2019年备战高考数学全国各地真题精练(2016-2018)
第2章 第10节 第二课时 函数的极值与最值(学生版)
备战基础·零风险
1.了解函数在某点取得极值的必要条件和充分条件;会用导数求函数的极大值、极小值(其中多项式函数一般不超过三次);会求闭区间上函数的最大值、最小值(其中多项式函数一般不超过三次).
函数的极值与最值
极值与导数
极大值
函数y=f(x)在点x0处连续且f′(x0)=0,若在点x0附近左侧 ,右侧 ,则x0为函数的极大值点,f(x0)叫函数的极大值
极小值
函数y=f(x)在点x0处连续且f′(x0)=0,若在点x0附近左侧 ,右侧 ,则x0为函数的极小值点,f(x0)叫函数的极小值
最值与导数
(1)函数f(x)在[a,b]上有最值的条件
如果在区间[a,b]上函数y=f(x)的图象是一条 的曲线,那么它必有最大值和最小值.
(2)求y=f(x)在[a,b]上的最大(小)值的步骤
①求函数y=f(x)在(a,b)内的 .
②将函数y=f(x)的各极值与 比较,其中 的一个是最大值, 的一个是最小值.
备战方法·巧解题
规律
方法
1.函数最值是个“整体”概念,而函数极值是个“局部”概念.极大值与极小值没有必然的大小关系.
2.对于可导函数f(x),f′(x0)=0是函数f(x)在x=x0处有极值的必要不充分条件.
3.注意:①函数的极值一定不会在定义域区间的端点取到.
②求最值时,应注意极值点和所给区间的关系,关系不确定时应分类讨论.不可想当然认为极值就是最值
4. (1)可导函数y=f(x)在点x0处取得极值的充要条件是f′(x0)=0,且在x0左侧与右侧f′(x)的符号不同.
(2)若f(x)在(a,b)内有极值,那么f(x)在(a,b)内绝不是单调函数,即在某区间上单调增或减的函数没有极值.
求导确定函数的极大值?求得c值?求得极大值、极小值、端点值?求得最值.
5.在解决类似的问题时,首先要注意区分函数最值与极值的区别.求解函数的最值时,要先求函数y=f(x)在[a,b]内所有使f′(x)=0的点,再计算函数y=f(x)在区间内所有使f′(x)=0的点和区间端点处的函数值,最后比较即得.
6.求极值、最值时,要求步骤规范、表格齐全,区分极值点与导数为0的点;含参数时,要讨论参数的大小.
7.求函数最值时,不可想当然地认为极值点就是最值点,要通过认真比较才能下结论.一个函数在其定义域内最值是唯一的,可以在区间的端点取得.
备战练习·固基石
一、单选题
1.函数 的最小值(?? )
A.?????????????????????????????????????????B.?1????????????????????????????????????????C.?0????????????????????????????????????????D.?不存在
2.可导函数在闭区间的最大值必在(?????)取得
A.?极值点??????????????????????B.?导数为0的点??????????????????????C.?极值点或区间端点??????????????????????D.?区间端点
3.函数f(x)的定义域为开区间(a,b),导函数f'(x)在(a,b)内的图象如图所示,则函数f(x)在开区间(a,b)内有极小值点( ?)
A.?1个???????????????????????????????????????B.?2个???????????????????????????????????????C.?3个???????????????????????????????????????D.?4个
4.对于函数f(x)与g(x)和区间D,如果存在 , 使 , 则称x0是函数f(x)与g(x)在区间D上的“友好点”.现给出两个函数:①f(x)=x2 , g(x)=2x-2;② , g(x)=x+2;③ , ;④f(x)=lnx,g(x)=x,则在区间上的存在唯一“友好点”的是(?)
A.?①②?????????????????????????????????????B.?③④?????????????????????????????????????C.?②③?????????????????????????????????????D.?①④
5.若函数在(0,1)内有极小值,则???????????????????(???)?
A.?00??????????????????????????????????D.?b<0.5
6.已知f(x)=x3+ax2+(a+6)x+1有极大值和极小值,则a的取值范围为( ).
A.?-1<a<2????????????????????B.?-3<a<6????????????????????C.?a<-1或a>2????????????????????D.?a<-3或a>6
7.已知函数 ,若f[g(x)]≤0对x∈[0,1]恒成立,则实数a的取值范围是(?? )
A.????????????????????B.?(﹣∞,0]??????????????????C.?[0, ﹣1]???????????????????D.?
8.已知函数f(x)= (x≠﹣a)在x=1时取得极值,则f(1)是函数f(x)的(?? )
A.?极小值????????????B.?极大值????????????C.?可能是极大值也可能是极小值????????????D.?是极小值且也是最小值
9.若函数 在区间 内恰有一个极值点,则实数 的取值范围为(? ?)
A.??????????????????????????B.?????????????C.???????????????????????D.?
10.已知函数f(x)=x3+ax2+bx有两个极值点x1、x2 , 且x1<x2 , 若x1+2x0=3x2 , 函数g(x)=f(x)﹣f(x0),则g(x)(?? )
A.?恰有一个零点??????????????????B.?恰有两个零点??????????????????C.?恰有三个零点??????????????????D.?至多两个零点
11.已知a为常数,函数f(x)=x(lnx﹣ax)有两个极值点x1 , x2(x1<x2)(?? )
A.??????????????????????????????????????????B.?C.??????????????????????????????????????????D.?
12.定义在R上的函数f(x)和g(x),其各自导函数f′(x)f和g′(x)的图象如图所示,则函数F(x)=f(x)﹣g(x)极值点的情况是(?? )
A.?只有三个极大值点,无极小值点?????????????????????????B.?有两个极大值点,一个极小值点C.?有一个极大值点,两个极小值点?????????????????????????D.?无极大值点,只有三个极小值点
13.如图所示,曲线是函数的大致图象,则等于( )
A.?????????????????????????????????????????B.????????????????????????????????????????C.?????????????????????????????????????????D.?
14.用max{a,b}表示a,b两数中的最大值,函数f(x)=max{ax , }(a>0,a≠1),若f(x)> 恒成立,则实数a的取值范围为(?? )
A.?(0, )????????????B.?( ,1)??????????????????C.?(1, )??????????????????D.?( ,+∞)
15.设f(x)=ex-ax+ , x已知斜率为k的直线与y=f(x)的图象交于A(x1,y1),B(x2,y2)(x1x2)两点,若对任意的a<一2,k>m恒成立,则m的最大值为(??????)
A.?-2+????????????????????????????????B.?-2-????????????????????????????????C.?2+????????????????????????????????D.?2+2
16.函数 ,对任意x1 , x2∈(0,+∞),不等式(k+1)g(x1)≤kf(x2)(k>0)恒成立,则实数k的取值范围是(?? )
A.?[1,+∞)??????????????????????????B.?(2,+∞]??????????????????????????C.?(0,2)??????????????????????????D.?(0,1]
17.若存在一个实数 ,使得 成立,则称 为函数 的一个不动点,设函数 ( , 为自然对数的底数),定义在 上的连续函数 满足 ,且当 时, .若存在 ,且 为函数 的一个不动点,则实数 的取值范围为(??? )
A.??????????????????????????B.??????????????????????????C.??????????????????????????D.?
18.已知关于 的不等式 恒成立,则实数 的取值范围是( ??)
A.????????????????????????B.????????????????????????????????C.????????????????????????????????????D.?
19.已知 ,若 恰有两个根 ,则 的取值范围是(??? )
A. B. C. D.
20.函数的图象经过四个象限,则实数a的取值范围是(???)
A.????????????????B.????????????????C.????????????????D.?
二、填空题
21.函数 的最大值是________。
22.若函数f(x)=x2+(a+3)x+lnx在区间(1,2)上存在唯一的极值点,则实数a的取值范围为________.
23.已知函数f(x)=x2﹣3x+lnx,则f(x)在区间[ ,2]上的最小值为________;当f(x)取到最小值时,x=________.
24.已知函数f(x)=2x3﹣3x2+1,对于区间上的任意x1 , x2 , |f(x1)﹣f(x2)|的最大值是________?
25.函数f(x)=xe﹣x , x∈[0,4]的最小值是________.
26.函数f(x)=x3﹣ax2﹣bx+a2在x=1处有极值10,则点(a,b)为________?
27.已知函数f(x)=ex﹣ax在区间(0,1)上有极值,则实数a的取值范围是________
28.已知f(x)=ax+ ,g(x)=ex﹣3ax,a>0,若对?x1∈(0,1),存在x2∈(1,+∞),使得方程f(x1)=g(x2)总有解,则实数a的取值范围为________.
29.若存在两个正实数 , 使等式 成立(其中 ),则实数 的取值范围是________.
三、解答题
30.已知函数f(x)=alnx+ , g(x)=x+lnx,其中a>0,且x∈(0,+∞).
(1)若a=1,求f(x)的最小值;
(2)若对任意x≥1,不等式f(x)≤g(x)恒成立,求实数a的取值范围;
31.已知f(x)=xlnx,g(x)= , 直线l:y=(k﹣3)x﹣k+2(1)函数f(x)在x=e处的切线与直线l平行,求实数k的值(2)若至少存在一个x0∈[1,e]使f(x0)<g(x0)成立,求实数a的取值范围(3)设k∈Z,当x>1时f(x)的图象恒在直线l的上方,求k的最大值.
备战真题·勇闯天涯
一、单选题
1.(2016?四川)已知a为函数f(x)=x3﹣12x的极小值点,则a=( )
A.?﹣4?????????????????????????????????????????B.?﹣2?????????????????????????????????????????C.?4?????????????????????????????????????????D.?2
【答案】D
【考点】利用导数研究函数的极值
【解析】【解答】解:f′(x)=3x2﹣12;∴x<﹣2时,f′(x)>0,﹣2<x<2时,f′(x)<0,x>2时,f′(x)>0;∴x=2是f(x)的极小值点;又a为f(x)的极小值点;∴a=2.故选D.【分析】可求导数得到f′(x)=3x2﹣12,可通过判断导数符号从而得出f(x)的极小值点,从而得出a的值;考查函数极小值点的定义,以及根据导数符号判断函数极值点的方法及过程,要熟悉二次函数的图象.
二、填空题
2.(2018?江苏)若函数 在 内有且只有一个零点,则 在 上的最大值与最小值的和为________
【答案】-3
【考点】导数在最大值、最小值问题中的应用
【解析】【解答】解: 当a≤0时, ∴ 时,则在 为零点,舍去当a>0时, 递减, 递增,又 只有一个零点, ∴ 在 递增,(0,1)递减 最大值与最小值和为-3【分析】先求导,根据a的不同值分类讨论,有且仅有一个零点,得到a=3,再分析 单调性,求出最值。
3.(2016?北京)函数f(x)= (x≥2)的最大值为________.
【答案】2
【考点】利用导数求闭区间上函数的最值
【解析】【解答】解: ;∴f(x)在[2,+∞)上单调递减;∴x=2时,f(x)取最大值2.故答案为:2.【分析】分离常数便可得到 ,根据反比例函数的单调性便可判断该函数在[2,+∞)上为减函数,从而x=2时f(x)取最大值,并可求出该最大值.;考查函数最大值的概念及求法,分离常数法的运用,以及反比例函数的单调性,根据函数单调性求最值的方法.
三、解答题
4.(2018?卷Ⅱ)已知函数
(1)若a=1,证明:当 时,
(2)若 在 只有一个零点,求 .
5.(2018?江苏)某农场有一块农田,如图所示,它的边界由圆 的一段圆弧 ( 为此圆弧的中点)和线段 构成,已知圆 的半径为40米,点 到 的距离为50米,先规划在此农田上修建两个温室大棚,大棚Ⅰ内的地块形状为矩形 .大棚Ⅱ内的地块形状为 要求 均在线段 上, 均在圆弧上,设 与 所成的角为θ
(1)用 θ 分别表示矩形 ABCD 和 ΔCDP 的面积,并确定 sinθ 的取值范围
(2)若大棚Ⅰ内种植甲种蔬菜,大棚Ⅱ内种植乙种蔬菜,且甲、乙两种蔬菜的单位面积年产值之比为4:3.求当 θ 为何值时,能使甲、乙两种蔬菜的年总产值最大.
