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第三章一元函数的导数及其应用第14讲导数的几何意义和四则运算1.D2.C解析:由f(x)=eq\f(3,ex+1)+x3,得f(x)+f(-x)=3,f′(x)=-eq\f(3ex,ex+12)+3x2,则f′(x)-f′(-x)=0,故f(2024)+f(-2024)+f′(2023)-f′(-2023)=3.3.A解析:由题知f′(x)=3x2,所以f′(-1)=3,又当x=-1时,a=x3+1=-1+1=0,所以曲线y=x3+1在点(-1,a)处的切线方程为y=3(x+1),即y=3x+3.4.D解析:因为f(x)=x3+2x2f′(1)+2,所以f′(x)=3x2+4xf′(1),所以f′(1)=3+4f′(1),即f′(1)=-1,f′(x)=3x2-4x,所以其图象在点x=2处的切线的斜率k=f′(2)=4=tanα,则sineq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(π,2)+α))coseq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3π,2)-α))=-cosαsinα=-eq\f(sinαcosα,sin2α+cos2α)=-eq\f(tanα,1+tan2α)=-eq\f(4,17).5.AD解析:对于A,y′=-sinx,若有sinx1·sinx2=-1,则当x1=2k1π+eq\f(π,2),x2=2k2π-eq\f(π,2)(k1,k2∈Z)时,结论成立;对于B,y′=eq\f(1,x)>0,所以不存在;对于C,y′=ex>0,也不存在;对于D,y′=2x,若有2x1·2x2=-1,则x1·x2=-eq\f(1,4),不妨取x1=-1,x2=eq\f(1,4),所以具有性质M.6.AC解析:由题意知f′(x)=ex.对于A,令f′(x)=ex=1,得x=0,所以曲线y=f(x)的切线斜率可以是1,A正确;对于B,令f′(x)=ex=-1,无解,所以曲线y=f(x)的切线斜率不可以是-1,B错误;对于C,设切点为(x0,ex0),由f′(x)=ex,得切线方程为y-ex0=ex0(x-x0).又切线过点(0,1),则1-ex0=-ex0·x0,则ex0=eq\f(1,1-x0),由图易知ex0=eq\f(1,1-x0)有且仅有一解为x0=0,所以切线方程为y-1=x,即y=x+1,所以过点(0,1)且与曲线y=f(x)相切的直线有且只有1条,C正确;对于D,设切点为(x0,ex0),则切线方程为y-ex0=ex0(x-x0).因为点(0,0)在切线上,所以ex0=x0ex0,解得x0=1,所以过点(0,0)且与曲线y=f(x)相切的直线有且只有1条,D错误.7.y=2x-1解析:由函数f(x)=x+lnx,知f′(x)=1+eq\f(1,x),把x=1代入f′(x)=1+eq\f(1,x),得切线的斜率k=1+1=2,则切线方程为y-1=2(x-1),即y=2x-1.8.eq\f(\r(,3),2)-eq\f(π,6)解析:设切点坐标为(x0,y0).因为y′=cosx,所以eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(y0=sinx0,,y0=\f(1,2)x0+b,,cosx0=\f(1,2).))因为x∈(0,π),所以x0=eq\f(π,3),y0=eq\f(\r(,3),2),所以b=y0-eq\f(1,2)x0=eq\f(\r(,3),2)-eq\f(π,6).9.7e2x-y-e2=0解析:因为f(x)=eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(1+log22-x,x<1,,ex,x≥1,))所以f(-2)=1+log24=3,f(ln4)=eln4=4,则f(-2)+f(ln4)=3+4=7.当x=2时,f(x)=ex,f′(x)=ex,则f′(2)=e2,f(2)=e2,所以曲线y=f(x)在点(2,f(2))处的切线方程为y-e2=e2(x-2),即e2x-y-e2=0.10.【解答】(1)根据题意,得f′(x)=3x2+1,所以曲线y=f(x)在点(2,-6)处的切线的斜率k=f′(2)=13,所以所求的切线方程为y=13x-32.(2)设切点为(x0,y0),则直线l的斜率为f′(x0)=3xeq\o\al(2,0)+1,所以直线l的方程为y=(3xeq\o\al(2,0)+1)(x-x0)+xeq\o\al(3,0)+x0-16.又直线l过点(0,0),则(3xeq\o\al(2,0)+1)(0-x0)+xeq\o\al(3,0)+x0-16=0,整理得xeq\o\al(3,0)=-8,解得x0=-2,所以y0=(-2)3+(-2)-16=-26,l的斜率k=13,所以直线l的方程为y=13x,切点坐标为(-2,-26).11.【解答】(1)因为f(x)=12-x2,所以f′(x)=-2x,设切点为(x0,12-xeq\o\al(2,0)),则-2x0=-2,即x0=1,所以切点为(1,11).由点斜式可得切线方程为y-11=-2(x-1),即2x+y-13=0.(2)显然t≠0,因为f(x)在点(t,12-t2)处的切线方程为y-(12-t2)=-2t(x-t).令x=0,得y=t2+12;令y=0,得x=eq\f(t2+12,2t),所以S(t)=eq\f(1,2)·(t2+12)·eq\f(t2+12,2|t|).不妨设t>0(t<0时结果一样),则S(t)=eq\f(t4+24t2+144,4t)=eq\f(1,4)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(t3+24t+\f(144,t))),所以S′(t)=eq\f(1,4)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(3t2+24-\f(144,t2)))=eq\f(3t4+8t2-48,4t2)=eq\f(3t2-4t2+12,4t2)=eq\f(3t-2t+2t2+12,4t2).由S′(t)>0,得t>2;由S′(t)<0,得0<t<2.所以S(t)在(0,2)上单调递减,在(2,+∞)上单调递增,所以t=2时,S(t)取得极小值,也是最小值,为S(2)=eq\f(16×16,8)=32.12.D解析:由eq\f(1,x)<1,得x<0或x>1,由log2(-x)≤1,得-2≤x<0,故A∩B=[-2,0).13.A解析:偶函数的图象关于y轴对称,奇函数的图象关于原点对称,根据这一特征,若f(x)是偶函数,则|f(x)|是偶函数,若f(x)是奇函数,则|f(x)|也是偶函数,所以“f(x)是偶函数”是“|f(x)|是偶函数”的充分不必要条件.14.【解答】(1)f(x)的图象是对称轴为x=eq\f(m,2),开口向上的抛物线,所以f(x)min=feq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(m,2)))=eq\f(m2,4)-eq\f(m2,2)-2=-eq\f(m2,4)-2=-3.因为m>0,解得m=2.由f(x)<1,得x2-2x-3<0,即(x-3)(x+1)<0,得-1<x<3,因此,不等式f(x)<1的解集为(-1,3).(2)由x2≤1,得-1≤x≤1,设函数g(x)=f(x)-2x=x2-(m+2)x-2,因为函数g(x)的图象是开口向上的抛物线,要使当x2≤1时,不等式f(x)-2x<0恒成立,即g(x)<0在[-1,1]上恒成立,则eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(g1<0,,g-1<0,))可得eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(1-m-2-2<0,,1+m<0,))解得-3<m<-1,所以实数m的取值范围是(-3,-1).第15讲导数与函数的单调性1.C解析:f(x)=alnx+bx2的定义域为(0,+∞),f′(x)=eq\f(a,x)+2bx.