2023-2024学年人教A版数学选择性必修第二册同步检测5.3.2 第2课时 函数的最大(小)值(含解析)

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名称 2023-2024学年人教A版数学选择性必修第二册同步检测5.3.2 第2课时 函数的最大(小)值(含解析)
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资源类型 教案
版本资源 人教A版(2019)
科目 数学
更新时间 2023-09-13 22:15:15

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第5章5.3.2 第2课时函数的最大(小)值
A组·基础自测
一、选择题
1.已知f(x)=2x3-6x2+m(m为常数)在[-2,2]上有最大值3,那么此函数在[-2,2]上的最小值是( )
A.-37 B.-29
C.-5 D.以上都不对
2.使函数f(x)=x+2cos x在上取最大值的x是( )
A.0 B.
C. D.
3.如图矩形ABCD,AB=6,沿PQ对折使得点B与AD边上的点B1重合,则PQ的长度可以用含α的式子表示,那么PQ长度的最小值为( )
A.4 B.8
C.6 D.
4.定义在闭区间[a,b]上的连续函数y=f(x)有唯一的极值点x=x0,且y极小值=f(x0),则下列说法正确的是( )
A.函数f(x)的最大值也可能是f(x0)
B.函数f(x)有最小值,但不一定是f(x0)
C.函数f(x)有最小值f(x0)
D.函数f(x)不一定有最小值
5.已知函数f(x)=x3-3x-1,若对于区间[-3,2]上的任意x1,x2,都有|f(x1)-f(x2)|≤t,则实数t的最小值是( )
A.20 B.18
C.3 D.0
二、填空题
6.已知函数f(x)=x3-12x+8在区间[-3,3]上的最大值与最小值分别为M,m,则M-m=___.
7.已知f(x)=-x2+mx+1在区间[-2,-1]上的最大值就是函数f(x)的极大值,则m的取值范围是___.
8.函数f(x)=x3-3x2-9x+k在区间[-4,4]上的最大值为10,则其最小值为___.
三、解答题
9.已知函数f(x)=ax3+bx+c在x=2处取得极值为c-16.
(1)求a,b的值;
(2)若f(x)有极大值28,求f(x)在[-3,3]上的最小值.
10.设函数f(x)=x2ex.
(1)求f(x)的单调区间;
(2)若当x∈[-2,2]时,不等式f(x)>m恒成立,求实数m的取值范围.
B组·素养提升
一、选择题
1.(多选题)函数f(x)=x3-3ax-a在(0,1)内有最小值,则a的值可以为( )
A.0 B.
C. D.1
2.设函数f(x)=x3-,则( )
A.是奇函数,且在(0,+∞)单调递增
B.是奇函数,且在(0,+∞)单调递减
C.是偶函数,且在(0,+∞)单调递增
D.是偶函数,且在(0,+∞)单调递减
3.若函数f(x)=在[-2,2]上的最大值为2,则实数a的取值范围是( )
A. B.
C.(-∞,0] D.
二、填空题
4.若F(x)=x-2ln x+2a,则F(x)在(0,+∞)上的最小值是___.
5.已知函数f(x)=2ln x+(a>0).若当x∈(0,+∞)时,f(x)≥2恒成立,则实数a的取值范围是___.
三、解答题
6.已知f(x)=ax-ln x,a∈R.
(1)当a=1时,求曲线f(x)在点(2,f(2))处的切线方程;
(2)是否存在实数a,使f(x)在区间(0,e]上的最小值是3,若存在,求出a的值;若不存在,说明理由.
C组·探索创新
已知曲线C:y=x3-x2-4x+1,直线l:x+y+2k-1=0,当x∈[-3,3]时,直线l恒在曲线C的上方,则实数k的取值范围是( )
A. B.
C. D.
第5章5.3.2 第2课时函数的最大(小)值
A组·基础自测
一、选择题
1.已知f(x)=2x3-6x2+m(m为常数)在[-2,2]上有最大值3,那么此函数在[-2,2]上的最小值是( A )
A.-37 B.-29
C.-5 D.以上都不对
[解析] f ′(x)=6x2-12x=6x(x-2),
∵f(x)在(-2,0)上为增函数,在(0,2)上为减函数,
∴当x=0时,f(x)=m最大,
∴m=3,从而f(-2)=-37,
f(2)=-5.
∴最小值为-37.∴故选A.
2.使函数f(x)=x+2cos x在上取最大值的x是( B )
A.0 B.
C. D.
[解析] ∵f ′(x)=1-2sin x=0,x∈时,sin x=,x=,
∴当x∈时,f ′(x)>0,f(x)是增函数.
当x∈时,f ′(x)<0,f(x)是减函数,
即x=时,f(x)取最大值,故选B.
3.如图矩形ABCD,AB=6,沿PQ对折使得点B与AD边上的点B1重合,则PQ的长度可以用含α的式子表示,那么PQ长度的最小值为( D )
A.4 B.8
C.6 D.
