【期末押题预测】期末核心考点 一元函数的导数及其应用(含解析)2024-2025学年高二下学期数学人教A版(2019)

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名称 【期末押题预测】期末核心考点 一元函数的导数及其应用(含解析)2024-2025学年高二下学期数学人教A版(2019)
格式 docx
文件大小 183.6KB
资源类型 试卷
版本资源 人教A版(2019)
科目 数学
更新时间 2025-06-13 10:51:27

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期末核心考点 一元函数的导数及其应用
一.选择题(共7小题)
1.(2025 十堰模拟)已知sin5α+5cosα>cos5α+5sinα,α∈[0,2π),则α的取值范围为(  )
A. B.
C. D.
2.(2025 湘潭模拟)设函数的两个极值点分别为x1,x2.则过(x1,f(x1)),(x2,f(x2))两点的直线斜率为(  )
A. B. C. D.
3.(2025 福建模拟)已知函数,则错误的是(  )
A.函数f(x)的最小正周期为π
B.函数f(x)关于点中心对称
C.函数y=f(x)的图像向左平移个单位,得到的函数图像关于y轴对称
D.函数g(x)=f(x)﹣ax在上不单调,则a的取值范围为(﹣4,2]
4.(2025 安顺模拟)设函数f(x)=(x﹣a)(lnx﹣b),若f(x)≥0,则ab的最小值为(  )
A. B.﹣e C. D.e
5.(2025 蕲春县校级二模)已知实数a<b<c,且,则下列四个结论中,正确的有(  )
A.a<0
B.
C.c2+12>8c
D.(b﹣5)(c﹣5)的最小值是
6.(2025 宁德三模)曲线在点P(x0,y0)处切线斜率的取值范围为,则x0的取值范围为(  )
A.[0,ln2] B.[0,ln2]∪[ln4,3]
C.[ln2,ln4] D.[0,ln2]∪[ln4,+∞)
7.(2025春 龙岗区校级期中)定义在R上的函数f(x)的导函数为f'(x),满足xf'(x)+f(x)>0,则不等式x2f(x2)﹣f(1)<0的解集为(  )
A.(0,1) B.(﹣∞,﹣1)∪(1,+∞)
C.(﹣1,1) D.(﹣1,+∞)
二.多选题(共3小题)
(多选)8.(2025 罗湖区校级模拟)已知函数f(x)=x2+2lnx的图象在A(x1,f(x1)),B(x2,f(x2))两个不同点处的切线相互平行,则x1+x2的取值可以为(  )
A. B. C.2 D.
(多选)9.(2025 宁德三模)设函数,则(  )
A.当a=1时,f(x)没有零点
B.当a<0时,f(x)在区间(0,+∞)上不存在极值
C.存在实数a,使得曲线为轴对称图形
D.存在实数a,使得曲线为中心对称图形
(多选)10.(2025春 深圳校级期中)如图,这是函数f(x)的导函数的图象,则(  )
A.f(x)在x=2处取得极大值
B.x=4是f(x)的极小值点
C.f(x)在(2,4)上单调递减
D.f(3)是f(x)的极小值
三.填空题(共3小题)
11.(2025 山东模拟)已知等差数列{an}的前n项和为Sn,满足,则S2001=     .
12.(2025 太原模拟)若函数f(x)=x3+a(x2﹣x+1)在区间单调递增,则a的取值范围是    .
13.(2025春 深圳校级期中)已知函数f(x)的定义域为R,f(1)=﹣2,对任意x∈R,f′(x)>3恒成立,则f(x)>3x﹣5的解集为    .
四.解答题(共2小题)
14.(2025 福建模拟)已知函数.
(1)讨论f(x)的单调性;
(2)当a<0时f(x)≤b﹣ln(﹣a)﹣a恒成立,求实数b的最小值.
15.(2025 蕲春县校级二模)已知函数(a∈R).
(1)若函数f(x)在点(1,f(1))处的切线与x轴平行,求a的值;
(2)当a>0时,设f(x)的极大值为g(a),求证:.
期末核心考点 一元函数的导数及其应用
参考答案与试题解析
一.选择题(共7小题)
1.(2025 十堰模拟)已知sin5α+5cosα>cos5α+5sinα,α∈[0,2π),则α的取值范围为(  )
A. B.
C. D.
【考点】利用导数研究函数的单调性;三角不等式;三角函数中的恒等变换应用.
