2014-2015学年山东省青岛市城阳一中高三(上)期中数学试卷(文科)
一、选择题:(本题共10个小题,每小题5分,共50分,在每小题给出的四个选项中只有一个是符合题目要求的.)
1.已知集合M={x|},集合N={x|﹣2≤x<3},则M∩N为( )
A. (﹣2,3) B. (﹣3,﹣2] C. [﹣2,2) D. (﹣3,3]
2.已知复数z的实部为1,且|z|=2,则复数z的虚部是( )
A. B. C. D.
3.已知sin(α﹣2π)=2sin(+α),且α≠kπ+(k∈Z),则的值为( )
A. B. C. D.
4.已知等差数列{an}的前n项和为Sn,a1=﹣11,a5+a6=﹣4,Sn取得最小值时n的值为( )
A. 6 B. 7 C. 8 D. 9
5.函数f(x)=Asin(ωx+φ)(其中A>0,ω>0,|φ|<)的图象如图所示,为了得到y=cos2x的图象,则只要将f(x)的图象( )
A. 向左平移个单位长度 B. 向右平移个单位长度
C. 向左平移个单位长度 D. 向右平移个单位长度
6.给定命题p:函数y=ln[(1﹣x)(1+x)]为偶函数;命题q:函数y=为偶函数,下列说法正确的是( )
A. p∨q是假命题 B. (¬p)∧q是假命题 C. p∧q是真命题 D. (¬p)∨q是真命题
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7.方程的根所在区间为( )
A. B. C. (3,4) D. (4,5)
8.函数y=sin2x的图象向右平移φ(φ>0)个单位,得到的图象恰好关于x=对称,则φ的最小值为( )
A. B. C. D. 以上都不对
9.平行四边形ABCD中,AC为一条对角线,=(2,4),=(1,3),则•等于( )
A. 6 B. 8 C. ﹣8 D. ﹣6
10.已知函数f(x)=lnx,x1,x2∈(0,),且x1<x2,则下列结论中正确的是( )
A. (x1﹣x2)[f(x1)﹣f(x2)]<0 B. f()<f()
C. x1f(x2)>x2f(x1) D. x2f(x2)>x1f(x1)
二、填空题:(本大题共5小题,每题5分,共25分,把答案写在答题纸上.)
11.已知函数,则= .
12.若等比数列{an}的各项均为正数,且a4a9+a5a8+a6a7=300,则lga1+lga2+…+lga12= .
13.在△ABC中,a2﹣c2+b2=ab,则∠C= .
14.已知||=1,||=2,<,>=60°,则|2﹣|= .
15.给出下列四个命题:
①△ABC中,A>B是f(a)=g(b)成立的充要条件;
②x=1是x2﹣3x+2=0的充分不必要条件;
③已知是等差数列{an}的前n项和,若S7>S5,则S9>S3;
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④若函数为R上的奇函数,则函数y=f(x)的图象一定关于点成中心对称.
其中所有正确命题的序号为 .
三、解答题:(本题共6个小题,共75分,解答时应写出必要的文字说明、证明过程或演算步骤,将解答过程写在答题纸相应位置上.)
16.已知函数.
(Ⅰ)求f(x)的最小正周期;
(Ⅱ)若在处取得最大值,求φ的值;
(Ⅲ)求y=g(x)的单调递增区间.
17.已知{an}为等差数列,且a3=5,a7=2a4﹣1.
(Ⅰ)求数列{an}的通项公式及其前n项和Sn;
(Ⅱ)若数列{bn}满足求数列{bn}的通项公式.
18.在△ABC中,角A,B,C的对边分别为a,b,c,已知角A=,sinB=3sinC.
(1)求tanC的值;
(2)若a=,求△ABC的面积.
19.已知数列{an}中,a1=1,前n项和Sn=an.
(Ⅰ)求a2,a3以及{an}的通项公式;
(Ⅱ)设bn=,求数列{bn}的前n项和Tn.
20.已知函数f(x)=﹣2a2lnx++ax(a∈R).
