第五章《一元函数的导数及其应用》基础巩固卷人教A版(2019)高中数学选择性必修第二册
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这是一份第五章《一元函数的导数及其应用》基础巩固卷人教A版(2019)高中数学选择性必修第二册,共16页。
一元函数的导数及其应用(基础巩固卷)
考试时间:120分钟;满分:150分
姓名:___________班级:___________考号:___________
考卷信息:
本卷试题共22题,单选8题,多选题4题,填空4题,解答6题,满分150分,限时150分钟,试卷紧扣教材,细分题组,精选一年好题,两年真题,练基础,提能力!
一. 单选题(共8小题,每小题5分,共计40分)
1.下列求导运算正确的是( )
A.(x+1x)'=1+1x2
B.(e﹣x)'=﹣e﹣x
C.(5x)′=5xlog5x
D.(xcosx)'=cosx−xsinx(cosx)2
2.下列结论中正确的是( )
A.若y=e3,则y'=e3
B.若f(x)=1x,则f'(1)=1
C.若y=xlnx+x,则y'=1x+1
D.若y=sinx+cosx,则y'=cosx﹣sinx
3.已知函数f(x)=ex+x3+(a﹣3)x+1在区间(0,1)上有最小值,则实数a的取值范围是( )
A.(﹣e,2) B.(﹣e,1﹣e) C.(1,2) D.(﹣∞,1﹣e)
4.已知函数f(x)=ex+(x+1)2,则曲线y=f(x)在点(0,f(0))处的切线与坐标轴围成的三角形的面积是( )
A.12 B.23 C.1 D.2
5.已知函数y=f(x)的图象在点P(5,f(5))处的切线方程是y=﹣x+8,则f(5)+f′(5)=( )
A.2 B.3 C.4 D.5
6.已知函数f(x)=x2+ax+a2+1为偶函数,则f(x)在x=1处的切线方程为( )
A.2x﹣y=0 B.2x﹣y+1=0 C.2x﹣y+2=0 D.2x﹣y﹣1=0
7.已知函数f(x)=2x﹣lnx的单调递减区间为( )
A.(0,12) B.(0,+∞) C.(12,+∞) D.(−∞,12)
8.设函数f(x)在定义域内可导,y=f(x)的图象如图所示,则导函数y=f′(x)的图象可能是( )
A. B.
C. D.
二. 多选题(共4小题,每小题5分,共计20分)
9.下列导数运算正确的有( )
A.(1x)'=1x2 B.(xex)′=(x+1)ex
C.(e2x)′=2e2x D.(ln2x)'=2x
10.已知函数f(x)=xex﹣x2﹣2x﹣1,则( )
A.f(x)的极大值为﹣1
B.f(x)的极大值为−1e
C.曲线y=f(x)在(0,f(0))处的切线方程为x﹣y﹣1=0
D.曲线y=f(x)在(0,f(0))处的切线方程为x+y+1=0
11.关于函数f(x)=1x+lnx,下列说法正确的是( )
A.f(1)是f(x)的极大值
B.函数y=f(x)﹣x有且只有1个零点
C.f(x)在(﹣∞,1)上单调递减
D.设g(x)=xf(x),则g(1e)<g(e)
12.已知f(x)=lnxx,下列说法正确的是( )
A.f(x)在x=1处的切线方程为y=x+1
B.单调递减区间为(e,+∞)
C.f(x)的极大值为1e
D.方程f(x)=﹣1有两个不同的解
三.填空题(共4小题,每小题5分,共计20分)
13.曲线y=x−2x在x=1处的切线的倾斜角为α,则cos2α1+tanα= .
14.函数f(x)=lnxx在区间[1,3]上的最小值为 .
15.函数f(x)=xex﹣alnx在x=1处的切线与y=ex+3平行,则切线方程为 .
16.已知函数f(x)=xlnx+12mx2有两个极值点,则实数m的取值范围为 .
四.解答题(共6小题,第17题10分,18-22题,每题12分,共计70分)
17.求下列函数的单调区间.
(1)y=ex﹣x;
(2)y=12x2−lnx.
18.已知函数f(x)=xlnx﹣2.
(1)求函数f(x)在(1,f(1))处的切线方程;
(2)求函数f(x)的单调区间和极值.
