数学-导数大题练习30题答案_第1页
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文档简介

一.解答题(共30小题)1.已知函数f(x)=lnx+ax−2x(a∈R(Ⅰ)当a=﹣2时,求函数f(x)的单调区间;(Ⅱ)若函数f(x)有两个不同零点x1,x2(x1<x2),(ⅰ)求实数a的取值范围;(ⅱ)求证:x1•x22>a【解答】解:对函数f(x)求导,得f′(x)=1x+a2(I)当a=﹣2时,f′(x)=−4x−2因为函数f(x)的定义域为(0,+∞),由f′(x)>0,得0<x<1由f′(x)<0,得x>1所以函数f(x)的单调递增区间是(0,14),单调递减区间是(1(II)由f(x)=0,得lnx+ax−2x(i)函数f(x)有两个不同零点x1,x2(x1<x2),等价于方程a=2x−设t=x,即方程a2=设g(t)=t−lntg′(t)=1−1−lnt再设u(t)=t2+lnt﹣1,所以函数u(t)在(0,+∞)上单调递增,注意到u(1)=0,所以当0<t<1时,u(t)<0,当t>1时,u(t)>0.所以g(t)在(0,1)上单调递减,在(1,+∞)上单调递增.当t→0时,g(t)→+∞,当t→+∞时,g(t)→+∞,当t=1时,g(t)=1,只需a2即所求a>2,即实数a的取值范围是(2,+∞).(ii)注意到t1=x1,t2=x2,要证x1•x22>a24,只需证t由(i)知,0<t1<1<t2,故有a2=t2−lnt2下面证明:t1•t2>1.设h(t2)=g(t2)﹣g(1t2)=(t2−lnt2t2)﹣(1t2−ln1有h′(t2)=1+1t22−(1−1t22)lnt2﹣(t2所以函数h(t2)在(1,+∞)上单调递减,所以h(t2)<h(1)=0,所以g(t2)﹣g(1t2)<0,故有g(1t2)>g(t2)=g又0<1t2<1,0<t1<1,且g(t)在(0,1)上单调递减,所以1t2<t1因此t1•t22>a2.已知函数f(x)=1+x2ekx,g(x)=2(Ⅰ)若函数f(x)没有极值点,求实数k的取值范围;(Ⅱ)若g(x)≤f(x)对任意的x∈R恒成立,求实数k和a所满足的关系式,并求实数k的取值范围.【解答】解:(Ⅰ)函数f(x)=1+x2f′(x)=2x因为函数f(x)没有极值点,所以f′(x)≥0或f′(x)≤0恒成立,当k=0时,f(x)=1+x2,有极值点,不符合题意;当k≠0时,则Δ=4﹣4k2≤0,解得k≥1或k≤﹣1,综上可得,实数k的取值范围是(﹣∞,﹣1]∪[1,+∞).(Ⅱ)由题意得,对任意的x∈R,h(x)=1+x2ekx−因为h(0)=0,所以x=0是y=h(x)的极小值点,所以h′(0)=0,得a=﹣k,即对任意的x∈R,恒有(1+x2)eax≥2ax2+ax+1成立,其中a=﹣k,①当a>0时,当x→﹣∞时,(1+x2)eax→0,2ax2+ax+1→+∞,矛盾,舍;②当a≤0时,g(x)=2ax2+ax+1图象开口向下,过点(0,1),g′(x)=4ax+a,则g′(0)=a,所以g(x)在点(0,1)处的切线方程为y=ax+1,所以有ax+1≥2ax2+ax+1,下证(1+x2)eax≥ax+1,令m(x)=(1+ax)e﹣ax﹣(1+x2),又因为m′(x)=ae﹣ax﹣a(1+ax)e﹣ax﹣2x=﹣x(2+a2e﹣ax),当x∈(﹣∞,0)时,m′(x)>0,m(x)单调递增,当x∈(0,+∞)时,m′(x)<0,m(x)单调递减,所以m(x)≤m(0)=0,所以(1+x2)eax≥ax+1成立,所以(1+x2)eax≥ax+1≥2ax2+ax+1,综上所述,当k=﹣a≥0时,g(x)≤f(x)对任意的x∈R恒成立.3.已知函数f(x)=(x+1)lnx﹣x+1.(Ⅰ)若xf′(x)≤x2+ax+1,求a的取值范围;(Ⅱ)证明:(x﹣1)f(x)≥0.【解答】解:(Ⅰ)函数的定义域为(0,+∞)求导函数,可得f'(x)=x+1∴xf′(x)=xlnx+1,题设xf′(x)≤x2+ax+1等价于lnx﹣x≤a,令g(x)=lnx﹣x,则g′(x)=1当0<x<1时,g′(x)>0;当x≥1时,g′(x)≤0,∴x=1是g(x)的最大值点,∴g(x)≤g(1)=﹣1.…(6分)综上,a的取值范围是[﹣1,+∞).…(7分)(Ⅱ)由(Ⅰ)知,g(x)≤g(1)=﹣1,即lnx﹣x+1≤0;当0<x<1时,f(x)=(x+1)lnx﹣x+1=xlnx+(lnx﹣x+1)<0;…(10分)当x≥1时,f(x)=lnx+(xlnx﹣x+1)=lnx+x(lnx+1所以(x﹣1)f(x)≥0…(13分)4.已知a>1,函数f(x)=ex−12x2﹣ax﹣1,其中(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:x0<a.(参考数值:ln4.6≈1.53)【解答】证明:(Ⅰ)f′(x)=ex﹣x﹣a,f″(x)=ex﹣1>0在x∈(0,+∞)上恒成立,所以f′(x)在(0,+∞)上单调递增,f′(0)=1﹣a<0,f′(a)=ea﹣2a>(e﹣2)a>0,所以存在x1∈(0,a),使得f′(x1)=0,故f″(x)<0⇒x∈(0,x1),f(x)在(0,x1)上单调递减;f″(x)>0⇒x∈(x1,+∞),f(x)在(x1,+∞)上单调递增,又f(0)=0,所以f(x1)<0,当x→+∞时,f(x)→+∞,故由零点存在定理,f(x)在(x1,+∞)上有唯一零点,在(0,x1)上没有零点,所以函数f(x)在(0,+∞)上有唯一零点.