决胜2020高考数学中高档题分项演练:导数(解析版)
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决胜2020高考数学中高档题分项演练:导数(解析版)

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资料简介
1 / 36 专题 02 导数 一、单选题 1.(2020·辽宁省高三月考)函数 在 的图象大致为(   ) A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 , 易知,函数 为奇函数,其图象关于原点对称,故排除 选项, 又 故可得 f′(0)=0,可排除 C, 故选: . 2.(2020·全国高三专题练习)若函数 在 上为减函数,则 的取值范围为( ) A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 , . 由于函数 在 上为减函数,则不等式 在区间 上恒成立,且函数 《决胜 2020 高考数学中高档题分项演练》 ( ) ( )1f x cosx sinx−= [ ],π π﹣ ( ) ( )1f x cosx sinx cosxsinx sinx= − = − f x( ) A B、 ' ' '( ) (cos 1) sin (cos 1)(sin ) cos cos2f x x x x x x x= − + − = − + D ( ) 2xf x e mx m= + − [ ]0,1 m ( ], 1−∞ − ( ], 2−∞ − ( 2, e −∞ −  ( 2, 2e −∞ −  ( ) 2xf x e mx m= + − ( ) 22 xf x e m′∴ = + ( ) 2xf x e mx m= + − [ ]0,1 ( ) 0f x′ ≤ [ ]0,1 2 / 36 在区间 上单调递增, 所以, ,解得 . 因此,实数 的取值范围是 . 故选:D. 3.(2020·广西壮族自治区广西师大附属外国语学校高三)已知函数 的导数为 ,且 ,则函数 图象的大致形状是( ) A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 , , , 所以 为奇函数,且当 时,有 g(x) > c b a> > a b c> > a c b> > ( ) ( ) ( ), ( ) ( ) 0, ( ( )) 0,xf x f x f x xf x f x xf x′ < − = − ∴ < ′+ > 3 xe x 3 3ln 3ln3 1 1 1 1 ln ln ln ln x x x x x x e x x e x e e x e xxa x x x x − − −− − − − − − − −≤ = = = ( ) 1xf x e x= − − ( )' 1xf x e= − ( ),0−∞ [ )0,+∞ ( ) ( )min 0 0f x f= = 1xe x≥ + 1xe x≥ + 3ln 1 3ln 1 1 3ln ln x xe x x x x x x − − − − + − −≥ = − 3a ≤ − B 3 1( ) 2 1 x xf x x x e e = − + + − e ( )2( 1) 2 2f a f a− + ≤ a 31, 2  −   3 ,12  −   11, 2  −   1 ,12  −   4 / 36 令 , . 则 , 在 上为奇函数. , 函数 在 上单调递增. ,化为: , 即 ,化为: , , 即 , 解得 . 实数 的取值范围是 . 故选 . 7.(2019·浙江卷)已知 ,函数 ,若函数 恰有三个零点,则( ) A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 当 时, ,得 ; 最多一个 零点; 当 时, , , 当 ,即 时, , 在 , 上递增, 最多一个零 点.不合题意; 3 1( ) ( ) 1 2 x xg x f x x x e e = − = − + − x∈R ( ) ( )g x g x− = − ( )g x∴ R 2 1( ) 3 2 0 2 2 0x xg x x e e ′ = − + + + − = ∴ ( )g x R 2( 1) (2 ) 2f a f a− +  2( 1) 1 (2 ) 1 0f a f a− − + −  2( 1) (2 ) 0g a g a− +  2(2 ) ( 1) (1 )g a g a g a− − = − 22 1a a∴ − 22 1 0a a+ −  11 2a−   ∴ a 1[ 1, ]2 − C ,a b∈R 3 2 , 0 ( ) 1 1 ( 1) , 03 2 x x f x x a x ax x 1, 0a b> − < 1, 0a b> − > 0x < ( ) (1 ) 0y f x ax b x ax b a x b= − − = − − = − − = 1 bx a = − ( )y f x ax b= − − 0x 3 2 3 21 1 1 1( ) ( 1) ( 1)3 2 3 2y f x ax b x a x ax ax b x a x b= − − = − + + − − = − + − 2 ( 1)y x a x= +−′ 1 0a +  1a − 0y′ ( )y f x ax b= − − [0 )+∞ ( )y f x ax b= − − 5 / 36 当 ,即 时,令 得 , ,函数递增,令 得 , ,函数递 减;函数最多有 2 个零点; 根据题意函数 恰有 3 个零点 函数 在 上有一个零点,在 , 上有 2 个零点, 如图: 且 , 解得 , , . 故选 . 8.(2020·江西省高三)设函数 在定义域 上是单调函数,且 ,若不等式 对 恒成立,则 的取值范 围是( ) A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 由题意易知 为定值,不妨设 ,则 , 又 ,故 ,解得: , 1 0a + > 1a > − 0y′ > [ 1x a∈ + )+∞ 0y′ < [0x∈ 1)a + ( )y f x ax b= − − ⇔ ( )y f x ax b= − − ( ,0)−∞ [0 )+∞ ∴ 01 b a  + − + + − 310 ( 1 16 ,)b aa> > − + ∴ > − C ( )f x ( )0, ∞+ ( ) ( )0, , xx f f x e x e ∀ ∈ +∞ − + =  ( ) ( )'f x f x ax+ ≥ (0, )x∈ +∞ a ( ], 2e−∞ − ( ], 1e−∞ − ( ],2 3e−∞ − ( ],2 1e−∞ − ( ) xf x e x− + ( ) xf x e x t− + = ( ) xf x e x t= − + ( )f t e= te t t e− + = 1t = 6 / 36 即函数的解析式为 , , 由题意可知: 对 恒成立, 即 对 恒成立, 令 ,则 , 据此可知函数 在区间 上单调递减,在区间 上单调递增, 函数 的最小值为 , 结合恒成立的结论可知: 的取值范围是 . 