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题型:简答题
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简答题

已知函数,设

(Ⅰ)求函数的单调区间

(Ⅱ)若以函数图象上任意一点为切点的切线的斜率恒成立,求实数的最小值

(Ⅲ)是否存在实数,使得函数的图象与函数的图象恰有四个不同交点?若存在,求出实数的取值范围;若不存在,说明理由。

正确答案

(Ⅰ) 的单调递减区间为,单调递增区间为;(Ⅱ)实数的最小值;(Ⅲ)当时,的图像与的图像恰有四个不同交点.

试题分析:(I)求函数的单调区间,首先求出的解析式,得,求函数的单调区间,可用定义,也可用导数法,由于本题含有对数函数,可通过求导来求,对求导得,分别求出的范围,从而求出的单调区间;(II)若以函数图象上任意一点为切点的切线的斜率恒成立,求实数的最小值,可利用导数的几何意义表示出切线的斜率,根据恒成立,将分离出来得,即大于等于的最大值即可,这样求出的范围,从而得到的最小值;(III)函数的图象与的图象有四个不同的交点,即方程有四个不同的根,分离出后,转化成新函数的极大值和极小值问题,利用图像即可求出实数的取值范围.

试题解析:(Ⅰ)F(x)=f(x)+g(x)=lnx+(x>0), == 

∵a>0,由FF'(x)>0Þx∈(a,+∞),∴F(x)在(a,+∞)上是增函数.

由FF'(x)<0Þx∈(0,a),∴F(x)在(0,a)上是减函数.

∴F(x)的单调递减区间为(0,a),单调递增区间为(a,+∞).

(Ⅱ)由FF'(x)= (0

k= FF'(x0)= (00≤3)恒成立Ûa≥-x02+x0恒成立.

∵当x0=1时,-x02+x0取得最大值

∴a≥,a的最小值为.

(Ⅲ)若y=g()+m-1=x2+m-的图像与y=f(1+x2)=ln(x2+1)的图像恰有四个不同交点,即x2+m-=ln(x2+1)有四个不同的根,亦即m=ln(x2+1)-x2+有四个不同的根.令= ln(x2+1)-x2+.

则GF'(x)=-x==

当x变化时GF'(x)、G(x)的变化情况如下表:

由上表知:G(x)极小值=G(0)=, G(x)极大值=G(-1)=G(1)=ln2>0

画出草图和验证G(2)=G(-2)=ln5-2+<可知,当m∈(,ln2)时,y=G(x)与y=m恰有四个不同交点.

∴当m∈(,ln2)时,y=g()+m-1=x2+m-的图像与y=f(1+x2)=ln(x2+1)的图像恰有四个不同交点.

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简答题

已知函数f(x)=x3+ax2+bx,且f′(-1)=0。

(1)试用含a的代数式表示b,并求f(x)的单调区间;

(2)令a=-1,设函数f(x)在x1,x2(x1<x2)处取得极值,记点M (x1,f(x1)),N(x2,f(x2)),P(m,f(m)),x1<m<x2,请仔细观察曲线f(x)在点P处的切线与线段MP的位置变化趋势,并解释以下问题:

(i)若对任意的t∈(x1,x2),线段MP与曲线f(x)均有异于M,P的公共点,试确定t的最小值,并证明你的结论;

(ii)若存在点Q(n,f(n)),x≤n<m,使得线段PQ与曲线f(x)有异于P、Q的公共点,请直接写出m的取值范围(不必给出求解过程)。

正确答案

解:(1)依题意,得

从而

①当a>1时,

当x变化时,的变化情况如下表:

由此得,函数f(x)的单调增区间为,单调减区间为

②当时,,此时有恒成立,且仅在处,

故函数f(x)的单调增区间为R;

③当时,,同理可得,函数f(x)的单调增区间为

单调减区间为

综上:当时,函数f(x)的单调增区间为,单调减区间为

时,函数f(x)的单调增区间为R;

时,函数f(x)的单调增区间为,单调减区间为

(2)(i)由

由(1)得f(x)增区间为,单调减区间为

所以函数f(x)在处取得极值,

故M(),N()。

观察的图象,有如下现象:

①当m从-1(不含-1)变化到3时,线段MP的斜率与曲线f(x)在点P处切线的斜率之差Kmp-的值由正连续变为负。

②线段MP与曲线是否有异于H,P的公共点与Kmp-的m正负有着密切的关联;

③Kmp-=0对应的位置可能是临界点,故推测:满足Kmp-的m就是所求的t最小值。

下面给出证明并确定的t最小值

曲线f(x)在点处的切线斜率

段MP的斜率Kmp

当Kmp-=0时,解得

直线MP的方程为

时,上只有一个零点

可判断函数f(x)在上单调递增,在上单调递减,

所以g(x)在上没有零点,

即线段MP与曲线f(x)没有异于M,P的公共点。

时,

所以存在使得

即当时,MP与曲线f(x)有异于M,P的公共点

综上,t的最小值为2。

(ii)类似(i)于中的观察,可得m的取值范围为

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简答题

已知,函数.