(Ⅱ)由(Ⅰ)得:f(x)在(x1,+∞)上单调递增,且a>x1,x0>x1,故要证:x0<a,只要证f(x0)<f(a),即证:ea−32a2﹣1>0在设g(a)=ea−32a2﹣1,故g′(a)=ea﹣3a,g″(a)=e由g″(a)=0⇒a=ln3,所以g′(a)在(1,ln3)递减,在(ln3,+∞)递增,g′(1)=e﹣3<0,g′(ln3)=3﹣3ln3<0,g′(ln4.6)=4.6﹣3×ln4.6>4.6﹣3×1.53>0,所以存在x2∈(ln3,ln4.6),使得g′(x2)=0,所以g(a)在(1,x2)递减,(x2,+∞)递增,所以g(a)min=g(x3),因为g(1)=e−52>0,故只需证明g(x2)=e由g′(x2)=0⇒ex2=3x2,所以g(x2)=−32x22+3x2﹣1,x2∈由二次函数的单调性,得g(x2)>−32(ln4.6)2+3ln4.6﹣1>−3综上,得证.5.已知函数f(x)=31+x−4lnx8,g(x)=x4+mx3+nx2+mx+10,m,n∈(Ⅰ)求函数f(x)的单调区间;(Ⅱ)若对任意x1∈(0,+∞),总存在x2∈R,使得f(x1)=g(x2),求m2+n2的最小值.【解答】解:(1)首先函数f(x)的定义域为(0,+∞),f'(x)=321+x−4x,令f所以函数f(x)的单调递减区间为(0,8),单调递增区间为(8,+∞).(2)因为对任意x1∈(0,+∞),存在x2∈R,使得f(x1)=g(x2),所以{f(x)|x>0}⊆{g(x)|x∈R},由(1)知,f(x)≥f(8)=9,又x→+∞时,g(x)→+∞,且为连续函数,所以g(x)min≤9,故g(x)=9⇒x4+mx3+nx2+mx+1=0有解,显然x≠0,所以x2⇔t=x+1则关于t的方程t2+mt+n﹣2=0在(﹣∞,﹣2]∪[2,+∞)上有解,方法1(几何意义):将(m,n)看成直线tm+n+t2﹣2=0上的点,m2+n2看作点(m,n)到原点的距离的平方,则m2由t2+1∈[5,+∞),且函数y=x+9得m2+n方法2(柯西不等式):因为(m2+n2)(t2+1)≥(mt+n)2,所以m2下同方法1.综上,m2+n2的最小值为456.已知函数f(x)=lnxx2+a(x>0),其中(Ⅰ)讨论函数f(x)的单调性;(Ⅱ)若e2[(x﹣1)2(x+1)+lnx]<e2xlnx,求x的取值范围;(Ⅲ)当a=3e4时,若x1,x2为函数g(x)=f(x)﹣m(m∈R)的两个零点,试证明:4e2(x1+e2)(x【解答】解:(1)f'(x)=x+极值点即为f'(x)的变号零点,即a=2x2lnx﹣x2=x2(2lnx﹣1),记h(x)=x2(2lnx﹣1),h′(x)=4xlnx,令h′(x)>0,解得x>1;令h′(x)<0,解得0<x<1,故h(x)在区间(0,1)上单调递减,在区间(1,+∞)上单调递增,则h(x)≥h(1)=﹣1,当x→0+,h(x)→0,当x→+∞,h(x)→+∞,①当a≤﹣1时,f'(x)≤0在区间(0,−a)∪(−a,+∞)上恒成立,所以函数f(x)在区间②当﹣1<a<0时,则方程a=2x2lnx﹣x2=x2(2lnx﹣1)有两个根,记为x1,x2,不妨设x1<1<x2,因为ℎ(−a)<a,故当0<x<x1或x>x2时,f'(x)<0;当x1<x<−a或−a<x<x2时,f'(所以函数f(x)在(0,x1),(x2,+∞)上单调递增,在(x1,−a),(−a,x2)上单调递减.③当a>0时,则方程a=2x2lnx﹣x2=x2(2lnx﹣1)有一个根,记为x3,当0<x<x3时,f'(x)>0;当x>x3时,f'(x)<0,所以函数f(x)在(0,x3)上单调递增,在(x3,+∞)上单调递减.(2)e2[(x﹣1)2(x+1)+lnx]<e2xlnx,即(x﹣1)(x2﹣1)<e2(x﹣1)lnx﹣lnx,当x=1时,左边=右边(舍);当x>1时,x2﹣1>0,e2(x﹣1)﹣1>0,当x<1时,x2﹣1<0,e2(x﹣1)﹣1<0,即当x≠1时,(x2﹣1)•(e2(x﹣1)﹣1)>0,于是x−1e即将a=﹣1时,f(ex﹣1)<f(x),由(1)知,当a≤﹣1时,f(x)在(0,+∞)上单调递减,所以f(ex﹣1)<f(x)⇔ex﹣1>x(x∈(0,+∞)),由于y=ex﹣1与y=x在x=1处相切,且.y=ex﹣1为下凹函数,故x∈(0,1)∪(1,+∞).(3)f'(x)=x+即a=2x2lnx﹣x2=x2(2lnx﹣1),∵a=3e4,∴x0由(I)知:当a>0时,f(x)先增后减,不妨设1<xg(x1构造函数φ(x)=lnx−2(x−φ'(x)=1∴lnx<2(x−即lnx两式相减得:m(x即4eμ'(x)=1∴lnx>x即lnx两式相减得:m(x即m(x∴1e+e综上所述:4e7.已知函数f(x)=ax2+lnx(a∈R).(1)当a=12时,求f(x)在区间[1,(2)如果函数g(x),f1(x),f2(x),在公共定义域D上,满足f1(x)<g(x)<f2(x),那么就称g(x)为f1(x),f2(x)的“活动函数“.