x )在),1(∞+上是增函数.若)1,1(-∈x ,则0)(<'x f ,故f (x )在)1,1(-上是减函数. 所以,2)1(=-f 是极大值;2)1(-=f 是极小值. (2)解:曲线方程为x x y 33-=,点)16,0(A 不在曲线上.设切点为),(00y x M ,则点M 的坐标满足03003x x y -=. 因)1(3)(200-='x x f ,故切线的方程为))(1(30200x x x y y --=- 注意到点A (0,16)在切线上,有)0)(1(3)3(16020030x x x x --=-- 化简得830-=x ,解得20-=x . 所以,切点为)2,2(--M ,切线方程为0169=+-y x .典例1【2015高考四川,理21】已知函数22()2()ln 22f x x a x x ax a a =-++--+,其中0a >.设()g x 是()f x 的导函数,讨论()g x 的单调性. 解:由已知,函数的定义域为),,0(+∞)1(2ln 222)(')(xax a x x f x g +---==222)(2222)('g x a x x x a x x +-=+-=∴令a x x x h +-=2)(,a 41-=∆,(1)当41≥a 时,,0≤∆0)(g'0)(≥≥∴x x h 恒成立,此时, 上单调递增;在),0()(g +∞∴x(2)当410<<a 时,,0>∆由解得即,0)(,0)('g ==x h x2411,241121ax a x -+=--= 且210x x <<. )2411,0(ax --∈时,0)(>x h ,此时0)('g >x ,函数)(g x 单调递增; )24112411(aa x -+--∈,时,()0h x <,此时0)('g <x ,)(g x 单调递减; )2411(∞+-+∈,ax 时,()0h x >,此时0)('g >x ,函数)(g x 单调递增.综上,当41≥a 时,函数上单调递增;在),0()(g +∞x 当410<<a 时,函数)(g x 在)2411,0(a --,)2411(∞+-+,a上单调递增, 在)24112411(aa -+--,上单调递减.变式.去掉条件“0>a ”,讨论()g x 的单调性.解:当0≤a 时,,0>∆由解得即,0)(,0)('g ==x h x2411,241121ax a x -+=--= 且210x x <≤. )24110(ax -+∈,时,()0h x <,此时0)('g <x ,函数)(g x 单调递减; )2411(∞+-+∈,ax 时,()0h x >,此时0)('g >x ,函数)(g x 单调递增.典例2【2013高考广东,理21】(22)(本小题满分14分) 设函数).()1()(2R k kx e x x f x∈--=讨论)(x f 的单调区间.解:由已知,函数的定义域为R, )2(2)1()('k e x kx e x e x f xxx-=--+=1)当0≤k 时,0,0)(',02==∴>-x x f k e x 解得由 )0-(,∞∈x 时,0)('<x f ,函数)(x f 单调递减; )0(∞+∈,x 时,0)('>x f ,函数)(x f 单调递增. 2)当0>k 时,k x x x f 2ln 0,0)('21===,解得由①21=k 时,02ln =k ,此时0)('≥x f ,函数)(x f 在),(+∞-∞上单调递增;②21>k 时,02ln >k ,)0-(,∞∈x 时,0)('>x f ,函数)(x f 单调递增;)2ln 0(k x ,∈时,0)('<x f ,函数)(x f 单调递减; )2ln (∞+∈,k x 时,0)('>x f ,函数)(x f 单调递增;③210<<k 时,02ln <k ,)2ln -(k x ,∞∈时,0)('>x f ,)(x f 单调递增;)02ln (,k x ∈时,0)('<x f ,函数)(x f 单调递减; )0(∞+∈,x 时,0)('>x f ,函数)(x f 单调递增;综上,当0≤k 时,)(x f )0-(,在∞上单调递减,上,在)0(∞+单调递增; 当 210<<k 时,)(x f )2ln -(k ,在∞上,,)0(∞+单调递增, )02ln (,在k 上单调递减; 当21=k 时,)(x f 在),(+∞-∞上单调递增;当 21>k 时,)(x f )0-(,在∞上,,)2ln (∞+k 单调递增, )2ln 0(k ,在上单调递减.【2015 枣庄一模 理21】已知函数).(ln )1(1)(2R a x x a x x f ∈----= (1)讨论)(x f 的单调区间;(2)若函数1)()(+-=x x f x g 有一个极小值点和一个极大值点,求a 的取值范围.