一、选择题
1.(文)曲线y=xex 2x-1在点(0,-1)处的切线方程为()
A.y=3x-1 B.y=-3x-1
C.y=3x 1 D.y=-2x-1
[答案] A
[解析] k=y′|x=0=(ex xex 2)|x=0=3,
切线方程为y=3x-1,故选A.
(理)(2014·吉林市质检)若函数f(x)=2sinx(x[0,π])在点P处的切线平行于函数g(x)=2·( 1)在点Q处的切线,则直线PQ的斜率()
A.1B.
C. D. 2
[答案] C
[解析] f′(x)=2cosx,x[0,π],f′(x)∈[-2,2],g′(x)= ≥2,当且仅当x=1时,等号成立,
设P(x1,y1),Q(x2,y2),则由题意知,2cosx1= ,2cosx1=2且 =2,x1∈[0,π],
x1=0,y1=0,x2=1,y2=,kPQ==.
[方法点拨] 1.导数的几何意义
函数y=f(x)在x=x0处的导数f ′(x0)就是曲线y=f(x)在点(x0,f(x0))处的切线的斜率,即k=f ′(x0).
2.求曲线y=f(x)的切线方程的类型及方法
(1)已知切点P(x0,y0),求y=f(x)过点P的切线方程:
求出切线的斜率f ′(x0),由点斜式写出方程;
(2)已知切线的斜率为k,求y=f(x)的切线方程:
设切点P(x0,y0),通过方程k=f ′(x0)解得x0,再由点斜式写出方程;
(3)已知切线上一点(非切点),求y=f(x)的切线方程:
设切点P(x0,y0),利用导数求得切线斜率f ′(x0),再由斜率公式求得切线斜率,列方程(组)解得x0,再由点斜式或两点式写出方程.
3.若曲线的切线与已知直线平行或垂直,求曲线的切线方程时,先由平行或垂直关系确定切线的斜率,再由k=f′ (x0)求出切点坐标(x0,y0),最后写出切线方程.
4.(1)在点P处的切线即是以P为切点的切线,P一定在曲线上.
(2)过点Q的切线即切线过点Q,Q不一定是切点,所以本题的易错点是把点Q作为切点.因此在求过点P的切线方程时,应首先检验点P是否在已知曲线上.
2.已知f(x)为定义在(-∞, ∞)上的可导函数,且f(x)e·f(0),f(2012)>e2012·f(0)
B.f(1)e2012·f(0)
C.f(1)>e·f(0),f(2012)0,即F(x)在xR上为增函数,
F(1)>F(0),F(2012)>F(0),
即>,>,
f(1)>ef(0),
f(2012)>e2012f(0).
[方法点拨] 1.函数的单调性与导数
在区间(a,b)内,如果f ′(x)>0,那么函数f(x)在区间(a,b)上单调递增.如果f ′(x)<0,那么函数f(x)在区间(a,b)上单调递减.
2.利用导数研究函数的单调性的步骤.
(1)找出函数f(x)的定义域;
(2)求f ′(x);
(3)在定义域内解不等式f ′(x)>0,f ′(x)<0.
3.求单调区间(或证明单调性),只需在函数f(x)的定义域内解(或证明)不等式f ′(x)>0或f ′(x)<0.
4.若已知函数的单调性求参数的值或取值范围,只需转化为不等式f ′(x)≥0或f ′(x)≤0在单调区间内恒成立的问题求解,解题过程中要注意分类讨论;函数单调性问题以及一些相关的逆向问题,都离不开分类讨论思想.
3.(2015·新课标理,12)设函数f′(x)是奇函数f(x)(xR)的导函数,f(-1)=0,当x>0时,xf′(x)-f(x)<0,则使得f(x)>0成立的x的取值范围是()
A.(-∞,-1)(0,1) B.(-1,0)(1, ∞)
C.(-∞,-1)(-1,0) D.(0,1)(1, ∞)
[答案] A
[解析] 考查导数的应用.
记函数g(x)=,则g′(x)=,因为当x>0时,xf′(x)-f(x)<0,故当x>0时,g′(x)<0,所以g(x)在(0, ∞)上单调递减;又因为函数f(x)(xR)是奇函数,故函数g(x)是偶函数,所以g(x)在(-∞,0)上单调递减,且g(-1)=g(1)=0.当00,则f(x)>0;当x<-1时,g(x)<0,则f(x)>0,综上所述,使得f(x)>0成立的x的取值范围是(-∞,-1)(0,1),故选A.
[方法点拨] 1.在研究函数的性质与图象,方程与不等式的解,不等式的证明等问题中,根据解题的需要可以构造新的函数g(x),通过研究g(x)的性质(如单调性、极值等)来解决原问题是常用的方法.如在讨论f ′(x)的符号时,若f ′(x)的一部分为h(x),f ′(x)的符号由h(x)所决定,则可转化为研究h(x)的极(最)值来解决,证明f(x)>g(x)时,可构造函数h(x)=f(x)-g(x),转化为h(x)的最小值问题等等.