6.(2016?浙江)设函数f(x)=x3+ ,x∈[0,1],证明:
(1)f(x)≥1﹣x+x2
(2)<f(x)≤ .
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第2章 第10节 第二课时 函数的极值与最值(学生版)
备战基础·零风险
1.了解函数在某点取得极值的必要条件和充分条件;会用导数求函数的极大值、极小值(其中多项式函数一般不超过三次);会求闭区间上函数的最大值、最小值(其中多项式函数一般不超过三次).
函数的极值与最值
极值与导数
极大值
函数y=f(x)在点x0处连续且f′(x0)=0,若在点x0附近左侧 ,右侧 ,则x0为函数的极大值点,f(x0)叫函数的极大值
极小值
函数y=f(x)在点x0处连续且f′(x0)=0,若在点x0附近左侧 ,右侧 ,则x0为函数的极小值点,f(x0)叫函数的极小值
最值与导数
(1)函数f(x)在[a,b]上有最值的条件
如果在区间[a,b]上函数y=f(x)的图象是一条 的曲线,那么它必有最大值和最小值.
(2)求y=f(x)在[a,b]上的最大(小)值的步骤
①求函数y=f(x)在(a,b)内的 .
②将函数y=f(x)的各极值与 比较,其中 的一个是最大值, 的一个是最小值.
备战方法·巧解题
规律
方法
1.函数最值是个“整体”概念,而函数极值是个“局部”概念.极大值与极小值没有必然的大小关系.
2.对于可导函数f(x),f′(x0)=0是函数f(x)在x=x0处有极值的必要不充分条件.
3.注意:①函数的极值一定不会在定义域区间的端点取到.
②求最值时,应注意极值点和所给区间的关系,关系不确定时应分类讨论.不可想当然认为极值就是最值
4. (1)可导函数y=f(x)在点x0处取得极值的充要条件是f′(x0)=0,且在x0左侧与右侧f′(x)的符号不同.
(2)若f(x)在(a,b)内有极值,那么f(x)在(a,b)内绝不是单调函数,即在某区间上单调增或减的函数没有极值.
求导确定函数的极大值?求得c值?求得极大值、极小值、端点值?求得最值.
5.在解决类似的问题时,首先要注意区分函数最值与极值的区别.求解函数的最值时,要先求函数y=f(x)在[a,b]内所有使f′(x)=0的点,再计算函数y=f(x)在区间内所有使f′(x)=0的点和区间端点处的函数值,最后比较即得.
6.求极值、最值时,要求步骤规范、表格齐全,区分极值点与导数为0的点;含参数时,要讨论参数的大小.
7.求函数最值时,不可想当然地认为极值点就是最值点,要通过认真比较才能下结论.一个函数在其定义域内最值是唯一的,可以在区间的端点取得.
备战练习·固基石
一、单选题
1.函数 的最小值(?? )
A.?????????????????????????????????????????B.?1????????????????????????????????????????C.?0????????????????????????????????????????D.?不存在
2.可导函数在闭区间的最大值必在(?????)取得
A.?极值点??????????????????????B.?导数为0的点??????????????????????C.?极值点或区间端点??????????????????????D.?区间端点
3.函数f(x)的定义域为开区间(a,b),导函数f'(x)在(a,b)内的图象如图所示,则函数f(x)在开区间(a,b)内有极小值点( ?)
A.?1个???????????????????????????????????????B.?2个???????????????????????????????????????C.?3个???????????????????????????????????????D.?4个
4.对于函数f(x)与g(x)和区间D,如果存在 , 使 , 则称x0是函数f(x)与g(x)在区间D上的“友好点”.现给出两个函数:①f(x)=x2 , g(x)=2x-2;② , g(x)=x+2;③ , ;④f(x)=lnx,g(x)=x,则在区间上的存在唯一“友好点”的是(?)
A.?①②?????????????????????????????????????B.?③④?????????????????????????????????????C.?②③?????????????????????????????????????D.?①④
5.若函数在(0,1)内有极小值,则???????????????????(???)?
A.?00??????????????????????????????????D.?b<0.5
6.已知f(x)=x3+ax2+(a+6)x+1有极大值和极小值,则a的取值范围为( ).
A.?-1<a<2????????????????????B.?-3<a<6????????????????????C.?a<-1或a>2????????????????????D.?a<-3或a>6
7.已知函数 ,若f[g(x)]≤0对x∈[0,1]恒成立,则实数a的取值范围是(?? )
A.????????????????????B.?(﹣∞,0]??????????????????C.?[0, ﹣1]???????????????????D.?
8.已知函数f(x)= (x≠﹣a)在x=1时取得极值,则f(1)是函数f(x)的(?? )
A.?极小值????????????B.?极大值????????????C.?可能是极大值也可能是极小值????????????D.?是极小值且也是最小值
9.若函数 在区间 内恰有一个极值点,则实数 的取值范围为(? ?)
A.??????????????????????????B.?????????????C.???????????????????????D.?
10.已知函数f(x)=x3+ax2+bx有两个极值点x1、x2 , 且x1<x2 , 若x1+2x0=3x2 , 函数g(x)=f(x)﹣f(x0),则g(x)(?? )
A.?恰有一个零点??????????????????B.?恰有两个零点??????????????????C.?恰有三个零点??????????????????D.?至多两个零点
11.已知a为常数,函数f(x)=x(lnx﹣ax)有两个极值点x1 , x2(x1<x2)(?? )
A.??????????????????????????????????????????B.?C.??????????????????????????????????????????D.?
12.定义在R上的函数f(x)和g(x),其各自导函数f′(x)f和g′(x)的图象如图所示,则函数F(x)=f(x)﹣g(x)极值点的情况是(?? )
A.?只有三个极大值点,无极小值点?????????????????????????B.?有两个极大值点,一个极小值点C.?有一个极大值点,两个极小值点?????????????????????????D.?无极大值点,只有三个极小值点
13.如图所示,曲线是函数的大致图象,则等于( )
A.?????????????????????????????????????????B.????????????????????????????????????????C.?????????????????????????????????????????D.?
14.用max{a,b}表示a,b两数中的最大值,函数f(x)=max{ax , }(a>0,a≠1),若f(x)> 恒成立,则实数a的取值范围为(?? )
A.?(0, )????????????B.?( ,1)??????????????????C.?(1, )??????????????????D.?( ,+∞)
15.设f(x)=ex-ax+ , x已知斜率为k的直线与y=f(x)的图象交于A(x1,y1),B(x2,y2)(x1x2)两点,若对任意的a<一2,k>m恒成立,则m的最大值为(??????)
A.?-2+????????????????????????????????B.?-2-????????????????????????????????C.?2+????????????????????????????????D.?2+2
16.函数 ,对任意x1 , x2∈(0,+∞),不等式(k+1)g(x1)≤kf(x2)(k>0)恒成立,则实数k的取值范围是(?? )
A.?[1,+∞)??????????????????????????B.?(2,+∞]??????????????????????????C.?(0,2)??????????????????????????D.?(0,1]
17.若存在一个实数 ,使得 成立,则称 为函数 的一个不动点,设函数 ( , 为自然对数的底数),定义在 上的连续函数 满足 ,且当 时, .若存在 ,且 为函数 的一个不动点,则实数 的取值范围为(??? )
A.??????????????????????????B.??????????????????????????C.??????????????????????????D.?
18.已知关于 的不等式 恒成立,则实数 的取值范围是( ??)
A.????????????????????????B.????????????????????????????????C.????????????????????????????????????D.?
19.已知 ,若 恰有两个根 ,则 的取值范围是(??? )
A. B. C. D.
20.函数的图象经过四个象限,则实数a的取值范围是(???)
A.????????????????B.????????????????C.????????????????D.?
二、填空题
21.函数 的最大值是________。
22.若函数f(x)=x2+(a+3)x+lnx在区间(1,2)上存在唯一的极值点,则实数a的取值范围为________.
23.已知函数f(x)=x2﹣3x+lnx,则f(x)在区间[ ,2]上的最小值为________;当f(x)取到最小值时,x=________.
24.已知函数f(x)=2x3﹣3x2+1,对于区间上的任意x1 , x2 , |f(x1)﹣f(x2)|的最大值是________?
25.函数f(x)=xe﹣x , x∈[0,4]的最小值是________.
26.函数f(x)=x3﹣ax2﹣bx+a2在x=1处有极值10,则点(a,b)为________?
27.已知函数f(x)=ex﹣ax在区间(0,1)上有极值,则实数a的取值范围是________
28.已知f(x)=ax+ ,g(x)=ex﹣3ax,a>0,若对?x1∈(0,1),存在x2∈(1,+∞),使得方程f(x1)=g(x2)总有解,则实数a的取值范围为________.
29.若存在两个正实数 , 使等式 成立(其中 ),则实数 的取值范围是________.
三、解答题
30.已知函数f(x)=alnx+ , g(x)=x+lnx,其中a>0,且x∈(0,+∞).
(1)若a=1,求f(x)的最小值;
(2)若对任意x≥1,不等式f(x)≤g(x)恒成立,求实数a的取值范围;
31.已知f(x)=xlnx,g(x)= , 直线l:y=(k﹣3)x﹣k+2(1)函数f(x)在x=e处的切线与直线l平行,求实数k的值(2)若至少存在一个x0∈[1,e]使f(x0)<g(x0)成立,求实数a的取值范围(3)设k∈Z,当x>1时f(x)的图象恒在直线l的上方,求k的最大值.
备战真题·勇闯天涯
一、单选题
1.(2016?四川)已知a为函数f(x)=x3﹣12x的极小值点,则a=( )
A.?﹣4?????????????????????????????????????????B.?﹣2?????????????????????????????????????????C.?4?????????????????????????????????????????D.?2
【答案】D
【考点】利用导数研究函数的极值
【解析】【解答】解:f′(x)=3x2﹣12;∴x<﹣2时,f′(x)>0,﹣2<x<2时,f′(x)<0,x>2时,f′(x)>0;∴x=2是f(x)的极小值点;又a为f(x)的极小值点;∴a=2.故选D.【分析】可求导数得到f′(x)=3x2﹣12,可通过判断导数符号从而得出f(x)的极小值点,从而得出a的值;考查函数极小值点的定义,以及根据导数符号判断函数极值点的方法及过程,要熟悉二次函数的图象.
二、填空题
2.(2018?江苏)若函数 在 内有且只有一个零点,则 在 上的最大值与最小值的和为________
【答案】-3
【考点】导数在最大值、最小值问题中的应用
【解析】【解答】解: 当a≤0时, ∴ 时,则在 为零点,舍去当a>0时, 递减, 递增,又 只有一个零点, ∴ 在 递增,(0,1)递减 最大值与最小值和为-3【分析】先求导,根据a的不同值分类讨论,有且仅有一个零点,得到a=3,再分析 单调性,求出最值。
3.(2016?北京)函数f(x)= (x≥2)的最大值为________.
【答案】2
【考点】利用导数求闭区间上函数的最值
【解析】【解答】解: ;∴f(x)在[2,+∞)上单调递减;∴x=2时,f(x)取最大值2.故答案为:2.【分析】分离常数便可得到 ,根据反比例函数的单调性便可判断该函数在[2,+∞)上为减函数,从而x=2时f(x)取最大值,并可求出该最大值.;考查函数最大值的概念及求法,分离常数法的运用,以及反比例函数的单调性,根据函数单调性求最值的方法.
三、解答题
4.(2018?卷Ⅱ)已知函数
(1)若a=1,证明:当 时,
(2)若 在 只有一个零点,求 .
5.(2018?江苏)某农场有一块农田,如图所示,它的边界由圆 的一段圆弧 ( 为此圆弧的中点)和线段 构成,已知圆 的半径为40米,点 到 的距离为50米,先规划在此农田上修建两个温室大棚,大棚Ⅰ内的地块形状为矩形 .大棚Ⅱ内的地块形状为 要求 均在线段 上, 均在圆弧上,设 与 所成的角为θ
(1)用 θ 分别表示矩形 ABCD 和 ΔCDP 的面积,并确定 sinθ 的取值范围
(2)若大棚Ⅰ内种植甲种蔬菜,大棚Ⅱ内种植乙种蔬菜,且甲、乙两种蔬菜的单位面积年产值之比为4:3.求当 θ 为何值时,能使甲、乙两种蔬菜的年总产值最大.