(Ⅰ)当a=1时,求曲线y=f(x)在点(1,f(1))的切线方程;
(Ⅱ)讨论函数f(x)的单调性.
21.已知函数f(x)=lnx+mx,其中m为常数.
(Ⅰ)当m=﹣1时,求函数f(x)的单调区间;
(Ⅱ)若f(x)在区间(0,e]上的最大值为﹣3,求m的值;
(Ⅲ)令g(x)=﹣f′(x),若x≥1时,有不等式g(x)≥恒成立,求实数k的取值范围.
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2014-2015学年山东省青岛市城阳一中高三(上)期中数学试卷(文科)
参考答案与试题解析
一、选择题:(本题共10个小题,每小题5分,共50分,在每小题给出的四个选项中只有一个是符合题目要求的.)
1.已知集合M={x|},集合N={x|﹣2≤x<3},则M∩N为( )
A. (﹣2,3) B. (﹣3,﹣2] C. [﹣2,2) D. (﹣3,3]
考点: 交集及其运算.
专题: 集合.
分析: 求出M中不等式的解集确定出M,求出M与N的交集即可.
解答: 解:由集合M中的不等式变形得:(x﹣2)(x+3)<0,
解得:﹣3<x<2,即M=(﹣3,2),
∵N=[﹣2,3),
∴M∩N=[﹣2,2).
故选C
点评: 此题考查了交集及其运算,熟练掌握交集的定义是解本题的关键.
2.已知复数z的实部为1,且|z|=2,则复数z的虚部是( )
A. B. C. D.
考点: 复数求模.
专题: 计算题.
分析: 设复数z的虚部是为b,根据已知复数z的实部为1,且|z|=2,可得1+b2=4,由此解得 b的值,即为所求.
解答: 解:设复数z的虚部是为b,∵已知复数z的实部为1,且|z|=2,
故有 1+b2=4,解得 b=±,
故选D.
点评: 本题主要考查复数的基本概念,求复数的模,属于基础题.
3.已知sin(α﹣2π)=2sin(+α),且α≠kπ+(k∈Z),则的值为( )
A. B. C. D.
考点: 运用诱导公式化简求值.
专题: 三角函数的求值.
分析: 直接利用诱导公式化简已知条件,然后化简所求表达式的值,求解即可.
解答: 解:sin(α﹣2π)=2sin(+α),
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∴sinα=﹣2cosα,
===.
故选:D.
点评: 本题考查诱导公式的应用,萨迦寺的化简求值,开采技术能力.
4.已知等差数列{an}的前n项和为Sn,a1=﹣11,a5+a6=﹣4,Sn取得最小值时n的值为( )
A. 6 B. 7 C. 8 D. 9
考点: 等差数列的前n项和;数列的函数特性.
专题: 等差数列与等比数列.
分析: 【解法一】求出{an}的通项公式an,在an≤0时,前n项和Sn取得最小值,可以求出此时的n;
【解法二】求出{an}的前n项和Sn的表达式,利用表达式是二次函数,有最小值时求对应n的值.
解答: 解:【解法一】在等差数列{an}中,设公差为d,
∵a1=﹣11,a5+a6=﹣4,
∴(a1+4d)+(a1+5d)=﹣22+9d=﹣4;
∴d=2,
∴an=a1+(n﹣1)d=﹣11+2(n﹣1)=2n﹣13,
由2n﹣13≤0,得n≤,
∴当n=6时,Sn取得最小值;
【解法二】在等差数列{an}中,设公差为d,
∵a1=﹣11,a5+a6=﹣4,
∴(a1+4d)+(a1+5d)=﹣22+9d=﹣4,
∴d=2,
∴前n项和Sn=na1+=﹣11n+=n2﹣12n,
∴当n=6时,Sn取得最小值;
故选:A.
点评: 本题考查了等差数列的通项公式与前n项和综合应用问题,是基础题.
5.函数f(x)=Asin(ωx+φ)(其中A>0,ω>0,|φ|<)的图象如图所示,为了得到y=cos2x的图象,则只要将f(x)的图象( )
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A. 向左平移个单位长度 B. 向右平移个单位长度
C. 向左平移个单位长度 D. 向右平移个单位长度
考点: 函数y=Asin(ωx+φ)的图象变换.
