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2022届新高考高三上学期期初考试数学试卷分类汇编:函数与导数
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函数与导数集中练
说明:2022届高三新高考期初考试题目选自新高考地区,如江苏、山东、河北、湖南、湖北等。
1.(2022·南京9月学情【零模】)取一条长度为1的线段,将它三等分,去掉中间一段,留剩下的两段分割三等分,各去掉中间一段,留剩下的更短的四段;……;将这样的操作一直继续下去,直至无穷,由于在不断分割舍弃过程中,所形成的线段数目越来越多,长度越来越小,在极限的情况下,得到一个离散的点集,称为康托尔三分集.若在第n次操作中去掉的线段长度之和不小于,则n的最大值为
(参考数据:lg2≈0.3010,lg3≈0.4771)
A.6 B.7 C.8 D.9
【答案】C
【考点】新情景问题下的指对数运算
【解析】由题意可知,第一次操作去掉的线段长度为,第二次操作去掉的线段长度之和为×,第三次操作去掉的线段长度之和为××,…,第n次操作去掉的线段长度之和×,根据条件可知,×≥,化简得≥,两边取常用对数得,≥-lg30=-lg(10×3)=-1-lg3,则n(lg2-lg3)≥-1-lg3,即n≤≈8.39,所以n的最大值为8,故答案选C.
2.(2022·南京9月学情【零模】)已知a,b,c∈(0,1),且a2-2lna+1=e,b2-2lnb+2=e2,c2-2lnc+3=e3,其中e是自然对数的底数,则
A.a>b>c B.a>c>b C.c>a>b D.c>b>a
【答案】A
【考点】利用新函数的单调性比较大小
【解析】由题意可设f(x)=x2-2lnx,g(x)=ex-x,则由条件可得,f(a)=g(1),f(b)=g(2),f(c)=g(3),而f′(x)=2x-=<0(0<x<1),即函数f(x)在(0,1)上单调递减,g′(x)=ex-1>0(x>0),即函数g(x)在(0,+¥)上单调递增,所以g(3)>g(2)>g(1),即f(c)>f(b)>f(a),则a>b>c,故答案选A.
3.(2022·南京9月学情【零模】)(多选题)已知f(x)是周期为4的奇函数,且当0≤x≤2时,f(x)=设g(x)=f(x)+f(x+1),则
A.函数y=g(x)为周期函数
B.函数y=g(x)的最大值为2
C.函数y=g(x)在区间(7,8)上单调递增
D.函数y=g(x)的图象既有对称轴又有对称中心
【答案】ACD
【考点】函数的性质综合应用
【解析】
法一:由题意,对于选项A,因为f(x+4)=f(x),所以g(x+4)=f(x+4)+f(x+5)=f(x)+f(x+1)=g(x),所以函数g(x)是周期为4的周期函数,故选项A正确;
对于选项B,因为f(x)=所以f(x)max=f(1)=1,所以f(x)+f(x+1)≤1+1=2,但f(x)=1与f(x+1)=1不能同时取等号,故选项B错误;
对于选项C,当x∈(7,8)时,x-8∈(-1,0),则x-7∈(0,1),所以g(x)=g(x-8)=f(x-8)+f(x-7),因为f(x)为奇函数,所以g(x)=-f(8-x)+f(x-7)=-(8-x)+(x-7)=2x-15,为单调递增,故选项C正确;
对于选项D,因为f(x)周期为4的奇函数,所以f(x+2)=-f(x),f(x-2)=-f(x),f(x-1)=-f(x+1),所以因为g(1-x)=f(1-x)+f(2-x)=-f(x-1)-f(x-2)=f(x+1)+f(x)=g(x),则g(x)关于直线x=对称,即g(x)有对称轴;因为g(x)+g(3-x)=f(x)+f(x+1)+f(3-x)+f(4-x)=f(x)+f(x+1)+f(-1-x)+f(-x)=f(x)+f(x+1)-f(x+1)-f(x)=0,所以g(x)关于点(,0)对称,即g(x)有对称中心,故选项D正确;
综上,答案选ACD.
法二:由题意,对于选项A,因为f(x+4)=f(x),所以g(x+4)=f(x+4)+f(x+5)=f(x)+f(x+1)=g(x),所以函数g(x)是周期为4的周期函数,故选项A正确;
对于选项B,因为函数g(x)是周期为4的周期函数,所以g(x)=,所以g(x)max=1,故选项B错误;
对于选项C,当x∈(3,4)时,g(x)=2x-7,为单调递增,因为g(x)的周期为4,所以当x∈(7,8)时,g(x)单调递增,故选项C正确;
对于选项D,可作出g(x)的图象,如下图所示,则由图象可得g(x)关于直线x=对称,且关于点(-,0)对称,即g(x) 既有对称轴又有对称中心,故选项D正确;
y
综上,答案选ACD.
1
-1
-4
-3
-2
3
4
2
1
O
x
1
4.(2022·江苏第一次百校联考)函数f(x)=x2+a2+blnx(a,b∈R)有极小值,且极小值为0,则a2-b的最小值为
A.e B.2e C. D.-
【答案】B
【考点】函数与导数:利用单调性求最值
【解析】由f(x)=x2+a2+blnx(a,b∈R),可得f′(x)=2x+,因为f(x)有极小值,记为x0,则2x0+=0,即b=-2x02(x0>0),又f(x0)=0,所以x02+a2+blnx0=0,即a2=-x02-blnx0=-x02+2x02lnx0≥0,所以x0≥,设a2-b=g(x0)=x02+2x02lnx0,则当x0≥时,g′(x0)=4x0+4x0lnx0≥0,所以g(x0)=x02+2x02lnx0在[,+¥)上单调递增,所以a2-b的最小值为g()=()2+2()2ln=2e,故答案选B.
5.(2022·江苏第一次百校联考)(多选题)关于函数的性质的描述,正确的是
A.f(x)的定义域为(-1,0)∪(0,1) B.f(x)有一个零点
C.f(x)的图象关于原点对称 D.f(x)的值域为(-∞,0)
【答案】AC
【考点】函数的性质综合应用
【解析】由题意可知,函数有意义,则满足解得-1<x<1,且x≠0,即函数f(x)的定义域为(-1,0)∪(0,1),所以选项A正确;因为f(x)的定义域为(-1,0)∪(0,1),所以,由f(x)=0得log2(1-x2)=0,注意x≠0,f(x)没有零点,所以选项B不正确;由上可知f(x)的定义域为(-1,0)∪(0,1),可得,则满足满足f(-x)==-f(x),所以函数f(x)为奇函数,则图象关于原点对称,所以选项C正确;当x∈(0,1)时,,所以=log2(1-x2)∈(-¥,0),又由函数f(x)为奇函数,可得f(x)的值域为(-∞,0)∪(0,+∞),所以选项D不正确;综上,答案选AC.
6.(2022·江苏第一次百校联考)已知定义在[0,1]上的函数f(x),对于任意x1,x2∈[0,1],当x1<x2时,都有f(x1)≤f(x2),又f(x)满足f(0)=0,f(1-x)+f(x)=1,f()=f(x),则f()= ▲ ,f()= ▲ .(本题第一空2分,第二空3分)
【答案】;
【考点】函数的性质综合应用
【解析】由题意,令x=,则f()+f(1-)=1,即f()=,又f(0)=0,所以由f(0)+f(1)=1,可得f(1)=1,令x=,则f()+f(1)=,所以f()=;因为对于任意x1,x2∈[0,1],当x1<x2时,都有f(x1)≤f(x2),且<<,所以<<,所以=f()≤f()≤f()=.
7.(2022·江苏海安中学期初)已知a=1,b=2sin1,c=tan1,则
A.a<b<c B.a<c<b C.c<a<b D.c<b<a
【答案】B
【考点】大小关系的比较
【解析】由题意,c=tan1==sin1,因为1∈(,),所以cos1∈(,),∈(,2),所以c<b,又c=tan1>tan=1,所以a<c<b,故答案选B.
8.(2022·江苏海安中学期初)已知幂函数f(x)的图象为曲线C,在命题:①f(x)为偶函数;②曲线C不过原点O;③曲线C在第一象限呈上升趋势;④当x≥1时,f(x)≥1中,只有一个假命题,则该命题是
A.① B.② C.③ D.④
【答案】B
【考点】逻辑推理题:幂函数的性质应用
【解析】由题意可知,由②可知a<0,且由④可知a>0,则两者矛盾,即②、④中只有一项正确,则①③一定正确,而③曲线C在第一象限呈上升趋势,则a>0,则综合可得命题是②,故答案选B.
