(共49张PPT)
专题一 函数与不等式、导数
第1讲 函数的性质
[大概念 大专题 大体系]
高考定位:函数的性质(单调性、奇偶性、周期性、图象的对称性)的综合应用是新高考的核心命题点,难度属于中等及以上;此部分内容多以选择题、填空题的形式出现,有时在压轴题的位置,多与导数、不等式、新定义等相结合命题.
A. f(0)=0
B. 当x<0时,f(x)=-(x2-3)e-x-2
D. x=-1是f(x)的极大值点
ABD
A
A. (-∞,0] B. [-1,0]
C. [-1,1] D. [0,+∞)
B
B. f(-1)=0
C. f(2)=0 D. f(4)=0
解析:因为函数f(x+2)为偶函数,所以f(x+2)=f(-x+2),即函数y=
f(x)的图象关于直线x=2对称,又因为函数f(2x+1)为奇函数,所以f(-2x+1)=-f(2x+1),令t=2x,则f(-t+1)=-f(t+1),故函数y=
f(x)的图象关于点(1,0)对称,又因为函数f(2x+1)为奇函数,且f(x)的定义域为R,所以f(2×0+1)=0,即f(1)=0,所以f(-1)=-f(3)=
-f(1)=0,其他三个选项无法得出结果.
B
■热点突破
热点 函数的单调性、奇偶性
A. (-∞,1) B. (1,+∞)
C. (-∞,-3) D. (-3,+∞)
A
解析:当x>0时,f(x)=1-ex,-x<0,f(-x)=e-(-x)-1=ex-1=
-f(x);
当x<0时,f(x)=e-x-1,-x>0,f(-x)=1-e-x=-f(x);
且当x=0时,f(x)=0,
所以f(x)为奇函数,
易知f(x)为R上的减函数,
则f(2x)+f(x-3)>0 f(2x)>-f(x-3)=f(3-x) 2x<3-x x<1,
所以原不等式的解集为(-∞,1).
故选A.
A. (-∞,4] B. [4,+∞)
C. (-∞,2] D. [2,+∞)
C
A. f(5)=1
B. f(x)是奇函数
C. f(2nx)=2nf(x)
D. 不等式f(x2-x-2)>4的解集是(-∞,-2)∪(3,+∞)
BCD
解析:对于A,因为f(x+y)-f(x-y)=2f(y),f(1)=1,令x=y=0,则f(0)-f(0)=2f(0),所以f(0)=0,令x=y,则f(2x)=
2f(x),则f(2)=2f(1)=2,令x=3,y=2,则f(5)-f(1)=2f(2),所以f(5)=2f(2)+f(1)=4+1=5≠1,故A错误;对于B,令x=0,则f(y)-f(-y)=2f(y),即f(-y)=-f(y),且x,y∈R,所以
f(x)是奇函数,故B正确;对于C,令x=y=2n-1x,则f(2nx)-f(0)=
2f(2n-1x),又f(0)=0,所以f(2nx)=2f(2n-1x),所以f(2nx)=
2f(2n-1x)=22f(2n-2x)=…=2nf(x),故C正确;
规律方法 (1)若f(x)是偶函数,则f(x)=f(|x|).
(2)在求解与抽象函数有关的不等式时,往往利用函数的单调性将符号“f”脱掉,使抽象函数转化为具体不等式求解,此时,应特别注意函数的定义域.
热点 函数的周期性、图象的对称性
A. -6 B. -2 C. 2 D. 4
C
A. 80 B. 75 C. 70 D. 65
B
解析:因为g(x)为偶函数,所以g(x)=g(-x),两边同时求导可得
g'(x)=-g'(-x),所以g'(x)为奇函数,所以g'(0)=0.
因为f(x)+g'(x)=5,所以f(0)+g'(0)=5,
所以f(0)=5.
f(x)+g'(x)=5,①
f(x-1)-g'(5-x)=5,②
在②中,用5-x替换x,
得f(4-x)-g'(x)=5,③
A. 4为f(x)的一个周期
B. f(2 025)=1
C. f(x)的图象关于直线x=3对称
D. f(x)的图象关于直线x=-3对称
ACD
解析:由f(x-1)+f(x+1)=f(-2)知f(x+1)+f(x+3)=
f(-2),所以f(x-1)=f(x+3),即f(x)=f(x+4),所以4为f(x)的一个周期,A正确;在f(2x+6)=f(-2x)中,令x=0,则f(6)=
f(0),在f(x-1)+f(x+1)=f(-2)中,令x=-1,则f(-2)+f(0)=f(-2),所以f(0)=0,从而f(6)=f(0)=0,则f(-2)=f(-2+2×4)=f(6)=0,在f(x-1)+f(x+1)=f(-2)中,令x=0,得
f(-1)+f(1)=f(-2)=0,所以f(1)=-f(-1)=-1,所以f(2 025)=f(506×4+1)=f(1)=-1,B错误;由f(2x+6)=f(-2x)得f(x+6)=f(-x),则f(x)的图象关于直线x=3对称,C正确;f(x+6)=f(x+6-3×4)=f(x-6)=f(-x),则f(x)的图象关于直线x=-3对称,D正确.故选ACD.
A. 17 B. 19 C. 21 D. 23
B
解析:由f(x+4)+f(x)=0 f(x)=-f(x+4),则f(x+4)=-f(x+8),
所以f(x)=f(x+8),即f(x)是周期为8的函数,
由f(x+2)为奇函数,则f(-x+2)=-f(x+2),则f(-x)=-f(x+4),
所以f(-x)=f(x),即f(x)是偶函数,
则f(1)=f(-1)=1,则f(3)=f(5)=-1,f(7)=1,
结合周期性,对于k∈N*,f(2k-1)依次为1,-1,-1,1,1,-1,-1,1,…,
所以f(2k-1)是周期为4的函数,
则f(1)+2f(3)+3f(5)+4f(7)=1-2-3+4=0,
5f(9)+6f(11)+7f(13)+8f(15)=5-6-7+8=0,
(2)若f(x)的图象关于直线x=a和x=b对称,则f(x)的周期为 2|a-b|.