因为函数f(x)的图象在点(1,f(1))处的切线方程为y=x,所以eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(f1=b=1,,f′1=a+2b=1,))解得eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(b=1,,a=-1,))所以f′(x)=-eq\f(1,x)+2x,欲求y=f(x)的增区间,只需f′(x)=-eq\f(1,x)+2x>0,解得x>eq\f(\r(2),2),即函数y=f(x)的增区间为eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(\r(2),2),+∞)).2.A解析:要使f(x)=lnx+x2-bx在[1,+∞)上是增函数,则当x≥1时,f′(x)≥0恒成立.因为f(x)=lnx+x2-bx,所以f′(x)=eq\f(1,x)+2x-b≥0,即b≤eq\f(1,x)+2x恒成立.当x≥1时,令g(x)=eq\f(1,x)+2x(x≥1),g′(x)=2-eq\f(1,x2)=eq\f(2x2-1,x2)>0,故g(x)在[1,+∞)上单调递增,g(x)≥g(1)=3,故b≤3.3.D解析:因为f(-x)=f(x),所以f(-1)=f(1),又f(x+2)=f(2-x),所以feq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(5,2)))=feq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,2))).由导函数的图象得,当x∈(0,2)时,f′(x)>0,f(x)单调递增,所以feq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))<f(1)<feq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,2))),所以feq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))<f(-1)<feq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(5,2))).4.C解析:a=eq\f(ln2,2),b=eq\f(1,e)=eq\f(lne,e),c=eq\f(ln5,5).令f(x)=eq\f(lnx,x)(x>0),则f′(x)=eq\f(1-lnx,x2),当0<x<e时,f′(x)>0,当x>e时,f′(x)<0,所以f(x)在(0,e)上单调递增,在(e,+∞)上单调递减.因为2<e<5,所以f(2)<f(e),f(e)>f(5),因为f(2)-f(5)=eq\f(ln2,2)-eq\f(ln5,5)=eq\f(5ln2-2ln5,10)=eq\f(ln32-ln25,10)>0,所以f(2)>f(5),所以b>a>c.5.BD6.ABD解析:对于A,因为f′(x)>1,所以f(x)为增函数,故A正确;对于B,由g(x)=f(x)-x,g′(x)=f′(x)-1>0,可知g(x)为增函数,故B正确;对于C,f(3)=4,则f(2x-1)>4等价于f(2x-1)>f(3).又f(x)为增函数,所以2x-1>3,解得x>2,所以f(2x-1)>4的解集为(2,+∞),故C错误;对于D,f(2x-1)>2x等价于f(2x-1)-(2x-1)>1=f(3)-3,即g(2x-1)>g(3).又g(x)为增函数,所以2x-1>3,解得x>2,所以f(2x-1)>2x的解集为(2,+∞),故D正确.7.(-∞,1]解析:由题意知,f′(x)=ex-x-a.因为f(x)是R上的增函数,所以a≤ex-x恒成立.令y=ex-x,则y′=ex-1,所以当x∈(-∞,0)时,y′<0,y单调递减;当x∈(0,+∞)时,y′>0,y单调递增.所以ymin=1,故a≤1.8.(0,1)解析:因为函数f(x)=-eq\f(1,2)x2-3x+4lnx(x>0),所以f′(x)=-x-3+eq\f(4,x).因为函数f(x)=-eq\f(1,2)x2-3x+4lnx在(t,t+1)上不单调,所以f′(x)=-x-3+eq\f(4,x)在(t,t+1)上有变号零点,即eq\f(x2+3x-4,x)=0在(t,t+1)上有解,即x2+3x-4=0在(t,t+1)上有解.由x2+3x-4=0,得x=1或x=-4(舍去),所以1∈(t,t+1),所以t∈(0,1).9.eq\f(1,3)eq\b\lc\(\rc\](\a\vs4\al\co1(0,\f(1,3)))解析:f′(x)=3kx2+6(k-1)x,若f(x)的减区间是(0,4),则f′(4)=0,解得k=eq\f(1,3).若f(x)在(0,4)上为减函数,结合导函数的图象可知,必有-eq\f(2k-1,k)≥4,解得0<k≤eq\f(1,3).10.【解答】(1)f′(x)=-x2+2x+a-1.因为函数f(x)的图象在x=0处的切线与x轴平行,所以f′(0)=a-1=0,解得a=1,此时f(0)=-1≠0,满足题意.所以a=1.(2)由(1)得f(x)=-eq\f(1,3)x3+x2-1,f′(x)=-x2+2x=-x(x-2).令f′(x)=0,解得x=0或x=2.当x变化时,f′(x),f(x)的变化情况如下表:X(-∞,0)0(0,2)2(2,+∞)f′(x)-0+0-f(x)-1eq\f(1,3)所以函数f(x)的增区间为(0,2),减区间为(-∞,0),(2,+∞).11.【解答】(1)f′(x)=2x-eq\f(a,x).由已知得f′(1)=0,即2-a=0,解得a=2,经检验a=2满足题意,所以a=2.(2)h(x)=f(x)+g(x2)=x2-alnx+x2-ax=2x2-a(x+lnx),h′(x)=4x-aeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1+\f(1,x))),要使得h(x)=2x2-a(x+lnx)在区间(0,1]上单调递减,则h′(x)≤0,即4x-aeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1+\f(1,x)))≤0在区间(0,1]上恒成立.因为x∈(0,1],所以a≥eq\f(4x2,x+1).设函数F(x)=eq\f(4x2,x+1),则a≥F(x)max,F(x)=eq\f(4x2,x+1)=eq\f(4,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,x)))2+\f(1,x)).因为x∈(0,1],所以eq\f(1,x)∈[1,+∞),所以eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,x)))2+\f(1,x)))min=2,所以F(x)max=2,所以a的取值范围是[2,+∞).12.D13.ACD解析:由题设,a(x-1)(x+3)+2=ax2+2ax-3a+2>0的解集为(x1,x2),所以a<0,且eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(x1+x2=-2,,x1x2=\f(2,a)-3<0,))所以x1+x2+2=0,x1x2+3=eq\f(2,a)<0,则A,D正确;原不等式可化为f(x)=a(x-1)(x+3)>-2的解集为(x1,x2),而f(x)的零点分别为-3,1且图象开口向下,又x1<x2,如图,则由图可知x1<-3<1<x2,|x1-x2|>4,故B错误,C正确.(第13题)14.【解答】(1)因为f(x)是定义在R上的偶函数,当x≥0时,f(x)=2x+3,则当x<0时,-x>0,f(x)=f(-x)=2-x+3=2|x|+3.因此,对任意的x∈R,f(x)=2|x|+3.(2)由(1)得f(x)=2|x|+3,所以不等式f(2x)≥2f(x)⇔2|2x|+3≥2(2|x|+3),即2|2x|-2×2|x|-3≥0.令t=2|x|,则t≥1,于是t2-2t-3≥0,解得t≥3,所以|x|≥log23,得x≥log23或x≤-log23,从而不等式f(2x)≥2f(x)的解集为(-∞,-log23]∪[log23,+∞).