9.(2022·江苏海安中学期初)已知函数f(x)满足:f(x+y)=f(x)f(y),且当x>y时,f(x)>f(y),请你写出符合上述条件的一个函数f(x)= ▲ .
【答案】2x
【考点】开放性试题:抽象函数的性质应用
【解析】由题意可知,当f(x)=2x,则f(x+y)=2,f(x)f(y)=2x×2y=2=f(x+y),且函数f(x)单调递增,则满足题意.
10.(2022·沭阳如东中学期初考试)“a>b”是“lga>lgb”的
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
【答案】B
【考点】条件的判断、对数不等式
【解析】由题意可知,当a,b均为负数时,不能得到lga>lgb,若lga>lgb,则a>b>0,所以“a>b”是“lga>lgb”的必要不充分条件,故答案选B.
11.(2022·沭阳如东中学期初考试)在数学课外活动中,小明同学进行了糖块溶于水的试验,将一块质量为7克的糖块放入到一定量的水中,测量不同时刻未溶解糖块的质量,得到若干组数据,其中在第5分钟末测得的未溶解糖块的质量为3.5克,同时小明发现可以用指数型函数k为常数)来描述以上糖块的溶解过程,其中S(单位:克)代表1分钟末未溶解糖块的质量,则k=
A.ln2 B.ln3 C. D.
【答案】C
【考点】新情景问题下的指对数的运算
【解析】由题意可知,当t=0时,S=a=7,且3.5=7e,解得k=,故答案选C.
12.(2022·沭阳如东中学期初考试)函数的图象大致为
【答案】D
【考点】函数的图象识别与判断
【解析】由题意可知,当x=0时,y=1,则排除A、C选项,且f(-x)==ex(1-x2)≠f(x),所以函数f(x)不是偶函数,所以可排除选项B,故答案选D.
13.(2022·沭阳如东中学期初考试)已知定义在R上的函数f(x)的图象连续不断,有下列四个命题:
甲:f(x)是奇函数; 乙:f(x)的图象关于直线x=1对称;
丙:f(x)在区间[-1,1]上单调递减; 丁:函数f(x)的周期为2.
如果只有一个假命题,则该命题是
A.甲 B.乙 C.丙 D.丁
【答案】D
【考点】逻辑推理题:函数的性质综合应用
【解析】由函数f(x)的特征可知:函数在区间[-1,1]上单调递减,其中该区间的宽度为2,所以函数f(x)在区间[-1,1]上单调递减,与函数f(x)的周期为2互相矛盾,即:丙和丁中有一个为假命题,若甲乙成立,故f(-x)=-f(x),则f(x+1)=f(1-x),故f(x+2)=f[1-(1+x)]=f(-x)=-f(x),故f(x+4)=f(x),所以函数的周期为4,即丁为假命题,由于只有一个假命题,故答案选D.
14.(2022·沭阳如东中学期初考试)已知函数g(x)=,若关于x的方程有四个不等根,则(x4)的值是
A.0 B.2 C.4 D.8
【答案】A
【考点】函数的零点问题与函数性质综合应用
【解析】由方程,可得g(x)=±1,因为函数g(x)=,设x>0,则-x<0,则g(x)+g(-x)=|lgx|+(-|g-(-x)|)=|lgx|-|gx|=0,所以g(x)为奇函数且是g(x)=±1的根所以,不妨有,g(x3)=g(x4)=1,所以,故(x4)的值是0.故答案选A.
15.(2022·沭阳如东中学期初考试)(多选题)如果函数在(0,1)上是减函数,那么
A.f(x)在(1,+∞)上递增且无最大值
B.f(x)在(1,+∞)上递减且无最小值
C.f(x)在定义域内是偶函数
D.f(x)的图象关于直线x=1对称
【答案】AD
【考点】函数的性质综合应用
【解析】由|x-1|>0得,函数的定义域为{x|x≠1}.设g(x)=|x-1|=则在(-¥,1)上为减函数,在(1,+¥)上为增函数,且g(x)的图象关于直线x=1对称,所以f(x)的图象关于直线x=1对称,故选项D正确;因为f(x)=loga|x-1|在(0,1)上是减函数,所以a>1,所以在(1,+∞)上单调递增且无最大值,故选项A正确,选项B错误;又f≠f(x),所以选项C错误;综上,答案选AD.
16.(2022·沭阳如东中学期初考试)(多选题)设函数y=f(x)定义域为D,若存在x,y∈D,且x≠y,使得,则称函数y=f(x)是D上的“S函数”,下列函数是“S函数”的是
A. B.y=x-sinx+1 C.y=lnx D.y=
【答案】BD
【考点】新定义函数的应用
【解析】对于选项A,f(x)=y=2x,所以=2,,由基本不等式可得2x+2y≥2=2×2,即2≤f(x)+f(y),仅当x=y取等号,又x≠y,所以2<f(x)+f(y),故选项A不成立;对于选项B:一次函数y=x+1是“S函数”,故只需判断y=sinx是否为“S函数”,设,所以2=f(x)+f(y),故选项B成立; 对于选项C:f(x)=y=lnx,所以f+f(y)=lnx+lny=ln(xy),因为x≠y,由基本不等式可得xy≤,故ln>ln(xy)不满足,故选项C不成立;
对于选项D:y=,当x≤0时,y=1恒成立,即存在x,y∈(-∞,0],使得=1,故选项D成立;综上,答案选BD.
17.(2022·沭阳如东中学期初考试)函数的单调递增区间是______.
【答案】(1,+¥)
【考点】含有对数函数的复合函数的单调性求解
【解析】由题意,令x2+2x-3>0,解得x<-3或x>1,因为t=x2+2x-3在(1,+¥)上单调递增,所以函数的单调递增区间为(1,+¥).
18.(2022·沭阳如东中学期初考试)已知函数)在区间[-2,-1]上总有|f(x)|<2,则实数a的取值范围为______.
【答案】(0,)∪(,+¥)
【考点】函数的恒成立问题
【解析】因为x∈[-2,-1],所以x+3∈[1,2],当a>1时,loga1≤loga(x+3)≤loga2,即0≤f(x)≤loga2,因为|f(x)|<2,所以a>1且loga2<2,解得a>,当0<a<1时,loga2≤loga(x+3)≤loga1,即loga2≤f(x)≤0,因为|f(x)|<2,所以0<a<1且loga2>-2,解得0<a>,综上可得,实数a的取值范围是(0,)∪(,+¥).
19.(2022· 苏州期初考试)设f(x)是定义在R上的奇函数,对任意的,满足:>0,若f(2)=4,则不等式f(x)->0的解集为 ▲ .
【答案】(-2,0)∪(2,+¥)
【考点】函数的性质综合应用
【解析】令F(x)=xf(x),因为f(x)是定义在R上的奇函数,所以F(x)是定义在R上的偶函数,又对任意的x1,x2∈(0,+∞),x1≠x2,满足:>0,则F(x)=xf(x)在(0,+∞)上单调递增,由f(2)=4,可得F(2)=8,所以F(x)在(-∞,0)上单调递减,且F(-2)=8,则不等式式f(x)->0可化为>0,即>0,则解得或,即或,则不等式的解为x>2或-2<x<0,故答案为:(-2,0)∪(2,+¥).
20.(2022·泰州中学期初考试)
下列关于x,y的关系中为函数的是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】对于A,定义域需满足即,不能满足函数的定义,故B不是函数;对于C,不能满足函数的定义,故C不是函数;对于D,满足构成函数的要素,故D是函数,故选D.
21.(2022·泰州中学期初考试)设,则的大小关系是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】a==<1,b=>1,c==<1;且0<<<1,函数y=在(0,+∞)上是单调增函数,所以<,所以c<a;
综上知,c<a<b.故选:A.
22.(2022·泰州中学期初考试)已知函数若关于的方程,无实根,则实数的取值范围为( )
A. B.(-1,0) C. D.(0,1)
【答案】B
【解析】因为函数f(x)=,
关于x的方程f(x)=x+a无实根等价于函数y=f(x)的图象与直线y=x+a无交点,
设直线y=x+a与f(x)=(x>0)切与点P(x0,y0),由f′(x)=,由已知有:,解得x0=1,则P(1,0),则切线方程为:y=x﹣1,由图知:函数y=f(x)的图象与直线y=x+a无交点时实数a的取值范围为实数a的取值范围为﹣1<a<0,故选:B.