19.已知函数f(x)=ax3+bx2在x=1时取得极大值3.
(Ⅰ)求a,b的值;
(Ⅱ)求函数f(x)的极小值.
20.函数f(x)=xlnx﹣a(x﹣1)(a∈R),已知x=e是函数f(x)的一个极小值点.
(1)求实数a的值;
(2)求函数f(x)在区间[1,3]上的最值.(其中e为自然对数的底数)
21.已知函数f(x)=x3﹣2x2+x+m.
(1)求f(x)的单调区间;
(2)讨论f(x)的零点个数.
22.已知函数f(x)=ax﹣1﹣lnx(a∈R).
(1)若a=1,求f(x)在区间[1e,e]上的极值;
(2)讨论函数f(x)的单调性.
一元函数的导数及其应用(基础巩固卷)
考试时间:120分钟;满分:150分
姓名:___________班级:___________考号:___________
考卷信息:
本卷试题共22题,单选8题,多选题4题,填空4题,解答6题,满分150分,限时150分钟,试卷紧扣教材,细分题组,精选一年好题,两年真题,练基础,提能力!
三. 单选题(共8小题,每小题5分,共计40分)
1.下列求导运算正确的是( )
A.(x+1x)'=1+1x2
B.(e﹣x)'=﹣e﹣x
C.(5x)′=5xlog5x
D.(xcosx)'=cosx−xsinx(cosx)2
【分析】根据导数的公式以及导数的运算法则进行求解即可.
【解答】解:(x+1x)'=1−1x2,故A错误,
(e﹣x)'=e﹣x•(﹣x)′=﹣e﹣x,故B正确,
(5x)'=5xln5,故C错误,
(xcosx)'=cosx+xsinx(cosx)2,故D错误,
故选:B.
2.下列结论中正确的是( )
A.若y=e3,则y'=e3
B.若f(x)=1x,则f'(1)=1
C.若y=xlnx+x,则y'=1x+1
D.若y=sinx+cosx,则y'=cosx﹣sinx
【分析】利用导数的计算公式分别求得.
【解答】解:对于选项A,y=e3是常数,所以导数值为0.所以A不正确.
对于选项B,f′(x)=−1x2,所以f′(1)=﹣1.所以B不正确.
对于选项C,因为y′=(xlnx+x)′=lnx+x•1x+1=lnx+1+1=lnx+2,所以C不正确.
对于选项D,(sinx+cosx)′=cosx﹣sinx,所以选项D正确.
故选:D.
3.已知函数f(x)=ex+x3+(a﹣3)x+1在区间(0,1)上有最小值,则实数a的取值范围是( )
A.(﹣e,2) B.(﹣e,1﹣e) C.(1,2) D.(﹣∞,1﹣e)
【分析】f′(x)在(0,1)上单调递增,根据f(x)在(0,1)上有最小值,可知f(x)有极小值点,也是最小值点,由此列不等式可求得a的取值范围.
【解答】解:因为f′(x)=ex+3x2+(a﹣3)在区间(0,1)上单调递增,
由题意只需f'(0)<0f'(1)>0⇒a−2<0e+a>0,解得﹣e<a<2,
这时存在x0∈(0,1),使得f(x)在(0,x0)上单调递减,在(x0,1)上单调递增,
即函数f(x)在(0,1)上有极小值也即最小值,
所以a的取值范围是(﹣e,2).
故选:A.
4.已知函数f(x)=ex+(x+1)2,则曲线y=f(x)在点(0,f(0))处的切线与坐标轴围成的三角形的面积是( )
A.12 B.23 C.1 D.2
【分析】求出原函数的导函数,得到函数在x=0处的导数,再求出f(0),利用直线方程的斜截式得到切线方程,然后分别求出切线在两坐标轴上的截距,代入三角形面积公式得答案.
【解答】解:由f(x)=ex+(x+1)2,得f′(x)=ex+2x+2,
∴f′(0)=3,又f(0)=2,
∴曲线y=f(x)在点(0,f(0))处的切线方程为y=3x+2.
取x=0,得y=2,取y=0,得x=−23,
∴切线与坐标轴围成的三角形的面积是S=12×2×|−23|=23.
故选:B.