第16讲导数与函数的极值、最值练习11.A2.A解析:当f′(x)>0时,函数单调递增,当f′(x)<0时,函数单调递减,根据极小值点的定义并结合导函数f′(x)在(a,b)内的图象知函数f(x)在开区间(a,b)内有1个极小值点.3.A解析:由题得f′(x)=2(x+1)-sin(x+1),f″(x)=2-cos(x+1)>0,所以f′(x)单调递增.又f′(-1)=0,所以当x<-1时,f′(x)<0,当x>-1时,f′(x)>0,所以f(x)在(-∞,-1)上单调递减,在(-1,+∞)上单调递增,x=-1为f(x)的极小值点,也是最小值点,即f(-1)=1+a=4,解得a=3.4.C解析:设运输成本为y元,由题意可得y=eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(104+\f(1,200)v3))·eq\f(500,v)=eq\f(5,2)v2+eq\f(5000000,v),则y′=5v-eq\f(5000000,v2)=eq\f(5v3-5000000,v2)=eq\f(5v3-106,v2)=eq\f(5v-102v2+102v+104,v2),所以当v=102时,y′=0.当60≤v<100时,y′<0,当100<v≤110时,y′>0,即函数在(60,100)上单调递减,在(100,110)上单调递增,所以当v=100时取得极小值即最小值,所以当v=100km/h时全程运输成本最低.5.ACD解析:f(x)的定义域为R,f′(x)=x2-4,令f′(x)=0,得x=-2或2,所以f(x)在(-∞,-2),(2,+∞)上单调递增,在(-2,2)上单调递减,故C正确.f(x)极大值=f(-2)=eq\f(1,3)×(-2)3-4×(-2)+2=eq\f(22,3),f(x)极小值=f(2)=eq\f(8,3)-8+2=-eq\f(10,3),故A正确.因为f(3)=-1,f(4)=eq\f(22,3),所以当x∈[3,4]时,f(x)的最大值为eq\f(22,3),最小值为-1,故B不正确.因为f′(0)=-4,所以曲线在点(0,2)处的切线方程为y-2=-4(x-0),即y=-4x+2,故D正确.6.BD解析:函数y=x-eq\f(1,x),则y′=1+eq\f(1,x2)>0,所以函数y=x-eq\f(1,x)在(-∞,0),(0,+∞)内单调递增,没有极值点;函数y=2|x|=eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(2x,x≥0,,2-x,x<0,))根据指数函数的图象与性质可得,当x<0时,函数y=2|x|单调递减,当x>0时,函数y=2|x|单调递增,所以函数y=2|x|在x=0处取得极小值;函数y=-2x3-x,则y′=-6x2-1<0,所以函数y=-2x3-x在R上单调递减,没有极值点;函数y=xlnx,则y′=lnx+1,当x∈eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,\f(1,e)))时,y′<0,函数单调递减,当x∈eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,e),+∞))时,y′>0,函数单调递增,当x=eq\f(1,e)时,函数取得极小值.7.(0,2)∪(2,+∞)解析:f′(x)=2x-a-2+eq\f(a,x)=eq\f(2x2-a+2x+a,x)=eq\f(2x-ax-1,x)(x>0),f′(x)=0有两个不等的正实数解,所以eq\f(a,2)>0且eq\f(a,2)≠1,解得a>0且a≠2.8.1解析:由题设知,f(x)=|2x-1|-2lnx的定义域为(0,+∞),所以当0<x≤eq\f(1,2)时,f(x)=1-2x-2lnx,此时f(x)单调递减;当eq\f(1,2)<x≤1时,f(x)=2x-1-2lnx,有f′(x)=2-eq\f(2,x)≤0,此时f(x)单调递减;当x>1时,f(x)=2x-1-2lnx,有f′(x)=2-eq\f(2,x)>0,此时f(x)单调递增.又f(x)在各分段的界点处连续,综上,当0<x≤1时,f(x)单调递减,当x>1时,f(x)单调递增,所以f(x)≥f(1)=1.9.eq\f(4,e)解析:由f(x)=(x2+ax+1)e-x,得f′(x)=(2x+a)e-x-(x2+ax+1)e-x,因为x=-1是函数f(x)=(x2+ax+1)e-x的极值点,所以f′(-1)=0,即(-2+a)e-(1-a+1)e=0,解得a=2,所以f(x)=(x2+2x+1)e-x,f′(x)=(2x+2)e-x-(x2+2x+1)e-x=(-x2+1)e-x.令f′(x)=0,则(-x2+1)e-x=0,得x=±1,当x变化时,f′(x)和f(x)的变化情况如下表:X(-∞,-1)-1(-1,1)1(1,+∞)f′(x)-0+0-f(x)极小值极大值所以当x=1时,函数f(x)取得极大值f(1)=4e-1=eq\f(4,e).10.【解答】(1)由题意知f(x)=eq\f(ex,x),求导得f′(x)=eq\f(exx-1,x2),所以f(1)=e,f′(1)=0,所以曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程为y=e.(2)f′(x)=eq\f(exx-1,x2)-a,令g(x)=eq\f(exx-1,x2)-a,则g′(x)=eq\f(exx2-2x+2,x3).因为对于∀x∈(-2,-1),g′(x)=eq\f(ex[x-12+1],x3)<0恒成立,所以g(x)在(-2,-1)上单调递减,即f′(x)在(-2,-1)上单调递减.因为f(x)在(-2,-1)上有极大值,所以f′(x)在(-2,-1)上存在“左正右负”变号零点.由零点存在性定理只需eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(f′-2>0,,f′-1<0,))即eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(-\f(3,4e2)-a>0,,-\f(2,e)-a<0,))所以-eq\f(2,e)<a<-eq\f(3,4e2),所以当函数f(x)在(-2,-1)上有极大值时,a的取值范围为eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(2,e),-\f(3,4e2))).11.【解答】(1)由题意可知,无盖方盒的棱长分别为x,a-2x,a-2x,所以方盒的容积V=(a-2x)2xeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0<x<\f(a,2))).(2)令V′(x)=-4(a-2x)x+(a-2x)2=(a-2x)(a-6x)=0eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0<x<\f(a,2))),解得x=eq\f(a,6),当eq\f(a,6)<x<eq\f(a,2)时,V′(x)<0,函数V(x)单调递减,当0<x<eq\f(a,6)时,V′(x)>0,函数V(x)单调递增,所以当x=eq\f(a,6)时,方盒的容积V最大.12.B解析:由f(x)=2feq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,x)))·eq\r(x)-1①,以eq\f(1,x)替换x,得feq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,x)))=2f(x)·eq\r(\f(1,x))-1②,把②代入①,可得f(x)=2eq\r(x)eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(2fx·\r(\f(1,x))-1))-1,即3f(x)=2eq\r(x)+1,所以f(x)=eq\f(2,3)eq\r(x)+eq\f(1,3)(x>0).13.B解析:由x3-x≠0,解得x≠0且x≠±1.