[解析] 设=y,=,∠APB1+∠B1PB=180°,2α+∠B1PB=180°,则∠APB1=2α,则有=ysin α和=cos∠APB1=cos 2α,
代入=+=6,解得:y==,
令g=2t和t=sin α∈,
导函数g′=2-6t2,即可得g的最大值在t=时取得,
此时g=,求得此时ymin=,
故选D.
4.定义在闭区间[a,b]上的连续函数y=f(x)有唯一的极值点x=x0,且y极小值=f(x0),则下列说法正确的是( C )
A.函数f(x)的最大值也可能是f(x0)
B.函数f(x)有最小值,但不一定是f(x0)
C.函数f(x)有最小值f(x0)
D.函数f(x)不一定有最小值
[解析] ∵定义在闭区间[a,b]上的函数y=f(x)有唯一的极值点x=x0,且y极小值=f(x0),∴函数f(x)在区间[a,x0)上单调递减,在区间(x0,b]上单调递增,∴当x=x0时,函数f(x)有极小值,也为最小值.选C.
5.已知函数f(x)=x3-3x-1,若对于区间[-3,2]上的任意x1,x2,都有|f(x1)-f(x2)|≤t,则实数t的最小值是( A )
A.20 B.18
C.3 D.0
[解析] 因为 f ′(x)=3x2-3=3(x-1)(x+1),令f ′(x)=0,得x=±1,所以-1,1为函数的极值点.又f(-3)=-19,f(-1)=1,f(1)=-3,f(2)=1,所以在区间[-3,2]上,f(x)max=1,f(x)min=-19.又由题设知在区间[-3,2]上f(x)max-f(x)min≤t,从而t≥20,所以t的最小值是20.
二、填空题
6.已知函数f(x)=x3-12x+8在区间[-3,3]上的最大值与最小值分别为M,m,则M-m=_32__.
[解析] 令f′(x)=3x2-12=0,得x=-2或x=2,
列表得:
x -3 (-3,-2) -2 (-2,2) 2 (2,3) 3
f′(x) + 0 - 0 +
f(x) 17 ? 极大值24 ? 极小值-8 ? -1
可知M=24,m=-8,∴M-m=32.
故答案为32.
7.已知f(x)=-x2+mx+1在区间[-2,-1]上的最大值就是函数f(x)的极大值,则m的取值范围是_(-4,-2)__.
[解析] f′(x)=m-2x,令f′(x)=0,得x=.
由题设得-2<<-1,故m∈(-4,-2).
8.函数f(x)=x3-3x2-9x+k在区间[-4,4]上的最大值为10,则其最小值为_-71__.
[解析] f ′(x)=3x2-6x-9=3(x-3)(x+1).
由f ′(x)=0得x=3或x=-1.
又f(-4)=k-76,f(3)=k-27,
f(-1)=k+5,f(4)=k-20.
由f(x)max=k+5=10,得k=5,
∴f(x)min=k-76=-71.
三、解答题
9.已知函数f(x)=ax3+bx+c在x=2处取得极值为c-16.
(1)求a,b的值;
(2)若f(x)有极大值28,求f(x)在[-3,3]上的最小值.
[解析] (1)∵f(x)=ax3+bx+c,∴f′(x)=3ax2+b,
∵f(x)在点x=2处取得极值c-16,


化简得
解得
(2)由(1)知f(x)=x3-12x+c,f′(x)=3x2-12,
令f′(x)=0,得x1=-2,x2=2,
当x∈(-∞,-2)或x∈(2,+∞)时,f′(x)>0,f(x)在(-∞,-2)和(2,+∞)上为增函数,
当x∈(-2,2)时,f′(x)<0,f(x)在(-2,2)上为减函数.
由此可知f(x)在x1=-2处取得极大值f(-2)=16+c,f(x)在x2=2处取得极小值f(2)=c-16,由题设条件知16+c=28得c=12,
此时f(-3)=9+c=21,f(3)=-9+c=3,f(2)=c-16=-4,
因此f(x)在[-3,3]的最小值为f(2)=-4.
10.设函数f(x)=x2ex.
(1)求f(x)的单调区间;
(2)若当x∈[-2,2]时,不等式f(x)>m恒成立,求实数m的取值范围.
[解析] (1)f ′(x)=xex+x2ex=x(x+2).
由x(x+2)>0,解得x>0或x<-2,
所以(-∞,-2),(0,+∞)为f(x)的增区间,
由x(x+2)<0,得-2所以(-2,0)为f(x)的减区间.
所以f(x)的单调增区间为(-∞,-2),(0,+∞);单调减区间为(-2,0).
(2)令f ′(x)=0,得x=0或x=-2,
因为f(-2)=,f(2)=2e2,f(0)=0,
所以f(x)∈[0,2e2],
又因为f(x)>m恒成立,所以m<0.