23.(2022·泰州中学期初考试)(多选题)设函数,其中表示中的最小者.下列说法正确的有
A.函数为偶函数
B.当时,有
C.当时,
D.当时,
【答案】ABC
【解析】在同一直角坐标系中画出函数y=|x-2|,y=x2,y=|x+2|的图象如右图所示,
由图象可知:f(x)=,
显然有f(-x)=f(x),可得f(x)为偶函数;故A正确;
又当x≥1时,f(x)=|x-2|,f(x-2)的图象可看作f(x)的图象右移2个单位得到,显然x≥1时,f(x)的图象在f(x-2)图象之上,∴当x∈[1,+∞)时,有f(x-2)≤f(x),故B正确;
又由图象可知:若x∈R时,f(x)≥0,可令t=f(x),
由y=f(t)和y=t(t≥0)的图象可知:当t≥0时,y=t在曲线y=f(t)的上方,∴当t≥0时,有t≥f(t),即有f(f(x))≤f(x)成立,故C正确;
若x∈[-4,4],f(-4)=2,f(-4)-2=0,显然f(-4)>|f(-4)-2|,故D不正确,
故选:ABC.
24.(2022·泰州中学期初考试)
若函数__________.
【答案】2
【解析】当x>0时,由f(x)=f(x-1)-f(x-2),可得f(x+1)=f(x)-f(x-1),两式相加得f(x+1)=-f(x-2),则f(x+3)=-f(x),∴当x>0时,f(x+6)=-f(x+3)=-[-f(x)]=f(x),
即x>0时,f(x)是周期为6的周期函数,
又f(x)=,∴f(2021)=f(5)=-f(2)=f(-1)=2,故答案为:2
25.(2022·河北衡水一中一调)下列函数求导运算正确的个数为( )
①()′=3xlog3e;②(log2x)′=;③(ex)′=ex;④()′=x;⑤(xex)′=ex+1.
A.1 B.2 C.3 D.4
【答案】B
【考点】导数的运算
26.(2022·河北衡水一中一调)已知定义在R上的函数f(x),其导函数f′(x)大致图象如图所示,则下列叙述正确的是( )
A.f(b)>f(c)>f(d)
B.f(b)>f(a)>f(c)
C.f(c)>f(b)>f(a)
D.f(c)>f(b)>f(d)
【答案】C
【考点】函数的单调性与图象
27.(2022·河北衡水一中一调)设函数f(x)的定义域为R,f(x+1)为奇函数,f(x+2)为偶函数,当x∈[1,2]时,,若f(0)+f(3)=3,则 )
A. B. C. D.
【答案】A
【考点】函数的性质应用
28.(2022·河北衡水一中一调)定义在R上的偶函数f(x)满足f(2-x)=f(2+x),且当x∈[0,2]时,f(x)=若关于x的不等式m|x|≤f(x)的整数解有且仅有9个,则实数m的取值范围为( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【考点】函数的图象与性质应用
29.(2022·河北衡水一中一调)(多选题)已知函数f(x)=且函数g(x)=xf(x),则下列选项正确的是( )
A.点(0,0)是函数f(x)的零点
B.$x1∈(0,1),x2∈(1,3),使f(x1)>f(x2)
C.函数f(x)的值域为
D.若关于x的方程=0有两个不相等的实数根,则实数a的取值范围是
【答案】BCD
【考点】函数的零点、值域、导数与函数的综合应用
30.(2022·武汉部分学校9月起点质量检测)7.在用计算机处理灰度图像(即俗称的黑白照片)时,将灰度分为256个等级,最暗的黑色用0表示,最亮的白色用255表示,中间的灰度根据其明暗渐变程度用0至255之间对应的数表示,这样可以给图像上的每个像素赋予一个“灰度值”.在处理有些较黑的图像时,为了增强较黑部分的对比度,可对图像上每个像素的灰度值进行转换,扩展低灰度级,压缩高灰度级,实现如下图所示的效果:
处理前 处理后
则下列可以实现该功能的一种函数图象是
【答案】A
【考点】新情景问题下的函数的图象问题
【解析】由题意,灰度处理从较黑的图象到较黑的图象,灰度值需要从0到255,且扩展低灰度级,压缩高灰度级,则只有选项A满足,故答案选A.
31.(2022·武汉部分学校9月起点质量检测)(多选题)已知函数,则
A.当k=0时,f(x)是R上的减函数
B.当k=1时,f(x)的最大值为
C.f(x)可能有两个极值点
D.若存在实数a,b,使得g(x)=f(x+a)+b为奇函数,则k=-1
【答案】AB
【考点】函数的性质综合应用
【解析】法一:由题意,对于选项A,当k=0时,f(x)==+,则由复合函数的单调性可知f(x)是R上的减函数,故选项A正确;对于选项B,当k=1时,f(x)=,令ex+1=t(t>1),则ex=t-1,所以f(t)===≤=, 当且仅当t=,即t=>1时取等号,故f(x)的最大值为,故选项B正确;对于选项C,f′(x)=,令ex=t(t>0),则可设g(t)=-t2-2t+k=-(t+1)2+k+1(t>0),则g(t)≤k,令-e-2ex+k=0,则k=e+2ex,即有k=(t+1)2-1(t>0),则k≥0,g(t)≤0,即f(x)最多只有一个极值点,故选项C错误;对于选项D,若g(x)=f(x+a)+b为奇函数,则g(-x)=f(-x+a)+b=-g(x)=-f(x+a)-b,所以f(-x+a)+2b=-f(x+a),即f(-x+a)+f(x+a)=-2b,则f(x)关于点(a,-b)对称,而当k=-1时,f(x)==,可知此时函数f(x)不关于任何点对称,则选项D错误;综上,答案选AB.
法二:对于选项A,当k=0时,f(x)=,则f′(x)==<0,所以f(x)是R上的减函数,故选项A正确;对于选项B,当k=1时,f(x)=,令ex=t(t>0),则ex=t-1,所以f(t)===≤==,当且仅当t+1=,即t=-1>0时取等号,故f(x)的最大值为,故选项B正确;对于选项C, f′(x)=,令f′(x)=0,则e+2ex-k=0,所以e+2ex=k,令h(x)=e+2ex,则h′(x)=2e+2ex>0,所以h(x)在R上单调递增,而x→-¥时,h(x)→0,x→+¥时,h(x)→+¥,所以k∈(0,+¥),即e+2ex-k=0有一个根,故f(x)有1个极值点;k∈(-¥,0),即e+2ex-k=0无解,故f(x)无极值点,故f(x)最多只有一个极值点,故选项C错误;对于选项D,若g(x)=f(x+a)+b为奇函数,则g(x)关于点(0,0)对称,将g(x)=f(x+a)+b向右平移a个单位长度,再向下平移b个单位长度,可得到函数f(x)的图象,故函数f(x)关于点(a,-b)对称,故f(2a-x)+f(x)=-2b,所以+=-2b,当k=-1时,+=-2b,即+=-2b,因此+=-2b,即e-2ex+e=-2be+2b(e+1)ex-2be,因此,由-2b=1和e=-2be可得,2b=-1,代入2b(e+1)=-2,可得e+1=1,即e=0,则方程无解,故不存在实数a,b,使得g(x)=f(x+a)+b为奇函数,故选项D错误;综上,答案选AB.
32.(2022·青岛期初考试)已知双曲正弦函数,则
A.f(x)为偶函数 B.f(x)在区间(-∞,+∞)上单调递减
C.f(x)没有零点 D.f(x)在区间(-∞,+∞)上单调递增
【答案】D
【考点】函数的性质应用:奇偶性、单调性、零点等
【解析】由题意可知,x∈R,且f(-x)==-f(x),即函数f(x)为奇函数,故选项A错误;当x=0时,f(0)=0,故函数f(x)有零点,故选项C错误;由复合函数的单调性可知,f(x)=在定义域上单调递增,故选项D正确,选项B错误;综上,答案选D.
33.(2022·青岛期初考试)已知a=x2+,b=π,c=log3[(2-t)t],则a,b,c的大小关系为
A.a>b>c B.b>a>c C.c>b>a D.a>c>b
【答案】A
【考点】大小关系比较、基本不等式的应用
【解析】由题意,因为x2>0,所以x2+≥2=1,当且仅当x2=,即x2=时等号成立,即a≥1,0<b=π<π0=1,则0<b<1,令(2-t)t>0,解得0<t<2,且(2-t)t≤=1,当且仅当2-t=t,即t=时等号成立,则c=log3[(2-t)t]≤0,所以a>b>c,故答案选A.
