【文档说明】高考数学(理数)一轮复习03《导数及其应用》单元测试 (含详解).doc,共(19)页,496.000 KB,由MTyang资料小铺上传
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一、选择题:本题共12小题,每小题5分,共60分.在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的.1.(2016·西安模拟)已知曲线y=18x2的一条切线的斜率为12,则切点的横坐标为()A.4B.3C.2D.1
2解:y′=14x=12⇒x=2.故选C.2.函数f(x)=(4-x)ex的单调递减区间是()A.(-∞,4)B.(-∞,3)C.(4,+∞)D.(3,+∞)解:f′(x)=-ex+(4-x)ex=ex(3-x),令f′(
x)<0,由于ex>0,所以3-x<0,解得x>3.故选D.3.设函数f(x)是R上以5为周期的可导偶函数,则曲线y=f(x)在x=5处的切线的斜率为()A.-15B.0C.15D.5解:因为f(x)是R
上的可导偶函数,所以f(x)的图象关于y轴对称,所以f(x)在x=0处取得极值,即f′(0)=0,又f(x)的周期为5,所以f′(5)=0,即曲线y=f(x)在x=5处的切线的斜率为0.故选B.4.已知函数f(
x)=-x3+ax2-x-1在R上是单调函数,则实数a的取值范围是()A.(-∞,-3]∪[3,+∞)B.[-3,3]C.(-∞,-3)∪(3,+∞)D.(-3,3)解:因为f′(x)=-3x2+2a
x-1≤0在R上恒成立,所以Δ=4a2-12≤0,解得-3≤a≤3.故选B.5.已知函数f′(x),g′(x)分别是二次函数f(x)和三次函数g(x)的导函数,它们在同一直角坐标系下的图象如图所示,设函数h(x)=f(x)-g(x),则()
A.h(1)<h(0)<h(-1)B.h(1)<h(-1)<h(0)C.h(0)<h(-1)<h(1)D.h(0)<h(1)<h(-1)解:由图象可知f′(x)=x,g′(x)=x2,则f(x)=12x2+m,g(x)=13x3+n,其中m,n为常数
,则h(x)=12x2-13x3+m-n,得h(0)=m-n,h(1)=16+m-n,h(-1)=56+m-n,故h(0)<h(1)<h(-1).故选D.6.如图所示,在一个边长为1的正方形AOBC内,曲线y=x2和曲线y=x围
成一个叶形图(阴影部分),向正方形AOBC内随机投一点(该点落在正方形AOBC内任何一点是等可能的),则所投的点落在叶形图内部的概率是()A.12B.13C.14D.16解:依题意知,题中的正方形区域的面积为12=1,阴影区域的面积等于01(x-x2)dx=23x32-
13x3|10=13,因此所投的点落在叶形图内部的概率等于13.故选B.7.(2016·长沙模拟)等差数列{an}中的a1,a4033是函数f(x)=13x3-4x2+6x-1的极值点,则log2a2017等于()A.2B.3C
.4D.5解:f′(x)=x2-8x+6,因此a1,a4033是方程x2-8x+6=0的两根,由韦达定理有a1+a4033=8,所以2a2017=8,a2017=4,故log2a2017=log24=2.故选A.8.(2017·全国卷Ⅱ)若x=-2是函数f(x)=(x2+ax-1
)·ex-1的极值点,则f(x)的极小值为()A.-1B.-2e-3C.5e-3D.1解:f′(x)=(2x+a)ex-1+(x2+ax-1)ex-1=[x2+(a+2)x+a-1]ex-1.因为x=-2是函数f(x)=(
x2+ax-1)ex-1的极值点,所以-2是x2+(a+2)x+a-1=0的根,所以a=-1,f′(x)=(x2+x-2)ex-1=(x+2)(x-1)ex-1.令f′(x)>0,解得x<-2或x>1,令f′(x)<0,解得-2<x<1,所以f(x)在(-∞,-2)上单调递
增,在(-2,1)上单调递减,在(1,+∞)上单调递增,所以当x=1时,f(x)取得极小值,且f(x)极小值=f(1)=-1.故选A.9.做一个圆柱形锅炉,容积为V,两个底面的材料每单位面积的价格为a元,侧面的材料每单位面积的价格为b元,当造价最低时,锅炉的底面直径与高的比为
()A.abB.a2bC.baD.b2a解:如图,设圆柱的底面半径为R,高为h,则V=πR2h.设造价为y=2πR2a+2πRhb=2πaR2+2πRb·VπR2=2πaR2+2bVR,所以y′=4πaR-2bVR2.令y′=0,得2Rh=ba.故选C.10
.(2018·广东五校一诊)已知函数f(x)=x(lnx-ax)有极值,则实数a的取值范围是()A.-∞,12B.0,12C.-∞,12D.0,12解:f(x)=xlnx-ax2(x>0),f′(x)=lnx
+1-2ax.令g(x)=lnx+1-2ax,因为函数f(x)有极值,则g(x)在(0,+∞)上有变号零点.g′(x)=1x-2a=1-2axx.①当a≤0时,g′(x)>0,则函数g(x)在(0,+∞)上单调递增.x→0时,g(x)→-∞;x→+∞时,g(x)→+∞,符合题意.