本题选择 D 选项. 9.(2020·洪洞县第一中学高三期中)已知函数 若 恰有 4 个 零点,则 的取值范围是( ) A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 根据零点定义可知 , 即 恰有 4 个不同交点, 画出函数 的图像如下图所示: ( ) 1xf x e x= − + ( )' 1xf x e= − ( ) ( )1 1x xe x e ax− + + − ≥ ( )0,x∈ +∞ 2 1 xea x ≤ − ( )0,x∈ +∞ ( ) 2 1 xeg x x = − ( ) ( ) 2 2 1' xe xg x x −= ( )g x ( )0,1 ( )1,+∞ ( )g x ( )1 2 1g e= − a ( ],2 1e−∞ − 1 1, 2 0( ) ln 1, 0 x xf x x x  + − − ≤ ≤=  − > ( ) ( )g x f x kx= − k 2 10, e      2 1 ,1e      2 2 1 ,ee      )20,e ( ) ( ) 0g x f x kx= − = ( )f x kx= 1 1, 2 0( ) ln 1, 0 x xf x x x  + − − ≤ ≤=  − > 7 / 36 当 时, , 则 , 设 与 相切于 , 由导数几何意义及切点在 上, 则满足 解得 , 将直线 绕原点旋转,当恰有 4 个交点时满足 , 即 的取值范围为 , 故选:A 10.(2020·六盘山高级中学高三期末)已知函数 若 成立,则 的最小值为( ) A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 0x > ( ) ln 1f x x= − 1( )f x x ′ = ( )f x kx= ( ) ln 1f x x= − ( ),m km ( ) ln 1f x x= − 1 ln 1 k m km m  =  = − 2 2 1k e m e  =  = ( )f x kx= 2 10 k e < < k 2 10, e      21( ) ln , ( ) ,2 2 xxf x g x e −= + = ( ) ( )g m f n= n m− 1 ln 2− ln 2 2 3e − 2 3e − 8 / 36 不妨设 , ,故 ,令 , ,易知 在 上是增函数,且 ,当 时, ,当 时, ,即当 时, 取得极小值同时也 是最小值,此时 ,即 的最小值为 ,故选 B. 二、多选题 11.(2020·山东省高三期末)已知函数 的定义域为 ,则( ) A. 为奇函数 B. 在 上单调递增 C. 恰有 4 个极大值点 D. 有且仅有 4 个极值点 【答案】BD 【解析】 因为 的定义域为 ,所以 是非奇非偶函数, , ( ) ( ) ( )2 1, ln , 02 2 m ng m f n t e t t−= = ∴ = + = > 1 22 ln , 2 ln , 2 t m t m t n e −∴ − = = + = ⋅ ( )1 22 ln , 0t n m e t t −− = ⋅ − > ( ) ( )1 22 ln , 0t h t e t t −= ⋅ − > ( ) 1 2 1' 2 t h t e t −= ⋅ − ( )'h t ( )0, ∞+ 1' 02h   =   1 2t > ( )' 0h t > 10 2t< < ( )' 0h t < 1 2t = ( )h t 1 1 2 21 12 2 ln 2 2 ln 2 ln 22 2h e −  = ⋅ − − = − + =   n m− ln 2 ( ) sin cosf x x x x x= + − [ )2 ,2π π− ( )f x ( )f x [ )0,π ( )f x ( )f x ( )f x [ )2 ,2π π− ( )f x ( ) sin cosf x x x x x= + − ( ) ( )1 cos cos sin 1 sinf x x x x x x x′∴ = + − − = + 9 / 36 当 时, ,则 在 上单调递增. 显然 ,令 ,得 , 分别作出 , 在区间 上的图象, 由图可知,这两个函数的图象在区间 上共有 4 个公共点,且两图象在这些公共点上都不相切,故 在区间 上的极值点的个数为 4,且 只有 2 个极大值点. 故选:BD. 12.(2020·海南省高三月考)已知 , ,记 ,则( ) A. 的最小值为 B.当 最小时, C. 的最小值为 D.当 最小时, 【答案】BC 【解析】 [ )0,xÎ p ( ) 0f x′ > ( )f x [ )0,p ( )0 0f ′ ≠ ( ) 0f x′ = 1sin x x = − siny x= 1y x = − [ )2 ,2π π− [ )2 ,2π π− ( )f x [ )2 ,2π π− ( )f x 1 1 1ln 2 0x x y− − + = 2 22 4 2ln 2 0x y+ − − = ( ) ( )2 2 1 2 1 2M x x y y= − + − M 2 5 M 2 12 5x = M 4 5 M 2 6 5x = 10 / 36 分析:将所求最小值转化为为函数 图象上的点到直线 上的点的距离的 最小值的平方;利用导数可求得与直线 平行的函数的切线,由此可求得切点坐标,则 切点到直线距离的平方即为所求最小值,利用点到直线距离公式求得最小值;求得过切点且与 垂直的直线方程,两直线方程联立即可求得 最小时, 的值. 详解:由 得: 的最小值可转化为函数 图象上的点到直线 上 的点的距离的最小值的平方 由 得: 与直线 平行的直线的斜率为 则令 ,解得: 切点坐标为 到直线 的距离 即函数 上的点到直线 上的点的距离的最小值为 的最小值为 过 与 垂直的直线为 即 由 ,解得: ,即当 最小时, 故选: 13.(2020·山东省高三期末)关于函数 ,下列判断正确的是( ) A. 是 的极大值点 B.函数 有且只有 1 个零点 C.存在正实数 ,使得 成立 D.