令f(x)=eq\f(2x-2-x,x3-x),则f(-x)=eq\f(2-x-2x,-x3--x)=eq\f(2x-2-x,x3-x)=f(x),故函数f(x)=eq\f(2x-2-x,x3-x)为偶函数,其图象关于y轴对称,排除C;f(0.5)=eq\f(20.5-2-0.5,0.125-0.5)<0,排除D;f(10)=eq\f(210-2-10,1000-10)>1,排除A,选B.14.AC解析:对于A,a>b>0⇒eq\f(a,ab)>eq\f(b,ab)⇒eq\f(1,b)>eq\f(1,a),A正确;对于B,a-eq\f(1,b)>b-eq\f(1,a)⇔a-b+eq\f(1,a)-eq\f(1,b)>0⇔(a-b)·eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1-\f(1,ab)))>0,因为a-b>0,所以1-eq\f(1,ab)>0⇔ab>1,不等式不一定成立,B错误;对于C,a3-b3>2(a2b-ab2)⇔(a-b)(a2-ab+b2)>0,因为a-b>0,所以a2+b2-ab>0⇔(a-b)2+ab>0,不等式成立,C正确;对于D,eq\r(,a+1)-eq\r(,b+1)>eq\r(,a)-eq\r(,b)⇔eq\r(,a+1)-eq\r(,a)>eq\r(,b+1)-eq\r(,b),所以eq\f(1,\r(,a+1)+\r(,a))>eq\f(1,\r(,b+1)+\r(,b))⇔eq\r(,b+1)+eq\r(,b)>eq\r(,a+1)+eq\r(,a),不等式不成立,D错误.第16讲导数与函数的极值、最值练习21.D解析:由题意知,定义域为R,f′(x)=x2+x-c,要使函数f(x)有极值,则f′(x)必有两个不相等的实数根,则Δ=1+4c>0,解得c>-eq\f(1,4).2.D解析:当x<-2时,1-x>0,(1-x)f′(x)>0,则f′(x)>0,函数f(x)单调递增;当-2<x<1时,1-x>0,(1-x)f′(x)<0,则f′(x)<0,函数f(x)单调递减;当1<x<2时,1-x<0,(1-x)f′(x)>0,则f′(x)<0,函数f(x)单调递减;当x>2时,1-x<0,(1-x)f′(x)<0,则f′(x)>0,函数f(x)单调递增.所以函数f(x)的极大值为f(-2),极小值为f(2).3.B解析:因为函数y=eq\f(ax2,x-1)(x>1),所以y′=eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(ax2,x-1)))′=eq\f(2axx-1-ax2,x-12)=eq\f(ax2-2ax,x-12)=eq\f(axx-2,x-12),令y′=0,解得x=2或x=0(舍去).若函数在区间(1,+∞)上有最大值-4,则最大值必然在x=2处取得,所以eq\f(4a,1)=-4,解得a=-1,此时y′=eq\f(-xx-2,x-12),当1<x<2时,y′>0,当x>2时,y′<0,所以当x=2时,y取得最大值-4.4.D解析:因为f′(x)=x2-1=(x+1)(x-1),当-1<x<1时,f′(x)<0,当x>1时,f′(x)>0,所以f(x)的极小值为f(1),所以eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(m<1<6-m2,,fm≥f1,))得eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(-\r(,5)<m<1,,m3-3m+2=m-12m+2≥0,))得到-2≤m<1.5.ACD解析:由题得f′(x)=e2x+2xe2x-2x-1=e2x(2x+1)-(2x+1)=(2x+1)(e2x-1),当x<-eq\f(1,2)或x>0时,f′(x)>0,函数f(x)单调递增;当-eq\f(1,2)<x<0时,f′(x)<0,函数f(x)单调递减.所以-eq\f(1,2)和0分别是函数f(x)的极大值点和极小值点,所以A正确;f(x)在eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(-\f(1,2),0))上单调递减,所以B错误;函数f(x)的极大值为feq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(1,2)))=-eq\f(1,2)×e-1-eq\f(1,4)+eq\f(1,2)-eq\f(1,4)=-eq\f(1,2e),所以C正确;函数f(x)的极小值为f(0)=-eq\f(1,4),所以D正确.6.ABD解析:因为f(x)=eq\f(sinx,x+a)为偶函数,所以f(-x)=f(x),所以a=0.对于A,因为f(x)=eq\f(sinx,x),所以f′(x)=eq\f(xcosx-sinx,x2),所以f′eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3π,2)))=eq\f(4,9π2),所以曲线f(x)在x=eq\f(3π,2)处的切线斜率为eq\f(4,9π2),故A正确;对于B,令g(x)=sinx-x,则g′(x)=cosx-1,当x>0时,g′(x)≤0,所以g(x)单调递减,所以g(x)<g(0)=0,即sinx<x,所以f(x)=eq\f(sinx,x)<1.因为f(x)为偶函数,所以函数f(x)<1恒成立,故B正确;对于C,f′(x)=eq\f(xcosx-sinx,x2),令h(x)=xcosx-sinx,则h′(x)=cosx-xsinx-cosx=-xsinx,当x∈(0,π)时,h′(x)<0,所以h(x)在(0,π)上单调递减,所以h(x)<h(0)=0,即f′(x)=eq\f(xcosx-sinx,x2)<0在(0,π)上恒成立,因此函数f(x)=eq\f(sinx,x)在(0,π)上单调递减.又0<x1<x2<π,所以f(x1)>f(x2),故C错误;对于D,因为函数f(x)=eq\f(sinx,x)在[0,π]上单调递减,所以函数f(x)=eq\f(sinx,x)在eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,\f(π,2)))上也单调递减,所以f(x)=eq\f(sinx,x)>feq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(π,2)))=eq\f(2,π)在eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,\f(π,2)))上恒成立,即eq\f(2,π)<eq\f(sinx,x)在eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,\f(π,2)))上恒成立,即m的最大值为eq\f(2,π),故D正确.7.6解析:因为f′(x)=(x-c)2+2x(x-c)=3x2-4cx+c2,且函数f(x)=x(x-c)2在x=2处有极大值,所以f′(2)=0,即c2-8c+12=0,解得c=6或2.经检验当c=2时,函数f(x)在x=2处取得极小值,不符合题意,应舍去.故c=6.8.1-e解析:令f(x1)=f(x2)=t,如图,由图象可知t∈(-∞,-a).因为x1<x2,则x1-a=t,lnx2=t,得x1=t+a,x2=et,即x2-x1=et-t-a.令g(t)=et-t-a(t≤-a),则g′(t)=et-1(t≤-a),当-a≤0,即a≥0时,g′(t)≤0,则g(t)在(-∞,-a)上单调递减,所以g(t)min=g(-a)=e-a+a-a=e-a=e,解得a=-1(不满足,舍去);当-a>0,即a<0时,g′(0)=0,所以g(t)在(-∞,0)上单调递减,在(0,-a]上单调递增,所以g(t)min=g(0)=e0-0-a=e,解得a=1-e<0满足题意.综上可得,a=1-e.(第8题)9.eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,\f(1,8)))解析:函数f(x)=x2+aln(2x+1)的定义域为eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(1,2),+∞)),且f′(x)=2x+eq\f(2a,2x+1),令f′(x)=0,得2x2+x+a=0.