专题: 计算题.
分析: 先根据图象确定A和T的值,进而根据三角函数最小正周期的求法求ω的值,再将特殊点代入求出φ值从而可确定函数f(x)的解析式,然后根据诱导公式将函数化为余弦函数,再平移即可.
解答: 解:由图象可知A=1,T=π,∴ω==2
∴f(x)=sin(2x+φ),又因为f()=sin(+φ)=﹣1
∴+φ=+2kπ,φ=(k∈Z)
∵|φ|,∴φ=
∴f(x)=sin(2x+)=sin(+2x﹣)=cos(2x﹣)
∴将函数f(x)向左平移可得到cos[2(x+)﹣]=cos2x=y
故选C.
点评: 本题主要考查根据图象求函数解析式和方法和三角函数的平移变换.根据图象求三角函数解析式时,一般先根据图象确定A的值和最小正周期的值,进而求出w的值,再将特殊点代入求φ的值.
6.给定命题p:函数y=ln[(1﹣x)(1+x)]为偶函数;命题q:函数y=为偶函数,下列说法正确的是( )
A. p∨q是假命题 B. (¬p)∧q是假命题 C. p∧q是真命题 D. (¬p)∨q是真命题
考点: 复合命题的真假.
专题: 函数的性质及应用;简易逻辑.
分析: 先判定命题p、命题q的真假,再判定各选项复合命题的真假即可.
解答: 解:①∵函数y=ln[(1﹣x)(1+x)]的定义域是(﹣1,1),
且∀x,有f(﹣x)=ln[(1+x)(1﹣x)]=f(x),
∴f(x)是定义域上的偶函数,
∴命题p正确.
②∵函数y=,x∈R,
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∴f(﹣x)===﹣=﹣f(x),
∴f(x)是定义域上的奇函数,
∴命题q错误;
∴p∨q是真命题,(¬p)∧q是假命题,p∧q是假命题,(¬p)∨q是假命题;
故选:B.
点评: 本题考查了函数的奇偶性判定以及复合命题的真假性判定问题,解题的关键是先判定命题p、q的真假性,是基础题.
7.方程的根所在区间为( )
A. B. C. (3,4) D. (4,5)
考点: 根的存在性及根的个数判断.
专题: 函数的性质及应用.
分析: 利用根的存在性定理进行判断即可.
解答: 解:∵方程,
∴设函数f(x)=,则函数f(x)在(0,+∞)上单调递增,
∵f(3)=log=log,f(4)=,
∴根据根的存在性定理可知函数f(x)在区间(3,4)内存在唯一的一个零点,
即方程的根所在区间为(3,4),
故选:C.
点评: 本题主要考查方程根的存在性的问题,利用方程和函数之间的关系,转化为函数,利用根的存在性定理判断函数零点所在的区间是解决本题的关键.
8.函数y=sin2x的图象向右平移φ(φ>0)个单位,得到的图象恰好关于x=对称,则φ的最小值为( )
A. B. C. D. 以上都不对
考点: 由y=Asin(ωx+φ)的部分图象确定其解析式.
专题: 计算题;三角函数的图像与性质.
分析: 令y=f(x)=sin2x,依题意f(x﹣φ)=sin2(x﹣φ)关于x=对称,从而可求得φ的最小值.
解答: 解:令y=f(x)=sin2x,
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则f(x﹣φ)=sin2(x﹣φ)=sin(2x﹣2φ),且其图象恰好关于x=对称,
∴2×﹣2φ=2kπ+或2×﹣2φ=2kπ﹣,k∈Z.
∴φ=﹣kπ﹣或φ=﹣kπ+,k∈Z.
又φ>0,
∴φ的最小值为.
故选A.
点评: 本题考查y=Asin(ωx+φ)的部分图象变换,考查正弦函数的对称性质,属于中档题.
9.平行四边形ABCD中,AC为一条对角线,=(2,4),=(1,3),则•等于( )
A. 6 B. 8 C. ﹣8 D. ﹣6
考点: 平面向量数量积的运算.
