新高考数学二轮复习分层训练专题10 导数在函数中的应用(2份打包,原卷版+解析版)
展开一、单选题
1.(2023·云南昆明·昆明一中校考模拟预测)函数 SKIPIF 1 < 0 ,则满足不等式 SKIPIF 1 < 0 的实数x的取值范围是( )
A. SKIPIF 1 < 0 B. SKIPIF 1 < 0 C. SKIPIF 1 < 0 D. SKIPIF 1 < 0
【答案】D
【分析】对函数求导,可知函数 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,根据单调性可得 SKIPIF 1 < 0 ,进而求出实数x的取值范围.
【详解】由题意,函数 SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增;
而 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,由 SKIPIF 1 < 0 可得 SKIPIF 1 < 0 ,
即 SKIPIF 1 < 0 ,易知 SKIPIF 1 < 0 ,
故选:D.
2.(2023·浙江·永嘉中学校联考模拟预测)已知 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ( SKIPIF 1 < 0 为自然对数的底数),则( )
A. SKIPIF 1 < 0 B. SKIPIF 1 < 0 C. SKIPIF 1 < 0 D. SKIPIF 1 < 0
【答案】A
【分析】根据三角函数的性质可得 SKIPIF 1 < 0 ,进而可得 SKIPIF 1 < 0 ,然后构造函数 SKIPIF 1 < 0 ,根据导数可得 SKIPIF 1 < 0 ,进而可得 SKIPIF 1 < 0 ,即得.
【详解】因为 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
又 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
设 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,由 SKIPIF 1 < 0 ,可得 SKIPIF 1 < 0 ,函数 SKIPIF 1 < 0 单调递增,
由 SKIPIF 1 < 0 ,可得 SKIPIF 1 < 0 ,函数 SKIPIF 1 < 0 函数单调递减,
所以 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 .
故选:A.
3.(2023·甘肃兰州·校考一模)已知 SKIPIF 1 < 0 是偶函数,在(-∞,0)上满足 SKIPIF 1 < 0 恒成立,则下列不等式成立的是( )
A. SKIPIF 1 < 0 B. SKIPIF 1 < 0
C. SKIPIF 1 < 0 D. SKIPIF 1 < 0
【答案】A
【分析】由题干条件得到 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,故 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减,结合 SKIPIF 1 < 0 为偶函数,得到 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,从而判断出大小关系.
【详解】 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 即 SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减,又 SKIPIF 1 < 0 为偶函数,
∴ SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增.
∴ SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 .
故选:A.
4.(2023·内蒙古赤峰·统考模拟预测)已知函数 SKIPIF 1 < 0 存在唯一的极值点,则实数a的取值范围为( )
A. SKIPIF 1 < 0 B. SKIPIF 1 < 0 C. SKIPIF 1 < 0 D. SKIPIF 1 < 0
【答案】B
【分析】根据导数结合已知得出 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 没有变号零点,即 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 没有变号零点,令 SKIPIF 1 < 0 ,通过导数求出其在 SKIPIF 1 < 0 上的最值,即可得出实数a的取值范围.
【详解】 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
则 SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 函数 SKIPIF 1 < 0 存在唯一的极值点,且 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上有一个变号零点 SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 没有变号零点,
即 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 没有变号零点,
令 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
则 SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,则函数 SKIPIF 1 < 0 单调递增;
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,则函数 SKIPIF 1 < 0 单调递减;
则 SKIPIF 1 < 0 ,
则 SKIPIF 1 < 0 ,
故实数a的取值范围为 SKIPIF 1 < 0 ,
故选:B.
5.(2023·全国·模拟预测)函数 SKIPIF 1 < 0 恰有3个零点,则 SKIPIF 1 < 0 的取值范围是( )
A. SKIPIF 1 < 0 B. SKIPIF 1 < 0 C. SKIPIF 1 < 0 D. SKIPIF 1 < 0
【答案】A
【分析】对函数 SKIPIF 1 < 0 进行求导,令 SKIPIF 1 < 0 ,借助 SKIPIF 1 < 0 分析 SKIPIF 1 < 0 的单调性,极值和最值情况即可求解
【详解】由 SKIPIF 1 < 0 可得 SKIPIF 1 < 0 ,
令 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
因为 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增, SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减,
所以 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,
因为 SKIPIF 1 < 0 ,所以当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 单调递减;
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 单调递增,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,
要使函数 SKIPIF 1 < 0 恰有3个零点,则需 SKIPIF 1 < 0 ,解得 SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
所以存在 SKIPIF 1 < 0 ,使得 SKIPIF 1 < 0 ,
所以当 SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 单调递增;
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 单调递减;
因为 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
因为 SKIPIF 1 < 0
当 SKIPIF 1 < 0 趋向于正无穷时,指数函数 SKIPIF 1 < 0 的增长速率远远超过一次函数 SKIPIF 1 < 0 ,且趋向于正无穷,则 SKIPIF 1 < 0 趋向于正无穷,
所以存在 SKIPIF 1 < 0 ,使得 SKIPIF 1 < 0
综上,当 SKIPIF 1 < 0 时,函数 SKIPIF 1 < 0 恰有3个零点,
故选:A
【点睛】关键点睛:这道题的关键之处是发现 SKIPIF 1 < 0 ,故只需要存在 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 即可
6.(2023·四川德阳·统考一模)函数 SKIPIF 1 < 0 的大致图像为( )
A.B.
C.D.
【答案】A
【分析】根据函数的奇偶性和符号判断.
【详解】 SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 是奇函数;
令 SKIPIF 1 < 0 ,则有 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 是增函数,
∴当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ;
故选:A.
7.(2022·四川达州·统考一模)曲线 SKIPIF 1 < 0 在点 SKIPIF 1 < 0 处的切线平分圆 SKIPIF 1 < 0 ,则( )
A. SKIPIF 1 < 0 有两个零点
B. SKIPIF 1 < 0 有极大值
C. SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上为增函数
D.当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0
【答案】D
【分析】根据导数几何意义确定在点 SKIPIF 1 < 0 处的切线方程为 SKIPIF 1 < 0 ,由于平分圆,所以得 SKIPIF 1 < 0 ,于是得函数 SKIPIF 1 < 0 ,结合导数确定函数的零点,单调性,极值即可判断.
【详解】解:因为 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
曲线在点 SKIPIF 1 < 0 处的切线斜率 SKIPIF 1 < 0 ,又 SKIPIF 1 < 0 ,
则切线方程为: SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,
若该切线平分圆 SKIPIF 1 < 0 ,则切线过圆心 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,解得 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
对于A, SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 有一个零点,故A不正确;
对于B, SKIPIF 1 < 0 ,解得 SKIPIF 1 < 0 ,所以当 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,所以 SKIPIF 1 < 0 有极小值 SKIPIF 1 < 0 ,故B不正确;
对于C,由B可知,C不正确;
对于D,由B可知 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,且 SKIPIF 1 < 0 ,所以当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,故D正确.
故选:D.