设g(x)=2x2+x+a,其中x>-eq\f(1,2),则函数g(x)在eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(1,2),+∞))上有两个不相等的零点,所以eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(Δ=1-8a>0,,g\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(1,2)))=a>0,,-\f(1,4)>-\f(1,2),))解得0<a<eq\f(1,8).10.【解答】(1)当a=0时,f(x)=eq\f(3-2x,x2),则f′(x)=eq\f(2x-3,x3),所以f(1)=1,f′(1)=-4,此时,曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程为y-1=-4(x-1),即4x+y-5=0.(2)因为f(x)=eq\f(3-2x,x2+a),所以f′(x)=eq\f(-2x2+a-2x3-2x,x2+a2)=eq\f(2x2-3x-a,x2+a2).由题意可得f′(-1)=eq\f(24-a,a+12)=0,解得a=4,故f(x)=eq\f(3-2x,x2+4),f′(x)=eq\f(2x+1x-4,x2+42),令f′(x)=0,得x=-1或4,当x变化时,f′(x),f(x)的变化情况如下表:X(-∞,-1)-1(-1,4)4(4,+∞)f′(x)+0-0+f(x)极大值极小值所以函数f(x)的增区间为(-∞,-1),(4,+∞),减区间为(-1,4).当x<eq\f(3,2)时,f(x)>0;当x>eq\f(3,2)时,f(x)<0.所以f(x)max=f(-1)=1.f(x)min=f(4)=-eq\f(1,4).11.【解答】(1)当x∈(0,+∞)时,由题知f′(x)=lnx,当0<x<1时,f′(x)<0,f(x)在(0,1)上单调递减,当x>1时,f′(x)>0,f(x)在(1,+∞)上单调递增,所以当x∈(0,+∞)时,f(x)≥f(1)=-1.又因为f(0)=0,所以f(x)的最小值为f(1)=-1.(2)因为f(e)=0,f(0)=0,由(1)知当x∈[0,e]时,-1≤f(x)≤0.因为f′(e)=1,所以曲线f(x)在点(e,0)处的切线方程为y=x-e.令g(x)=xlnx-2x+e(0<x≤e),则g′(x)=lnx-1≤0,所以g(x)在(0,e]上单调递减,g(x)≥g(e)=0,所以f(x)≥x-e,所以曲线y=f(x)(0≤x≤e)在x轴、y轴、y=-1和y=x-e之间.设原点为O,y轴与y=-1的交点为A,y=-1和y=x-e的交点为B(e-1,-1),点(e,0)为C,所以曲线y=f(x)(0≤x≤e)在梯形OABC内部,所以S<S梯形OABC=(e-1)×1+eq\f(1,2)×1×1=e-eq\f(1,2).12.AC解析:对于A,f(-x)=eq\f(4,5)(-x)2=eq\f(4,5)x2=f(x)为偶函数,图象为开口向上的抛物线,f(1)=eq\f(4,5)<1,与题干图象相符;对于B,f(x)=x4为偶函数,但f(1)=1,与题干图象不相符;对于C,f(-x)=(-x)sin(-x)=xsinx=f(x),所以f(x)为偶函数.由f′(x)=sinx+xcosx,当0<x<eq\f(π,2)时,f′(x)>0,f(x)单调递增,且f(1)=sin1<1.记g(x)=sinx+xcosx,g′(x)=2cosx-xsinx.记h(x)=2cosx-xsinx,h′(x)=-3sinx-xcosx<0在(0,1)上恒成立,所以g′(x)在(0,1)上单调递减,而g′(1)=2cos1-sin1>0eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(因为tan1<tan\f(π,3)=\r(,3)<2)),所以g′(x)>0在(0,1)上恒成立,所以f(x)在(0,1)上为凹函数,与题干图象相符;对于D,f(-x)=eq\f(-x,-x2+1)=-f(x)为奇函数,与题干图象不相符.13.(1,+∞)解析:令g(x)=f(x)-1=ex-e-x-2x,定义域为R,且g(-x)=e-x-ex+2x=-g(x),所以g(x)=f(x)-1=ex-e-x-2x为奇函数.f(2x-3)+f(x)>2可变形为f(2x-3)-1>1-f(x),即g(2x-3)>-g(x)=g(-x).因为g′(x)=ex+e-x-2≥2eq\r(,ex·e-x)-2=0,当且仅当ex=e-x,即x=0时,等号成立,所以g(x)=f(x)-1=ex-e-x-2x在R上单调递增,所以2x-3>-x,解得x>1,所以所求的解集为(1,+∞).第17讲导数的综合应用第1课时导数与不等关系1.C解析:对于A,当x=-1时,2x<x2,所以A错误;对于B,C,构造函数f(x)=ex-x-1,f(0)=0,f′(x)=ex-1,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,所以f(x)在x=0处取得极小值也即最小值,所以f(x)≥f(0)=0,即ex-x-1≥0,ex≥x+1,所以B错误,C正确.对于D,当x>0时,x+eq\f(1,x)≥2eq\r(,x·\f(1,x))=2,当且仅当x=1时等号成立,所以D错误.2.A解析:由题设知a=eq\f(lne,e),b=eq\f(ln2,2)=eq\f(ln4,4),c=eq\f(ln3,3).令f(x)=eq\f(lnx,x)(x>0),则f′(x)=eq\f(1-lnx,x2),易知在(0,e)上,f(x)单调递增,在(e,+∞)上,f(x)单调递减,所以f(e)>f(3)>f(4)=f(2),所以a>c>b.3.A解析:令函数y=tanx-x,当x∈eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,\f(π,2)))时,y′=eq\f(1,cos2x)-1=tan2x≥0,所以函数y=tanx-x在区间eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,\f(π,2)))上单调递增,则tanα-α>tan0-0=0,即tanα>α,充分性成立;但是反之未必成立,比如取α=-eq\f(2π,3),易知taneq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(2π,3)))=eq\r(,3)>-eq\f(2π,3),满足tanα>α,但是不满足α∈eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,\f(π,2))).所以“α∈eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,\f(π,2)))”是“tanα>α”的充分不必要条件.4.B解析:设f(x)=lnx-x+1,则f′(x)=eq\f(1,x)-1=eq\f(1-x,x),当x∈(0,1)时,f′(x)>0,f(x)单调递增,当x∈(1,+∞)时,f′(x)<0,f(x)单调递减,所以f(x)≤f(1)=0,即lnx≤x-1,所以ln(a+b)≤a+b-1,所以a+b+c≤a+b-1,即c≤-1.又ac=b2>0,所以a<0.