34.(2022·青岛期初考试)将函数的图象绕点(-3,0)逆时针旋转α(0≤α≤θ),得到曲线C,对于每一个旋转角α,曲线C都是一个函数的图象,则θ最大时的正切值为
A. B. C.1 D.
【答案】B
【考点】函数的概念与性质、圆的方程综合应用
【解析】由题意可知,函数可化为x2+(y+2)2=13(x∈[-3,3]),即为圆的一部分,图象为圆弧,且过点A(-3,0),B(-3,0),D(0,-2),则此圆弧绕点(-3,0)逆时针旋转α,对于每一个旋转角α,曲线C都是一个函数的图象,则须满足旋转角α小于或等于∠BAC,而tan∠BAC=,即tanθ=,故答案选B.
35.(2022·青岛期初考试)函数的图象在点(1,1)处的切线方程为________;
【答案】y=2x-1
【考点】函数的切线方程、导数的几何意义
【解析】由题意,y′=,则当x=1时,y′=2,即切线方程的斜率为2,则由点斜式可得到在点(1,1)处的切线方程为y=2x-1.
36.(2022·青岛期初考试)设函数f(x)是定义在实数集R上的偶函数,且f(x)=f(2-x),当x∈[0,1]时,f(x)=x3,则函数g(x)=|cosπx|-f(x)在上所有零点之和为________.
【答案】7
【考点】函数的性质、图象综合应用
【解析】由题意,∵f(x)=f(2-x),∴f(x)关于x=1对称,又∵f(-x)=f(x),∴f(x)的零点与x=0对称,∵f(x)=f(2-x)=f(x-2),∴f(x)=f(x+2),∴f(x)是以2为周期的函数,∴f(x)在上共有3条对称轴,分别为x=0,x=1,x=2又y=|cos(πx)|关于x=0,x=1,x=2对称,∴x=0,x=1,x=2为g(x)的对称轴.可作出y=|cos(πx)|和在[0,1]上的函数图象如图所示:
由图象可知g(x)在,上各有1个零点,又g(1)=0,∴g(x)在上共有7个零点,设这7个零点从小到大依次为x1,x2,x3,……,x6,x7.则x1,x2关于x=0对称,x3,x5关于x=1对称,x4=1,x6,x7关于x=2对称,x1+x2=0,x3+x5=2,x6+x7=4,∴x1+x2+x3+x4+x5+x6+x7=7.
37.(2022·湖南省长郡中学开学考试)f(x)=的部分图象大致是( )
A. B.
C. D.
【解答】解:由1﹣cosx≠0得cosx≠1,得x≠2kπ,k∈Z,排除C,f(﹣x)==﹣=﹣f(x),即f(x)是奇函数,图象关于原点对称,排除B,当x>0时,f(x)>0,排除D,故选:A.
38.(2022·湖南省长郡中学开学考试)命题p:f(x)=x+alnx(a∈R)在区间[1,2]上单调递增;命题q:存在x∈[2,e],使得﹣e+4+2a≥0成立(e为自然对数的底数),若p且q为假,p或q为真,则实数a的取值范围是( )
A.(﹣2,﹣) B.(﹣2,﹣)∪[﹣1,+∞)
C.[﹣,﹣1) D.(2,﹣)∪[1,+∞)
【解答】解:对于命题p:f(x)=x+alnx(a∈R)在区间[1,2]上单调递增;
则任意x∈[1,2],均有f′(x)=1+≥0恒成立,
即任意x∈[1,2],均有a≥﹣x恒成立,
所以只需a≥(﹣x)max,x∈[1,2],所以a≥﹣1,
对于命题q:存在x∈[2,e],使得﹣e+4+2a≥0成立,
则存在x∈[2,e],使得2a≥+e﹣4成立,
只需2a≥(+e﹣4)min,x∈[2,e],
设g(x)=+e﹣4,x∈[2,e],
g′(x)===,
令h(x)=﹣xlnx﹣1+x,x∈[2,e],
h′(x)=﹣x•+(﹣1)•lnx+1=﹣lnx,
当x∈[2,e]时,﹣lne≤h′(x)≤﹣ln2,即﹣1≤h′(x)≤ln<0,
所以x∈[2,e]时,h(x)单调递减,
所以h(x)≥h(e)=﹣elne﹣1+e=﹣1,h(x)≤h(2)=﹣2ln2﹣1+2=ln2﹣2+1=ln+1=ln<0,
所以h(x)<0,g′(x)<0,所以g(x)在[2,e]上单调递减,
所以g(x)min=g(e)=+e﹣4=﹣3,
所以2a≥﹣3,即a≥﹣.
若p且q为假,p或q为真,则p,q为一真一假,
当p真q假时,a≥﹣1且a<﹣,无解,
当p假q真时,a<﹣1且a≥﹣,
所以a的取值范围为:[﹣,﹣1).
故选:C.
39.(2022·湖南省长郡中学开学考试)已知四点均在函数f(x)=log2的图象上,若四边形ABCD为平行四边形,则四边形ABCD的面积是( )
A. B. C. D.
【解答】解:∵函数f(x)=log2,由f(2)=1可得,∴a=b+2,由f()=0可得,∴a=1+,解得:a=4,b=2,∴f(x)=,设点C,D的横坐标分别为x1,x2,由题意可知,则,∴,由f(x2)﹣f(x1)=1得:,∴,∴x1x2=2x2﹣4x1,把代入解得或﹣4,又∵点C不与B重合,∴x1=﹣4,∴C(﹣4,3),∴,,故平行四边形ABCD的面积S=||=,故选:B.
40.(2022·湖南省长郡中学开学考试)(多选题)若存在实常数k和b,使得函数F(x)和G(x)对其公共定义域上的任意实数x都满足:F(x)≥kx+b和G(x)≤kx+b恒成立,则称此直线y=kx+b为F(x)和G(x)的“隔离直线”,已知函数f(x)=x2(x∈R),g(x)=(x<0),h(x)=2elnx(e为自然对数的底数),则( )
A.m(x)=f(x)﹣g(x)在内单调递增
B.f(x)和g(x)之间存在“隔离直线”,且b的最小值为﹣4
C.f(x)和g(x)间存在“隔离直线”,且k的取值范围是[﹣4,1]
D.f(x)和h(x)之间存在唯一的“隔离直线”
【解答】解:A:m(x)=f(x)﹣g(x)=,x,∴>0,故m(x)在()内单调递增,故A正确;
B,C:设f(x),g(x)的隔离直线为y=kx+b,则对任意x<0恒成立,
故对任意x<0恒成立,由kx2+bx﹣1≤0对任意x<0恒成立,若k=0,则b=0符合题意,k<0,则x2﹣kx﹣b≥0对任意x都成立,又<0,从而,所以b≤0,则x轴′=≤0,∴△2=b2+4k≤0,即k2≤﹣4b且b2≤﹣4b,∴k4≤16b2≤﹣64k,故﹣4≤k<0,同理可得,b4≤16k2≤﹣64b即﹣4≤b<0,B正确C错误;
D:函数f(x)和h(x)的图象在x=处有公共点,一定存在f(x)和h(x)的隔离直线,那么该直线过这个公共点,设隔离直线的斜率k,则隔离直线方程y﹣e=k(x﹣),即y=kx﹣k+e,由f(x)≥kx﹣k+e(x>0)恒成立,若k=0,则x2﹣e≥0,(x>0)不恒成立,若k<0,由≥0(x>0)恒成立,令u(x)=,(x>0),则u(x)在(0,)上单调递增,u()=0,故k<0不恒成立,不符合题意,故k>0,可得≥0在x>0时恒成立,>0,则时只有k=2,此时直线y=2x﹣e,
下面证明h(x),令G(x)=2x﹣e﹣h(x)=2x﹣e﹣2elnx,则,易得,当0<x<时,G′(x)<0,函数单调递减,当x>时,G′(x)>0,函数单调递增,故当x=时,函数取得极小值0,也是最小值,所以G(x)≥0,故h(x),所以f(x)和h(x)存在唯一的隔离直线y=2,故D正确,故选:ABD.