8.(2023·全国·高三专题练习)已知函数 SKIPIF 1 < 0 ,函数 SKIPIF 1 < 0 有四个不同的零点,从小到大依次为 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 的取值范围为( )
A. SKIPIF 1 < 0 B. SKIPIF 1 < 0 C. SKIPIF 1 < 0 D. SKIPIF 1 < 0
【答案】A
【分析】根据导函数判断函数 SKIPIF 1 < 0 的单调性,画出函数图像,将 SKIPIF 1 < 0 有四个零点转化为 SKIPIF 1 < 0 的图像与 SKIPIF 1 < 0 有四个不同交点,分析可知 SKIPIF 1 < 0 ,由韦达定理可得 SKIPIF 1 < 0 ,设 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,由导函数分析函数单调性,即可求出范围.
【详解】解: SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减,在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增, SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减,在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增, SKIPIF 1 < 0 ,
画出 SKIPIF 1 < 0 的图像如下图, SKIPIF 1 < 0 有四个零点即 SKIPIF 1 < 0 的图像与 SKIPIF 1 < 0 有四个不同交点,
由图可得 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 是方程 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 的两根,
SKIPIF 1 < 0 是方程 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 的两根,
SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
则 SKIPIF 1 < 0 ,
设 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,
SKIPIF 1 < 0 当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 .
故选:A.
二:多选择
9.(2023·江苏泰州·泰州中学校考一模)已知函数 SKIPIF 1 < 0 的导函数 SKIPIF 1 < 0 ,且 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,则( )
A. SKIPIF 1 < 0 是函数 SKIPIF 1 < 0 的一个极大值点
B. SKIPIF 1 < 0
C.函数 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 处切线的斜率小于零
D. SKIPIF 1 < 0
【答案】AB
【分析】根据导数符号与单调性的关系,以及极值的定义逐项分析判断.
【详解】令 SKIPIF 1 < 0 ,解得 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,
令 SKIPIF 1 < 0 ,解得 SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减,
故 SKIPIF 1 < 0 是函数 SKIPIF 1 < 0 的一个极大值点, SKIPIF 1 < 0 ,A、B正确;
∵ SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,故函数 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 处切线的斜率大于零,C错误;
又∵ SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,但无法确定函数值的正负,D错误;
故选:AB.
10.(2023·全国·高三专题练习)已知m,n关于x方程 SKIPIF 1 < 0 的两个根,且 SKIPIF 1 < 0 ,则( )
A. SKIPIF 1 < 0 B. SKIPIF 1 < 0
C. SKIPIF 1 < 0 D. SKIPIF 1 < 0
【答案】ACD
【分析】根据函数的图象可得 SKIPIF 1 < 0 ,结合条件可得 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,利用对勾函数的性质可判断A,构造函数 SKIPIF 1 < 0 ,根据函数的单调性可判断B,构造函数 SKIPIF 1 < 0 ,利用导数研究函数的性质结合条件可判断CD.
【详解】画出函数 SKIPIF 1 < 0 与 SKIPIF 1 < 0 的大致图象,
由题可知 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,又 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,可得 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
由对勾函数的性质可知 SKIPIF 1 < 0 ,故A正确;
设函数 SKIPIF 1 < 0 ,因为函数 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,所以函数 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,
又 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,故B错误;
设函数 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,
由 SKIPIF 1 < 0 ,可得 SKIPIF 1 < 0 单调递增,
由 SKIPIF 1 < 0 ,可得 SKIPIF 1 < 0 单调递减,
因为 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,故C正确;
又 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,故D正确.
故选:ACD.
【点睛】关键点点睛:
本题关键点是构造合适的函数,构造函数时往往从两方面着手:①根据不等式的“形状”变换函数“形状”;②若是选择题,可根据选项的共性归纳构造恰当的函数.
11.(2023春·湖北襄阳·高三襄阳市襄州区第一高级中学校考开学考试)已知函数 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 是 SKIPIF 1 < 0 的导数,下列说法正确的是( )
A.曲线 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 处的切线方程为 SKIPIF 1 < 0
B. SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减
C.对于任意的 SKIPIF 1 < 0 总满足 SKIPIF 1 < 0
D.直线 SKIPIF 1 < 0 与 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上有一个交点且横坐标取值范围为 SKIPIF 1 < 0
【答案】ACD
【分析】求出函数 SKIPIF 1 < 0 的导数 SKIPIF 1 < 0 ,利用导数几何意义求出切线方程判断A;确定给定区间上单调性判断B;构造函数推理论证不等式判断C;利用零点存在性定理判断D作答.
【详解】 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,而 SKIPIF 1 < 0 ,
因此,曲线 SKIPIF 1 < 0 在点 SKIPIF 1 < 0 处的切线方程为 SKIPIF 1 < 0 ,A正确;
SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,
设 SKIPIF 1 < 0 ,当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,
则函数 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增, SKIPIF 1 < 0 ,因此 SKIPIF 1 < 0 对任意的 SKIPIF 1 < 0 恒成立,
所以 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,B错误;
SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
设 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
则 SKIPIF 1 < 0
由选项B知, SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,而 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,
即有 SKIPIF 1 < 0 ,因此函数 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,
SKIPIF 1 < 0 ,即有 SKIPIF 1 < 0 ,
所以对任意的 SKIPIF 1 < 0 ,总满足 SKIPIF 1 < 0 ,C正确;
令 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
令 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
由选项B知, SKIPIF 1 < 0 ,当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,
即有函数 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,而 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
存在 SKIPIF 1 < 0 ,使得 SKIPIF 1 < 0 ,当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,
于是得函数 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减,在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,而 SKIPIF 1 < 0 ,则有 SKIPIF 1 < 0 ,
又 SKIPIF 1 < 0 ,因此存在 SKIPIF 1 < 0 ,使得 SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,
于是得函数 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 ,
又 SKIPIF 1 < 0 ,从而存在唯一 SKIPIF 1 < 0 ,使得 SKIPIF 1 < 0 ,
显然当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,又 SKIPIF 1 < 0 ,令 SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,因此函数 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减, SKIPIF 1 < 0 ,
有 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,
即 SKIPIF 1 < 0 ,从而函数 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上有唯一零点 SKIPIF 1 < 0 ,
所以直线 SKIPIF 1 < 0 与 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上有一个交点且横坐标取值范围为 SKIPIF 1 < 0 ,D正确.
故选:ACD
【点睛】结论点睛:函数y=f(x)是区间D上的可导函数,则曲线y=f(x)在点 SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 处的切线方程为: SKIPIF 1 < 0 .
12.(2023·全国·高三专题练习)已知函数 SKIPIF 1 < 0 ,则下列结论正确的是( )
A.当m>0时,函数 SKIPIF 1 < 0 的图象在点 SKIPIF 1 < 0 处的切线的斜率为 SKIPIF 1 < 0
B.当m=l时,函数 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减
C.当m=l时,函数 SKIPIF 1 < 0 的最小值为1
D.若 SKIPIF 1 < 0 对 SKIPIF 1 < 0 恒成立,则 SKIPIF 1 < 0
【答案】ABD
【分析】A. 由m>0直接求导求解判断;B. 由m=l,利用导数法求解判断;C. 由m=l,利用导数法求解判断;D. 将 SKIPIF 1 < 0 对 SKIPIF 1 < 0 恒成立,转化为 SKIPIF 1 < 0 对 SKIPIF 1 < 0 恒成立,利用 SKIPIF 1 < 0 的单调性转化为 SKIPIF 1 < 0 对 SKIPIF 1 < 0 恒成立求解判断.