5.已知函数y=f(x)的图象在点P(5,f(5))处的切线方程是y=﹣x+8,则f(5)+f′(5)=( )
A.2 B.3 C.4 D.5
【分析】由题意结合导数的几何意义求得f′(5),再求出f(5),则答案可求.
【解答】解:∵函数y=f(x)的图象在点P(5,f(5))处的切线方程是y=﹣x+8,
∴f′(5)=﹣1,又f(5)=﹣5+8=3,
∴f(5)+f′(5)=﹣1+3=2.
故选:A.
6.已知函数f(x)=x2+ax+a2+1为偶函数,则f(x)在x=1处的切线方程为( )
A.2x﹣y=0 B.2x﹣y+1=0 C.2x﹣y+2=0 D.2x﹣y﹣1=0
【分析】先根据f(x)为偶函数求出a的值,然后对f(x)求导,得到f(x)在x=1处的切线斜率,再求出切线方程.
【解答】解:∵f(x)为偶函数,∴a=0,
∴f(x)=x2+1,∴f'(x)=2x,
∴f(x)在x=1处的切线斜率k=f'(1)=2,
又f(1)=2,∴f(x)在x=1处的切线方程为y﹣2=2(x﹣1),
即2x﹣y=0.
故选:A.
7.已知函数f(x)=2x﹣lnx的单调递减区间为( )
A.(0,12) B.(0,+∞) C.(12,+∞) D.(−∞,12)
【分析】求出函数的导数为f′(x),再解f′(x)<0得x<2.结合函数的定义域,即可得到单调递减区间.
【解答】解:函数f(x)=2x﹣lnx的导数为f′(x)=2−1x,
令f′(x)=2−1x<0,得x<12
∴结合函数的定义域,得当x∈(0,12)时,函数为单调减函数.
因此,函数f(x)=2x﹣lnx的单调递减区间是(0,12)
故选:A.
8.设函数f(x)在定义域内可导,y=f(x)的图象如图所示,则导函数y=f′(x)的图象可能是( )
A. B.
C. D.
【分析】先根据函数f(x)的图象判断单调性,从而得到导函数的正负情况,最后可得答案.
【解答】解:根据y=f(x)的图象可得,原函数的单调性是:当x<0时,增;
当x>0时,单调性变化依次为减、增、减,
故当x<0时,f′(x)>0;
当x>0时,f′(x)的符号变化依次为﹣、+、﹣,
结合所给的选项,
故选:A.
四. 多选题(共4小题,每小题5分,共计20分)
9.下列导数运算正确的有( )
A.(1x)'=1x2 B.(xex)′=(x+1)ex
C.(e2x)′=2e2x D.(ln2x)'=2x
【分析】根据导数的运算法则对应各个选项即可判断求解.
【解答】解:选项A:因为(1x)'=−1x2,故A错误,
选项B:因为(xex)′=ex+xex=(1+x)ex,故B正确,
选项C:因为(e2x)′=2e2x,故C正确,
选项D:因为(ln2x)′=12x×2=1x,故D错误,
故选:BC.
10.已知函数f(x)=xex﹣x2﹣2x﹣1,则( )
A.f(x)的极大值为﹣1
B.f(x)的极大值为−1e
C.曲线y=f(x)在(0,f(0))处的切线方程为x﹣y﹣1=0
D.曲线y=f(x)在(0,f(0))处的切线方程为x+y+1=0
【分析】求出原函数的导函数,得到函数的单调性,求出函数的极值判断A与B;再求出曲线y=f(x)在(0,f(0))处的切线方程判断C与D.
【解答】解:∵f(x)=xex﹣x2﹣2x﹣1,∴f′(x)=ex+xex﹣2x﹣2=(x+1)(ex﹣2).
由f′(x)=0,得x=﹣1或x=ln2,
当x∈(﹣∞,﹣1)∪(ln2,+∞)时,f′(x)>0,当x∈(﹣1,﹣ln2)时,f′(x)<0,
∴f(x)的单调增区间为(﹣∞,﹣1),(ln2,+∞),单调减区间为(﹣1,﹣ln2),
故f(x)的极大值为f(﹣1)=−1e,故A错误,B正确;
∵f(0)=﹣1,f′(0)=﹣1,
∴曲线y=f(x)在(0,f(0))处的切线方程为x+y+1=0,故C错误,D正确.