②当a>0时,由g′(x)=0得x=12a,可知g(x)在0,12a上递增,在12a,+∞上递减,要使g(x)在(0,+∞)上有变号零点,需g12a>0,即ln12a>0,12a>1,则0<a<12.综上知a<12.另解:令g(x)=0⇒2a=1
+lnxx,令h(x)=1+lnxx,则h′(x)=-lnxx2,从而知h(x)∈(-∞,1].要使g(x)在(0,+∞)上有变号零点,需2a<1,即a<12.故选A.11.设函数y=f(x)在(-∞,+∞)内有定义.对于给定的正数K,定义函数fk(x)=
f(x),f(x)≤K,K,f(x)>K.取函数f(x)=2-x-e-x.若对任意的x∈(-∞,+∞),恒有fk(x)=f(x),则()A.K的最大值为2B.K的最小值为2C.K的最大值为1D.K
的最小值为1解:由f′(x)=-1+e-x=0,知x=0,所以当x∈(-∞,0)时,f′(x)>0,当x∈(0,+∞)时,f′(x)<0,所以f(x)max=f(0)=1,即函数f(x)的值域是(-∞,1],
而要使fk(x)=f(x)在R上恒成立,结合条件应有f(x)≤K恒成立,可知D符合,此时fk(x)=f(x).故选D.12.(2018·湖北八校联考)下列命题为真命题的个数是()①ln3<3ln2;②lnπ<πe;③215<15;④3eln2<42.A.1
B.2C.3D.4解:观察各命题,构造函数f(x)=lnxx,f′(x)=2-lnx2xx,则易知f(x)在(0,e2)上单调递增,在(e2,+∞)上单调递减.对于①,ln33<ln44⇔ln33<2ln22⇔ln3<3ln2,①正确;对于②,lnππ>lnee⇔lnπ>
πe,②错误;对于③,ln1515>ln1616⇔ln1515>ln2⇔ln15>ln215⇔15>215,③正确;对于④,ln88<lne2e2⇔3ln222<2e⇔3eln2<42,④正确.故①③④正确.故选
C.二、填空题:本题共4小题,每小题5分,共20分.13.(2017·全国卷Ⅰ)曲线y=x2+1x在点(1,2)处的切线方程为________.解:y′=2x-1x2,y′|x=1=1,所以切线方程为y-2=x-1,即y=x+1.故填y=x+1.14.-339-x2dx
=________.解:由定积分的几何意义知,-339-x2dx表示圆x2+y2=9位于x轴上方部分(即半圆)的面积,所以-339-x2dx=12×π×32=9π2.故填9π2.15.(2018·江苏)若函数f(x)=2x3-ax2+1(a∈R)在(0,+∞)内有且只有一
个零点,则f(x)在[-1,1]上的最大值与最小值的和为.解:当x>0时,令f(x)=0,得a=2x+1x2,令g(x)=2x+1x2,x>0,则g′(x)=2-2x3,当0<x<1时,g′(x)<0,函数g(x)在(0,1)上单调递减;当x>1时,
g′(x)>0,函数g(x)在(1,+∞)上单调递增.所以x=1时,函数g(x)有最小值为g(1)=3.所以当a=3时,函数f(x)在(0,+∞)内有且只有一个零点.所以f(x)=2x3-3x2+1,f′(x)=6x2-6x.令f′(x)=0⇒x=0或x=1.当-1≤x<
0时,f′(x)>0,f(x)在[-1,0)上单调递增;当0<x<1时,f′(x)<0,f(x)在(0,1)上单调递减,所以在[-1,1]上的最大值为f(0)=1,最小值为min{f(-1),f(1)}=min{-4,0}=-4.所以最大值与最小值的和为1-4=-3.故填-3.16
.已知函数f(x)(x∈R)满足f(1)=1,f(x)的导数f′(x)<12,则不等式f(x2)<x22+12的解集为________.解:令F(x)=f(x)-12x,所以F′(x)=f′(x)-12,因为f′(x)<12,所以F′(
x)<0,即函数F(x)在R上单调递减,因为f(x2)<x22+12,所以f(x2)-x22<f(1)-12,即F(x2)<F(1),而函数F(x)在R上单调递减,所以x2>1,即x∈(-∞,-1)∪(1,+∞).故填(-∞,-1)∪(1,+∞).三、解答题:共
70分.解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤.17.(10分)已知函数f(x)=ax3+bx2+cx在点x0处取得极大值5,其导函数y=f′(x)的图象经过点(1,0),(2,0),如图所示.(1)求x0的值;(2)求a,b,c的值.解:(1)由图象可知,f′(x)随x变化的
情况如下表所示:x(-∞,1)1(1,2)2(2,+∞)f′(x)+0-0+可知当x=1时,f(x)取到极大值5,则x0=1.(2)f′(x)=3ax2+2bx+c,a>0,x=1,x=2为方程3ax2+2bx+c=0的两根,因此
a+b+c=5,-2b3a=3,c3a=2,解得a=2,b=-9,c=12.综上,a,b,c的值分别为2,-9,12.18.(12分)已知函数f(x)=x3-ax-1.(1)若f(x)在(-∞,+∞)上单调递增,求实数a的取值范围;(2)
是否存在实数a,使f(x)在(-1,1)上单调递减,若存在,求出a的取值范围;若不存在,请说明理由.解:(1)f′(x)=3x2-a,由Δ≤0,即12a≤0,解得a≤0,因此当f(x)在(-∞,+∞)上单调递增时,a的取值范围是(-∞,0
].(2)若f(x)在(-1,1)上单调递减,则对于任意x∈(-1,1),不等式f′(x)=3x2-a≤0恒成立,即a≥3x2恒成立,又x∈(-1,1),则3x2<3,因此a≥3,函数f(x)在(-1,1)上单调递减,实数a的取值范围是[3,+∞)
.19.(12分)(2016·北京)设函数f(x)=xea-x+bx,曲线y=f(x)在点(2,f(2))处的切线方程为y=(e-1)x+4.求:(1)a,b的值;(2)f(x)的单调区间.解:(1)因为f(x)=xea-x+bx,所以f′(x)=ea-x-x
ea-x+b=(1-x)ea-x+b.因为曲线y=f(x)在点(2,f(2))处的切线方程为y=(e-1)x+4,所以f(2)=2(e-1)+4,f′(2)=e-1,即f(2)=2ea-2+2b=2(e-1)+4=2(e+1),①f′(2)=(1-2)ea-2+b=e-1
.②由①②解得a=2,b=e.(2)由(1)可知f(x)=xe2-x+ex,f′(x)=(1-x)e2-x+e.令g(x)=(1-x)e2-x,所以g′(x)=-e2-x-(1-x)e2-x=(x-2)e2-x.当x变化时,g(x),g′(x)的变化如下:x