6.(2016?浙江)设函数f(x)=x3+ ,x∈[0,1],证明:
(1)f(x)≥1﹣x+x2
(2)<f(x)≤ .
2019年备战高考数学全国各地真题精练(2016-2018)
第2章 第10节 第二课时 函数的极值与最值(教师版)
备战基础·零风险
1.了解函数在某点取得极值的必要条件和充分条件;会用导数求函数的极大值、极小值(其中多项式函数一般不超过三次);会求闭区间上函数的最大值、最小值(其中多项式函数一般不超过三次).
函数的极值与最值
极值与导数
极大值
函数y=f(x)在点x0处连续且f′(x0)=0,若在点x0附近左侧f′(x)>0,右侧f′(x)<0,则x0为函数的极大值点,f(x0)叫函数的极大值
极小值
函数y=f(x)在点x0处连续且f′(x0)=0,若在点x0附近左侧f′(x)<0,右侧f′(x)>0,则x0为函数的极小值点,f(x0)叫函数的极小值
最值与导数
(1)函数f(x)在[a,b]上有最值的条件
如果在区间[a,b]上函数y=f(x)的图象是一条连续不断的曲线,那么它必有最大值和最小值.
(2)求y=f(x)在[a,b]上的最大(小)值的步骤
①求函数y=f(x)在(a,b)内的极值.
②将函数y=f(x)的各极值与端点处的函数值f(a),f(b)比较,其中最大的一个是最大值,最小的一个是最小值.
备战方法·巧解题
规律
方法
1.函数最值是个“整体”概念,而函数极值是个“局部”概念.极大值与极小值没有必然的大小关系.
2.对于可导函数f(x),f′(x0)=0是函数f(x)在x=x0处有极值的必要不充分条件.
3.注意:①函数的极值一定不会在定义域区间的端点取到.
②求最值时,应注意极值点和所给区间的关系,关系不确定时应分类讨论.不可想当然认为极值就是最值
4. (1)可导函数y=f(x)在点x0处取得极值的充要条件是f′(x0)=0,且在x0左侧与右侧f′(x)的符号不同.
(2)若f(x)在(a,b)内有极值,那么f(x)在(a,b)内绝不是单调函数,即在某区间上单调增或减的函数没有极值.
求导确定函数的极大值?求得c值?求得极大值、极小值、端点值?求得最值.
5.在解决类似的问题时,首先要注意区分函数最值与极值的区别.求解函数的最值时,要先求函数y=f(x)在[a,b]内所有使f′(x)=0的点,再计算函数y=f(x)在区间内所有使f′(x)=0的点和区间端点处的函数值,最后比较即得.
6.求极值、最值时,要求步骤规范、表格齐全,区分极值点与导数为0的点;含参数时,要讨论参数的大小.
7.求函数最值时,不可想当然地认为极值点就是最值点,要通过认真比较才能下结论.一个函数在其定义域内最值是唯一的,可以在区间的端点取得.
备战练习·固基石
一、单选题
1.函数 的最小值(?? )
A.?????????????????????????????????????????B.?1????????????????????????????????????????C.?0????????????????????????????????????????D.?不存在
【答案】B
【考点】利用导数求闭区间上函数的最值
【解析】【解答】函数 ,求导得: .当 单调递减;当 单调递增.所以 .故答案为:B.【分析】求导数,利用导数判定函数的单调性,根据函数的单调性求出函数的最小值即可.
2.可导函数在闭区间的最大值必在(?????)取得
A.?极值点??????????????????????B.?导数为0的点??????????????????????C.?极值点或区间端点??????????????????????D.?区间端点
【答案】C
【考点】利用导数研究函数的极值,导数在最大值、最小值问题中的应用
【解析】【分析】由导数求函数最值问题,可导函数在闭区间的最大值必在极值点或区间端点,可知答案是C。
3.函数f(x)的定义域为开区间(a,b),导函数f'(x)在(a,b)内的图象如图所示,则函数f(x)在开区间(a,b)内有极小值点( ?)
A.?1个???????????????????????????????????????B.?2个???????????????????????????????????????C.?3个???????????????????????????????????????D.?4个
【答案】A
【考点】函数在某点取得极值的条件
【解析】【解答】函数的极小值点要满足, 在左侧附近, 右侧附近, 根据图像观察得有1个.故选A.【分析】函数的极小(大)值点要满足, 在左侧附近(>0),右侧附近(<0).
4.对于函数f(x)与g(x)和区间D,如果存在 , 使 , 则称x0是函数f(x)与g(x)在区间D上的“友好点”.现给出两个函数:①f(x)=x2 , g(x)=2x-2;② , g(x)=x+2;③ , ;④f(x)=lnx,g(x)=x,则在区间上的存在唯一“友好点”的是(?)
A.?①②?????????????????????????????????????B.?③④?????????????????????????????????????C.?②③?????????????????????????????????????D.?①④
【答案】D
【考点】利用导数研究函数的极值
【解析】【解答】对于①, 所以,存在唯一“友好点”?;对于②,, 不符合?;对于③,=, , 函数在(0,+∞)上是单调减函数,当时,, 所以,存在, 使成立,但“友好点”不唯一;对于④令得令, 得所以,时,函数取得极大值,且为最大值,最大值为, 所以,存在存在唯一“友好点”;故在区间上的存在唯一“友好点”的是①④,选D.
5.若函数在(0,1)内有极小值,则???????????????????(???)?
A.?00??????????????????????????????????D.?b<0.5
【答案】A
【考点】函数在某点取得极值的条件
【解析】【解答】∵, ∴, 由题意在(0,1)上与x轴有交点,故, ∴, 故选A【分析】熟练掌握导数的运算及极值的定义是解决此类问题的关键,属基础题
6.已知f(x)=x3+ax2+(a+6)x+1有极大值和极小值,则a的取值范围为( ).
A.?-1<a<2????????????????????B.?-3<a<6????????????????????C.?a<-1或a>2????????????????????D.?a<-3或a>6
【答案】D
【考点】利用导数研究函数的极值
【解析】【解答】因为f(x)=x3+ax2+(a+6)x+1有极大值和极小值,所以,有不等实根,, 解得,a<-3或a>6,故选D。【分析】简单题,连续函数存在极值,函数的导数为零必有解。
7.已知函数 ,若f[g(x)]≤0对x∈[0,1]恒成立,则实数a的取值范围是(?? )
A.????????????????????B.?(﹣∞,0]???????????????????C.?[0, ﹣1]???????????????????D.?
【答案】A
【考点】导数在最大值、最小值问题中的应用
【解析】【解答】解:令t=g(x),x∈[0,1],则g′(x)=2xln2﹣2x 设g′(x0)=0,则函数在[0,x0]上单调递增,在[x0 , 1]上单调递减,g(x)在x∈[0,1]上的值域为[1,g(x0)],(g(x0)=2x0﹣x02<2).∵f[g(x)]≤0对x∈[0,1]恒成立,∴f(t)≤0,即 +(a﹣1) +a≤0,a≤ =2 ﹣1=h(t),t∈[1,g(x0)],则h(t)的最小值=2× ﹣1= ﹣1.∴a≤ ﹣1.故选:A.【分析】令t=g(x),x∈[0,1],则g′(x)=2xln2﹣2x.设g′(x0)=0,利用单调性可得:g(x)在x∈[0,1]上的值域为[1,g(x0)],(g(x0)=2x0﹣x02).由f[g(x)]≤0对x∈[0,1]恒成立,可得 +(a﹣1) +a≤0,a≤2 ﹣1=h(t),t∈[1,g(x0)],即可得出.
8.已知函数f(x)= (x≠﹣a)在x=1时取得极值,则f(1)是函数f(x)的(?? )
A.?极小值????????????B.?极大值????????C.?可能是极大值也可能是极小值???????D.?是极小值且也是最小值
【答案】A
【考点】利用导数研究函数的极值
【解析】【解答】解:f′(x)= ,函数f(x)= (x≠﹣a)在x=1时取得极值, 可得a=0,x∈(0,1),f′(x)<0,函数是减函数,x∈(1,+∞),f′(x)>0,函数是减函数,故函数f(x)= 在x=1处取得极小值,故选:A.【分析】求出函数的导数,得到f′(0)=0,求出a的值即可.
9.若函数 在区间 内恰有一个极值点,则实数 的取值范围为(? ?)
A.??????????????????????B.??????????????????????C.?????????????????????????????D.?
【答案】B
【考点】函数在某点取得极值的条件
【解析】【解答】由题意, ,则 ,即 ,解得 ,另外,当 时, 在区间(?1,1)恰有一个极值点 ,当 时,函数 在区间(?1,1)没有一个极值点,实数 的取值范围为 .故答案为:B.【分析】本题主要考查利用导数和函数的极值点之间的关系问题,主要利用数形结合和转化的数学思想方法。先根据题意中函数在区间(-1,1)内恰有一个极值点,可知 f ' ( ? 1 ) f ' ( 1 ) < 0 ,进而转化为解不等式的问题,然后再利用导数和极值点的关系求解a的取值范围。
10.已知函数f(x)=x3+ax2+bx有两个极值点x1、x2 , 且x1<x2 , 若x1+2x0=3x2 , 函数g(x)=f(x)﹣f(x0),则g(x)(?? )
A.?恰有一个零点??????????????????B.?恰有两个零点??????????????????C.?恰有三个零点??????????????????D.?至多两个零点
【答案】B
【考点】利用导数研究函数的极值
【解析】【解答】解:f(x)=x3+ax2+bx,求导,f′(x)=3x2+2ax+b,由函数f(x)有两个极值点x1、x2 , 则x1、x2是方程3x2+2ax+b=0的两个根,则x1+x2=﹣ ,x1x2= ,∴a=﹣ ,①由x1+2x0=3x2 , 则x0= =x2+ >x2 , 由函数图象可知:令f(x1)=f(x)的另一个解为m, 则x3+ax2+bx﹣f(x1)=(x﹣x1)2(x﹣m),则 ,则m=﹣a﹣2x1 , 将①代入②整理得:m= ﹣2x1= =x0 , ∴f(x)=f(m)=f(x0),∴g(x)只有两个零点,即x0和m,故选:B.【分析】由题意可知:x1、x2是方程3x2+2ax+b=0的两个根,由韦达定理可知:x1+x2=﹣ ,x1x2= ,由x1+2x0=3x2 , x0= >0,令f(x1)=f(x)的另一个解为m,即可求得m=﹣a﹣2x1 , 则f(x)=f(m)=f(x0),
11.已知a为常数,函数f(x)=x(lnx﹣ax)有两个极值点x1 , x2(x1<x2)(?? )
A.??????????????????????????????????????????B.?C.??????????????????????????????????????????D.?
【答案】D
【考点】函数在某点取得极值的条件,利用导数研究函数的极值
【解析】【解答】解:∵f′(x)=lnx+1﹣2ax,(x>0) 令f′(x)=0,由题意可得lnx=2ax﹣1有两个解x1 , x2?函数g(x)=lnx+1﹣2ax有且只有两个零点?g′(x)在(0,+∞)上的唯一的极值不等于0..①当a≤0时,g′(x)>0,f′(x)单调递增,因此g(x)=f′(x)至多有一个零点,不符合题意,应舍去.②当a>0时,令g′(x)=0,解得x= ,∵x ,g′(x)>0,函数g(x)单调递增; 时,g′(x)<0,函数g(x)单调递减.∴x= 是函数g(x)的极大值点,则 >0,即 >0,∴ln(2a)<0,∴0<2a<1,即 .故当0<a< 时,g(x)=0有两个根x1 , x2 , 且x1< <x2 , 又g(1)=1﹣2a>0,∴x1<1< <x2 , 从而可知函数f(x)在区间(0,x1)上递减,在区间(x1 , x2)上递增,在区间(x2 , +∞)上递减. ∴f(x1)<f(1)=﹣a<0,f(x2)>f(1)=﹣a>﹣ .故选:D.【分析】先求出f′(x),令f′(x)=0,由题意可得lnx=2ax﹣1有两个解x1 , x2?函数g(x)=lnx+1﹣2ax有且只有两个零点?g′(x)在(0,+∞)上的唯一的极值不等于0.利用导数与函数极值的关系即可得出.
