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文档简介

导数大题第一问专题【19-22真题】一.基础单调性判断(共7小题)1.(2022•浙江)设函数f(x)=+lnx(x>0).(Ⅰ)求f(x)的单调区间;(Ⅱ)已知a,b∈R,曲线y=f(x)上不同的三点(x1,f(x1)),(x2,f(x2)),(x3,f(x3))处的切线都经过点(a,b).证明:(ⅰ)若a>e,则0<b﹣f(a)<(﹣1);(ⅱ)若0<a<e,x1<x2<x3,则+<+<﹣.(注:e=2.71828…是自然对数的底数)2.(2021•新高考Ⅰ)已知函数f(x)=x(1﹣lnx).(1)讨论f(x)的单调性;(2)设a,b为两个不相等的正数,且blna﹣alnb=a﹣b,证明:2<+<e.3.(2019•天津)设函数f(x)=lnx﹣a(x﹣1)ex,其中a∈R.(Ⅰ)若a≤0,讨论f(x)的单调性;(Ⅱ)若0<a<.(ⅰ)证明:f(x)恰有两个零点;(ⅱ)设x0为f(x)的极值点,x1为f(x)的零点,且x1>x0,证明:3x0﹣x1>2.4.(2022•新高考Ⅱ)已知函数f(x)=xeax﹣ex.(1)当a=1时,讨论f(x)的单调性;(2)当x>0时,f(x)<﹣1,求a的取值范围;(3)设n∈N*,证明:++…+>ln(n+1).5.(2022•乙卷)已知函数f(x)=ax﹣﹣(a+1)lnx.(1)当a=0时,求f(x)的最大值;(2)若f(x)恰有一个零点,求a的取值范围.6.(2021•浙江)设a,b为实数,且a>1,函数f(x)=ax﹣bx+e2(x∈R).(Ⅰ)求函数f(x)的单调区间;(Ⅱ)若对任意b>2e2,函数f(x)有两个不同的零点,求a的取值范围;(Ⅲ)当a=e时,证明:对任意b>e4,函数f(x)有两个不同的零点x1,x2,满足x2>x1+.(注:e=2.71828⋯是自然对数的底数)7.(2020•新课标Ⅰ)已知函数f(x)=ex﹣a(x+2).(1)当a=1时,讨论f(x)的单调性;(2)若f(x)有两个零点,求a的取值范围.二.基础单调性判断--因式分解(共2小题)8.(2021•全国)已知函数f(x)=x2﹣6x+4lnx+m.(1)求f(x)的单调区间;(2)当x∈(1,+∞)时,f(x)>0,求m的取值范围.9.(2021•甲卷)已知a>0且a≠1,函数f(x)=(x>0).(1)当a=2时,求f(x)的单调区间;(2)若曲线y=f(x)与直线y=1有且仅有两个交点,求a的取值范围.三.中档单调性判断--因式分解(共3小题)10.(2022•甲卷)已知函数f(x)=﹣lnx+x﹣a.(1)若f(x)≥0,求a的取值范围;(2)证明:若f(x)有两个零点x1,x2,则x1x2<1.11.(2021•新高考Ⅱ)已知函数f(x)=(x﹣1)ex﹣ax2+b.(Ⅰ)讨论f(x)的单调性;(Ⅱ)从下面两个条件中选一个,证明:f(x)恰有一个零点.①<a≤,b>2a;②0<a<,b≤2a.12.(2020•天津)已知函数f(x)=x3+klnx(k∈R),f′(x)为f(x)的导函数.(Ⅰ)当k=6时,(ⅰ)求曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程;(ⅱ)求函数g(x)=f(x)﹣f′(x)+的单调区间和极值;(Ⅱ)当k≥﹣3时,求证:对任意的x1,x2∈[1,+∞),且x1>x2,有>.四.中档单调性判断--二次函数讨论(共4小题)13.(2020•新课标Ⅲ)已知函数f(x)=x3﹣kx+k2.(1)讨论f(x)的单调性;(2)若f(x)有三个零点,求k的取值范围.14.(2019•新课标Ⅲ)已知函数f(x)=2x3﹣ax2+b.(1)讨论f(x)的单调性;(2)是否存在a,b,使得f(x)在区间[0,1]的最小值为﹣1且最大值为1?若存在,求出a,b的所有值;若不存在,说明理由.15.(2021•甲卷)设函数f(x)=a2x2+ax﹣3lnx+1,其中a>0.(1)讨论f(x)的单调性;(2)若y=f(x)的图像与x轴没有公共点,求a的取值范围.16.(2021•乙卷)已知函数f(x)=x3﹣x2+ax+1.(1)讨论f(x)的单调性;(2)求曲线y=f(x)过坐标原点的切线与曲线y=f(x)的公共点的坐标.五.中档单调性判断--因式分解【理科】(共1小题)17.(2019•浙江)已知实数a≠0,设函数f(x)=alnx+,x>0.(Ⅰ)当a=﹣时,求函数f(x)的单调区间;(Ⅱ)对任意x∈[,+∞)均有f(x)≤,求a的取值范围.注:e=2.71828…为自然对数的底数.六.极值问题(共2小题)18.(2021•乙卷)已知函数f(x)=ln(a﹣x),已知x=0是函数y=xf(x)的极值点.(1)求a;(2)设函数g(x)=.证明:g(x)<1.19.(2019•新课标Ⅱ)已知函数f(x)=(x﹣1)lnx﹣x﹣1.证明:(1)f(x)存在唯一的极值点;(2)f(x)=0有且仅有两个实根,且两个实根互为倒数.七.基础切线问题(共11小题)20.(2022•天津)已知a,b∈R,函数f(x)=ex﹣asinx,g(x)=b.(1)求函数y=f(x)在(0,f(0))处的切线方程;(2)若y=f(x)和y=g(x)有公共点.(ⅰ)当a=0时,求b的取值范围;(ⅱ)求证:a2+b2>e.21.(2020•北京)已知函数f(x)=12﹣x2.(Ⅰ)求曲线y=f(x)的斜率等于﹣2的切线方程;(Ⅱ)设曲线y=f(x)在点(t,f(t))处的切线与坐标轴围成的三角形的面积为S(t),求S(t)的最小值.22.(2022•北京)已知函数f(x)=exln(1+x).(Ⅰ)求曲线y=f(x)在点(0,f(0))处的切线方程;(Ⅱ)设g(x)=f′(x),讨论函数g(x)在[0,+∞)上的单调性;(Ⅲ)证明:对任意的s,t∈(0,+∞),有f(s+t)>f(s)+f(t).23.(2018•北京)设函数f(x)=[ax2﹣(3a+1)x+3a+2]ex.(Ⅰ)若曲线y=f(x)在点(2,f(2))处的切线斜率为0,求a;(Ⅱ)若f(x)在x=1处取得极小值,求a的取值范围.24.(2019•北京)已知函数f(x)=x3﹣x2+x.(Ⅰ)求曲线y=f(x)的斜率为1的切线方程;(Ⅱ)当x∈[﹣2,4]时,求证:x﹣6≤f(x)≤x;(Ⅲ)设F(x)=|f(x)﹣(x+a)|(a∈R),记F(x)在区间[﹣2,4]上的最大值为M(a).当M(a)最小时,求a的值.25.(2020•新课标Ⅲ)设函数f(x)=x3+bx+c,曲线y=f(x)在点(,f())处的切线与y轴垂直.(1)求b;(2)若f(x)有一个绝对值不大于1的零点,证明:f(x)所有零点的绝对值都不大于1.26.(2021•天津)已知a>0,函数f(x)=ax﹣xex.(1)求曲线f(x)在点(0,f(0))处的切线方程;(2)证明函数f(x)存在唯一的极值点;(3)若∃a,使得f(x)≤a+b对任意的x∈R恒成立,求实数b的取值范围.27.(2021•北京)已知函数f(x)=.(Ⅰ)若a=0,求曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程;(Ⅱ)若f(x)在x=﹣1处取得极值,求f(x)的单调区间,并求其最大值和最小值.28.(2022•乙卷)已知函数f(x)=ln(1+x)+axe﹣x.(1)当a=1时,求曲线y=f(x)在点(0,f(0))处的切线方程;(2)若f(x)在区间(﹣1,0),(0,+∞)各恰有一个零点,求a的取值范围.29.(2022•甲卷)已知函数f(x)=x3﹣x,g(x)=x2+a,曲线y=f(x)在点(x1,f(x1))处的切线也是曲线y=g(x)的切线.(1)若x1=﹣1,求a;(2)求a的取值范围.30.(2020•海南)已知函数f(x)=aex﹣1﹣lnx+lna.