(-∞,2)2(2,+∞)g′(x)-0+g(x)单调递减极小值单调递增所以f′(x)≥g(2)+e=e-1>0,所以f(x)在(-∞,+∞)上单调递增,无单调递减区间.20.(12分)已知函数f(x)=
ex.(1)过原点作曲线y=f(x)的切线,求切线方程;(2)当x>0时,讨论曲线y=f(x)与曲线y=mx2(m>0)公共点的个数.解:(1)由题意,设切点为M(x0,y0),由题意可得f′(x0)=y0-0x0-0,即ex0=ex0x0,解得x0=1,即切点为M(1,e).所以
k=e-01-0=e,所以切线方程为y=ex.(2)当x>0,m>0时,曲线y=f(x)与曲线y=mx2(m>0)的公共点个数即方程f(x)=mx2根的个数.由f(x)=mx2得m=exx2.令g(x)=exx2,则g′(x)=xex(x-2)x4,令g′(x)=0,解得x=2.当x变化时
,g′(x),g(x)的变化情况如下表:x(0,2)2(2,+∞)g′(x)-0+g(x)↘极小值↗其中g(2)=e24,所以g(2)为g(x)在(0,+∞)上的最小值,且当x→0,x→+∞时都有g(x)→+∞.所以对曲线y=f(x)与曲线y=mx2(m>0)公共点的个数,讨论如下:
当m∈0,e24时,有0个公共点;当m=e24时,有1个公共点;当m∈e24,+∞时,有2个公共点.21.(12分)(2017·河北名校联盟二模)已知函数f(x)=alnx+12x2-ax(a为常数)有两个极值点.(1)求实数a的取值范围;(2)设f(x)的两个极值点分别为x
1,x2,若不等式f(x1)+f(x2)<λ(x1+x2)恒成立,求λ的最小值.解:(1)由题设知,函数f(x)的定义域为(0,+∞),f′(x)=x2-ax+ax,且f′(x)=0有两个不同的正根,即x2-ax+a=0有两个不同的正根,则Δ=a2-4a>
0,a>0,所以a>4,即实数a的取值范围是(4,+∞).(2)不等式f(x1)+f(x2)<λ(x1+x2)恒成立等价于λ>f(x1)+f(x2)x1+x2恒成立.f(x1)+f(x2)=alnx1+12x21-ax1+
alnx2+12x22-ax2.由(1)可知x1+x2=a,x1x2=a,所以f(x1)+f(x2)=a(lnx1+lnx2)+12(x21+x22)-a(x1+x2)=aln(x1x2)+12[(x1+x2)
2-2x1x2]-a(x1+x2)=alna+12(a2-2a)-a2=alna-12a2-a,所以f(x1)+f(x2)x1+x2=lna-12a-1,令y=lna-12a-1,则y′=1a-12,因为a>4,所以y′<0,所以y=lna-12a-1在(4,+∞)上单调递减,所以
y<ln4-3,所以λ≥ln4-3.所以λ的最小值是ln4-3.22.(12分)已知函数f(x)=a(x+1)2+xex,其中x∈R,e为自然对数的底数.(1)若函数f(x)既有极大值又有极小值,试求实数a的取值范围;(2)设a>0,且x1,x2是函数f(x)的两个零点,求证:f
′x1+x22<0.解:(1)f′(x)=(x+1)ex+2a(x+1)=(x+1)(ex+2a).若f(x)既有极大值,又有极小值,则需f′(x)=0有两个不相等的实根,即ex=-2a且x≠-1.由-2a>0,且-2a≠1e,得a∈-∞,-12e∪-12e,0.(
2)证明:由(1)可知,当a>0时,函数f(x)在区间(-1,+∞)上单调递增,在区间(-∞,-1)上单调递减,又f(-1)=-1e<0.令F(x)=f(x)-f(-2-x),则F(x)=xex+(x+2)e-2-x(x<-1),因为F′(x)=(x+1)(ex-
e-x-2)>0,所以F(x)在区间(-∞,-1)上单调递增.所以F(x)<F(-1)=0,所以f(x)<f(-2-x)(x<-1),因为x1,x2是f(x)的两个零点,不妨设x1<-1<x2,所以f(x2)
=0=f(x1)<f(-2-x1),因为-2-x1>-1,x2>-1,且f(x)在区间(-1,+∞)上单调递增,所以x2<-2-x1,所以x1+x22<-1,由f(x)在区间(-∞,-1)上单调递减,知f′x1+x22<0.一、选择题
:本题共12小题,每小题5分,共60分.在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的.1.(2016·西安模拟)已知曲线y=18x2的一条切线的斜率为12,则切点的横坐标为()A.4B.3C.2
D.12解:y′=14x=12⇒x=2.故选C.2.函数f(x)=(4-x)ex的单调递减区间是()A.(-∞,4)B.(-∞,3)C.(4,+∞)D.(3,+∞)解:f′(x)=-ex+(4-x)ex=ex(3-x),令f′(x
)<0,由于ex>0,所以3-x<0,解得x>3.故选D.3.设函数f(x)是R上以5为周期的可导偶函数,则曲线y=f(x)在x=5处的切线的斜率为()A.-15B.0C.15D.5解:因为f(x)是R上的可导偶函数,所以f(x)的图象关于y轴对称,所以f(x)在x=0处取得极值,即f′
(0)=0,又f(x)的周期为5,所以f′(5)=0,即曲线y=f(x)在x=5处的切线的斜率为0.故选B.4.已知函数f(x)=-x3+ax2-x-1在R上是单调函数,则实数a的取值范围是()A.(-∞,-3]∪[3,+∞)B.[-3,3]C.(-∞,-3)∪(3,+∞)D.(-3,3)解:因
为f′(x)=-3x2+2ax-1≤0在R上恒成立,所以Δ=4a2-12≤0,解得-3≤a≤3.故选B.5.已知函数f′(x),g′(x)分别是二次函数f(x)和三次函数g(x)的导函数,它们在同一直角坐标系下的图象如图所示,设函数h(x)=f(x)-g(x
),则()A.h(1)<h(0)<h(-1)B.h(1)<h(-1)<h(0)C.h(0)<h(-1)<h(1)D.h(0)<h(1)<h(-1)解:由图象可知f′(x)=x,g′(x)=x2,则f(x)=12x2+m,g(x)=13x3+n,其中m,n为常数,则h(
x)=12x2-13x3+m-n,得h(0)=m-n,h(1)=16+m-n,h(-1)=56+m-n,故h(0)<h(1)<h(-1).故选D.6.如图所示,在一个边长为1的正方形AOBC内,曲线y=x2和曲线y=x围成一个叶形图(阴影部
分),向正方形AOBC内随机投一点(该点落在正方形AOBC内任何一点是等可能的),则所投的点落在叶形图内部的概率是()A.12B.13C.14D.16解:依题意知,题中的正方形区域的面积为12=1,阴影区域的面