12.定义在R上的函数f(x)和g(x),其各自导函数f′(x)f和g′(x)的图象如图所示,则函数F(x)=f(x)﹣g(x)极值点的情况是(?? )
A.?只有三个极大值点,无极小值点?????????????????????????B.?有两个极大值点,一个极小值点C.?有一个极大值点,两个极小值点?????????????????????????D.?无极大值点,只有三个极小值点
【答案】C
【考点】利用导数研究函数的极值
【解析】【解答】解:F′(x)=f′(x)﹣g′(x), 由图象得f′(x)和g′(x)有3个交点,从左到右分分别令为a,b,c,故x∈(﹣∞,a)时,F′(x)<0,F(x)递减,x∈(a,b)时,F′(x)>0,F(x)递增,x∈(b,c)时,F′(x)<0,F(x)递减,x∈(c,+∞)时,F′(x)>0,F(x)递增,故函数F(x)有一个极大值点,两个极小值点,故选:C.【分析】根据函数的单调性结合函数的图象判断函数的极值点的个数即可.
13.如图所示,曲线是函数的大致图象,则等于( )
A.?????????????????????????????????????????B.?????????????????????????????????????????C.?????????????????????????????????????????D.?
【答案】C
【考点】函数在某点取得极值的条件
【解析】【解答】因为, 由图像知,, , ?,所以, 所以, 由题意知是函数的极值.故有是的根,所以, , 则.选C.【分析】本题考查一元二次方程根的分布,根与系数的关系,函数在某点取的极值的条件,以及求函数的导数.
14.用max{a,b}表示a,b两数中的最大值,函数f(x)=max{ax , }(a>0,a≠1),若f(x)> 恒成立,则实数a的取值范围为(?? )
A.?(0, )???????????????B.?( ,1)??????????????C.?(1, )??????????????????D.?( ,+∞)
【答案】B
【考点】利用导数求闭区间上函数的最值
【解析】【解答】解:分别画出y=ax的图象,分0<a<1或a>1,以及y= 的图象, 由图象可知,当a>1时,当a>1时,f(x)=max{ax , }=ax , 由于f(x)>0,在x∈R,故f(x)> 不恒成立,故不符合题意,当0<a<1时,f(x)=max{ax , },当 > 时,解的x>2时,故当x<2时,ax> ,∴a2> ,解得a> 故 <a<1,故选:B.【分析】分别画出y=ax的图象,分0<a<1或a>1,以及y= 的图象,分类讨论,即可求出a的取值范围.
15.设f(x)=ex-ax+ , x已知斜率为k的直线与y=f(x)的图象交于A(x1,y1),B(x2,y2)(x1x2)两点,若对任意的a<一2,k>m恒成立,则m的最大值为(??????)
A.?-2+????????????????????????????????B.?-2-????????????????????????????????C.?2+????????????????????????????????D.?2+2
【答案】D
【考点】利用导数研究函数的极值
【解析】【解答】当时,在上是增函数..因为斜率为k的直线与y= (x)的图象交于A(x1,y1),B(x2,y2)(x1x2)两点,所以.又恒成立,所以.选D.
16.函数 ,对任意x1 , x2∈(0,+∞),不等式(k+1)g(x1)≤kf(x2)(k>0)恒成立,则实数k的取值范围是(?? )
A.?[1,+∞)??????????????????????????B.?(2,+∞]??????????????????????????C.?(0,2)??????????????????????????D.?(0,1]
【答案】A
【考点】利用导数求闭区间上函数的最值
【解析】【解答】解:∵当x>0时,f(x)=e2x+ ≥2 =2e, ∴x1∈(0,+∞)时,函数f(x2)有最小值2e,∵g(x)= ,∴g′(x)= ,当x<1时,g′(x)>0,则函数g(x)在(0,1)上单调递增,当x>1时,g′(x)<0,则函数在(1,+∞)上单调递减,∴x=1时,函数g(x)有最大值g(1)=e,则有x1、x2∈(0,+∞),f(x2)min=2e>g(x1)max=e∵(k+1)g(x1)≤kf(x2)(k>0),∴ ≤ 恒成立且k>0, ≤ ,∴k≥1故选:A.【分析】利用基本不等式可求f(x)的最小值,对函数g(x)求导,利用导数研究函数的单调性,进而可求g(x)的最大值,f(x)的最小值,得到关于k的不等式,解出即可.
17.若存在一个实数 ,使得 成立,则称 为函数 的一个不动点,设函数 ( , 为自然对数的底数),定义在 上的连续函数 满足 ,且当 时, .若存在 ,且 为函数 的一个不动点,则实数 的取值范围为(??? )
A.???????????????????????B.??????????????????????????C.??????????????????????????D.?
【答案】B
【考点】利用导数研究函数的极值
【解析】【解答】∵f(﹣x)+f(x)=x2
∴令F(x)=f(x)﹣ ,
∴f(x)﹣ =﹣f(﹣x)+ x2
∴F(x)=﹣F(﹣x),即F(x)为奇函数,
∵F′(x)=f′(x)﹣x,
且当x 0时,f′(x)<x,
∴F′(x)<0对x<0恒成立,
∵F(x)为奇函数,
∴F(x)在R上单调递减,
∵f(x)+ ≥f(1﹣x)+x,
∴f(x)+ ﹣ ≥f(1﹣x)+x﹣ ,
即F(x)≥F(1﹣x),
∴x≤1﹣x,
x0≤ ,
∵ 为函数 的一个不动点
∴g(x0)=x0 ,
即h(x)= ?=0在(﹣∞, ]有解.
∵h′(x)=ex- ,
∴h(x)在R上单调递减.
∴h(x)min=h( )= ﹣a 即可,
∴a≥ .
故答案为:B
【分析】解决本题需要理解给出的不动点的概念,即的不动点满足,从而转化为有解,从而需要求出的取值范围。要求的范围,则只能从f ( ? x ) + f ( x ) = x 2和? x ≤ 0 ?时,? f ′ ( x ) < x ?.若存在? x 0 ∈ { x | f ( x ) + 1 2 ≥ f ( 1 ? x ) + x }加以解决。
18.已知关于 的不等式 恒成立,则实数 的取值范围是( ??)
A.????????????????????????????B.????????????????????????????C.????????????????????????????????????D.?
【答案】B
【考点】导数在最大值、最小值问题中的应用
【解析】【解答】由题意易知:a ,x>0∵ ∴ 即 ,又 ∴ 恒成立∴ ,即 故答案为:B
【分析】原不等式可变形为,即恒成立。利用导数分别求出左边的最大值为右边的最小值为1,所以<<1,即1 < a < e。
19.已知 ,若 恰有两个根 ,则 的取值范围是(??? )
A. B. C. D.
【答案】B
【考点】利用导数研究函数的极值
【解析】【解答】由题意 ,所以 ,从而 ,求导可得 ,当 时, ,当 时, ,所以函数在 ,
故答案为:B.
【分析】根据题意,将两个根分别代入函数,对两者分别取对数运算,将结果所求转化成一个未知数表示,由导数与极值的基本关系得到最大值,代入数据计算,即可得出答案。
20.函数的图象经过四个象限,则实数a的取值范围是(???)
A.????????????????B.????????????????C.????????????????D.?
【答案】D
【考点】利用导数研究函数的极值
【解析】【分析】因为, 所以令f'(x)=0解得x=-2或x=1,当a>0时,在x=-2处取得极大值,在x=1处取得极小值,所以需要,解得;当a<0时,在x=1处取得极大值,在x=-2处取得极小值,所以需要,解得,故答案选D
二、填空题
21.函数 的最大值是________。
【答案】
【考点】利用导数求闭区间上函数的最值
【解析】【解答】∵f(x)= ,∴f′(x)= ,
令f′(x)=0得x=e.
∵当x∈(0,e)时,f′(x)>0,f(x)在(0,e)上为增函数,
当x∈(e,+∞)时,f′(x)<0,则在(e,+∞)上为减函数,
∴fmax(x)=f(e)= .
故答案为: 。
【分析】求导数,利用导数判定函数的单调性,结合函数的单调性求出最值即可.
22.若函数f(x)=x2+(a+3)x+lnx在区间(1,2)上存在唯一的极值点,则实数a的取值范围为________.
【答案】(﹣ ,﹣6)
【考点】利用导数研究函数的极值
【解析】【解答】解:f′(x)=2x+a+3+ = ,若f(x)在(1,2)上存在唯一的极值点,则f′(1)f′(2)<0,即(a+6)(2a+15)<0,解得:﹣ <a<﹣6,故答案为:(﹣ ,﹣6).【分析】根据零点定理可得结果。
23.已知函数f(x)=x2﹣3x+lnx,则f(x)在区间[ ,2]上的最小值为________;当f(x)取到最小值时,x=________.
【答案】﹣2;1
【考点】利用导数求闭区间上函数的最值
【解析】【解答】解: = (x>0), 令f′(x)=0,得x= ,1,当x 时,f′(x)<0,x∈(1,2)时,f′(x)>0,∴f(x)在区间[ ,1]上单调递减,在区间[1,2]上单调递增,∴当x=1时,f(x)在区间[ ,2]上的最小值为f(1)=﹣2,故答案为:﹣2,1.【分析】求出函数的导数,求出函数的单调区间,求得函数的最小值.
24.已知函数f(x)=2x3﹣3x2+1,对于区间上的任意x1 , x2 , |f(x1)﹣f(x2)|的最大值是________?
【答案】5
【考点】利用导数求闭区间上函数的最值,导数在最大值、最小值问题中的应用
【解析】【解答】对于区间上的任意x1 , x2 , |f(x1)﹣f(x2)|的最大值,等价于对于区间上的任意x,都有f(x)max﹣f(x)min的值,
∵函数f(x)=2x3﹣3x2+1,∴f′(x)=6x2﹣6x=6x(x﹣1),
∵x∈ , ∴函数在[1,2]上单调递增,在[ , 1]上单调递减,
∴f(x)max=f(2)=16﹣12+1=5,f()=-+1= , f(x)min=f(1)=0
∴f(x)max﹣f(x)min=5,
∴对于区间上的任意x1 , x2 , |f(x1)﹣f(x2)|的最大值是:5.
故答案为:5.
【分析】对于区间上的任意x1 , x2求解|f(x1)﹣f(x2)|的最大值,等价于对于区间上的任意x,都有f(x)max﹣f(x)min的绝对值的最大值,利用导数确定函数的单调性,求最值,即可得出结论.
25.函数f(x)=xe﹣x , x∈[0,4]的最小值是________.
【答案】0
【考点】利用导数求闭区间上函数的最值
【解析】【解答】解:函数f(x)=xe﹣x , 可得f′(x)= , 当x∈[0,1)时,f′(x)>0,f(x)单调递增,当x∈(1,4]时,f′(x)<0,f(x)单调递减,∵f(0)=0,f(4)= >0,∴当x=0时,f(x)有最小值,且f(0)=0.故答案为:0.【分析】先求出导函数f′(x),由f′(x)>0和f′(x)<0,求出x的取值范围,得出函数f(x)的单调区间,从而求出函数的最值.
26.函数f(x)=x3﹣ax2﹣bx+a2在x=1处有极值10,则点(a,b)为________?
【答案】(﹣4,11)
【考点】函数在某点取得极值的条件
【解析】【解答】对函数f(x)求导得 f′(x)=3x2﹣2ax﹣b,又∵在x=1时f(x)有极值10,∴f′(1)=3﹣2a﹣b=0,f(1)=1﹣a﹣b+a2=10,解得,a=﹣4,b=11,或a=3,b=﹣3,验证知,当a=3,b=﹣3时,在x=1无极值,故答案为:(﹣4,11)【分析】首先对f(x)求导,然后由题设在x=1时有极值10可得,f′(1)=0,f(1)=10.,解之即可求出a和b的值.