已知函数f1(x)=(a−12)x2+2ax+(1−a2)lnx,f2(x)=12x2+2ax.若在区间(1,+∞)上函数【解答】解:(1)当a=12时,f(x)=1对于x∈[1,e],有f'(x)>0,∴f(x)在区间[1,e]上为增函数,∴fmax(x)=f(e)=1+e(2)在区间(1,+∞)上,函数f(x)是f1(x),f2(x)的“活动函数”,则f1(x)<f(x)<f2(x)令p(x)=f(x)−f2(x)=(a−1且h(x)=f1(x)﹣f(x)=−12x2∵p'(x)=(2a−1)x−2a+1)若a>12,令p′(x)=0,得极值点x1=1,当x2>x1=1,即12<a<1时,在(x2,+∞)上有p′(此时p(x)在区间(x2,+∞)上是增函数,并且在该区间上有p(x)∈(p(x2),+∞),不合题意;当x2<x1=1,即a≥1时,同理可知,p(x)在区间(1,+∞)上,有p(x)∈(p(1),+∞),也不合题意;2)若a≤12,则有2a﹣1≤0,此时在区间(1,+∞)上恒有p′(从而p(x)在区间(1,+∞)上是减函数;要使p(x)<0在此区间上恒成立,只须满足p(1)=−a−1所以−12≤又因为h′(x)=﹣x+2a−a2x=−h(x)<h(1)=−12+2a综合可知a的范围是[−12,8.设函数f(x)=xlnx(x>0).(1)求函数f(x)的最小值;(2)设F(x)=ax2+f′(x)(a∈R),讨论函数F(x)的单调性;(3)斜率为k的直线与曲线y=f′(x)交于A(x1,y1)、B(x2,y2)(x1<x2)两点,求证:x1【解答】(1)解:f′(x)=lnx+1(x>0),令f′(x)=0,得x=1∵当x∈(0,1e)时,f′(x)<0;当x∈(1e∴当x=1e时,(2)F(x)=ax2+lnx+1(x>0),F'(x)=2ax+1①当a≥0时,恒有F'(x)>0,F(x)在(0,+∞)上是增函数;(6分)②当a<0时,令F′(x)>0,得2ax2+1>0,解得0<x<−令F′(x)<0,得2ax2+1<0,解得x>−综上,当a≥0时,F(x)在(0,+∞)上是增函数;当a<0时,F(x)在(0,−12a(3)证:k=f'(要证x1<1k<x2则只要证1<t−1lnt<t,由t>1知lnt>0,故等价于证lnt<t﹣1<tlnt①设g(t)=t﹣1﹣lnt(t≥1),则g'(t)=1−1t≥0(t≥1),故g∴当t>1时,g(t)=t﹣1﹣lnt>g(1)=0,即t﹣1>lnt(t>1).②设h(t)=tlnt﹣(t﹣1)(t≥1),则h′(t)=lnt≥0(t≥1),故h(t)在[1,+∞)上是增函数,∴当t>1时,h(t)=tlnt﹣(t﹣1)>h(1)=0,即t﹣1<tlnt(t>1).由①②知(*)成立,得证.(14分)9.已知函数f(x)=x+1x+alnx,a(1)讨论y=f(x)在区间[1,e]上的单调性;(2)若对任意的x∈[1,e],都有2e≤f(x)≤2e恒成立,求实数【解答】解:函数f(x)=x+1x+alnx,a∈R(1)f'(x)=1−1x2+ax=x2方程x2+ax﹣1=0,有两个不同的根m=−a+a2+4当x∈(0,m)时,f‘(x)<0,f(x)递减,当x∈(m,+∞)时,f‘(x)>0,f(x)递增;当0<m≤1时,即0<−a+a2+42≤1,得a≥0时,函数当1<m<e时,即1<−a+a2+42<e,得1e−e<a<0,f(当m≥e时,a≤1e−e,f(x(2)根据(1)f(x)的单调性可知,当a≥0时,函数f(x)在[1,e]单调递增,f(1)=2>2e,f(e)=e+1e当a≤1e−e,f(x)在[1,e]递减;f(x)的最大值为f(1)=2,最小值f(e)=e+1e+a≥2当1e−e<a<0,f(x)在[1,m]递减,[m,e]递增,对任意的x∈[1,e],都有2e≤f(x)≤2e恒成立,又22e≤f(e)=e+1e只需f(x)的最小值为f(x1)=x1+因为x12+ax代入上式构造函数h(t)=t+1t+(1t−t)lnt,t∈(1,e),则h'(所以函数y=h(t)在(1,e)上单调递减,故h(t)>h(e)=2e成立,故1综上,实数a的取值范围是[1e−e,e10.已知函数f(x)=x﹣alnx.(Ⅰ)若f(x)≥1恒成立,求a的取值范围:(Ⅱ)在(Ⅰ)的条件下,f(x)=m有两个不同的根x1,x2,求证:x1+x2>m+1.【解答】解:(Ⅰ)f(x)=x﹣alnx,则f′(x)=1−ax=∴当a≤0时,∴f′(x)>0恒成立,∴f(x)在定义域(0,+∞)上单调递增,∵当x→0时,f(x)→﹣∞,不符合题意;当a>0时,令f′(x)=0,得x=a,∴x>a时,f′(x)>0;0<x<a时,f′(x)<0.∴f(x)在(0,a)上单调递减,在(a,+∞)上单调递增,∴f(x)min=f(a)=a﹣alna≥1.令g(x)=x﹣xlnx,则g′(x)=﹣lnx,易知g(x)在(0,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减.∴g(x)≤g(1)=1,∴a=1.∴a的取值范围为{1}.(Ⅱ)证明:由(Ⅰ)可得f(x)=x﹣lnx在x=1处取到极小值1,∵x→0时,f(x)→+∞,x→+∞时,f(x)→+∞,∴m>1,不妨设0<x1<1<x2,则要证明x1+x2>m+1,只需证明x2>m+1﹣x1.