(1)求函数的单调区间;

(2)求证:对于任意的,都有.

正确答案

(1)单调递增区间为,单调递减区间为,;(2)证明过程详见解析.

试题分析:本题主要考查导数的运算、利用导数判断函数的单调性、利用导数求函数的最值、恒成立问题等基础知识,考查学生的分析问题解决问题的能力、转化能力、计算能力.第一问,先对求导,利用单调递增,单调递减,通过解不等式,求出函数的单调区间;第二问,由于对于任意的,都有 对于任意的,都有,利用导数判断函数上的单调性,数形结合求出的最小值和的最大值,进行比较,看是否符合.

(1)函数的定义域为,

因为

所以,当,或时,

时,

所以,的单调递增区间为,单调递减区间为,.        6分

(2)因为在区间上单调递增,在区间上单调递减,

所以,当时,

,可得

所以当时,函数在区间上是增函数,

所以,当时,

所以,当时,

对于任意的,都有,所以

时,函数在区间上是增函数,在区间上是减函数,

所以,当时,

所以,当时,

对于任意的,都有,所以

综上,对于任意的,都有.      13分

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简答题

已知函数

(1)若函数的图象切x轴于点(2,0),求a、b的值;

(2)设函数的图象上任意一点的切线斜率为k,试求的充要条件;

(3)若函数的图象上任意不同的两点的连线的斜率小于l,求证

正确答案

(1);(2);(3)

试题分析:(1)由函数的图象切x轴于点(2,0),得,解方程组可得的值.

(2)由于,根据导数的几何意义,任意不同的两点的连线的斜率小于l,对任意的恒成立,利用分离变量法,转化为对任意的恒成立,进一步转化为函数的最值问题;

(3)设,则

恒成立

将上不等式看成是关于的一元二次不等式即可.

试题解析:解:(1)

,得

,得

(2)

对任意的,即对任意的恒成立

等价于对任意的恒成立

,当且仅当时“=”成立,

上为增函数,

(3)设,则

,对恒成立

,对恒成立

,对恒成立

解得

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简答题

已知函数是自然对数的底数,).

(Ⅰ)求的单调区间、最大值;

(Ⅱ)讨论关于的方程根的个数。

正确答案

解法一 (Ⅰ)的单调递增区间为,单调递减区间为

(Ⅱ)当时,函数的图象有两个交点,即方程有两个根.

时,函数的图象有一个交点,即方程有一个根.

显然当时,方程没有根.

(Ⅰ)

时,;当

所以的单调递增区间为,单调递减区间为

(Ⅱ)

通过图象可对进行讨论:

时,函数的图象有两个交点,即方程有两个根.

时,函数的图象有一个交点,即方程有一个根.

显然当时,方程没有根.

解法二 (Ⅰ)

,解得

时,单调递减

所以,函数的单调递增区间是,单调递减区间是

最大值为

(Ⅱ)令   

(1)当时,,则

所以,

因为 所以

因此上单调递增.

(2)当时,当时,,则

所以,

因为,又

所以 所以

因此上单调递减.

综合(1)(2)可知 当时,

,即时,没有零点,

故关于的方程根的个数为0;

,即时,只有一个零点,

故关于的方程根的个数为1;

,即时,

①当时,由(Ⅰ)知

要使,只需使,即

②当时,由(Ⅰ)知

要使,只需使,即

所以当时,有两个零点,故关于的方程根的个数为2;

综上所述:

时,关于的方程根的个数为0;

时,关于的方程根的个数为1;

时,关于的方程根的个数为2.

【考点定位】本题考查了函数的单调性、函数的最值等主干知识,考查了数形结合思想、分类讨论思想、函数与方程思想的综合应用.第一问的研究为第二问进行数形结合铺平了“道路”,使的相对位置关系更明晰.

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简答题

(14分)己知函数f (x)=ex,xR

(1)求 f (x)的反函数图象上点(1,0)处的切线方程。

(2)证明:曲线y=f(x)与曲线y=有唯一公共点;

(3)设,比较的大小,并说明理由。

正确答案

(1) ;(2) 详见解析;(3) .

试题分析:(1)f (x)的反函数. 直线y=kx+1恒过点P(0,1),该题即为过某点与曲线相切的问题,这类题一定要先设出切点的坐标,然后求导便可得方程组,解方程组即可得k的值.

(2)曲线y=f(x)与曲线 的公共点个数即方程 根的个数. 而这个方程可化为

,令,结合的图象即可知道取不同值时,方程的根的个数.

(3) 比较两个式子的大小的一般方法是用比较法,即作差,变形,判断符号.

 

 

结合这个式子的特征可看出,我们可研究函数的函数值的符号,而用导数即可解决.

