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新高考数学二轮复习培优专题训练专题10 导数的综合运用(2份打包,原卷版+解析版)
展开1、【2022年全国乙卷】已知和分别是函数(且)的极小值点和极大值点.若,则a的取值范围是____________.
【答案】
【解析】解:,
因为分别是函数的极小值点和极大值点,
所以函数在和上递减,在上递增,
所以当时,,当时,,
若时,当时,,则此时,与前面矛盾,
故不符合题意,
若时,则方程的两个根为,
即方程的两个根为,
即函数与函数的图象有两个不同的交点,
∵,∴函数的图象是单调递减的指数函数,
又∵,∴的图象由指数函数向下关于轴作对称变换,然后将图象上的每个点的横坐标保持不变,纵坐标伸长或缩短为原来的倍得到,如图所示:
设过原点且与函数的图象相切的直线的切点为,
则切线的斜率为,
故切线方程为,
则有,解得,
则切线的斜率为,
因为函数与函数的图象有两个不同的交点,
所以,解得,
又,所以,
综上所述,的范围为.
2、【2021年新高考2卷】已知函数 SKIPIF 1 < 0 ,函数 SKIPIF 1 < 0 的图象在点 SKIPIF 1 < 0 和点 SKIPIF 1 < 0 的两条切线互相垂直,且分别交y轴于M,N两点,则 SKIPIF 1 < 0 取值范围是_______.
【答案】 SKIPIF 1 < 0
【解析】由题意, SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,
所以点 SKIPIF 1 < 0 和点 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,
同理 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 .
故答案为: SKIPIF 1 < 0
3、(2023年新课标全国Ⅰ卷)1.已知函数 SKIPIF 1 < 0 .
(1)讨论 SKIPIF 1 < 0 的单调性;
(2)证明:当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 .
【详解】(1)因为 SKIPIF 1 < 0 ,定义域为 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 时,由于 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,故 SKIPIF 1 < 0 恒成立,
所以 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减;
当 SKIPIF 1 < 0 时,令 SKIPIF 1 < 0 ,解得 SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减;
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增;
综上:当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减;
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减, SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增.
(2)方法一:
由(1)得, SKIPIF 1 < 0 ,
要证 SKIPIF 1 < 0 ,即证 SKIPIF 1 < 0 ,即证 SKIPIF 1 < 0 恒成立,
令 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,
令 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ;令 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ;
所以 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减,在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 恒成立,
所以当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 恒成立,证毕.
方法二:
令 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,
由于 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,所以 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,
又 SKIPIF 1 < 0 ,
所以当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ;当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ;
所以 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减,在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,
故 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,当且仅当 SKIPIF 1 < 0 时,等号成立,
因为 SKIPIF 1 < 0 ,
当且仅当 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 时,等号成立,
所以要证 SKIPIF 1 < 0 ,即证 SKIPIF 1 < 0 ,即证 SKIPIF 1 < 0 ,
令 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,
令 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ;令 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ;
所以 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减,在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 恒成立,
所以当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 恒成立,证毕.
4、(2023年新课标全国Ⅱ卷)(1)证明:当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ;
(2)已知函数 SKIPIF 1 < 0 ,若 SKIPIF 1 < 0 是 SKIPIF 1 < 0 的极大值点,求a的取值范围.
【答案】(1)证明见详解(2) SKIPIF 1 < 0
【详解】(1)构建 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 对 SKIPIF 1 < 0 恒成立,
则 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,可得 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 ;
构建 SKIPIF 1 < 0 ,
则 SKIPIF 1 < 0 ,
构建 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 对 SKIPIF 1 < 0 恒成立,
则 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,可得 SKIPIF 1 < 0 ,
即 SKIPIF 1 < 0 对 SKIPIF 1 < 0 恒成立,
则 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,可得 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 ;
综上所述: SKIPIF 1 < 0 .
(2)令 SKIPIF 1 < 0 ,解得 SKIPIF 1 < 0 ,即函数 SKIPIF 1 < 0 的定义域为 SKIPIF 1 < 0 ,
若 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,
因为 SKIPIF 1 < 0 在定义域内单调递减, SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减,
则 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减,在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,
故 SKIPIF 1 < 0 是 SKIPIF 1 < 0 的极小值点,不合题意,所以 SKIPIF 1 < 0 .
当 SKIPIF 1 < 0 时,令 SKIPIF 1 < 0
因为 SKIPIF 1 < 0 ,
且 SKIPIF 1 < 0 ,
所以函数 SKIPIF 1 < 0 在定义域内为偶函数,
由题意可得: SKIPIF 1 < 0 ,
(i)当 SKIPIF 1 < 0 时,取 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,
由(1)可得 SKIPIF 1 < 0 ,
且 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,
即当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,
结合偶函数的对称性可知: SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减,
所以 SKIPIF 1 < 0 是 SKIPIF 1 < 0 的极小值点,不合题意;
(ⅱ)当 SKIPIF 1 < 0 时,取 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,
由(1)可得 SKIPIF 1 < 0 ,
构建 SKIPIF 1 < 0 ,
则 SKIPIF 1 < 0 ,
且 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 对 SKIPIF 1 < 0 恒成立,
可知 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,且 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 内存在唯一的零点 SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 时,则 SKIPIF 1 < 0 ,且 SKIPIF 1 < 0 ,
则 SKIPIF 1 < 0 ,
即当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减,
结合偶函数的对称性可知: SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,
所以 SKIPIF 1 < 0 是 SKIPIF 1 < 0 的极大值点,符合题意;
综上所述: SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,解得 SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0 ,
故a的取值范围为 SKIPIF 1 < 0
5、(2023年全国乙卷数学(理))8.已知函数 SKIPIF 1 < 0 .