41.(2022·湖南省雅礼中学开学考试)设f(x)是定义在R上的奇函数,满足f(2-x)=f(x),数列{an}满足=-1,且),则
A.0 B.-1 C.21 D.22
【答案】A
【考点】函数的性质综合、数列求通项公式
【解析】由题意可知,因为),所以=,通过累加法可得:,所以an=n-2,所以a22=20,又f(x)是定义在R上的奇函数,满足f(2-x)=f(x),所以f(x)=-f(x-2)=f(x-4),所以周期T=4,由f(x)是定义在R上的奇函数,所以f(0)=0,所以,故答案选A.
42.(2022·湖南省雅礼中学开学考试)已知函数,则 .
【答案】4
【考点】分段函数的函数值
【解析】由题意可知,①当x0≤1时,f(x0)=(x0-1)2=-2,无解,故舍去;②当x0>1时,f(x0)==-2,解得x0=4,满足题意;故答案为4.
43.(2022·湖南省雅礼中学开学考试)若点P是曲线lnx上任意一点,则点P到直线y=x-2的最小值为 .
【答案】
【考点】导数的几何意义与平行线间的距离求最值问题
【解析】由题意可得,y′=,令y′=1,得方程,解得(舍去)或,故与直线y=x-2平行且与曲x相切的直线的切点坐标为(1,1),该点到直线y=x-2的距离即为所求,故答案为.
44.(2022·湖北华中师大附中等六校开学考试联考)已知函数是定义在R上的奇函数,且在上单调递减,,则不等式的解集为( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【分析】根据题意,由函数的奇偶性与单调性分析可得函数的大致图象,据此分析可得关于的取值范围,即可得答案.
【详解】根据题意,函数是定义在R上的奇函数,且在上单调递减,
则在上递减,又由,则,则函数的草图如图:
若,则有或,解得或
即不等式的解集为;故选:B.
45.(2022·湖北华中师大附中等六校开学考试联考)若函数在区间[2,3]上不是单调函数,则实数m的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【分析】首先求出导函数,使区间上有解,分离参数可得,设,从而可得,利用导数即可求解.
【详解】因为函数,
所以,
若在区间上不是单调函数,则在区间上有解,
即在区间上有解,
即
设,则,,
所以,实数的取值范围是,
故选:B.
46.(2022·湖北华中师大附中等六校开学考试联考)2018年5月至2019年春,在阿拉伯半岛和伊朗西南部,沙漠蚂虫迅速繁衍,呈现几何式的爆发,仅仅几个月,蝗虫数量增长了8000倍,引发了蝗灾,到2020年春季蝗灾已波及印度和巴基斯坦,假设蝗虫的日增长率为5%,最初有只,则经过____________天能达到最初的16000倍(参考数据:,.
【答案】199
【解析】
【分析】设过天能达到最初的16000倍,得到方程,结合对数的运算性质,即可求解.
【详解】设过天能达到最初的16000倍,
由已知,解得,
又因为,所以过199天能达到最初的16000倍.
故答案为:199.
47.(2022·湖北省新高考联考协作体高三起点考试)已知定义在上的偶函数和奇函数满足,则( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【分析】根据已知条件可得出关于、的方程组,由此可解得的值.
【详解】由已知可得,,
因为为偶函数,为奇函数,所以,,
联立,解得.
故选:C.
48.(2022·湖北省新高考联考协作体高三起点考试)若,,,,则a,b,c,a的大小关系是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【分析】根据幂函数的概念,利用幂函数的性质即可求解.
【详解】 幂函数在上单调递增,又,
,,故选:C.
49.(2022·湖北省新高考联考协作体高三起点考试)已知,其中.设两曲伐,有公共点,且在该点的切线相同,则( )
A. 曲线,有两条这样的公共切线 B.
C. 当时,b取最小值 D. 的最小值为
【答案】D
【解析】
【分析】求得两函数的导函数,,设两曲线的公切点为,由题意得,,从而可求得,即可判断A;进而可求得的关系式,即即可判断B;令,求出函数的单调性,根据函数的单调性即可求得函数的最值,即可判断CD.
【详解】解:由,,,
则,,设两曲线的公切点为,由题意得,
,即,
由 得,,解得或(舍去),
所以曲线只有一条这样的共切线,故A错误;
,故B错误;
令,则,
当时,,当时,,
所以函数在上递减,在上递增,
所以当时,b取得最小值,为,
故C错误,D正确.故选:D.
50.(2022·湖北省新高考联考协作体高三起点考试)(多选题)设函数,则( )
A. 当时,
B. 当时,有两个极值点
C. 当时,任上不单调
D. 当时,存在唯一实数m使得函数恰有两个零点
【答案】ACD
【解析】
【分析】求得函数的导数,当时,求得函数的单调性与最值,即可判定当A正确,B不正确;当,求得函数单调区间,可判定C正确;当时,把方程恰好有两个解,转化为,得到,令,结合函数的单调性与最值,即可求解.
【详解】由题意,函数,可得,
若,当时,,单调递增;
当时,,单调递减,
所以当时,函数取得极大值,且为最大值,最大值为,
所以A正确,B不正确;
当,由,可得当时,,单调递减;当时,,单调递增;当时,,单调递减,所以函数任上不单调,所以C正确;
当时,函数在区间上单调递减,在上单调递增,在上单调递减,又由,当时,,
所以方程恰好有两个解,等价于,即,
令,可得,,
所以为单调递减函数,由,当,可得,
所以存在,使得,
当时,,单调递增;当时,,单调递减,由,且时,,
所以存在唯一的,使得,所以D正确.
故选:ACD
51.(2022·湖北省新高考联考协作体高三起点考试)函数,关于x的方程0恰有四个不同实数根,则实数m的取值范围为__________.
【答案】
【解析】
【分析】先利用导数求出函数的单调区间和极值,令,由题意可知,方程有两个不同的实数根,,根据数形结合求得实数根,的分布情况,再令,数形结合分类讨论,由此即可求出的取值范围.
【详解】,令得,或1,
当时,,函数在上单调递增,且,
当时,,函数在上单调递减,
当时,,函数在上单调递增,
所以极大值为,极小值为,
令,因为关于的方程恰有四个不同的实数解,
所以方程有两个不同的实数根,,
且一个根在内,一个根在内,
或者两个根都在内,或者一根为,另一根在内;
当实数根,,一个根在内,一个根在内,
令,因为,
所以只需,即,得,
即的取值范围为:;
当实数根,,都在内,令,因为,
所以只需,解得,即的取值范围为:;
当实数根,,一根为,另一根在内,
令,因为,且开口向上,故此种情况不可能成立;
综上可知:实数m的取值范围为
故答案为:
52.(2022·南京9月学情【零模】)(本小题满分12分)
设函数f(x)=(x2-a)ex,a∈R,e是自然对数的底数.
(1)若a=3,求函数f(x)的极值;
(2)当x≥0时,f(x)+x+a≥0,求a的取值范围.
【考点】函数与导数:求函数极值、函数单调性与恒成立综合应用
【解析】
(1)当a=3时,f(x)=(x2-3)ex,f′(x)=(x-1)(x+3)ex.…………………………………2分
令f′(x)=0,解得x=-3或1.
当x∈(-∞,-3)时,f′(x)>0,f(x)单调递增;
当x∈(-3,1)时,f′(x)>0,f(x)单调递减;
当x∈(1,+∞)时,f′(x)>0,f(x)单调递增,
因此,当x=-3时,f(x)取到极大值f(-3)=6;
当x=1时,f(x)取到极小值f(1)=-2e.………………………………………………5分
(2)设g(x)=f(x)+x+a=(x2-a)ex+x+a,
则g′(x)=(x2+2x-a)ex+1,g″(x)=(x2+4x+2-a)ex.
①当a≤1时,
当x≥0时,g″(x)>0,因此g′(x)在[0,+∞)上单调递增,
于是g′(x)≥g′(0)=1-a≥0,因此g(x)在[0,+∞)上单调递增.
从而g(x)≥g(0)=0,
即a≤1符合题意.…………………………………………………………………………8分
②当1<a≤2时,
当x≥0时,g″(x)>0,因此g′(x)在[0,+∞)上单调递增,
又g′(0)=1-a<0,g′(1)=(3-a)e+1>0且g′(x)在[0,+∞)上不间断,
因此g′(x)在[0,+∞)上存在唯一的零点x0,且x0∈(0,1) .
当0<x<x0时,g′(x)<g′(x0)=0,g(x)单调递减,
于是g(x0)<g(0)=0,不合题意.…………………………………………………………10分
③当a>2时,
当0<x<-2时,g″(x)=(x2+4x+2-a)ex<0,g′(x)单调递减,
此时g′(x)<g′(0)=1-a<0,g(x)单调递减,
因此g(-2)<g(0)=0,不合题意.