对任意两个正实数 , ,且 ,若 ,则 . ln 2y x x= − + 2 4 2ln 2 0x y+ − − = 2 4 2ln 2 0x y+ − − = 2 4 2ln 2 0x y+ − − = M 2x 1 1 1ln 2 0x x y− − + = 1 1 1ln 2y x x= − + ( ) ( )2 2 1 2 1 2x x y y− + − ln 2y x x= − + 2 4 2ln 2 0x y+ − − = ln 2y x x= − + 1 1y x ′ = − 2 4 2ln 2 0x y+ − − = 1 2 − 1 11 2x − = − 2x = ∴ ( )2,ln 2 ( )2,ln 2∴ 2 4 2ln 2 0x y+ − − = 2 2ln 2 4 2ln 2 2 5 51 4 d + − −= = + ln 2y x x= − + 2 4 2ln 2 0x y+ − − = 2 5 5 ( ) ( )2 2 1 2 1 2x x y y∴ − + − 2 4 5d = ( )2,ln 2 2 4 2ln 2 0x y+ − − = ( )ln 2 2 2y x− = − 2 4 ln 2 0x y− − + = 2 4 2ln 2 0 2 4 ln 2 0 x y x y + − − =  − − + = 12 5x = M 2 12 5x = BC ( ) 2 lnf x xx = + 2x = ( )f x ( )y f x x= - k ( )f x kx> 1x 2x 1 2x x> ( ) ( )1 2f x f x= 1 2 4x x+ > 11 / 36 【答案】BD 【解析】 分析:A.求函数的导数,结合函数极值的定义进行判断 B.求函数的导数,结合函数的单调性,结合函数单调性和零点个数进行判断即可 C.利用参数分离法,构造函数 g(x) ,求函数的导数,研究函数的单调性和极值进行判断即可 D.令 g(t)=f(2+t)﹣f(2﹣t),求函数的导数,研究函数的单调性进行证明即可 详解:A.函数的 的定义域为(0,+∞), 函数的导数 f′(x) ,∴(0,2)上,f′(x)<0,函数单调递减,(2,+∞)上,f′(x)> 0,函数单调递增, ∴x=2 是 f(x)的极小值点,即 A 错误; B.y=f(x)﹣x lnx﹣x,∴y′ 1 0, 函数在(0,+∞)上单调递减,且 f(1)﹣1 ln1﹣1=1>0,f(2)﹣2 ln2﹣2= ln2﹣1 0)上的一个动点,则点 P 到直线 x+y=0 的距离的最小值是_____. 【答案】4. 【解析】 当直线푥 + 푦 = 0平移到与曲线푦 = 푥 + 4 푥相切位置时,切点 Q 即为点 P 到直线푥 + 푦 = 0的距离最小. 由푦′ = 1 ― 4 푥2 = ―1,得푥 = 2( ― 2舍),푦 = 3 2, 即切点푄( 2,3 2), 则切点 Q 到直线푥 + 푦 = 0的距离为| 2 + 3 2| 12 + 12 = 4, 故答案为:4. 15.(2020·安徽省高二月考)若存在 ,使得不等式 成立,则实 数 的最小值为______. 【答案】4 【解析】 因为 所以2푥푙푛푥 + 푥2 ― 푚푥 +3 ≤ 0等价于2ln푥 + 푥 + 3 푥 ≤ 푚 记 由题意知 1 ,x ee  ∈   22 ln 3 0x x x mx+ − + ≤ m 1 ,x ee  ∈   ( ) 32lnf x x x x = + + ( )minf x m≤ 13 / 36 因为 所以当 时, ; 当 时, 所以 在 单调递减,在 单调递增 所以当 时, 所以 所以实数 的最小值为 4 故答案为 4. 16.(2019·山西省高三月考)已知函数 , , 时, 方程 有三个实数根,则 的取值范围是_____. 【答案】 【解析】 函数 , 可得 , 所以 不是方程 的根, 所以由 ,可得 , 设 , ( ) ( )( )2 2 2 2 1 32 3 2 3' 1 x xx xf x x x x x − ++ −= + − = = 1 ,1x e  ∈   ( )' 0f x < ( ]1,x e∈ ( )' 0f x > ( )f x 1 ,1e     ( ]1,e 1x = ( ) 4minf x = 4m ≥ m 2 4 , 0( ) ln , 0 x x xf x x x x  + ≤=  > ( ) 1g x kx= − ( )2,2x∈ − ( ) ( )f x g x= k 3 1,2 1, ln 22 2    +       2 4 , 0( ) ln , 0 x x xf x x x x  + ≤=  > ( ) 1g x kx= − ( ) ( )0 0 1f g− = 0x = ( ) ( )f x g x= ( ) ( )f x g x= ( ) 1f xk x += ( ) ( ) 1 4, 01 1 ln , 0 x xf x xh x x x xx  + +  14 / 36 时, , 令 ,得 , 所以 时, , 单调递增, 时, , 单调递减, 时, 取极大值,为 , , 时, , 所以 时, , 单调递减, 时, , 单调递增, 时, 取极大值,为 , , 画出 在 上的图像, 要使 和 图像有三个交点, 则 的范围为 . 故答案为: . 0x < ( ) 2 11h x x ′ = − ( ) 0h x′ = 1x = − 1x < − ( ) 0h x′ > ( )h x 1 0x− < < ( ) 0h x′ < ( )h x 1x = − ( )h x ( )1 2h − = ( ) 1 32 2 42 2h − = − + + =− 0x > ( ) 2 2 1 1 1xh x x x x −′ = − + = 0 1x< < ( ) 0h x′ < ( )h x 1x > ( ) 0h x′ > ( )h x 1x = ( )h x ( )1 1h = ( ) 12 ln 22h = + ( )y h x= ( )2,2− y k= ( )y h x= k 3 1,2 1, ln 22 2    +       3 1,2 1, ln 22 2    +       15 / 36 17.(2019·高三期中)已知函数 ①当 时,函数 有______零点; ②若函数 的值域为 ,则实数 的取值范围是______. 【答案】2 个 【解析】 ①当 时, , 当 时, , , ; 当 时, ,解得 (舍去)或 , 所以 是函数 的零点,即当 时,函数 有两个零点; ②i、当 时, , 令 ,解得 , 所以函数 在区间 上单调递减,在区间 上单调递增,且函数过原点,最小值为 ; ii、当 时, , ( ) 2 , 0, 2 , 0 xxe xf x ax x x  ≤=  − > 1a = ( )f x ( )f x 1 ,e  − +∞  a [ ),e +∞ 1a = ( ) 2 , 0, 2 , 0 xxe xf x x x x  ≤=  − > 0x ≤ ( ) 0xf x xe == 0xe > 0x∴ = 0x > 2( ) 2 0f x x x= − = 0x = 2x = 0,2x = ( )f x 1a = ( )f x 0x ≤ (( )) ( 1)x xf f x xx xe e′⇒ = += ( 1) 0xx e+ > 1x > − ( )f x ( , 1)−∞ − ( 1,0]− 1( 1)f e − = − 0x > 2( ) 2f x ax x= − 16 / 36 若 ,二次函数 开口向下,最小值取到负无穷,不符合题意; 若 ,则函数 为单调递减的一次函数,不符合题意; 若 ,函数图像为开口向上的二次函数,最小值在对称轴 处取到, 则 . 