【专题】转化思想;综合法;导数的综合应用;三角函数的图象与性质;运算求解.
【答案】C
【分析】运用导数研究函数的单调性,证出F(x)=x5﹣5x在区间[﹣1,1]上是减函数,从而将题中不等式转化为sinα<cosα,结合α∈[0,2π),运用正余弦函数的性质算出本题的答案.
【解答】解:不等式sin5α+5cosα>cos5α+5sinα等价于sin5α﹣5sinα>cos5α﹣5cosα,
设函数F(x)=x5﹣5x,则原不等式等价于F(sinα)>F(cosα).
对F(x)求导数,可得F′(x)=5x4﹣5=5(x2+1)(x+1)(x﹣1),
当﹣1≤x≤1时,F′(x)≤0,可知F(x)在区间[﹣1,1]上是减函数,
若F(sinα)>F(cosα),结合sinα、cosα∈[﹣1,1],可知sinα<cosα,
因为α∈[0,2π),结合正弦函数与余弦函数的性质,可知0≤α或α<2π,
所以α的取值范围为[0,)∪(,2π).
故选:C.
【点评】本题主要考查运用导数研究函数的单调性、正弦函数与余弦函数的性质等知识,考查了计算能力、逻辑推理能力,属于中档题.
2.(2025 湘潭模拟)设函数的两个极值点分别为x1,x2.则过(x1,f(x1)),(x2,f(x2))两点的直线斜率为(  )
A. B. C. D.
【考点】利用导数研究函数的极值.
【专题】对应思想;综合法;导数的综合应用;运算求解.
【答案】A
【分析】对函数求导,得到,,进而可得,f(x2),再应用两点式求斜率.
【解答】解;因为(x>0),
则,
又函数的两个极值点分别为x1,x2,
所以x1,x2满足2x1﹣3lnx1﹣3=0,2x2﹣3lnx2﹣3=0,
也即,,
而,
同理f(x2),
故过(x1,f(x1)),(x2,f(x2))两点的直线斜率.
故选:A.
【点评】本题考查了导数的综合应用,直线的斜率,属于中档题.
3.(2025 福建模拟)已知函数,则错误的是(  )
A.函数f(x)的最小正周期为π
B.函数f(x)关于点中心对称
C.函数y=f(x)的图像向左平移个单位,得到的函数图像关于y轴对称
D.函数g(x)=f(x)﹣ax在上不单调,则a的取值范围为(﹣4,2]
【考点】由函数的单调性求解函数或参数(导数法);三角函数的周期性;函数y=Asin(ωx+φ)的图象变换;三角函数中的恒等变换应用.
【专题】转化思想;综合法;导数的综合应用;三角函数的图象与性质;逻辑思维;运算求解.
【答案】D
【分析】对f(x)解析式进行化简,得到f(x)=2sin(2x)+1,由三角函数的性质可判断ABC,对于D,题意等价于g'(x)=4cos(2x)﹣a=0在上有变号根,参变分离后分析哈桑农户的单调性和取值情况,可判断a的取值范围.
【解答】解:由已知,sin2x+cos2x+1=2sin(2x)+1,
对于A,f(x)的最小正周期为Tπ,故A正确;
对于B,x时,2x0,f()=1,所以函数f(x)关于点中心对称,B正确;
对于C,函数y=f(x)的图像向左平移个单位,得到φ(x)=f(x)=2sin[2(x)]+1=2cos2x+1,
φ(x)为偶函数,图象关于y轴对称,故C正确;
对于D,函数g(x)=f(x)﹣ax在上不单调,即g'(x)=4cos(2x)﹣a=0在上有变号根,
即a=4cos(2x)在上有变号根,
因为h(x)=4cos(2x)在上递减,在上递增,h()=2,h()=﹣4,h()=0,
所以当a∈(﹣4,2)时,a=4cos(2x)在上有变号根,函数h(x)不单调,故D错误.
故选:D.
【点评】本题主要考查三角函数的图象与性质、由函数单调性求参数取值范围,属于中档题.