27.已知函数f(x)=ex﹣ax在区间(0,1)上有极值,则实数a的取值范围是________
【答案】(0,e)
【考点】函数在某点取得极值的条件
【解析】【解答】解:f(x)的定义域为R,且 f′(x)=ex﹣a.①当a≤0时,f(x)=ex , 故f(x)在R上单调递增,从而f(x)没有极大值,也没有极小值.②当a>0时,令f'(x)=0,得x=lna.f(x)和f′(x)的情况如下:
x
(﹣∞,lna)
lna
(lna,+∞)
f'(x)
﹣
0
+
f(x)
↘
↗
故f(x)的单调减区间为(﹣∞,lna);单调增区间为(lna,+∞).从而f(x)的极小值为f(lna)=a﹣alna;没有极大值.∵函数f(x)=ex﹣ax在区间(0,1)上有极值,∴0<lna<1,∴a∈(0,e).故答案为:(0,e).【分析】求导函数,确定函数的单调性,求出函数的极值,利用函数f(x)=ex﹣ax在区间(0,1)上有极值,即可求实数a的取值范围.
28.已知f(x)=ax+ ,g(x)=ex﹣3ax,a>0,若对?x1∈(0,1),存在x2∈(1,+∞),使得方程f(x1)=g(x2)总有解,则实数a的取值范围为________.
【答案】[ ,+∞)
【考点】利用导数求闭区间上函数的最值
【解析】【解答】解:当x∈(0,1)时,f(x)=ax+ 为减函数,由f(1)=2a得:f(x)的值域为(2a,+∞),若若对?x1∈(0,1),存在x2∈(1,+∞),使得方程f(x1)=g(x2)总有解,则g(x)的值域B应满足(2a,+∞)?B,令g′(x)=ex﹣3a=0,则ex=3a,即x=ln3a,若ln3a≤1,即3a≤e,此时g(x)>g(1)=e﹣3a,此时由e﹣3a≤2a得: ≤a≤ ,若ln3a>1,即3a>e,g(x)在(1,ln3a)上为减函数,在(ln3a,+∞)上为增函数,此时当x=ln3a时,函数取最小值3a(1﹣ln3a)<0<2a满足条件;综上可得:实数a的取值范围为[ ,+∞)故答案为:[ ,+∞).【分析】先求得x∈(0,1)时函数f(x)的值域,根据题意可得函数g(x)在(1,+∞)上的值域范围,即函数g(x)在(1,+∞)上的最小值必须小于0且小于2a,解不等式组即可求得实数a的取值范围.
29.若存在两个正实数 , 使等式 成立(其中 ),则实数 的取值范围是________.
【答案】
【考点】利用导数求闭区间上函数的最值
【解析】【解答】解:由题意可得: ,则 ,令 ,构造函数 ,则 , 恒成立,则 单调递减,当 时, ,则当 时, ,函数 单调递增,当 时, ,函数 单调递减,则当 时, 取得最大值 ,据此有: 或 .综上可得:实数 的取值范围是 .【分析】对题目所给等式变形,令,构造函数g(x),结合导函数,判断其最大值,即可得出答案。
三、解答题
30.已知函数f(x)=alnx+ , g(x)=x+lnx,其中a>0,且x∈(0,+∞).
(1)若a=1,求f(x)的最小值;
(2)若对任意x≥1,不等式f(x)≤g(x)恒成立,求实数a的取值范围;
【答案】解:(1)a=1时,f(x)=lnx+,f′(x)=,
∴f′(x)<0,可得0<x<1,f′(x)>0,可得x>1,
∴函数f(x)在(0,1)上单调递减,在(1,+∞)上单调递增,
∴x=1时,f(x)的最小值为1;
(2)对任意x≥1,不等式f(x)≤g(x)恒成立,即h(x)=f(x)﹣g(x)=(a﹣1)lnx+﹣x≤0恒成立,
∴h′(x)=﹣
0<a≤3时,△≤0,则h′(x)≤0,即h(x)在[1,+∞)上单调递减,
∵h(1)=0,∴h(x)≤h(1)=0恒成立;
a>3时,x2﹣(a﹣1)x+1=0的两根满足0<x1<1<x2 ,
∴x∈(x2 , +∞)时,x2﹣(a﹣1)x+1>0,则h′(x)>0,即h(x)在(x2 , +∞)上单调递增,
∵h(1)=0,∴存在x∈(x2 , +∞)使得h(x)>h(1)=0,不合题意,
综上,0<a≤3
【考点】导数在最大值、最小值问题中的应用
【解析】【分析】(1)求导数,确定函数的单调性,即可求f(x)的最小值;
???????????? (2)对任意x≥1,不等式f(x)≤g(x)恒成立,即h(x)=f(x)﹣g(x)=(a﹣1)lnx+﹣x≤0恒成立,对a分类讨论,确定函数的单调性,即可求实数a的取值范围.
31.已知f(x)=xlnx,g(x)= , 直线l:y=(k﹣3)x﹣k+2(1)函数f(x)在x=e处的切线与直线l平行,求实数k的值(2)若至少存在一个x0∈[1,e]使f(x0)<g(x0)成立,求实数a的取值范围(3)设k∈Z,当x>1时f(x)的图象恒在直线l的上方,求k的最大值.
【答案】【解答】(1)∵f′(x)=1+lnx,∴f′(e)=1+lne=k﹣3∴k=5,(2)由于存在x0∈[1,e],使f(x0)<g(x0),则ax02>x0lnx0 , ∴a>设h(x)=则h′(x)=,当x∈[1,e]时,h′(x)≥0(仅当x=e时取等号)∴h(x)在[1,e]上单调递增,∴h(x)min=h(1)=0,因此a>0.(3)由题意xlnx>(k﹣3)x﹣k+2在x>1时恒成立即k<,设F(x)=,∴F′(x)=,令m(x)=x﹣lnx﹣2,则m′(x)=1﹣=>0在x>1时恒成立所以m(x)在(1,+∞)上单调递增,且m(3)=1﹣ln3<0,m(4)=2﹣ln4>0,所以在(1,+∞)上存在唯一实数x0(x0∈(3,4))使m(x)=0当1<x<x0时m(x)<0即F′(x)<0,当x><x0时m(x)>0即F′(x)>0,所以F(x)在(1,x0)上单调递减,在(x0 , +∞)上单调递增,F(x)min=F(x0)===x0+2∈(5,6)故k<x0+2又k∈Z,所以k的最大值为5
【考点】导数在最大值、最小值问题中的应用
【解析】【分析】(1)先求导,根据导数的几何意义得到关于k的方程解得即可.(2)由于存在x0∈[1,e],使f(x0)<g(x0),则kx0>2lnx0?a> , 只需要k大于h(x)=的最小值即可.(3)分离参数,得到k< , 构造函数,求函数的最小值即可.
备战真题·勇闯天涯
一、单选题
1.(2016?四川)已知a为函数f(x)=x3﹣12x的极小值点,则a=( )
A.?﹣4?????????????????????????????????????????B.?﹣2?????????????????????????????????????????C.?4?????????????????????????????????????????D.?2
【答案】D
【考点】利用导数研究函数的极值
【解析】【解答】解:f′(x)=3x2﹣12;∴x<﹣2时,f′(x)>0,﹣2<x<2时,f′(x)<0,x>2时,f′(x)>0;∴x=2是f(x)的极小值点;又a为f(x)的极小值点;∴a=2.故选D.【分析】可求导数得到f′(x)=3x2﹣12,可通过判断导数符号从而得出f(x)的极小值点,从而得出a的值;考查函数极小值点的定义,以及根据导数符号判断函数极值点的方法及过程,要熟悉二次函数的图象.
二、填空题
2.(2018?江苏)若函数 在 内有且只有一个零点,则 在 上的最大值与最小值的和为________
【答案】-3
【考点】导数在最大值、最小值问题中的应用
【解析】【解答】解: 当a≤0时, ∴ 时,则在 为零点,舍去当a>0时, 递减, 递增,又 只有一个零点, ∴ 在 递增,(0,1)递减 最大值与最小值和为-3【分析】先求导,根据a的不同值分类讨论,有且仅有一个零点,得到a=3,再分析 单调性,求出最值。
3.(2016?北京)函数f(x)= (x≥2)的最大值为________.
【答案】2
【考点】利用导数求闭区间上函数的最值
【解析】【解答】解: ;∴f(x)在[2,+∞)上单调递减;∴x=2时,f(x)取最大值2.故答案为:2.【分析】分离常数便可得到 ,根据反比例函数的单调性便可判断该函数在[2,+∞)上为减函数,从而x=2时f(x)取最大值,并可求出该最大值.;考查函数最大值的概念及求法,分离常数法的运用,以及反比例函数的单调性,根据函数单调性求最值的方法.
三、解答题
4.(2018?卷Ⅱ)已知函数
(1)若a=1,证明:当 时,
(2)若 在 只有一个零点,求 .
【答案】(1)a=1时,f(x)=ex-x2欲证x≥0时,f(x)≥等价于证明: 令 则 ∴g(x)是(0,+∞)上的减函数,所以g(x)≤g(0)=1,即 所以ex-x2≥1,即f(x)≥1(2)当a﹥0时, ?? 令h’(x)=0? 解得x=2,h(2)= 当x∈(0,2),h’(x)﹤0,x∈(2,+∞),h’(x)﹥0;∴h(x)在(0,2)单调递减,∴在(2,+∞)单调递增.(i)0﹤a﹤ 时,h(2)=1- ﹥0,此时h(x)在(0,+∞)上无零点,不合题意;(ii)a= 时,h(2)=0,h(x)在(0,+∞)上只有一个零点,符合题意;(iii)a﹥ 时,h(0)=1﹥0,h(2)=1- ﹤0;由(1)知:x﹥0,ex﹥x2+1? ∴ex= ﹥ 令 ﹥ax2 , 解得:x﹥4 ,当b﹥4 时,eb﹥ ﹥ab2取b满足b﹥2,且b﹥4 ,则 所以此时h(x)在(0,+∞)上有两个零点,不合题意;综上:a= 时,f(x)在(0,+∞)上只有一个零点.
【考点】利用导数研究函数的极值
【解析】【分析】(1)利用导数证明不等式;(2)运用函数零点,求参数的值.
5.(2018?江苏)某农场有一块农田,如图所示,它的边界由圆 的一段圆弧 ( 为此圆弧的中点)和线段 构成,已知圆 的半径为40米,点 到 的距离为50米,先规划在此农田上修建两个温室大棚,大棚Ⅰ内的地块形状为矩形 .大棚Ⅱ内的地块形状为 要求 均在线段 上, 均在圆弧上,设 与 所成的角为θ
(1)用 θ 分别表示矩形 ABCD 和 ΔCDP 的面积,并确定 sinθ 的取值范围
(2)若大棚Ⅰ内种植甲种蔬菜,大棚Ⅱ内种植乙种蔬菜,且甲、乙两种蔬菜的单位面积年产值之比为4:3.求当 θ 为何值时,能使甲、乙两种蔬菜的年总产值最大.
【答案】(1)解: 当B,N重合时, 最小,此时 当C,P重合时, 最大,此时 ,所以 (2)解:设年总产值为y,甲种蔬菜单位面积年产值为4t,乙种蔬菜面积总产值为3t∴ 其中 设 令 ,∴ 当 当 ∴当 时,总产值y最大
【考点】导数在最大值、最小值问题中的应用
【解析】【分析】由图形,根据三角函数值,求出面积由导数求出单调性即可
6.(2016?浙江)设函数f(x)=x3+ ,x∈[0,1],证明:
(1)f(x)≥1﹣x+x2
(2)<f(x)≤ .
【答案】(1)证明:因为f(x)=x3+ ,x∈[0,1],且1﹣x+x2﹣x3= ,所以 ≤ ,所以1﹣x+x2﹣x3≤ ,即f(x)≥1﹣x+x2;(2)证明:因为0≤x≤1,所以x3≤x,所以f(x)=x3+ ≤x+ =x+ ﹣ + = + ≤ ;由(1)得,f(x)≥1﹣x+x2= + ≥ ,且f( )= + = > ,所以f(x)> ;综上, <f(x)≤ .
【考点】导数在最大值、最小值问题中的应用
【解析】【分析】(1)根据题意,1﹣x+x2﹣x3= ,利用放缩法得 ≤ ,即可证明结论成立;(2)利用0≤x≤1时x3≤x,证明f(x)≤ ,再利用配方法证明f(x)≥ ,结合函数的最小值得出f(x)> ,即证结论成立.本题主要考查了函数的单调性与最值,分段函数等基础知识,也考查了推理与论证,分析问题与解决问题的能力,是综合性题目.