故选:BD.
11.关于函数f(x)=1x+lnx,下列说法正确的是( )
A.f(1)是f(x)的极大值
B.函数y=f(x)﹣x有且只有1个零点
C.f(x)在(﹣∞,1)上单调递减
D.设g(x)=xf(x),则g(1e)<g(e)
【分析】利用函数的定义域即可判断选项C,利用导数研究函数的极值,即可判断选项A,利用导数判断函数的单调性即可判断选项B,利用导数求解函数g(x)的最小值,即可判断选项D.
【解答】解:函数f(x)的定义域为(0,+∞),故选项C错误;
对于A,f'(x)=−1x2+1x=x−1x2,
当0<x<1时,f'(x)<0,则函数f(x)单调递减,
当x>1时,f'(x)>0,则函数f(x)单调递增,
所以当x=1时,函数f(x)取得极小值f(1)=1,
故选项A错误;
对于B,函数y=f(x)﹣x=1x+lnx−x,定义域为(0,+∞),
则y'=−1x2+1x−1=−(x−12)2−34x2<0,
故函数y=f(x)﹣x在(0,+∞)上单调递减,
又当x=1时,其函数值为0,
所以函数y=f(x)﹣x有且只有1个零点,
故选项B正确;
对于D,g(x)=xf(x)=1+xlnx,其定义域为(0,+∞),
则g'(x)=lnx+1,令g'(x)=0,解得x=1e,
当0<x<1e时,g'(x)<0,则函数g(x)在(0,1e)上单调递减,
当x>1e时,g'(x)>0,则函数g(x)在(1e,+∞)上单调递增,
所以当x=1e时,函数g(x)取得极小值g(1e),即最小值,
所以g(1e)<g(e),
故选项D正确.
故选:BD.
12.已知f(x)=lnxx,下列说法正确的是( )
A.f(x)在x=1处的切线方程为y=x+1
B.单调递减区间为(e,+∞)
C.f(x)的极大值为1e
D.方程f(x)=﹣1有两个不同的解
【分析】先对函数求导,然后结合导数的几何意义,求出切线的斜率,进而求出切线方程,再由导数与单调,极值性关系分别检验选项即可判断.
【解答】解:由f(x)=lnxx,得f'(x)=1−lnxx2(x>0),
则f(1)=0,f′(1)=1,所以f(x)在x=1处的切线方程为y=x﹣1,A错误;
当x>e时,f′(x)<0,函数单调递减,当0<x<e时,f′(x)>0,函数单调递增,
故当x=e时,函数取得极大值f(e)=1e,B正确,C正确;
因为f(1)=0,当x→0时,f(x)→﹣∞,x→+∞时,f(x)→0且f(x)>0,
所以f(x)=﹣1只有一解,D错误.
故选:BC.
三.填空题(共4小题,每小题5分,共计20分)
13.曲线y=x−2x在x=1处的切线的倾斜角为α,则cos2α1+tanα= .
【分析】先求出切点处的导数值,即倾斜角的正切,再利用同角三角函数的基本关系式、倍角公式求出cos2α,问题可解.
【解答】解:y'=1+2x2,故tanα=y′|x=1=3,
结合α∈[0,π),故α为锐角,所以cosα=cos2αsin2α+cos2α=11+tan2α=110,
所以cos2α=2cos2α﹣1=−45,
所以cos2α1+tanα=−451+3=−15.
故答案为:−15.
14.函数f(x)=lnxx在区间[1,3]上的最小值为 .
【分析】对f(x)求导,利用导数即可求解最小值.
【解答】解:由f(x)=lnxx,得f′(x)=1−lnxx2,
令f′(x)=0,可得x=e,
则当x∈[1,e)时,f′(x)>0,f(x)单调递增,
当x∈(e,3]时,f′(x)<0,f(x)单调递减,
又f(1)=0,f(3)=ln33,
所以函数f(x)=lnxx在区间[1,3]上的最小值为0.
故答案为:0.
15.函数f(x)=xex﹣alnx在x=1处的切线与y=ex+3平行,则切线方程为 .