专题: 计算题.
分析: 根据所给的向量的坐标和向量加法的平行四边形法则,写出要用的向量的坐标,根据两个向量数量积的坐标公式写出向量的数量积.
解答: 解:∵由向量加法的平行四边形法则可以知道,
,
∵=(2,4),=(1,3),
∴=(﹣1,﹣1)
∵=(﹣3,﹣5)
∴•=(﹣1)×(﹣3)+(﹣1)×(﹣5)=8
故选B.
点评: 本题考查向量的数量积和向量的加减,向量是数形结合的典型例子,向量的加减运算是用向量解决问题的基础,要学好运算,才能用向量解决立体几何问题,三角函数问题,好多问题都是以向量为载体的.
10.已知函数f(x)=lnx,x1,x2∈(0,),且x1<x2,则下列结论中正确的是( )
A. (x1﹣x2)[f(x1)﹣f(x2)]<0 B. f()<f()
C. x1f(x2)>x2f(x1) D. x2f(x2)>x1f(x1)
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考点: 对数函数的单调性与特殊点.
专题: 函数的性质及应用.
分析: 根据函数的单调性可得A不正确;根据函数的图象是下凹的,可得B不正确; 利用导数判断函数 在(0,+∞)上是增函数,故有 >,
化简可得 x1f(x2)>x2f(x1),故C正确、且D不正确.
解答: 解:由于已知函数f(x)=lnx在定义域(0,+∞)上是增函数,x1,x2∈(0,),且x1<x2 ,可得[f(x1)﹣f(x2)]<0,
故(x1﹣x2)[f(x1)﹣f(x2)]>0,故A不正确.
由于已知函数f(x)=lnx的增长速度较慢,图象是下凹型的,故有f()>f(),故B不正确.
∵已知函数f(x)=lnx,x1,x2∈(0,),且x1<x2 ,则 ′==>0,
∴函数 在(0,+∞)上是增函数,故有 >,化简可得 x1f(x2)>x2f(x1),故C正确、且D不正确.
故选C.
点评: 本题主要考查导数的运算法则的应用,利用导数研究函数的单调性,函数的单调性的应用,属于中档题.
二、填空题:(本大题共5小题,每题5分,共25分,把答案写在答题纸上.)
11.已知函数,则= .
考点: 函数的值.
专题: 计算题;函数的性质及应用.
分析: 由函数,知f()=log4=﹣2,由此能求出的值.
解答: 解:∵函数,
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∴f()=log4=﹣2,
∴=f(﹣2)=3﹣2=.
故答案为:.
点评: 本题考查函数值的求法,是基础题.解题时要认真审题,注意分段函数的函数值的求法.
12.若等比数列{an}的各项均为正数,且a4a9+a5a8+a6a7=300,则lga1+lga2+…+lga12= 12 .
考点: 等比数列的性质.
专题: 计算题;等差数列与等比数列.
分析: 利用等比数列的性质,对数函数的性质,即可得出结论.
解答: 解:∵等比数列{an}的各项均为正数,且a4a9+a5a8+a6a7=300,
∴a1a12=a2a11=a3a10=a4a9=a5a8=a6a7=100
∴lga1+lga2+lga3+…+lga12=lg(a1•a2…a12)=lg(1006)=12.
故答案为:12
点评: 本题主要考查了等比数列的性质和对数函数的性质等问题.属基础题.
13.在△ABC中,a2﹣c2+b2=ab,则∠C= 30° .
考点: 余弦定理.
专题: 计算题;解三角形.
分析: 根据题中的等式,利用余弦定理算出cosC==,结合C是三角形的内角,可得∠C的大小.
解答: 解:∵在△ABC中,a2﹣c2+b2=ab,
∴根据余弦定理,得cosC===.
又∵C是三角形的内角,可得0°<C<180°,
∴∠C=30°.
故答案为:30°
点评: 本题给出三角形边的平方关系式,求角C的大小,着重考查了利用余弦定理解三角形的知识,属于基础题.