∵f(x)在(1,+∞)递增,且x2>m+1﹣x1>1,故只需证明f(x2)>f(m+1﹣x1),即证明m>f(m+1﹣x1),即证明m>m+1﹣x1﹣ln(m+1﹣x1),即证明1﹣x1﹣ln(m+1﹣x1)=1﹣x1﹣ln(x1﹣lnx1+1﹣x1)<0,即证明1﹣x1<ln(1﹣lnx1),即证明e1﹣x+lnx﹣1<0,令G(x)=e1﹣x+lnx﹣1(0<x<1),则G'(x)=−e∴G(x)在(0,1)上单调递增,又G(x)<G(1)=0,∴x1+x2>m+1成立.11.已知函数f(x)=12ax2+(1﹣2a)x﹣2lnx,a∈(1)讨论f(x)的单调性;(2)若不等式f(x)≥32在(0,1)上恒成立,求实数【解答】解:(1)∵f(x)=12ax2+(1﹣2a)x﹣2lnx,∴f′(x)=a①当a≥0时,令f′(x)<0,得0<x<2;令f′(x)>0,得x>2;②当a<0时,令f′(x)=0,得x=−1a或(Ⅰ)当−1a>2,即−12<a<0时,令f′(x)<0,得0<x<2或x>−1a(Ⅱ)当−1a=2时,即a=−12(Ⅲ)当−1a<2时,即a<−12时,令f′(x)<0,得0<x<−1a或x>2;令综上所述:当a≥0时,f(x)在(0,2)上递减,在(2,+∞)上递增;当−12<a<0时,f(x)在(0,2)和(−当a=−12时,f(当a<−12时,f(x)在(0,−1(2)由(1)得①当a≥−12时,f(∴f(1)=1−32a≥3②当a<−1(Ⅰ)当−1a≤1,即a≤﹣1时,f(x)在(0,−∴f(−1a)=2−12a+2ln(﹣a(Ⅱ)当−1a>1,即﹣1<a<−12∴f(1)=1−32a>74综上,实数a的取值范围为(﹣∞,−112.已知函数f(x)=x−1(1)求函数f(x)的单调区间和极值;(2)若函数y=g(x)对任意x满足g(x)=f(4﹣x),求证:当x>2,f(x)>g(x);(3)若x1≠x2,且f(x1)=f(x2),求证:x1+x2>4.【解答】解:(1)∵f(x)=x−1ex,∴f'(x令f'(x)=0,解得x=2.x(﹣∞,2)2(2,+∞)f'(x)+0﹣f(x)↗极大值1↘∴f(x)在(﹣∞,2)内是增函数,在(2,+∞)内是减函数.(3分)∴当x=2时,f(x)取得极大值f(2)=1(2)证明:g(x)=f(4−x)=3−xe4−x∴F'(x)=2−x当x>2时,2﹣x<0,2x>4,从而e4﹣e2x<0,∴F'(x)>0,F(x)在(2,+∞)是增函数.∴F(x)>F(2)=1(3)证明:∵f(x)在(﹣∞,2)内是增函数,在(2,+∞)内是减函数.∴当x1≠x2,且f(x1)=f(x2),x1、x2不可能在同一单调区间内.不妨设x1<2<x2,由(2)可知f(x2)>g(x2),又g(x2)=f(4﹣x2),∴f(x2)>f(4﹣x2).∵f(x1)=f(x2),∴f(x1)>f(4﹣x2).∵x2>2,4﹣x2<2,x1<2,且f(x)在区间(﹣∞,2)内为增函数,∴x1>4﹣x2,即x1+x2>4.(12分)13.已知函数f(x)=2(Ⅰ)若曲线y=f(x)在点P(1,f(1))处的切线与直线y=x+2垂直,求函数y=f(x)的单调区间;(Ⅱ)若对于∀x∈(0,+∞)都有f(x)>2(a﹣1)成立,试求a的取值范围;(Ⅲ)记g(x)=f(x)+x﹣b(b∈R).当a=1时,函数g(x)在区间[e﹣1,e]上有两个零点,求实数b的取值范围.【解答】解:(Ⅰ)直线y=x+2的斜率为1,函数f(x)的定义域为(0,+∞),因为f'(x)=−2x2+a所以,f(x)=2x+lnx−2,f'(x)=x−2x2.由f'(x)>0解得x>2;由所以f(x)的单调增区间是(2,+∞),单调减区间是(0,2).(Ⅱ)f'(x)=−2x2+ax=ax−2x2,由f'(所以,f(x)在区间(2a,+∞)所以,当x=2a时,函数f(x)取得最小值,ymin=f(2a).因为对于∀x∈所以,f(2a)>2(a−1)即可.则22a所以,a的取值范围是(0,2(Ⅲ)依题得g(x)=2x+lnx+x−2−b由g'(x)>0解得x>1;由g'(x)<0解得0<x<1.所以函数g(x)在区间(0,1)为减函数,在区间(1,+∞)为增函数.又因为函数g(x)在区间[e﹣1,e]上有两个零点,所以g(e解得1<b≤2e+e−1.所以,b14.设函数f(x)=x3﹣6x+5,x∈R(Ⅰ)求f(x)的单调区间和极值;(Ⅱ)若关于x的方程f(x)=a有3个不同实根,求实数a的取值范围.【解答】解:(Ⅰ)f'(x)=3(∴当x<−2∴f(x)的单调递增区间是(−∞,−2)和(当x=−2,f(x)有极大值5+4(Ⅱ)由(Ⅰ)的分析可知y=f(x)图象的大致形状及走向,∴当5−42即方程f(x)=α有三解.15.函数f(x)=lnx−1x,g(x)=ax+(1)若函数h(x)=f(x)﹣g(x)在(0,+∞)上单调递增,求实数a的取值范围;(2)若直线g(x)=ax+b是函数f(x)=lnx−1x图象的切线,求a+(3)当b=0时,若f(x)与g(x)的图象有两个交点A(x1,y1),B(x2,y2),试比较x1x2与2e2的大小.