由a+b>0,可知b>-a>0,所以b2>a2,即ac>a2,所以c<a,所以c<a<b.5.ACD解析:对于A,构造新函数f(x)=1-eq\f(1,x)-lnx(x>0),所以f′(x)=eq\f(1,x2)-eq\f(1,x)=eq\f(1-x,x2),当x>1时,f′(x)<0,f(x)单调递减,当0<x<1时,f′(x)>0,f(x)单调递增,所以当x=1时,函数f(x)有最大值,且最大值为f(1)=0,即f(x)=1-eq\f(1,x)-lnx≤0⇒1-eq\f(1,x)≤lnx,不等式成立;对于B,构造新函数F(x)=x-1-lnx(x>0),所以F′(x)=1-eq\f(1,x)=eq\f(x-1,x),当x>1时,F′(x)>0,F(x)单调递增,当0<x<1时,F′(x)<0,F(x)单调递减,所以当x=1时,函数F(x)有最小值,且最小值为F(1)=0,即F(x)=x-1-lnx≥0⇒x-1≥lnx,不等式不成立;对于C,设g(x)=ex-x-1⇒g′(x)=ex-1,当x>0时,g′(x)>0,g(x)单调递增,当x<0时,g′(x)<0,g(x)单调递减,所以当x=0时,函数g(x)有最小值,且最小值为g(0)=0,即g(x)=ex-x-1≥0⇒ex≥x+1,不等式成立;对于D,设G(x)=sinx-x(0<x<π)⇒G′(x)=cosx-1,因为0<x<π,所以G′(x)<0,G(x)单调递减,所以当0<x<π时,G(x)<G(0)=0,即sinx-x<0⇒sinx<x,不等式成立.6.AC解析:构造函数f(x)=eq\f(sinx,ex),f′(x)=eq\f(cosx-sinx,ex)=eq\f(\r(,2)cos\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x+\f(π,4))),ex),当x=eq\f(π,4)时,f′(x)=0,当0<x<eq\f(π,4)时,f′(x)>0,当eq\f(π,4)<x<π时,f′(x)<0,所以f(x)在x=eq\f(π,4)处取最大值.因为x∈(0,π),所以sinx>0,所以f(x)>0,作出函数f(x)的大致图象如图所示.因为x<y,ex<ey,所以sinx<siny,A正确,B错误;因为0<x<eq\f(π,4),eq\f(π,4)<y<π,所以cosx=eq\r(,1-sin2x)>0,|cosy|=eq\r(,1-sin2y),所以cosx>|cosy|,从而cosx+cosy>0,C正确,D错误.(第6题)7.(-∞,1)解析:由题可知,函数f(x)=sinx-xcosx,则f′(x)=xsinx.若存在x∈(0,π),使得f′(x)>λx成立,即存在x∈(0,π),使得sinx>λ成立.当x∈(0,π)时,0<sinx<1,即λ<1.8.[0,+∞)解析:设函数g(x)=eq\f(fx+2,e\f(x,2)),则g′(x)=eq\f(f′x·e\f(x,2)-\f(1,2)·e\f(x,2)·[fx+2],e\f(x,2)2)=eq\f(2f′x-fx-2,2e\f(x,2)).因为2f′(x)-f(x)>2,所以g′(x)>0,所以g(x)在R上单调递增.又g(0)=f(0)+2=3,故不等式f(x)+2≥3eeq\f(x,2)可化为g(x)≥g(0),由g(x)的单调性可得该不等式的解集为[0,+∞).9.【解答】(1)由题意知,f′(x)=xex+ex=(x+1)ex,令f′(x)>0,得x>-1,令f′(x)<0,得x<-1,则f(x)在(-∞,-1)上单调递减,在(-1,+∞)上单调递增,所以f(x)的极小值为f(-1)=-eq\f(1,e),无极大值.(2)当x>0时,要证f(x)>g(x),即证ex>eq\f(lnx,x2).当0<x<1时,ex>0,eq\f(lnx,x2)<0,故ex>eq\f(lnx,x2)成立.当x≥1时,令F(x)=x2-lnx,则F′(x)=2x-eq\f(1,x)>0,F(x)在eq\b\lc\[\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(\r(2),2),+∞))上单调递增,所以当x≥1时,F(x)≥F(1)=1>0,所以x2>lnx,即eq\f(lnx,x2)<1.因为当x≥1时,ex≥e,所以当x≥1时,ex>eq\f(lnx,x2)⇒xex>eq\f(lnx,x).综上,当x>0时,不等式f(x)>g(x)成立.10.【解答】(1)要证不等式f(x)≤g(x)恒成立,即证lnx≤x-1恒成立.令h(x)=lnx-x+1,h′(x)=eq\f(1,x)-1=eq\f(1-x,x),当0<x<1时,h′(x)>0,当x>1时,h′(x)<0,所以h(x)在(0,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减,则h(x)=lnx-x+1≤h(1)=0,所以lnx≤x-1恒成立.(2)由(1)知lnx≤x-1,令x=1+eq\f(1,2k),k∈N*,则lneq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1+\f(1,2k)))<eq\f(1,2k),k∈N*,所以lneq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1+\f(1,2)))+lneq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1+\f(1,22)))+…+lneq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1+\f(1,2n)))<eq\f(1,2)+eq\f(1,22)+…+eq\f(1,2n)=1-eq\f(1,2n)<1,即eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1+\f(1,2)))·eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1+\f(1,22)))·eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1+\f(1,23)))·…·eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1+\f(1,2n)))<e.11.【解答】(1)因为f(x)=ax+b+cosx(a,b∈R),所以f′(x)=a-sinx,由题意得eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(f0=b+cos0=b+1=2,,f′0=a-sin0=a=\f(1,2),))所以a=eq\f(1,2),b=1.(2)由(1)得f(x)=eq\f(1,2)x+1+cosx,f′(x)=eq\f(1,2)-sinx.因为x∈[0,2π],所以当0≤x≤eq\f(π,6)时,f′(x)≥0,函数f(x)单调递增,当eq\f(π,6)<x<eq\f(5π,6)时,f′(x)<0,函数f(x)单调递减,当eq\f(5π,6)≤x≤2π时,f′(x)>0,函数f(x)单调递增,故当x=eq\f(π,6)时,函数f(x)取得极大值feq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(π,6)))=eq\f(1,2)×eq\f(π,6)+1+coseq\f(π,6)=1+eq\f(π,12)+eq\f(\r(,3),2).又f(0)=2,f(2π)=eq\f(1,2)×2π+1+cos2π=1+π+1=2+π,且2<1+eq\f(π,12)+eq\f(\r(,3),2)<2+π,故函数f(x)在[0,2π]上的最大值为2+π.第2课时导数与不等式恒成立(能成立)问题1.C解析:因为f(x)=eq\f(2,x)-lnx,满足f(x)≥a-x恒成立,所以a≤eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x+\f(2,x)-lnx))min.令g(x)=x+eq\f(2,x)-lnx,则g′(x)=1-eq\f(2,x2)-eq\f(1,x)=eq\f(x2-x-2,x2)=eq\f(x-2x+1,x2)(x>0),由g′(x)>0,得x>2,由g′(x)<0,得0<x<2,所以g(x)在(0,2)上单调递减,在(2,+∞)上单调递增,所以g(x)min=g(2)=3-ln2,于是a≤3-ln2,所以a的最大值为3-ln2.2.A解析:由题知不等式sinx-x≥ax对x∈[0,π]恒成立;当x=0时,显然成立;当x∈(0,π]时,a≤eq\f(sinx,x)-1恒成立.令f(x)=eq\f(sinx,x)-1,则f′(x)=eq\f(xcosx-sinx,x2),令g(x)=xcosx-sinx,则g′(x)=-xsinx≤0在(0,π]上恒成立,所以g(x)在(0,π]上单调递减,则g(x)<g(0)=0,所以f′(x)<0在(0,π]上恒成立,所以f(x)在(0,π]上单调递减,从而f(x)min=f(π)=-1,所以a≤-1.3.C解析:因为f(0)≥0,所以a≥0.