14.已知||=1,||=2,<,>=60°,则|2﹣|= 2 .
考点: 向量的模;平面向量数量积的运算.
专题: 平面向量及应用.
分析: 由题设条件,对|2﹣|进行平方,先出和向量模的平方,再开方求两者和的模.
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解答: 解:||=1,||=2,<,>=60°
由题意|2﹣|2=(2﹣)2=42=4+4﹣4×2×1×cos60°=4,
∴|2﹣|=2.
故答案为:2.
点评: 本题考查向量模的求法,对向量的求模运算,一般采取平方方法表示成向量的内积,根据内积公式求出其平方,再开方求模,本题是向量中的基本题.
15.( 5分)(2014秋•城阳区校级期中)给出下列四个命题:
①△ABC中,A>B是f(a)=g(b)成立的充要条件;
②x=1是x2﹣3x+2=0的充分不必要条件;
③已知是等差数列{an}的前n项和,若S7>S5,则S9>S3;
④若函数为R上的奇函数,则函数y=f(x)的图象一定关于点成中心对称.
其中所有正确命题的序号为 ①②③ .
考点: 命题的真假判断与应用.
专题: 简易逻辑.
分析: 由三角形中的大边对大角结合正弦定理判断①;根据充要条件定义,说明②正确;根据等差数列的性质可说明③正确;直接由函数图象的平移说明④错误.
解答: 解:对于①,由A>B,得边a>边b(大角对大边),
根据正弦定理知:=,
则sinA>sinB;
由sinA>sinB,根据正弦定理知:=,则边a>边b,根据大边对大角,则有A>B.
∴△ABC中,A>B是sinA>sinB成立的充要条件.命题①正确;
对于②,若x=1,则x2﹣3x+2=0成立.若x2﹣3x+2=0,则x=1或x=2,故②x=1是x2﹣3x+2=0的充分不必要条件,正确;
对于③,等差数列{an}若S7>S5,则2a1+11d>0,则S9﹣S3=6a1+33d>0,即S9>S3,命题③正确;
对于④,函数y=f(x﹣)为R上的奇函数,则其图象关于(0,0)中心对称,
而函数y=f(x)的图象是把y=f(x﹣)的图象向左平移个单位得到的,
∴函数y=f(x)的图象一定关于点F(﹣,0)成中心对称.命题④错误.
故答案为:①②③
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点评: 本题考查了命题的真假判断与应用,考查了充分必要条件的判断方法,考查了函数图象的平移,是中档题.
三、解答题:(本题共6个小题,共75分,解答时应写出必要的文字说明、证明过程或演算步骤,将解答过程写在答题纸相应位置上.)
16.已知函数.
(Ⅰ)求f(x)的最小正周期;
(Ⅱ)若在处取得最大值,求φ的值;
(Ⅲ)求y=g(x)的单调递增区间.
考点: 二倍角的余弦;两角和与差的正弦函数;三角函数的周期性及其求法;正弦函数的单调性.
专题: 三角函数的图像与性质.
分析: (Ⅰ)函数解析式利用二倍角的余弦函数公式化简,整理后化为一个角的正弦函数,找出ω的值,代入周期公式即可求出f(x)的最小正周期;
(Ⅱ)根据题意表示出g(x)解析式,根据正弦函数的性质以及x=处取得最大值,确定出φ的值即可;
(Ⅲ)根据第二问确定出的g(x)解析式,根据正弦函数的单调性即可确定出g(x)的单调递增区间.
解答: 解(Ⅰ)f(x)=4sin2x•+cos4x=2sin2x+2sin22x+1﹣2sin22x=2sin2x+1,
∵ω=2,∴T==π,
则f(x)的最小正周期为π;
(Ⅱ)根据题意得:g(x)=f(x+φ)=2sin(2x+2φ)+1,
当2x+2φ=+2kπ,k∈Z时取得最大值,将x=代入上式,
解得:φ=﹣+kπ,k∈Z,
∴φ=﹣;
(Ⅲ)根据第二问得:g(x)=2sin(2x﹣)+1,
令﹣+2kπ≤2x﹣≤+2kπ,k∈Z,
解得:﹣+kπ≤x≤+kπ,k∈Z,
∴函数g(x)的单调递增区间为[﹣+kπ,+kπ],k∈Z.