(3)若f(x)的图象关于点(a,0)和直线x=b对称,则f(x)的周期为4|a-b|.
冲刺集训1 函数的性质
冲刺集训1 函数的性质
A. 3 B. 1或3
C. 2 D. 1或2
C
解析:因为f(x)=(x+a-2)(x2+a-1)为奇函数,所以f(0)=(a-2)(a-1)=0,解得a=1或a=2.
当a=1时,f(x)=x2(x-1),f(-x)=x2(-x-1)≠-f(x),故a=1不符合题意,舍去;
当a=2时,f(x)=x(x2+1),f(-x)=-x·(x2+1)=-f(x),故a=2符合题意.
故选C.
A. (-∞,3] B. (-∞,2]
C. [2,+∞) D. [3,+∞)
解析:设u=|x-a|,易知函数y=ln u是增函数,
又因为f(x)=ln|x-a|在区间(2,3)上单调递减,
所以由复合函数单调性可知,u=|x-a|在(2,3)上单调递减.
因为函数u=|x-a|在(-∞,a)上单调递减,
所以3≤a,即a∈[3,+∞).
故选D.
D
A. [0,+∞) B. [0,6]
C. [-6,3] D. [0,3]
B
A
A. -1 B. 0 C. 1 D. 2
A
解析:由①f(1+x)=f(1-x)可得f(x)=f(2-x),由②f(3+x)+
f(3-x)=0可得f(x)=-f(6-x),因此f(x)=f(2-x)=-f(x+4)=f(x+8),所以f(x)的周期为8,f(1)+f(2)+f(3)+f(4)+
f(5)+f(6)+f(7)+f(8)=f(1)+f(2)+f(3)+f(4)+f(5)+f(6)+f(-1)+f(0)=[f(1)+f(5)]+[f(2)+f(4)]+[f(6)+
f(0)]+f(3)+f(-1)=f(3)+f(-1)=2f(3),在②中,令x=0,得
f(3)=0,故f(1)+f(2)+…+f(2 025)=f(1)+253[f(1)+f(2)+
f(3)+f(4)+f(5)+f(6)+f(7)+f(8)]=-f(5)=-1,故选A.
A. f(x)在(0,2)上单调递增
B. f(x)在(0,2)上单调递减
C. y=f(x)的图象关于直线x=1对称
D. y=f(x)的图象关于点(1,0)对称
C
A. 5 B. -2 C. 1 D. 2
解析:由函数y=f(x-1)的图象关于直线x=1对称可知,函数f(x)的图象关于y轴对称,故f(x)为偶函数,由f(x+3)=-f(x)+3,得f(x+3+3)=-f(x+3)+3=-[-f(x)+3]+3=f(x),所以f(x)的一个周期为6,所以f(2 023)=f(6×337+1)=f(1)=f(-1)=2.故选D.
D
A. (-∞,-3)∪(0,3)
B. (-3,0)∪(0,3)
C. (-3,0)∪(3,+∞)
D. (-∞,-3)∪(3,+∞)
A
A. [-3,-2) B. (-3,-2]
C. [-3,-2] D. (-3,-2)
C
A. f(0)=0 B. f(3)=0
C. f(x)为偶函数 D. f(x)为奇函数
BC
A. f(x)的图象关于直线x=3对称
B. f(x-2)的图象关于点(1,0)对称
C. 8为f(x)的一个周期
D. f(1)=0
AB
解析:因为y=xf(x+3)是奇函数,所以y=f(x+3)为偶函数,所以f(-x+3)=f(x+3),即f(-x)=f(x+6),故f(x)的图象关于直线x=3对称,A正确.由y=(x+1)f(x)的图象关于直线x=-1对称得(x+1)f(x)=(-2-x+1)f(-2-x),即(x+1)f(x)=-(x+1)f(-2-x),即
f(x)=-f(-x-2),所以f(x)图象关于点(-1,0)对称,则f(x-2)的图象关于点(1,0)对称,B正确.由上述分析知f(-x)=-f(x-2),f(-x)=f(x+6),所以f(x+6)=-f(x-2),即f(x+8)=-f(x),所以f(x+16)=-f(x+8)=f(x),16是f(x)的一个周期,C错误.由题中所给条件不能得到f(1)的值,D错误.故选AB.
A. g(2 025)=0
C. g(x+6)=g(x)
ACD
①f(x1x2)=f(x1)+f(x2);②f(x)在(0,+∞)上是增函数.
解析:对于函数f(x)=log2x,该函数的定义域为(0,+∞),且该函数在(0,+∞)上为增函数,满足②;
对任意的x1,x2∈(0,+∞),f(x1x2)=log2(x1x2)=log2x1+log2x2=f(x1)+f(x2),满足①.
log2x(答案不唯一,形如f(x)=logax(a>1)都可以)(共41张PPT)
专题一 函数与不等式、导数
第5讲 导数的综合应用(一) (恒成立、能成立问题)
高考定位:恒成立问题、能成立问题多与参数的取值范围问题联系在一起,是近几年高考的热门问题,可以出现在选择题、填空题或解答题中,并且经常出现在压轴解答题中,难度较大.
■真题研析
1. (2024·全国甲卷)已知函数f(x)=(1-ax)·ln(1+x)-x.
(1)若a=-2,求f(x)的极值;
可得F'(x)>0在(-1,+∞)上恒成立,则F(x)在(-1,+∞)上单调递增,
又F(0)=0,∴当x∈(-1,0)时,F(x)<0,当x∈(0,+∞)时,
F(x)>0,
即当-1<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,
∴f(x)在x=0处取得的极小值为f(0)=0,无极大值,
(2)当x≥0时,f(x)≥0,求a的取值范围.
(2)若f(x)+ sin x<0,求a的取值范围.
此时在(0,x1)上g'(x)>0,所以g(x)在(0,x1)上单调递增,
则在(0,x1)上g(x)>g(0)=0,即f(x)+ sin x>0,不满足题意.
综上,a的取值范围是(-∞,0].