故答案为:2 个; 18.(2019·高三开学考试)已知函数 . ①当 时,若函数 有且只有一个极值点,见实数 的取值范围是______; ②若函数 的最大值为 1,则 ______. 【答案】 【解析】 ①当 时, . ,令 ,解得 . 因为函数 在 有且只有一个极值点, 所以 . ②当 时, ,此时 ,舍去. 当 时, , . , . . 所以 ,因为 ,所以 . 当 时, , . , 令 ,解得 . 0a < 2( ) 2f x ax x= − 0a = ( ) 2f x x= − 0a > 1x a = 1 1 1( )f a ea a e = − ≥ − ⇒ ≥ [ ),e +∞ ( ) 2 2 , 1 ln , 1 x ax x f x a x xx − + ( )f x ( , )x e∈ +∞ ( ) 0f x′ < ( )f x max ( ) ( ) af x f e e = = 1x < 2 2 2( ) 2 ( )f x x ax x a a= − + = − − + 2 max ( ) ( )f x f a a= = 2 aa e ≥ 1a e ≥ 2 max ( ) 1f x a= = 1a = 2 aa e < 10 a e < < max ( ) 1af x e = = a e= 1a = ± ( ,1)−∞ ±1 ( ) 2 2cosf x x x= + ( )f x 0x ≥ ( ) 1f x kx≥ + k ( ),0∞− ( )0, ∞+ ( ],0∞− ( ) ( ) ( )2 2 2 2 , 2 2 2 2 1 2 0f x x cosxsinx x sin x f x cos x cos x= − = − = − = −′ ≥′ ( )f x′ ( )0 0f ′ = 0x < ( ) 0f x′ < 0x > ( ) 0f x′ > ( )f x ( )0∞− , ( )0 ∞+, ( ) 1f x kx≥ + 2 21 0x kx cos x− − + ≥ ( ) 2 21g x x kx cos x= − − + ( )0 2 2x g x x k sin x≥ = − −′, ( )g x′ [ )0 ∞+, ( )0g k′ = − ( )0 0 0k g′≤ ≥时, [ )0 ∞+, ( ) ( ) 20 1 0 0g x g cos≥ = − + = 0k ≤ 18 / 36 当 , ,所以存在 ,使得 ; 并且当 ; 当 ; 所以函数 在区间 上是减函数,在区间 上是增函数 最小值为 ,不等式不恒成立 综上,使得命题成立的实数 的取值范围是 20.(2020·安庆市第二中学高三期末)已知函数 . (1)设 是 的一个极值点,求 的值并求 的单调区间; (2)设 ,求证 . 【答案】(1) ,见解析(2)见解析 【解析】 (1) , 是 的一个极值点, ∴ ,解得 . 此时可得: , 时, ,此时函数 单调递减; 时, ,此时函数 单调递增. (2)当 时, , 令 , . 时,函数 取得极小值, . . 0k > 时 ( )/ 0 0g k= − < 0 0x > ( )/ 0 0g x = ( )00 0x x g x≤ ′< >′时, ( )g x [ )00 x, ( )0x ,+ ∞ ( ) ( )0 0 0g x g< = k ( ]0,∞− 2( ) ( 0)f x ax lnx x x= − − > 1x = ( )f x a ( )f x 3a 1( ) 24f x ln+ 1a = 21 2 1( ) 2 1 ax xf x ax x x − −′ = − − = 1x = ( )f x (1) 2 2 0f a′ = − = 1a = 22 1 ( 1)(2 1)( ) ( 0)x x x xf x xx x − − − +′ = = > (0,1)x∴ ∈ ( ) 0f x′ < ( )f x (1, )x∈ +∞ ( ) 0f x′ > ( )f x 3a 2 2( ) 3 ( 0)f x ax lnx x x lnx x x= − − − − > 2( ) 3 ( 0)g x x lnx x x= − − > 1 (2 1)(3 1)( ) 6 1 ( 0)x xg x x xx x − +′ = − − = > 1 2x∴ = ( )g x 1 1( ) ( ) 22 4g x g ln∴ = + 1( ) 24f x ln∴ + 19 / 36 21.(2020·山西省高三月考)已知实数 ,函数 , . (1)讨论函数 的单调性; (2)若 是函数 的极值点,曲线 在点 , 处的切 线分别为 ,且 在 轴上的截距分别为 .若 ,求 的取值范围. 【答案】(1)当 时, 在 上单调递减;当 时, 在 上单调 递减,在 上单调递增;(2) . 【解析】 (1) . , , . ①当 ,即 时, , 在 上单调递减; ②当 ,即 时, 当 时, ;当 时, , 在 上单调递减,在 上单调递增. 综上所述:当 时, 在 上单调递减;当 时, 在 上单调递 减,在 上单调递增. (2) 是 的极值点, ,即 , 解得: 或 (舍),此时 , . 0a > ( ) 22 lnf x a x a xx = + + ( )0,10x∈ ( )f x 1x = ( )f x ( )y f x= ( )( )1 1,P x f x ( )( )2 2,Q x f x ( )1 2x x< 1 2,l l 1 2,l l y 1 2,b b 1 2//l l 1 2b b− 10,10a  ∈   ( )f x ( )0,10 1 ,10a  ∈ +∞   ( )f x 10, a      1 ,10a      6 ln 4,05  −   ( ) ( )( ) ( )2 2 2 2 12 0 10ax axaf x a xx x x + −′ = − + + = < < 0a > 0 10x< < 2 0ax∴ + > 1 10a ≥ 10,10a  ∈   ( ) 0f x′ < ( )f x∴ ( )0,10 10 10a < < 1 ,10a  ∈ +∞   10,x a  ∈   ( ) 0f x′ < 1 ,10x a  ∈   ( ) 0f x′ > ( )f x∴ 10, a      1 ,10a      10,10a  ∈   ( )f x ( )0,10 1 ,10a  ∈ +∞   ( )f x 10, a      1 ,10a      1x = ( )f x ( )1 0f ′∴ = ( )( )2 1 0a a+ − = 1a = 2a = − ( ) 2 lnf x x xx = + + ( ) 2 2 1 1f x x x ′ = − + + 20 / 36 方程为: , 令 ,得: ;同理可得: . , ,整理得: , , 又 ,则 ,解得: , . 