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限时规范训练七 导数的综合应用
一、选择题(本题共6小题,每小题5分,共30分)
1.如果函数y=f(x)的导函数的图象如图所示,给出下列判断:
①函数y=f(x)在区间内单调递增;
②函数y=f(x)在区间内单调递减;
③函数y=f(x)在区间(4,5)内单调递增;
④当x=2时,函数y=f(x)取极小值;
⑤当x=-时,函数y=f(x)取极大值.
则上述判断中正确的是( )
A.①② B.②③
C.③④⑤ D.③
解析:选D.当x∈(-3,-2)时,f′(x)<0,f(x)单调递减,①错;当x∈时,f′(x)>0,f(x)单调递增,当x∈(2,3)时,f′(x)<0,f(x)单调递减,②错;当x=2时,函数y=f(x)取极大值,④错;当x=-时,函数y=f(x)无极值,⑤错.故选D.
2.若函数f(x)=2x2-ln x在其定义域内的一个子区间(k-1,k+1)内不是单调函数,则实数k的取值范围是( )
A.[1,+∞) B.[1,2)
C. D.
解析:选C.f′(x)=4x-=,
∵x>0,由f′(x)=0得x=.
∴令f′(x)>0,得x>;令f′(x)<0,得0<x<.
由题意得⇒1≤k<.故C正确.
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3.已知函数f(x)(x∈R)满足f′(x)>f(x),则( )
A.f(2)<e2f(0) B.f(2)≤e2f(0)
C.f(2)=e2f(0) D.f(2)>e2f(0)
解析:选D.由题意构造函数g(x)=,则g′(x)=>0,则g(x)=在R上单调递增,则有g(2)>g(0),故f(2)>e2f(0).
4.不等式ex-x>ax的解集为P,且[0,2]⊆P,则实数a的取值范围是( )
A.(-∞,e-1) B.(e-1,+∞)
C.(-∞,e+1) D.(e+1,+∞)
解析:选A.由题意知不等式ex-x>ax在区间[0,2]上恒成立,当x=0时,不等式显然成立,当x≠0时,只需a<-1恒成立,令f(x)=-1,f′(x)=,显然函数在区间(0,1]上单调递减,在区间[1,2]上单调递增,所以当x=1时,f(x)取得最小值e-1,则a<e-1,故选A.
5.设函数f(x)=ln x,g(x)=ax+,它们的图象在x轴上的公共点处有公切线,则当x>1时,f(x)与g(x)的大小关系是( )
A.f(x)>g(x)
B.f(x)<g(x)
C.f(x)=g(x)
D.f(x)与g(x)的大小关系不确定
解析:选B.由题意得f(x)与x轴的交点(1,0)在g(x)上,所以a+b=0,因为函数f(x),g(x)的图象在此公共点处有公切线,所以f(x),g(x)在此公共点处的导数相等,f′(x)=,g′(x)=a-,以上两式在x=1时相等,即1=a-b,又a+b=0,所以a=,b=-,即g(x)=-,f(x)=ln x,令h(x)=f(x)-g(x)=ln x-+,则h′(x)=--==-,因为x>1,所以h′(x)<0,所以h(x)在(1,+∞)上单调递减,所以h(x)<h(1)=0,所以f(x)<g(x).故选B.
6.设函数f(x)=ax3-x+1(x∈R),若对于任意x∈[-1,1]都有f(x)≥0,则实数a的取值范围为( )
A.(-∞,2] B.[0,+∞)
C.[0,2] D.[1,2]
解析:选C.∵f(x)=ax3-x+1,∴f′(x)=3ax2-1,
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当a<0时,f′(x)=3ax2-1<0,f(x)在[-1,1]上单调递减,f(x)min=f(1)=a<0,不符合题意.
当a=0时,f(x)=-x+1,f(x)在[-1,1]上单调递减,f(x)min=f(1)=0,符合题意.
当a>0时,由f′(x)=3ax2-1≥0,得x≥或x≤-,当0<<1,即a>时,f(x)在上单调递增,在上单调递减,在上单调递增,
∴,∴,
∴<a≤2;
当≥1,即0<a≤时,f(x)在[-1,1]上单调递减,
f(x)min=f(1)=a>0,符合题意.
综上可得,0≤a≤2.
二、填空题(本题共3小题,每小题5分,共15分)
7.已知y=f(x)为R上的连续可导函数,且xf′(x)+f(x)>0,则函数g(x)=xf(x)+1(x>0)的零点个数为________.
解析:因为g(x)=xf(x)+1(x>0),g′(x)=xf′(x)+f(x)>0,所以g(x)在(0,+∞)上单调递增,又g(0)=1,y=f(x)为R上的连续可导函数,所以g(x)为(0,+∞)上的连续可导函数,又g(x)>g(0)=1,所以g(x)在(0,+∞)上无零点.
答案:0
8.在函数f(x)=aln x+(x+1)2(x>0)的图象上任取两个不同点P(x1,y1),Q(x2,y2),总能使得f(x1)-f(x2)≥4(x1-x2),则实数a的取值范围为________.
解析:不妨设x1>x2,则x1-x2>0,∵f(x1)-f(x2)≥4(x1-x2),∴≥4,
∵f(x)=aln x+(x+1)2(x>0)
∴f′(x)=+2(x+1),∴+2(x+1)≥4,∴a≥-2x2+2x,又-2x2+2x=-22+≤,∴a≥.
答案:a≥
9.设函数y=f(x)图象上任意一点(x0,y0)处的切线方程为y-y0=(3x-6x0)(x-x0),且f(3)=0,则不等式≥0的解集为________.
解析:∵函数y=f(x)图象上任意一点(x0,y0)处的切线方程为y-y0=(3x-6x0)(x-x0),∴f′(x0)=3x-6x0,∴f′(x)=3x2-6x,设f(x)=x3-3x2+c,又f(3)=0,∴33-3×32+c
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=0,解得c=0,∴f(x)=x3-3x2,
∴≥0可化为≥0,解得0<x≤1或x<0或x>3.
答案:(-∞,0)∪(0,1]∪(3,+∞)
三、解答题(本题共3小题,每小题12分,共36分)
10.(2017·高考全国卷Ⅲ)已知函数f(x)=x-1-aln x.
(1)若f(x)≥0,求a的值;
(2)设m为整数,且对于任意正整数n,·…·0.
令x=1+,得ln