(取e为2.8,取ln2为0.7,取2为1.4)【解答】解:(1):h(x)=f(x)﹣g(x)=lnx−1x−ax则h′(x)=1x∵h(x)=f(x)﹣g(x)在(0,+∞)上单调递增,∴对∀x>0,都有h′(x)=1x即对∀x>0,都有a≤1∵1x+1故实数a的取值范围是(﹣∞,0];(2):设切点(x0,lnx0−1x0),则切线方程为y﹣(lnx0−1x0)=(1x0+1x02)(x﹣x0),即y=(,亦即y=(1x0+1x02令1x0=t,由题意得a=t+t2,b=﹣lnt令a+b=φ(t)=﹣lnt+t2﹣t﹣1,则φ′(x)=−1t+2t当t∈(0,1)时,φ'(t)<0,φ(t)在(0,1)上单调递减;当t∈(1,+∞)时,φ'(t)>0,φ(t)在(1,+∞)上单调递增,∴a+b=φ(t)≥φ(1)=﹣1,故a+b的最小值为﹣1;(Ⅲ):由题意知lnx1−1x1=ax1,lnx2两式相加得lnx1x2−x1+x2x1x两式相减得lnx2x1−x1−x即lnx2∴lnx1x2−x1+x2x1x2即lnx1x2﹣2×x1+不妨令0<x1<x2,记t=x令F(t)=lnt−2(t−1)t+1(t>1),则F′(t)∴F(t)=lnt−2(t−1)则F(t)>F(1)=0,∴lnt>2(t−1)t+1,则ln∴lnx1x2﹣2×x1+∴lnx1x2﹣2×x1+x2x1x2∴2lnx1x2−令G(x)=lnx−2x,则x>0时,G′(x)∴G(x)在(0,+∞)上单调递增,又ln2e−22e=∴G(x1x2)=lnx1x2则x1x即x1x2>2e2.16.设函数f(x)=lnx−12ax2﹣(Ⅰ)当a=b=12时,求函数f((Ⅱ)令F(x)=f(x)+12ax2+bx+ax(0<x≤3)若其图象上的任意点P(x0,y0)处切线的斜率(Ⅲ)当a=0,b=﹣1时,方程x2=2mf(x)(其中m>0)有唯一实数解,求m的值.【解答】解:(I)依题意,知f(x)的定义域为(0,+∞),当a=b=12时,f(x)=lnx−1令f'(x)=0,解得x=1.(∵x>0)因为g(x)=0有唯一解,所以g(x2)=0,当0<x<1时,f'(x)>0,此时f(x)单调递增;当x>1时,f'(x)<0,此时f(x)单调递减.所以f(x)的极大值为f(1)=−3(II)F(x)=lnx+ax,x∈(0,3],则有k=F'(x0)=所以a≥(−12x0当x0=1时,−12x所以a≥1(III)因为方程2mf(x)=x2有唯一实数解,所以x2﹣2mlnx﹣2mx=0有唯一实数解,设g(x)=x2﹣2mlnx﹣2mx,则g'(x)=2令g'(x)=0,x2﹣mx﹣m=0.因为m>0,x>0,所以x1=m−当x∈(0,x2)时,g'(x)<0,g(x)在(0,x2)上单调递减,当x∈(x2,+∞)时,g'(x)>0,g(x)在(x2,+∞)单调递增当x=x2时,g'(x2)=0,g(x)取最小值g(x2).(12′)则g(x2所以2mlnx2+mx2﹣m=0,因为m>0,所以2lnx2+x2﹣1=0(*)设函数h(x)=2lnx+x﹣1,因为当x>0时,h(x)是增函数,所以h(x)=0至多有一解.因为h(1)=0,所以方程(*)的解为x2=1,即m+m2+4m17.已知函数f(x)=(x3﹣6x2+3x+t)ex,t∈R.(1)若函数y=f(x)依次在x=a,x=b,x=c(a<b<c)处取到极值.①求t的取值范围;②若a+c=2b2,求t的值.(2)若存在实数t∈[0,2],使对任意的x∈[1,m],不等式f(x)≤x恒成立.求正整数m的最大值.【解答】解:(1)①f'(x)=(3x2﹣12x+3)ex+(x3﹣6x2+3x+t)ex=(x3﹣3x2﹣9x+t+3)ex∵f(x)有3个极值点,∴x3﹣3x2﹣9x+t+3=0有3个根a,b,c.令g(x)=x3﹣3x2﹣9x+t+3,g'(x)=3x2﹣6x﹣9=3(x+1)(x﹣3),g(x)在(﹣∞,﹣1),(3,+∞)上递增,(﹣1,3)上递减.∵g(x)有3个零点∴g(−1)>0g(3)<0∴﹣8<t②∵a,b,c是f(x)的三个极值点,∴x3﹣3x2﹣9x+t+3=(x﹣a)(x﹣b)(x﹣c)=x3﹣(a+b+c)x2+(ab+bc+ac)x﹣abc∴a+b+c=3∴b=1或−32(舍∵b∴a=1−23b=1c=1+2(2)不等式f(x)≤x,即(x3﹣6x2+3x+t)ex≤x,即t≤xe﹣x﹣x3+6x2﹣3x.转化为存在实数t∈[0,2],使对任意的x∈[1,m],不等式t≤xe﹣x﹣x3+6x2﹣3x恒成立.即不等式0≤xe﹣x﹣x3+6x2﹣3x在x∈[1,m]上恒成立.即不等式0≤e﹣x﹣x2+6x﹣3在x∈[1,m]上恒成立.设φ(x)=e﹣x﹣x2+6x﹣3,则φ'(x)=﹣e﹣x﹣2x+6.设r(x)=φ'(x)=﹣e﹣x﹣2x+6,则r'(x)=e﹣x﹣2,因为1≤x≤m,有r'(x)<0.故r(x)在区间[1,m]上是减函数.又r(1)=4﹣e﹣1>0,r(2)=2﹣e﹣2>0,r(3)=﹣e﹣3<0故存在x0∈(2,3),使得r(x0)=φ'(x0)=0.当1≤x<x0时,有φ'(x)>0,当x>x0时,有φ'(x)<0.从而y=φ(x)在区间[1,x0]上递增,在区间[x0,+∞)上递减.又φ(1)=e﹣1+4>0,φ(2)=e﹣2+5>0,φ(3)=e﹣3+6>0,φ(4)=e﹣4+5>0,φ(5)=e﹣5+2>0,φ(6)=e﹣6﹣3<0.所以当1≤x≤5时,恒有φ(x)>0;当x≥6时,恒有φ(x)<0;故使命题成立的正整数m的最大值为5.18.