令 ,则 , 设 , , 在 上单调递增,又 , , , 即 的取值范围为 . 22.(2020·辽宁省高三)已知函数 ,曲线 在 处的切线经过点 . (1)求实数 的值; (2)证明: 在 单调递增,在 单调递减; (3)设 ,求 在 上的最大值和最小值. 【答案】(1)1(2)证明见解析(3)-1, 【解析】 (1)函数 1l∴ ( )1 1 12 1 1 1 2 2 1ln 1y x x x xx x x    − + + = − + + −        0x = 1 1 1 4 ln 1b xx = + − 2 2 2 4 ln 1b xx = + − 1 2//l l 2 2 1 1 2 2 2 1 2 11 1x x x x ∴− + + = − + + ( )1 2 1 22x x x x= + 1 2 1 2 2 xx x ∴ = − 1 20 10x x< < < 1 1 1 2 102 xx x < + + ( )g t∴ 1 ,14      ( )1 0g = 1 6 ln 44 5g   = −   ( ) 6 ln 4,05g t  ∴ ∈ −   1 2b b− 6 ln 4,05  −   ( ) ln xf x axx = − ( )y f x= 1x = ( )2, 1− a ( )f x ( )0,1 ( )1,+∞ 1b > ( )f x 1 ,bb      1lnb b b − − ( ) ln xf x axx = − 21 / 36 则 定义域为 , . 由题设 , 解得 . (2)证明:由(1)可知 代入导函数解析式可得 . 当 时, , 时, . 即 在 单调递增,在 单调递减. (3)因为 ,由(2)知 在 上的最大值为 . 设 , . 因为 ,所以 , 在 上单调递增. 所以 , 故 . 所以 在 上的最小值为 . 23.(2020·山东省高三上期末)设函数 , . (1)若 , ,求函数 的单调区间; (2)若曲线 在点 处的切线与直线 平行. ( ) ( )ln 1f x ax bx= + + ( ) ( ) 2g x f x bx= − 1a = 1b = − ( )f x ( )y g x= ( )1,ln3 11 3 0x y− = ( )f x ( )0, ∞+ ( ) 2 2 1 ln' x axf x x − −= ( ) ( ) ( )1 1' 1 1 2 ff − −= − 1a = 1a = ( ) ( )2 2 1 ln ' x x f x x − − = 0 1x< < ( )' 0f x > 1x > ( )' 0f x < ( )f x ( )0,1 ( )1,+∞ 10 1 bb < < < ( )f x 1 ,bb      ( )1 1f = − ( ) ( ) 1 1 1lng b f b f b b bb b b    = − = + − +       ( ) 2 1' 1 lng b bb  = −   1b > ( )' 0g b > ( )g b ( )1,+∞ ( ) ( )1 0g b g> = ( ) 1f b f b  >    ( )f x 1 ,bb      1 1lnf b bb b   = − −   22 / 36 ①求 , 的值; ②求实数 的取值范围,使得 对 恒成立. 【答案】(1) 的单调增区间为 ,单调减区间为 (2)① ② 【解析】 (1)当 , 时, , 则 .当 时, ; 当 时, ; 所以 的单调增区间为 ,单调减区间为 . (2)①因为 , 所以 ,依题设有 ,即 . 解得 . ② , . 对 恒成立,即 对 恒成立. 令 ,则有 . 当 时,当 时, , 所以 在 上单调递增. 所以 ,即当 时, ; 当 时,当 时, ,所以 在 上单调递减,故当 a b ( )3k k ≤ ( ) ( )2g x k x x> − ( )0,x∈ +∞ ( )f x ( )1,0- ( )0,+¥ 2 3 a b =  = − [ ]1,3k ∈ 1a = 1b = − ( ) ( ) ( )ln 1 1f x x x x= + − > − ( ) 1 11' 1 xx x xf −− =+ += ( )' 0f x > 1 0x− < < ( )' 0f x < 0x > ( )f x ( )1,0- ( )0,+¥ ( ) ( ) ( ) ( )2 2ln 1g x f x bx ax b x x= − = + + − ( ) ( )' 1 21 ag x b xax = + −+ ( ) ( ) ( ) 1 ln 1 11' 1 3 g a g = + = ( )ln 1 ln3 11 1 3 a a ba + = − = + 2 3 a b =  = − ( ) ( ) ( )2ln 1 2 3g x x x x= + − − 1 ,2x  ∈ − +∞   ( ) ( )2g x k x x> − ( )0,x∈ +∞ ( ) ( )2 0g x k x x− − > ( )0,x∈ +∞ ( ) ( ) ( )2F x g x k x x= − − ( ) ( ) 24 3 1' 1 2 k x kF x x − + −= + 1 3k≤ ≤ ( )0,x∈ +∞ ( )' 0F x > ( )F x ( )0,+¥ ( ) ( )0 0F x F> = ( )0,x∈ +∞ ( ) ( )2g x k x x> − 1k < 1 10, 2 3 kx k  −∈  −  ( )' 0F x < ( )F x 1 10, 2 3 k k  −  −  23 / 36 时, ,即当 时, 不恒成立. 综上, . 24.(2020·河北省高三期末)已知函数 , ,其 中 , 为自然对数的底数. (1)求函数 的最小值; (2)若对于任意的 ,都存在唯一的 ,使得 ,求实数 的取值范围. 