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点评: 此题考查了二倍角的余弦函数公式,两角和与差的正弦函数公式,三角函数的周期性及其求法,以及正弦函数的单调性,熟练掌握公式是解本题的关键.
17.已知{an}为等差数列,且a3=5,a7=2a4﹣1.
(Ⅰ)求数列{an}的通项公式及其前n项和Sn;
(Ⅱ)若数列{bn}满足求数列{bn}的通项公式.
考点: 等差数列的前n项和;数列的函数特性;等差数列的通项公式.
专题: 等差数列与等比数列.
分析: (Ⅰ)设等差数列的首项和公差分别为a1,d,由题意可得关于它们的方程组,解方程组代入通项公式和求和公式可得;
(Ⅱ)由题意可得当n≥2时,,和已知式子相减可得当n≥2时的不等式,验证n=1时可得其通项公式.
解答: 解:(Ⅰ)设等差数列的首项和公差分别为a1,d,
则,解得,
∴an=1+2(n﹣1)=2n﹣1,Sn==n2
(Ⅱ)∵ ①
当n≥2时, ②
①﹣②得n2bn=an﹣an﹣1=2,n≥2,
∴,又∵b1=a1=1,
∴
点评: 本题考查等差数列的通项公式和求和公式,属基础题.
18.在△ABC中,角A,B,C的对边分别为a,b,c,已知角A=,sinB=3sinC.
(1)求tanC的值;
(2)若a=,求△ABC的面积.
考点: 余弦定理;正弦定理.
专题: 解三角形.
分析: (1)利用sinB=3sinC,差角的正弦公式,即可得出结论;
(2)利用正弦定理,余弦定理,求出b,c,即可求△ABC的面积.
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解答: 解:(1)∵角A=,∴B+C=
∵sinB=3sinC,
∴sin(﹣C)=3sinC
∴cosC+sinC=3sinC
∴cosC=sinC
∴tanC=;
(2)∵sinB=3sinC,
∴b=3c
在△ABC中,由余弦定理可得a2=b2+c2﹣2bccosA=7c2
∵a=,
∴c=1,b=3
∴△ABC的面积为=.
点评: 本题考查余弦定理、正弦定理的运用,考查学生的计算能力,属于中档题.
19.已知数列{an}中,a1=1,前n项和Sn=an.
(Ⅰ)求a2,a3以及{an}的通项公式;
(Ⅱ)设bn=,求数列{bn}的前n项和Tn.
考点: 数列的求和.
专题: 等差数列与等比数列.
分析: (Ⅰ)由a1=1,Sn=an可求得a2,a3,进一步可求得=,利用累乘法即可求得{an}的通项公式;
(Ⅱ)由裂项法得bn===2(﹣),从而可求得数列{bn}的前n项和Tn.
解答: 解:(Ⅰ)由a1=1,Sn=an可得:
S2=a2=a1+a2⇒a2=3a1=3,
同理可得,a3=a1+a2=4,
∴a3=6;
∵Sn=an,①
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当n≥2时,Sn﹣1=an﹣1 ②
①﹣②得:an=an﹣an﹣1,
整理得:an=an﹣1,
∴=,
∴an=•…•a1=•…•1=(n≥2),
而=1=a1,
∴an=.
(Ⅱ)∵bn===2(﹣),
∴Tn=2[(1﹣)+(﹣)+…+(﹣)]
=2(1﹣)
=.
点评: 本题考查数列的求和,着重考查数列的递推关系式的应用,突出累乘法求通项与裂项法求和,属于中档题.
20.已知函数f(x)=﹣2a2lnx++ax(a∈R).
(Ⅰ)当a=1时,求曲线y=f(x)在点(1,f(1))的切线方程;
(Ⅱ)讨论函数f(x)的单调性.
考点: 利用导数研究函数的单调性;利用导数研究曲线上某点切线方程.