【详解】解: SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,故A正确;
当m=l时, SKIPIF 1 < 0 ,令 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上递增,又 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上成立,
所以 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上递减,故B正确;
当m=l时, SKIPIF 1 < 0 ,令 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上递增,又 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
所以存在 SKIPIF 1 < 0 ,有 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,故C错误;
若 SKIPIF 1 < 0 对 SKIPIF 1 < 0 恒成立,
则 SKIPIF 1 < 0 对 SKIPIF 1 < 0 恒成立,
设 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上递增,
则 SKIPIF 1 < 0 对 SKIPIF 1 < 0 恒成立,即 SKIPIF 1 < 0 对 SKIPIF 1 < 0 恒成立,
设 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,解得 SKIPIF 1 < 0 ,故D正确.
故选:ABD
三:填空题
13.(2023·广西柳州·统考模拟预测)① SKIPIF 1 < 0 ,② SKIPIF 1 < 0 ,③ SKIPIF 1 < 0 ,④ SKIPIF 1 < 0 ,上述不等式正确的有______(填序号)
【答案】②④
【分析】由指数对数的运算法则和不等式的性质比较大小.
【详解】对于①: SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,∴ SKIPIF 1 < 0 ,不等式①错误;
对于②: SKIPIF 1 < 0 ,∴ SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,不等式②正确
对于③: SKIPIF 1 < 0 ,∴ SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,不等式③错误;
对于④: SKIPIF 1 < 0 ,
令 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上恒成立, SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,
∴ SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,得 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,∴ SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 ,不等式④正确.
故答案为:②④
14.(2023·上海静安·统考一模)已知函数 SKIPIF 1 < 0 ,若函数 SKIPIF 1 < 0 只有一个零点 SKIPIF 1 < 0 ,则实数 SKIPIF 1 < 0 的取值范围为________.
【答案】 SKIPIF 1 < 0
【分析】对 SKIPIF 1 < 0 分类讨论: SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 ,分别求出对应情况下的实根情况列不等式,即可求解.
【详解】函数 SKIPIF 1 < 0 的导函数为 SKIPIF 1 < 0 .
当 SKIPIF 1 < 0 时,令 SKIPIF 1 < 0 ,解得: SKIPIF 1 < 0 ,所以函数 SKIPIF 1 < 0 有两个零点,不符合题意.
当 SKIPIF 1 < 0 时,要使函数 SKIPIF 1 < 0 只有一个零点 SKIPIF 1 < 0 ,只需 SKIPIF 1 < 0 的极大值小于0或 SKIPIF 1 < 0 的极小值大于0.
令 SKIPIF 1 < 0 ,解得: SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0 .
列表:
所以极大值 SKIPIF 1 < 0 不符合题意.
所以极小值 SKIPIF 1 < 0 ,解得: SKIPIF 1 < 0 ;
当 SKIPIF 1 < 0 时,要使函数 SKIPIF 1 < 0 只有一个零点 SKIPIF 1 < 0 ,只需 SKIPIF 1 < 0 极大值小于0或 SKIPIF 1 < 0 的极小值大于0.
.
令 SKIPIF 1 < 0 ,解得: SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0 .
列表:
所以极大值 SKIPIF 1 < 0 不符合题意.
所以极小值 SKIPIF 1 < 0 ,解得: SKIPIF 1 < 0 .
综上所述:实数 SKIPIF 1 < 0 的取值范围为 SKIPIF 1 < 0 .
故答案为: SKIPIF 1 < 0 .
15.(2023·全国·高三专题练习)已知函数 SKIPIF 1 < 0 ,若对 SKIPIF 1 < 0 ,都有 SKIPIF 1 < 0 成立,则实数a的最大值为___________.
【答案】 SKIPIF 1 < 0
【分析】将 SKIPIF 1 < 0 变形为 SKIPIF 1 < 0 ,令 SKIPIF 1 < 0 ,则函数 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减,即 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上恒成立,转化为最值问题即可.
【详解】 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
由 SKIPIF 1 < 0 得 SKIPIF 1 < 0 ,
整理得 SKIPIF 1 < 0 ,
令 SKIPIF 1 < 0 ,则函数 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减,
即 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减,
SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上恒成立,
即 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上恒成立,
即 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上恒成立,
即 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上恒成立,
又 SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0
实数a的最大值为 SKIPIF 1 < 0
故答案为: SKIPIF 1 < 0 .
16.(2022·全国·模拟预测)已知函数 SKIPIF 1 < 0 ,若存在唯一整数 SKIPIF 1 < 0 ,使得 SKIPIF 1 < 0 成立,则实数a的取值范围为______.
【答案】 SKIPIF 1 < 0
【分析】首先将不等式整理为 SKIPIF 1 < 0 ,分别构造函数 SKIPIF 1 < 0 与 SKIPIF 1 < 0 ,然后利用导数研究 SKIPIF 1 < 0 的函数性质并将作出其图象,进而将原问题转化为两函数图像的交点问题,结合函数图象即可求出参数 SKIPIF 1 < 0 的取值范围.
【详解】已知 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,
令 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
则 SKIPIF 1 < 0 ,易知 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,又 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,所以存在实数 SKIPIF 1 < 0 ,使得 SKIPIF 1 < 0 ,
且当 SKIPIF 1 < 0 时, 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 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,又 SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 是过定点 SKIPIF 1 < 0 的直线,所以画出函数 SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 的大致图象如图所示,
令 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,由图可知若存在唯一整数 SKIPIF 1 < 0 ,使得 SKIPIF 1 < 0 成立,则需 SKIPIF 1 < 0 ,
而 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
因为 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,即实数a的取值范围是 SKIPIF 1 < 0 .
故答案为: SKIPIF 1 < 0
【点睛】关键点点睛:解决本题的关键是将不等式变形为 SKIPIF 1 < 0 ,并构造函数 SKIPIF 1 < 0 与 SKIPIF 1 < 0 ,将原问题转化为两函数图像的交点问题,进而通过导数画出 SKIPIF 1 < 0 与 SKIPIF 1 < 0 的大致图像,通过数形结合的方法求出参数 SKIPIF 1 < 0 的取值范围,该方法是解决函数整数解问题或者零点问题的一种重要手段.
四:解答题
17.(2023·云南昆明·昆明一中校考模拟预测)已知函数 SKIPIF 1 < 0 .
(1)若 SKIPIF 1 < 0 且 SKIPIF 1 < 0 存在零点,求实数a的取值范围;
(2)若 SKIPIF 1 < 0 ,求 SKIPIF 1 < 0 的最大值.
【答案】(1) SKIPIF 1 < 0
(2) SKIPIF 1 < 0 .
【分析】(1)利用函数的导数与单调性的关系确定函数的零点,极值点即可求解;
(2)根据 SKIPIF 1 < 0 不同取值进行分类讨论,利用函数 SKIPIF 1 < 0 的单调性与导数的关系,讨论函数的极值,进而可求解.