(1)当 SKIPIF 1 < 0 时,求曲线 SKIPIF 1 < 0 在点 SKIPIF 1 < 0 处的切线方程;
(2)是否存在a,b,使得曲线 SKIPIF 1 < 0 关于直线 SKIPIF 1 < 0 对称,若存在,求a,b的值,若不存在,说明理由.
(3)若 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 存在极值,求a的取值范围.
【答案】(1) SKIPIF 1 < 0 ;
(2)存在 SKIPIF 1 < 0 满足题意,理由见解析.
(3) SKIPIF 1 < 0 .
【详解】(1)当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,
则 SKIPIF 1 < 0 ,
据此可得 SKIPIF 1 < 0 ,
函数在 SKIPIF 1 < 0 处的切线方程为 SKIPIF 1 < 0 ,
即 SKIPIF 1 < 0 .
(2)由函数的解析式可得 SKIPIF 1 < 0 ,
函数的定义域满足 SKIPIF 1 < 0 ,即函数的定义域为 SKIPIF 1 < 0 ,
定义域关于直线 SKIPIF 1 < 0 对称,由题意可得 SKIPIF 1 < 0 ,
由对称性可知 SKIPIF 1 < 0 ,
取 SKIPIF 1 < 0 可得 SKIPIF 1 < 0 ,
即 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,解得 SKIPIF 1 < 0 ,
经检验 SKIPIF 1 < 0 满足题意,故 SKIPIF 1 < 0 .
即存在 SKIPIF 1 < 0 满足题意.
(3)由函数的解析式可得 SKIPIF 1 < 0 ,
由 SKIPIF 1 < 0 在区间 SKIPIF 1 < 0 存在极值点,则 SKIPIF 1 < 0 在区间 SKIPIF 1 < 0 上存在变号零点;
令 SKIPIF 1 < 0 ,
则 SKIPIF 1 < 0 ,
令 SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 在区间 SKIPIF 1 < 0 存在极值点,等价于 SKIPIF 1 < 0 在区间 SKIPIF 1 < 0 上存在变号零点,
SKIPIF 1 < 0
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 在区间 SKIPIF 1 < 0 上单调递减,
此时 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 在区间 SKIPIF 1 < 0 上无零点,不合题意;
当 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 时,由于 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 在区间 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,
所以 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 在区间 SKIPIF 1 < 0 上单调递增, SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 在区间 SKIPIF 1 < 0 上无零点,不符合题意;
当 SKIPIF 1 < 0 时,由 SKIPIF 1 < 0 可得 SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 单调递减,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 单调递增,
故 SKIPIF 1 < 0 的最小值为 SKIPIF 1 < 0 ,
令 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,
函数 SKIPIF 1 < 0 在定义域内单调递增, SKIPIF 1 < 0 ,
据此可得 SKIPIF 1 < 0 恒成立,
则 SKIPIF 1 < 0 ,
令 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 单调递增,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 单调递减,
故 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 (取等条件为 SKIPIF 1 < 0 ),
所以 SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,且注意到 SKIPIF 1 < 0 ,
根据零点存在性定理可知: SKIPIF 1 < 0 在区间 SKIPIF 1 < 0 上存在唯一零点 SKIPIF 1 < 0 .
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 单调减,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 单调递增,
所以 SKIPIF 1 < 0 .
令 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,
则 SKIPIF 1 < 0 单调递减,注意到 SKIPIF 1 < 0 ,
故当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,从而有 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0 ,
令 SKIPIF 1 < 0 得 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
所以函数 SKIPIF 1 < 0 在区间 SKIPIF 1 < 0 上存在变号零点,符合题意.
综合上面可知:实数 SKIPIF 1 < 0 得取值范围是 SKIPIF 1 < 0 .
6、【2022年全国甲卷】已知函数.
(1)若,求a的取值范围;
(2)证明:若有两个零点,则环.
【解析】(1)
的定义域为,
令,得
当单调递减
当单调递增,
若,则,即
所以的取值范围为
(2)由题知,一个零点小于1,一个零点大于1
不妨设
要证,即证
因为,即证
因为,即证
即证
即证
下面证明时,
设,
则
设
所以,而
所以,所以
所以在单调递增
即,所以
令
所以在单调递减
即,所以;
综上, ,所以.
7、【2022年全国乙卷】已知函数
(1)当时,求曲线在点处的切线方程;
(2)若在区间各恰有一个零点,求a的取值范围.
