高考数学理科导数大题目专项训练及答案1.已知函数f(x)在区间[e,0)上定义,其中e为自然对数的底,a为实数。
Ⅰ)求函数f(x)的解析式;Ⅱ)是否存在实数a<0,使得当x在[e,0)范围内时,f(x)的最小值是3?如果存在,求出实数a的值;如果不存在,请说明理由;Ⅲ)设g(x)=1/(x+e),求f(x)和g(x)在[e,0)上的导数,并求它们的导数之差。
2.若存在实常数k和b,使得函数f(x)=ax+lnx(x∈(0,e])和g(x)=ln|x|(x∈[e,0))在其定义域上的任意实数x上满足以下条件:1)当a=-1时,|f(x)|>g(x)+1;2)2f(x)≥kx+b且g(x)≤kx+b。
则称直线l:y=kx+b为f(x)和g(x)的“隔离直线”。
已知h(x)=x^2,(x)=2lnx(其中e为自然对数的底数)。
1)求F(x)=h(x)−(x)的极值;2)函数h(x)和(x)是否存在隔离直线?若存在,求出此隔离直线方程;若不存在,请说明理由。
3.设关于x的方程x-mx-1=0有两个实根α、β,且α<β。
定义函数f(x)=(x-α)/(x-β)。
I)求f(α)的值;II)判断f(x)在区间(α,β)上的单调性,并加以证明;III)若λ,μ为正实数,①试比较f(α),f((λα+μβ)/(λ+μ)),f(β)的大小;②证明|f((λα+μβ)/(λ+μ))-f()|<|α-β|/(λ+μ)。
4.若函数f(x)=(x^2+ax+b)ex在x=1处取得极值。
I)求a与b的关系式(用a表示b),并求f(x)的单调区间;II)是否存在实数m,使得对任意a∈(0,1)及x1,x2∈[0,2]总有|f(x1)-f(x2)|<(m+2)a+m^2)e^-1+1恒成立,若存在,求出m 的范围;若不存在,请说明理由。
5.若函数f(x)=lnx,g(x)=x-2/x。
1)求函数ϕ(x)=g(x)+kf(x)(k为实数)的单调区间;2)若对所有的x∈[e,+∞)都有xf(x)≥ax-a成立,求实数a的取值范围。
6、已知函数f(x)=ln(2+3x)-3/(2x)。
I)求f(x)在[0,1]上的极值;II)求f(x)的单调区间。
1/x,当x(0,e]时,f(x)ax lnx f(x)a+1/x,因此,f(x)在[0,)上是减函数的充要条件为a0;当x(0,e]时,f(x)a+1/x>0,因此f(x)在(0,)上单调递增,且有极限lim┬(x→0⁺) f(x)=-∞,因此f(x)在[0,)上的最大值不存在;对于不等式,移项得ln[f(x)+3x]-ln(ax+b)>ln2,即ln[(f(x)+3x)/(ax+b)]>ln2,两边取e的指数,得(f(x)+3x)/(ax+b)>2,即f(x)+3x>2ax+2b,又因为f(x)=ln(ax+b)-x,所以f(x)=a/(ax+b)-1,代入不等式得a/(ax+b)+2x>2ax+2b,化简得x>(b-a)/(2a+2),因此a的取值范围为a<0且b/(2a+2)<e;2.解:(1)f(x)=-1+1/(ax+b),f(x)=-a/(ax+b)²<0,因此f(x)在[1,e]上是凹函数,最大值和最小值分别在x=1和x=e处取得,即f(1)=ln(2/e)-1/2,f(e)=1/2;2)设M为f(x)和g(x)的交点,即ln(ax+b)-x=log2-x,化简得ln(ax+b)=x+log2,两边取e的指数得ax+b=e^x * 2,代入g(x)得g(x)=log2-x+ln(ax+b)=ln(2e^x),因此M的坐标为(x,ln(2e^x)),易证f(x)<g(x)在[1,e]上成立,因此f(x)的图象在g(x)=3x的图象的下方;(3)f(x)=-1+1/(ax+b),f(x)-f(x)=-(ax+b)/(ax+b)-2ln(ax+b),因此[f(x)]-f(x)=-2ln(ax+b)≤0,当且仅当ax+b=1时取等,即a=1/b,代入得[f(x)]-f(x)=-2ln(bx+1),因此有ln(bx+1)≥1,即bx+1≥e,因此a的最小值为1/e;3.解:(Ⅰ)f(x)=1/x-a,f(x)=-1/x²<0,因此f(x)在(0,)上是凸函数,单调递增,且有极限lim┬(x→0⁺)f(x)=-∞,因此F(x)=f(1/x)/x的单调区间为(0,);Ⅱ)由于F(x)单调递减,因此对于任意x(0,3],有F(x)≤F(3),即f(3/x)/x≤f(1)/3,化简得f(x)≥3f(1)/x,因此f(x)的最大值为3f(1),取得于x=0;Ⅲ)当a=1时,g(x)=1/x-1,因此g(a/2)=2-a,当a≠1时,g(x)=ln(ax)/(ax-1),因此g(a/2)=ln(a/2)/(a/2-1),由于g(x)单调递增,因此当且仅当2-a<ln(a/2)/(a/2-1)时,函数y=g(a/(2x+1))+m-1与y=2x+1有四个不同的交点,化简得m-1<(a-2)/2,即m<(a+2)/2,因此m的取值范围为m<(a+2)/2,当且仅当a≠1且m<(a+2)/2时存在四个交点,否则不存在;4.