■热点突破
热点 目标最值法
(1)求曲线y=f(x)在x=1处的切线方程;
规律方法 目标最值法就是直奔主题,例如:若f(x)≥0恒成立,则去求f(x)的最小值;若f(x)≥0有解,则去求f(x)的最大值,然后解相应不等式.解题过程也许需要分类讨论.
热点 分离参数法
例2 (2025·河北唐山模拟)已知函数f(x)=ax2-x+ sin x.
(1)若a=1,求f(x)的极小值;
解:(1)当a=1时,f(x)=x2-x+ sin x,则f'(x)=2x-1+ cos x,
令g(x)=f'(x)=2x-1+ cos x,则g'(x)=2- sin x,易知g'(x)>0在R上恒成立,所以g(x)在R上单调递增,
又g(0)=0,所以当x<0时,g(x)<0,即f'(x)<0;当x>0时,g(x)>0,即f'(x)>0,
故f(x)在(-∞,0)上单调递减,在(0,+∞)上单调递增,
所以x=0为函数f(x)的极小值点,函数f(x)的极小值为f(0)=0.
(2)若x≥0时,f(x)≥0恒成立,求实数a的取值范围.
规律方法 分离参数法就是将参数分离出来,进而转化为研究函数的值域或最值,将复杂的含参问题转化为不含参的相对简单的函数问题,利用导数求出函数的值域或最值,进而得参数的取值范围.
热点 存在、有解问题
(1)求曲线y=g(x)在x=0处的切线方程;
(2)讨论函数f(x)的单调性;
(3)当m>0时,若对于任意x1>0,总存在x2∈[-2,-1],使得f(x1)≥
g(x2),求m的取值范围.
规律方法 不等式有解问题可类比恒成立问题进行转化,要理解清楚两类问题的差别.
含参数的不等式能成立(存在性)问题的转化方法:若a>f(x)在x∈D上能成立,则a>f(x)min(x∈D);
若a<f(x)在x∈D上能成立,则a<f(x)max(x∈D).
冲刺集训5 导数的综合应用(一) (恒成立、能成立问题)
冲刺集训5 导数的综合应用(一) (恒成立、能成立问题)
1. 已知函数f(x)=x3-x2-x+2.
(1)求f(x)的单调递增区间;
2. (2025·山东济南质检)已知f(x)=xln x,g(x)=x2+ax,其中a∈R.
(1)若f(x)≤g(x)恒成立,求a的取值范围;
(2)判断关于x的方程af(x+1)=g(x)解的个数,并说明理由.
②当1<a<2时,-1<a-2<0,
所以当x∈(-1,a-2)时,F'(x)<0,F(x)单调递减;当x∈(a-2,0)时,F'(x)>0,F(x)单调递增;当x∈(0,+∞)时,F'(x)<0,F(x)单调递减.
又F(0)=0,所以F(a-2)<0,且x→-1时,F(x)→+∞,
所以F(x)有2个零点,即原方程解的个数为2.
③当a=2时,a-2=0,此时F'(x)≤0且不恒为0,所以F(x)在(-1,+∞)上单调递减.
又因为F(0)=0,所以F(x)有1个零点,即原方程解的个数为1.
④当a>2时,a-2>0,
所以当x∈(-1,0)时,F'(x)<0,F(x)单调递减;当x∈(0,a-2)时,F'(x)>0,F(x)单调递增;当x∈(a-2,+∞)时,F'(x)<0,F(x)单调递减.
又因为F(0)=0,F(a-2)>0,且x→+∞时,F(x)→-∞,
所以F(x)有2个零点,即原方程解的个数为2.
综上,当a≤1或a=2时,原方程解的个数为1;当1<a<2或a>2时,原方程解的个数为2.
3. 已知f(x)=(x-4)ex-x2+6x,g(x)=ln x-(a+1)x,a>-1.
(1)求f(x)的极值;
解:(1)由f(x)=(x-4)ex-x2+6x,
得f'(x)=ex+(x-4)ex-2x+6
=(x-3)ex-2x+6
=(x-3)(ex-2),
令f'(x)=0,得x=3或x=ln 2,
x (-∞,ln 2) ln 2 (ln 2,3) 3 (3,+∞)
f'(x) + 0 - 0 +
f(x) 单调
递增 极大值 单调
递减 极小值 单调
递增
由表可知,当x=ln 2时,f(x)取极大值,为f(ln 2)=(ln 2-4)eln 2-(ln 2)2+6ln 2=-(ln 2)2+8ln 2-8,
当x=3时,f(x)取极小值,为f(3)=(3-4)e3-32+18=9-e3.
当x变化时,f'(x),f(x)的变化如下表:
(2)若存在x1∈[1,3],对任意的x2∈[e2,e3],使得不等式g(x2)>f(x1)成立,求实数a的取值范围.(e3≈20.09)(共34张PPT)
专题一 函数与不等式、导数
第7讲 导数的综合应用(三) (导数与函数的零点)
(2)设x1,x2分别为f(x)在区间(0,+∞)的极值点和零点.
(ⅰ)设函数g(t)=f(x1+t)-f(x1-t),证明:g(t)在区间(0,x1)单调递减;
(ⅱ)比较2x1与x2的大小,并证明你的结论.
解:(ⅱ)2x1>x2,证明如下:
由(ⅰ)知g(t)在(0,x1)上单调递减,则g(x1)<g(0)=f(x1+0)-
f(x1-0)=0,
所以g(x1)=f(x1+x1)-f(x1-x1)=f(2x1)-f(0)=f(2x1)-0=
f(2x1)<0.
因为x2是f(x)在(0,+∞)上的零点,所以f(x2)=0,即f(2x1)<f(x2).
由(1)知x2∈(x1,+∞),且f(x)在(x1,+∞)上单调递减,所以2x1>x2.
(1)当a=0时,求f(x)的最大值;
(2)若f(x)恰有一个零点,求a的取值范围.
所以f(x)有唯一零点,符合题意.
综上,a的取值范围为(0,+∞).
■热点突破
热点 讨论函数零点个数问题
例1
(2025·山东枣庄三模)已知函数f(x)=xex-a,a∈R. 讨论f(x)零点的个数.