【答案】(1)当 时, 最小值为 ,当 时,最小值为 ,当 时,最小值 为 ;(2) 【解析】 (1)由题: , , 当 时, 恒成立, 所以函数 在 单调递增,最小值为 , 当 时, 恒成立, 所以函数 在 单调递减,最小值为 , 当 时,由 得 ,由 得 , 在 递减,在 递增, 所以函数的最小值为 综上所述:当 时, 最小值为 ,当 时,最小值为 ,当 时,最小值为 1 10, 2 3 kx k  −∈  −  ( ) ( )0 0F x F< = ( )0,x∈ +∞ ( ) ( )2g x k x x> − [ ]1,3k ∈ 21( ) ln (1 )2f x x a x a x e= − − ≤ ≤ ( ) 1xg x e x= − − a R∈ e ( )f x 1 [0,1]x ∈ 2 [1, ]x e∈ ( ) ( )1 2g x f x= a 1a ≤ ( )f x 1 2 a− 2a e≥ 2 22 e a− 1 a e< < 1 ln2 2 aa a− − 21 12 4 2 e ea≤ ≤ − + 21( ) ln (1 )2f x x a x a x e= − − ≤ ≤ 2 2 2( ) ,(1 ), 1,a x af x x x e x ex x −′  = − = ≤ ≤ ∈  1a ≤ ( ) 0f x′ ≥ ( )f x [ ]1,x e∈ ( ) 11 2f a= − 2a e≥ ( ) 0f x′ ≤ ( )f x [ ]1,x e∈ ( ) 2 22 ef e a= − 1 a e< < ( ) 0f x′ > ( ,x a e∈  ( ) 0f x′ < )1,x a∈ ( )f x )1,x a∈ ( ,x a e∈  ( ) 1 ln2 2 af a a a= − − 1a ≤ ( )f x 1 2 a− 2a e≥ 2 22 e a− 1 a e< − ( ) ( )2 sin2 2 e xf x x x< + + ( )g x ( )0, ∞+ ( ) ag x x b x ′ = − 0a > 0b < ( ) 0g x′ > ( )g x ( )0, ∞+ 0a > 0b > ( ) 0g x′ > bx a > ( ) 0g x′ < 0 bx a < < ( )g x 0, b a      ,b a  +∞   0a < 0b > ( ) 0g x′ < ( )g x ( )0, ∞+ 27 / 36 当 , 时,令 ,得 ,令 ,得 ,则 在 上单调递增, 在 上单调递减; (2)证明:设函数 ,则 . 因为 ,所以 , , 则 ,从而 在 上单调递减, 所以 ,即 . (3)证明:当 时, . 由(1)知, ,所以 , 即 . 当 时, , , 则 , 即 , 又 , 所以 , 即 . 27.(2020·福建省高三)已知函数 . (1)讨论 的单调性; (2)若 在定义域内是增函数,且存在不相等的正实数 ,使得 ,证明: . 【答案】(1)当 时, 在 上递增,在 上递减; 0a < 0b < ( ) 0g x′ > 0 bx a < < ( ) 0g x′ < bx a > ( )g x 0, b a      ,b a  +∞   ( ) ( ) ( )3 1h x f x x= − + ( ) 2 cos 31x xh x ′ = + −+ 0x ≥ ( ]2 0,21x ∈+ [ ]cos 1,1x∈ − ( ) 0h x′ ≤ ( )h x [ )0,+∞ ( ) ( ) ( ) ( )3 1 0 0h x f x x h= − + ≤ = ( ) 3 1f x x≤ + 1a b= = ( ) 1 lng x x x= − − ( ) ( )min 1 0g x g= = ( ) 1 ln 0g x x x= − − ≥ 1 lnx x≥ + 1x > − ( )21 0x + > ( )2 sin1 e 0xx + > ( ) ( )2 2sin sin1 e 1 ln 1 ex xx x + +≥ +   ( ) ( )2 sin1 e 2ln 1 sin 1xx x x+ + + +≥ ( ) ( )22 sin sin2 2 e 1 ex xx x x+ + > + ( ) ( )2 sin2 2 e 2ln 1 sin 1xx x x x+ + > + + + ( ) ( )2 sin2 2 e xf x x x< + + ( ) 21ln 2 , R2  = + − − ∈  x a x ax af x ( )f x ( )f x 1 2,x x ( ) ( )1 2 3+ = −f x f x 1 2 2x x+ > 1 2a ≤ ( )f x ( )0,1 ( )1,+∞ 28 / 36 当 时, 在 上递增,在 上递减,在 上递增; 当 时, 在 上递增; 当 时, 在 上递增,在 上递减,在 上递增; (2)证明见解析 【解析】 的定义域为 , 因为 , 所以 , 当 时,令 ,得 ,令 ,得 ; 当 时,则 ,令 ,得 ,或 , 令 ,得 ; 当 时, , 当 时,则 ,令 ,得 ; 综上所述,当 时, 在 上递增,在 上递减; 当 时, 在 上递增,在 上递减,在 上递增; 当 时, 在 上递增; 当 时, 在 上递增,在 上递减,在 上递增; 1 12 a< < ( )f x ( )0,1 11, 2 1    − a 1 ,2 1a  +∞ −  1a = ( )f x ( )0, ∞+ 1a > ( )f x 10, 2 1    − a 1 ,12 1    − a ( )1,+∞ ( )f x ( )0, ∞+ ( ) 21ln 22  = + − −  a xf xx ax ( ) ( ) ( ) ( ) ( )2 1 2 1 12 1 2 11 2 1 2 − − − − − +  = + − − = =′ x a xa x axa xxx xf a x 1 2a ≤ ( ) 0 0 f x x ′ >  > 0 1x< < ( ) 0 0 f x x ′ <  > 1x > 1 12 a< < 1 12 1a >− ( ) 0 0 f x x ′ >  > 0 1x< < 1 2 1 > −x a ( ) 0 0 f x x ′ <  > 11 2 1 < < −x a 1a = ( ) 0f x′ ≥ 1a > 10 12 1 <  1 12 1 < ( )f x 10, 2 1    − a 1 ,12 1    − a ( )1,+∞ 29 / 36 (2) 在定义域内是是增函数,由(1)可知 , 此时 ,设 , 又因为 ,则 , 设 ,则 对于任意 成立, 所以 在 上是增函数, 所以对于 ,有 , 即 ,有 , 因为 ,所以 , 即 ,又 在 递增, 所以 ,即 . 28.(2020·江苏省高三)已知函数 g(x)=ex﹣ax2﹣ax,h(x)=ex﹣2x﹣lnx.其中 e 为自然对数的底 数. (1)若 f(x)=h(x)﹣g(x). ①讨论 f(x)的单调性; ②若函数 f(x)有两个不同的零点,求实数 a 的取值范围. (2)已知 a>0,函数 g(x)恰有两个不同的极值点 x1,x2,证明: . 