【详解】(1)因为 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
①当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,此时 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 单调递增,
SKIPIF 1 < 0 所以 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 存在唯一零点,
所以 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 存在唯一零点;
②当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 无零点;
③当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
此时 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 单调递减, SKIPIF 1 < 0 单调递增,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,且 SKIPIF 1 < 0 ,
若 SKIPIF 1 < 0 存在零点,则只需要 SKIPIF 1 < 0 即可,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,
由①②③可得,实数 SKIPIF 1 < 0 的取值范围 SKIPIF 1 < 0 ;
(2)①当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,此时 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 单调递增,
SKIPIF 1 < 0 当 SKIPIF 1 < 0 时 SKIPIF 1 < 0 与 SKIPIF 1 < 0 恒成立矛盾;
②当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
③当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
此时 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 单调递减, SKIPIF 1 < 0 单调递增,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,
令 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 单调递增, SKIPIF 1 < 0 单调递减,
SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0
由①②③可得, SKIPIF 1 < 0 的最大值为 SKIPIF 1 < 0 .
18.(2023·全国·高三专题练习)设函数 SKIPIF 1 < 0 .
(1)讨论函数 SKIPIF 1 < 0 的单调性;
(2)当 SKIPIF 1 < 0 时,记 SKIPIF 1 < 0 ,是否存在整数t,使得关于x的不等式 SKIPIF 1 < 0 有解?若存在,请求出t的最小值;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)答案见解析
(2)存在,t的最小值为0
【分析】(1)求导 SKIPIF 1 < 0 ,根据一元二次不等式的解法,再分 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 讨论求解;
(2)由 SKIPIF 1 < 0 ,得到 SKIPIF 1 < 0 ,求导得到 SKIPIF 1 < 0 ,确定其范围,再由不等式 SKIPIF 1 < 0 有解求解.
【详解】(1)解:由题意得函数的定义域为 SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
①当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 单调递增,
SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 单调递减;
②当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 恒成立, SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增;
③当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 单调递增,
SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 单调递减;
综上,当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 单调递增,在 SKIPIF 1 < 0 单调递减;
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 恒成立, SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增;
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 单调递增,在 SKIPIF 1 < 0 单调递减.
(2)当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 ,∴ SKIPIF 1 < 0 单调递增,
又 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
所以存在唯一的 SKIPIF 1 < 0 ,使得 SKIPIF 1 < 0 ,
且当 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;
所以 SKIPIF 1 < 0 ,
设 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,
若关于x的不等式 SKIPIF 1 < 0 有解,则 SKIPIF 1 < 0 ,又t为整数,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
所以存在整数t满足题意,且t的最小值为0.
【点睛】方法点睛:若不等式 SKIPIF 1 < 0 有解,则 SKIPIF 1 < 0 ;若不等式 SKIPIF 1 < 0 恒成立,则 SKIPIF 1 < 0 .
19.(2023·全国·模拟预测)已知函数 SKIPIF 1 < 0 .
(1)当 SKIPIF 1 < 0 时,求 SKIPIF 1 < 0 的最小值;
(2)设 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,证明: SKIPIF 1 < 0 有且仅有 SKIPIF 1 < 0 个零点.(参考数据: SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 .)
【详解】(1)已知 SKIPIF 1 < 0 ,
设 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,
因为 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,故 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,即 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减,即 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 的最小值为 SKIPIF 1 < 0
(2)因为 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 .
①当 SKIPIF 1 < 0 时,设 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 单调递增.又 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
故 SKIPIF 1 < 0 ,使得 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 , SKIPIF 1 < 0 .
所以 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上存在唯一零点 SKIPIF 1 < 0 ,显然 SKIPIF 1 < 0 ,故 SKIPIF 1 < 0 是 SKIPIF 1 < 0 的一个零点.
②当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,设 SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
再设 SKIPIF 1 < 0 ,于是 SKIPIF 1 < 0 ,
因为 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减,且 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
故 SKIPIF 1 < 0 ,使得 SKIPIF 1 < 0 .
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 单调递增,当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 单调递减,
因为 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
故 SKIPIF 1 < 0 ,使得 SKIPIF 1 < 0 .
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 单调递增,当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 单调递减,
又因为 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上无零点.
③当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,
故 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减.
又因为 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上存在唯一零点 SKIPIF 1 < 0 .
④当 SKIPIF 1 < 0 时,因为 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,此时 SKIPIF 1 < 0 无零点.
综上所述, SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上有且仅有 SKIPIF 1 < 0 个零点.
【点睛】关键点睛:这道题的关键地方是第二问要分四种情况进行讨论,然后对函数进行多次求导,得到原函数的单调性和正负情况
20.(2023·湖北·校联考模拟预测)已知函数 SKIPIF 1 < 0 .(注: SKIPIF 1 < 0 …是自然对数的底数)
(1)当 SKIPIF 1 < 0 时,求曲线 SKIPIF 1 < 0 在点 SKIPIF 1 < 0 处的切线方程;
(2)若 SKIPIF 1 < 0 只有一个极值点,求实数m的取值范围;
(3)若存在 SKIPIF 1 < 0 ,对与任意的 SKIPIF 1 < 0 ,使得 SKIPIF 1 < 0 恒成立,求 SKIPIF 1 < 0 的最小值.
【答案】(1) SKIPIF 1 < 0
(2) SKIPIF 1 < 0
(3) SKIPIF 1 < 0
【分析】(1)根据导数的几何意义 SKIPIF 1 < 0 ,结合点斜式求切线方程;
(2)讨论 SKIPIF 1 < 0 的符号,判断 SKIPIF 1 < 0 的单调性,进而确定 SKIPIF 1 < 0 的零点;
(3)要使 SKIPIF 1 < 0 取到最小值,则 SKIPIF 1 < 0 取最大,分析可得 SKIPIF 1 < 0 ,结合零点代换处理即可.
【详解】(1)(1)当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,
故 SKIPIF 1 < 0 ,
故在点 SKIPIF 1 < 0 处的切线方程为 SKIPIF 1 < 0 ;
(2)解:由题意知 SKIPIF 1 < 0 有且只有一个根且 SKIPIF 1 < 0 有正有负,
构建 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 .
①当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 当 SKIPIF 1 < 0 时恒成立, SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,
因为 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 有一个零点,即为 SKIPIF 1 < 0 的一个极值点;
②当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上恒成立,即 SKIPIF 1 < 0 无极值点;
③当 SKIPIF 1 < 0 时,当 SKIPIF 1 < 0 ;当 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 单调递减,在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,
故 SKIPIF 1 < 0 ,
若 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 .
因为 SKIPIF 1 < 0 ,所以当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,
令 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,故 SKIPIF 1 < 0 ,
故 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上为增函数.
故 SKIPIF 1 < 0 ,
故 SKIPIF 1 < 0 ,
故当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 有两个零点,此时 SKIPIF 1 < 0 有两个极值点,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 当 SKIPIF 1 < 0 时恒成立,即 SKIPIF 1 < 0 无极值点;
综上所述: SKIPIF 1 < 0 .
(3)解:由题意知,对于任意的 SKIPIF 1 < 0 ,使得 SKIPIF 1 < 0 恒成立,
则当 SKIPIF 1 < 0 取最大值时, SKIPIF 1 < 0 取到最小值.