【分析】求出原函数的导函数,得到函数在x=1处的导数值,由题意列式求得a,则答案可求.
【解答】解:由f(x)=xex﹣alnx,得f′(x)=ex+xex−ax,
则f′(1)=2e﹣a,
由题意可得,2e﹣a=e,即a=e.
∴f′(1)=e,又f(1)=e﹣e=0,
∴切线方程为y=ex.
故答案为:y=ex.
16.已知函数f(x)=xlnx+12mx2有两个极值点,则实数m的取值范围为 .
【分析】求导数,判断函数单调性,再确定函数最大值,最后用数形结合法求解.
【解答】解:f(x)=xlnx+12mx2有两个极值点⇔f′(x)=1+lnx+mx=0有两个根⇔g(x)=lnx+1x=−m有两个根,
g'(x)=1x⋅x−(lnx+1)⋅1x2=−lnxx2,
当x∈(0,1)时,g'(x)>0,g(x)单调递增,
当x∈(1,+∞)时,g'(x)<0,g(x)单调递减,
g(x)max=g(1)=1>0,g(x)→0+ (x→+∞),g(x)→﹣∞(x→0+ ),
所以f(x)=xlnx+12mx2有两个极值点⇔﹣m∈(0,1),即m∈(﹣1,0),
故答案为:(﹣1,0).
四.解答题(共6小题,第17题10分,18-22题,每题12分,共计70分)
17.求下列函数的单调区间.
(1)y=ex﹣x;
(2)y=12x2−lnx.
【分析】(1)求导得y′=ex﹣1,分析y′的正负,进而可得函数的单调性.
(2)函数y=12x2﹣lnx的定义域为(0,+∞),求导得y′=(x+1)(x−1)x,分析y′的正负,进而可得函数的单调性.
【解答】解:(1)y′=ex﹣1,
令ex﹣1>0,解得x>0,
令ex﹣1<0,解得x<0,
所以y=ex﹣x的单调递减区间是(﹣∞,0),单调递增区间是(0,+∞).
(2)函数y=12x2﹣lnx的定义域为(0,+∞),
又y′=(x+1)(x−1)x,
令y′>0,即(x−1)(x+1)>0x>0,解得x>1,
令y′<0,即(x+1)(x−1)<0x>0,解得0<x<1,
故函数y=12x2﹣lnx的单调递增区间(1,+∞),单调递减区间为(0,1).
18.已知函数f(x)=xlnx﹣2.
(1)求函数f(x)在(1,f(1))处的切线方程;
(2)求函数f(x)的单调区间和极值.
【分析】(1)对f(x)求导,求出f'(1)和f(1),再求出f(x)在(1,f(1))处的切线方程即可;
(2)求出f'(x)的零点,判断f(x)的单调性,再求出极值即可.
【解答】解:(1)由f(x)=xlnx﹣2,得f'(x)=lnx+1,
则f'(1)=1,又f(1)=﹣2,
所以f(x)在(1,f(1))处的切线方程y+2=x﹣1,即x﹣y﹣3=0;
(2)由f'(x)=0,得lnx=﹣1,所以x=1e,
则在(0,1e)上f'(x)<0,f(x)递减,
在(1e,+∞)上f'(x)>0,f(x)递增,
所以f(x)的单调递增区间是(1e,+∞),单调减区间是(0,1e);
当x=1e时,函数f(x)取得极小值f(1e)=−1e−2,无极大值.
19.已知函数f(x)=ax3+bx2在x=1时取得极大值3.
(Ⅰ)求a,b的值;
(Ⅱ)求函数f(x)的极小值.
【分析】(Ⅰ)f′(x)=3ax2+2bx,由题意可得:f(1)=a+b=3,f′(1)=3a+2b=0.
(Ⅱ)由(1)得:f(x)=﹣6x3+9x2,f′(x)=﹣18x2+18x,分别令f′(x)>0,f′(x)<0,解出即可得出单调性与极值.
【解答】解:(Ⅰ)f′(x)=3ax2+2bx,由题意可得:f(1)=a+b=3,f′(1)=3a+2b=0,
解得:a=﹣6,b=9,经过验证满足条件.