【解析】
(1)的定义域为
当时,,所以切点为 ,所以切线斜率为2
所以曲线在点处的切线方程为
(2)
设
若,当,即
所以在上单调递增,
故在上没有零点,不合题意
若,当,则
所以在上单调递增所以,即
所以在上单调递增,
故在上没有零点,不合题意
若
(1)当,则,所以在上单调递增
所以存在,使得,即
当单调递减
当单调递增
所以当
当
所以在上有唯一零点
又没有零点,即在上有唯一零点
(2)当
设
所以在单调递增
所以存在,使得
当单调递减
当单调递增,
又
所以存在,使得,即
当单调递增,当单调递减
有
而,所以当
所以在上有唯一零点,上无零点
即在上有唯一零点
所以,符合题意
所以若在区间各恰有一个零点,求的取值范围为
题组一、函数的零点、极值点的综合性问题
1-1、(2022·湖北·黄石市有色第一中学高三期末)(多选题)设函数,,则下列说法正确的有( )
A.不等式的解集为;
B.函数在单调递增,在单调递减;
C.当时,总有恒成立;
D.若函数有两个极值点,则实数
【答案】ACD
【解析】由题意得,则
对于A:由,可得,解得,所以解集为,故A正确;
对于B:,令,解得x=1,
所以当时,,函数为增函数,
当时,,函数为减函数,故B错误;
对于C:当时,若,则,
所以,即,
令,
则,
,
当时,,函数为增函数,
又,所以在是恒成立,
所以为减函数,
又,所以在是恒成立,
所以当时,总有恒成立,故C正确;
对于D:若函数有两个极值点,
则有两个根,即在有两个根,
令,则,
所以当时,,函数为增函数,
当时,,函数为减函数,
又当时,,当时,,,
所以,解得,故D正确.
故选:ACD
1-2、(2023·江苏连云港·统考模拟预测)已知函数 SKIPIF 1 < 0 .
(1)求函数 SKIPIF 1 < 0 在区间 SKIPIF 1 < 0 上的最大值;
(2)若关于 SKIPIF 1 < 0 的方程 SKIPIF 1 < 0 有两个不相等的实数根,求实数 SKIPIF 1 < 0 的取值范围.
【答案】(1) SKIPIF 1 < 0 ;(2) SKIPIF 1 < 0
【分析】(1)利用导数分析函数 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上的单调性,即可求得函数 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上的最大值;
(2)由 SKIPIF 1 < 0 可得出 SKIPIF 1 < 0 ,令 SKIPIF 1 < 0 ,可知直线 SKIPIF 1 < 0 与函数 SKIPIF 1 < 0 的图象有两个交点,利用导数分析函数 SKIPIF 1 < 0 的单调性与极值,数形结合可得出实数 SKIPIF 1 < 0 的取值范围.
【详解】(1)解:当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,
所以,函数 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,所以, SKIPIF 1 < 0 .
(2)解:函数 SKIPIF 1 < 0 的定义域为 SKIPIF 1 < 0 ,由 SKIPIF 1 < 0 可得 SKIPIF 1 < 0 ,
令 SKIPIF 1 < 0 ,其中 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,
令 SKIPIF 1 < 0 ,其中 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,
所以,函数 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上为减函数,且 SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,所以,函数 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,所以,函数 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减,
所以, SKIPIF 1 < 0 ,
令 SKIPIF 1 < 0 ,其中 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,则函数 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上为增函数,
因为 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,则存在 SKIPIF 1 < 0 ,使得 SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ;当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 .
由题意可知,直线 SKIPIF 1 < 0 与函数 SKIPIF 1 < 0 的图象有两个交点,如下图所示:
由图可知,当 SKIPIF 1 < 0 时,直线 SKIPIF 1 < 0 与函数 SKIPIF 1 < 0 的图象有两个交点,
故实数 SKIPIF 1 < 0 的取值范围是 SKIPIF 1 < 0 .
1-3、(2022·河北深州市中学高三期末)已知函数 SKIPIF 1 < 0 .
(1)证明:函数 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上存在唯一的零点;
(2)若函数 SKIPIF 1 < 0 在区间 SKIPIF 1 < 0 上的最小值为1,求a的值.
【解析】(1)证明:∵ SKIPIF 1 < 0 ,∴ SKIPIF 1 < 0 .
∵ SKIPIF 1 < 0 在区间 SKIPIF 1 < 0 上单调递增, SKIPIF 1 < 0 在区间 SKIPIF 1 < 0 上单调递减,
∴函数 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增.
又 SKIPIF 1 < 0 ,令 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
则 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减, SKIPIF 1 < 0 ,故 SKIPIF 1 < 0 .
令 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,
所以函数 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上存在唯一的零点.
(2)解:由(1)可知存在唯一的 SKIPIF 1 < 0 ,使得 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 (*).
函数 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,
∴当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 单调递减;当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 单调通增;
∴ SKIPIF 1 < 0 ,
由(*)式得 SKIPIF 1 < 0 .
∴ SKIPIF 1 < 0 ,显然 SKIPIF 1 < 0 是方程的解,
又∵ SKIPIF 1 < 0 是单调递减函数,方程 SKIPIF 1 < 0 有且仅有唯一的解 SKIPIF 1 < 0 ,
把 SKIPIF 1 < 0 代入(*)式,得 SKIPIF 1 < 0 ,∴ SKIPIF 1 < 0 ,即所求实数 SKIPIF 1 < 0 的值为 SKIPIF 1 < 0
题组二、利用导数研究不等式及证明问题
2-1、(2023·江苏徐州·徐州市第七中学校考一模)已知函数 SKIPIF 1 < 0 .