4.(2025 安顺模拟)设函数f(x)=(x﹣a)(lnx﹣b),若f(x)≥0,则ab的最小值为(  )
A. B.﹣e C. D.e
【考点】利用导数研究函数的单调性.
【专题】函数思想;定义法;导数的综合应用;逻辑思维.
【答案】A
【分析】先分析函数g(x)=x﹣a,h(x)=lnx﹣b的正负性,进而得出a=eb,再构造函数φ(x)=xex,研究其最小值即可.
【解答】解:令函数g(x)=x﹣a,函数h(x)=lnx﹣b,那么函数f(x)=g(x)h(x),
当x∈(0,eb)时,h(x)<0;当x∈(eb,+∞)时,h(x)>0;
当x∈(﹣∞,a)时,g(x)<0;当x∈(a,+∞)时,g(x)>0,
根据函数f(x)≥0,知a=eb,因此ab=beb,b∈R,
令函数φ(x)=xex,那么导函数φ′(x)=(x+1)ex,
那么φ′(x)<0,得x<﹣1;导函数φ′(x)>0,得x>﹣1,
则φ(x)在(﹣∞,﹣1)上单调递减,在当(﹣1,+∞)上单调递增,
所以,故ab的最小值为.
故选:A.
【点评】本题考查导数的综合应用,属于中档题.
5.(2025 蕲春县校级二模)已知实数a<b<c,且,则下列四个结论中,正确的有(  )
A.a<0
B.
C.c2+12>8c
D.(b﹣5)(c﹣5)的最小值是
【考点】利用导数研究函数的单调性;等式与不等式的性质.
【专题】整体思想;函数的性质及应用;导数的综合应用;运算求解.
【答案】D
【分析】由a<b<c,且,构造函数f(x)=(x﹣a)(x﹣b)(x﹣c)=x3﹣6x2+9x﹣abc,对其求导,结合导数与单调性关系及函数性质,零点存在条件检验各选项即可判断.
【解答】解:因a<b<c,且,
构造函数f(x)=(x﹣a)(x﹣b)(x﹣c)=x3﹣6x2+9x﹣abc,则f′(x)=3x2﹣12x+9=3(x﹣1)(x﹣3),
由f′(x)>0可得x>3或x<1,由f′(x)<0可得1<x<3,
所以f(x)在(﹣∞,1)和(3,+∞)上单调递增,在(1,3)上单调递减,因为a、b、c为函数y=f(x)的三个零点,a<b<c.
所以f(x)极小值=f(3)<0,f(x)极大值=f(1)>0,
因为f(0)=f(3)<0,f(1)=f(4)>0,
所以由零点存在定理可得0<a<1,1<b<3,3<c<4,故AB错误;
当3<c<4时,c2﹣8c+12=(c﹣2)(c﹣6)可正可负数,C错误;
由条件可得b+c=6﹣a,bc=9﹣a(6﹣a)=(a﹣3)2,
所以(b﹣5)(c﹣5)=bc﹣5(b+c)+25=(a﹣3)2﹣5(6﹣a)+25=a2﹣a+4,a∈(0,1)
所以当时(b﹣5)(c﹣5)取得最小值,故D正确.
故选:D.
【点评】本题主要考查了导数与单调性关系的应用,函数性质的应用,属于中档题.
6.(2025 宁德三模)曲线在点P(x0,y0)处切线斜率的取值范围为,则x0的取值范围为(  )
A.[0,ln2] B.[0,ln2]∪[ln4,3]
C.[ln2,ln4] D.[0,ln2]∪[ln4,+∞)
【考点】利用导数求解函数的最值.
【专题】计算题;转化思想;综合法;导数的综合应用;运算求解.
【答案】D
【分析】转化为函数在x0处的导数值在之内,令,研究g(x)的性质,解不等式即可.
【解答】解:由题意,,
因为曲线在点P(x0,y0)处切线斜率的取值范围为,
所以,即,
令,令g′(x)=0,可得x=1,
当x<1时,g′(x)>0,g(x)单调递增,
当x>1时,g′(x)<0,g(x)单调递减,
又,当x>0时,g(x)>0,
故的解集为[0,ln2]∪[ln4,+∞),
故选:D.
【点评】本题主要考查利用导数研究函数的最值,考查运算求解能力,属于中档题.