综上可知a≤1,即a∈(-∞,1].………………………………………………………12分
53.(2022·江苏第一次百校联考)(本题满分12分)
已知函数f(x)=lnx+(a∈R)有两个零点.
(1)证明:0<a<.
(2)若f(x)的两个零点为x1,x2,且x1<x2,证明:2a<x1+x2<1.
【考点】函数与导数:利用零点求参数范围、极值点偏移的应用
【解析】
(1)证明:由f(x)=lnx+,x>0可得f′(x)=-,x>0. …………1分
当a≤0时,f′(x)>0,所以f(x)在(0,+∞)上单调递增,与题意不符.
当a>0时,令f′(x)=-=0,得x=a.
当x∈(0,a)时,f′(x)<0,f(x)单调递减;
当x∈(a.+∞)时.f′(x)>0,f(x)单调递增.
可得当x=a时,f(x)取得极小值f(a)=lna+1. …………3分
又因为函数有两个零点,
所以f(a)=lna+1<0,可得a<,综上,0<a<. …………4分
(2)解:由上可得f(x)的极小值点为x=a,则0<x1<a<x2.
设g(x)=f(2a-x)-f(x)=ln(2a-x)+-lnx-.x∈(0,a). …………5分
可得g′(x)=--+=>0,x∈(0,a).
所以g(x)在(0,a)上单调递增,所以g(x)<g(a)=0.
即f(2a-x)-f(x)<0,则f(2a-x)<f(x),x∈(0,a).
所以当0<x1<a<x2时,2a-x>a,且f(2a-x1)<f(x1)=f(x2),
因为当x∈(a,+∞)时,f(x)单调递增,所以2a-x1<x2,即x1+x2>2a.…………7分
设x2=tx1,t>1,则则,即lnx1=tlnx2=tlntx1=t(lnx1+lnt).
所以lnx1=-. …………8分
所以ln(x1+x2)=lnx1(t+1)=lnx1+ln(t+1)=-+ln(t+1)=t(-).……10分
又因为,则g′(t)=<0,所以g(t)在(1.+∞)上单调递减,
所以<,所以ln(x1+x2)<0,即x1+x2<1.综上,2a<x1+x2<1. ……12分
54.(2022·江苏海安中学期初)(12分)
已知函数f(x)=e,g(x)=lnx-1,其中e为自然对数的底数.
(1)当x>0时,求证:f(x)≥g(x)+2;
(2)是否存在直线与函数y=f(x)及y=g(x)的图象均相切?若存在,这样的直线最多有几条?并给出证明.若不存在,请说明理由.
【考点】函数与导数:利用函数的单调性与最值证明不等式、公切线问题
【解析】
(1)设h(x)=f(x)-g(x)-2=e-lnx-1,x>0,h′(x)=e-,
因为y=h′(x)在(0,+¥)为增函数,且h′(1)=0,
所以x∈(0,1),h′(x)<0,h(x)为减函数,
x∈(1,+¥),h′(x)>0 ,h(x)为增函数.
所以h(x)min=h(1)=e0-ln1-1=0,所以h(x)≥0,即证f(x)≥g(x)+2.
(2)设直线与y=f(x)切于,
与y=g(x)切于,.
,,,
所以切线为.
因为,即,即.
又因为,
将,代入,
得:,整理得.
设,,
因为在(0,+¥)为增函数,且x=1时,y=0,
所以x∈(0,1),k′(x)<0,k(x)为减函数,
x∈(1,+¥),k′(x)>0 ,k(x)为增函数.
k(x)min=k(1)=-2<0,
又因为,
,
所以在(0,+¥)上有两个零点,
即方程有两个根,
所以有两条直线与函数y=f(x)及y=g(x)的图象均相切.
55.(2022·沭阳如东中学期初考试)(10分)
某自来水厂的蓄水池存有400吨水,水厂每小时可向蓄水池中注水60吨,同时蓄水池又向居民小区不间断供水,1小时内供水总量为吨(0≤t≤24).
(1)从供水开始到第几小时时,蓄水池中的存水量最少?最少水量是多少吨?
(2)若蓄水池中水量少于80吨时,就会出现供水紧张现象,请问:在一天的24小时内,有几小时出现供水紧张现象?
【考点】二次函数的实际应用
【解析】
(1)设t小时后蓄水池中的存水量为y吨,
则y=400+60t-120,
令=x,则x2=6t,即t=,
所以,
所以当x=6,即t=6时,ymin=40,
即从供水开始到第6小时时,蓄水池中的存水量最少,最少存水量是40吨.……6分
(2)由(1)及题意得400+10x2-120x<80,
即x2-12x+32<0,
解得4<x<8,即4<<8,<t<.
因为,所以每天约有8小时出现供水紧张现象. ……12分
56.(2022·沭阳如东中学期初考试)(12分)
已知函数)为奇函数.
(1)求实数a的值并证明函数f(x)的单调性;
(2)解关于m不等式:.
【考点】函数的单调性证明与应用
【解析】
(1)根据题意,因为函数为奇函数,
所以f(x)+f(-x)=0,即,
即=0,
即
化简得,所以a=2,
所以, ………6分
证明:任取x1<x2∈R,
则f(x1)-f(x2)=(-)-(-)=-=,
因为x1<x2,所以<,-<0,+1>0,+1>0,
所以f(x1)-f(x2)<0,所以f(x1)<f(x2),
所以f(x)在R上单调递增;
(2)可化为
≤f(2-m)+2-m,
设函数g(x)=f(x)+x,
由(1)知,g(x)=f(x)+x在R上也是单调递增,所以m2≤2-m,
解得-2≤m≤1.
所以原不等式的解集为[-2,1]. ……………12分
57.(2022·沭阳如东中学期初考试)(12分)
已知函数f(x)=(x2-ax)lnx-x2+ax.
(1)讨论函数f(x)的极值点;
(2)若f(x)极大值大于1,求a的取值范围.
【考点】函数与导数:含参函数的极值点讨论、利用函数的单调性与极值求参数范围
【解析】f′(x)==.
(1)①当a≤0时,f(x)在(0,)上单调递减,在(,+¥)上单调递增,极小值点为x=;
②当0<a<时,f(x)在(0,a)上单调递增,在(a,)上单调递减,在(,+¥)上单调递增,极小值点为x=,极大值点为x=a;
③当a=时,f(x)在(0,+∞)单调递增,无极值点;
④当a>时,f(x)在(0,)上单调递增,在(,a)上单调递减,在(a,+∞)上单调递增,极小值点为x=a,极大值点为x=. ……………6分
(2)由(1)知,a≤0和a=时,无极大值,则不成立.
当a>时,极大值f()=a->1,解得a>+,
由于+-=-=(1-)<0,所以a>.
当0<a<时,极大值f(a)=a2(2-lna)>1,得2-lna>.
令t=a2,则g(t)=2-lnt-,0<t<e,
g′(t)=,
所以g(t)在(0,e)上单调递增,而g(1)=0,所以g(t)>0的解为(1,e),则a∈(1,),
所以a的取值范围为(1,)∪(,+¥). ……………12分
58.(2022·苏州期初考试)(本小题满分12分)
已知函数,a∈R.
(1)若函数y=f(x)在x=x0处取得极值1,其中ln2<x0<ln3.
证明:2-<a<3-;
(2)若f(x)≤x-恒成立,求实数a的取值范围.
【考点】函数与导数:函数极值的应用、恒成立问题
【解析】
(1)由题知f′(x)=.
∵函数y=f(x)在x=x0处取得极值1,
∴f′(x0)==0,且f(x0)==1,
∴+a=lnx0+ax0=e,∴a=e-, …………2分
令r(x)=e-(x>0),则r′(x)=e+>0,
∴r(x)为增函数,
∵0<ln2<x0<ln3,
∴r(ln2)<a<r(ln3),即2-<<3-成立. …………4分
(2)不等式f(x)≤x-恒成立,
即不等式xex-lnx-ax≥1恒成立,即a≤ex--恒成立,
令g(x)=ex--,则g′(x)=ex-+=, …………6分
令h(x)=x2ex+lnx,则h′(x)=(x2+2x)ex+,
∵x>0,∴h′(x)<0,∴h′(x)在(0,+∞)上单调递增,且h(1)=e>1; h()=-ln2<0,
∴h(x)有唯一零点x1,且<x1<1. …………8分
当x∈(0,x1)时,h(x)<0,g′(x)<0,g(x)单调递减;
当x∈(x1,+¥)时,h(x)>0,g′(x)>0,g(x)单调递增.