积等于01(x-x2)dx=23x32-13x3|10=13,因此所投的点落在叶形图内部的概率等于13.故选B.7.(2016·长沙模拟)等差数列{an}中的a1,a4033是函数f(x)=13x3-4x2+6x-1的极
值点,则log2a2017等于()A.2B.3C.4D.5解:f′(x)=x2-8x+6,因此a1,a4033是方程x2-8x+6=0的两根,由韦达定理有a1+a4033=8,所以2a2017=8,a2017=4,故log2a2017=log24=2.故选A.8.(2017·全国卷Ⅱ)
若x=-2是函数f(x)=(x2+ax-1)·ex-1的极值点,则f(x)的极小值为()A.-1B.-2e-3C.5e-3D.1解:f′(x)=(2x+a)ex-1+(x2+ax-1)ex-1=[x2+(a+2)x+a-
1]ex-1.因为x=-2是函数f(x)=(x2+ax-1)ex-1的极值点,所以-2是x2+(a+2)x+a-1=0的根,所以a=-1,f′(x)=(x2+x-2)ex-1=(x+2)(x-1)ex-1.令f′(x)>0,解得x<-2或x
>1,令f′(x)<0,解得-2<x<1,所以f(x)在(-∞,-2)上单调递增,在(-2,1)上单调递减,在(1,+∞)上单调递增,所以当x=1时,f(x)取得极小值,且f(x)极小值=f(1)=-1.故选
A.9.做一个圆柱形锅炉,容积为V,两个底面的材料每单位面积的价格为a元,侧面的材料每单位面积的价格为b元,当造价最低时,锅炉的底面直径与高的比为()A.abB.a2bC.baD.b2a解:如图,设圆柱的底面半径为R,高为h,则V=πR2h.设造价为y
=2πR2a+2πRhb=2πaR2+2πRb·VπR2=2πaR2+2bVR,所以y′=4πaR-2bVR2.令y′=0,得2Rh=ba.故选C.10.(2018·广东五校一诊)已知函数f(x)=x(lnx-ax)有极值,则实
数a的取值范围是()A.-∞,12B.0,12C.-∞,12D.0,12解:f(x)=xlnx-ax2(x>0),f′(x)=lnx+1-2ax.令g(x)=lnx+1-2ax,因为函数f(x)有极值,则g(x)在(0,+∞)上有变号零点.g′(x)=1x-2a=
1-2axx.①当a≤0时,g′(x)>0,则函数g(x)在(0,+∞)上单调递增.x→0时,g(x)→-∞;x→+∞时,g(x)→+∞,符合题意.②当a>0时,由g′(x)=0得x=12a,可知g(x)在0,12a上递增,在12a,+∞上递减,
要使g(x)在(0,+∞)上有变号零点,需g12a>0,即ln12a>0,12a>1,则0<a<12.综上知a<12.另解:令g(x)=0⇒2a=1+lnxx,令h(x)=1+lnxx,则h′(x)=-lnxx2,从而知h(x)∈(-∞,1
].要使g(x)在(0,+∞)上有变号零点,需2a<1,即a<12.故选A.11.设函数y=f(x)在(-∞,+∞)内有定义.对于给定的正数K,定义函数fk(x)=f(x),f(x)≤K,K,f(x)>K.取函数f(x)=2-x-e-x.若对
任意的x∈(-∞,+∞),恒有fk(x)=f(x),则()A.K的最大值为2B.K的最小值为2C.K的最大值为1D.K的最小值为1解:由f′(x)=-1+e-x=0,知x=0,所以当x∈(-∞,0)时,f′(x)>0,当x∈(0
,+∞)时,f′(x)<0,所以f(x)max=f(0)=1,即函数f(x)的值域是(-∞,1],而要使fk(x)=f(x)在R上恒成立,结合条件应有f(x)≤K恒成立,可知D符合,此时fk(x)=f(x).故选D.12.(2018·湖北八校联考)下列命题为真命题的个数是()①l
n3<3ln2;②lnπ<πe;③215<15;④3eln2<42.A.1B.2C.3D.4解:观察各命题,构造函数f(x)=lnxx,f′(x)=2-lnx2xx,则易知f(x)在(0,e2)上单调递增,在(e2,+
∞)上单调递减.对于①,ln33<ln44⇔ln33<2ln22⇔ln3<3ln2,①正确;对于②,lnππ>lnee⇔lnπ>πe,②错误;对于③,ln1515>ln1616⇔ln1515>ln2⇔ln15>
ln215⇔15>215,③正确;对于④,ln88<lne2e2⇔3ln222<2e⇔3eln2<42,④正确.故①③④正确.故选C.二、填空题:本题共4小题,每小题5分,共20分.13.(2017·全国卷Ⅰ)曲
线y=x2+1x在点(1,2)处的切线方程为________.解:y′=2x-1x2,y′|x=1=1,所以切线方程为y-2=x-1,即y=x+1.故填y=x+1.14.-339-x2dx=________.解:由定积分的几何意义知,-339-x2dx表
示圆x2+y2=9位于x轴上方部分(即半圆)的面积,所以-339-x2dx=12×π×32=9π2.故填9π2.15.(2018·江苏)若函数f(x)=2x3-ax2+1(a∈R)在(0,+∞)内有且只有一个零点,则f(x)在[-1,1]上的最大值与最小值的和为.解:当x>
0时,令f(x)=0,得a=2x+1x2,令g(x)=2x+1x2,x>0,则g′(x)=2-2x3,当0<x<1时,g′(x)<0,函数g(x)在(0,1)上单调递减;当x>1时,g′(x)>0,函数g(x)在(1,+∞)上单调递增.所以x=1时,函数g(x)有最小值为g(
1)=3.所以当a=3时,函数f(x)在(0,+∞)内有且只有一个零点.所以f(x)=2x3-3x2+1,f′(x)=6x2-6x.令f′(x)=0⇒x=0或x=1.当-1≤x<0时,f′(x)>0,f(x)在[-1,0)上单调递增;当0<x<1时,f′(x)<0,f(x)在(
0,1)上单调递减,所以在[-1,1]上的最大值为f(0)=1,最小值为min{f(-1),f(1)}=min{-4,0}=-4.所以最大值与最小值的和为1-4=-3.故填-3.16.已知函数f(x)(x∈R)满足f(1)=1,f(x)的导数f′(x)<12,则不等式f(x2)<x22+12的
解集为________.解:令F(x)=f(x)-12x,所以F′(x)=f′(x)-12,因为f′(x)<12,所以F′(x)<0,即函数F(x)在R上单调递减,因为f(x2)<x22+12,所以f(x2)-x22<f
(1)-12,即F(x2)<F(1),而函数F(x)在R上单调递减,所以x2>1,即x∈(-∞,-1)∪(1,+∞).故填(-∞,-1)∪(1,+∞).三、解答题:共70分.解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤.17.