(1)当a=e时,求曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线与两坐标轴围成的三角形的面积;(2)若f(x)≥1,求a的取值范围.八.二次求导型(共1小题)31.(2020•新课标Ⅰ)已知函数f(x)=ex+ax2﹣x.(1)当a=1时,讨论f(x)的单调性;(2)当x≥0时,f(x)≥x3+1,求a的取值范围.九.基础恒成立问题(共1小题)32.(2020•新课标Ⅱ)已知函数f(x)=2lnx+1.(1)若f(x)≤2x+c,求c的取值范围;(2)设a>0,讨论函数g(x)=的单调性.一十.零点问题(共2小题)33.(2020•浙江)已知1<a≤2,函数f(x)=ex﹣x﹣a,其中e=2.71828…为自然对数的底数.(Ⅰ)证明:函数y=f(x)在(0,+∞)上有唯一零点;(Ⅱ)记x0为函数y=f(x)在(0,+∞)上的零点,证明:(ⅰ)≤x0≤;(ⅱ)x0f(e)≥(e﹣1)(a﹣1)a.34.(2019•新课标Ⅱ)已知函数f(x)=lnx﹣.(1)讨论f(x)的单调性,并证明f(x)有且仅有两个零点;(2)设x0是f(x)的一个零点,证明曲线y=lnx在点A(x0,lnx0)处的切线也是曲线y=ex的切线.一十一.含三角函数的导数问题(共4小题)35.(2019•天津)设函数f(x)=excosx,g(x)为f(x)的导函数.(Ⅰ)求f(x)的单调区间;(Ⅱ)当x∈[,]时,证明f(x)+g(x)(﹣x)≥0;(Ⅲ)设xn为函数u(x)=f(x)﹣1在区间(2nπ+,2nπ+)内的零点,其中n∈N,证明:2nπ+﹣xn<.36.(2020•新课标Ⅱ)已知函数f(x)=sin2xsin2x.(1)讨论f(x)在区间(0,π)的单调性;(2)证明:|f(x)|≤;(3)设n∈N*,证明:sin2xsin22xsin24x…sin22nx≤.37.(2019•新课标Ⅰ)已知函数f(x)=2sinx﹣xcosx﹣x,f′(x)为f(x)的导数.(1)证明:f′(x)在区间(0,π)存在唯一零点;(2)若x∈[0,π]时,f(x)≥ax,求a的取值范围.38.(2019•新课标Ⅰ)已知函数f(x)=sinx﹣ln(1+x),f′(x)为f(x)的导数.证明:(1)f′(x)在区间(﹣1,)存在唯一极大值点;(2)f(x)有且仅有2个零点.一十二.综合性较强的第一问,难度中上(共1小题)39.(2022•新高考Ⅰ)已知函数f(x)=ex﹣ax和g(x)=ax﹣lnx有相同的最小值.(1)求a;(2)证明:存在直线y=b,其与两条曲线y=f(x)和y=g(x)共有三个不同的交点,并且从左到右的三个交点的横坐标成等差数列.

导数大题第一问专题【19-22真题】参考答案与试题解析一.基础单调性判断(共7小题)1.(2022•浙江)设函数f(x)=+lnx(x>0).(Ⅰ)求f(x)的单调区间;(Ⅱ)已知a,b∈R,曲线y=f(x)上不同的三点(x1,f(x1)),(x2,f(x2)),(x3,f(x3))处的切线都经过点(a,b).证明:(ⅰ)若a>e,则0<b﹣f(a)<(﹣1);(ⅱ)若0<a<e,x1<x2<x3,则+<+<﹣.(注:e=2.71828…是自然对数的底数)【解答】解:(Ⅰ)∵函数f(x)=+lnx(x>0),∴+=,(x>0),由>0,得x>,∴f(x)在(,+∞)上单调递增;由<0,得0<x<,∴f(x)在(0,)上单调递减.(Ⅱ)(i)证明:∵过(a,b)有三条不同的切线,设切点分别为(x1,f(x1)),(x2,f(x2)),(x3,f(x3)),∴f(xi)﹣b=f′(xi)(xi﹣a),(i=1,2,3),∴方程f(x)﹣b=f′(x)(x﹣a)有3个不同的根,该方程整理为(﹣)(x﹣a)﹣,设g(x)=()(x﹣a)﹣﹣lnx+b,则g′(x)==﹣(x﹣e)(x﹣a),当0<x<e或x>a时,g′(x)<0;当e<x<a时,g′(x)>0,∴g(x)在(0,e),(a,+∞)上为减函数,在(e,a)上为增函数,∵g(x)有3个不同的零点,∴g(e)<0且g(a)>0,∴()(e﹣a)﹣﹣lne+b<0,且()(a﹣a)﹣,整理得到且,此时,,且,此时,﹣,整理得,且,此时,b﹣f(a)﹣()<+1﹣()﹣,设μ(a)为(e,+∞)上的减函数,∴μ(a)<,∴.(ii)当0<a<e时,同(i)讨论,得:g(x)在(0,a),(e,+∞)上为减函数,在(a,e)上为增函数,不妨设x1<x2<x3,则0<x1<a<x2<e<x3,∵g(x)有3个不同的零点,∴g(a)<0,且g(e)>0,∴()(e﹣a)﹣,且()(a﹣a)﹣,整理得,∵x1<x2<x3,∴0<x1<a<x2<e<x3,∵g(x)=1﹣,设t=,则方程1﹣即为:﹣,即为﹣(m+1)t+,记,则t1,t2,t3为﹣(m+1)t+有三个不同的根,设k=,m=,要证:,即证,即证:,而﹣(m+1),且﹣(m+1),∴(t1﹣t3)=0,∴,∴即证﹣<,即证+>0,即证,记,则,∴φ(k)在(1,+∞)为增函数,∴φ(k)>φ(m),∴>,设ω(m)=lnm+,0<m<1,则ω′(x)=>,∴ω(m)在(0,1)上是增函数,∴ω(m)<ω(1)=0,∴lnm+<0,即>0,∴若0<a<e,x1<x2<x3,则+<+<﹣.2.(2021•新高考Ⅰ)已知函数f(x)=x(1﹣lnx).(1)讨论f(x)的单调性;(2)设a,b为两个不相等的正数,且blna﹣alnb=a﹣b,证明:2<+<e.【解答】(1)解:由函数的解析式可得f'(x)=1﹣lnx﹣1=﹣lnx,∴x∈(0,1),f′(x)>0,f(x)单调递增,x∈(1,+∞),f′(x)<0,f(x)单调递减,则f(x)在(0,1)单调递增,在(1,+∞)单调递减.(2)证明:由blna﹣alnb=a﹣b,得,即,由(1)f(x)在(0,1)单调递增,在(1,+∞)单调递减,所以f(x)max=f(1)=1,且f(e)=0,令,,则x1,x2为f(x)=k的两根,其中k∈(0,1).不妨令x1∈(0,1),x2∈(1,e),则2﹣x1>1,先证2<x1+x2,即证x2>2﹣x1,即证f(x2)=f(x1)<f(2﹣x1),令h(x)=f(x)﹣f(2﹣x),则h′(x)=f′(x)+f′(2﹣x)=﹣lnx﹣ln(2﹣x)=﹣ln[x(2﹣x)]在(0,1)单调递减,所以h′(x)>h′(1)=0,故函数h(x)在(0,1)单调递增,∴h(x1)<h(1)=0.∴f(x1)<f(2﹣x1),∴2<x1+x2,得证.同理,要证x1+x2<e,(法一)即证1<x2<e﹣x1,根据(1)中f(x)单调性,即证f(x2)=f(x1)>f(e﹣x1),令φ(x)=f(x)﹣f(e﹣x),x∈(0,1),则φ'(x)=﹣ln[x(e﹣x)],令φ′(x0)=0,x∈(0,x0),φ'(x)>0,φ(x)单调递增,x∈(x0,1),φ'(x)<0,φ(x)单调递减,又0<x<e时,f(x)>0,且f(e)=0,故,φ(1)=f(1)﹣f(e﹣1)>0,∴φ(x)>0恒成立,x1+x2<e得证,(法二)f(x1)=f(x2),x1(1﹣lnx1)=x2(1﹣lnx2),又x1∈(0,1),故1﹣lnx1>1,x1(1﹣lnx1)>x1,故x1+x2<x1(1﹣lnx1)+x2=x2(1﹣lnx2)+x2,x2∈(1,e),令g(x)=x(1﹣lnx)+x,g′(x)=1﹣lnx,x∈(1,e),在(1,e)上,g′(x)>0,g(x)单调递增,所以g(x)<g(e)=e,即x2(1﹣lnx2)+x2<e,所以x1+x2<e,得证,则2<+<e.3.(2019•天津)设函数f(x)=lnx﹣a(x﹣1)ex,其中a∈R.(Ⅰ)若a≤0,讨论f(x)的单调性;(Ⅱ)若0<a<.(ⅰ)证明:f(x)恰有两个零点;(ⅱ)设x0为f(x)的极值点,x1为f(x)的零点,且x1>x0,证明:3x0﹣x1>2.【解答】(I)解:f′(x)=﹣[aex+a(x﹣1)ex]=,x∈(0,+∞).a≤0时,f′(x)>0,∴函数f(x)在x∈(0,+∞)上单调递增.