(1)若 SKIPIF 1 < 0 且函数 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上是单调递增函数,求 SKIPIF 1 < 0 的取值范围;
(2)设 SKIPIF 1 < 0 的导函数为 SKIPIF 1 < 0 ,若 SKIPIF 1 < 0 满足 SKIPIF 1 < 0 ,证明: SKIPIF 1 < 0 .
【答案】(1) SKIPIF 1 < 0 ;(2)见解析
【分析】(1)由题意可得 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上恒成立,令 SKIPIF 1 < 0 ,求导,分 SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 讨论 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上恒成立即可;
(2)由 SKIPIF 1 < 0 可得 SKIPIF 1 < 0 ,由(1)知 SKIPIF 1 < 0 ,即有 SKIPIF 1 < 0 ,①,令 SKIPIF 1 < 0 ,求导得当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,即有 SKIPIF 1 < 0 ,于是得以 SKIPIF 1 < 0 ,代入①式中化简即可得证.
【详解】(1)解:当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
因为 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上是单调递增函数,
所以 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上恒成立,
令 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,
令 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上递增,
即 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上恒成立,符合题意;
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,且 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 为单调递增函数,
所以存在唯一 SKIPIF 1 < 0 使得 SKIPIF 1 < 0 ,
所以当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 递减,
即 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,不符合题意;
综上所述 SKIPIF 1 < 0 ;
(2)证明: SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 时,由(1)可知 SKIPIF 1 < 0 是增函数,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
设 SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
移项得 SKIPIF 1 < 0 ,
由(1)知 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,
即 SKIPIF 1 < 0 ,①
设 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
所以当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,
即 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,
代入①式中得到 SKIPIF 1 < 0 ,
即 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,命题得证.
2-2、(2023·江苏南通·统考一模)已知函数 SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 有相同的最大值.
(1)求实数 SKIPIF 1 < 0 ;
(2)设直线 SKIPIF 1 < 0 与两条曲线 SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 共有四个不同的交点,其横坐标分别为 SKIPIF 1 < 0 ,证明: SKIPIF 1 < 0 .
【答案】(1) SKIPIF 1 < 0 ;(2)见解析
【分析】(1)利用导函数分别讨论两个函数的单调性和最值即可求解;
(2)构造函数 SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 ,利用导数和单调性讨论函数的零点,结合函数 SKIPIF 1 < 0 分类讨论对应方程根的个数和分布证明.
【详解】(1) SKIPIF 1 < 0 ,令 SKIPIF 1 < 0 .
SKIPIF 1 < 0 有最大值, SKIPIF 1 < 0 且 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增 SKIPIF 1 < 0 上单调递减, SKIPIF 1 < 0 .
SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 单调递增;当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 单调递减,
SKIPIF 1 < 0 .
(2)由 SKIPIF 1 < 0 ,由 SKIPIF 1 < 0 ,
令 SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增; SKIPIF 1 < 0 上单调递减, SKIPIF 1 < 0 至多两个零点,
令 SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增; SKIPIF 1 < 0 上单调递减; SKIPIF 1 < 0 至多两个零点.
令 SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ;
当 SKIPIF 1 < 0 时,由 SKIPIF 1 < 0 ,
设 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
所以当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 单调递增,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,且 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
设 SKIPIF 1 < 0
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减, SKIPIF 1 < 0 方程无解,
当 SKIPIF 1 < 0 时,由 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,
SKIPIF 1 < 0 方程有唯一解 SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 时,注意到 SKIPIF 1 < 0 ,
设 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 对 SKIPIF 1 < 0 恒成立,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,
所以当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,
因为 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 上各有一个零点 SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 示意图
如下注意到 SKIPIF 1 < 0 ,
令 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,即函数 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减,
因此 SKIPIF 1 < 0 ,即有 SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 上各有一个零点 SKIPIF 1 < 0 .
且由 SKIPIF 1 < 0 ,而 SKIPIF 1 < 0 ,
而 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,由 SKIPIF 1 < 0 ,
由 SKIPIF 1 < 0 ,而 SKIPIF 1 < 0
而 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减,由 SKIPIF 1 < 0 ,
于是得 SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,证毕
2-3、(2023·江苏南通·统考模拟预测)设函数 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 .
(1)若函数 SKIPIF 1 < 0 图象恰与函数 SKIPIF 1 < 0 图象相切,求实数 SKIPIF 1 < 0 的值;
(2)若函数 SKIPIF 1 < 0 有两个极值点 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,设点 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,证明: SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 两点连线的斜率 SKIPIF 1 < 0 .