(10分)已知函数f(x)=ax3+bx2+cx在点x0处取得极大值5,其导函数y=f′(x)的图象经过点(1,0),(2,0),如图所示.(1)求x0的值;(2)求a,b,c的值.解:(1)由图象可知,f′(x
)随x变化的情况如下表所示:x(-∞,1)1(1,2)2(2,+∞)f′(x)+0-0+可知当x=1时,f(x)取到极大值5,则x0=1.(2)f′(x)=3ax2+2bx+c,a>0,x=1,x=2为方程3ax2+2bx+c=0的两根,因此a+b+c=5,
-2b3a=3,c3a=2,解得a=2,b=-9,c=12.综上,a,b,c的值分别为2,-9,12.18.(12分)已知函数f(x)=x3-ax-1.(1)若f(x)在(-∞,+∞)上单调递增,求实数a的
取值范围;(2)是否存在实数a,使f(x)在(-1,1)上单调递减,若存在,求出a的取值范围;若不存在,请说明理由.解:(1)f′(x)=3x2-a,由Δ≤0,即12a≤0,解得a≤0,因此当f(x)在(-∞
,+∞)上单调递增时,a的取值范围是(-∞,0].(2)若f(x)在(-1,1)上单调递减,则对于任意x∈(-1,1),不等式f′(x)=3x2-a≤0恒成立,即a≥3x2恒成立,又x∈(-1,1),则3x2<3,因此a≥3,函数f
(x)在(-1,1)上单调递减,实数a的取值范围是[3,+∞).19.(12分)(2016·北京)设函数f(x)=xea-x+bx,曲线y=f(x)在点(2,f(2))处的切线方程为y=(e-1)x+4.求:(1)a,b的值;(2)f(x)的单调区间.解
:(1)因为f(x)=xea-x+bx,所以f′(x)=ea-x-xea-x+b=(1-x)ea-x+b.因为曲线y=f(x)在点(2,f(2))处的切线方程为y=(e-1)x+4,所以f(2)=2(e-1)+4,f′(2)=e-1,
即f(2)=2ea-2+2b=2(e-1)+4=2(e+1),①f′(2)=(1-2)ea-2+b=e-1.②由①②解得a=2,b=e.(2)由(1)可知f(x)=xe2-x+ex,f′(x)=(1-x)e2
-x+e.令g(x)=(1-x)e2-x,所以g′(x)=-e2-x-(1-x)e2-x=(x-2)e2-x.当x变化时,g(x),g′(x)的变化如下:x(-∞,2)2(2,+∞)g′(x)-0+g(x
)单调递减极小值单调递增所以f′(x)≥g(2)+e=e-1>0,所以f(x)在(-∞,+∞)上单调递增,无单调递减区间.20.(12分)已知函数f(x)=ex.(1)过原点作曲线y=f(x)的切线,求
切线方程;(2)当x>0时,讨论曲线y=f(x)与曲线y=mx2(m>0)公共点的个数.解:(1)由题意,设切点为M(x0,y0),由题意可得f′(x0)=y0-0x0-0,即ex0=ex0x0,解得x0=1,即切点为M(1,e).所以k=e-01-
0=e,所以切线方程为y=ex.(2)当x>0,m>0时,曲线y=f(x)与曲线y=mx2(m>0)的公共点个数即方程f(x)=mx2根的个数.由f(x)=mx2得m=exx2.令g(x)=exx2,则g′(x)=
xex(x-2)x4,令g′(x)=0,解得x=2.当x变化时,g′(x),g(x)的变化情况如下表:x(0,2)2(2,+∞)g′(x)-0+g(x)↘极小值↗其中g(2)=e24,所以g(2)为g(x)在(0
,+∞)上的最小值,且当x→0,x→+∞时都有g(x)→+∞.所以对曲线y=f(x)与曲线y=mx2(m>0)公共点的个数,讨论如下:当m∈0,e24时,有0个公共点;当m=e24时,有1个公
共点;当m∈e24,+∞时,有2个公共点.21.(12分)(2017·河北名校联盟二模)已知函数f(x)=alnx+12x2-ax(a为常数)有两个极值点.(1)求实数a的取值范围;(2)设f(x)的两个极值点分别为x1,x
2,若不等式f(x1)+f(x2)<λ(x1+x2)恒成立,求λ的最小值.解:(1)由题设知,函数f(x)的定义域为(0,+∞),f′(x)=x2-ax+ax,且f′(x)=0有两个不同的正根,即x2-ax+a=0有两个不同的正根,则Δ=a2-4a>0,a>0,所以a>4,即实数
a的取值范围是(4,+∞).(2)不等式f(x1)+f(x2)<λ(x1+x2)恒成立等价于λ>f(x1)+f(x2)x1+x2恒成立.f(x1)+f(x2)=alnx1+12x21-ax1+alnx2+12x22-ax2.由(1)可知x1+x2=a,x1x2=a,所以f(
x1)+f(x2)=a(lnx1+lnx2)+12(x21+x22)-a(x1+x2)=aln(x1x2)+12[(x1+x2)2-2x1x2]-a(x1+x2)=alna+12(a2-2a)-a2=alna-12a2-a,所以f(x1)+f(x2)x1+x2=lna-12a-1,令
y=lna-12a-1,则y′=1a-12,因为a>4,所以y′<0,所以y=lna-12a-1在(4,+∞)上单调递减,所以y<ln4-3,所以λ≥ln4-3.所以λ的最小值是ln4-3.22.(12分)已知函数f(x)=
a(x+1)2+xex,其中x∈R,e为自然对数的底数.(1)若函数f(x)既有极大值又有极小值,试求实数a的取值范围;(2)设a>0,且x1,x2是函数f(x)的两个零点,求证:f′x1+x22<0.解:(1)f′(x)=(x+1)ex+2a(x+1)=(