(II)证明:(i)由(I)可知:f′(x)=,x∈(0,+∞).令g(x)=1﹣ax2ex,∵0<a<,可知:g(x)在x∈(0,+∞)上单调递减,又g(1)=1﹣ae>0.且g(ln)=1﹣a=1﹣<0,∴g(x)存在唯一解x0∈(1,ln).即函数f(x)在(0,x0)上单调递增,在(x0,+∞)单调递减.∴x0是函数f(x)的唯一极值点.令h(x)=lnx﹣x+1,(x>0),h′(x)=,可得h(x)≤h(1)=0,∴x>1时,lnx<x﹣1.f(ln)=ln(ln)﹣a(ln﹣1)=ln(ln)﹣(ln﹣1)<0.∵f(x0)>f(1)=0.∴函数f(x)在(x0,+∞)上存在唯一零点.又函数f(x)在(0,x0)上有唯一零点1.因此函数f(x)恰有两个零点;(ii)由题意可得:f′(x0)=0,f(x1)=0,即a=1,lnx1=a(x1﹣1),∴lnx1=,即=,∵x>1,可得lnx<x﹣1.又x1>x0>1,故<=,取对数可得:x1﹣x0<2lnx0<2(x0﹣1),化为:3x0﹣x1>2.4.(2022•新高考Ⅱ)已知函数f(x)=xeax﹣ex.(1)当a=1时,讨论f(x)的单调性;(2)当x>0时,f(x)<﹣1,求a的取值范围;(3)设n∈N*,证明:++…+>ln(n+1).【解答】解:(1)当a=1时,f(x)=xex﹣ex=ex(x﹣1),f′(x)=ex(x﹣1)+ex=xex,∵ex>0,∴当x∈(0,+∞)时,f′(x)>0,f(x)单调递增;当x∈(﹣∞,0)时,f′(x)<0,f(x)单调递减.(2)令g(x)=f(x)+1=xeax﹣ex+1(x>0),∵f(x)<﹣1,f(x)+1<0,∴g(x)<g(0)=0在x>0上恒成立,又g′(x)=eax+axeax﹣ex,令h(x)=g′(x),则h′(x)=aeax+a(eax+axeax)﹣ex=a(2eax+axeax)﹣ex,∴h′(0)=2a﹣1,①当2a﹣1>0,即a>,存在δ>0,使得当x∈(0,δ)时,h′(x)>0,即g′(x)在(0,δ)上单调递增.因为g′(x)>g′(0)=0,所以g(x)在(0,δ)内递增,所以f(x)>﹣1,这与f(x)<﹣1矛盾,故舍去;②当2a﹣1≤0,即a≤,g′(x)=eax+axeax﹣ex=(1+ax)eax﹣ex,若1+ax≤0,则g'(x)<0,所以g(x)在[0,+∞)上单调递减,g(x)≤g(0)=0,符合题意.若1+ax>0,则g′(x)=eax+axeax﹣ex=eax+ln(1+ax)﹣ex≤﹣ex≤=0,所以g(x)在(0,+∞)上单调递减,g(x)≤g(0)=0,符合题意.综上所述,实数a的取值范围是a≤.另解:f(x)的导数为f′(x)=(1+ax)eax﹣ex(x>0),①当a≥1时,f′(x)=(1+ax)eax﹣ex>eax﹣ex≥ex﹣ex=0,所以f(x)在(0,+∞)递增,所以f(x)>﹣1,与题意矛盾;②当a≤0时,f′(x)≤eax﹣ex≤1﹣ex<0,所以f(x)在(0,+∞)递减,所以f(x)<﹣1,满足题意;.③当0<a≤时,f′(x)≤(1+x)e﹣ex=e[(1+x)﹣e].设G(x)=(1+x)﹣e(x>0),G′(x)=﹣e<0,则G(x)在(0,+∞)递减,所以G(x)<0,f′(x)=eG(x)<0,所以f(x)在(0,+∞)递减,所以f(x)<﹣1,满足题意;④当<a<1时,f′(x)=eax[(1+ax)﹣e(1﹣a)x],令H(x)=(1+ax)﹣e(1﹣a)x,则f′(x)=eaxH(x),H′(x)=a+(a﹣1)e(1﹣a)x,可得H′(x)递减,H′(0)=2a﹣1,所以存在x0>0,使得H′(x0)=0.当x∈(0,x0)时,H′(x)>0,H(x)在(0,x0)递增,此时H(x)>0,所以当x∈(0,x0)时,f′(x)=eaxH(x)>0,f(x)在(0,x0)递增,所以f(x)>﹣1,与题意矛盾.综上可得,a的取值范围是(﹣∞,].(3)由(2)可知,当a=时,f(x)=<﹣1(x>0),令x=ln(1+)(n∈N*)得,<﹣1,整理得,,∴>ln(1+),∴>ln(),∴>ln()=ln()=ln(n+1),即++...+>ln(n+1).另解:运用数学归纳法证明.当n=1时,左边==>ln2成立.假设当n=k(k≥1,k∈N*)时,不等式成立,即++...+>ln(k+1).当n=k+1时,要证++...++>ln(k+2),只要证ln(k+1)+>ln(k+2),即证>ln(k+2)﹣ln(k+1)=ln=ln(1+).可令t=,则t∈(0,],则需证明>ln(1+t),再令x=(x∈(1,]),则需证明x﹣>2lnx(x∈(1,]).构造函数g(x)=2lnx﹣(x﹣)(x∈(1,]),g′(x)=﹣1﹣=﹣(1﹣)2<0,可得g(x)在(1,]上递减,则g(x)<g(1)=0,所以原不等式成立,即n=k+1时,++...++>ln(k+2)成立.综上可得,++...+>ln(n+1)成立.5.(2022•乙卷)已知函数f(x)=ax﹣﹣(a+1)lnx.(1)当a=0时,求f(x)的最大值;(2)若f(x)恰有一个零点,求a的取值范围.【解答】解:(1)当a=0时,,则,易知函数f(x)在(0,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减,∴f(x)在x=1处取得极大值,同时也是最大值,∴函数f(x)的最大值为f(1)=﹣1;(2)=,①当a=0时,由(1)可知,函数f(x)无零点;②当a<0时,易知函数f(x)在(0,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减,又f(1)=a﹣1<0,故此时函数f(x)无零点;③当0<a<1时,易知函数f(x)在上单调递增,在单调递减,且f(1)=a﹣1<0,,又由(1)可得,,即,则lnx<x,,则,当x>1时,,故存在,使得f(m)>0,∴此时f(x)在(0,+∞)上存在唯一零点;④当a=1时,,函数f(x)在(0,+∞)上单调递增,又f(1)=0,故此时函数f(x)有唯一零点;⑤当a>1时,易知函数f(x)在上单调递增,在上单调递减,且f(1)=a﹣1>0,又由(1)可得,当0<x<1时,,则,则,此时,故存在,使得f(n)<0,故函数f(x)在(0,+∞)上存在唯一零点;综上,实数a的取值范围为(0,+∞).6.(2021•浙江)设a,b为实数,且a>1,函数f(x)=ax﹣bx+e2(x∈R).(Ⅰ)求函数f(x)的单调区间;(Ⅱ)若对任意b>2e2,函数f(x)有两个不同的零点,求a的取值范围;(Ⅲ)当a=e时,证明:对任意b>e4,函数f(x)有两个不同的零点x1,x2,满足x2>x1+.(注:e=2.71828⋯是自然对数的底数)【解答】解:(Ⅰ)f′(x)=axlna﹣b,①当b≤0时,由于a>1,则axlna>0,故f′(x)>0,此时f(x)在R上单调递增;②当b>0时,令f′(x)>0,解得,令f′(x)<0,解得,∴此时f(x)在单调递减,在单调递增;综上,当b≤0时,f(x)的单调递增区间为(﹣∞,+∞);当b>0时,f(x)的单调递减区间为,单调递增区间为;(Ⅱ)注意到x→﹣∞时,f(x)→+∞,当x→+∞时,f(x)→+∞,由(Ⅰ)知,要使函数f(x)有两个不同的零点,只需即可,∴对任意b>2e2均成立,令,则at﹣bt+e2<0,即etlna﹣bt+e2<0,即,即,∴对任意b>2e2均成立,记,则,令g′(b)=0,得b=lna,①当lna>2e2,即时,易知g(b)在(2e2,lna)单调递增,在(lna,+∞)单调递减,此时g(b)≤g(lna)=lna﹣lna•ln1+e2lna=lna•(e2+1)>0,不合题意;②当lna≤2e2,即时,易知g(b)在(2e2,+∞)单调递减,此时=2e2﹣2e2[ln(2e2)﹣ln(lna)]+e2lna,故只需2﹣2[ln2+2﹣ln(lna)]+lna≤0,即lna+2ln(lna)≤2+2ln2,则lna≤2,即a≤e2;综上,实数a的取值范围为(1,e2];(Ⅲ)证明:当a=e时,f(x)=ex﹣bx+e2,f′(x)=ex﹣b,令f′(x)=0,解得x=lnb>4,易知+e2=e2﹣3b<e2﹣3e4=e2(1﹣3e2)<0,∴f(x)有两个零点,不妨设为x1,x2,且x1<lnb<x2,由,可得,∴要证,只需证,只需证,而,则,∴要证,只需证,只需证x2>ln(blnb),而f(ln(blnb))=eln(blnb)﹣bln(blnb)+e2=blnb﹣bln(blnb)+e2<blnb﹣bln(4b)+e2=,∴x2>ln(blnb),即得证.7.