∴g(x)min=g(x1),∴a≤e--, …………9分
由h(x1)=0整理得x1e=-.
∵<x1<1,-lnx1>0,
令k(x)=xex(x>0),则方程x1e=-等价于k(x1)=k(-lnx1),
而k′(x)=(x+1)ex在(0,+∞)上恒大于零,∴k(x)在(0,+∞)上单调递增,
∵k(x1)=k(-lnx1),∴x1=-lnx1,∴e=, …………11分
∴g(x1)=e--=--=1,
∴a≤1,∴实数a的取值范围为(-∞,1]. …………12分
59.(2022·泰州中学期初考试)(12分)
已知函数.
(1)求曲线在点处的切线方程;
(2)求函数在区间上的最大值和最小值.
【解析】(1)因为,所以.
又因为,所以曲线在点处的切线方程为.
(2)设,则.
当时,,所以在区间上单调递减.
所以对任意有,即.
所以函数在区间上单调递减.
因此在区间上的最大值为,最小值为.
60.(2022·泰州中学期初考试)(12分)
已知函数.
(1)当时,求曲线在处的切线方程;
(2)已知时,不等式恒成立,求实数的取值范围.
解:(1)当a=1时,f(x)=2ex-x-2,f′(x)=2ex﹣1,f′(1)=2e﹣1,
即曲线y=f(x)在x=1处的切线的斜率k=2e﹣1,又f(1)=2e﹣3,
故所求的切线方程是y=(2e﹣1)x﹣2.
(2)当x≥0时,若不等式f(x)≥0恒成立⇔[f(x)]min≥0.
易知f′(x)=2ex﹣a.
①若a≤0,则f′(x)>0恒成立,f(x)在R上单调递增;
又f(0)=0,∴当x∈[0,+∞)时,f(x)≥f(0)=0,符合题意.
②若 a>0,由f′(x)=0,解得x=ln.
则当时,f′(x)<0,f(x)单调递减;
当时,f′(x)>0,f(x)单调递增.
∴x=时,函数f(x)取得最小值.
当,即0<a≤2时,当x∈[0,+∞)时,f(x)≥f(0)=0,符合题意.
当,即a>2时,当时,f(x)单调递增,f(x)<f(0)=0,不符合题意.
综上,实数a的取值范围是(﹣∞,2].
61.(2022·泰州中学期初考试)(12分)
已知函数
(1)求函数y=f(x)的最大值;
(2)令,若g(x)既有极大值,又有极小值,求实数a的范围;
(3)求证:当时,.
【解析】
(1)函数y=f(x)定义域为x∈(-1,+∞),f′(x)=-,x∈(-1,+∞),
当x∈(-1,0)时,f′(x)>0;当x∈(0,+∞)时,f′(x)<0,
∴函数f(x)在区间(-1,0)上为增函数;在区间(0,+∞)为减函数,
所以f(x)max=f(0)=1;
(2)g(x)=1+ln(x+1)-(a-2)x+x2,
g′(x)=-(a-2)+2x=,
g(x)既有极大值,又有极小值,
等价于方程2x2+(4-a)x+3-a=0在区间(-1,+∞)上有两个不相等的实数根,
即:,解得:a>2,
所以所求实数a的取值范围是:(2,+∞);
(3)证明:由(1)知当x>0时,f(x)<f(0)=1,
∴ln(1+x)<x,∴ln(1+)<,
∴ln(1+1)<1,ln(1+)<,ln(1+)<,…,ln(1+)<,
∴ln(1+1)+ln(1+)+ln(1+)+…+ln(1+)<1+++…+
<1+++…+=1+2(-+-+…+-)
=1+2-2=2-1<2.
62.(2022·河北衡水一中一调)(本小题满分12分)
已知函数.
(1)求函数f(x)的极值点;
(2)当a>0时,当函数h(x)=f(x)-g(x)恰有三个不同的零点,求实数a的取值范围.
【考点】函数与导数:含参函数的极值点、函数的零点等综合应用
【解析】
(1)因为,所以,所以f′(x)=×-a=-a=(x>0),
当a≤0时,f′(x)>0,所以函数f(x)无极值点;当a>0时,令f′(x)=0,解得
由,解得0<x<;由,解得x>,
故函数f(x)有极大值点,无极小值点,
综上,当a≤0时,函数f(x)无极值点;当a>0时,函数f(x)有极大值点,无极小值点.
(2)当a>0时,h(x)=f(x)-g(x)=+(x>0),
所以h'(x)=-a-=(x>0),
设k(x)=-ax2+x-4a=0,则,
①当,即时,h'(x)≤0,所以h(x)在(0,+∞)上单调递减,
所以h(x)不可能有三个不同的零点.
②当,即0<a<时,k(x)有两个零点,,
所以x1>0,x2>0,又k(x)=-ax2+x-4a=0的图象开口向下,
所以当0<x<x1时,k(x)<0,所以h'(x)<0,所以h(x)在(0,x1)上单调递减;
当x1<x<x2时,k(x)>0,所以h'(x)>0,所以h(x)在(x1,x2)上单调递增;
当x>x2时,k(x)<0,所以h'(x)<0,所以h(x)在(x1,+¥)上单调递减,
因为=4,所以x1<2<x2,
所以h(x1)<h(2)=0<h(x2),
h()=ln-a×+=-ln2-2lna-+4a3,
令m(a)=-ln2-2lna-+4a3,
则当0<a<时,m′(a)=-++12a2=>>0,
所以m(a)在上单调递增,
所以当0<a<时,m(a)<m()=-ln2-2ln-4+4×()3=3ln2-4+<0,
即h()<0,
由零点存在性定理知,h(x)在区间(0,)上有唯一的零点x0.
因为h(x0)+h()=ln-ax0++ln(·)-a·+=0,
,所以,
所以0<<x1,所以h(x)在区间(0,x1)上有唯一的零点
故当0<a<时,h(x)存在三个不同的零点,2,x0,
故实数a的取值范围是(0,).
63.(2022·武汉部分学校9月起点质量检测)(12分)
已知函数.
(1)当a=0时,求曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程;
(2)若f(x)≥0恒成立,求实数a的取值范围.
【考点】函数与导数:求切线方程、恒成立问题
【解析】
(1)a=0时,f(x)=2(x-2)lnx-1.
f′(x)=,f(1)=-1,f′(1)=-2.
∴曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程为:y=f′(1)(x-1)+f(1).
整理得:2x+y-1=0. …………4分
(2)由f(1)≥0,得:a≥1.
当a≥1时,f(x)≥.
令h(x)=2(x-2)lnx+x2-1,h'(x)=.
令t(x)=h'(x),t'(x)=2(+1+)>0,∴h'(x)在(0,+∞)上单调递增.
∵h′(1)=0, ∴x<0时,h′(x)<0, h(x)单调递减;x>1时,h′(x)>0,h(x)单调递增.
故h(x)≥h(1)=0,此时f(x) ≥h(x) ≥0,满足条件.
综上所述,a≥1. …………12分
64.(2022·青岛期初考试)(12分)
已知函数f(x)=(x-1)lnx-a(x+1),a∈R.
(1)若a≤0,求证:f(x)≥0;
2)若f(x)有且只有两个零点x1,x2.
(i)求a的取值范围;
(ii)求证:+>0.
【考点】函数与导数:证明不等式、利用函数的零点求参数范围、极值点偏移证明不等式
【解析】
解:(1)当a=0时,f(x)=(x-1)lnx,
若x∈(0,1),则x-1<0,lnx<0,f(x)>0;
若x=1,f(1)=0;
若x∈(1,+∞),则x-1>0,lnx>0,f(x)>0;
所以当a=0时,f(x)≥0,
当a<0时,f(x)>(x-1)lnx≥0,
所以当a≤0时,f(x)≥0,
(2)(i)由(1)知a≤0不合题意;
当a>0时,f′(x)=,令h(x)=f′(x),所以h′(x)=+>0,
所以h(x)在(0,+∞)上单调递增,且h(1)<0,h(ea)>0,
所以存在x0∈(1,ea)使得h(x0)=f′(x0)=0,
所以当x∈(0,x0)时,f′(x)<0,f(x)在(0,x0)上单调递减;
当x∈(x0,+¥)时,f′(x)>0,f(x)在(x0,+¥)上单调递增;
因为f(x0)<f(1)=0,
f()>3a(-1)-a(+1)=2a(-2)>0,
f()>(3a+1)(1-)-a(+1)>2a(1-2)>0,
所以,f(x)在和各恰有一个零点,
所以a的取值范围是(0,+¥);
(ii)因为,所以若f(x)=0,则,所以,即,
又因为,
所以,
所以1++1+=x1+x2>2=2
所以+>0.