x+1)(ex+2a).若f(x)既有极大值,又有极小值,则需f′(x)=0有两个不相等的实根,即ex=-2a且x≠-1.由-2a>0,且-2a≠1e,得a∈-∞,-12e∪-12e,0.(2)证明:由(1)可知,当
a>0时,函数f(x)在区间(-1,+∞)上单调递增,在区间(-∞,-1)上单调递减,又f(-1)=-1e<0.令F(x)=f(x)-f(-2-x),则F(x)=xex+(x+2)e-2-x(x<-1),因为F′(x)=(x+1)(ex-e-x
-2)>0,所以F(x)在区间(-∞,-1)上单调递增.所以F(x)<F(-1)=0,所以f(x)<f(-2-x)(x<-1),因为x1,x2是f(x)的两个零点,不妨设x1<-1<x2,所以f(x2)=0=f(x1)<f(-2-x1
),因为-2-x1>-1,x2>-1,且f(x)在区间(-1,+∞)上单调递增,所以x2<-2-x1,所以x1+x22<-1,由f(x)在区间(-∞,-1)上单调递减,知f′x1+x22<0.一、选择题:本题共
12小题,每小题5分,共60分.在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的.1.(2016·西安模拟)已知曲线y=18x2的一条切线的斜率为12,则切点的横坐标为()A.4B.3C.2D.12
解:y′=14x=12⇒x=2.故选C.2.函数f(x)=(4-x)ex的单调递减区间是()A.(-∞,4)B.(-∞,3)C.(4,+∞)D.(3,+∞)解:f′(x)=-ex+(4-x)ex=ex(3-x),令f′(x
)<0,由于ex>0,所以3-x<0,解得x>3.故选D.3.设函数f(x)是R上以5为周期的可导偶函数,则曲线y=f(x)在x=5处的切线的斜率为()A.-15B.0C.15D.5解:因为f(x)是R上的可导偶函数,所以f(x)的图象关于y轴对称,所以f(x)在x=0处取得极值,即f′(0)
=0,又f(x)的周期为5,所以f′(5)=0,即曲线y=f(x)在x=5处的切线的斜率为0.故选B.4.已知函数f(x)=-x3+ax2-x-1在R上是单调函数,则实数a的取值范围是()A.(-∞,-
3]∪[3,+∞)B.[-3,3]C.(-∞,-3)∪(3,+∞)D.(-3,3)解:因为f′(x)=-3x2+2ax-1≤0在R上恒成立,所以Δ=4a2-12≤0,解得-3≤a≤3.故选B.5.已知函数f′(x),g′(x)分别是二次函数f(x)和
三次函数g(x)的导函数,它们在同一直角坐标系下的图象如图所示,设函数h(x)=f(x)-g(x),则()A.h(1)<h(0)<h(-1)B.h(1)<h(-1)<h(0)C.h(0)<h(-1)<h(1)
D.h(0)<h(1)<h(-1)解:由图象可知f′(x)=x,g′(x)=x2,则f(x)=12x2+m,g(x)=13x3+n,其中m,n为常数,则h(x)=12x2-13x3+m-n,得h(0)=m-n,h(1)=16+m-n,h(-1)=56+m-n,故h(0)<h(1)<
h(-1).故选D.6.如图所示,在一个边长为1的正方形AOBC内,曲线y=x2和曲线y=x围成一个叶形图(阴影部分),向正方形AOBC内随机投一点(该点落在正方形AOBC内任何一点是等可能的),则所投的点落在叶形图内部的概率是()A.12B.13
C.14D.16解:依题意知,题中的正方形区域的面积为12=1,阴影区域的面积等于01(x-x2)dx=23x32-13x3|10=13,因此所投的点落在叶形图内部的概率等于13.故选B.7.(2016·长沙模拟)等差数列{an}中的a1,a4033是函数f(x)=13x3-4x2+6
x-1的极值点,则log2a2017等于()A.2B.3C.4D.5解:f′(x)=x2-8x+6,因此a1,a4033是方程x2-8x+6=0的两根,由韦达定理有a1+a4033=8,所以2a2017=8,a2017=4,故log2a2017=log24=2.故选A.8.
(2017·全国卷Ⅱ)若x=-2是函数f(x)=(x2+ax-1)·ex-1的极值点,则f(x)的极小值为()A.-1B.-2e-3C.5e-3D.1解:f′(x)=(2x+a)ex-1+(x2+ax-1)ex-1=[x2+(a+2)x+a-1]ex-1.因为x=-2是函数
f(x)=(x2+ax-1)ex-1的极值点,所以-2是x2+(a+2)x+a-1=0的根,所以a=-1,f′(x)=(x2+x-2)ex-1=(x+2)(x-1)ex-1.令f′(x)>0,解得x<-2或x>1,令f′(x)<0,解得-2
<x<1,所以f(x)在(-∞,-2)上单调递增,在(-2,1)上单调递减,在(1,+∞)上单调递增,所以当x=1时,f(x)取得极小值,且f(x)极小值=f(1)=-1.故选A.9.做一个圆柱形锅炉,容积为V,两个底面的材料每单位面积的价格为a
元,侧面的材料每单位面积的价格为b元,当造价最低时,锅炉的底面直径与高的比为()A.abB.a2bC.baD.b2a解:如图,设圆柱的底面半径为R,高为h,则V=πR2h.设造价为y=2πR2a+2πRhb=2πaR2+2πRb·VπR2=2πaR2
+2bVR,所以y′=4πaR-2bVR2.令y′=0,得2Rh=ba.故选C.10.(2018·广东五校一诊)已知函数f(x)=x(lnx-ax)有极值,则实数a的取值范围是()A.-∞,12B.