当0≤a≤1时,f(x)=x2-2ax+2a=(x-a)2+2a-a2≥2a-a2=a(2-a)>0;当a>1时,f(1)=1>0,故当a≥0时,x2-2ax+2a≥0在(-∞,1]上恒成立.由x-alnx≥0在(1,+∞)上恒成立,得a≤eq\f(x,lnx)在(1,+∞)上恒成立.令g(x)=eq\f(x,lnx),则g′(x)=eq\f(lnx-1,lnx2),当x>e时,函数g(x)单调递增,当1<x<e时,函数g(x)单调递减,故g(x)min=g(e)=e,所以a≤e.综上可知,a的取值范围是[0,e].4.D解析:作出函数y=|f(x)|的图象与直线y=ax,如图所示.(第4题)由图可知当直线y=ax介于l与x轴之间时,符合题意,直线l为曲线的切线,且此时函数y=|f(x)|在第二象限内的解析式为y=x2-2x,y′=2x-2.当x=0时,直线l的斜率为-2,所以直线y=ax的斜率a∈[-2,0].5.ABD解析:f′(x)=ex-a,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,所以f(x)在x=lna处取得极小值也是最小值.由题意知,只需f(lna)>0恒成立即可,即elna-alna+1=a-alna+1>0.当a=1时,1-ln1+1=2>0,符合题意;当a=2时,2-2ln2+1=3-2ln2>0,符合题意;当a=3时,3-3ln3+1=4-3ln3>0,符合题意.由于a∈N*,所以C不符合题意.6.BCD解析:令F(x)=f(x)-lnx,则F′(x)=f′(x)-eq\f(1,x)<0,所以F(x)在(0,+∞)上单调递减.因为f(1)=1,所以F(1)=f(1)=1.对于A,F(e)<F(1)⇒f(e)-1<1⇒f(e)<2,故A错误;对于B,Feq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,e)))>F(1)⇒feq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,e)))+1>1⇒feq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,e)))>0,故B正确;对于C,因为x∈(1,e),所以F(x)<F(1)⇒f(x)-lnx<1,所以f(x)<1+lnx.又x∈(1,e),lnx∈(0,1),所以1+lnx∈(1,2),所以f(x)<2,故C正确;对于D,当x∈eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,e),1))时,eq\f(1,x)>x,F(x)>Feq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,x)))⇒f(x)-lnx>feq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,x)))+lnx⇒f(x)-feq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,x)))>2lnx.因为x∈eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,e),1)),所以lnx∈(-1,0),所以f(x)-feq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,x)))>-2⇒f(x)-feq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,x)))+2>0,故D正确.7.(-∞,8]解析:因为f(x)=eq\f(1,3)x3-alnx,所以f′(x)=x2-eq\f(a,x).又因为f(x)=eq\f(1,3)x3-alnx在(2,+∞)上单调递增,所以x2-eq\f(a,x)≥0在(2,+∞)上恒成立,即a≤x3在(2,+∞)上恒成立,只需a≤(x3)min,x∈(2,+∞).因为y=x3在(2,+∞)上单调递增,所以y=x3>23=8,所以a≤8.8.eq\f(1,2e)-4解析:由题意可知f(x)max≤g(x)max.f(x)=eq\f(lnx,x2)⇒f′(x)=eq\f(1-2lnx,x3),则f′(eq\r(,e))=0,当eq\r(,2)≤x<eq\r(,e)时,f′(x)>0;当eq\r(,e)<x≤eq\r(,3)时,f′(x)<0.所以f(x)在[eq\r(,2),eq\r(,e))上单调递增,在(eq\r(,e),eq\r(,3)]上单调递减,从而f(x)max=f(eq\r(,e))=eq\f(1,2e).g(x)=2x+a在[1,2]上单调递增,则g(x)max=g(2)=4+a,所以eq\f(1,2e)≤4+a,于是a≥eq\f(1,2e)-4,即a的最小值为eq\f(1,2e)-4.9.(-∞,0]解析:设g(x)=ex-2x+3,则g′(x)=ex-2.当x∈(-∞,ln2)时,g′(x)<0,函数g(x)单调递减,当x∈(ln2,+∞)时,g′(x)>0,函数g(x)单调递增,所以g(x)≥g(ln2)=2-2ln2+3=5-2ln2>0,故ex>2x-3.又因为f(ex)>f(2x-3)对任意x∈R恒成立,所以函数f(x)=eq\f(1,3)x3-4mx在R上为增函数,所以f′(x)≥0在R上恒成立,于是x2-4m≥0在R上恒成立,即m≤eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(x2,4)))min,所以m≤0,故实数m的取值范围为(-∞,0].10.【解答】(1)f′(x)=eq\f(1,x)-a=eq\f(1-ax,x),当a≤0时,f′(x)>0,f(x)单调递增;当a>0时,在eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,\f(1,a)))上,f′(x)>0,f(x)单调递增,在eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,a),+∞))上,f′(x)<0,f(x)单调递减.综上,当a≤0时,f(x)的增区间是(0,+∞),当a>0时,f(x)的增区间是eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,\f(1,a))),减区间是eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,a),+∞)).(2)g′(x)=eq\f(1,x)-eq\f(1,4)-eq\f(3,4)×eq\f(1,x2)=eq\f(-x2+4x-3,4x2)=eq\f(-x+1x-3,4x2),在区间(1,3)上,g′(x)>0,g(x)单调递增,在区间(3,+∞)上,g′(x)<0,g(x)单调递减,所以g(x)max=g(3)=ln3-eq\f(1,2).因为对任意的x1∈(0,+∞),存在x2∈(1,+∞),使得f(x1)<g(x2)成立,等价于f(x)max<g(x)max,由(1)知当a≤0时,f(x)无最值,当a>0时,f(x)max=feq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,a)))=-lna,所以-lna<ln3-eq\f(1,2),所以lna>lneq\f(\r(e),3),解得a>eq\f(\r(e),3).11.【解答】(1)由条件得f′(x)=eq\f(1,x)-eq\f(k,x2)(x>0),因为曲线y=f(x)在点(e,f(e))处的切线与x-2=0垂直,所以此切线的斜率为0,即f′(e)=0,则eq\f(1,e)-eq\f(k,e2)=0,得k=e,所以f′(x)=eq\f(1,x)-eq\f(e,x2)=eq\f(x-e,x2)(x>0).由f′(x)<0,得0<x<e,由f′(x)>0,得x>e.所以f(x)在(0,e)上单调递减,在(e,+∞)上单调递增,当x=e时,f(x)取得极小值f(e)=lne+eq\f(e,e)=2,故f(x)的减区间为(0,e),极小值为2.(2)条件等价于对任意x1>x2>0,f(x1)-x1<f(x2)-x2恒成立.