2019年备战高考数学全国各地真题精练(2016-2018)
第2章 第10节 第二课时 函数的极值与最值(教师版)
备战基础·零风险
1.了解函数在某点取得极值的必要条件和充分条件;会用导数求函数的极大值、极小值(其中多项式函数一般不超过三次);会求闭区间上函数的最大值、最小值(其中多项式函数一般不超过三次).
函数的极值与最值
极值与导数
极大值
函数y=f(x)在点x0处连续且f′(x0)=0,若在点x0附近左侧f′(x)>0,右侧f′(x)<0,则x0为函数的极大值点,f(x0)叫函数的极大值
极小值
函数y=f(x)在点x0处连续且f′(x0)=0,若在点x0附近左侧f′(x)<0,右侧f′(x)>0,则x0为函数的极小值点,f(x0)叫函数的极小值
最值与导数
(1)函数f(x)在[a,b]上有最值的条件
如果在区间[a,b]上函数y=f(x)的图象是一条连续不断的曲线,那么它必有最大值和最小值.
(2)求y=f(x)在[a,b]上的最大(小)值的步骤
①求函数y=f(x)在(a,b)内的极值.
②将函数y=f(x)的各极值与端点处的函数值f(a),f(b)比较,其中最大的一个是最大值,最小的一个是最小值.
备战方法·巧解题
规律
方法
1.函数最值是个“整体”概念,而函数极值是个“局部”概念.极大值与极小值没有必然的大小关系.
2.对于可导函数f(x),f′(x0)=0是函数f(x)在x=x0处有极值的必要不充分条件.
3.注意:①函数的极值一定不会在定义域区间的端点取到.
②求最值时,应注意极值点和所给区间的关系,关系不确定时应分类讨论.不可想当然认为极值就是最值
4. (1)可导函数y=f(x)在点x0处取得极值的充要条件是f′(x0)=0,且在x0左侧与右侧f′(x)的符号不同.
(2)若f(x)在(a,b)内有极值,那么f(x)在(a,b)内绝不是单调函数,即在某区间上单调增或减的函数没有极值.
求导确定函数的极大值?求得c值?求得极大值、极小值、端点值?求得最值.
5.在解决类似的问题时,首先要注意区分函数最值与极值的区别.求解函数的最值时,要先求函数y=f(x)在[a,b]内所有使f′(x)=0的点,再计算函数y=f(x)在区间内所有使f′(x)=0的点和区间端点处的函数值,最后比较即得.
6.求极值、最值时,要求步骤规范、表格齐全,区分极值点与导数为0的点;含参数时,要讨论参数的大小.
7.求函数最值时,不可想当然地认为极值点就是最值点,要通过认真比较才能下结论.一个函数在其定义域内最值是唯一的,可以在区间的端点取得.
备战练习·固基石
一、单选题
1.函数 的最小值(?? )
A.?????????????????????????????????????????B.?1????????????????????????????????????????C.?0????????????????????????????????????????D.?不存在
【答案】B
【考点】利用导数求闭区间上函数的最值
【解析】【解答】函数 ,求导得: .当 单调递减;当 单调递增.所以 .故答案为:B.【分析】求导数,利用导数判定函数的单调性,根据函数的单调性求出函数的最小值即可.
2.可导函数在闭区间的最大值必在(?????)取得
A.?极值点??????????????????????B.?导数为0的点??????????????????????C.?极值点或区间端点??????????????????????D.?区间端点
【答案】C
【考点】利用导数研究函数的极值,导数在最大值、最小值问题中的应用
【解析】【分析】由导数求函数最值问题,可导函数在闭区间的最大值必在极值点或区间端点,可知答案是C。
3.函数f(x)的定义域为开区间(a,b),导函数f'(x)在(a,b)内的图象如图所示,则函数f(x)在开区间(a,b)内有极小值点( ?)
A.?1个???????????????????????????????????????B.?2个???????????????????????????????????????C.?3个???????????????????????????????????????D.?4个
【答案】A
【考点】函数在某点取得极值的条件
【解析】【解答】函数的极小值点要满足, 在左侧附近, 右侧附近, 根据图像观察得有1个.故选A.【分析】函数的极小(大)值点要满足, 在左侧附近(>0),右侧附近(<0).
4.对于函数f(x)与g(x)和区间D,如果存在 , 使 , 则称x0是函数f(x)与g(x)在区间D上的“友好点”.现给出两个函数:①f(x)=x2 , g(x)=2x-2;② , g(x)=x+2;③ , ;④f(x)=lnx,g(x)=x,则在区间上的存在唯一“友好点”的是(?)
A.?①②?????????????????????????????????????B.?③④?????????????????????????????????????C.?②③?????????????????????????????????????D.?①④
【答案】D
【考点】利用导数研究函数的极值
【解析】【解答】对于①, 所以,存在唯一“友好点”?;对于②,, 不符合?;对于③,=, , 函数在(0,+∞)上是单调减函数,当时,, 所以,存在, 使成立,但“友好点”不唯一;对于④令得令, 得所以,时,函数取得极大值,且为最大值,最大值为, 所以,存在存在唯一“友好点”;故在区间上的存在唯一“友好点”的是①④,选D.
5.若函数在(0,1)内有极小值,则???????????????????(???)?
A.?00??????????????????????????????????D.?b<0.5
【答案】A
【考点】函数在某点取得极值的条件
【解析】【解答】∵, ∴, 由题意在(0,1)上与x轴有交点,故, ∴, 故选A【分析】熟练掌握导数的运算及极值的定义是解决此类问题的关键,属基础题
6.已知f(x)=x3+ax2+(a+6)x+1有极大值和极小值,则a的取值范围为( ).
A.?-1<a<2????????????????????B.?-3<a<6????????????????????C.?a<-1或a>2????????????????????D.?a<-3或a>6
【答案】D
【考点】利用导数研究函数的极值
【解析】【解答】因为f(x)=x3+ax2+(a+6)x+1有极大值和极小值,所以,有不等实根,, 解得,a<-3或a>6,故选D。【分析】简单题,连续函数存在极值,函数的导数为零必有解。
7.已知函数 ,若f[g(x)]≤0对x∈[0,1]恒成立,则实数a的取值范围是(?? )
A.????????????????????B.?(﹣∞,0]???????????????????C.?[0, ﹣1]???????????????????D.?
【答案】A
【考点】导数在最大值、最小值问题中的应用
【解析】【解答】解:令t=g(x),x∈[0,1],则g′(x)=2xln2﹣2x 设g′(x0)=0,则函数在[0,x0]上单调递增,在[x0 , 1]上单调递减,g(x)在x∈[0,1]上的值域为[1,g(x0)],(g(x0)=2x0﹣x02<2).∵f[g(x)]≤0对x∈[0,1]恒成立,∴f(t)≤0,即 +(a﹣1) +a≤0,a≤ =2 ﹣1=h(t),t∈[1,g(x0)],则h(t)的最小值=2× ﹣1= ﹣1.∴a≤ ﹣1.故选:A.【分析】令t=g(x),x∈[0,1],则g′(x)=2xln2﹣2x.设g′(x0)=0,利用单调性可得:g(x)在x∈[0,1]上的值域为[1,g(x0)],(g(x0)=2x0﹣x02).由f[g(x)]≤0对x∈[0,1]恒成立,可得 +(a﹣1) +a≤0,a≤2 ﹣1=h(t),t∈[1,g(x0)],即可得出.
8.已知函数f(x)= (x≠﹣a)在x=1时取得极值,则f(1)是函数f(x)的(?? )
A.?极小值????????????B.?极大值????????C.?可能是极大值也可能是极小值???????D.?是极小值且也是最小值
【答案】A
【考点】利用导数研究函数的极值
【解析】【解答】解:f′(x)= ,函数f(x)= (x≠﹣a)在x=1时取得极值, 可得a=0,x∈(0,1),f′(x)<0,函数是减函数,x∈(1,+∞),f′(x)>0,函数是减函数,故函数f(x)= 在x=1处取得极小值,故选:A.【分析】求出函数的导数,得到f′(0)=0,求出a的值即可.
9.若函数 在区间 内恰有一个极值点,则实数 的取值范围为(? ?)
A.??????????????????????B.??????????????????????C.?????????????????????????????D.?
【答案】B
【考点】函数在某点取得极值的条件
【解析】【解答】由题意, ,则 ,即 ,解得 ,另外,当 时, 在区间(?1,1)恰有一个极值点 ,当 时,函数 在区间(?1,1)没有一个极值点,实数 的取值范围为 .故答案为:B.【分析】本题主要考查利用导数和函数的极值点之间的关系问题,主要利用数形结合和转化的数学思想方法。先根据题意中函数在区间(-1,1)内恰有一个极值点,可知 f ' ( ? 1 ) f ' ( 1 ) < 0 ,进而转化为解不等式的问题,然后再利用导数和极值点的关系求解a的取值范围。
10.已知函数f(x)=x3+ax2+bx有两个极值点x1、x2 , 且x1<x2 , 若x1+2x0=3x2 , 函数g(x)=f(x)﹣f(x0),则g(x)(?? )
A.?恰有一个零点??????????????????B.?恰有两个零点??????????????????C.?恰有三个零点??????????????????D.?至多两个零点
【答案】B
【考点】利用导数研究函数的极值
【解析】【解答】解:f(x)=x3+ax2+bx,求导,f′(x)=3x2+2ax+b,由函数f(x)有两个极值点x1、x2 , 则x1、x2是方程3x2+2ax+b=0的两个根,则x1+x2=﹣ ,x1x2= ,∴a=﹣ ,①由x1+2x0=3x2 , 则x0= =x2+ >x2 , 由函数图象可知:令f(x1)=f(x)的另一个解为m, 则x3+ax2+bx﹣f(x1)=(x﹣x1)2(x﹣m),则 ,则m=﹣a﹣2x1 , 将①代入②整理得:m= ﹣2x1= =x0 , ∴f(x)=f(m)=f(x0),∴g(x)只有两个零点,即x0和m,故选:B.【分析】由题意可知:x1、x2是方程3x2+2ax+b=0的两个根,由韦达定理可知:x1+x2=﹣ ,x1x2= ,由x1+2x0=3x2 , x0= >0,令f(x1)=f(x)的另一个解为m,即可求得m=﹣a﹣2x1 , 则f(x)=f(m)=f(x0),
11.已知a为常数,函数f(x)=x(lnx﹣ax)有两个极值点x1 , x2(x1<x2)(?? )
A.??????????????????????????????????????????B.?C.??????????????????????????????????????????D.?
【答案】D
【考点】函数在某点取得极值的条件,利用导数研究函数的极值
【解析】【解答】解:∵f′(x)=lnx+1﹣2ax,(x>0) 令f′(x)=0,由题意可得lnx=2ax﹣1有两个解x1 , x2?函数g(x)=lnx+1﹣2ax有且只有两个零点?g′(x)在(0,+∞)上的唯一的极值不等于0..①当a≤0时,g′(x)>0,f′(x)单调递增,因此g(x)=f′(x)至多有一个零点,不符合题意,应舍去.②当a>0时,令g′(x)=0,解得x= ,∵x ,g′(x)>0,函数g(x)单调递增; 时,g′(x)<0,函数g(x)单调递减.∴x= 是函数g(x)的极大值点,则 >0,即 >0,∴ln(2a)<0,∴0<2a<1,即 .故当0<a< 时,g(x)=0有两个根x1 , x2 , 且x1< <x2 , 又g(1)=1﹣2a>0,∴x1<1< <x2 , 从而可知函数f(x)在区间(0,x1)上递减,在区间(x1 , x2)上递增,在区间(x2 , +∞)上递减. ∴f(x1)<f(1)=﹣a<0,f(x2)>f(1)=﹣a>﹣ .故选:D.【分析】先求出f′(x),令f′(x)=0,由题意可得lnx=2ax﹣1有两个解x1 , x2?函数g(x)=lnx+1﹣2ax有且只有两个零点?g′(x)在(0,+∞)上的唯一的极值不等于0.利用导数与函数极值的关系即可得出.