【答案】(1)1;(2)证明见解析
【分析】(1)设切点为 SKIPIF 1 < 0 ,结合导数的几何意义求解即可;
(2)由 SKIPIF 1 < 0 有两个极值点,可得 SKIPIF 1 < 0 有两个不等的正根 SKIPIF 1 < 0 ,且 SKIPIF 1 < 0 ,可得 SKIPIF 1 < 0 ,要证: SKIPIF 1 < 0 ,即证 SKIPIF 1 < 0 .令 SKIPIF 1 < 0 证 SKIPIF 1 < 0 ,进而构造函数,再利用导数求解即可;
【详解】(1)设 SKIPIF 1 < 0 与 SKIPIF 1 < 0 切于 SKIPIF 1 < 0 ,
由 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,
即 SKIPIF 1 < 0 ,
令 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,
又 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 .
(2)解法一:
由 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,
因为 SKIPIF 1 < 0 有两个极值点,
SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 有两个不等的正根 SKIPIF 1 < 0 ,且 SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0 ,
要证: SKIPIF 1 < 0 ,即证 SKIPIF 1 < 0 .
不妨设 SKIPIF 1 < 0 ,即证: SKIPIF 1 < 0 ,
即证: SKIPIF 1 < 0 ,
令 SKIPIF 1 < 0 证 SKIPIF 1 < 0
令 SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上 SKIPIF 1 < 0 ,证毕!
解法二:
因为 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
令 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,
因为函数 SKIPIF 1 < 0 有两个极值点 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,解得 SKIPIF 1 < 0 .
所以 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 的斜率 SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0 .
令 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,又 SKIPIF 1 < 0 ,
所以当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 .
不妨设 SKIPIF 1 < 0 ,令 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,
即 SKIPIF 1 < 0 ,证毕!
2-4、(2023·江苏南京·南京市秦淮中学校考模拟预测)已知函数 SKIPIF 1 < 0 .
(1)当 SKIPIF 1 < 0 时,讨论 SKIPIF 1 < 0 的单调性;
(2)当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,求a的取值范围;
(3)设 SKIPIF 1 < 0 ,证明: SKIPIF 1 < 0 .
【答案】(1) SKIPIF 1 < 0 的减区间为 SKIPIF 1 < 0 ,增区间为 SKIPIF 1 < 0 ;(2) SKIPIF 1 < 0 ;(3)见解析
【分析】(1)求出 SKIPIF 1 < 0 ,讨论其符号后可得 SKIPIF 1 < 0 的单调性.
(2)设 SKIPIF 1 < 0 ,求出 SKIPIF 1 < 0 ,先讨论 SKIPIF 1 < 0 时题设中的不等式不成立,再就 SKIPIF 1 < 0 结合放缩法讨论 SKIPIF 1 < 0 符号,最后就 SKIPIF 1 < 0 结合放缩法讨论 SKIPIF 1 < 0 的范围后可得参数的取值范围.
(3)由(2)可得 SKIPIF 1 < 0 对任意的 SKIPIF 1 < 0 恒成立,从而可得 SKIPIF 1 < 0 对任意的 SKIPIF 1 < 0 恒成立,结合裂项相消法可证题设中的不等式.
【详解】(1)当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,
故 SKIPIF 1 < 0 的减区间为 SKIPIF 1 < 0 ,增区间为 SKIPIF 1 < 0 .
(2)设 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,
又 SKIPIF 1 < 0 ,设 SKIPIF 1 < 0 ,
则 SKIPIF 1 < 0 ,
若 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,
因为 SKIPIF 1 < 0 为连续不间断函数,
故存在 SKIPIF 1 < 0 ,使得 SKIPIF 1 < 0 ,总有 SKIPIF 1 < 0 ,
故 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 为增函数,故 SKIPIF 1 < 0 ,
故 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 为增函数,故 SKIPIF 1 < 0 ,与题设矛盾.
若 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,
下证:对任意 SKIPIF 1 < 0 ,总有 SKIPIF 1 < 0 成立,
证明:设 SKIPIF 1 < 0 ,故 SKIPIF 1 < 0 ,
故 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上为减函数,故 SKIPIF 1 < 0 即 SKIPIF 1 < 0 成立.
由上述不等式有 SKIPIF 1 < 0 ,
故 SKIPIF 1 < 0 总成立,即 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上为减函数,
所以 SKIPIF 1 < 0 .
当 SKIPIF 1 < 0 时,有 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上为减函数,所以 SKIPIF 1 < 0 .
综上, SKIPIF 1 < 0 .
(3)取 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,总有 SKIPIF 1 < 0 成立,
令 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,
故 SKIPIF 1 < 0 即 SKIPIF 1 < 0 对任意的 SKIPIF 1 < 0 恒成立.
所以对任意的 SKIPIF 1 < 0 ,有 SKIPIF 1 < 0 ,
整理得到: SKIPIF 1 < 0 ,
故 SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0 ,
故不等式成立.
题组三、利用导数研究含参问题
3-1、(2023·江苏泰州·泰州中学校考一模)已知函数 SKIPIF 1 < 0 ( SKIPIF 1 < 0 为自然对数的底数).
(1)若不等式 SKIPIF 1 < 0 恒成立,求实数 SKIPIF 1 < 0 的取值范围;
(2)若不等式 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上恒成立,求实数 SKIPIF 1 < 0 的取值范围.