(2020•新课标Ⅰ)已知函数f(x)=ex﹣a(x+2).(1)当a=1时,讨论f(x)的单调性;(2)若f(x)有两个零点,求a的取值范围.【解答】解:由题意,f(x)的定义域为(﹣∞,+∞),且f′(x)=ex﹣a.(1)当a=1时,f′(x)=ex﹣1,令f′(x)=0,解得x=0.∴当x∈(﹣∞,0)时,f′(x)<0,f(x)单调递减,当x∈(0,+∞)时,f′(x)>0,f(x)单调递增.∴f(x)在(﹣∞,0)上单调递减,在(0,+∞)上单调递增;(2)当a≤0时,f′(x)=ex﹣a>0恒成立,f(x)在(﹣∞,+∞)上单调递增,不合题意;当a>0时,令f′(x)=0,解得x=lna,当x∈(﹣∞,lna)时,f′(x)<0,f(x)单调递减,当x∈(lna,+∞)时,f′(x)>0,f(x)单调递增.∴f(x)的极小值也是最小值为f(lna)=a﹣a(lna+2)=﹣a(1+lna).又当x→﹣∞时,f(x)→+∞,当x→+∞时,f(x)→+∞.∴要使f(x)有两个零点,只要f(lna)<0即可,则1+lna>0,可得a>.综上,若f(x)有两个零点,则a的取值范围是(,+∞).二.基础单调性判断--因式分解(共2小题)8.(2021•全国)已知函数f(x)=x2﹣6x+4lnx+m.(1)求f(x)的单调区间;(2)当x∈(1,+∞)时,f(x)>0,求m的取值范围.【解答】解:(1)已知函数f(x)=x2﹣6x+4lnx+m,则==,x>0,令f′(x)>0,解得:0<x<1或x>2,令f′(x)<0,解得:1<x<2,即f(x)的单调增区间为(0,1),(2,+∞),单调减区间为(1,2);(2)由(1)可得:函数f(x)在(2,+∞)单调递增,在(1,2)单调递减,则当x∈(1,+∞)时,f(x)min=f(2)=4ln2﹣8+m,又当x∈(1,+∞)时,f(x)>0,即4ln2﹣8+m>0,即m>8﹣4ln2,即m的取值范围为:(8﹣4ln2,+∞).9.(2021•甲卷)已知a>0且a≠1,函数f(x)=(x>0).(1)当a=2时,求f(x)的单调区间;(2)若曲线y=f(x)与直线y=1有且仅有两个交点,求a的取值范围.【解答】解:(1)a=2时,f(x)=,f′(x)===,当x∈(0,)时,f′(x)>0,当x∈(,+∞)时,f′(x)<0,故f(x)的单调递增区间为(0,),单调递减区间为(,+∞).(2)由题知f(x)=1在(0,+∞)有两个不等实根,f(x)=1⇔xa=ax⇔alnx=xlna⇔=,令g(x)=,g′(x)=,g(x)在(0,e)上单调递增,在(e,+∞)上单调递减,又当x<1时,g(x)<0,g(1)=0,g(e)=,当x>1时,g(x)>0,作出g(x)的图象,如图所示:由图象可得0<<,解得a>1且a≠e,即a的取值范围是(1,e)∪(e,+∞).三.中档单调性判断--因式分解(共3小题)10.(2022•甲卷)已知函数f(x)=﹣lnx+x﹣a.(1)若f(x)≥0,求a的取值范围;(2)证明:若f(x)有两个零点x1,x2,则x1x2<1.【解答】解:(1)f(x)的定义域为(0,+∞),,令f′(x)>0,解得x>1,故函数f(x)在(0,1)单调递减,(1,+∞)单调递增,故f(x)min=f(1)=e+1﹣a,要使得f(x)≥0恒成立,仅需e+1﹣a≥0,故a≤e+1,故a的取值范围是(﹣∞,e+1];(2)证明:由已知有函数f(x)要有两个零点,故f(1)=e+1﹣a<0,即a>e+1,不妨设0<x1<1<x2,要证明x1x2<1,即证明,∵0<x1<1,∴,即证明:,又因为f(x)在(1,+∞)单调递增,即证明:⇔,构造函数,0<x<1,h′(x)=f′(x)﹣[f()]′=,构造函数m(x)=,,因为0<x<1,所以,故m′(x)>0在(0,1)恒成立,故m(x)在(0,1)单调递增,故m(x)<m(1)=0又因为x﹣1<0,故h′(x)>0在(0,1)恒成立,故h(x)在(0,1)单调递增,又因为h(1)=0,故h(x)<h(1)=0,故,即x1x2<1.得证.11.(2021•新高考Ⅱ)已知函数f(x)=(x﹣1)ex﹣ax2+b.(Ⅰ)讨论f(x)的单调性;(Ⅱ)从下面两个条件中选一个,证明:f(x)恰有一个零点.①<a≤,b>2a;②0<a<,b≤2a.【解答】解:(Ⅰ)∵f(x)=(x﹣1)ex﹣ax2+b,f'(x)=x(ex﹣2a),①当a≤0时,当x>0时,f'(x)>0,当x<0时,f'(x)<0,∴f(x)在(﹣∞,0)上单调递减,在(0,+∞)上单调递增,②当a>0时,令f'(x)=0,可得x=0或x=ln(2a),(i)当时,当x>0或x<ln(2a)时,f'(x)>0,当ln(2a)<x<0时,f'(x)<0,∴f(x)在(﹣∞,ln(2a)),(0,+∞)上单调递增,在(ln(2a),0)上单调递减,(ii)a=时,f'(x)=x(ex﹣1)≥0且等号不恒成立,∴f(x)在R上单调递增,(iii)当时,当x<0或x>ln(2a)时,f'(x)>0,当0<x<ln(2a)时,f'(x)<0,f(x)在(﹣∞,0),(ln(2a),+∞)上单调递增,在(0,ln(2a))上单调递减.综上所述:当a⩽0时,f(x)在(﹣∞,0)上单调递减;在(0,+∞)上单调递增;当时,f(x)在(﹣∞,ln(2a))和(0,+∞)上单调递增;在(ln(2a),0)上单调递减;当时,f(x)在R上单调递增;当时,f(x)在(﹣∞,0)和(ln(2a),+∞)上单调递增;在(0,ln(2a))上单调递减.(Ⅱ)证明:若选①,由(Ⅰ)知,f(x)在(﹣∞,0)上单调递增,(0,ln(2a))单调递减,(ln(2a),+∞)上f(x)单调递增.注意到.∴f(x)在上有一个零点;f(ln(2a))=(ln(2a)﹣1)⋅2a﹣a⋅ln22a+b>2aln(2a)﹣2a﹣aln22a+2a=aln(2a)(2﹣ln(2a)),由得0<ln(2a)⩽2,∴aln(2a)(2﹣ln(2a))⩾0,∴f(ln(2a))>0,当x⩾0时,f(x)⩾f(ln(2a))>0,此时f(x)无零点.综上:f(x)在R上仅有一个零点.另解:当a∈(,]时,有ln(2a)∈(0,2],而f(0)=b﹣1>2a﹣1=0,于是f(ln(2a))=(ln(2a)﹣1)•2a﹣aln2(2a)+b=ln(2a)(2a﹣ln(2a))+(b﹣2a)>0,所以f(x)在(0,+∞)没有零点,当x<0时,ex∈(0,1),于是f(x)<﹣ax2+b⇒f(﹣)<0,所以f(x)在(﹣,0)上存在一个零点,命题得证.若选②,则由(Ⅰ)知:f(x)在(﹣∞,ln(2a))上单调递增,在(ln(2a),0)上单调递减,在(0,+∞)上单调递增.f(ln(2a))=(ln(2a)﹣1)2a﹣aln22a+b⩽2aln(2a)﹣2a﹣aln22a+2a=aln(2a)(2﹣ln(2a)),∵,∴ln(2a)<0,∴aln(2a)(2﹣ln(2a))<0,∴f(ln(2a))<0,∴当x⩽0时,f(x)⩽f(ln(2a))<0,此时f(x)无零点.