0,12C.-∞,12D.0,12解:f(x)=xlnx-ax2(x>0),f′(x)=lnx+1-2ax.令g(x)=lnx+1-2ax,因为函数f(x)有极值,则g(x)在(0,+∞)上有变号零点.g′(x)=1x-2a=1-2axx.①当a≤0时,g′(
x)>0,则函数g(x)在(0,+∞)上单调递增.x→0时,g(x)→-∞;x→+∞时,g(x)→+∞,符合题意.②当a>0时,由g′(x)=0得x=12a,可知g(x)在0,12a上递增,在12a,+∞上递减,要使g(x
)在(0,+∞)上有变号零点,需g12a>0,即ln12a>0,12a>1,则0<a<12.综上知a<12.另解:令g(x)=0⇒2a=1+lnxx,令h(x)=1+lnxx,则h′(x)=-lnxx2,从而知h(x)∈(-∞,
1].要使g(x)在(0,+∞)上有变号零点,需2a<1,即a<12.故选A.11.设函数y=f(x)在(-∞,+∞)内有定义.对于给定的正数K,定义函数fk(x)=f(x),f(x)≤K,K,f(x)>K.取函数f(x)=2-x-e-x.若对任意的x∈(-∞,+∞
),恒有fk(x)=f(x),则()A.K的最大值为2B.K的最小值为2C.K的最大值为1D.K的最小值为1解:由f′(x)=-1+e-x=0,知x=0,所以当x∈(-∞,0)时,f′(x)>0,当x∈(0,+∞)时
,f′(x)<0,所以f(x)max=f(0)=1,即函数f(x)的值域是(-∞,1],而要使fk(x)=f(x)在R上恒成立,结合条件应有f(x)≤K恒成立,可知D符合,此时fk(x)=f(x).故选D.12.(2018·湖北八校联考)下列命题为真命题的个数
是()①ln3<3ln2;②lnπ<πe;③215<15;④3eln2<42.A.1B.2C.3D.4解:观察各命题,构造函数f(x)=lnxx,f′(x)=2-lnx2xx,则易知f(x)在(0,e2)上单调递增,在(e2,+∞)上单调递减.对于①,ln33<
ln44⇔ln33<2ln22⇔ln3<3ln2,①正确;对于②,lnππ>lnee⇔lnπ>πe,②错误;对于③,ln1515>ln1616⇔ln1515>ln2⇔ln15>ln215⇔15>215,③正确;对于④,ln88<lne2e2⇔3ln222<2e⇔3eln
2<42,④正确.故①③④正确.故选C.二、填空题:本题共4小题,每小题5分,共20分.13.(2017·全国卷Ⅰ)曲线y=x2+1x在点(1,2)处的切线方程为________.解:y′=2x-1x2,y′|x=1=1,所以切线方程为y-2=x-1,即y=x+1
.故填y=x+1.14.-339-x2dx=________.解:由定积分的几何意义知,-339-x2dx表示圆x2+y2=9位于x轴上方部分(即半圆)的面积,所以-339-x2dx=12×π×32=9π2.故填9π2.15.(2018·江苏)
若函数f(x)=2x3-ax2+1(a∈R)在(0,+∞)内有且只有一个零点,则f(x)在[-1,1]上的最大值与最小值的和为.解:当x>0时,令f(x)=0,得a=2x+1x2,令g(x)=2x+1x2,x>0,则g′(x
)=2-2x3,当0<x<1时,g′(x)<0,函数g(x)在(0,1)上单调递减;当x>1时,g′(x)>0,函数g(x)在(1,+∞)上单调递增.所以x=1时,函数g(x)有最小值为g(1)=3.所以当a=3时,函数f(x)在(0,+∞)内有且只有一个零点.所以f(x)
=2x3-3x2+1,f′(x)=6x2-6x.令f′(x)=0⇒x=0或x=1.当-1≤x<0时,f′(x)>0,f(x)在[-1,0)上单调递增;当0<x<1时,f′(x)<0,f(x)在(0,1)上单调递减,所以在[-1,1]上的最大
值为f(0)=1,最小值为min{f(-1),f(1)}=min{-4,0}=-4.所以最大值与最小值的和为1-4=-3.故填-3.16.已知函数f(x)(x∈R)满足f(1)=1,f(x)的导数f′(x)<12,则不等式f(x2)<x22+12的解集为________.解:令
F(x)=f(x)-12x,所以F′(x)=f′(x)-12,因为f′(x)<12,所以F′(x)<0,即函数F(x)在R上单调递减,因为f(x2)<x22+12,所以f(x2)-x22<f(1)-12,即F(x2)
<F(1),而函数F(x)在R上单调递减,所以x2>1,即x∈(-∞,-1)∪(1,+∞).故填(-∞,-1)∪(1,+∞).三、解答题:共70分.解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤.17.(10分)已知函数f(x)=ax3+bx2+cx在
点x0处取得极大值5,其导函数y=f′(x)的图象经过点(1,0),(2,0),如图所示.(1)求x0的值;(2)求a,b,c的值.解:(1)由图象可知,f′(x)随x变化的情况如下表所示:x(-∞,1
)1(1,2)2(2,+∞)f′(x)+0-0+可知当x=1时,f(x)取到极大值5,则x0=1.(2)f′(x)=3ax2+2bx+c,a>0,x=1,x=2为方程3ax2+2bx+c=0的两根,因此a+b+c=5,-2b3a=3,c3a=2
,解得a=2,b=-9,c=12.综上,a,b,c的值分别为2,-9,12.18.(12分)已知函数f(x)=x3-ax-1.(1)若f(x)在(-∞,+∞)上单调递增,求实数a的取值范围;(2)是否存在实数a,使f(x)在(-1,1)上单调递减,若存在,求出a的取值范围;若不存