故m的取值范围为(-∞,0).
B组·素养提升
一、选择题
1.(多选题)函数f(x)=x3-3ax-a在(0,1)内有最小值,则a的值可以为( BC )
A.0 B.
C. D.1
[解析] ∵f ′(x)=3x2-3a,且f ′(x)=0有解,
∴a=x2.
又∵x∈(0,1),
∴02.设函数f(x)=x3-,则( A )
A.是奇函数,且在(0,+∞)单调递增
B.是奇函数,且在(0,+∞)单调递减
C.是偶函数,且在(0,+∞)单调递增
D.是偶函数,且在(0,+∞)单调递减
[解析] 因为函数f(x)=x3-定义域为{x|x≠0},其关于原点对称,而f(-x)=-f(x),
所以函数f(x)为奇函数.
又因为函数y=x3在(0,+∞)上单调递增,在(-∞,0)上单调递增,
而y==x-3在(0,+∞)上单调递减,在(-∞,0)上单调递减,
所以函数f(x)=x3-在(0,+∞)上单调递增,在(-∞,0)上单调递增.
故选A.
3.若函数f(x)=在[-2,2]上的最大值为2,则实数a的取值范围是( D )
A. B.
C.(-∞,0] D.
[解析] 当x≤0时,f(x)=2x3+3x2+1,
∴f ′(x)=6x2+6x.
由f ′(x)=0得x=-1或x=0.
当x∈[-1,0)时,f ′(x)<0;
当x∈(-∞,-1)时, f ′(x)>0;故函数在[-2,0]上的最大值为f(-1)=-2+3+1=2,
又f(x)在[-2,2]上的最大值为2,
故f(x)=eax在(0,2]上的最大值小于等于2.
由eax≤2在(0,2]上恒成立可知e2a≤2,即a≤ln 2,
∴a的取值范围是,故选D.
二、填空题
4.若F(x)=x-2ln x+2a,则F(x)在(0,+∞)上的最小值是_2-2ln_2+2a__.
[解析] 令F ′(x)=1-==0得x=2.
当x∈(0,2)时F′(x)<0,当x∈(2,+∞)时,F′(x)>0,
∴当x=2时F(x)min=F(2)=2-2ln 2+2a.
5.已知函数f(x)=2ln x+(a>0).若当x∈(0,+∞)时,f(x)≥2恒成立,则实数a的取值范围是_[e,+∞)__.
[解析] f(x)≥2即a≥2x2-2x2ln x.
令g(x)=2x2-2x2ln x,x>0,
则g′(x)=2x(1-2ln x).
由g′(x)=0得x=e,
且00;当x>e时g′(x)<0,
∴x=e时,g(x)取最大值g(e)=e,∴a≥e.
三、解答题
6.已知f(x)=ax-ln x,a∈R.
(1)当a=1时,求曲线f(x)在点(2,f(2))处的切线方程;
(2)是否存在实数a,使f(x)在区间(0,e]上的最小值是3,若存在,求出a的值;若不存在,说明理由.
[解析] (1)当a=1时,f(x)=x-ln x,f ′(x)=1-=,
∴所求切线的斜率为f ′(2)=,切点为(2,2-ln 2),
∴所求切线的方程为
y-(2-ln 2)=(x-2),
即x-2y+2-2ln 2=0.
(2)假设存在实数a,使f(x)=ax-ln x在区间(0,e]上的最小值是3,
f ′(x)=a-=.
①当a≤0时,f(x)在(0,e]上是减函数,
故f(x)min=f(e)=ae-1=3,
解得a=(舍去),
所以此时不存在符合题意的实数a;
②当0<时,f(x)在上是减函数,在上是增函数,故f(x)min=f=1+ln a=3,解得a=e2,满足条件;
③当≥e,即0综上,存在实数a=e2,使f(x)在区间(0,e]上的最小值是3.
C组·探索创新
已知曲线C:y=x3-x2-4x+1,直线l:x+y+2k-1=0,当x∈[-3,3]时,直线l恒在曲线C的上方,则实数k的取值范围是( B )
A. B.
C. D.
[解析] 将问题转化为(-x-2k+1)->0恒成立,再分离出k,再求函数的最小值即可.
当x∈[-3,3]时,直线恒在曲线C的上方,
等价于当x∈[-3,3]时,(-x-2k+1)->0恒成立,
则k<-x3+x2+x.
设f(x)=-x3+x2+x(x∈[-3,3]),则f ′(x)=-x2+x+=(3-x)(1+x)(x∈[-3,3]).
f ′(x)>0时,-1所以函数f(x)=-x3+x2+x在[-3,-1)上单调递减,在(-1,3]上单调递增.
所以当x=-1时,f(x)取得最小值-,所以k<-.故选B.