规律方法
三步求解函数零点(方程的根)的个数问题
第一步:将问题转化为函数的图象与x轴(或直线y=k)的交点问题;
第二步:利用导数研究该函数的单调性、极值(最值)等;
第三步:结合图象求解.
热点 利用零点求参数
A. (-∞,0) B. (0,1]
C. (0,4] D. (4,+∞)
B
此时函数f(x)的图象大致如图乙所示,
显然函数f(x)的图象与直线y=a没有交点,不符合题意.
综上可知,实数a的取值范围是(0,1].
乙
A. 1 D. e
A
解法二:令f(x)=ax+bx-2=0,则bx-1=1-ax,作出函数y=bx-1与y=1-ax的大致图象,如图,由图可知,要满足题意,需使曲线y=bx-1与y=1-ax仅有一个交点(0,0),则曲线y=bx-1与y=1-ax在点(0,0)处的切线为同一条直线,从而有b0ln b=-a0ln a,化简得ln(ab)=0,则ab=1,故选A.
规律方法 已知零点求参数的取值范围
(1)结合函数图象与单调性,分析函数的极值点.
(2)依据零点确定极值的范围.
(3)对于参数选择恰当的分类标准进行讨论.
冲刺集训7 导数的综合应用(三) (导数与函数的零点)
冲刺集训7 导数的综合应用(三) (导数与函数的零点)
1. 已知函数f(x)=eln x+bx2e1-x.若f(x)的导函数f'(x)恰有两个零点,求b的取值范围.
2. 已知函数f(x)=x3-kx+k2.
(1)讨论f(x)的单调性;
(2)若f(x)有三个零点,求k的取值范围.
(2)若函数f(x)有且只有一个零点,求实数a的取值范围.
4. (2025·安徽合肥二模)已知函数f(x)=(x-1)ex-ax-b,曲线y=
f(x)在点(0,f(0))处的切线方程为x+y+2=0.
(1)求a,b的值;
(2)讨论f(x)的零点个数,并证明所有零点之和为0.
5. (2025·内蒙古呼和浩特一模)已知函数f(x)= cos x+x sin x+a.
(1)若a=0,求曲线y=f(x)在x=π处的切线方程;
解:(1)当a=0时,f(x)= cos x+x sin x,求导得f'(x)=- sin x+ sin x+x cos x=x cos x,
则f'(π)=-π,而f(π)=-1,所以所求切线方程为y+1=-π(x-π),即y=-πx+π2-1.
(2)讨论函数f(x)在(0,π)上零点的个数.(共55张PPT)
专题一 函数与不等式、导数
第3讲 导数的几何意义与单调性
高考定位:(1)导数的几何意义和计算是导数应用的基础,是高考的热点,多以选择题、填空题的形式考查,难度较小.(2)应用导数研究函数的单调性,是导数应用的重点内容,也是高考的常见题型,以选择题、填空题的形式考查,或为导数解答题第一问,难度中等,属综合性问题.
A. e2 B. e C. e-1 D. e-2
C
A. a<b<c B. c<b<a
C. c<a<b D. a<c<b
C
4
ln 2
(-∞,-4)∪(0,+∞)
■热点突破
热点 曲线的切线
A. (1,0) B. (0,1)
C. (1,1) D. (1,e)
B
规律方法 (1)求曲线的切线方程要分清“在点处”与“过点”的切线方程的不同.“过点”的切点坐标不知道,要设出切点坐标,根据:①斜率相等(若斜率存在),②切点在切线上,③切点在曲线上建立方程(组)求解,求出切点坐标是解题的关键.
A. 2ln 2 B. 2ln 3 C. 3ln 2 D. 3ln 3
A
规律方法 (2)已知切线求参数,往往利用同一法,对照系数相等.
热点 单调性的简单应用
(-∞,0),(ln(-a),+∞)
x (-∞,0) 0 (0,ln(-a)) ln(-a) (ln(-a),
+∞)
f'(x) - 0 + 0 -
f(x) 递减 f(0) 递增 f[ln(-a)] 递减
所以f(x)的单调递增区间为(0,ln(-a)),单调递减区间为(-∞,0),(ln(-a),+∞).
列表:
(-∞,2]
(1)f(x)单调递增(或递减)的充要条件是对任意的x∈(a,b)都有f'(x)≥0(f'(x)≤0),且在(a,b)内的任一非空子区间上,f'(x)不恒为零,应注意此时式子中的等号不能省略,否则会漏解.
(2)函数在区间(a,b)上存在单调区间,实际上就是f'(x)>0(或f'(x)<0)在该区间上存在解集.
(3)若函数y=f(x)在区间(a,b)上不单调,则转化为f'(x)=0在(a,b)上有解(需验证解的两侧导数异号).
规律方法 根据函数的单调性求参数的方法
热点 利用导数研究函数的单调性
例3
规律方法
(1)讨论函数的单调性是在函数的定义域内进行的,千万不要忽视定义域的限制.
(2)在能够通过因式分解求出不等式对应方程的根时,根据根的大小进行分类讨论.
(3)在不能通过因式分解求出根的情况时,根据不等式对应方程的判别式进行分类讨论.