解:(1)由已知,函数的定义域为),,0(+∞ xx ax x x a ax x x a x f )1)(12(1)12(21)1(21)('---=-++-=---= 令)1)(12()(---=x ax x h(Ⅰ)当0=a 时,1)(-=x x h ,由10)(==x x h ,解得,)10(,∈x 时,()0h x <,此时0)('<x f ,函数)(x f 单调递减;)1(∞+∈,x 时,()0h x >,此时0)('>x f ,函数)(x f 单调递增; (Ⅱ)当0>a ,121,0)(21===x ax x h ,解得由①21=a 时,121=a,恒成立0)(≤x h ,0)('≤x f ,)(x f 在),0(+∞上单调递减; ②21>a 时,1210<<a, )210(a x ,∈时,()0h x <,此时0)('<x f ,函数)(x f 单调递减;)121(,ax ∈时,()0h x >,此时0)('>x f ,函数)(x f 单调递增; )1(∞+∈,x 时,()0h x <,此时0)('<x f ,函数)(x f 单调递减;③210<<a 时,121>a)10(,∈x 时,()0h x <,此时0)('<x f ,函数)(x f 单调递减;)211(a x ,∈时,()0h x >,此时0)('>x f ,函数)(x f 单调递增;)21(∞+∈,ax 时,()0h x <,此时0)('<x f ,函数)(x f 单调递减;(Ⅲ)当0<a ,1)(021,0)(21=<==x ax x h ,舍解得由 )10(,∈x 时,()0h x <,此时0)('<x f ,函数)(x f 单调递减; )1(∞+∈,x 时,()0h x >,此时0)('>x f ,函数)(x f 单调递增.综上,当0≤a 时,)(x f 在上,)10(单调递减,在上,)1(∞+单调递增; 当210<<a 时,)(x f 在)10(,,上,)21(∞+a 单调递减,在上,)211(a单调递增; 当21=a 时,)(x f 在),0(+∞上单调递减;当21>a 时,)(x f 在)210(a ,,上,)1(∞+单调递减,在上,)121(a单调递增. (2)解:由已知,得2()(1)ln g x a x x =---(0>x ),则21221()2(1)ax ax g x a x x x-+'=---=-令2()221(0)h x ax ax x =-+>,若函数()g x 有两个极值点,则方程()0h x =必有两个不等的正根,又21,1)0(==x h 且对称轴,⎩⎨⎧>-=∆>∴08402a a a .2>∴a【2015高考山东,理21】(本小题满分14分)设函数()()()2ln 1f x x a x x =++-,其中a R ∈. (Ⅰ)讨论函数()f x 极值点的个数,并说明理由;解:由已知,函数的定义域为),,1-(+∞ 112)12(11)('2+-++=-++=x a ax ax x a x x f 令()221g x ax ax a =++-(1)当0a = 时,()10g x => ,()0f x '> 在()1,-+∞上恒成立 所以,函数()f x 在()1,-+∞上单调递增无极值;(2)当0a > 时,()221g x ax ax a =++-a a 892-=∆,若809a <≤,0≤∆,则()0g x ≥在()1,-+∞上恒成立,从而()0f x '≥ , ()f x 在 ()1,-+∞上单调递增无极值;若89a >,0>∆,由于()()110,1210g g a -=>=+> ,则()g x 在()1,-+∞上有两个零点,从而()f x 在()1,-+∞上有两个极值点12,x x 且1214x x <-<; (3)当0a < 时,()g x 在11,4⎛⎫--⎪⎝⎭ 上单调递增,在1,4⎛⎫-+∞ ⎪⎝⎭上单调递减, 且()19110,1048ag g ⎛⎫-=>-=-> ⎪⎝⎭, 所以,()g x 在()1,-+∞上有唯一零点,从而函数()f x 在()1,-+∞上有唯一极值点.综上,......变式17.【2013高考福建,理17】(本小题满分13分)已知函数()ln ()f x x a x a R =-∈ (1)当2a =时,求曲线()y f x =在点(1,(1))A f 处的切线方程; (2)求函数()f x 的极值.本小题主要考查函数.函数的导数.不等式等基础知识,考查运算求解能力,考查函数与方程思想.分类与整合思想,数形结合思想.化归与转化思想.满分13分. 解:函数()f x 的定义域为(0,)+∞,()1'=-a f x x. (Ⅰ)当2=a 时,()2ln =-f x x x ,2()1(0)'=->f x x x, (1)1,(1)1'∴==-f f ,()∴=y f x 在点(1,(1))A f 处的切线方程为1(1)-=--y x ,即20+-=x y .(Ⅱ)由()1,0-'=-=>a x a f x x x x可知: ①当0≤a 时,()0'>f x ,函数()f x 为(0,)+∞上的增函数,函数()f x 无极值; ②当0>a 时,由()0'=f x ,解得=x a ;(0,)∈Q x a 时,()0'<f x ,(,)∈+∞x a 时,()0'>f x()∴f x 在=x a 处取得极小值,且极小值为()ln =-f a a a a ,无极大值.综上:当0≤a 时,函数()f x 无极值当0>a 时,函数()f x 在=x a 处取得极小值ln -a a a ,无极大值.。

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