当x>0时,f(x)单调递增,注意到f(0)=b﹣1⩽2a﹣1<0,取,∵b<2a<1,∴,又易证ec>c+1,∴﹣1=1>0,∴f(x)在(0,c)上有唯一零点,即f(x)在(0,+∞)上有唯一零点.综上:f(x)在R上有唯一零点.12.(2020•天津)已知函数f(x)=x3+klnx(k∈R),f′(x)为f(x)的导函数.(Ⅰ)当k=6时,(ⅰ)求曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程;(ⅱ)求函数g(x)=f(x)﹣f′(x)+的单调区间和极值;(Ⅱ)当k≥﹣3时,求证:对任意的x1,x2∈[1,+∞),且x1>x2,有>.【解答】解:(I)(i)当k=6时,f(x)=x3+6lnx,故f′(x)=3x2+,∴f′(1)=9,∵f(1)=1,∴曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程为y﹣1=9(x﹣1),即9x﹣y﹣8=0.(ii)g(x)=f(x)﹣f′(x)+=x3+6lnx﹣3x2+,x>0,∴g′(x)=3x2﹣6x+﹣=,令g′(x)=0,解得x=1,当0<x<1,g′(x)<0,当x>1,g′(x)>0,∴函数g(x)在(0,1)上单调递减,在(1,+∞)上单调递增,x=1是极小值点,极小值为g(1)=1,无极大值(Ⅱ)证明:由f(x)=x3+klnx,则f′(x)=3x2+,对任意的x1,x2∈[1,+∞),且x1>x2,令=t,t>1,则(x1﹣x2)[f′(x1)+f′(x2)]﹣2[f(x1)﹣f(x2)]=(x1﹣x2)(3x12++3x22+)﹣2(x13﹣x23+kln),=x13﹣x23﹣3x12x2+3x1x22+k(﹣)﹣2kln,=x23(t3﹣3t2+3t﹣1)+k(t﹣﹣2lnt),①令h(x)=x﹣﹣2lnx,x>1,当x>1时,h′(x)=1+﹣=(1﹣)2>0,∴h(x)在(1,+∞)单调递增,∴当t>1,h(t)>h(1)=0,即t﹣﹣2lnt>0,∵x2≥1,t3﹣3t2+3t﹣1=(t﹣1)3>0,k≥﹣3,∴x23(t3﹣3t2+3t﹣1)+k(t﹣﹣2lnt)≥t3﹣3t2+3t﹣1﹣3(t﹣﹣2lnt)=t3﹣3t2+6lnt+﹣1,②,由(Ⅰ)(ii)可知当t≥1时,g(t)>g(1)即t3﹣3t2+6lnt+>1,③,由①②③可得(x1﹣x2)[f′(x1)+f′(x2)]﹣2[f(x1)﹣f(x2)]>0,∴当k≥﹣3时,对任意的x1,x2∈[1,+∞),且x1>x2,有>.四.中档单调性判断--二次函数讨论(共4小题)13.(2020•新课标Ⅲ)已知函数f(x)=x3﹣kx+k2.(1)讨论f(x)的单调性;(2)若f(x)有三个零点,求k的取值范围.【解答】解:(1)f(x)=x3﹣kx+k2.f′(x)=3x2﹣k,k≤0时,f′(x)≥0,f(x)在R递增,k>0时,令f′(x)>0,解得:x>或x<﹣,令f′(x)<0,解得:﹣<x<,∴f(x)在(﹣∞,﹣)递增,在(﹣,)递减,在(,+∞)递增,综上,k≤0时,f(x)在R递增,k>0时,f(x)在(﹣∞,﹣)递增,在(﹣,)递减,在(,+∞)递增;(2)由(1)得:k>0,f(x)极小值=f(),f(x)极大值=f(﹣),若f(x)有三个零点,只需,解得:0<k<,故k∈(0,).14.(2019•新课标Ⅲ)已知函数f(x)=2x3﹣ax2+b.(1)讨论f(x)的单调性;(2)是否存在a,b,使得f(x)在区间[0,1]的最小值为﹣1且最大值为1?若存在,求出a,b的所有值;若不存在,说明理由.【解答】解:(1)f′(x)=6x2﹣2ax=6x(x﹣).令f′(x)=6x(x﹣)=0,解得x=0,或.①a=0时,f′(x)=6x2≥0,函数f(x)在R上单调递增.②a>0时,函数f(x)在(﹣∞,0),(,+∞)上单调递增,在(0,)上单调递减.③a<0时,函数f(x)在(﹣∞,),(0,+∞)上单调递增,在(,0)上单调递减.(2)由(1)可得:①a≤0时,函数f(x)在[0,1]上单调递增.则f(0)=b=﹣1,f(1)=2﹣a+b=1,解得b=﹣1,a=0,满足条件.②a>0时,函数f(x)在[0,]上单调递减.≥1,即a≥3时,函数f(x)在[0,1]上单调递减.则f(0)=b=1,f(1)=2﹣a+b=﹣1,解得b=1,a=4,满足条件.③0<<1,即0<a<3时,函数f(x)在[0,)上单调递减,在(,1]上单调递增.则最小值f()=﹣a×+b=﹣1,化为:﹣+b=﹣1.而f(0)=b,f(1)=2﹣a+b,∴最大值为b或2﹣a+b.若:﹣+b=﹣1,b=1,解得a=3>3,矛盾,舍去.若:﹣+b=﹣1,2﹣a+b=1,解得a=±3,或0,矛盾,舍去.综上可得:存在a,b,使得f(x)在区间[0,1]的最小值为﹣1且最大值为1.a,b的所有值为:,或.15.(2021•甲卷)设函数f(x)=a2x2+ax﹣3lnx+1,其中a>0.(1)讨论f(x)的单调性;(2)若y=f(x)的图像与x轴没有公共点,求a的取值范围.【解答】解:(1)f′(x)=2a2x+a﹣==,x>0,因为a>0,所以﹣<0<,所以在(0,)上,f′(x)<0,f(x)单调递减,在(,+∞)上,f′(x)>0,f(x)单调递增.综上所述,f(x)在(0,)上单调递减,在(,+∞)上f(x)单调递增.(2)由(1)可知,f(x)min=f()=a2×()2+a×﹣3ln+1=3+3lna,因为y=f(x)的图像与x轴没有公共点,所以3+3lna>0,所以a>,所以a的取值范围为(,+∞).16.(2021•乙卷)已知函数f(x)=x3﹣x2+ax+1.(1)讨论f(x)的单调性;(2)求曲线y=f(x)过坐标原点的切线与曲线y=f(x)的公共点的坐标.【解答】解:(1)f′(x)=3x2﹣2x+a,Δ=4﹣12a,①当△≤0,即时,由于f′(x)的图象是开口向上的抛物线,故此时f′(x)≥0,则f(x)在R上单调递增;②当Δ>0,即时,令f′(x)=0,解得,令f′(x)>0,解得x<x1或x>x2,令f′(x)<0,解得x1<x<x2,∴f(x)在(﹣∞,x1),(x2,+∞)单调递增,在(x1,x2)单调递减;综上,当时,f(x)在R上单调递增;当时,f(x)在单调递增,在单调递减.(2)设曲线y=f(x)过坐标原点的切线为l,切点为,则切线方程为,将原点代入切线方程有,,解得x0=1,∴切线方程为y=(a+1)x,令x3﹣x2+ax+1=(a+1)x,即x3﹣x2﹣x+1=0,解得x=1或x=﹣1,∴曲线y=f(x)过坐标原点的切线与曲线y=f(x)的公共点的坐标为(1,a+1)和(﹣1,﹣a﹣1).五.中档单调性判断--因式分解【理科】(共1小题)17.(2019•浙江)已知实数a≠0,设函数f(x)=alnx+,x>0.(Ⅰ)当a=﹣时,求函数f(x)的单调区间;(Ⅱ)对任意x∈[,+∞)均有f(x)≤,求a的取值范围.注:e=2.71828…为自然对数的底数.【解答】解:(1)当a=﹣时,f(x)=﹣,x>0,f′(x)=﹣=,∴函数f(x)的单调递减区间为(0,3),单调递增区间为(3,+∞).(2)由f(1)≤,得0<a≤,当0<a≤时,f(x)≤,等价于﹣﹣2lnx≥0,令t=,则t≥2,设g(t)=t2﹣2t﹣2lnx,t≥2,则g(t)=(t﹣)2﹣﹣2lnx,(i)当x∈[,+∞)时,≤2,则g(x)≥g(2)=8﹣2lnx,记p(x)=4﹣2﹣lnx,x≥,则p′(x)=﹣==,列表讨论:x(,1)1(1,+∞)p′(x)﹣0+P(x)p()单调递减极小值p(1)单调递增∴p(x)≥p(1)=0,∴g(t)≥g(2=2p(x)≥0.(ii)当x∈[)时,g(t)≥g()=,令q(x)=2lnx+(x+1),x∈[,],则q′(x)=+1>0,故q(x)在[,]上单调递增,∴q(x)≤q(),由(i)得q()=﹣p()<﹣p(1)=0,∴q(x)<0,∴g(t)≥g()=﹣>0,由(i)(ii)知对任意x∈[,+∞),t∈[2,+∞),g(t)≥0,即对任意x∈[,+∞),均有f(x)≤,综上所述,所求的a的取值范围是(0,].