【答案】(1)①见解析;②(0,1);(2)证明见解析 【解析】 (1)f(x)=h(x)﹣g(x)=ex﹣2x﹣lnx﹣ex+ax2+ax=ax2+(a﹣2)x﹣lnx(x>0), ① (x>0), (i)当 a≤0 时,f′(x)<0,函数 f(x)在(0,+∞)上递减; (ii)当 a>0 时,令 f′(x)>0,解得 ;令 f′(x)<0,解得 , ( )f x 1a = ( ) 21ln 22 = + −f xx x x 1 2x x< ( ) ( ) ( )1 2 3 2 1+ = − =f x f x f 1 20 1x x< < < ( ) ( ) ( ) ( )2 3, 0,1= − + + ∈g x f x f x x ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 2 2 31 1 2 12 02 2 − − −′ ′ ′= − − + = − + = >− − x x xg x f x f x x x x x ( )0,1x∈ ( )g x ( )0,1 ( )0,1x∀ ∈ ( ) ( ) ( )1 2 1 3 0< = + =g x g f ( )0,1x∀ ∈ ( ) ( )2 3 0− + + − 1 2 2x x+ > ( )2 1 2 4x x ln a+ < ( ) ( ) ( ) ( )( )22 2 1 2 1 11' 2 2 ax a x x axf x ax a x x x + − − + −= + − − = = 1x a > 10 x a < < 30 / 36 ∴函数 f(x)在 递减,在 递增; 综上,当 a≤0 时,函数 f(x)在(0,+∞)上单调递减; 当 a>0 时,函数 f(x)在 上单调递减,在 上单调递增 ②由①知,若 a≤0,函数 f(x)在(0,+∞)上单调递减,不可能有两个不同的零点,故 a>0; 且当 x→0 时,f(x)→+∞;当 x→+∞时,f(x)→+∞; 故要使函数 f(x)有两个不同的零点,只需 ,即 , 又函数 在(0,+∞)上为增函数,且 ,故 的解集为(0,1), 故实数 a 的取值范围为(0,1) (2)证明: g′(x)=ex﹣2ax﹣a,依题意,则 ,两式相减得, , 因为 a>0,要证 ,即证 ,即证 , 两边同除以 ,即证 , 令 t=x1﹣x2(t<0),即证 , 令 ,则 , 令 ,则 , 当 t<0 时,p′(t)<0,所以 p(t)在(﹣∞,0)上递减, ∴p(t)>p(0)=0, ∴h′(t)<0, ∴h(t)在(﹣∞,0)上递减, ∴h(t)>h(0)=0,即 , 故 . 10 a     , 1 a  + ∞  , 10 a     , 1 a  + ∞  , 21 1 2 1( ) ( ) 0min af x f a lna a a a − = = ⋅ + −   < 1 1 0lna a − + < 1 1y lnx x = − + 11 1 01ln − + = 1 1 0lna a − + < 1 2 1 2 2 0 2 0 x x e ax a e ax a  − − =  − − = ( )1 2 1 2 1 2 2 x xe ea x xx x −= − < ( )2 1 2 4x x ln a+ < 1 2 22 x x ln a + < 1 2 1 2 2 1 2 x x x xe ee x x + − −< 2xe ( ) 1 2 1 22 1 2 1 x x x xx x e e − −− −> 2 1 0 t tte e− + > ( ) ( )2 1 0 t th t te e t= − + < ( ) 2 2' 12 t t th t e e   = − − +     ( ) 2 12 t tp t e  = − +   ( ) 21' 12 t p t e  = −    2 1 0 t tte e− + > ( )2 1 2 4x x ln a+ < 31 / 36 29.(2020 届山东省潍坊市高三上期末)已知函数 . (1)讨论函数 的单调性; (2)当 时,若曲线 与曲线 存在唯一的公切线,求实数 的值; (3)当 时,不等式 恒成立,求实数 的取值范围. 【答案】(1)见解析(2) (3) 【解析】 (1) , 当 时, 恒成立, 在 上单调递减, 当 时,由 ,解得 , 由于 时,导函数 单调递增, 故 , 单调递减, 单调递增. 综上,当 时 在 上单调递减; 当 时, 在 上单调递减,在 上单调递增. . (2)曲线 与曲线 存在唯一公切线,设该公切线与 分别切于点 ,显然 . 由于 , 所以 , , 由于 ,故 ,且 ( ) ( ) 2( ,)1xf x ae x a R g x x= − − ∈ = ( )f x 0a > ( )1 : 1C y f x x= + + ( )2 :C y g x= a 1, 0a x= ≥ ( ) ( )1f x kxln x≥ + k 2 4a e = 1, 2  −∞   ( ) 1xf x ae′ = − 0a ≤ ( )' 0f x < ( )f x ( )−∞ + ∞, 0a > ( )' 0f x = x lna= − 0a > ( ) 1xf x ae′ = − ( )x lna∈ −∞ −, ( ) ( )0,f x f x′ < ( ) ( )( ), , 0,x lna f x f x′∈ − +∞ > 0a ≤ ( )f x ( )−∞ + ∞, 0a > ( )f x ( )lna−∞ −, ,( )lna− +∞ 1 1: xC y ae= 2 2 2:C y x= 1 2,C C ( ) ( )1 2 1 2 2, , ,xx ae x x 1 2x x≠ 1 2' , ' 2xy ae y x= = 1 1 2 2 2 1 2 2 x x ae xae x x x −= = − 12 2 2 2 1 2 2 2 22 2 2xx x x ae x x x− = − = − 2 1 2 2 22 2x x x x∴ − = 0a > 2 0x > 2 12 2 0x x= − > 32 / 36 因此 , 此时 , 设 问题等价于直线 与曲线 在 时有且只有一个公共点, 又 ,令 ,解得 , 则 在 上单调递增, 上单调递减, 而 ,当 时, 所以 的值域为 . 故 . (3)当 时, ,问题等价于不等式 ,当 时恒成立. 设 , , 又设 则 而 . (i)当 时,即 时, 由于 , 此时 在 上单调递增. 