2.应用函数与方程思想解决函数、方程、不等式问题,是多元问题中的常见题型,常见的解题思路有以下两种:
(1)分离变量,构造函数,将不等式恒成立、方程求解等转化为求函数的最值(或值域),然后求解.
(2)换元,将问题转化为一次不等式、二次不等式或二次方程,进而构造函数加以解决.
3.有关二次方程根的分布问题一般通过两类方法解决:一是根与系数的关系与判别式,二是结合函数值的符号(或大小)、对称轴、判别式用数形结合法处理.
4.和函数与方程思想密切关联的知识点
函数y=f(x),当y>0时转化为不等式f(x)>0.
数列是自变量为正整数的函数.
直线与二次曲线位置关系问题常转化为二次方程根的分布问题.
立体几何中有关计算问题,有时可借助面积、体积公式转化为方程或函数最值求解.
5.注意方程(或不等式)有解与恒成立的区别.
6.含两个未知数的不等式(函数)问题的常见题型及具体转化策略:
(1)x1∈[a,b],x2[c,d],f(x1)>g(x2)f(x)在[a,b]上的最小值>g(x)在[c,d]上的最大值.
(2)x1∈[a,b],x2[c,d],f(x1)>g(x2)f(x)在[a,b]上的最大值>g(x)在[c,d]上的最小值.
(3)x1∈[a,b],x2∈[c,d],f(x1)>g(x2)f(x)在[a,b]上的最小值>g(x)在[c,d]上的最小值.
(4)x1∈[a,b],x2∈[c,d],f(x1)>g(x2)f(x)在[a,b]上的最大值>g(x)在[c,d]上的最大值.
(5)x1∈[a,b],当x2[c,d]时,f(x1)=g(x2)f(x)在[a,b]上的值域与g(x)在[c,d]上的值域交集非空.
(6)x1∈[a,b],x2∈[c,d],f(x1)=g(x2)f(x)在[a,b]上的值域g(x)在[c,d]上的值域.
(7)x2∈[c,d],x1∈[a,b],f(x1)=g(x2)f(x)在[a,b]上的值域g(x)在[c,d]上的值域.
4.(文)已知函数y=f(x)的图象是下列四个图象之一,且其导函数y=f ′(x)的图象如下图所示,则该函数的图象是()
[答案] B
[解析] 本题考查原函数图象与导函数图象之间的关系.
由导数的几何意义可得,y=f(x)在[-1,0]上每一点处的切线斜率逐渐变大,而在[0,1]上则逐渐变小,故选B.
(理)(2014·石家庄市质检)定义在区间[0,1]上的函数f(x)的图象如下图所示,以A(0,f(0))、B(1,f(1))、C(x,f(x))为顶点的ABC的面积记为函数S(x),则函数S(x)的导函数S′(x)的大致图象为()
[答案] D
[解析] A、B为定点,|AB|为定值,ABC的面积S(x)随点C到直线AB的距离d而变化,而d随x的变化情况为增大→减小→0→增大→减小,ABC的面积先增大再减小,当A、B、C三点共线时,构不成三角形;然后ABC的面积再逐渐增大,最后再逐渐减小,观察图象可知,选D.
[方法点拨] 1.由导函数的图象研究函数的图象与性质,应注意导函数图象位于x轴上方的部分对应f(x)的增区间,下方部分对应f(x)的减区间,与x轴的交点对应函数可能的极值点,导函数的单调性决定函数f(x)增长的速度;
2.由函数的图象确定导函数的图象时,应注意观察函数的单调区间、极值点,它们依次对应f′(x)的正负值区间和零点,图象上开或下降的快慢决定导函数的单调性.
5.已知常数a、b、c都是实数,f(x)=ax3 bx2 cx-34的导函数为f′(x),f′(x)≤0的解集为{x|-2≤x≤3},若f(x)的极小值等于-115,则a的值是()
A.- B.
C.2 D.5
[答案] C
[解析] 依题意得f′(x)=3ax2 2bx c≤0的解集是[-2,3],于是有3a>0,-2 3=-,-2×3=,
b=-,c=-18a,函数f(x)在x=3处取得极小值,于是有f(3)=27a 9b 3c-34=-115,-a=-81,a=2,故选C.
二、解答题
二、解答题
6.(文)已知函数f(x)=x3-3x2 ax 2,曲线y=f(x)在点(0,2)处的切线与x轴交点的横坐标为-2.
(1)求a;
(2)证明:当k0.
当x≤0时,g′(x)=3x2-6x 1-k>0,g(x)单调递增,g(-1)=k-10时,令h(x)=x3-3x2 4,则g(x)=h(x) (1-k)x>h(x).
h′(x)=3x2-6x=3x(x-2),h(x)在(0,2)上单调递减,在(2, ∞)上单调递增,所以
g(x)>h(x)≥h(2)=0,
所以g(x)=0在(0, ∞)上没有实根.