六.极值问题(共2小题)18.(2021•乙卷)已知函数f(x)=ln(a﹣x),已知x=0是函数y=xf(x)的极值点.(1)求a;(2)设函数g(x)=.证明:g(x)<1.【解答】(1)解:由题意,f(x)的定义域为(﹣∞,a),令t(x)=xf(x),则t(x)=xln(a﹣x),x∈(﹣∞,a),则t'(x)=ln(a﹣x)+x•=,因为x=0是函数y=xf(x)的极值点,则有t'(0)=0,即lna=0,所以a=1,当a=1时,t'(x)=,且t'(0)=0,因为t''(x)=,则t'(x)在(﹣∞,1)上单调递减,所以当x∈(﹣∞,0)时,t'(x)>0,当x∈(0,1)时,t'(x)<0,所以a=1时,x=0是函数y=xf(x)的一个极大值点.综上所述,a=1;(2)证明:由(1)可知,xf(x)=xln(1﹣x),要证,即需证明,因为当x∈(﹣∞,0)时,xln(1﹣x)<0,当x∈(0,1)时,xln(1﹣x)<0,所以需证明x+ln(1﹣x)>xln(1﹣x),即x+(1﹣x)ln(1﹣x)>0,令h(x)=x+(1﹣x)ln(1﹣x),则h'(x)=(1﹣x)=﹣ln(1﹣x),所以h'(0)=0,当x∈(﹣∞,0)时,h'(x)<0,当x∈(0,1)时,h'(x)>0,所以x=0为h(x)的极小值点,所以h(x)>h(0)=0,即x+ln(1﹣x)>xln(1﹣x),故,所以.19.(2019•新课标Ⅱ)已知函数f(x)=(x﹣1)lnx﹣x﹣1.证明:(1)f(x)存在唯一的极值点;(2)f(x)=0有且仅有两个实根,且两个实根互为倒数.【解答】证明:(1)∵函数f(x)=(x﹣1)lnx﹣x﹣1.∴f(x)的定义域为(0,+∞),f′(x)==lnx﹣,∵y=lnx单调递增,y=单调递减,∴f′(x)单调递增,又f′(1)=﹣1<0,f′(2)=ln2﹣=>0,∴存在唯一的x0∈(1,2),使得f′(x0)=0.当0<x<x0时,f′(x)<0,f(x)单调递减,当x>x0时,f′(x)>0,f(x)单调递增,∴f(x)存在唯一的极值点.(2)由(1)知f(x0)<f(1)=﹣2,又f(e2)=e2﹣3>0,∴f(x)=0在(x0,+∞)内存在唯一的根x=a,由a>x0>1,得,∵f()=()ln﹣==0,∴是f(x)=0在(0,x0)的唯一根,综上,f(x)=0有且仅有两个实根,且两个实根互为倒数.七.基础切线问题(共11小题)20.(2022•天津)已知a,b∈R,函数f(x)=ex﹣asinx,g(x)=b.(1)求函数y=f(x)在(0,f(0))处的切线方程;(2)若y=f(x)和y=g(x)有公共点.(ⅰ)当a=0时,求b的取值范围;(ⅱ)求证:a2+b2>e.【解答】解:(1)∵f(x)=ex﹣asinx,∴f′(x)=ex﹣acosx,∴f(0)=1,f′(0)=1﹣a,∴函数y=f(x)在(0,1)处的切线方程为y=(1﹣a)x+1;(2)(ⅰ)∵a=0,∴f(x)=ex,又y=f(x)和y=g(x)有公共点,∴方程f(x)=g(x)有解,即有解,显然x≠0,∴b=在(0,+∞)上有解,设h(x)=,(x>0),∴h′(x)=,∴当x∈(0,)时,h′(x)<0;当x∈(,+∞)时,h′(x)>0,∴h(x)在(0,)上单调递减,在(,+∞)上单调递增,∴,且当x→0时,h(x)→+∞;当x→+∞时,h(x)→+∞,∴h(x)∈[,+∞),∴b的范围为[,+∞);(ⅱ)证明:令交点的横坐标为x0,则,∴由柯西不等式可得≤(a2+b2)(sin2x0+x0)∴a2+b2≥,又易证x>0时,x>sinx,ex≥ex,ex>x+1,∴=>=e,故a2+b2>e.21.(2020•北京)已知函数f(x)=12﹣x2.(Ⅰ)求曲线y=f(x)的斜率等于﹣2的切线方程;(Ⅱ)设曲线y=f(x)在点(t,f(t))处的切线与坐标轴围成的三角形的面积为S(t),求S(t)的最小值.【解答】解:(Ⅰ)f(x)=12﹣x2的导数f′(x)=﹣2x,令切点为(m,n),可得切线的斜率为﹣2m=﹣2,∴m=1,∴n=12﹣1=11,∴切线的方程为y=﹣2x+13;(Ⅱ)曲线y=f(x)在点(t,f(t))处的切线的斜率为k=﹣2t,切线方程为y﹣(12﹣t2)=﹣2t(x﹣t),令x=0,可得y=12+t2,令y=0,可得x=t+,∴S(t)=•|t+|•(12+t2),由S(﹣t)=S(t),可知S(t)为偶函数,不妨设t>0,则S(t)=(t+)(12+t2),∴S′(t)=(3t2+24﹣)=•,由S′(t)=0,得t=2,当t>2时,S′(t)>0,S(t)递增;当0<t<2时,S′(t)<0,S(t)递减,则S(t)在t=2处取得极小值,且为最小值32,同理可得t<0时,S(t)在t=﹣2处取得极小值,且为最小值32,所以S(t)的最小值为32.22.(2022•北京)已知函数f(x)=exln(1+x).(Ⅰ)求曲线y=f(x)在点(0,f(0))处的切线方程;(Ⅱ)设g(x)=f′(x),讨论函数g(x)在[0,+∞)上的单调性;(Ⅲ)证明:对任意的s,t∈(0,+∞),有f(s+t)>f(s)+f(t).【解答】解:(Ⅰ)对函数求导可得:,将x=0代入原函数可得f(0)=0,将x=0代入导函数可得:f′(0)=1,故在x=0处切线斜率为1,故y﹣0=1(x﹣0),化简得:y=x;(Ⅱ)解法一:由(Ⅰ)有:g(x)=,,令,令x+1=k(k≥1),设,恒成立,故h(x)在[0,+∞)单调递增,又因为h(0)=1,故h(x)>0在[0,+∞)恒成立,故g′(x)>0,故g(x)在[0,+∞)单调递增;解法二:由(Ⅰ)有:g(x)=,,设m(x)=ex,n(x)=ln(x+1)+,则g(x)=m(x)•n(x),由指数函数的性质得m(x)=ex上(0,+∞)上是增函数,且m(x)=ex>0,n′(x)==,当x∈(0,+∞)时,n′(x)>0,n(x)单调递增,且当x∈(0,+∞)时,n(x)=ln(x+1)+>0,∴g(x)在[0,+∞)单调递增.(Ⅲ)证明:由(Ⅱ)有g(x)在[0,+∞)单调递增,又g(0)=1,故g(x)>0在[0,+∞)恒成立,故f(x)在[0,+∞)单调递增,设w(x)=f(x+t)﹣f(x),w′(x)=f′(x+t)﹣f′(x),由(Ⅱ)有g(x)在[0,+∞)单调递增,又因为x+t>x,所以f′(x+t)>f′(x),故w(x)单调递增,又因为s>0,故w(s)>w(0),即:f(s+t)﹣f(s)>f(t)﹣f(0),又因为函数f(0)=0,故f(s+t)>f(s)+f(t),得证.23.(2018•北京)设函数f(x)=[ax2﹣(3a+1)x+3a+2]ex.(Ⅰ)若曲线y=f(x)在点(2,f(2))处的切线斜率为0,求a;(Ⅱ)若f(x)在x=1处取得极小值,求a的取值范围.【解答】解:(Ⅰ)函数f(x)=[ax2﹣(3a+1)x+3a+2]ex的导数为f′(x)=[ax2﹣(a+1)x+1]ex.曲线y=f(x)在点(2,f(2))处的切线斜率为0,可得(4a﹣2a﹣2+1)e2=0,解得a=;(Ⅱ)f(x)的导数为f′(x)=[ax2﹣(a+1)x+1]ex=(x﹣1)(ax﹣1)ex,若a=0则x<1时,f′(x)>0,f(x)递增;x>1,f′(x)<0,f(x)递减.x=1处f(x)取得极大值,不符题意;若a>0,且a=1,则f′(x)=(x﹣1)2ex≥0,f(x)递增,无极值;若a>1,则<1,f(x)在(,1)递减;在(1,+∞),(﹣∞,)递增,可得f(x)在x=1处取得极小值;若0<a<1,则>1,f(x)在(1,)递减;在(,+∞),(﹣∞,1)递增,可得f(x)在x=1处取得极大值,不符题意;若a<0,则<1,f(x)在(,1)递增;在(1,+∞),(﹣∞,)递减,可得f(x)在x=1处取得极大值,不符题意.