设h(x)=f(x)-x=lnx+eq\f(k,x)-x(x>0),则h(x)在(0,+∞)上单调递减,即h′(x)=eq\f(1,x)-eq\f(k,x2)-1≤0在(0,+∞)上恒成立,得k≥-x2+x=-eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x-\f(1,2)))2+eq\f(1,4)(x>0)恒成立,所以k≥eq\f(1,4)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(对k=\f(1,4),h′x=0仅在x=\f(1,2)时成立)),故实数k的取值范围是eq\b\lc\[\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,4),+∞)).12.f(x)=x(答案不唯一)解析:如f(x)=x,f(xy)=xy,f(x)f(y)=xy,故f(xy)=f(x)f(y),f′(x)=1是偶函数,且f(x)在(0,+∞)上单调递增.13.【解答】(1)由题意知f(0)=0,解得a=-1,所以当x≥0时,f(x)=3x-1.当x<0时,-x>0,所以f(-x)=3-x-1.又f(x)为奇函数,所以f(x)=-f(-x),故当x<0时,f(x)=-3-x+1.综上,f(x)=eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(3x-1,x≥0,,-3-x+1,x<0.))(2)由f(x2-x)+f(4-mx)>0,得f(x2-x)>-f(4-mx).因为y=f(x)是奇函数,所以f(x2-x)>f(mx-4).当x≥0时,f(x)=3x-1,函数f(x)在[0,+∞)上单调递增,又f(x)是定义在R上的奇函数,所以y=f(x)在R上单调递增,所以x2-x>mx-4,即可得∀x∈R,x2-(m+1)x+4>0恒成立,由Δ=[-(m+1)]2-16<0,解得-5<m<3,所以m的取值范围为(-5,3).第3课时导数与函数零点1.D解析:由题得f′(x)=eq\f(x-3,3x),令f′(x)>0,解得x>3;令f′(x)<0,解得0<x<3.所以函数f(x)在区间(0,3)上单调递减,在区间(3,+∞)上单调递增,在点x=3处有极小值f(3)=1-ln3<0.又f(1)=eq\f(1,3)>0,f(e)=eq\f(e,3)-1<0,feq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,e)))=eq\f(1,3e)+1>0,所以f(1)·f(e)<0,f(1)·feq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,e)))>0,所以f(x)在区间eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,e),1))内无零点,在区间(1,e)内有零点.2.A解析:f(x)=x2-aex有三个零点,即方程a=eq\f(x2,ex)有三个根.不妨令g(x)=eq\f(x2,ex),则g′(x)=eq\f(x2-x,ex),故g(x)在(-∞,0)上单调递减,在(0,2)上单调递增,在(2,+∞)上单调递减,且g(0)=0,g(2)=eq\f(4,e2).当x∈R时,g(x)>0恒成立,当x→-∞时,g(x)→+∞,当x→+∞时,g(x)→0,故当a∈eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,\f(4,e2)))时,满足题意.3.D解析:由g(x)=0,得k=eq\f(lnx,x2)(x>0).令h(x)=eq\f(lnx,x2),则h′(x)=eq\f(1-2lnx,x3),令h′(x)=0,得x=eq\r(,e).当0<x<eq\r(,e)时,h′(x)>0,当x>eq\r(,e)时,h′(x)<0,故h(x)在(0,eq\r(,e))上单调递增,在(eq\r(,e),+∞)上单调递减,所以h(x)max=eq\f(1,2e),作出h(x)=eq\f(lnx,x2)的图象如图所示,由图知k∈eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,\f(1,2e))).(第3题)4.C解析:由题知f′(x)=eq\f(1,x)+eq\f(a,x2)=eq\f(x+a,x2),x∈[1,e].当a≥-1时,f′(x)≥0,f(x)在[1,e]上单调递增,不符合题意.当a≤-e时,f′(x)≤0,f(x)在[1,e]上单调递减,也不符合题意.当-e<a<-1时,若x∈[1,-a),则f′(x)<0,f(x)在[1,-a)上单调递减,若x∈(-a,e],则f′(x)>0,f(x)在(-a,e]上单调递增.又f(1)=0,所以f(x)在x∈[1,e]上有两个零点,只需f(e)=1-eq\f(a,e)+a≥0即可,解得eq\f(e,1-e)≤a<-1.综上,a的取值范围是eq\b\lc\[\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(e,1-e),-1)).5.BCD解析:由题意知x1,x2分别为直线y=-x与y=ex的图象和y=lnx的图象的交点的横坐标.因为函数y=ex与函数y=lnx互为反函数,所们这两个函数的图象关于直线y=x对称,而直线y=-x,y=x的交点是坐标原点,所以x1+x2=0,x1x2<0,x1∈(-1,0),x2∈(0,1),ex1+lnx2=-x1-x2=0,x1x2-x1+x2-1=(x1+1)(x2-1)<0,故x1x2-x1+x2<1.6.AC解析:由题知,f′(x)=3x2-1,令f′(x)>0,得x>eq\f(\r(,3),3)或x<-eq\f(\r(,3),3),令f′(x)<0,得-eq\f(\r(,3),3)<x<eq\f(\r(,3),3),所以f(x)在eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(\r(,3),3),\f(\r(,3),3)))上单调递减,在eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-∞,-\f(\r(,3),3))),eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(\r(,3),3),+∞))上单调递增,所以x=±eq\f(\r(,3),3)是极值点,故A正确.因为feq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(\r(,3),3)))=1+eq\f(2\r(,3),9)>0,feq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(\r(,3),3)))=1-eq\f(2\r(,3),9)>0,f(-2)=-5<0,所以函数f(x)在eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-∞,-\f(\r(,3),3)))上有一个零点;当x≥eq\f(\r(,3),3)时,f(x)≥feq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(\r(,3),3)))>0,即函数f(x)在eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(\r(,3),3),+∞))上无零点.综上所述,函数f(x)只有一个零点,故B错误.令h(x)=x3-x,该函数的定义域为R,h(-x)=(-x)3-(-x)=-x3+x=-h(x),则h(x)是奇函数,(0,0)是h(x)图象的对称中心,将h(x)的图象向上平移1个单位长度后得到f(x)的图象,所以点(0,1)是曲线y=f(x)的对称中心,故C正确.令f′(x)=3x2-1=2,可得x=±1,又f(1)=f(-1)=1,当切点为(1,1)时,切线方程为y=2x-1,当切点为(-1,1)时,切线方程为y=2x+3,故D错误.7.1解析:因为f′(x)=2xex+(1+x2)ex=(1+x)2ex≥0,所以f(x)单调递增,又因为f(0)=0,所以
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