当 SKIPIF 1 < 0 时,因为 SKIPIF 1 < 0 ,故当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 的最小值为 SKIPIF 1 < 0 ;
当 SKIPIF 1 < 0 时,当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 无最小值,即 SKIPIF 1 < 0 无最小值;
当 SKIPIF 1 < 0 时,由(2)得 SKIPIF 1 < 0 只有一个零点 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 且 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,在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增, SKIPIF 1 < 0 ,
此时 SKIPIF 1 < 0 ,
因为 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
代入得 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 上单调递减,在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,
SKIPIF 1 < 0 ,此时 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 的最小值为 SKIPIF 1 < 0 .
【点睛】方法点睛:对于利用导数求参数时,常采用分离常数法,转化求函数的最值问题.
【提能力】
一、单选题
21.(2023·全国·高三专题练习)设 SKIPIF 1 < 0 ,若 SKIPIF 1 < 0 为函数 SKIPIF 1 < 0 的极大值点,则( )
A. SKIPIF 1 < 0 B. SKIPIF 1 < 0 C. SKIPIF 1 < 0 D. SKIPIF 1 < 0
【答案】D
【分析】先考虑函数的零点情况,注意零点左右附近函数值是否变号,结合极大值点的性质,对进行分类讨论,画出图象,即可得到 SKIPIF 1 < 0 所满足的关系,由此确定正确选项.
【详解】若 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 为单调函数,无极值点,不符合题意,故 SKIPIF 1 < 0 .
SKIPIF 1 < 0 有 SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 两个不同零点,且在 SKIPIF 1 < 0 左右附近是不变号,在 SKIPIF 1 < 0 左右附近是变号的.依题意,为函数的极大值点, SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 左右附近都是小于零的.
当 SKIPIF 1 < 0 时,由 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,画出 SKIPIF 1 < 0 的图象如下图所示:
由图可知 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,故 SKIPIF 1 < 0 .
当 SKIPIF 1 < 0 时,由 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,画出 SKIPIF 1 < 0 的图象如下图所示:
由图可知 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,故 SKIPIF 1 < 0 .
综上所述, SKIPIF 1 < 0 成立.
故选:D
【点睛】本小题主要考查三次函数的图象与性质,利用数形结合的数学思想方法可以快速解答.
22.(2022·浙江·高三专题练习)若函数 SKIPIF 1 < 0 在区间 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,则 SKIPIF 1 < 0 的取值范围是( )
A. SKIPIF 1 < 0 B. SKIPIF 1 < 0 C. SKIPIF 1 < 0 D. SKIPIF 1 < 0
【答案】B
【分析】由 SKIPIF 1 < 0 分离常数 SKIPIF 1 < 0 ,利用构造函数法,结合导数,求得 SKIPIF 1 < 0 的取值范围.
【详解】依题意 SKIPIF 1 < 0 在区间 SKIPIF 1 < 0 上恒成立,
即 SKIPIF 1 < 0 在区间 SKIPIF 1 < 0 上恒成立,
令 SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上递增, SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 .
所以 SKIPIF 1 < 0 的取值范围是 SKIPIF 1 < 0 .
故选:B
23.(2021·江西宜春·统考模拟预测)“ SKIPIF 1 < 0 ”是“函数 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增”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】A
【分析】由函数在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增有 SKIPIF 1 < 0 恒成立,进而转化为不等式恒成立问题,求 SKIPIF 1 < 0 的范围,即可判断条件间的充分、必要性.
【详解】若 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,则 SKIPIF 1 < 0 对任意的 SKIPIF 1 < 0 恒成立,
∴有 SKIPIF 1 < 0 对任意的 SKIPIF 1 < 0 恒成立,即 SKIPIF 1 < 0 ,而 SKIPIF 1 < 0 当且仅当 SKIPIF 1 < 0 时等号成立,则 SKIPIF 1 < 0 .
∴“ SKIPIF 1 < 0 ”是“函数 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增”的充分不必要条件.
故选:A.
24.(2023·全国·高三专题练习)已知函数 SKIPIF 1 < 0 的值域为 SKIPIF 1 < 0 ,则实数 SKIPIF 1 < 0 的取值范围是( )
A. SKIPIF 1 < 0 B. SKIPIF 1 < 0 C. SKIPIF 1 < 0 D. SKIPIF 1 < 0
【答案】D
【分析】求出函数 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 时值的集合, 函数 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 时值的集合,再由已知并借助集合包含关系即可作答.
【详解】当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上值的集合是 SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减,在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,
SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上值的集合为 SKIPIF 1 < 0 ,
因函数 SKIPIF 1 < 0 的值域为 SKIPIF 1 < 0 ,于是得 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,解得 SKIPIF 1 < 0 ,
所以实数 SKIPIF 1 < 0 的取值范围是 SKIPIF 1 < 0 .
故选:D
25.(2022·全国·高三专题练习)已知 SKIPIF 1 < 0 是定义在 SKIPIF 1 < 0 上的奇函数,其导函数为 SKIPIF 1 < 0 且当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,则不等式 SKIPIF 1 < 0 的解集为( )
A. SKIPIF 1 < 0 B. SKIPIF 1 < 0
C. SKIPIF 1 < 0 D. SKIPIF 1 < 0
【答案】B
【分析】构造新函数 SKIPIF 1 < 0 ,利用导数确定 SKIPIF 1 < 0 的单调性,从而可得 SKIPIF 1 < 0 时 SKIPIF 1 < 0 的正负,利用奇函数性质得出 SKIPIF 1 < 0 时 SKIPIF 1 < 0 的正负,然后分类讨论解不等式.
【详解】设 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上递增,
又 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,此时 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,此时, SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,
因为 SKIPIF 1 < 0 是奇函数,所以 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,
由 SKIPIF 1 < 0 得 SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0 .
故选:B.
【点睛】关键点点睛:本题考查用导数解不等式,关键是构造新函数 SKIPIF 1 < 0 ,利用导数确定单调性后,得出 SKIPIF 1 < 0 的解.
26.(2023·全国·高三专题练习)设函数 SKIPIF 1 < 0 是奇函数 SKIPIF 1 < 0 ( SKIPIF 1 < 0 )的导函数, SKIPIF 1 < 0 ,当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,则使得 SKIPIF 1 < 0 成立的 SKIPIF 1 < 0 的取值范围是
A. SKIPIF 1 < 0 B. SKIPIF 1 < 0
C. SKIPIF 1 < 0 D. SKIPIF 1 < 0
【答案】A
【详解】构造新函数 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,当 SKIPIF 1 < 0 时 SKIPIF 1 < 0 .
所以在 SKIPIF 1 < 0 上 SKIPIF 1 < 0 单减,又 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 .
所以 SKIPIF 1 < 0 可得 SKIPIF 1 < 0 ,此时 SKIPIF 1 < 0 ,
又 SKIPIF 1 < 0 为奇函数,所以 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上的解集为: SKIPIF 1 < 0 .
故选A.