试题解析:(1)  f (x)的反函数为. ,所以过点的切线为: .4分

(2) 令,则,当 ,当,所以在R上单调递增.又,所以有且只有一个零点,即曲线有唯一一个公共点.8分

(3) 设 

     9分

,则

的导函数,所以上单调递增,且,因此上单调递增,而,所以在.   12分

时,

 

所以当时,            14分

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简答题

已知函数.

(1)若函数在其定义域上为增函数,求的取值范围;

(2)当时,函数在区间上存在极值,求的最大值.

(参考数值:自然对数的底数).

正确答案

(1);(2).

试题分析:(1)解法1是将函数在其定义域上为增函数等价转化为不等式在区间上恒成立,利用参数分离法得到不等式上恒成立,并利用基本不等式求出的最小值,从而求出的取值范围;解法2是求得导数,将问题等价转化为不等式上恒成立,结合二次函数零点分布的知识求出的取值范围;(2)先将代入函数的解析式并求出的导数,构造新函数,利用导数研究函数的单调性,结合零点存在定理找出函数的极值点所存在的区间,结合条件确定的最大值.

试题解析:(1)解法1:函数的定义域为

.

函数上单调递增,

,即都成立.

都成立.

时,,当且仅当,即时,取等号.

,即的取值范围为.

解法2:函数的定义域为

.

方程的判别式.

①当,即时,

此时,都成立,

故函数在定义域上是增函数.

②当,即时,要使函数在定义域上为增函数,

只需都成立.

,则,得.

.

综合①②得的取值范围为

(2)当时,.

.

函数上存在极值,

∴方程上有解,

即方程上有解.

,由于,则

函数上单调递减.

函数的零点.

方程上有解,.

的最大值为.

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题型:简答题
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简答题

已知函数.

(1)若函数满足,且在定义域内恒成立,求实数b的取值范围;

(2)若函数在定义域上是单调函数,求实数的取值范围;

(3)当时,试比较的大小.

正确答案

(1) ;(2) ;(3).

试题分析:(1)先利用求出,然后在不等式中分离参数,构造函数求的范围;(2) 要使在定义域上是单调函数,则其导数应在定义域上恒正或恒负,利用,求出的最值,将在此处断开讨论,求出范围;(3)由(1)知上单调递减,所以时,,而时,,故可得证.

试题解析:(1)因为,所以,由        1分

,可得上递减,

上递增,所以,即        4分

(2)若,令

所以时取得极小值即最小值

而当时 必有根,必有极值,在定义域上不单调.

所以                                     8分

(3)由(1)知上单调递减

所以时,        10分

时,,所以

所以                                         12分

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题型:填空题
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填空题

设点P是曲线y=2x2上的一个动点,曲线y=2x2在点P处的切线为l,过点P且与直线l垂直的直线与曲线y=2x2的另一交点为Q,则PQ的最小值为_____________

正确答案

试题分析:设P的坐标为(a,),由y‘=4x得l的斜率为4a,所以,直线PQ的斜率为=

所以,PQ的方程为:y-= (x-a),

与y=2x2联立,整理得,,所以,由韦达定理,

由弦长公式得,PQ=,利用导数研究此函数的最值,知,PQ的最小值为

点评:难题,本题综合性较强,考查知识覆盖面广,总体看解答思路比较明确,但计算繁琐,对学生能力要求较高。曲线切线的斜率,等于函数在切点的导函数值。

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题型:简答题
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简答题

设函数.

(1)当为自然对数的底数)时,求的最小值;

(2)讨论函数零点的个数;

(3)若对任意恒成立,求的取值范围.

正确答案

(1)2;(2)当时,函数无零点;当时,函数有且仅有一个零点;当时,函数有两个零点;(3).

试题分析:(1)当时,,易得函数的定义域为,求出导函数,利用判定函数在定义区间内的单调性,并求出的极小值;

(2)由函数,令,得

,由求出函数的单调性以及极值,并且求出函数的零点,画出的大致图像,并从图像中,可以得知,当在不同范围的时候,函数和函数的交点个数

(3)对任意恒成立,等价于恒成立,则上单调递减,即恒成立,

求出的取值范围.

试题解析:(1)当时,

易得函数的定义域为

时,,此时上是减函数;

时,,此时上是增函数;

时,取得极小值

(2)函数

,得

时,,此时上式增函数;

时,,此时上式增函数;

时,取极大值

,即,解得,或

函数的图像如图所示:

由图知:

时,函数和函数无交点;

②当时,函数和函数有且仅有一个交点;

③当时,函数和函数有两个交点;

时,函数和函数有且仅有一个交点;

综上所述,当时,函数无零点;当时,函数有且仅有一个零点;当时,函数有两个零点.

对任意恒成立

等价于恒成立

上单调递减

恒成立

当且仅当当时,

的取值范围是

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