综上,g(x)在R上有唯一实根,即曲线y=f(x)与直线y=kx-2只有一个交点.
(理)已知函数f(x)=ex-ax(a为常数)的图象与y轴交于点A,曲线y=f(x)在点A处的切线斜率为-1.
(1)求a的值及函数f(x)的极值;
(2)证明:当x>0时,x21,转化为证明x>2lnx lnk成立.构造函数h(x)=x-2lnx-lnk求解.
[解析] (1)由f(x)=ex-ax,得f′(x)=ex-a.
又f′(0)=1-a=-1,得a=2.
所以f(x)=ex-2x,f′(x)=ex-2.
令f′(x)=0,得x=ln2.
当xln2时,f′(x)>0,f(x)单调递增;
所以当x=ln2时,f(x)有极小值.
且极小值为f(ln2)=eln2-2ln2=2-ln4,
f(x)无极大值.
(2)令g(x)=ex-x2,则g′(x)=ex-2x.
由(1)得,g′(x)=f(x)≥f(ln2)=2-ln4>0,即g′(x)>0.
所以g(x)在R上单调递增,又g(0)=1>0,
所以当x>0时,g(x)>g(0)>0,即x20时x20时,x21,要使不等式x2kx2成立,而要使ex>kx2成立,则只要x>ln(kx2),只要x>2lnx lnk成立,
令h(x)=x-2lnx-lnk,则h′(x)=1-=,所以当x>2时,h′(x)>0,h(x)在(2, ∞)内单调递增
取x0=16k>16,所以h(x)在(x0, ∞)内单调递增
又h(x0)=16k-2ln(16k)-lnk=8(k-ln2) 3(k-lnk) 5k
易知k>lnk,k>ln2,5k>0,所以h(x0)>0.
即存在x0=,当x(x0, ∞)时,恒有x20.
(1)设g(x)是f(x)的导函数,讨论g(x)的单调性;
(2)证明:存在a(0,1),使得f(x)≥0恒成立,且f(x)=0在区间(1, ∞)内有唯一解.
[解析] 本题主要考查导数的运算、导数在研究函数中的应用、函数的零点等基础知识,考查推理论证能力、运算求解能力、创新意识,考查函数与方程、数形结合、化归与转化等数学思想.
(1)由已知,函数f(x)的定义域为(0, ∞),
g(x)=f′(x)=2(x-1-lnx-a),
所以g′(x)=2-=.
当x(0,1)时,g′(x)0,g(x)单调递增.
(2)由f′(x)=2(x-1-lnx-a)=0,解得a=x-1-lnx,
令Φ(x)=-2xlnx x2-2x(x-1-lnx) (x-1-lnx)2=(1 lnx)2-2xlnx,
则Φ(1)=1>0,Φ(e)=2(2-e)0,
故x(0, ∞)时,f(x)≥0.
综上所述,存在a(0,1),使得f(x)≥0恒成立,且f(x)=0在区间(1, ∞)内有唯一解.
(理)(2015·江苏,19)已知函数f(x)=x3 ax2 b(a,bR).
(1)试讨论f(x)的单调性;
(2)若b=c-a(实数c是与a无关的常数),当函数f(x)有三个不同的零点时,a的取值范围恰好是(-∞,-3)∪,求c的值.
[解析] 考查利用导数求函数单调性、极值、函数零点.
(1)先求函数导数,通过讨论导函数零点求解;(2)通过构造函数,利用导数与函数关系求解.
(1)f′(x)=3x2 2ax,令f′(x)=0,解得x1=0,x2=-.
当a=0时,因为f′(x)=3x2≥0,所以函数f(x)在(-∞, ∞)上单调递增;
当a>0时,x∪(0, ∞)时,f′(x)>0,x(-,0)时,f′(x)0,则f(x0)为极大值,反之f(x0)为极小值,若在x=x0两侧f ′(x)不变号,则x=x0不是f(x)的极值点.
第五步,求f(x)的最值,比较各极值点与区间端点f(a),f(b)的大小,最大的一个为最大值、最小的一个为最小值.
第六步,得出问题的结论.
8.济南市“两会”召开前,某政协委员针对自己提出的“环保提案”对某处的环境状况进行了实地调研,据测定,该处的污染指数与附近污染源的强度成正比,与到污染源的距离成反比,比例常数为k(k>0).现已知相距36km的A、B两家化工厂(污染源)的污染强度分别为正数a、b,它们连线上任意一点C处的污染指数y等于两化工厂对该处的污染指数之和.设AC=x(km).
(1)试将y表示为x的函数;
(2)若a=1时,y在x=6处取得最小值,试求b的值.
[解析] (1)设点C受A污染源污染指数为,点C受B污染源污染指数为,其中k为比例系数,且k>0.
从而点C处污染指数y= (00,即f′(x)>0,故f(x)为增函数;
当x>x2时,g(x)