所以 即 ,所以 在 上单调递增 1 1x > ( ) 1 1 12 1 4(2 1)1 x x x xa xe e −= = > ( ) ( )1 4( ) 1x xF x xe = >− y a= ( )y F x= 1x > ( ) 4(2 ) x xF x e −′ = ( )' 0F x = 2x = ( )F x ( )1,2 (2, )+∞ ( ) ( )2 42 , 1 0F Fe = = x → +∞ ( ) 0F x → ( )F x 2 40, e      2 4a e = 1a = ( ) 1xf x e x= − − ( )1 1xe x kxln x− − ≥ + 0x ≥ ( ) ( )1 1 0( )xh x e x kxln x x= − − − + ≥ ( )0 0h = ( ) ( ) ( )' 1 1 1 ) 0(x xm x h x e k ln x xx  = = − − + + ≥ +  ( ) ( )2 1 1' 1 1 xm x e k x x   = − + + +   ( )' 0 1 2m k= − 1 2 0k− ≥ 1 2k ≤ 0, 1xx e≥ ≥ ( ) ( )2 2 1 1 1 1 1 11 2 11 1 k x xx x     + ≤ + ≤   + ++ +       ( ) ( )' 0,m x m x≥ [0, )+∞ ( ) ( )0 0m x m≥ = ( )' 0h x ≥ ( )h x [0, )+∞ 33 / 36 所以 , 即 , 故 适合题意. (ii)当 时, , 由于 在 上单调递增, 令 , 则 , 故在 上存在唯一 ,使 , 因此当 时, 单调递减, 所以 , 即 在 上单调递减, 故 , 亦即 , 故 时不适合题意, 综上,所求 的取值范围为 . 30.(2020 届山东省枣庄、滕州市高三上期末)已知函数 ,曲线 在点 处的切线在 y 轴上的截距为 . (1)求 a; (2)讨论函数 和 的单调性; (3)设 ,求证: . ( ) ( )0 0h x h≥ = ( )1 1 0xe x kxln x− − − + ≥ 1 2k ≤ 1 2k > ( )' 0 0m < ( ) ( )2 1 1 1 1 xm x e k x x   ′ = − + + +   [0, )+∞ ( )2 0x ln k= > ( ) ( )2 1 1' 2 2 2 2 01 ln 2 1 ln 2 m ln k k k k kx x   = − + > − = + +   ( )0,ln 2k ox ( )' 0om x = ( )00,x x∈ ( ) ( )' 0,m x m x< ( ) ( )0 0m x m< = ( ) ( )' 0,h x h x≤ ( )00, x ( ) ( )0 0h x h< = ( )1 1 0xe x hxln x− − − + < 1 2k > k 1, 2  −∞   ( ) ln(2 )f x x a= + ( 0, 0)x a> > ( )y f x= (1, (1))f 2ln3 3 − ( ) ( ) 2g x f x x= − ( 0)x > 2( ) ( ) 2 1 xh x f x x = − + ( 0)x > 1 2 ,5a = ( )1n na f a+ = 15 2 1 2 02 n n na +− < − < ( 2)n ≥ 34 / 36 【答案】(1) (2) 为减函数, 为增函数. (3)证明见解析 【解析】 (1)对 求导,得 . 因此 .又因为 , 所以曲线 在点 处的切线方程为 , 即 . 由题意, . 显然 ,适合上式. 令 , 求导得 , 因此 为增函数:故 是唯一解. (2)由(1)可知, , 因为 , 所以 为减函数. 因为 , 所以 为增函数. (3)证明:由 ,易得 . 由(2)可知, 在 上为减函数. 1a = ( ) ( ) 2g x f x x= − ( 0)x > 2( ) ( ) 1 2 xh x f x x = − + ( 0)x > ( ) ln(2 )f x x a= + 2( ) 2f x x a ′ = + 2(1) 2f a ′ = + (1) ln(2 )f a= + ( )y f x= (1, (1)f 2ln(2 ) ( 1)2y a xa − + = −+ 2 2ln(2 )2 2y x aa a = + + −+ + 2 2ln(2 ) ln32 3a a + − = −+ 1a = 2( ) ln(2 ) 2a a a ϕ = + − + ( 0)a > 2 1 2( ) 02 (2 )a a a ϕ′ = + >+ + ( )aϕ 1a = ( ) ln(2 1) 2g x x x= + − ( 0),x > 2( ) ln(2 1) 2 1 xh x x x = + − + ( 0)x > 2 4( ) 2 02 1 2 1 xg x x x ′ = − = − 2 2 2( ) 2 1 (2 1)h x x x ′ = −+ + 2 4 0(2 1) x x = >+ 2( ) ( ) 1 2 xh x f x x = − + ( 0)x > 1 2 ,5a = ( ) ( )1 ln 2 1n n na f a a+ = = + 0na > 15 2 1 222 5 n n nn n aa +− < − ⇔ < ( ) ( ) 2g x f x x= − ln(2 1) 2x x= + − (0, )+∞ 35 / 36 因此,当 时, ,即 . 令 ,得 ,即 . 因此,当 时, . 所以 成立. 下面证明: . 由(2)可知, 在 上为增函数. 因此,当 时, , 即 . 因此 , 即 . 令 ,得 , 即 . 当 时, . 因为 , 所以 ,所以 . 所以,当 时, 0x > ( ) (0) 0g x g< = ( ) 2f x x< 1( 2)nx a n−= ≥ ( )1 12n nf a a− −< 12n na a −< 2n ≥ 2 1 1 2 12 2 2n n n na a a a− − −< < < ⋅⋅⋅ < 2 5 n = 15 2 1 22 n n na +− < − 1 2 0 na − < 2( ) ( ) 2 1 xh x f x x = − + 2ln(2 1) 2 1 xx x = + − + (0, )+∞ 0x > ( ) (0) 0h x h> = 2( ) 02 1 xf x x > >+ 1 1 1( ) 2f x x < + 1 1 12 2( ) 2f x x  − < −   1( 2)nx a n−= ≥ ( )1 1 1 1 12 22n nf a a− −  − < −    1 1 1 12 22n na a −  − < −    2n = 2 1 12 2 na a − = − ( )1 1 2f a = − 1 22 5f = −    1 2ln1.8 = − 1ln1.8 ln 3 ln e 2 > > = 1 2 0ln1.8 − < 2 1 2 0a − < 3n ≥ 36 / 36 . 所以,当 时, 成立. 综上所述,当 时, 成立. 2 2 1 2 2 1 1 1 1 1 1 12 2 2 2 02 2 2n n n na a a a− − −      − < − < − < ⋅⋅⋅ < −

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