【答案】(1) SKIPIF 1 < 0 ;(2) SKIPIF 1 < 0
【分析】(1)先判断 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,再利用单调性解不等式得解;
(2)等价于 SKIPIF 1 < 0 对 SKIPIF 1 < 0 恒成立,令 SKIPIF 1 < 0 ,利用二次求导对 SKIPIF 1 < 0 分类讨论求函数 SKIPIF 1 < 0 的最大值得解.
【详解】(1)解: SKIPIF 1 < 0 ,由复合函数的单调性原理得 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,由 SKIPIF 1 < 0 得 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 .
(2)解: SKIPIF 1 < 0 对 SKIPIF 1 < 0 恒成立
令 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减,
SKIPIF 1 < 0 ,
若 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上恒成立,则 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减, SKIPIF 1 < 0 符合题意.
若 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 时,
(i)若 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增, SKIPIF 1 < 0 这与题设矛盾,舍去.
(ii)若 SKIPIF 1 < 0 ,则存在 SKIPIF 1 < 0 使 SKIPIF 1 < 0 ,且当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 单调递增,此时 SKIPIF 1 < 0 这与题设也矛盾,舍去.
综上:实数 SKIPIF 1 < 0 的取值范围为 SKIPIF 1 < 0
3-2、(2023·江苏南京·校考一模)已知函数 SKIPIF 1 < 0 (其中 SKIPIF 1 < 0 为自然对数的底数).
(1)当 SKIPIF 1 < 0 时,求证:函数 SKIPIF 1 < 0 图象上任意一点处的切线斜率均大于 SKIPIF 1 < 0 ;
(2)若 SKIPIF 1 < 0 对于任意的 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 恒成立,求实数 SKIPIF 1 < 0 的取值范围.
【答案】(1)见解析;(2) SKIPIF 1 < 0 .
【分析】(1)代入 SKIPIF 1 < 0 的值,求出函数的导数,结合函数的单调性证明即可;
(2)求出 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,得到 SKIPIF 1 < 0 ,得到 SKIPIF 1 < 0 ,再根据 SKIPIF 1 < 0 得到结论成立即可确定 SKIPIF 1 < 0 的取值范围.
【详解】解:(1)证明: SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
设 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,令 SKIPIF 1 < 0 ,解得: SKIPIF 1 < 0 ,
故 SKIPIF 1 < 0 在区间 SKIPIF 1 < 0 上单调递减,在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,
故 SKIPIF 1 < 0 的最小值是 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 对任意 SKIPIF 1 < 0 恒成立,
故函数 SKIPIF 1 < 0 图象上任意一点处的切线斜率均大于 SKIPIF 1 < 0 ;
(2)先证对任意 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
令 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,令 SKIPIF 1 < 0 ,解得: SKIPIF 1 < 0 ,
故 SKIPIF 1 < 0 在区间 SKIPIF 1 < 0 递增,在 SKIPIF 1 < 0 递减,
故 SKIPIF 1 < 0 ,故 SKIPIF 1 < 0 ,
令 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
令 SKIPIF 1 < 0 ,解得: SKIPIF 1 < 0 ,
故 SKIPIF 1 < 0 在区间 SKIPIF 1 < 0 递减,在区间 SKIPIF 1 < 0 递增,
故 SKIPIF 1 < 0 ,故 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 递增,
故 SKIPIF 1 < 0 ,故 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 对于任意 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 恒成立,
SKIPIF 1 < 0 ,故 SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 时,
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0 ,
即 SKIPIF 1 < 0 对于任意的 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 恒成立,
综上: SKIPIF 1 < 0 的取值范围是 SKIPIF 1 < 0 .
3-3、(2023·云南曲靖·统考一模)已知函数 SKIPIF 1 < 0 的图像与直线l: SKIPIF 1 < 0 相切于点 SKIPIF 1 < 0 .
(1)求函数 SKIPIF 1 < 0 的图像在点 SKIPIF 1 < 0 处的切线在x轴上的截距;
(2)求c与a的函数关系 SKIPIF 1 < 0 ;
(3)当a为函数g(a)的零点时,若对任意 SKIPIF 1 < 0 ,不等式 SKIPIF 1 < 0 恒成立.求实数k的最值.
【答案】(1) SKIPIF 1 < 0 ;(2) SKIPIF 1 < 0 ;(3)最大值为3,最小值为 SKIPIF 1 < 0 .
【分析】(1)利用导数求切线方程,进而求出截距;
(2)先求出函数 SKIPIF 1 < 0 在x=1处的切线方程 SKIPIF 1 < 0 ,对照系数消去b即可得到;
(3)把题意转化为对 SKIPIF 1 < 0 ,不等式 SKIPIF 1 < 0 恒成立.对x分类讨论:①x=0直接判断;② SKIPIF 1 < 0 时,利用分离参数法得到 SKIPIF 1 < 0 恒成立.设 SKIPIF 1 < 0 ,求得 SKIPIF 1 < 0 .利用导数求出 SKIPIF 1 < 0 ;③当 SKIPIF 1 < 0 时,与②同,求出 SKIPIF 1 < 0 的范围.
【详解】(1) SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 .
函数 SKIPIF 1 < 0 的图像在点 SKIPIF 1 < 0 处的切线方程是: SKIPIF 1 < 0 .