12.定义在R上的函数f(x)和g(x),其各自导函数f′(x)f和g′(x)的图象如图所示,则函数F(x)=f(x)﹣g(x)极值点的情况是(?? )
A.?只有三个极大值点,无极小值点?????????????????????????B.?有两个极大值点,一个极小值点C.?有一个极大值点,两个极小值点?????????????????????????D.?无极大值点,只有三个极小值点
【答案】C
【考点】利用导数研究函数的极值
【解析】【解答】解:F′(x)=f′(x)﹣g′(x), 由图象得f′(x)和g′(x)有3个交点,从左到右分分别令为a,b,c,故x∈(﹣∞,a)时,F′(x)<0,F(x)递减,x∈(a,b)时,F′(x)>0,F(x)递增,x∈(b,c)时,F′(x)<0,F(x)递减,x∈(c,+∞)时,F′(x)>0,F(x)递增,故函数F(x)有一个极大值点,两个极小值点,故选:C.【分析】根据函数的单调性结合函数的图象判断函数的极值点的个数即可.
13.如图所示,曲线是函数的大致图象,则等于( )
A.?????????????????????????????????????????B.?????????????????????????????????????????C.?????????????????????????????????????????D.?
【答案】C
【考点】函数在某点取得极值的条件
【解析】【解答】因为, 由图像知,, , ?,所以, 所以, 由题意知是函数的极值.故有是的根,所以, , 则.选C.【分析】本题考查一元二次方程根的分布,根与系数的关系,函数在某点取的极值的条件,以及求函数的导数.
14.用max{a,b}表示a,b两数中的最大值,函数f(x)=max{ax , }(a>0,a≠1),若f(x)> 恒成立,则实数a的取值范围为(?? )
A.?(0, )???????????????B.?( ,1)??????????????C.?(1, )??????????????????D.?( ,+∞)
【答案】B
【考点】利用导数求闭区间上函数的最值
【解析】【解答】解:分别画出y=ax的图象,分0<a<1或a>1,以及y= 的图象, 由图象可知,当a>1时,当a>1时,f(x)=max{ax , }=ax , 由于f(x)>0,在x∈R,故f(x)> 不恒成立,故不符合题意,当0<a<1时,f(x)=max{ax , },当 > 时,解的x>2时,故当x<2时,ax> ,∴a2> ,解得a> 故 <a<1,故选:B.【分析】分别画出y=ax的图象,分0<a<1或a>1,以及y= 的图象,分类讨论,即可求出a的取值范围.
15.设f(x)=ex-ax+ , x已知斜率为k的直线与y=f(x)的图象交于A(x1,y1),B(x2,y2)(x1x2)两点,若对任意的a<一2,k>m恒成立,则m的最大值为(??????)
A.?-2+????????????????????????????????B.?-2-????????????????????????????????C.?2+????????????????????????????????D.?2+2
【答案】D
【考点】利用导数研究函数的极值
【解析】【解答】当时,在上是增函数..因为斜率为k的直线与y= (x)的图象交于A(x1,y1),B(x2,y2)(x1x2)两点,所以.又恒成立,所以.选D.
16.函数 ,对任意x1 , x2∈(0,+∞),不等式(k+1)g(x1)≤kf(x2)(k>0)恒成立,则实数k的取值范围是(?? )
A.?[1,+∞)??????????????????????????B.?(2,+∞]??????????????????????????C.?(0,2)??????????????????????????D.?(0,1]
【答案】A
【考点】利用导数求闭区间上函数的最值
【解析】【解答】解:∵当x>0时,f(x)=e2x+ ≥2 =2e, ∴x1∈(0,+∞)时,函数f(x2)有最小值2e,∵g(x)= ,∴g′(x)= ,当x<1时,g′(x)>0,则函数g(x)在(0,1)上单调递增,当x>1时,g′(x)<0,则函数在(1,+∞)上单调递减,∴x=1时,函数g(x)有最大值g(1)=e,则有x1、x2∈(0,+∞),f(x2)min=2e>g(x1)max=e∵(k+1)g(x1)≤kf(x2)(k>0),∴ ≤ 恒成立且k>0, ≤ ,∴k≥1故选:A.【分析】利用基本不等式可求f(x)的最小值,对函数g(x)求导,利用导数研究函数的单调性,进而可求g(x)的最大值,f(x)的最小值,得到关于k的不等式,解出即可.
17.若存在一个实数 ,使得 成立,则称 为函数 的一个不动点,设函数 ( , 为自然对数的底数),定义在 上的连续函数 满足 ,且当 时, .若存在 ,且 为函数 的一个不动点,则实数 的取值范围为(??? )
A.???????????????????????B.??????????????????????????C.??????????????????????????D.?
【答案】B
【考点】利用导数研究函数的极值
【解析】【解答】∵f(﹣x)+f(x)=x2
∴令F(x)=f(x)﹣ ,
∴f(x)﹣ =﹣f(﹣x)+ x2
∴F(x)=﹣F(﹣x),即F(x)为奇函数,
∵F′(x)=f′(x)﹣x,
且当x 0时,f′(x)<x,
∴F′(x)<0对x<0恒成立,
∵F(x)为奇函数,
∴F(x)在R上单调递减,
∵f(x)+ ≥f(1﹣x)+x,
∴f(x)+ ﹣ ≥f(1﹣x)+x﹣ ,
即F(x)≥F(1﹣x),
∴x≤1﹣x,
x0≤ ,
∵ 为函数 的一个不动点
∴g(x0)=x0 ,
即h(x)= ?=0在(﹣∞, ]有解.
∵h′(x)=ex- ,
∴h(x)在R上单调递减.
∴h(x)min=h( )= ﹣a 即可,
∴a≥ .
故答案为:B
【分析】解决本题需要理解给出的不动点的概念,即的不动点满足,从而转化为有解,从而需要求出的取值范围。要求的范围,则只能从f ( ? x ) + f ( x ) = x 2和? x ≤ 0 ?时,? f ′ ( x ) < x ?.若存在? x 0 ∈ { x | f ( x ) + 1 2 ≥ f ( 1 ? x ) + x }加以解决。
18.已知关于 的不等式 恒成立,则实数 的取值范围是( ??)
A.????????????????????????????B.????????????????????????????C.????????????????????????????????????D.?
【答案】B
【考点】导数在最大值、最小值问题中的应用
【解析】【解答】由题意易知:a ,x>0∵ ∴ 即 ,又 ∴ 恒成立∴ ,即 故答案为:B
【分析】原不等式可变形为,即恒成立。利用导数分别求出左边的最大值为右边的最小值为1,所以<<1,即1 < a < e。
19.已知 ,若 恰有两个根 ,则 的取值范围是(??? )
A. B. C. D.
【答案】B
【考点】利用导数研究函数的极值
【解析】【解答】由题意 ,所以 ,从而 ,求导可得 ,当 时, ,当 时, ,所以函数在 ,
故答案为:B.
【分析】根据题意,将两个根分别代入函数,对两者分别取对数运算,将结果所求转化成一个未知数表示,由导数与极值的基本关系得到最大值,代入数据计算,即可得出答案。
20.函数的图象经过四个象限,则实数a的取值范围是(???)
A.????????????????B.????????????????C.????????????????D.?
【答案】D
【考点】利用导数研究函数的极值
【解析】【分析】因为, 所以令f'(x)=0解得x=-2或x=1,当a>0时,在x=-2处取得极大值,在x=1处取得极小值,所以需要,解得;当a<0时,在x=1处取得极大值,在x=-2处取得极小值,所以需要,解得,故答案选D
二、填空题
21.函数 的最大值是________。
【答案】
【考点】利用导数求闭区间上函数的最值
【解析】【解答】∵f(x)= ,∴f′(x)= ,
令f′(x)=0得x=e.
∵当x∈(0,e)时,f′(x)>0,f(x)在(0,e)上为增函数,
当x∈(e,+∞)时,f′(x)<0,则在(e,+∞)上为减函数,
∴fmax(x)=f(e)= .
故答案为: 。
【分析】求导数,利用导数判定函数的单调性,结合函数的单调性求出最值即可.
22.若函数f(x)=x2+(a+3)x+lnx在区间(1,2)上存在唯一的极值点,则实数a的取值范围为________.
【答案】(﹣ ,﹣6)
【考点】利用导数研究函数的极值
【解析】【解答】解:f′(x)=2x+a+3+ = ,若f(x)在(1,2)上存在唯一的极值点,则f′(1)f′(2)<0,即(a+6)(2a+15)<0,解得:﹣ <a<﹣6,故答案为:(﹣ ,﹣6).【分析】根据零点定理可得结果。
23.已知函数f(x)=x2﹣3x+lnx,则f(x)在区间[ ,2]上的最小值为________;当f(x)取到最小值时,x=________.
【答案】﹣2;1
【考点】利用导数求闭区间上函数的最值
【解析】【解答】解: = (x>0), 令f′(x)=0,得x= ,1,当x 时,f′(x)<0,x∈(1,2)时,f′(x)>0,∴f(x)在区间[ ,1]上单调递减,在区间[1,2]上单调递增,∴当x=1时,f(x)在区间[ ,2]上的最小值为f(1)=﹣2,故答案为:﹣2,1.【分析】求出函数的导数,求出函数的单调区间,求得函数的最小值.
24.已知函数f(x)=2x3﹣3x2+1,对于区间上的任意x1 , x2 , |f(x1)﹣f(x2)|的最大值是________?
【答案】5
【考点】利用导数求闭区间上函数的最值,导数在最大值、最小值问题中的应用
【解析】【解答】对于区间上的任意x1 , x2 , |f(x1)﹣f(x2)|的最大值,等价于对于区间上的任意x,都有f(x)max﹣f(x)min的值,
∵函数f(x)=2x3﹣3x2+1,∴f′(x)=6x2﹣6x=6x(x﹣1),
∵x∈ , ∴函数在[1,2]上单调递增,在[ , 1]上单调递减,
∴f(x)max=f(2)=16﹣12+1=5,f()=-+1= , f(x)min=f(1)=0
∴f(x)max﹣f(x)min=5,
∴对于区间上的任意x1 , x2 , |f(x1)﹣f(x2)|的最大值是:5.
故答案为:5.
【分析】对于区间上的任意x1 , x2求解|f(x1)﹣f(x2)|的最大值,等价于对于区间上的任意x,都有f(x)max﹣f(x)min的绝对值的最大值,利用导数确定函数的单调性,求最值,即可得出结论.
25.函数f(x)=xe﹣x , x∈[0,4]的最小值是________.
【答案】0
【考点】利用导数求闭区间上函数的最值
【解析】【解答】解:函数f(x)=xe﹣x , 可得f′(x)= , 当x∈[0,1)时,f′(x)>0,f(x)单调递增,当x∈(1,4]时,f′(x)<0,f(x)单调递减,∵f(0)=0,f(4)= >0,∴当x=0时,f(x)有最小值,且f(0)=0.故答案为:0.【分析】先求出导函数f′(x),由f′(x)>0和f′(x)<0,求出x的取值范围,得出函数f(x)的单调区间,从而求出函数的最值.
26.函数f(x)=x3﹣ax2﹣bx+a2在x=1处有极值10,则点(a,b)为________?
【答案】(﹣4,11)
【考点】函数在某点取得极值的条件
【解析】【解答】对函数f(x)求导得 f′(x)=3x2﹣2ax﹣b,又∵在x=1时f(x)有极值10,∴f′(1)=3﹣2a﹣b=0,f(1)=1﹣a﹣b+a2=10,解得,a=﹣4,b=11,或a=3,b=﹣3,验证知,当a=3,b=﹣3时,在x=1无极值,故答案为:(﹣4,11)【分析】首先对f(x)求导,然后由题设在x=1时有极值10可得,f′(1)=0,f(1)=10.,解之即可求出a和b的值.