65.(2022·湖南省长郡中学开学考试)(12分)已知函数f(x)=ex+e﹣x,其中e是自然对数的底数.
(1)判断并证明f(x)的奇偶性;
(2)若关于x的不等式mf(x)≤e﹣x+m﹣1在(0,+∞)上恒成立,求实数m的取值范围;
(3)已知正数a满足:存在x0∈[1,+∞),使得f(x0)<a(﹣x03+3x0)成立,试比较ea﹣1与ae﹣1的大小,并证明你的结论.
【解答】(1)解:f(x)为定义域上的偶函数.
证明:f(x)=ex+e﹣x的定义域为R,
∵f(﹣x)=e﹣x+ex=f(x),∴f(x)为定义域上的偶函数;
(2)解:若关于x的不等式mf(x)≤e﹣x+m﹣1在(0,+∞)上恒成立,
即m(ex+e﹣x﹣1)≤e﹣x﹣1在(0,+∞)上恒成立,∵x>0,∴ex+e﹣x﹣1>0,
即m≤在(0,+∞)上恒成立,
设t=ex(t>1),则m≤在(1,+∞)上恒成立.
∵=﹣.当且仅当t=2时上式等号成立.∴m;
(3)解:令g(x)=ex+e﹣x﹣a(﹣x3+3x).则g′(x)=ex﹣e﹣x+3a(x2﹣1),
当x>1时,g′(x)>0,即g(x)在(1,+∞)上单调递增,
故此时g(x)的最小值g(1)=e+.
由于存在x0∈[1,+∞),使得f(x0)<a(﹣x03+3x0)成立,
故e+<0,即a>(e+).令h(x)=x﹣(e﹣1)lnx﹣1,h′(x)=1﹣,
由h′(x)=1﹣=0,解得x=e﹣1.
当0<x<e﹣1时,h′(x)<0,此时函数单调递减,当x>e﹣1时,h′(x)>0,此时函数单调递增.∴h(x)在(0,+∞)上的最小值为h(e﹣1).注意到h(0)=h(1)=0,
∴当x∈(1,e﹣1)⊆(0,e﹣1)时,h(e﹣1)≤h(x)<h(1)=0.
x∈(e﹣1,e)⊆(e﹣1,+∞)时,h(x)<h(e)=0.
∴h(x)<0对任意x∈(1,e)成立.
①a∈(,e)⊆(1,e)时,h(a)<0,即a﹣1<(e﹣1)lna,从而ea﹣1<ae﹣1;
②a=e时,ea﹣1=ae﹣1;
③a∈(e,+∞)⊆(e﹣1,+∞)时,h(a)>h(e)=0,即a﹣1>(e﹣1)lna,从而ea﹣1>ae﹣1.
66.(2022·湖南省雅礼中学开学考试)(12分)已知函数f(x)=xlnx-x3+a,g(x)=x+x3-x(a∈R,e为自然对数的底数).
(1)若函数f(x)在上有零点,求a的取值范围;
(2)当x≥1时,不等式f(x)≤g(x)恒成立,求实数a的取值范围.
【考点】函数与导数:零点问题、恒成立问题
【解析】
(1)f′(x)=lnx+1-x2,设φ(x)=f′(x),则φ′(x)=-3x=.
当x∈(0,)时,φ′(x)>0,φ(x)递增;当x∈(,+¥)时,φ′(x)<0,φ(x)递减.
所以φ(x)的最大值即φ(x)的极大值位φ()=f′()=<0,
所以f(x)在(0,+∞)上递减,即在(,1)上递减,
若函数f(x)在(,1)上有零点,则f()·f(1)<0,则+<a<
(2)f(x)≤g(x),即xlnx-x3+a≤x+x3-x,
化简-lnx+ax2--1≥0,设,
F(1)=0,F′(x)=,F′(1)=3a-2.
(i)3a-2≥0,即a≥时,令h(x)=F′(x),h′(x)=+lnx+2a(1-)>0,
所以F′(x)在区间[1,+∞)上单调递增,所以F′(x)≥F′(1)=3a-2≥0,
所以F(x)在区间[1,+∞)上单调递增,F(x)≥F(1)=0恒成立,即f(x)≤g(x)恒成立.
(ii) 3a-2<0,即a<时,若F′(x)在[1,+∞)上无零点,则F′(x)<0恒成立,
所以F(x)在区间[1,+∞)上单调递减,所以F(x)<F(1)=0恒成立,即f(x)≤g(x)不成立;
若F′(x)有零点,设第1个零点为x0,当x∈(1,x0)时F′(x)<0,所以F(x)在区间(1,x0)上单调递减,所以F(x)<F(1)=0,即f(x)≤g(x)在区间(1,x0)上不成立.
综上所述,实数a的取值范围为[.
67.(2022·湖北华中师大附中等六校开学考试联考)设.
(1)讨论在上的单调性;
(2)令,试证明在上有且仅有三个零点.
【答案】(1)的单调递增区间是,递减区间是;(2)证明见解析.
【解析】
【分析】
(1)首先求导得到,再根据导函数的正负性即可得到函数的单调区间.
(2)首先根据,得到是的一个零点,再根据是偶函数得到在上的零点个数,只需确定时,的零点个数即可,再求出在时的单调性和最值,确定其零点个数即可.
【详解】,
令,则或.
时,,单调递增,时,单调递减,
时,,单调递增,时,,单调递减.
单调递增区间是,递减区间是.
(2),因为,所以是的一个零点.
所以是偶函数,
即要确定在上的零点个数,需确定时,的零点个数即可.
①当时,
令,即或.
时,单调递减,且,
时,,单调递增,且
在有唯一零点
②当时,由于,.
而在单调递增,
所以恒成立,故在无零点,所以在有一个零点,
由于是偶函数,所以在有一个零点,而,
综上在有且仅有三个零点.
68.(2022·湖北省新高考联考协作体高三起点考试)北京时间2021年7月23日19:00东京奥运会迎来了开幕式,各国代表队精彩入场,运动员为参加这次盛大的体育赛事积极做准备工作,当地某旅游用品商店经销此次奥运会纪念品,每件产品的成本为5元,并且每件产品需向税务部门上交元()的税收,预计当每件产品的售价为x元()时,一年的销售量为件.
(1)求该商店一年的利润L(万元)与每件品的售价x的函数关系式;
(2)当每件产品的售价为多少元时,该商店一年的利润L最大,并求出L的最大值.
【答案】(1)],;(2).
【解析】
【分析】(1)根据题意,结合利润的求法,即可求得商店一年的利润L(万元)与售价x的函数关系式;
(2)由(1)知利润,求得,结合导数分类讨论求得函数的单调性与最值,即可求解.
【详解】(1)由题意,每件产品的成本为5元,向税务部门上交元,每件产品的售价为x元,一年的销售量为件,所以商店一年的利润L(万元)与售价x的函数关系式为:
],其中.
(2)由(1)知利润L(万元)与售价x的函数关系式为,
可得,
令,解得或.因为,所以.
①当,即时,
当时,,单调递增;当时,,单调递减,所以.
②当,即时,,在单调递增
所以.
综上可得:
69.(2022·湖北省新高考联考协作体高三起点考试)已知函数,
(1)讨论函数的导数的单调性
(2)当时,不等式对恒成立,求实数m的取值范围.
【答案】(1)上单调递减,在上单调递增;(2).
【解析】
【分析】(1)求导可得,再求导分析单调性即可;
(2)化简构造可得对恒成立,再根据,再求导分析分析的正负,结合隐零电脑问题,分析函数的最值判断即可
详解】(1),,令,
由,当时,;当时,,
所以在上单调递减,在上单调递增;
(2)当时,不等式对恒成立,等价于对恒成立,
令,,则,
,,令,
则对恒成立,
从而有上单增,
①当时,,在上单增,
,即对恒成立,
②当时,,
,使得,当时,,在上递减,
当时,,故不成立,
综上,m的取值范围是.
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