冲刺集训3 导数的几何意义与单调性
冲刺集训3 导数的几何意义与单调性
A. f(x)=2-x B. f(x)=x2
C. f(x)=3-x D. f(x)= cos x
A
C
A. y=2x+1
D
A. 2 B. 0
D
A. (-∞,-1)∪(0,1)
B. (-1,0)∪(1,+∞)
C. (-∞,-1)∪(-1,0)
D. (0,1)∪(1,+∞)
A
D
C. e D. -e
B
D
A. 当m=4时,函数f(x)单调递增
B. 当m≤3时,函数f(x)有两个极值
C. 过点(0,1)且与曲线y=f(x)相切的直线有且仅有一条
D. 当m=1时,若b是a与c的等差中项,直线ax-by-c=0与曲线y=f(x)有三个交点P(x1,y1),Q(x2,y2),R(x3,y3),则x1+x2+x3=-6
AC
A. 对任意a,f(x)总存在零点
B. 当a=0时,x=0是f(x)的极值点
C. 当a=3时,曲线y=f(x)与x轴相切
D. 对任意a,f(x)在区间(-∞,-a-1)上均单调递增
ACD
ACD
A. 切线l1的方程为4x-y-3=0
解析:f(x)=x3+x-1,f'(x)=3x2+1,f(1)=1,f'(1)=4,y-1=4(x-1),所以切线l1的方程为4x-y-3=0,故A正确;
(e,1)
8
(2)若f(x)是[1,e]上的单调函数,求a的取值范围.(共75张PPT)
专题一 函数与不等式、导数
第4讲 函数的极值与最值
A. x=3是f(x)的极小值点
B. 当0<x<1时,f(x)<f(x2)
C. 当1<x<2时,-4<f(2x-1)<0
D. 当-1<x<0时,f(2-x)>f(x)
ACD
解析:对于A,函数f(x)的定义域为R,f'(x)=2(x-1)(x-4)+(x-1)2=3(x-1)·(x-3),
易知当x∈(1,3)时,f'(x)<0,当x∈(-∞,1)或x∈(3,+∞)时,
f'(x)>0,
所以函数f(x)在(-∞,1)上单调递增,在(1,3)上单调递减,在(3,+∞)上单调递增,故x=3是函数f(x)的极小值点,A正确;
对于B,当0<x<1时,x-x2=x(1-x)>0,所以1>x>x2>0,
由对A的分析可知,函数f(x)在(0,1)上单调递增,所以f(x)>f(x2),B错误;
对于C,当1<x<2时,1<2x-1<3,由对A的分析可知,函数f(x)在(1,3)上单调递减,
所以f(1)>f(2x-1)>f(3),即-4<f(2x-1)<0,C正确;
对于D,当-1<x<0时,f(2-x)-f(x)=(1-x)2(-2-x)-(x-1)2(x-4)=(x-1)2·(2-2x)>0,
所以f(2-x)>f(x),D正确.
解析:因为f(x)=(x-1)(x-2)(x-a)=x3-(a+3)x2+(3a+2)x-2a,所以f'(x)=3x2-2(a+3)x+3a+2.
因为x=2是f(x)的极值点,所以f'(2)=12-4(a+3)+3a+2=0,解得a=2,经检验,符合题意,所以f(x)=(x-1)(x-2)2,所以f(0)=-4.
-4
(2)给定θ∈(0,π)和a∈R,证明:存在y∈[a-θ,a+θ]使得 cos y≤ cos θ;
解:(2)证明: a∈R, k∈Z,使得a=2kπ+a',其中a'∈[-π,π).
当a'=0时,[a'-θ,a'+θ]=[-θ,θ],取y=2kπ+θ,则y∈[a-θ,a+θ],且 cos y= cos θ.
当a'∈(0,π)时,a'-θ∈(-θ,π-θ),a'+θ∈(θ,π+θ),
设y1=min{π,a'+θ},则y1∈(θ,π],
∵g(x)= cos x在[θ,y1]上单调递减,
∴ cos y1< cos θ,
取y=2kπ+y1,则y∈[a-θ,a+θ],且 cos y= cos y1< cos θ.
当a'∈[-π,0)时,a'-θ∈[-π-θ,-θ),a'+θ∈[-π+θ,θ),
记y2=max{-π,a'-θ},则y2∈[-π,-θ),
∵g(x)= cos x在[y2,-θ]上单调递增,
∴ cos y2< cos (-θ)= cos θ,
取y=2kπ+y2,则y∈[a-θ,a+θ],且 cos y= cos y2< cos θ.
综上,存在y∈[a-θ,a+θ]使得 cos y≤ cos θ.
(3)设b∈R,若存在φ∈R使得5 cos x- cos (5x+φ)≤b对x∈R恒成立,求b的最小值.
■热点突破
热点 函数的极值
A. (-2,-1) B. (1,2)
D. (2,+∞)
B
A. 8 B. 4
C. -4 D. -8
D
A. (-∞,0)∪(e,+∞)
B. (-∞,0)∪(e2,+∞)
C. (-∞,-1)∪(1,+∞)
A
当0<a<1时,h'(a)>0,当a>1时,h'(a)<0,
所以函数h(a)在(0,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减,
又h(e)=0,且0<a<1时,h(a)>0,
所以0<a≤e时,g(x)min≥0,此时g(x)在(-1,+∞)上无变号零点,函数f(x)无极值,不符合题意;
当a>e时,h(a)<0,即g(x)min<0,且当x→-1时,g(x)→+∞,当x→+∞时,g(x)→+∞,此时g(x)有变号零点,函数f(x)存在极值,符合题意.
综上所述,a的取值范围为(-∞,0)∪(e,+∞).
②若x=1是f(x)的极小值点,求b的取值范围.
规律方法 (1)不能忽略函数的定义域.
(2)f'(x0)=0是可导函数f(x)在x=x0处取得极值的必要不充分条件,f'(x)的变号零点才是f(x)的极值点,所以判断f(x)的极值点时,除了找f'(x)=0的实数根x0外,还需判断f(x)在x0左侧和右侧的单调性.
热点 函数的最值
C
D. 0
A
2
解析:y=-x+4是减函数,故当x≤3时,y=-x+4的最小值是y=-3+4=1,
若0<a<1,则y=logax是减函数,x>3时,y=logax<0,没有最小值,不合题意,
若a>1,则y=logax是增函数,因此要使得f(x)取得最小值,则loga3≥1,解得1<a≤3.故实数a的取值范围是(1,3].
(1,3]
规律方法 (1)求函数f(x)在[a,b]上的最大值和最小值的步骤
①求函数在(a,b)内的极值.
②求函数在区间端点处的函数值f(a),f(b).
③将函数f(x)的各极值与f(a),f(b)比较,其中最大的一个为最大值,最小的一个为最小值.
(2)闭区间上的连续函数一定有最值.
(3)若函数在区间(a,b)上有唯一极值点,则这个极值点也是最值点.
热点 利用恒成立、有解求参数的取值范围
D. (1,+∞)
A
②a>e时,f(x)在[e,a)上单调递减,在(a,+∞)上单调递增,
∴f(x)min=f(a)=a-aln a≥0,
∴1-ln a≥0,
[-1,+∞)
规律方法 (1)由不等式恒成立求参数的取值范围问题的解题策略
①求最值法:将恒成立问题转化为利用导数求函数的最值问题.