(Ⅱ)由(1)得:f(x)=﹣6x3+9x2,
∴f′(x)=﹣18x2+18x,
令f′(x)>0,解得:0<x<1,
令f′(x)<0,解得:x>1或x<0,
∴函数f(x)在(﹣∞,0),(1,+∞)递减,在(0,1)递增,
∴f(x)极小值=f(0)=0.
20.函数f(x)=xlnx﹣a(x﹣1)(a∈R),已知x=e是函数f(x)的一个极小值点.
(1)求实数a的值;
(2)求函数f(x)在区间[1,3]上的最值.(其中e为自然对数的底数)
【分析】(1)求出函数的导数,根据f′(e)=0,求出a的值;
(2)求出函数的导数,解关于导函数的不等式,求出函数的单调区间,求出函数的最值即可.
【解答】解:(1)∵f(x)=xlnx﹣a(x﹣1),∴f′(x)=lnx+1﹣a,
∵x=e是函数f(x)的一个极小值点,
∴f′(e)=2﹣a=0,解得:a=2;
(2)由(1)得:f(x)=xlnx﹣2x+2,f′(x)=lnx﹣1,
令f′(x)>0,解得:x>e,令f′(x)<0,解得:x<e,
故f(x)在[1,e)递减,在(e,3]递增,
而f(1)=0,f(3)=3ln3﹣4<0,
故f(x)max=f(1)=0,f(x)min=f(e)=2﹣e.
21.已知函数f(x)=x3﹣2x2+x+m.
(1)求f(x)的单调区间;
(2)讨论f(x)的零点个数.
【分析】(1)利用导数即可求解;
(2)由(1)得到函数极大极小值,进而分类讨论即可求得函数零点个数.
【解答】解:(1)因为f(x)=x3﹣2x2+x+m,所以f'(x)=3x2﹣4x+1=(3x﹣1)(x﹣1)
由f'(x)>0,得x<13或x>1;由f'(x)<0,得13<x<1.
故f(x)的单调递增区间是(−∞,13)和(1,+∞),单调递减区间是(13,1).
(2)由(1)可知f(x)的极小值是f(1)=m,极大值是f(13)=m+427.
①当m>0或m<−427时,方程f(x)=0有且仅有1个实根,即f(x)有1个零点;
②当m=0或m=−427时,方程f(x)=0有2个不同实根,即f(x)有2个零点;
③当−427<m<0时,方程f(x)=0有3个不同实根,即f(x)有3个零点;
综上,当m>0或m<−427时,f(x)有1个零点;当m=0或m=−427时,f(x)有2个零点;当−427<m<0时,f(x)有3个零点.
22.已知函数f(x)=ax﹣1﹣lnx(a∈R).
(1)若a=1,求f(x)在区间[1e,e]上的极值;
(2)讨论函数f(x)的单调性.
【分析】(1)当a=1时,f(x)=x﹣1﹣lnx,x>0,f′(x)=1−1x=x−1x,由f′(x)=0,得x=1,当1e≤x<1时,f′(x)<0,当1<x<e时,f′(x)>0,由此能求出f(x)在区间[1e,e]上的极值.
(2)求导得f′(x)=ax−1x,分两种情况:①当a≤0时,②当a>0时,讨论f′(x)的正负,进而可得f(x)的单调区间.
【解答】解:(1)当a=1时,f(x)=x﹣1﹣lnx,x>0,
f′(x)=1−1x=x−1x,
由f′(x)=0,得x=1,
当1e≤x<1时,f′(x)<0,f(x)单调递减,
当1<x<e时,f′(x)>0,f(x)单调递增,
∴当x=1时,f(x)在区间[1e,e]上取极小值f(1)=1﹣1﹣ln1=0,无极大值.
(2)函数f(x)=ax﹣1﹣lnx(a∈R)的定义域为(0,+∞),
f′(x)=a−1x=ax−1x,
①当a≤0时,f′(x)<0恒成立,
此时函数f(x)在(0,+∞)内单调递减,
②当a>0时,令f′(x)≥0,解得x≥1a,
令f′(x)<0,有0<x<1a,
此时函数的单调递增区间为[1a,+∞),单调递减区间为(0,1a),
综上所述,当a≤0时,函数在定义域内单调递减,
当a>0时,函数的单调递增区间为[1a,+∞),单调递减区间为(0,1a).