综上可得,a的范围是(1,+∞).24.(2019•北京)已知函数f(x)=x3﹣x2+x.(Ⅰ)求曲线y=f(x)的斜率为1的切线方程;(Ⅱ)当x∈[﹣2,4]时,求证:x﹣6≤f(x)≤x;(Ⅲ)设F(x)=|f(x)﹣(x+a)|(a∈R),记F(x)在区间[﹣2,4]上的最大值为M(a).当M(a)最小时,求a的值.【解答】解:(Ⅰ)f′(x)=,由f′(x)=1得x(x﹣)=0,得.又f(0)=0,f()=,∴y=x和,即y=x和y=x﹣;(Ⅱ)证明:欲证x﹣6≤f(x)≤x,只需证﹣6≤f(x)﹣x≤0,令g(x)=f(x)﹣x=,x∈[﹣2,4],则g′(x)==,可知g′(x)在[﹣2,0]为正,在(0,)为负,在[]为正,∴g(x)在[﹣2,0]递增,在(0,]递减,在(]递增,又g(﹣2)=﹣6,g(0)=0,g()=﹣>﹣6,g(4)=0,∴﹣6≤g(x)≤0,∴x﹣6≤f(x)≤x;(Ⅲ)由(Ⅱ)可得,F(x)=|f(x)﹣(x+a)|=|f(x)﹣x﹣a|=|g(x)﹣a|∵在[﹣2,4]上,﹣6≤g(x)≤0,令t=g(x),h(t)=|t﹣a|,则问题转化为当t∈[﹣6,0]时,h(t)的最大值M(a)的问题了,①当a≤﹣3时,M(a)=h(0)=|a|=﹣a,此时﹣a≥3,当a=﹣3时,M(a)取得最小值3;②当a≥﹣3时,M(a)=h(﹣6)=|﹣6﹣a|=|6+a|,∵6+a≥3,∴M(a)=6+a,也是a=﹣3时,M(a)最小值为3.综上,当M(a)取最小值时a的值为﹣3.25.(2020•新课标Ⅲ)设函数f(x)=x3+bx+c,曲线y=f(x)在点(,f())处的切线与y轴垂直.(1)求b;(2)若f(x)有一个绝对值不大于1的零点,证明:f(x)所有零点的绝对值都不大于1.【解答】(1)解:由f(x)=x3+bx+c,得f′(x)=3x2+b,∴f′()=3×,即b=﹣;(2)证明:法一、设x0为f(x)的一个零点,根据题意,,且|x0|≤1,则,且|x0|≤1,令c(x)=(﹣1≤x≤1),∴c′(x)==,当x∈(﹣1,﹣)∪(,1)时,c′(x)<0,当x∈(﹣,)时,c′(x)>0可知c(x)在(﹣1,﹣),(,1)上单调递减,在(,)上单调递增.又c(﹣1)=,c(1)=,c()=﹣,c()=,∴.设x1为f(x)的零点,则必有,即,∴,得﹣1≤x1≤1,即|x1|≤1.∴f(x)所有零点的绝对值都不大于1.法二、由(1)可得,f(x)=.f′(x)=,可得当x∈(﹣∞,)∪(,+∞)时,f′(x)>0,当x∈(,)时,f′(x)<0,则f(x)在(﹣∞,),(,+∞)上单调递增,在(,)上单调递减.且f(﹣1)=c﹣,f(﹣)=c+,f()=c﹣,f(1)=c+,若f(x)的所有零点中存在一个绝对值大于1的零点x0,则f(﹣1)>0或f(1)<0.即c>或c<﹣.当c>时,f(﹣1)=c﹣>0,f(﹣)=c+>0,f()=c﹣>0,f(1)=c+>0,又f(﹣4c)=﹣64c3+3c+c=4c(1﹣16c2)<0,由零点存在性定理可知,f(x)在(﹣4c,﹣1)上存在唯一一个零点.即f(x)在(﹣∞,﹣1)上存在唯一零点,在(1,+∞)上不存在零点.此时f(x)不存在绝对值不大于1的零点,与题设矛盾;当c<﹣时,f(﹣1)=c﹣<0,f(﹣)=c+<0,f()=c﹣<0,f(1)=c+<0,又f(﹣4c)=64c3+3c+c=4c(1﹣16c2)>0,由零点存在性定理可知,f(x)在(1,﹣4c)上存在唯一一个零点.即f(x)在(1,+∞)上存在唯一零点,在(﹣∞,1)上不存在零点.此时f(x)不存在绝对值不大于1的零点,与题设矛盾.综上,f(x)所有零点的绝对值都不大于1.26.(2021•天津)已知a>0,函数f(x)=ax﹣xex.(1)求曲线f(x)在点(0,f(0))处的切线方程;(2)证明函数f(x)存在唯一的极值点;(3)若∃a,使得f(x)≤a+b对任意的x∈R恒成立,求实数b的取值范围.【解答】(1)解:因为f'(x)=a﹣(x+1)ex,所以f'(0)=a﹣1,而f(0)=0,所以在(0,f(0))处的切线方程为y=(a﹣1)x(a>0);(2)证明:令f'(x)=a﹣(x+1)ex=0,则a=(x+1)ex,令g(x)=(x+1)ex,则g'(x)=(x+2)ex,令g'(x)=0,解得x=﹣2,当x∈(﹣∞,﹣2)时,g'(x)<0,g(x)单调递减,当x∈(﹣2,+∞)时,g'(x)>0,g(x)单调递增,当x→﹣∞时,g(x)<0,当x→+∞时,g(x)>0,作出图象,如图,所以当a>0时,y=a与y=g(x)仅有一个交点,令g(m)=a,则m>﹣1,且f′(m)=a﹣g(m)=0,当x∈(﹣∞,m)时,a>g(x),f'(x)>0,f(x)为增函数;当x∈(m,+∞)时,a<g(x),f'(x)<0,f(x)为减函数;所以x=m时是f(x)的极大值点,故f(x)仅有一个极值点;(3)解:由(2)知f(x)max=f(m),此时a=(1+m)em,(m>﹣1),所以{f(x)﹣a}max=f(m)﹣a=(1+m)mem﹣mem﹣(1+m)em=(m2﹣m﹣1)em(m>﹣1),令h(x)=(x2﹣x﹣1)ex(x>﹣1),若存在a,使f(x)≤a+b对任意的x∈R恒成立,则等价于存在x∈(﹣1,+∞),使得h(x)≤b,即b≥h(x)min,而h'(x)=(x2+x﹣2)ex=(x﹣1)(x+2)ex,(x>﹣1),当x∈(﹣1,1)时,h'(x)<0,h(x)为单调减函数,当x∈(1,+∞)时,h'(x)>0,h(x)为单调增函数,所以h(x)min=h(1)=﹣e,故b≥﹣e,所以实数b的取值范围[﹣e,+∞).27.(2021•北京)已知函数f(x)=.(Ⅰ)若a=0,求曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程;(Ⅱ)若f(x)在x=﹣1处取得极值,求f(x)的单调区间,并求其最大值和最小值.【解答】解:(Ⅰ)f(x)=的导数为f′(x)==,可得y=f(x)在(1,1)处的切线的斜率为﹣4,则y=f(x)在(1,f(1))处的切线方程为y﹣1=﹣4(x﹣1),即为y=﹣4x+5;(Ⅱ)f(x)=的导数为f′(x)==,由题意可得f′(﹣1)=0,即=0,解得a=4,可得f(x)=,f′(x)=,当x>4或x<﹣1时,f′(x)>0,f(x)递增;当﹣1<x<4时,f′(x)<0,f(x)递减.函数y=f(x)的图象如右图,当x→﹣∞,y→0;x→+∞,y→0,则f(x)在x=﹣1处取得极大值1,且为最大值1;在x=4处取得极小值﹣,且为最小值﹣.所以f(x)的增区间为(﹣∞,﹣1),(4,+∞),减区间为(﹣1,4);f(x)的最大值为1,最小值为﹣.28.(2022•乙卷)已知函数f(x)=ln(1+x)+axe﹣x.(1)当a=1时,求曲线y=f(x)在点(0,f(0))处的切线方程;(2)若f(x)在区间(﹣1,0),(0,+∞)各恰有一个零点,求a的取值范围.【解答】解:(1)当a=1时,f(x)=ln(1+x)+xe﹣x,则,∴f′(0)=1+1=2,又f(0)=0,∴所求切线方程为y=2x;(2)=,若a≥0,当﹣1<x<0时,f′(x)>0,f(x)单调递增,则f(x)<f(0)=0,不合题意;设g(x)=ex+a(1﹣x2),g′(x)=ex﹣2ax,当﹣1≤a<0时,在(0,+∞)上,g(x)>e0+a≥0,f′(x)>0,f(x)单调递增,无零点,不合题意;当a<﹣1时,当x>0时,g′(x)>0,则g(x)在(0,+∞)上单调递增,g(0)=1+a<0,g(1)=e>0,所以存在唯一的x0∈(0,1),使得g(x0)=0,且f(x)在(0,x0)上单调递减,在(x0,+∞)上单调递增,f(x0)<f(0)=0,先证当x>0时,,设,则,易知当0<x<2时,h′(x)<0,h(x)单减,当x>2时,h′(x)>0,h(x)单增,所以,则当x>0时,,所以,再证,设,则,易知当0<x<1时,m′(x)<0,m(x)单减,当x>1时,m′(x)>0,m(x)单增,所以m(x)≥m(1)=0,即,则由a<﹣1,可得,则当x>1+a2时,>0,此时f(x)在(0,+∞)上恰有一个零点,当﹣1<x<0时,g′(x)在(﹣1,0)上单调递增,,故存在唯一的x1∈(﹣1,0),使得g′(x1)=0,且g(x)在(﹣1,x1)上单调递减,在(x1,0)上单调递增,,故存在唯一的x2∈(﹣1,x1),使得g(x2)=0,所以f(x)在(﹣1,x2)上单调递增,在(x2,0)上单调递减,x→﹣1时,f(x)→﹣∞,f(0)=0,此时f(x)在(﹣1,0)上恰有一个零点,综上,实数a的取值范围为(﹣∞,﹣1).29.