专题: 导数的概念及应用.
分析: 可得函数的定义域和导函数,(Ⅰ)代入a=1可得f(1),和f'(1),进而可得切线方程;(Ⅱ)可得导函数为,分a=0和a>0即a<0三类分别求得导数的正负情况,进而可得单调性.
解答: 解:函数f(x)的定义域为(0,+∞),.
(Ⅰ) 当a=1时,,f′(1)=﹣2+1+1=0,
所以曲线y=f(x)在点(1,f(1))的切线方程为.
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(Ⅱ),
(1)当a=0时,f′(x)=x>0,f(x)在定义域为(0,+∞)上单调递增,
(2)当a>0时,令f'(x)=0,得x1=﹣2a(舍去),x2=a,
当x变化时,f′(x),f(x)的变化情况如下:
x (0,a) a (a,+∞)
f′(x) ﹣ 0 +
f(x) 减 极小值 增
此时,f(x)在区间(0,a)单调递减,在区间(a,+∞)上单调递增;
(3)当a<0时,令f'(x)=0,得x1=﹣2a,x2=a(舍去),
当x变化时,f′(x),f(x)的变化情况如下:
x (0,﹣2a) ﹣2a (﹣2a,+∞)
f′(x) ﹣ 0 +
f(x) 减 极小值 增
此时,f(x)在区间(0,﹣2a)单调递减,在区间(﹣2a,+∞)上单调递增.
点评: 本题考查利用导数研究函数的单调性,涉及切线方程的求解,属中档题.
21.已知函数f(x)=lnx+mx,其中m为常数.
(Ⅰ)当m=﹣1时,求函数f(x)的单调区间;
(Ⅱ)若f(x)在区间(0,e]上的最大值为﹣3,求m的值;
(Ⅲ)令g(x)=﹣f′(x),若x≥1时,有不等式g(x)≥恒成立,求实数k的取值范围.
考点: 利用导数求闭区间上函数的最值;利用导数研究函数的单调性.
专题: 导数的综合应用.
分析: (Ⅰ)在定义域(0,+∞)内对函数f(x)求导,求其极大值,若是唯一极值点,则极大值即为最大值.
(Ⅱ)在定义域(0,+∞)内对函数f(x)求导,对m进行分类讨论并判断其单调性,根据f(x)在区间(0,e]上的单调性求其最大值,并判断其最大值是否为﹣3,若是就可求出相应的最大值.
(Ⅲ)首先求g(x),有不等式g(x)≥恒成立,转化为k≤g(x)(x+1),求g(x)(x+1)的最小值,问题得以解决.
解答: 解:(1)易知f(x)定义域为(0,+∞),
当a=﹣1时,f(x)=﹣x+lnx,f′(x)=﹣1+,令f′(x)=0,得x=1.
当0<x<1时,f′(x)>0;当x>1时,f′(x)<0.
∴f(x)在(0,1)上是增函数,在(1,+∞)上是减函数.
(2)∵f′(x)=m+,x∈(0,e],
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①若m≥0,则f′(x)≥0,从而f(x)在(0,e]上增函数,
∴f(x)max=f(e)=me+1≥0,不合题意.
②若m<0,则由f′(x)>0,即0<x<
由f′(x)<0,即<x≤e.
从而f(x)在(0,)上增函数,在(﹣,e]为减函数,
∴f(x)max=f()=﹣1+ln()
令﹣1+ln()=﹣3,
∴m=e﹣2,
∵﹣e2<,
∴m=﹣e2为所求.
(Ⅲ)∵g(x)=﹣f′(x),f′(x)=m+,f(x)=lnx+mx,
∴g(x)=﹣,
若x≥1时,有不等式g(x)≥恒成立,
∴k≤g(x)(x+1)=lnx+++1,
令h(x)=(x)(x+1)=lnx+++1,
∴h′(x)=>恒大于0,
∴h(x)在[1,+∞)为增函数,
∴h(x)min=h(1)=2,
∴k≤2.
点评: 本题先通过对函数求导,求其极值,进而在求其最值,用到分类讨论的思想方法.
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