点睛:本题主要考查利用导数研究函数的单调性,需要构造函数,例如 SKIPIF 1 < 0 ,想到构造 SKIPIF 1 < 0 .一般:(1)条件含有 SKIPIF 1 < 0 ,就构造 SKIPIF 1 < 0 ,(2)若 SKIPIF 1 < 0 ,就构造 SKIPIF 1 < 0 ,(3) SKIPIF 1 < 0 ,就构造 SKIPIF 1 < 0 ,(4) SKIPIF 1 < 0 就构造 SKIPIF 1 < 0 ,等便于给出导数时联想构造函数.
27.(2022·全国·高三专题练习)已知函数 SKIPIF 1 < 0 ,其中 SKIPIF 1 < 0 ,则( )
A. SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增B. SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减
C.曲线 SKIPIF 1 < 0 是轴对称图形D.曲线 SKIPIF 1 < 0 是中心对称图形
【答案】C
【分析】由解析式易得 SKIPIF 1 < 0 且定义域为 SKIPIF 1 < 0 且 SKIPIF 1 < 0 即可判断C;对 SKIPIF 1 < 0 求导,并讨论 SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 研究 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上的符号判断A、B;根据 SKIPIF 1 < 0 是否为定值判断D.
【详解】由题设, SKIPIF 1 < 0 ,定义域为 SKIPIF 1 < 0 且 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 关于 SKIPIF 1 < 0 对称,C正确;
又 SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 时,不妨假设 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,显然 SKIPIF 1 < 0 ,此时 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上有递减区间,A错误;
当 SKIPIF 1 < 0 时,在 SKIPIF 1 < 0 上 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上递增,B错误;
由 SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 ,不可能为定值,故D错误.
故选:C
【点睛】关键点点睛:利用导数结合分类讨论研究函数的区间单调性,根据 SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 是否成立判断对称性( SKIPIF 1 < 0 为常数).
二、多选题
28.(2023春·山东济宁·高三校考开学考试)已知函数 SKIPIF 1 < 0 ,则( )
A. SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 单调递增
B. SKIPIF 1 < 0 有两个零点
C.曲线 SKIPIF 1 < 0 在点 SKIPIF 1 < 0 处切线的斜率为 SKIPIF 1 < 0
D. SKIPIF 1 < 0 是偶函数
【答案】AC
【解析】根据函数的定义域可判断D,利用函数的导数的正负可判断A,利用导数的几何意义可判断C,根据函数值的情况及零点定义可判断B.
【详解】由 SKIPIF 1 < 0 知函数的定义域为 SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
故 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 单调递增,A正确;
由 SKIPIF 1 < 0 ,当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 只有0一个零点,B错误;
令 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,故曲线 SKIPIF 1 < 0 在点 SKIPIF 1 < 0 处切线的斜率为 SKIPIF 1 < 0 ,C正确;
由函数的定义域为 SKIPIF 1 < 0 ,不关于原点对称知, SKIPIF 1 < 0 不是偶函数,D错误.
故选:AC
【点睛】关键点点睛:解决本题时,利用函数的导数判断函数的增减性,利用导数的几何意义求切线的斜率,属于中档题.
29.(2022秋·黑龙江鹤岗·高三鹤岗一中校考阶段练习)已知函数 SKIPIF 1 < 0 ,则下列结论正确的是( )
A.函数 SKIPIF 1 < 0 存在两个不同的零点
B.函数 SKIPIF 1 < 0 既存在极大值又存在极小值
C.当 SKIPIF 1 < 0 时,方程 SKIPIF 1 < 0 有且只有两个实根
D.若 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 的最小值为 SKIPIF 1 < 0
【答案】ABC
【分析】首先求函数的导数,利用导数分析函数的单调性和极值以及函数的图象,最后直接判断选项.
【详解】对于A. SKIPIF 1 < 0 ,解得 SKIPIF 1 < 0 ,所以A正确;
对于B. SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 是函数的单调递减区间, SKIPIF 1 < 0 是函数的单调递增区间,
所以 SKIPIF 1 < 0 是函数的极小值, SKIPIF 1 < 0 是函数的极大值,所以B正确.
对于C.当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,根据B可知,函数的最小值是 SKIPIF 1 < 0 ,再根据单调性可知,当 SKIPIF 1 < 0 时,方程 SKIPIF 1 < 0 有且只有两个实根,所以C正确;
对于D:由图象可知,t的最大值是2,所以D不正确.
故选:ABC.
【点睛】易错点点睛:本题考查了导数分析函数的单调性,极值点,以及函数的图象,首先求函数的导数,令导数为0,判断零点两侧的正负,得到函数的单调性,本题易错的地方是 SKIPIF 1 < 0 是函数的单调递减区间,但当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,所以图象是无限接近轴,如果这里判断错了,那选项容易判断错了.
30.(2022春·全国·高三开学考试)关于函数 SKIPIF 1 < 0 ,下列判断正确的是( )
A. SKIPIF 1 < 0 是 SKIPIF 1 < 0 的极大值点
B.函数 SKIPIF 1 < 0 有且只有1个零点
C.存在正实数 SKIPIF 1 < 0 ,使得 SKIPIF 1 < 0 成立
D.对任意两个正实数 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,且 SKIPIF 1 < 0 ,若 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 .
【答案】BD
【分析】A选项借助导数研究函数的极值情况;BC选项,构造新函数研究函数的零点问题以及参数取值范围;D选项根据新函数单调性比较函数值的大小,从而得到双变量的关系.
【详解】对于A,函数的定义域为(0,+∞),
SKIPIF 1 < 0 ,
∴在(0,2)上,f′(x)<0,函数单调递减,
(2,+∞)上,f′(x)>0,函数单调递增,
∴x=2是f(x)的极小值点,即A错误;
对于B, SKIPIF 1 < 0 ﹣x,
∴y′ SKIPIF 1 < 0 1 SKIPIF 1 < 0 0,
函数在(0,+∞)上单调递减,
且 SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
∴函数 SKIPIF 1 < 0 有且只有1个零点,即B正确;
对于C,若f(x)>kx,可得k SKIPIF 1 < 0 ,
令g(x) SKIPIF 1 < 0 ,则g′(x) SKIPIF 1 < 0 ,
令 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,
∴在x∈(0,1)上,函数h(x)单调递增,
x∈(1,+∞)上函数h(x)单调递减,
∴h(x) SKIPIF 1 < 0 h(1)<0,∴g′(x)<0,
∴ SKIPIF 1 < 0 在(0,+∞)上函数单调递减,函数无最小值,
∴不存在正实数k,使得f(x)>kx恒成立,即C不正确;
对于D,令t∈(0,2),则2﹣t∈(0,2),2+t>2,
令 SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0 ln SKIPIF 1 < 0 ,
则 SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0 ,
∴g(t)在(0,2)上单调递减,
则g(t)<g(0)=0,令x1=2﹣t,
由f(x1)=f(x2),得x2>2+t,
则x1+x2>2﹣t+2+t=4,
当x2≥4时,x1+x2>4显然成立,
∴对任意两个正实数x1,x2,且x2>x1,
若f(x1)=f(x2),则x1+x2>4,故D正确.
故选:BD.
【点睛】思路点睛:借助导数研究函数的极值情况,构造新函数研究函数的零点问题以及参数取值范围;可以将自变量的大小比较通过构造新函数,通过单调性转化为函数值的大小比较,从而得到自变量间的关系.