(2022•甲卷)已知函数f(x)=x3﹣x,g(x)=x2+a,曲线y=f(x)在点(x1,f(x1))处的切线也是曲线y=g(x)的切线.(1)若x1=﹣1,求a;(2)求a的取值范围.【解答】解:(1)由题意知,f(﹣1)=﹣1﹣(﹣1)=0,f'(x)=3x2﹣1,f'(﹣1)=3﹣1=2,则y=f(x)在点(﹣1,0)处的切线方程为y=2(x+1),即y=2x+2,设该切线与g(x)切于点(x2,g(x2)),g'(x)=2x,则g'(x2)=2x2=2,解得x2=1,则g(1)=1+a=2+2,解得a=3;(2)f'(x)=3x2﹣1,则y=f(x)在点(x1,f(x1))处的切线方程为,整理得,设该切线与g(x)切于点(x2,g(x2)),g'(x)=2x,则g'(x2)=2x2,则切线方程为,整理得,则,整理得,令,则h'(x)=9x3﹣6x2﹣3x=3x(3x+1)(x﹣1),令h'(x)>0,解得或x>1,令h'(x)<0,解得或0<x<1,则x变化时,h'(x),h(x)的变化情况如下表:x0(0,1)1(1,+∞)h′(x)﹣0+0﹣0+h(x)单调递减单调递增单调递减﹣1单调递增则h(x)的值域为[﹣1,+∞),故a的取值范围为[﹣1,+∞).30.(2020•海南)已知函数f(x)=aex﹣1﹣lnx+lna.(1)当a=e时,求曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线与两坐标轴围成的三角形的面积;(2)若f(x)≥1,求a的取值范围.【解答】解:(1)当a=e时,f(x)=ex﹣lnx+1,∴f′(x)=ex﹣,∴f′(1)=e﹣1,∵f(1)=e+1,∴曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程为y﹣(e+1)=(e﹣1)(x﹣1),当x=0时,y=2,当y=0时,x=,∴曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线与两坐标轴围成的三角形的面积S=×2×=.(2)方法一:由f(x)≥1,可得aex﹣1﹣lnx+lna≥1,即ex﹣1+lna﹣lnx+lna≥1,即ex﹣1+lna+lna+x﹣1≥lnx+x=elnx+lnx,令g(t)=et+t,则g′(t)=et+1>0,∴g(t)在R上单调递增,∵g(lna+x﹣1)≥g(lnx)∴lna+x﹣1≥lnx,即lna≥lnx﹣x+1,令h(x)=lnx﹣x+1,∴h′(x)=﹣1=,当0<x<1时,h′(x)>0,函数h(x)单调递增,当x>1时,h′(x)<0,函数h(x)单调递减,∴h(x)≤h(1)=0,∴lna≥0,∴a≥1,故a的范围为[1,+∞).方法二:由f(x)≥1可得aex﹣1﹣lnx+lna≥1,x>0,a>0,即aex﹣1﹣1≥lnx﹣lna,设g(x)=ex﹣x﹣1,∴g′(x)=ex﹣1>0恒成立,∴g(x)在(0,+∞)单调递增,∴g(x)>g(0)=1﹣0﹣1=0,∴ex﹣x﹣1>0,即ex>x+1,再设h(x)=x﹣1﹣lnx,∴h′(x)=1﹣=,当0<x<1时,h′(x)<0,函数h(x)单调递减,当x>1时,h′(x)>0,函数h(x)单调递增,∴h(x)≥h(1)=0,∴x﹣1﹣lnx≥0,即x﹣1≥lnx∴ex﹣1≥x,则aex﹣1≥ax,此时只需要证ax≥x﹣lna,即证x(a﹣1)≥﹣lna,当a≥1时,∴x(a﹣1)>0>﹣lna恒成立,当0<a<1时,x(a﹣1)<0<﹣lna,此时x(a﹣1)≥﹣lna不成立,综上所述a的取值范围为[1,+∞).方法三:由题意可得x∈(0,+∞),a∈(0,+∞),∴f′(x)=aex﹣1﹣,易知f′(x)在(0,+∞)上为增函数,①当0<a<1时,f′(1)=a﹣1<0,f′()=a﹣a=a(﹣1)>0,∴存在x0∈(1,)使得f′(x0)=0,当x∈(1,x0)时,f′(x)<0,函数f(x)单调递减,∴f(x)<f(1)=a+lna<a<1,不满足题意,②当a≥1时,ex﹣1>0,lna>0,∴f(x)≥ex﹣1﹣lnx,令g(x)=ex﹣1﹣lnx,∴g′(x)=ex﹣1﹣,易知g′(x)在(0,+∞)上为增函数,∵g′(1)=0,∴当x∈(0,1)时,g′(x)<0,函数g(x)单调递减,当x∈(1,+∞)时,g′(x)>0,函数g(x)单调递增,∴g(x)≥g(1)=1,即f(x)≥1,综上所述a的取值范围为[1,+∞).方法四:∵f(x)=aex﹣1﹣lnx+lna,x>0,a>0,∴f′(x)=aex﹣1﹣,易知f′(x)在(0,+∞)上为增函数,∵y=aex﹣1在(0,+∞)上为增函数,y=在0,+∞)上为减函数,∴y=aex﹣1与y=在0,+∞)上有交点,∴存在x0∈(0,+∞),使得f′(x0)=a﹣=0,则a=,则lna+x0﹣1=﹣lnx0,即lna=1﹣x0﹣lnx0,当x∈(0,x0)时,f′(x)<0,函数f(x)单调递减,当x∈(x0,+∞)时,f′(x)>0,函数f(x)单调递增,∴f(x)≥f(x0)=a﹣lnx0+lna=﹣lnx0+1﹣x0﹣lnx0=﹣2lnx0+1﹣x0≥1∴﹣2lnx0﹣x0≥0设g(x)=﹣2lnx﹣x,易知函数g(x)在(0,+∞)上单调递减,且g(1)=1﹣0﹣1=0,∴当x∈(0,1]时,g(x)≥0,∴x0∈(0,1]时,﹣2lnx0﹣x0≥0,设h(x)=1﹣x﹣lnx,x∈(0,1],∴h′(x)=﹣1﹣<0恒成立,∴h(x)在(0,1]上单调递减,∴h(x)≥h(1)=1﹣1﹣ln1=0,当x→0时,h(x)→+∞,∴lna≥0=ln1,∴a≥1.方法五:f(x)≥1等价于aex﹣1﹣lnx+lna≥1,该不等式恒成立.当x=1时,有a+lna≥1,其中a>0.设g(a)=a+lna﹣1,则g'(a)=1+>0,则g(a)单调递增,且g(1)=0.所以若a+lna≥1成立,则必有a≥1.∴下面证明当a≥1时,f(x)≥1成立.设h(x)=ex﹣x﹣1,∴h′(x)=ex﹣1,∴h(x)在(﹣∞,0)单调递减,在(0,+∞)单调递增,∴h(x)≥h(0)=1﹣0﹣1=0,∴ex﹣x﹣1≥0,即ex≥x+1,把x换成x﹣1得到ex﹣1≥x,∵x﹣1≥lnx,∴x﹣lnx≥1.∴f(x)=aex﹣1﹣lnx+lna≥ex﹣1﹣lnx≥x﹣lnx≥1,当x=1时等号成立.综上,a≥1.八.二次求导型(共1小题)31.(2020•新课标Ⅰ)已知函数f(x)=ex+ax2﹣x.(1)当a=1时,讨论f(x)的单调性;(2)当x≥0时,f(x)≥x3+1,求a的取值范围.【解答】解:(1)当a=1时,f(x)=ex+x2﹣x,f′(x)=ex+2x﹣1,设g(x)=f′(x),因为g′(x)=ex+2>0,可得g(x)在R上递增,即f′(x)在R上递增,因为f′(0)=0,所以当x>0时,f′(x)>0;当x<0时,f′(x)<0,所以f(x)在(0,+∞)上单调递增,在(﹣∞,0)上单调递减;(2)当

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