已知函数f(x)=ln(2ax+1)+x33−x2﹣2ax((1)若x=2为f(x)的极值点,求实数a的值;(2)若y=f(x)在[3,+∞)上为增函数,求实数a的取值范围;(3)当a=−12时,方程f(1﹣x)=(1−x)【解答】解:(1)f'(x)=2a因为x=2为f(x)的极值点,所以f'(2)=0.…(2分)即2a4a+1−2a=0,解得又当a=0时,f'(x)=x(x﹣2),从而x=2为f(x)的极值点成立.…(4分)(2)因为f(x)在区间[3,+∞)上为增函数,所以f'(x)=x[2a①当a=0时,f'(x)=x(x﹣2)≥0在[3,+∞)上恒成立,所以f(x)在[3,+∞)上为增函数,故a=0符合题意.…(6分)②当a≠0时,由函数f(x)的定义域可知,必须有2ax+1>0对x≥3恒成立,故只能a>0,所以2ax2+(1﹣4a)x﹣(4a2+2)≥0对x∈[3,+∞)上恒成立.…(7分)令g(x)=2ax2+(1﹣4a)x﹣(4a2+2),其对称轴为x=1−1因为a>0所以1−14a<1,从而g(x因为g(3)=﹣4a2+6a+1≥0,解得3−13因为a>0,所以0<a≤3+由①可得,a=0时,符合题意;综上所述,a的取值范围为[0,3+13(3)若a=−12时,方程f(1−x)=(1−x)问题转化为b=xlnx﹣x(1﹣x)2+x(1﹣x)=xlnx+x2﹣x3在(0,+∞)上有解,即求函数g(x)=xlnx+x2﹣x3的值域.…(11分)以下给出两种求函数g(x)值域的方法:方法1:因为g(x)=x(lnx+x﹣x2),令h(x)=lnx+x﹣x2(x>0),则ℎ'(x)=1所以当0<x<1,h′(x)>0,从而h(x)在(0,1)上为增函数,当x>1,h′(x)<0,从而h(x')在(1,+∞上为减函数,…(13分)因此h(x)≤h(1)=0.而x>1,故b=x•h(x)≤0,因此当x=1时,b取得最大值0.…(14分)方法2:因为g(x)=x(lnx+x﹣x2),所以g'(x)=lnx+1+2x﹣3x2.设p(x)=lnx+1+2x﹣3x2,则p'(x)=1当0<x<1+76时,p'(x)>0,所以p(x当x>1+76时,p'(x)<0,所以p(x因为p(1)=0,故必有p(1+76因此必存在实数x0∈(1e2,∴当0<x<x0时,g′(x)<0,所以g(x)在(0,x0)上单调递减;当x0<x<1,g′(x)>0,所以,g(x)在(x0,1)上单调递增;又因为g(x)=xlnx+x当x→0时,lnx+14<0,则g(x因此当x=1时,b取得最大值0.…(14分)19.已知函数f(x)=ln(12+12(Ⅰ)若x=12是函数f(x)的一个极值点,求(Ⅱ)求证:当0<a≤2时,f(x)在[1(Ⅲ)若对任意的a∈(1,2),总存在x0∈[12,1],使不等式f(x0)>m(1﹣【解答】解:由题得:f'(x)=1(Ⅰ)由已知,得f'(12)=0且a2−22a≠0,∴a2经检验:a=2符合题意.(2分)(Ⅱ)当0<a≤2时,∵a2−22a∴当x≥12时,x−a∴f'(x)≥0,故f(x)在[1(Ⅲ)a∈(1,2)时,由(Ⅱ)知,f(x)在[12,1]于是问题等价于:对任意的a∈(1,2),不等式ln(1记g(a)=ln(12+则g'(a)=1当m=0时,g'(a)=−a1+a<0,∴g(a)在区间(1,2)上递减,此时,g(a由于a2﹣1>0,∴m≤0时不可能使g(a)>0恒成立,故必有m>0,∴g'(a)=2ma若12m−1>1,可知g(a)在区间(1,min{2,12m−1})上递减,在此区间上,有g(a)<g(1)=0,与g这时,g'(a)>0,g(a)在(1,2)上递增,恒有g(a)>g(1)=0,满足题设要求,∴m>012m−1≤1所以,实数m的取值范围为[120.已知a为常数,a∈R,函数f(x)=x2+ax﹣lnx,g(x)=ex.(其中e是自然对数的底数)(Ⅰ)过坐标原点O作曲线y=f(x)的切线,设切点为P(x0,y0),求证:x0=1;(Ⅱ)令F(x)=f(x)g(x),若函数F(x)在区间(0,1]上是单调函数,求【解答】解:(I)f'(x)=2x+a−1x(过切点P(x0,y0)的切线的斜率k=2整理得x0显然,x0=1是这个方程的解,又因为y=x2+lnx﹣1在(0,+∞)上是增函数,所以方程x2+lnx﹣1=0有唯一实数解.故x0=1.…(6分)(Ⅱ)F(x)=f(x)g(x)=设ℎ(x)=−x2+(2−a)x+a−易知h'(x)在(0,1]上是减函数,从而h'(x)≥h'(1)=2﹣a.…(10分)(1)当2﹣a≥0,即a≤2时,h'(x)≥0,h(x)在区间(0,1)上是增函数.∵h(1)=0,∴h(x)≤0在(0,1]上恒成立,即F'(x)≤0在(0,1]上恒成立.∴F(x)在区间(0,1]上是减函数.所以,a≤2满足题意.…(12分)(2)当2﹣a<0,即a>2时,设函数h'(x)的唯一零点为x0,则h(x)在(0,x0)上递增,在(x0,1)上递减.又∵h(1)=0,∴h(x0)>0.又∵h(e﹣a)=﹣e﹣2a+(2﹣a)e﹣a+a﹣ea+lne﹣a<0,∴h(x)在(0,1)内有唯一一个零点x',当x∈(0,x')时,h(x)<0,当x∈(x',1)时,h(x)>0.