解:(Ⅰ)由于h(x)=f(x)+g(x),因此h(x)=f(x)+g(x)=1/x-a+1/(xlna),化简得h(x)=(1+lna)/(xlna)-a,令h(x)=0,解得x=e^(1/a),因此h(x)在(0,e^(1/a))上单调递减,在(e^(1/a),)上单调递增,因此h(x)在(0,e^(1/a))上取得最大值,最小值为h(e^(1/a));Ⅱ)由于g(x)单调递增,因此g(x)>0,即g(x)在[1,)上单调递增,因此对于任意x(1,),有g(x)>g(1)=loga,因此h(x)=f(x)+g(x)>loga,即h(x)在(1,)上严格在loga的上方,因此h(x)在(1,)上恒大于0,不存在零点;因此a不存在。
0处相交,因此存在一个实数解。
又因为h(x)是偶函数,所以只需要在x>0的范围内证明h(x)在(0,1)和(1,∞)上分别单调递增和递减即可。
对于x>0,有h'(x)=2x-2lnx/x^3,当x>1时,h'(x)0,因此h(x)在(0,1)上单调递增。
因此h(x)在(0,∞)上都有实数解。
解法二:注意到当x趋近于0时,h(x)趋近于0,当x趋近于∞时,h(x)趋近于∞,因此由介值定理可知,h(x)在(0,∞)上必有实数解。
Ⅲ)对于x∈(0,e],有h(x)=x-lnx-1/2>0,因此|f(x)|>g(x),即|f(x)|-g(x)>0.对于x∈[e,∞),有h(x)=x-lnx-1/2<0,因此|f(x)|<g(x),即|f(x)|-g(x)<0.因此,当a=-1时,|f(x)|-g(x)取得最小值,最小值为1/2.解法一:设函数h(x)和(x)存在唯一的隔离直线y=2ex-e。
由h(x)≥e(x∈R),可得h(e)=e。
由(x)≤2ex-e(x>0),可得(e)=e。
由h(x)和(x)的隔离直线为y=2ex-e,可得h(x)≥2ex-e(x∈R)和(x)≤2ex-e(x>0)恒成立。
现证明当x>e时,(x)≤2ex-e恒成立。
设G(x)=(x)-2ex+e,则G'(x)=2e2e(e-x)-2e,当x=e时,G'(x)=0.当e0,此时函数G(x)递增;当x>e时,G'(x)e)恒成立。
因此,函数h(x)和(x)存在唯一的隔离直线y=2ex-e。
解法二:设函数h(x)和(x)存在唯一的隔离直线y=kx+b。
由h(x)≥kx+b(x∈R),可得h(e)=ke+b≤e。
由(x)≤kx+b(x>0),可得(e)=ke+b=e。
由h(x)和(x)的隔离直线为y=kx+b,可得h(x)≥kx+b(x∈R)和(x)≤kx+b(x>0)恒成立。
令x=e,则e≥ke+b且e=ke+b。
解得k=2e,b=e-ke=e/2.因此,函数h(x)和(x)存在唯一的隔离直线y=2ex-e/2.1.首先,我们有不等式:$f(\alpha)-f(\beta)<f\left(\frac{\lambda\alpha+\mu\beta}{\lambda+\mu}\right)-f(\beta)<f(\alpha)-f(\beta)$,其中$\alpha,\beta$是$f(x)$的任意两个实数根,$\lambda,\mu$是两个正实数且$\lambda+\mu=1$。
2.我们可以将不等式简化为:$|f\left(\frac{\lambda\alpha+\mu\beta}{\lambda+\mu}\right)-f(\beta)|<|f(\alpha)-f(\beta)|$。
3.设$f(x)=\frac{1}{x}$,则$f(\alpha)=\frac{1}{\alpha}$,$f(\beta)=\frac{1}{\beta}$,$f\left(\frac{\lambda\alpha+\mu\beta}{\lambda+\mu}\right)=\frac{ \lambda\alpha+\mu\beta}{\lambda\alpha+\mu\beta}$。
4.代入原不等式中,得到:$|\frac{\lambda\alpha+\mu\beta}{\lambda\alpha+\mu\beta}-\frac{1}{\beta}|<|\frac{1}{\alpha}-\frac{1}{\beta}|$。
5.化简后得到:$|\frac{\lambda}{\lambda\alpha+\mu\beta}-\frac{1}{\beta}|<|\frac{\alpha-\beta}{\alpha\beta}|$。
6.根据题意,$\alpha\beta=-1$,代入上式得到:$|\frac{\lambda}{\lambda\alpha+\mu\beta}+\beta|<|\alpha-\beta|$。
7.根据题意,$\alpha$和$\beta$是$f(x)$的两个不同实数根,所以$\alpha\neq\beta$。
8.因此,上式成立当且仅当$\frac{\lambda}{\lambda\alpha+\mu\beta}=-\beta$,即$\lambda=-\mu\beta$。