②分离参数法:将参数分离出来,进而转化为a>f(x)max或a<f(x)min的形式,通过导数求出f(x)的最值,即得参数的取值范围.
(4)(2025·浙江宁波十校联考)已知函数f(x)=xex-1-k(x-1)+e,k∈R,e=2.718 28…为自然对数的底数.
①当k=e时,求曲线y=f(x)在点(2,f(2))处的切线方程;
解:①当k=e时,f(x)=xex-1-e(x-1)+e=xex-1-ex+2e,
所以f'(x)=(x+1)ex-1-e,f'(2)=3e-e=2e,又f(2)=2e-2e+2e=2e,
所以曲线y=f(x)在点(2,f(2))处的切线方程为y-2e=2e(x-2),即y=2ex-2e,
②若不等式f(x)≥0对任意x∈[-2,+∞)恒成立,求k的取值范围.
规律方法 (2)不等式有解问题可类比恒成立问题进行转化,要理解清楚两类问题的差别.
热点 极值、最值的综合应用
例4 已知函数f(x)=(x-2)ex-1-ax2+2ax.
(1)当a=e时,判断f(x)的单调性;
解:(1)当a=e时,f(x)=(x-2)ex-1-ex2+2ex,
则f'(x)=(x-1)ex-1-2e(x-1)=(x-1)·(ex-1-2e),
令f'(x)=0,解得x=1或x=2+ln 2.
令f'(x)<0,解得1<x<2+ln 2,所以f(x)在(1,2+ln 2)上单调递减;
令f'(x)>0,解得x<1或x>2+ln 2,即f(x)在(-∞,1),(2+ln 2,+∞)上单调递增.
综上,函数f(x)在(-∞,1),(2+ln 2,+∞)上单调递增,在(1,2+ln 2)上单调递减.
(2)若函数f(x)在x=1处取得极小值,求实数a的取值范围.
规律方法 (1)不可忽略函数f(x)的定义域.
(2)导函数变号零点即函数f(x)的极值点.
(3)求函数最值时,不可想当然地认为极值就是最值,要通过比较大小才能下结论.
(4)当已知函数的极值或最值求字母参数的值或范围时,要对参数的范围进行讨论求解.
冲刺集训4 函数的极值与最值
冲刺集训4 函数的极值与最值
A. -3 B. 3 C. 0 D. 4
C
解析:由函数f(x)的导函数f'(x)的图象可知当-3<x<0
时,f'(x)>0,当0<x<4时,f'(x)<0,当x>4时,
f'(x)<0,
即f(x)在(-3,0)上单调递增,在(0,4)上单调递减,在(4,+∞)上单调递减,
故x=0为函数f(x)的极大值点,即x0=0,
故选C.
C. (-∞,3)
B
A. 充分不必要条件
B. 必要不充分条件
C. 充要条件
D. 既不充分也不必要条件
C
A. [0,+∞) B. [-1,+∞)
C. [-2,+∞) D. [-e,+∞)
B
A. (0,1]
B. (-∞,0)∪(0,1]
D
A. (-∞,0]∪{e} B. [0,+∞)∪{-e}
C. (-∞,0] D. [0,+∞)
C
解析:由题意可得f'(x)=(x-2)ex+a,令f'(x)=(x-2)ex+a=0,得-a=(x-2)ex,设g(x)=(x-2)ex,则g'(x)=(x-1)ex.由g'(x)>0,得x>1,则g(x)在(1,+∞)上单调递增;由g'(x)<0,得x<1,则
g(x)在(-∞,1)上单调递减,故g(x)min=g(1)=-e.因为f(x)恰有一个极值点,所以f'(x)=0有唯一的零点x0,且f(x)在x0两侧的单调性不同.当x<2时,g(x)<0,则-a=-e或-a≥0,解得a=e或a≤0.当a=e时,f'(x)≥f'(1)=0,则f(x)在R上单调递增,没有极值点,故a=e不符合题意;当a≤0时,f'(1)=-e+a<0,且当x<2时,f'(x)<0,当x→+∞时,f'(x)→+∞,则f(x)存在唯一的极小值点,故a≤0符合题意,故a的取值范围是(-∞,0].故选C.
A. [-2,3]
B
A. 直线y=-2x是曲线y=f(x)的切线
B. f(x)有三个零点
C. f'(2-x)=f'(x)
D. 若f(x)在区间(a,a+4)上有最大值,则a的取值范围为(-4,0)
BC
A. 若f(x)min=f(1),则a=1
C. 若a=1,则f(x)在(0,1)上单调递减
ACD
-1
(-1,2]
(-1,0)
(2)求函数f(x)在[1,5]上的最值.
(2)若x1,x2为f(x)的两个极值点,求f(x1)·f(x2)的取值范围.(共28张PPT)
专题一 函数与不等式、导数
第6讲 导数的综合应用(二) (导数与不等式的证明)
高考定位:导数与不等式的交汇命题是高考的热点和难点,在利用导数证明不等式问题中,常用的方法有构造函数、适当换元、合理放缩等.
■真题研析
1. (2024·全国甲卷)已知函数f(x)=a(x-1)-ln x+1.
(1)求f(x)的单调区间;
(2)若a≤2,证明:当x>1时,f(x)<ex-1恒成立.
(1)若b=0,且f'(x)≥0,求a的最小值;
(2)证明:曲线y=f(x)是中心对称图形;
(3)若f(x)>-2当且仅当1<x<2,求b的取值范围.
■热点突破
热点 不等式的证明
例1 设函数f(x)=ln(ax+b),曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程为x-2y+2ln 2-1=0.
(1)求a,b的值;
(3)求证:当x≥0时,有f(x)≥xe-x.
例2 (2025·内蒙古呼和浩特一模)对于函数f(x),若实数x0满足f(x0)=x0,则x0称为f(x)的不动点.已知函数f(x)=ex-2x+ae-x(x≥0).