从而F(x)在(0,x')递减,在(x',1)递增,与在区间(0,1]上是单调函数矛盾.∴a>2不合题意.综合(1)(2)得,a≤2.…(15分)21.设f(x)=px−px−(Ⅰ)若f(x)在其定义域内为单调递增函数,求实数p的取值范围;(Ⅱ)设g(x)=2ex,且p>0,若在[1,e]上至少存在一点x0,使得f(x0)>g(x0)成立,求实数【解答】解:(I)由f(x)=px−px−得f'(x)=p+p要使f(x)在其定义域(0,+∞)内为单调增函数,只需f′(x)≥0,即px2﹣2x+p≥0在(0,+∞)内恒成立,…(5分)从而P≥1.…(7分)(II)解法1:g(x)=2ex在[1,所以[g(x)]min=g(e)=2,[g(x)]max=g(1)=2e,即g(x)∈[2,2e].当0<p<1时,由x∈[1,e],得x−1故f(x)=p(x−1当P≥1时,由(I)知f(x)在[1,e]连续递增,f(1)=0<2,又g(x)在[1,e]上是减函数,∴原命题等价于[f(x)]max>[g(x)]min=2,x∈[1,e],…(12分)由[f(x)]max=f(e)=p(e−1综上,p的取值范围是(4ee解法2:原命题等价于f(x)﹣g(x)>0在[1,e)上有解,设F(x)=f(x)﹣g(x)=px−px−2∵F'(x)=p+=p∴F(x)是增函数,…(10分)∴[F(x)]max=F(e)>0,解得p>4e∴p的取值范围是(4ee22.已知函数f(x)=alnx+x2(a为实常数).(1)若a=﹣2,求证:函数f(x)在(1,+∞)上是增函数;(2)求函数f(x)在[1,e]上的最小值及相应的x值;(3)若存在x∈[1,e],使得f(x)≤(a+2)x成立,求实数a的取值范围.【解答】解:(1)当a=﹣2时,f(x)=x2﹣2lnx,当x∈(1,+∞),f'(x)=2((2)f'(x)=2x2+ax(x>0),当x∈[1,e],2x2+a∈[a若a≥﹣2,f'(x)在[1,e]上非负(仅当a=﹣2,x=1时,f'(x)=0),故函数f(x)在[1,e]上是增函数,此时[f(x)]min=f(1)=1.若﹣2e2<a<﹣2,当x=−a2时,f'(当1≤x<−a2时,f'(x)<0,此时f(当−a2<x≤e时,f'(x)>0,此时f(故[f(x)]min=f(−a若a≤﹣2e2,f'(x)在[1,e]上非正(仅当a=﹣2e2,x=e时,f'(x)=0),故函数f(x)在[1,e]上是减函数,此时[f(x)]min=f(e)=a+e2.综上可知,当a≥﹣2时,f(x)的最小值为1,相应的x值为1;当﹣2e2<a<﹣2时,f(x)的最小值为a2ln(−a2)−a2,相应的x值为−a2;当a≤﹣2e2时,f相应的x值为e.(3)不等式f(x)≤(a+2)x,可化为a(x﹣lnx)≥x2﹣2x.∵x∈[1,e],∴lnx≤1≤x且等号不能同时取,所以lnx<x,即x﹣lnx>0,因而a≥x2−2xx−lnx(x令g(x)=x2−2xx−lnx(x∈[1,当x∈[1,e]时,x﹣1≥0,lnx≤1,x+2﹣2lnx>0,从而g'(x)≥0(仅当x=1时取等号),所以g(x)在[1,e]上为增函数,故g(x)的最小值为g(1)=﹣1,所以a的取值范围是[﹣1,+∞).23.已知函数f(x)=2lnx﹣x2.(Ⅰ)求函数y=f(x)在[1(Ⅱ)如果函数g(x)=f(x)﹣ax的图象与x轴交于两点A(x1,0)、B(x2,0),且0<x1<x2.y=g′(x)是y=g(x)的导函数,若正常数p,q满足p+q=1,q≥p.求证:g′(px1+qx2)<0.【解答】解:(Ⅰ)由f(x)=2lnx﹣x2得到:f'(x)=∵x∈[12,2],故f′(x)=0在x=1有唯一的极值点,f(12)=−2ln2−14,f(2)=2ln2﹣4,且知f(2)<f(12)<f(1)(Ⅱ)∵g'(x)=2x−2x−a,又f(x)﹣ax=0有两个不等的实根x1则2lnx1于是g'=2∵2p≤1,x2>x1>0,∴(2p﹣1)(x2﹣x1)≤0要证:g′(px1+qx2)<0,只需证:2只需证:x2令x1x2=t,0<t<1,只需证:u(t)=1−t又∵u'∵p+q=1,q≥12,则qp≥1,∴q2p故知u′(t)>0∴u(t)在t∈(0,1)*u上为增函数,则u(t)<u(1)=0,从而知x2−x24.已知函数f(x)=13x3+bx2+cx+d,设曲线y=f(x)在与x轴交点处的切线为y=4x﹣12,f′(x)为f(x)的导函数,满足f′(2﹣x)=f′((Ⅰ)设g(x)=xf'(x),m>0,求函数g(x)在[0,m(Ⅱ)设h(x)=lnf′(x),若对一切x∈[0,1],不等式h(x+1﹣t)<h(2x+2)恒成立,求实数t的取值范围.【解答】(本小题满分14分)解:(Ⅰ)f′(x)=x2+2bx+c,∵f′(2﹣x)=f′(x),∴函数y=f′(x)的图象关于直线x=1对称,则b=﹣1.∵直线y=4x﹣12与x轴的交点为(3,0),∴f(3)=0,且f′(x)=4,即9+9b+3c+d=0,且9+6b+c=4,解得c=1,d=﹣3.则f(x)=1故f′(x)=x2﹣2x+1=(x﹣1)2,g(x)=x(x−1)2=x|x如图所示.