31.(2021·吉林松原·校考三模)关于函数 SKIPIF 1 < 0 ,下列说法正确的是( )
A. SKIPIF 1 < 0 是 SKIPIF 1 < 0 的极小值点;
B.函数 SKIPIF 1 < 0 有且只有1个零点;
C.存在正整数 SKIPIF 1 < 0 ,使得 SKIPIF 1 < 0 恒成立;
D.对任意两个正实数 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,且 SKIPIF 1 < 0 ,若 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 .
【答案】ABD
【解析】利用导数求函数的极值可判断A选项;求出函数 SKIPIF 1 < 0 的单调性利用特殊值可判断B;转化为 SKIPIF 1 < 0 构造函数并求函数的单调性可判断C;利用已知得出 SKIPIF 1 < 0 ,构造函数 SKIPIF 1 < 0 证明不等式可判断D.
【详解】对于A选项,函数的的定义域为 SKIPIF 1 < 0 ,函数的导数 SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,函数 SKIPIF 1 < 0 单调递减,
SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,函数 SKIPIF 1 < 0 单调递增,
∴ SKIPIF 1 < 0 是 SKIPIF 1 < 0 的极小值点,故A正确;
对于B选项, SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 ,
∴ 函数在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减,
又∵ SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
∴ 函数 SKIPIF 1 < 0 有且只有1个零点,故B正确;
对于C选项,若 SKIPIF 1 < 0 ,可得 SKIPIF 1 < 0 ,
令 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,
令 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,
∴在 SKIPIF 1 < 0 上, SKIPIF 1 < 0 ,函数 SKIPIF 1 < 0 单调递增,
SKIPIF 1 < 0 上, SKIPIF 1 < 0 ,函数 SKIPIF 1 < 0 单调递减,
∴ SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上函数单调递减,函数无最小值,
∴不存在正实数 SKIPIF 1 < 0 ,使得 SKIPIF 1 < 0 成立,故C错误;
对于D选项,由 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 结合A选项可知 SKIPIF 1 < 0 ,
要证 SKIPIF 1 < 0 ,即证 SKIPIF 1 < 0 ,且 SKIPIF 1 < 0 ,
由函数 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 是单调递增函数,
所以有 SKIPIF 1 < 0 ,
由于 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
即证明 SKIPIF 1 < 0 ,
令 SKIPIF 1 < 0 ,
则 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 是单调递减函数,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 成立,
故 SKIPIF 1 < 0 成立,所以D正确.
故选:ABD.
【点睛】函数中涉及极值、零点,不等式恒成立,一般都需要通过导数研究函数的单调性极值最值来处理,特别的要根据所求问题,适时构造恰当的函数,利用所构造函数的单调性、最值解决问题是常用方法.
三、填空题
32.(2022·重庆北碚·西南大学附中校考模拟预测)函数 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 处取得极值10,则 SKIPIF 1 < 0 ___________.
【答案】 SKIPIF 1 < 0
【分析】由 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 处取得极值10,求得解得 SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0 ,再结合函数的极值的概念进行检验,即可求解.
【详解】由题意,函数 SKIPIF 1 < 0 ,可得 SKIPIF 1 < 0 ,
因为 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 处取得极值10,可得 SKIPIF 1 < 0 ,
解得 SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0 ,
检验知,当 SKIPIF 1 < 0 时,可得 SKIPIF 1 < 0 ,
此时函数 SKIPIF 1 < 0 单调递增,函数为极值点,不符合题意,(舍去);
当 SKIPIF 1 < 0 时,可得 SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 单调递增;
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 单调递减,
当 SKIPIF 1 < 0 时,函数 SKIPIF 1 < 0 取得极小值,符合题意.
所以 SKIPIF 1 < 0 .
故答案为: SKIPIF 1 < 0 .
【点睛】解决函数极值、最值综合问题的策略:
1、求极值、最值时,要求步骤规范,含参数时,要讨论参数的大小;
2、求函数最值时,不可想当然地认为极值点就是最值点,要通过比较才能下结论;
3、函数在给定闭区间上存在极值,一般要将极值与端点值进行比较才能确定最值.
33.(2023·全国·高三专题练习)已知可导函数 SKIPIF 1 < 0 的定义域为 SKIPIF 1 < 0 ,满足 SKIPIF 1 < 0 ,且 SKIPIF 1 < 0 ,则不等式 SKIPIF 1 < 0 的解集是________.
【答案】 SKIPIF 1 < 0
【分析】构造函数 SKIPIF 1 < 0 ,由导数确定单调性后,利用单调性解函数不等式.
【详解】设 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,
因为 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减,
SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,令 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 .
故答案为: SKIPIF 1 < 0 .
【点睛】关键点点睛:本题考查解函数不等式,解题关键是构造新函数 SKIPIF 1 < 0 ,利用导数确实单调性,已知不等式转化为关于 SKIPIF 1 < 0 的函数不等式,然后求解.
34.(2022秋·北京·高三北京市回民学校校考阶段练习)已知函数 SKIPIF 1 < 0 ,若存在 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,使得 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 的取值范围是______.
【答案】 SKIPIF 1 < 0
【分析】由 SKIPIF 1 < 0 ,得到 SKIPIF 1 < 0 ,再研究函数 SKIPIF 1 < 0 的单调性,得到 SKIPIF 1 < 0 ,将 SKIPIF 1 < 0 表示出来,然后利用换元法转化为二次函数求最值即可.
【详解】 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 , 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 SKIPIF 1 < 0 上递减,在 SKIPIF 1 < 0 上递增,
SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 处取得最小值 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
令 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 取得最小值 SKIPIF 1 < 0 ,当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 取得最大值0,
所以 SKIPIF 1 < 0 的取值范围是 SKIPIF 1 < 0 .
故答案为: SKIPIF 1 < 0
【点睛】关键点点睛:本题考查利用导函数研究函数的最值,令 SKIPIF 1 < 0 ,将 SKIPIF 1 < 0 转化为关于t的二次函数,根据二次函数求最值是解题的关键,考查学生分析试题能力与转化化归能力,属于较难题.
35.(2023·全国·高三专题练习)已知函数 SKIPIF 1 < 0 ,其中e是自然数对数的底数,若 SKIPIF 1 < 0 ,则实数a的取值范围是_________.
【答案】 SKIPIF 1 < 0
【详解】因为 SKIPIF 1 < 0 ,所以函数 SKIPIF 1 < 0 是奇函数,
因为 SKIPIF 1 < 0 ,所以数 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,
又 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,
解得 SKIPIF 1 < 0 ,故实数 SKIPIF 1 < 0 的取值范围为 SKIPIF 1 < 0 .
点睛:解函数不等式时,首先根据函数的性质把不等式转化为 SKIPIF 1 < 0 的形式,然后根据函数 SKIPIF 1 < 0 的单调性去掉“ SKIPIF 1 < 0 ”,转化为具体的不等式(组),此时要注意 SKIPIF 1 < 0 与 SKIPIF 1 < 0 的取值应在函数 SKIPIF 1 < 0 的定义域内.