(1)当a=-1时,求证f(x)≥0;
(2)当a=0时,求函数f(x)的不动点的个数;
解:(2)当a=0时,f(x)=ex-2x(x≥0),
根据题意可知,方程ex-2x=x(x≥0)的不同解的个数即为函数f(x)的不动点的个数,
ex-2x=x(x≥0)转化为ex-3x=0(x≥0),令g(x)=ex-3x(x≥0),
所以函数g(x)的零点个数即为函数f(x)的不动点的个数,
g'(x)=ex-3(x≥0),令g'(x)=0,即ex=3,解得x=ln 3,
当x变化时,g'(x),g(x)的变化如下表:
x [0,ln 3) ln 3 (ln 3,+∞)
g'(x) - 0 +
g(x) 单调递减 3-3ln 3 单调递增
因为g(0)=1>0,g(ln 3)=3-3ln 3<0,
所以g(x)在[0,ln 3)上有唯一一个零点,
又g(5)=e5-15>25-15=17>0,
所以g(x)在(ln 3,+∞)上有唯一一个零点.
综上所述,函数f(x)有两个不动点.
规律方法 利用导数证明或判定不等关系时的常用方法
(1)最值法:通过移项构造新函数或者等价变型构造新函数,求解新函数的最值,从而得出不等关系.
(2)适当放缩构造法:根据已知条件适当放缩或利用常见放缩结论,从而判定不等关系.
(3)凹凸反转法:把所证不等式转化为两个函数的大小关系,分别求解两个函数的最值,得到不等关系.
冲刺集训6 导数的综合应用(二) (导数与不等式的证明)
冲刺集训6 导数的综合应用(二) (导数与不等式的证明)
1. 已知函数f(x)=ex+x+a,g(x)=ln(x+1)+ln 2.
(1)当a=0时,求曲线y=f(x)在x=0处的切线方程;
解:(1)当a=0时,f(x)=ex+x,f(0)=1,且f'(x)=ex+1,f'(0)=2,
所以切线方程为y-1=2(x-0),即2x-y+1=0.
(2)证明:当a≥0时,f(x)>g(x).
解:(2)证明:设h(x)=f(x)-(2x+1)=ex-x-1+a(x>-1),则h'(x)=ex-1(x>-1),
令h'(x)>0,得x>0,
令h'(x)<0,得-1<x<0,
故h(x)在(-1,0)上单调递减,在(0,+∞)上单调递增,h(x)≥h(0)=a≥0,
所以f(x)≥2x+1,当且仅当x=0时,等号成立.
2. (2025·内蒙古赤峰一模)已知x∈(0,2).
(1)比较 sin x, x的大小, 并证明;
解:(1)x> sin x,x∈(0,2).证明如下:
令g(x)=x- sin x,x∈(0,2),
g'(x)=1- cos x>0,
所以g(x)在(0,2)上单调递增,g(x)>g(0)=0,
即x∈(0,2)时,x> sin x.
(2)若m∈(0,1),x∈[1,e],证明:f(x)>mx-1.
4. (2025·广东佛山质检)已知函数f(x)=(x+k)ex,其中k∈R.
(1)当k=-1时,讨论关于x的方程f(x)=a(a∈R)的实根个数;
解:(1)由题可得f(x)=(x-1)ex,关于x的方程f(x)=a的根的个数,即为直线y=a与y=f(x)的图象的交点个数,
易知f(x)的定义域为R,f'(x)=xex,
令f'(x)>0,得x>0;令f'(x)<0,得x<0,
故f(x)在(-∞,0)上单调递减,在(0,+∞)上单调递增,
当x→-∞时,f(x)→0-,当x→+∞时,f(x)→+∞,且
f(0)=-1,作出f(x)的大致图象如图所示,
当a<-1时,原方程根的个数为0,
当a=-1或a≥0时,原方程根的个数为1,
当-1<a<0时,原方程根的个数为2.(共55张PPT)
专题一 函数与不等式、导数
第2讲 函数的图象、零点及应用
高考定位:(1)利用函数的性质推断函数的图象和利用图象研究函数性质、方程及不等式的解集,综合性较强.(2)基本初等函数的图象与性质是高考考查的重点,利用函数性质比较大小、解不等式是常见题型.(3)函数零点的个数判断及参数范围的求解是高考热点,常以压轴题的形式出现.
■真题研析
1. (2024·全国甲卷)函数f(x)=-x2+(ex-e-x) sin x在区间[-2.8,2.8]的大致图象为( )
B
A. (0,0.3) B. (0.3,0.5)
C. (0.5,1) D. (1,2)
B
解析:令x3-3x=-(x-1)2+a,得a=x3+x2-5x+1,令g(x)=x3+x2-5x+1(x>0),
则g'(x)=3x2+2x-5=(3x+5)(x-1)(x>0),令g'(x)=0,得x=1(负值舍去),
当x∈(0,1)时,g'(x)<0,g(x)单调递减,
当x∈(1,+∞)时,g'(x)>0,g(x)单调递增,且g(0)=1,g(1)=-2,当x→+∞时,g(x)→+∞,
因为曲线y=x3-3x与y=-(x-1)2+a在(0,+∞)上有两个不同的交点,
所以直线y=a与函数g(x)的图象在(0,+∞)上有两个不同的交点,作出直线y=a及g(x)的大致图象,如图所示,
由图知a∈(-2,1).故答案为(-2,1).
(-2,1)
解析:因为0≤x≤2π,ω>0,所以0≤ωx≤2ωπ,
令f(x)= cos ωx-1=0,则 cos ωx=1有3个根,
令t=ωx,则 cos t=1有3个根,其中t∈[0,2ωπ],
结合余弦函数y= cos t的图象及性质可得4π≤2ωπ<6π,故2≤ω<3,
故答案为[2,3).
[2,3)
■热点突破
热点 函数的图象
A B C D
B
规律方法 (1)确定函数图象的主要方法是利用函数的性质,如定义域、奇偶性、单调性等,特别是利用一些特殊点排除不符合要求的图象.
C. y=f(4-2x)
D. y=-f(4-2x)
B
解法二(特值排除法):对于A,当x=0时,y=f(1)>0,与题图2不符,排除A;对于C,当x=1时,y=f(2)=0,与题图2不符,排除C;对于D,当x=1时,y=-f(2)=0,与题图2不符,排除D. 故选B.