当x2−x=14(ⅰ)当x<m≤12时,g(x)最大值为m﹣m(ⅱ)当12<m≤1+22时,g(ⅲ)当m>1+22时,g(x)最大值为m2(Ⅱ)h(x)=ln(x﹣1)2=2ln|x﹣1|,则h(x+1﹣t)=2ln|x﹣t|,h(2x+2)=2ln|2x+1|,∵当x∈[0,1]时,|2x+1|=2x+1,∴不等式2ln|x﹣t|<2ln|2x+1|恒成立等价于|x﹣t|<2x+1,且x≠t恒成立,由|x﹣t|<2x+1恒成立,得﹣x﹣1<t<3x+1恒成立,∵当x∈[0,1]时,3x+1∈[1,4],﹣x﹣1∈[﹣2,﹣1],∴﹣1<t<1,又∵当x∈[0,1]时,由x≠t恒成立,得t∉[0,1],因此,实数t的取值范围是﹣1<t<0.…(14分)25.已知二次函数g(x)对任意实数x都满足g(x﹣1)+g(1﹣x)=x2﹣2x﹣1,且g(1)=﹣1.令f(x)=2g(x+(1)求g(x)的表达式;(2)若函数f(x)在x∈[1,+∞)上的最小值为0,求m的值;(3)记函数H(x)=[x(x﹣a)2﹣1]•[﹣x2+(a﹣1)x+a﹣1],若函数y=H(x)有5个不同的零点,求实数a的取值范围.【解答】解:(1)设g(x)=ax2+bx+c,于是g(x﹣1)+g(1﹣x)=2a(x﹣1)2+2c=2(x﹣1)2﹣2,所以a=又g(1)=﹣1,则b=−12.所以(2)f(x)=2g(则f'(x)=2x+m−3令f'(x)=0,得x=−3m2(舍),x=①当m>1时,x1(1,m)m(m,+∞)f'(x)﹣0+f(x)1+m↘2m2﹣3m2lnm↗∴当x=m时,fmin令2m2﹣3m2lnm=0,得m=e②当0<m≤1时,f'(x)≥0在x∈[1,+∞)上恒成立,f(x)在x∈[1,+∞)上为增函数,当x=1时,fmin(x)=1+m,令m+1=0,得m=﹣1(舍).综上所述,所求m为m=e(3)记ℎ1(x)=x(x−a)2,ℎ2(x)=−x2+(a−1)x+a,则据题意有h(ⅰ)h2(x)﹣1=0有2个不同的实根,只需满足g(a−12)>1,∴a(ⅱ)h1(x)﹣1=0有3个不同的实根,因ℎ1令ℎ1'(x)=0,得x=a或1°当a3>a即a<0时,h1(x)在x=a处取得极大值,而h1(2°当a3=a即3°当a3<a即a>0时,h1(x)在x=a3因为(ⅰ)(ⅱ)要同时满足,故a>3下证:这5个实根两两不相等,即证:不存在x0使得h1(x0)﹣1=0和h2(x0)﹣1=0同时成立;若存在x0使得h1(x0)=h2(x0)=1,由h1(x0)=h2(x0),即x0得(x当x0=a时,f(x0)=g(x0)=0,不符合,舍去;当x0≠a时,有x02又由g(x0)=1,即−x0联立①②式,可得a=0;而当a=0时,H(x)=(x3﹣1)(﹣x2﹣x﹣1)=0没有5个不同的零点,故舍去,所以这5个实根两两不相等.综上,当a>3322时,函数y=26.已知函数f(x)=ln1(1)若f(x)是单调函数,求a的取值范围;(2)若f(x)有两个极值点x1,x2,证明:f(x1)+f(x2)>3﹣2ln2.【解答】解:(Ⅰ)f(x)=﹣lnx﹣ax2+x,f′(x)=−1x−2ax令Δ=1﹣8a.当a≥18时,△≤0,f′(x)≤0,f(当0<a<18时,Δ>0,方程2ax2﹣x+1=0有两个不相等的正根x1,x不妨设x1<x2,则当x∈(0,x1)∪(x2,+∞)时,f′(x)<0,当x∈(x1,x2)时,f′(x)>0,这时f(x)不是单调函数.综上,a的取值范围是[18(Ⅱ)由(Ⅰ)知,当且仅当a∈(0,18)时,f(x)有极小值点x1和极大值点x2且x1+x2=12a,x1x2f(x1)+f(x2)=﹣lnx1﹣ax12+x1﹣lnx2﹣a=﹣(lnx1+lnx2)−12(x1﹣1)−12(x2﹣1)+(x1=﹣ln(x1x2)+12(x1+x2)+1=ln(2a)令g(a)=ln(2a)+14a+1,a∈则当a∈(0,18)时,g′(a)=1a−14a所以g(a)>g(18)=3﹣2ln2,即f(x1)+f(x2)>3﹣2ln27.已知函数f(x)=−x3+x(Ⅰ)求实数b,c的值;(Ⅱ)求f(x)在区间[﹣1,2]上的最大值;(Ⅲ)对任意给定的正实数a,曲线y=f(x)上是否存在两点P、Q,使得△POQ是以O为直角顶点的直角三角形,且此三角形斜边中点在y轴上?说明理由.【解答】解:(Ⅰ)当x<1时,f(x)=﹣x3+x2+bx+c,则f'(x)=﹣3x2+2x+b.依题意得:f(0)=0f'(−1)=−5,即c=0−3−2+b=−5解得b=(Ⅱ)由(Ⅰ)知,f(x)=①当﹣1≤x<1时,f'(x)=−3x令f'(x)=0得x=0或x=当x变化时,f'(x),f(x)的变化情况如下表:x(﹣1,0)0(0,223(2f'(x)﹣0+0﹣f(x)单调递减极小值单调递增极大值单调递减又f(﹣1)=2,f(23)=427,f②当1≤x≤2时,f(x)=alnx.当a≤0时,f(x)≤0,f(x)最大值为0;当a>0时,f(x)在[1,2]上单调递增.∴f(x)在[1,2]最大值为aln2.综上,当aln2≤2时,即a≤2ln2时,f(当aln2>2时,即a>2ln2时,f(x)在区间[﹣1,2]上的最大值为(Ⅲ)假设曲线y=f(x)上存在两点P、Q满足题设要求,则点P、Q只能在y轴两侧.不妨设P(t,f(t))(t>0),则Q(﹣t,t3+t2),显然t≠1∵△PO

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