7.(2025春 龙岗区校级期中)定义在R上的函数f(x)的导函数为f'(x),满足xf'(x)+f(x)>0,则不等式x2f(x2)﹣f(1)<0的解集为(  )
A.(0,1) B.(﹣∞,﹣1)∪(1,+∞)
C.(﹣1,1) D.(﹣1,+∞)
【考点】利用导数研究函数的单调性.
【专题】函数思想;构造法;导数的综合应用;运算求解.
【答案】C
【分析】令g(x)=xf(x),求出导函数,即可得到g(x)的单调性,则问题转化为g(x2)<g(1),根据单调性将函数不等式转化为自变量的不等式,解得即可.
【解答】解:令g(x)=xf(x),则g'(x)=f(x)+xf'(x)>0,
所以g(x)在定义域R上单调递增,
不等式x2f(x2)﹣f(1)<0,即x2f(x2)<f(1),
即g(x2)<g(1),
所以x2<1,解得﹣1<x<1,
即不等式x2f(x2)﹣f(1)<0的解集为(﹣1,1).
故选:C.
【点评】本题考查利用导数研究函数的单调性,考查运算求解能力,属于基础题.
二.多选题(共3小题)
(多选)8.(2025 罗湖区校级模拟)已知函数f(x)=x2+2lnx的图象在A(x1,f(x1)),B(x2,f(x2))两个不同点处的切线相互平行,则x1+x2的取值可以为(  )
A. B. C.2 D.
【考点】利用导数求解曲线在某点上的切线方程.
【专题】方程思想;综合法;导数的综合应用;运算求解.
【答案】AB
【分析】由f′(x1)=f′(x2)整理可得x1x2=1,然后由基本不等式可得.
【解答】解:由f(x)=x2+2lnx,得f′(x)=2x,
则,,
依题意可得,且x1>0,x2>0,x1≠x2,
整理得,
则x1x2=1,得x1+x2,
经验证,当x1,x2分别取3,时,,
当x1,x2分别取2,时,满足题意.
故选:AB.
【点评】本题考查利用导数研究过曲线上某点处的切线方程,训练了利用基本不等式求最值,是中档题.
(多选)9.(2025 宁德三模)设函数,则(  )
A.当a=1时,f(x)没有零点
B.当a<0时,f(x)在区间(0,+∞)上不存在极值
C.存在实数a,使得曲线为轴对称图形
D.存在实数a,使得曲线为中心对称图形
【考点】利用导数研究函数的极值.
【专题】转化思想;综合法;函数的性质及应用;导数的综合应用;逻辑思维;运算求解.
【答案】ABC
【分析】对选项逐一判断,分别利用图象研究零点,用导数研究极值,用对称性的定义研究对称性即可.
【解答】解:对于选项A,当a=1时,函数f(x),定义域为{x|x>﹣1且x≠0},
由f(x)=0,得(x>﹣1且x≠0).
作出y=ln(x+1)与的图像,二者有唯一交点(0,0),不合题意,故f(x)没有零点,故A正确.
对于选项B,由题,
令,,
因为a<0,x>0,所以g′(x)>0,
又g(0)=0,所以g(x)>0,所以f′(x)<0,
则f(x)在(0,+∞)上无极值,故B正确.
对于选项CD,令,
因为,所以x>0或x<﹣1,由对称性可知,故若存在对称轴或对称中心,必在直线上.
考虑

当时,h(x)=h(﹣x﹣1),所以关于对称,故C正确.
考虑,
所以不存在符合题意的常数a,故D错误.
故选:ABC.
【点评】本题主要考查利用导数研究函数的极值,函数零点的判断,函数的对称性,考查运算求解能力与逻辑推理能力,属于中档题.
(多选)10.(2025春 深圳校级期中)如图,这是函数f(x)的导函数的图象,则(  )
A.f(x)在x=2处取得极大值
B.x=4是f(x)的极小值点
C.f(x)在(2,4)上单调递减
D.f(3)是f(x)的极小值
【考点】利用导数研究函数的单调性;利用导数研究函数的极值.
【专题】函数思想;定义法;导数的综合应用;逻辑思维.
【答案】ABC
【分析】由导函数f′(x)的图象,可判断f(x)在对应区间上的单调性与极值,对四个选项逐一判断可得答案.