在,请说明理由.解:(1)f′(x)=3x2-a,由Δ≤0,即12a≤0,解得a≤0,因此当f(x)在(-∞,+∞)上单调递增时,a的取值范围是(-∞,0].(2)若f(x)在(-1,1)上单调递减,则对于任意x∈(-1
,1),不等式f′(x)=3x2-a≤0恒成立,即a≥3x2恒成立,又x∈(-1,1),则3x2<3,因此a≥3,函数f(x)在(-1,1)上单调递减,实数a的取值范围是[3,+∞).19.(12分)(2016·北京)设函数f(x)=xea-
x+bx,曲线y=f(x)在点(2,f(2))处的切线方程为y=(e-1)x+4.求:(1)a,b的值;(2)f(x)的单调区间.解:(1)因为f(x)=xea-x+bx,所以f′(x)=ea-x-xea-x+
b=(1-x)ea-x+b.因为曲线y=f(x)在点(2,f(2))处的切线方程为y=(e-1)x+4,所以f(2)=2(e-1)+4,f′(2)=e-1,即f(2)=2ea-2+2b=2(e-1)+4=2(e+1),①f′(2)=(1-2)ea
-2+b=e-1.②由①②解得a=2,b=e.(2)由(1)可知f(x)=xe2-x+ex,f′(x)=(1-x)e2-x+e.令g(x)=(1-x)e2-x,所以g′(x)=-e2-x-(1-x)e2-x=(x-2)e2-x.当x变化时,g(x),g′(x)的变化如下:x(
-∞,2)2(2,+∞)g′(x)-0+g(x)单调递减极小值单调递增所以f′(x)≥g(2)+e=e-1>0,所以f(x)在(-∞,+∞)上单调递增,无单调递减区间.20.(12分)已知函数f(x)
=ex.(1)过原点作曲线y=f(x)的切线,求切线方程;(2)当x>0时,讨论曲线y=f(x)与曲线y=mx2(m>0)公共点的个数.解:(1)由题意,设切点为M(x0,y0),由题意可得f′(x0)=y0-0x0-0,即ex0=ex0x0,解得x0=1,即切点为M(1,
e).所以k=e-01-0=e,所以切线方程为y=ex.(2)当x>0,m>0时,曲线y=f(x)与曲线y=mx2(m>0)的公共点个数即方程f(x)=mx2根的个数.由f(x)=mx2得m=exx2.令g(x)=exx2,则g′(x)=xex(x-2
)x4,令g′(x)=0,解得x=2.当x变化时,g′(x),g(x)的变化情况如下表:x(0,2)2(2,+∞)g′(x)-0+g(x)↘极小值↗其中g(2)=e24,所以g(2)为g(x)在(0,+∞)上
的最小值,且当x→0,x→+∞时都有g(x)→+∞.所以对曲线y=f(x)与曲线y=mx2(m>0)公共点的个数,讨论如下:当m∈0,e24时,有0个公共点;当m=e24时,有1个公共点;当m∈e24,+∞时,有2个公共点.21.(12分)(2017·河北名校联盟二模)已知
函数f(x)=alnx+12x2-ax(a为常数)有两个极值点.(1)求实数a的取值范围;(2)设f(x)的两个极值点分别为x1,x2,若不等式f(x1)+f(x2)<λ(x1+x2)恒成立,求λ的最小值.解:(1)由题设知,函数f(x)的定义域为(0,+∞),f′(x)=x
2-ax+ax,且f′(x)=0有两个不同的正根,即x2-ax+a=0有两个不同的正根,则Δ=a2-4a>0,a>0,所以a>4,即实数a的取值范围是(4,+∞).(2)不等式f(x1)+f(x
2)<λ(x1+x2)恒成立等价于λ>f(x1)+f(x2)x1+x2恒成立.f(x1)+f(x2)=alnx1+12x21-ax1+alnx2+12x22-ax2.由(1)可知x1+x2=a,x1x2=a,所以f(x1)+f(x2)=a(lnx1+lnx2)+12(x21+x2
2)-a(x1+x2)=aln(x1x2)+12[(x1+x2)2-2x1x2]-a(x1+x2)=alna+12(a2-2a)-a2=alna-12a2-a,所以f(x1)+f(x2)x1+x2=lna-12a-1,令y=lna-12a-1,则y′=1a-12,因为a>4,所以
y′<0,所以y=lna-12a-1在(4,+∞)上单调递减,所以y<ln4-3,所以λ≥ln4-3.所以λ的最小值是ln4-3.22.(12分)已知函数f(x)=a(x+1)2+xex,其中x∈R,e为自然对数的底数.(1)若函数f(x)既有极大值又有极小值,试求实数a的取值范围;(2
)设a>0,且x1,x2是函数f(x)的两个零点,求证:f′x1+x22<0.解:(1)f′(x)=(x+1)ex+2a(x+1)=(x+1)(ex+2a).若f(x)既有极大值,又有极小值,则需f′(x)=0有两个不相等的实根,即ex=-
2a且x≠-1.由-2a>0,且-2a≠1e,得a∈-∞,-12e∪-12e,0.(2)证明:由(1)可知,当a>0时,函数f(x)在区间(-1,+∞)上单调递增,在区间(-∞,-1)上单调递减,又f(-1)=-1e<0.令F(x)=f(x)-f(-
2-x),则F(x)=xex+(x+2)e-2-x(x<-1),因为F′(x)=(x+1)(ex-e-x-2)>0,所以F(x)在区间(-∞,-1)上单调递增.所以F(x)<F(-1)=0,所以f(x)<f(-2-x
)(x<-1),因为x1,x2是f(x)的两个零点,不妨设x1<-1<x2,所以f(x2)=0=f(x1)<f(-2-x1),因为-2-x1>-1,x2>-1,且f(x)在区间(-1,+∞)上单调递增,所以x2<-2-x1,所以x1+x22<-1,由f(x)在区间(-∞,-1
)上单调递减,知f′x1+x22<0.