令y=0得 SKIPIF 1 < 0 ,所以该切线在x轴上的截距等于 SKIPIF 1 < 0 .
(2) SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,函数 SKIPIF 1 < 0 的图像在x=1处的切线方程是: SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,
两端乘以b变作: SKIPIF 1 < 0 ①.
又已知函数 SKIPIF 1 < 0 的图像在点 SKIPIF 1 < 0 处的切线方程是: SKIPIF 1 < 0 ②.
直线①与直线②重合,则 SKIPIF 1 < 0 ③, SKIPIF 1 < 0 ④,联立③④消去b得 SKIPIF 1 < 0 ,所以c与a的函数关系为: SKIPIF 1 < 0 .
(3)函数 SKIPIF 1 < 0 的零点为a=1,a=1时 SKIPIF 1 < 0 .
对 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 恒成立,转化为对 SKIPIF 1 < 0 ,不等式 SKIPIF 1 < 0 恒成立.
①当x=0时, SKIPIF 1 < 0 对 SKIPIF 1 < 0 恒成立,此时 SKIPIF 1 < 0 .
②当0<x≤2时, SKIPIF 1 < 0 恒成立.
设 SKIPIF 1 < 0 ,求得 SKIPIF 1 < 0 .
0<x≤2时 SKIPIF 1 < 0 ,由 SKIPIF 1 < 0 得 SKIPIF 1 < 0 ,由 SKIPIF 1 < 0 得 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 在区间 SKIPIF 1 < 0 上单调递减,在区间 SKIPIF 1 < 0 上单调递增.
所以当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 取得极小值, SKIPIF 1 < 0 ,此时 SKIPIF 1 < 0 .
③当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 恒成立.
与②同,设 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 .
令 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增.
所以, SKIPIF 1 < 0 时 SKIPIF 1 < 0 ,得 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减.
所以, SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 取得最大值 SKIPIF 1 < 0 ,此时 SKIPIF 1 < 0 .
整合①②③三种情形,得 SKIPIF 1 < 0 ,且等号都取得到.
所以,实数k的最大值为3,最小值为 SKIPIF 1 < 0
1、(2023·黑龙江·黑龙江实验中学校考一模)设函数 SKIPIF 1 < 0 .
(1)若曲线 SKIPIF 1 < 0 在点 SKIPIF 1 < 0 处的切线斜率为 SKIPIF 1 < 0 ,求 SKIPIF 1 < 0 的值;
(2)若 SKIPIF 1 < 0 存在两个极值点 SKIPIF 1 < 0 ,且对任意 SKIPIF 1 < 0 恒成立,求实数 SKIPIF 1 < 0 的取值范围.
【答案】(1) SKIPIF 1 < 0 ;(2) SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0 .
【分析】(1)求出 SKIPIF 1 < 0 ,令 SKIPIF 1 < 0 ,求解可得答案;
(2)令 SKIPIF 1 < 0 得 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,当 SKIPIF 1 < 0 由 SKIPIF 1 < 0 可得 SKIPIF 1 < 0 ,令 SKIPIF 1 < 0 ,求导利用单调性可得答案; 当 SKIPIF 1 < 0 根据 SKIPIF 1 < 0 ,令可得 SKIPIF 1 < 0 求解可得答案.
【详解】(1) SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,解得 SKIPIF 1 < 0 ;
(2) SKIPIF 1 < 0 ,令 SKIPIF 1 < 0 得 SKIPIF 1 < 0 ,
解得 SKIPIF 1 < 0 ,或 SKIPIF 1 < 0 时 SKIPIF 1 < 0 且 SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 即 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,对任意 SKIPIF 1 < 0 恒成立,
得 SKIPIF 1 < 0 可得 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 时成立, SKIPIF 1 < 0 时,有 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 恒成立,
令 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 单调递减,
有 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ;
当 SKIPIF 1 < 0 即 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,对任意 SKIPIF 1 < 0 恒成立,求实数 SKIPIF 1 < 0 的取值范围,即 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上恒成立,
因为 SKIPIF 1 < 0 ,可得 SKIPIF 1 < 0 ,
解得 SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 即 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 重合,不符合题意,
综上所述, SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0 .
2、(2023·吉林通化·梅河口市第五中学校考一模)已知 SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 .
(1)求证:当x>0时, SKIPIF 1 < 0
(2)若不等式 SKIPIF 1 < 0 ,(其中 SKIPIF 1 < 0 )恒成立时,实数m的取值范围为(-∞,t],求证: SKIPIF 1 < 0 .
【答案】见解析
【分析】(1)令 SKIPIF 1 < 0 ,再证明 SKIPIF 1 < 0 即得证;
(2)令 SKIPIF 1 < 0 ,即证 SKIPIF 1 < 0 ,证明 SKIPIF 1 < 0 ,令 SKIPIF 1 < 0 ,即得证.
【详解】(1)证明:令 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
∵ SKIPIF 1 < 0 ,∴ SKIPIF 1 < 0 ,∴ SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上递增,
∴ SKIPIF 1 < 0 ,故 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上递增,
∴ SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 .