【解答】解:根据f′(x)的图象可知,当x<﹣1时,导函数f′(x)<0,
当﹣1<x<2时,f′(x)>0,当x>4时,f′(x)>0,当2<x<4时,f′(x)<0,
因此函数f(x)在区间[﹣1,2]上单调递增,在区间(﹣∞,﹣1]上单调递减,
在区间[4,+∞)上单调递增,[2,4]上单调递减,
因此函数f(x)在x=2处取得极大值,在x=﹣1和x=4处取得极小值,因此A、B、C正确;
因为3∈[2,4],且f(x)在[2,4]上单调递减,x=3处导函数未变号,不是极值点,
所以f(3)不是f(x)的极小值,故D错误.
故选:ABC.
【点评】本题考查导数的综合应用,属于中档题.
三.填空题(共3小题)
11.(2025 山东模拟)已知等差数列{an}的前n项和为Sn,满足,则S2001=    .
【考点】利用导数研究函数的单调性;运用诱导公式化简求值.
【专题】整体思想;综合法;导数的综合应用;等差数列与等比数列;运算求解.
【答案】.
【分析】先对已知等式用诱导公式变形,得到,构造函数g(x)=sinx+3x,判断出它是奇函数且单调递增.然后令,,由g(x1)+g(x2)=0推出x1=﹣x2,得到.最后根据数列性质a1+a2001=a3+a1999,用求和公式算出前2001项和为.
【解答】解:因为,
所以.
令g(x)=sinx+3x,
因为g′(x)=cosx+3>0恒成立,所以g(x)在R上单调递增.
又g(﹣x)=sin(﹣x)﹣3x=﹣g(x),所以g(x)为奇函数,
令,,则g(x1)=﹣g(x2)=g(﹣x2),故x1=﹣x2,则,
所以a1+a2001,
故.
故答案为:.
【点评】本题主要考查了导数与单调性关系的应用,还考查了等差数列的性质及求和公式的应用,属于中档题.
12.(2025 太原模拟)若函数f(x)=x3+a(x2﹣x+1)在区间单调递增,则a的取值范围是 [﹣3,+∞)  .
【考点】利用导数求解函数的单调性和单调区间.
【专题】计算题;转化思想;综合法;导数的综合应用;运算求解.
【答案】[﹣3,+∞).
【分析】由题意可得f′(x)≥0在区间上恒成立,参变量分离,由恒成立与最值的关系即可求解.
【解答】解:由题意,f′(x)=3x2+2ax﹣a≥0在区间上恒成立,
即a在区间上恒成立,
令g(x),则g′(x),
当x∈(,1)时,g′(x)>0,g(x)单调递增;
当x∈(1,3)时,g′(x)<0,g(x)单调递减,
所以g(x)max=g(1)=﹣3,
所以a≥﹣3,即a的取值范围是[﹣3,+∞).
故答案为:[﹣3,+∞).
【点评】本题主要考查利用导数研究函数的单调性与最值,考查运算求解能力,属于中档题.
13.(2025春 深圳校级期中)已知函数f(x)的定义域为R,f(1)=﹣2,对任意x∈R,f′(x)>3恒成立,则f(x)>3x﹣5的解集为 (1,+∞)  .
【考点】利用导数研究函数的单调性.
【专题】函数思想;定义法;导数的综合应用;逻辑思维.
【答案】(1,+∞).
【分析】令g(x)=f(x)﹣(3x﹣5),得到g′(x)>0,得出g(x)在R上单调递增,再由g(1)=0,进而求得不等式的解集,得到答案.
【解答】解:令函数g(x)=f(x)﹣(3x﹣5),因此导函数g′(x)=f′(x)﹣3>0,
因此函数g(x)在R上单调递增,
又根据g(1)=f(1)+2=0,因此当x>1时,函数g(x)>0,所以f(x)>3x﹣5,
因此函数f(x)>3x﹣5的解集为(1,+∞).
故答案为:(1,+∞).
【点评】本题考查导数的综合应用,属于中档题.
四.解答题(共2小题)
14.(2025 福建模拟)已知函数.
(1)讨论f(x)的单调性;
(2)当a<0时f(x)≤b﹣ln(﹣a)﹣a恒成立,求实数b的最小值.