27.已知函数f(x)=ex﹣ax在区间(0,1)上有极值,则实数a的取值范围是________
【答案】(0,e)
【考点】函数在某点取得极值的条件
【解析】【解答】解:f(x)的定义域为R,且 f′(x)=ex﹣a.①当a≤0时,f(x)=ex , 故f(x)在R上单调递增,从而f(x)没有极大值,也没有极小值.②当a>0时,令f'(x)=0,得x=lna.f(x)和f′(x)的情况如下:
x
(﹣∞,lna)
lna
(lna,+∞)
f'(x)
﹣
0
+
f(x)
↘
↗
故f(x)的单调减区间为(﹣∞,lna);单调增区间为(lna,+∞).从而f(x)的极小值为f(lna)=a﹣alna;没有极大值.∵函数f(x)=ex﹣ax在区间(0,1)上有极值,∴0<lna<1,∴a∈(0,e).故答案为:(0,e).【分析】求导函数,确定函数的单调性,求出函数的极值,利用函数f(x)=ex﹣ax在区间(0,1)上有极值,即可求实数a的取值范围.
28.已知f(x)=ax+ ,g(x)=ex﹣3ax,a>0,若对?x1∈(0,1),存在x2∈(1,+∞),使得方程f(x1)=g(x2)总有解,则实数a的取值范围为________.
【答案】[ ,+∞)
【考点】利用导数求闭区间上函数的最值
【解析】【解答】解:当x∈(0,1)时,f(x)=ax+ 为减函数,由f(1)=2a得:f(x)的值域为(2a,+∞),若若对?x1∈(0,1),存在x2∈(1,+∞),使得方程f(x1)=g(x2)总有解,则g(x)的值域B应满足(2a,+∞)?B,令g′(x)=ex﹣3a=0,则ex=3a,即x=ln3a,若ln3a≤1,即3a≤e,此时g(x)>g(1)=e﹣3a,此时由e﹣3a≤2a得: ≤a≤ ,若ln3a>1,即3a>e,g(x)在(1,ln3a)上为减函数,在(ln3a,+∞)上为增函数,此时当x=ln3a时,函数取最小值3a(1﹣ln3a)<0<2a满足条件;综上可得:实数a的取值范围为[ ,+∞)故答案为:[ ,+∞).【分析】先求得x∈(0,1)时函数f(x)的值域,根据题意可得函数g(x)在(1,+∞)上的值域范围,即函数g(x)在(1,+∞)上的最小值必须小于0且小于2a,解不等式组即可求得实数a的取值范围.
29.若存在两个正实数 , 使等式 成立(其中 ),则实数 的取值范围是________.
【答案】
【考点】利用导数求闭区间上函数的最值
【解析】【解答】解:由题意可得: ,则 ,令 ,构造函数 ,则 , 恒成立,则 单调递减,当 时, ,则当 时, ,函数 单调递增,当 时, ,函数 单调递减,则当 时, 取得最大值 ,据此有: 或 .综上可得:实数 的取值范围是 .【分析】对题目所给等式变形,令,构造函数g(x),结合导函数,判断其最大值,即可得出答案。
三、解答题
30.已知函数f(x)=alnx+ , g(x)=x+lnx,其中a>0,且x∈(0,+∞).
(1)若a=1,求f(x)的最小值;
(2)若对任意x≥1,不等式f(x)≤g(x)恒成立,求实数a的取值范围;
【答案】解:(1)a=1时,f(x)=lnx+,f′(x)=,
∴f′(x)<0,可得0<x<1,f′(x)>0,可得x>1,
∴函数f(x)在(0,1)上单调递减,在(1,+∞)上单调递增,
∴x=1时,f(x)的最小值为1;
(2)对任意x≥1,不等式f(x)≤g(x)恒成立,即h(x)=f(x)﹣g(x)=(a﹣1)lnx+﹣x≤0恒成立,
∴h′(x)=﹣
0<a≤3时,△≤0,则h′(x)≤0,即h(x)在[1,+∞)上单调递减,
∵h(1)=0,∴h(x)≤h(1)=0恒成立;
a>3时,x2﹣(a﹣1)x+1=0的两根满足0<x1<1<x2 ,
∴x∈(x2 , +∞)时,x2﹣(a﹣1)x+1>0,则h′(x)>0,即h(x)在(x2 , +∞)上单调递增,
∵h(1)=0,∴存在x∈(x2 , +∞)使得h(x)>h(1)=0,不合题意,
综上,0<a≤3
【考点】导数在最大值、最小值问题中的应用
【解析】【分析】(1)求导数,确定函数的单调性,即可求f(x)的最小值;
???????????? (2)对任意x≥1,不等式f(x)≤g(x)恒成立,即h(x)=f(x)﹣g(x)=(a﹣1)lnx+﹣x≤0恒成立,对a分类讨论,确定函数的单调性,即可求实数a的取值范围.
31.已知f(x)=xlnx,g(x)= , 直线l:y=(k﹣3)x﹣k+2(1)函数f(x)在x=e处的切线与直线l平行,求实数k的值(2)若至少存在一个x0∈[1,e]使f(x0)<g(x0)成立,求实数a的取值范围(3)设k∈Z,当x>1时f(x)的图象恒在直线l的上方,求k的最大值.
【答案】【解答】(1)∵f′(x)=1+lnx,∴f′(e)=1+lne=k﹣3∴k=5,(2)由于存在x0∈[1,e],使f(x0)<g(x0),则ax02>x0lnx0 , ∴a>设h(x)=则h′(x)=,当x∈[1,e]时,h′(x)≥0(仅当x=e时取等号)∴h(x)在[1,e]上单调递增,∴h(x)min=h(1)=0,因此a>0.(3)由题意xlnx>(k﹣3)x﹣k+2在x>1时恒成立即k<,设F(x)=,∴F′(x)=,令m(x)=x﹣lnx﹣2,则m′(x)=1﹣=>0在x>1时恒成立所以m(x)在(1,+∞)上单调递增,且m(3)=1﹣ln3<0,m(4)=2﹣ln4>0,所以在(1,+∞)上存在唯一实数x0(x0∈(3,4))使m(x)=0当1<x<x0时m(x)<0即F′(x)<0,当x><x0时m(x)>0即F′(x)>0,所以F(x)在(1,x0)上单调递减,在(x0 , +∞)上单调递增,F(x)min=F(x0)===x0+2∈(5,6)故k<x0+2又k∈Z,所以k的最大值为5
【考点】导数在最大值、最小值问题中的应用
【解析】【分析】(1)先求导,根据导数的几何意义得到关于k的方程解得即可.(2)由于存在x0∈[1,e],使f(x0)<g(x0),则kx0>2lnx0?a> , 只需要k大于h(x)=的最小值即可.(3)分离参数,得到k< , 构造函数,求函数的最小值即可.
备战真题·勇闯天涯
一、单选题
1.(2016?四川)已知a为函数f(x)=x3﹣12x的极小值点,则a=( )
A.?﹣4?????????????????????????????????????????B.?﹣2?????????????????????????????????????????C.?4?????????????????????????????????????????D.?2
【答案】D
【考点】利用导数研究函数的极值
【解析】【解答】解:f′(x)=3x2﹣12;∴x<﹣2时,f′(x)>0,﹣2<x<2时,f′(x)<0,x>2时,f′(x)>0;∴x=2是f(x)的极小值点;又a为f(x)的极小值点;∴a=2.故选D.【分析】可求导数得到f′(x)=3x2﹣12,可通过判断导数符号从而得出f(x)的极小值点,从而得出a的值;考查函数极小值点的定义,以及根据导数符号判断函数极值点的方法及过程,要熟悉二次函数的图象.
二、填空题
2.(2018?江苏)若函数 在 内有且只有一个零点,则 在 上的最大值与最小值的和为________
【答案】-3
【考点】导数在最大值、最小值问题中的应用
【解析】【解答】解: 当a≤0时, ∴ 时,则在 为零点,舍去当a>0时, 递减, 递增,又 只有一个零点, ∴ 在 递增,(0,1)递减 最大值与最小值和为-3【分析】先求导,根据a的不同值分类讨论,有且仅有一个零点,得到a=3,再分析 单调性,求出最值。
3.(2016?北京)函数f(x)= (x≥2)的最大值为________.
【答案】2
【考点】利用导数求闭区间上函数的最值
【解析】【解答】解: ;∴f(x)在[2,+∞)上单调递减;∴x=2时,f(x)取最大值2.故答案为:2.【分析】分离常数便可得到 ,根据反比例函数的单调性便可判断该函数在[2,+∞)上为减函数,从而x=2时f(x)取最大值,并可求出该最大值.;考查函数最大值的概念及求法,分离常数法的运用,以及反比例函数的单调性,根据函数单调性求最值的方法.
三、解答题
4.(2018?卷Ⅱ)已知函数
(1)若a=1,证明:当 时,
(2)若 在 只有一个零点,求 .
【答案】(1)a=1时,f(x)=ex-x2欲证x≥0时,f(x)≥等价于证明: 令 则 ∴g(x)是(0,+∞)上的减函数,所以g(x)≤g(0)=1,即 所以ex-x2≥1,即f(x)≥1(2)当a﹥0时, ?? 令h’(x)=0? 解得x=2,h(2)= 当x∈(0,2),h’(x)﹤0,x∈(2,+∞),h’(x)﹥0;∴h(x)在(0,2)单调递减,∴在(2,+∞)单调递增.(i)0﹤a﹤ 时,h(2)=1- ﹥0,此时h(x)在(0,+∞)上无零点,不合题意;(ii)a= 时,h(2)=0,h(x)在(0,+∞)上只有一个零点,符合题意;(iii)a﹥ 时,h(0)=1﹥0,h(2)=1- ﹤0;由(1)知:x﹥0,ex﹥x2+1? ∴ex= ﹥ 令 ﹥ax2 , 解得:x﹥4 ,当b﹥4 时,eb﹥ ﹥ab2取b满足b﹥2,且b﹥4 ,则 所以此时h(x)在(0,+∞)上有两个零点,不合题意;综上:a= 时,f(x)在(0,+∞)上只有一个零点.
【考点】利用导数研究函数的极值
【解析】【分析】(1)利用导数证明不等式;(2)运用函数零点,求参数的值.
5.(2018?江苏)某农场有一块农田,如图所示,它的边界由圆 的一段圆弧 ( 为此圆弧的中点)和线段 构成,已知圆 的半径为40米,点 到 的距离为50米,先规划在此农田上修建两个温室大棚,大棚Ⅰ内的地块形状为矩形 .大棚Ⅱ内的地块形状为 要求 均在线段 上, 均在圆弧上,设 与 所成的角为θ
(1)用 θ 分别表示矩形 ABCD 和 ΔCDP 的面积,并确定 sinθ 的取值范围
(2)若大棚Ⅰ内种植甲种蔬菜,大棚Ⅱ内种植乙种蔬菜,且甲、乙两种蔬菜的单位面积年产值之比为4:3.求当 θ 为何值时,能使甲、乙两种蔬菜的年总产值最大.
【答案】(1)解: 当B,N重合时, 最小,此时 当C,P重合时, 最大,此时 ,所以 (2)解:设年总产值为y,甲种蔬菜单位面积年产值为4t,乙种蔬菜面积总产值为3t∴ 其中 设 令 ,∴ 当 当 ∴当 时,总产值y最大
【考点】导数在最大值、最小值问题中的应用
【解析】【分析】由图形,根据三角函数值,求出面积由导数求出单调性即可
6.(2016?浙江)设函数f(x)=x3+ ,x∈[0,1],证明:
(1)f(x)≥1﹣x+x2
(2)<f(x)≤ .
【答案】(1)证明:因为f(x)=x3+ ,x∈[0,1],且1﹣x+x2﹣x3= ,所以 ≤ ,所以1﹣x+x2﹣x3≤ ,即f(x)≥1﹣x+x2;(2)证明:因为0≤x≤1,所以x3≤x,所以f(x)=x3+ ≤x+ =x+ ﹣ + = + ≤ ;由(1)得,f(x)≥1﹣x+x2= + ≥ ,且f( )= + = > ,所以f(x)> ;综上, <f(x)≤ .
【考点】导数在最大值、最小值问题中的应用
【解析】【分析】(1)根据题意,1﹣x+x2﹣x3= ,利用放缩法得 ≤ ,即可证明结论成立;(2)利用0≤x≤1时x3≤x,证明f(x)≤ ,再利用配方法证明f(x)≥ ,结合函数的最小值得出f(x)> ,即证结论成立.本题主要考查了函数的单调性与最值,分段函数等基础知识,也考查了推理与论证,分析问题与解决问题的能力,是综合性题目.