(2)证明:据题意,对于任意的 SKIPIF 1 < 0 ,不等式 SKIPIF 1 < 0 恒成立时,等价于
对于 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0
令 SKIPIF 1 < 0 ,又实数m的取值范围为 SKIPIF 1 < 0 ,故t是实数m的最大值.
要证 SKIPIF 1 < 0 ,即证 SKIPIF 1 < 0 .
SKIPIF 1 < 0
令 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,又 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
故 SKIPIF 1 < 0 ,使得 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0
所以 SKIPIF 1 < 0 ,有 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 单调递减; SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 单调递增.
所以 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,所以存在 SKIPIF 1 < 0 ,使得 SKIPIF 1 < 0 ,
即 SKIPIF 1 < 0 ,且满足 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 单调递减;
SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 单调递增;
所以 SKIPIF 1 < 0
令 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,故 SKIPIF 1 < 0 单调递减,
又 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
则只需证明 SKIPIF 1 < 0
由(1)知:当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0
∴ SKIPIF 1 < 0 ,故 SKIPIF 1 < 0 .
3、(2023·黑龙江大庆·统考一模)已知函数 SKIPIF 1 < 0 的两个不同极值点分别为 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ( SKIPIF 1 < 0 ).
(1)求实数 SKIPIF 1 < 0 的取值范围;
(2)证明: SKIPIF 1 < 0 ( SKIPIF 1 < 0 为自然对数的底数).
【答案】(1) SKIPIF 1 < 0 ;(2)见解析
【分析】(1)把函数 SKIPIF 1 < 0 有两个不同极值点 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 转化为 SKIPIF 1 < 0 有两个不同的实数根,令 SKIPIF 1 < 0 ,结合其导数分析 SKIPIF 1 < 0 值域情况,从而得到实数 SKIPIF 1 < 0 的取值范围;
(2)由题意可知 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 是方程 SKIPIF 1 < 0 的两个根,从而有 SKIPIF 1 < 0 ,变形可得: SKIPIF 1 < 0 ,令 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,再利用分析法即可证明 SKIPIF 1 < 0 .
【详解】(1)解:因为 SKIPIF 1 < 0 有两个不同极值点 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 有两个不同的根 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
令 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 .
令 SKIPIF 1 < 0 ,得 SKIPIF 1 < 0 ;令 SKIPIF 1 < 0 得 SKIPIF 1 < 0 .
所以 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减,
所以 SKIPIF 1 < 0 .
因为当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 .
(2)证明:由(1)可知 SKIPIF 1 < 0 ,且 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 是方程 SKIPIF 1 < 0 的两个根,
即 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 .
令 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,
要证 SKIPIF 1 < 0 ,即证 SKIPIF 1 < 0 ,即证 SKIPIF 1 < 0 ,即证 SKIPIF 1 < 0 .
令 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增.
因为 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 成立,故 SKIPIF 1 < 0 成立.
4、(2023·四川广安·四川省广安友谊中学校考模拟预测)已知函数 SKIPIF 1 < 0 .
(1)若函数 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 处的切线斜率为 SKIPIF 1 < 0 ,求实数 SKIPIF 1 < 0 的值;
(2)若函数 SKIPIF 1 < 0 有且仅有三个不同的零点,分别设为 SKIPIF 1 < 0
(i)求实数 SKIPIF 1 < 0 的取值范围;
(ii)求证: SKIPIF 1 < 0 .
【答案】(1) SKIPIF 1 < 0
(2)(i) SKIPIF 1 < 0 ;(ii)证明见解析
【详解】(1)因为 SKIPIF 1 < 0 ,
函数 SKIPIF 1 < 0 在x=1处的切线斜率为 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ;
(2)(i)因为x>0,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
令 SKIPIF 1 < 0 ,因为函数 SKIPIF 1 < 0 有且仅有三个不同的零点,
所以函数 SKIPIF 1 < 0 有且仅有三个不同的零点, SKIPIF 1 < 0 ,
设 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,
①当 SKIPIF 1 < 0 即 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减,
所以 SKIPIF 1 < 0 不可能有三个不同的零点,即函数 SKIPIF 1 < 0 不可能有三个不同的零点,舍去;
②当 SKIPIF 1 < 0 即 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 有两个不同的零点,
由 SKIPIF 1 < 0 ,得 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,又因为 SKIPIF 1 < 0 开口向下,
所以当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减;
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增;
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减,
因为 SKIPIF 1 < 0 ,且 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
因为 SKIPIF 1 < 0 ,
令 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
则 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,
由函数零点存在性定理可知, SKIPIF 1 < 0 在区间 SKIPIF 1 < 0 上有唯一的一个零点 SKIPIF 1 < 0 ,
因为 SKIPIF 1 < 0 ,
又 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 在区间 SKIPIF 1 < 0 上有唯一的一个零点 SKIPIF 1 < 0 ,
故当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 有且仅有三个不同的零点 SKIPIF 1 < 0 ,2, SKIPIF 1 < 0 ,
综上,实数a的取值范围是 SKIPIF 1 < 0 ;
(ii)证明:因为函数 SKIPIF 1 < 0 的三个不同的零点分别为 SKIPIF 1 < 0
所以由(i)可知, SKIPIF 1 < 0
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