【考点】利用导数研究函数的最值;利用导数研究函数的单调性.
【专题】整体思想;综合法;导数的综合应用;运算求解.
【答案】(1)当a≤0时,函数f(x)的递增区间为(0,1),递减区间为(1,+∞);
当0<a<1时,函数f(x)的递增区间为,递减区间为;
当a=1时,函数f(x)的递增区间为(0,+∞);
当a>1时,函数f(x)的递增区间为,递减区间为.
(2)ln2﹣2.
【分析】(1)求出导数,再按a≤0,0<a<1,a=1,a>1分类求出函数的单调区间.
(2)由(1)的信息,求出函数f(x)的最大值,再由已知建立恒成立的不等式并分离参数,构造函数并利用导数求出最大值即可.
【解答】解:(1),x>0,
当0<a<1时,由f′(x)>0,得0<x<1或;由f′(x)<0,得,
函数f(x)在上单调递增,在上单调递减;
当a=1时,f′(x)≥0恒成立,函数f(x)在(0,+∞)上单调递增;
当a>1时,由f′(x)>0,得或x>1;由f′(x)<0,得,
函数f(x)在上单调递增,在上单调递减,
当a≤0时,由f′(x)>0,得0<x<1;由f′(x)<0,得x>1,
函数f(x)在(0,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减;
所以当a≤0时,函数f(x)的递增区间为(0,1),递减区间为(1,+∞);
当0<a<1时,函数f(x)的递增区间为,递减区间为;
当a=1时,函数f(x)的递增区间为(0,+∞);
当a>1时,函数f(x)的递增区间为,递减区间为.
(2)由(1)知当a<0时,函数f(x)在(0,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减,
则,
依题意,,即恒成立,
令函数,求导得,
当a<﹣2时,g′(a)>0,当﹣2<a<0时,g′(a)<0,函数g(a)在(﹣∞,﹣2)上递增,在(﹣2,0)上递减,
即g(a)max=g(﹣2)=ln2﹣2,因此b≥ln2﹣2,
所以b最小值为ln2﹣2.
【点评】本题主要考查了导数与单调性关系的应用,还考查了导数与最值关系的应用,属于中档题.
15.(2025 蕲春县校级二模)已知函数(a∈R).
(1)若函数f(x)在点(1,f(1))处的切线与x轴平行,求a的值;
(2)当a>0时,设f(x)的极大值为g(a),求证:.
【考点】利用导数求解函数的极值;利用导数求解曲线在某点上的切线方程.
【专题】计算题;转化思想;综合法;导数的综合应用;运算求解.
【答案】(1)e;
(2)证明见解答.
【分析】(1)求出导函数,由题意可得f′(1)=0,即可求解a的值;
(2)求出导函数,令f′(x)=0,可得x的值,对a分类讨论,求出f(x)的极大值,利用不等式的性质及导数的应用即可证明.
【解答】解:(1)由题意知f′(x)=ex(x+1)﹣ax﹣a=(ex﹣a)(x+1)(a∈R).
由f′(1)=(e﹣a)(1+1)=0,得a=e.
(2)证明:f′(x)=(ex﹣a)(x+1),当a>0时,令f′(x)=0,可得x=﹣1或x=lna,
当时,lna>﹣1,
当x<﹣1或x>lna时,f′(x)>0,当﹣1<x<lna时,f′(x)<0,
所以f(x)在(﹣∞,﹣1)和(lna,+∞)上单调递增,在(﹣1,lna)上单调递减,
所以f(x)的极大值为;
当时,f′(x)≥0,f(x)单调递增,f(x)无极大值;
当时,当x∈(﹣∞,lna)时,f′(x)>0,f(x)单调递增,
当x∈(lna,﹣1)时,f′(x)<0,f(x)单调递减,
当x∈(﹣1,+∞)时,f′(x)>0,f(x)单调递增,
所以f(x)的极大值为,
令(0<x),所以,
g(x)在上,g′(x)<0,在上,g′(x)>0,
所以g(x)在上单调递减,在上单调递增,
所以.
综上所述,.
【点评】本题主要考查利用导数研究函数的极值,导数的几何意义,考查运算求解能力,属于中档题.
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