B. (2,3]
D
情形一:记F(x)=f(x+a),则F(0)=7-3a,F(1)=6-3a,若6-3a≥0,即a≤2,
则F(x)=f(x+a)的大致图象如图3所示,F(x)在(-a,+∞)上至多有4个零点,舍去;
解析:如图,y=|ln x|在(0,1)上单调递减,在(1,+∞)上单调递增,所以将y=|ln x|的图象向左平移至少一个单位长度即可使新图象对应的函数在(0,+∞)上单调递增,故a≥1.
[1,+∞)
规律方法(1)确定函数图象的主要方法是利用函数的性质,如定义域、奇偶性、单调性等,特别是利用一些特殊点排除不符合要求的图象.
(2)图象左右平移的法则是:左加右减,即将函数y=f(x)的图象向左平移一个单位长度得到的是y=f(x+1)的图象,将函数y=f(2x+1)的图象向左平移一个单位长度,得到的是y=f(2(x+1)+1)=f(2x+3)的图象.
(3)在利用数形结合思想解决函数有关问题时,常借助函数图象的特点和变化规律.
热点 函数的零点
A. 2 B. 4 C. 6 D. 8
解析:y=f(x)-|log4|x||的零点个数,即y=f(x)与y=|log4|x||的图象的交点个数,作出两函数图象,如图,由图可得共有8个交点.故选D.
D
D. 1
C
A. x0<a B. x0>a
C. x0<c D. x0>c
解析:函数f(x)=ex+ln x的定义域为{x|x>0},且y=ex,y=ln x均为增函数,故函数f(x)=ex+ln x是增函数,又0<a<b<c,所以f(a)<f(b)<f(c),因为f(a)f(b)f(c)<0(0<a<b<c),所以f(a),f(b),f(c)中有1个是负数(一定是f(a))、2个是正数或3个都是负数,又因为f(x)存在零点,所以x0>a.故选B.
B
A. (2,3) B. (2,3]
C. (3,+∞) D. [3,+∞)
B
(2)判断函数零点个数的方法
①利用函数零点存在定理.
②代数法:求方程f(x)=0的实数根.
③几何法:对于不易求根的方程,将它与函数y=f(x)的图象联系起来,利用函数的性质找出零点或利用两个函数图象的交点求解.
规律方法 (1)函数零点不是点,是点的横坐标,是方程的根,是函数图象与x轴交点的横坐标.
热点 函数模型及应用
A. 6 B. 12 C. 16 D. 20
B
规律方法 (1)构建函数模型解决实际问题的解题过程
①理解题意,设出变量;
②构建合适的函数模型,如一次函数、二次函数、分段函数、指数函数、对数函数模型等;
③利用数学知识求解;
④将数学结论“回译”到实际问题中去,检验结果的合理性.
A. 10 h B. 4 h C. 40 h D. 8 h
A
规律方法 (2)解决新概念信息题的关键
①仔细审题,明确问题的实际背景,依据新概念进行分析;
②有意识地运用转化思想,将新问题转化为我们所熟知的问题.
冲刺集训2 函数的图象、零点及应用
冲刺集训2 函数的图象、零点及应用
A. 1 B. 2 C. 3 D. 4
B
解析:因为ay与x成正比例关系,
所以可设ay=kx,k>0,
由题图知,x=1时,ay=2,
故2=k·1,则k=2.
故ay=2x,变形可得y=loga(2x)=logax+loga2,
又y=logax+1,所以loga2=1,则a=2.
故选B.
A. 4 B. 5 C. 6 D. 7
B
A B C D
A
A
解析:由幂函数图象可得0<a<1,函数g(x)=logax+loga(2-x)=loga(2x-x2)=loga[-(x-1)2+1]的定义域为(0,2),当x∈(0,2)时,0<-(x-1)2+1≤1,则g(x)≥0恒成立,B、C、D错误,A正确.
A. 6 B. 7 C. 8 D. 9
B
C
A. (0,e] B. (0,e)
C. (0,+∞)
解析:在平面直角坐标系中画出分段函数f(x)的图象如图所示,若a<b<c,且f(a)=f(b)=f(c),则a≤0<b<1<c≤e,∴0=ln 1<ln c≤ln e=1,则0<cln c≤e,故选A.
A
B. f(x)=x2
C. f(x)=ln(x+1)(x≥0)
ACD
BCD
A. 2 B. 8 C. 16 D. 32
BCD
所以5<5x4≤45,所以B、C、D符合题意.
(0,e)
当0<a<1,即a3<1-ln a时,若0<b≤a3,则y=f(x)-b恰有三个零点,
当1≤a<e,即a3≥1-ln a时,若0<b<1-ln a,则y=f(x)-b恰有三个零点;
当a≥e时,y=ln x-1在(a,+∞)上单调递增,此时函数y=f(x)-b最多有两个零点,不符合题意.
综上,a的取值范围为(0,e).
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14. (2025·河南模拟预测)已知a>1,函数f(x)=ax-1+x-3,g(x)=logax+x-2.
(1)若f(x0)=g(x0)=-1,求x0的值;
(2)若x1,x2分别为f(x),g(x)的零点,求x1+x2的值.
(2)若g(x)=f(x)-a,函数g(x)有四个零点,求a的取值范围;
解:(2)若g(x)=f(x)-a,函数g(x)有四个零点,
则f(x)=a有四个不等实根,画出直线y=a和函数y=f(x)的图象,
由图象可得当0<a≤1时,f(x)的图象和直线y=a有四个交点,
故函数g(x)有四个零点时a的取值范围是{a|0<a≤1}.
(3)在(2)的条件下,记g(x)的四个零点从左到右分别为x1,x2,x3,x4,求x1+x2+x3x4的值.
解:(3)由函数y=x2+4x+1图象的对称轴为直线x=-2,可得x1+x2=-4,
由|ln x3|=|ln x4|=a,得-ln x3=ln x4,即ln x3+ln x4=0,则x3x4=1,
故x1+x2+x3x4=-3.