36.(2022春·全国·高三专题练习)已知函数 SKIPIF 1 < 0 (e为自然对数的底数),若关于x的方程 SKIPIF 1 < 0 有且仅有四个不同的解,则实数k的取值范围是______.
【答案】 SKIPIF 1 < 0
【分析】设 SKIPIF 1 < 0 ,由题可得当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 有两个零点,进而可得 SKIPIF 1 < 0 有两个正数解,利用数形结合即可求得 SKIPIF 1 < 0 的取值范围.
【详解】令 SKIPIF 1 < 0 ,可得 SKIPIF 1 < 0 ,
所以函数 SKIPIF 1 < 0 为偶函数,
由题意可知当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 有两个零点,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
即当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,
由 SKIPIF 1 < 0 ,可得 SKIPIF 1 < 0 ,即方程 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上有两个正数解,
∵函数 SKIPIF 1 < 0 的导函数为 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上恒成立,
∴作出函数 SKIPIF 1 < 0 与直线 SKIPIF 1 < 0 大致图象如下图
∵方程 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上有两个正数解, SKIPIF 1 < 0 恒过点 SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 ,
由 SKIPIF 1 < 0 相切,设切点为 SKIPIF 1 < 0 ,
由 SKIPIF 1 < 0 可得 SKIPIF 1 < 0 ,故切线的斜率为 SKIPIF 1 < 0 ,
所以切线的方程为 SKIPIF 1 < 0 ,
由切线过 SKIPIF 1 < 0 ,可得 SKIPIF 1 < 0 ,
解得 SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0 (舍去),
故切线的斜率为 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,
所以当 SKIPIF 1 < 0 时,直线与曲线由两个交点,
综上可得实数 SKIPIF 1 < 0 的取值范围是 SKIPIF 1 < 0 .
故答案为: SKIPIF 1 < 0 .
【点睛】方法点睛:已知函数零点(方程根)的个数,求参数取值范围的三种常用的方法:
(1)直接法,直接根据题设条件构建关于参数的不等式,再通过解不等式确定参数范围;
(2)分离参数法,先将参数分离,转化成求函数值域问题加以解决;
(3)数形结合法,先对解析式变形,在同一平面直角坐标系中,画出函数的图象,然后数形结合求解.一是转化为两个函数 SKIPIF 1 < 0 的图象的交点个数问题,画出两个函数的图象,其交点的个数就是函数零点的个数,二是转化为 SKIPIF 1 < 0 的交点个数的图象的交点个数问题.
四、解答题
37.(2021·全国·统考高考真题)已知函数 SKIPIF 1 < 0 .
(1)讨论 SKIPIF 1 < 0 的单调性;
(2)设 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 为两个不相等的正数,且 SKIPIF 1 < 0 ,证明: SKIPIF 1 < 0 .
【答案】(1) SKIPIF 1 < 0 的递增区间为 SKIPIF 1 < 0 ,递减区间为 SKIPIF 1 < 0 ;(2)证明见解析.
【分析】(1) 首先确定函数的定义域,然后求得导函数的解析式,由导函数的符号即可确定原函数的单调性.
(2)方法二:将题中的等式进行恒等变换,令 SKIPIF 1 < 0 ,命题转换为证明: SKIPIF 1 < 0 ,然后构造对称差函数,结合函数零点的特征和函数的单调性即可证得题中的结论.
【详解】(1) SKIPIF 1 < 0 的定义域为 SKIPIF 1 < 0 .
由 SKIPIF 1 < 0 得, SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ;当 SKIPIF 1 < 0 时 SKIPIF 1 < 0 ;当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 .
故 SKIPIF 1 < 0 在区间 SKIPIF 1 < 0 内为增函数,在区间 SKIPIF 1 < 0 内为减函数,
(2)[方法一]:等价转化
由 SKIPIF 1 < 0 得 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 .
由 SKIPIF 1 < 0 ,得 SKIPIF 1 < 0 .
由(1)不妨设 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,从而 SKIPIF 1 < 0 ,得 SKIPIF 1 < 0 ,
①令 SKIPIF 1 < 0 ,
则 SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 在区间 SKIPIF 1 < 0 内为减函数, SKIPIF 1 < 0 ,
从而 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
由(1)得 SKIPIF 1 < 0 即 SKIPIF 1 < 0 .①
令 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 在区间 SKIPIF 1 < 0 内为增函数, SKIPIF 1 < 0 ,
从而 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 .
又由 SKIPIF 1 < 0 ,可得 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 .②
由①②得 SKIPIF 1 < 0 .
[方法二]【最优解】: SKIPIF 1 < 0 变形为 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 .
令 SKIPIF 1 < 0 .则上式变为 SKIPIF 1 < 0 ,
于是命题转换为证明: SKIPIF 1 < 0 .
令 SKIPIF 1 < 0 ,则有 SKIPIF 1 < 0 ,不妨设 SKIPIF 1 < 0 .
由(1)知 SKIPIF 1 < 0 ,先证 SKIPIF 1 < 0 .
要证: SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0 .
令 SKIPIF 1 < 0 ,
则 SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 在区间 SKIPIF 1 < 0 内单调递增,所以 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 .
再证 SKIPIF 1 < 0 .
因为 SKIPIF 1 < 0 ,所以需证 SKIPIF 1 < 0 .
令 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,故 SKIPIF 1 < 0 在区间 SKIPIF 1 < 0 内单调递增.
所以 SKIPIF 1 < 0 .故 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 .
综合可知 SKIPIF 1 < 0 .
[方法三]:比值代换
证明 SKIPIF 1 < 0 同证法2.以下证明 SKIPIF 1 < 0 .
不妨设 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,
由 SKIPIF 1 < 0 得 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
要证 SKIPIF 1 < 0 ,只需证 SKIPIF 1 < 0 ,两边取对数得 SKIPIF 1 < 0 ,
即 SKIPIF 1 < 0 ,
即证 SKIPIF 1 < 0 .
记 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 .
记 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,
所以, SKIPIF 1 < 0 在区间 SKIPIF 1 < 0 内单调递减. SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 在区间 SKIPIF 1 < 0 内单调递减.
由 SKIPIF 1 < 0 得 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
即 SKIPIF 1 < 0 .
[方法四]:构造函数法
由已知得 SKIPIF 1 < 0 ,令 SKIPIF 1 < 0 ,
不妨设 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 .
由(Ⅰ)知, SKIPIF 1 < 0 ,只需证 SKIPIF 1 < 0 .
证明 SKIPIF 1 < 0 同证法2.
再证明 SKIPIF 1 < 0 .令 SKIPIF 1 < 0 .
令 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 .
所以 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 在区间 SKIPIF 1 < 0 内单调递增.
因为 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0
又因为 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
即 SKIPIF 1 < 0 .
因为 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 .
综上,有 SKIPIF 1 < 0 结论得证.
【整体点评】(2)方法一:等价转化是处理导数问题的常见方法,其中利用的对称差函数,构造函数的思想,这些都是导数问题必备的知识和技能.
方法二:等价转化是常见的数学思想,构造对称差函数是最基本的极值点偏移问题的处理策略.
方法三:比值代换是一种将双变量问题化为单变量问题的有效途径,然后构造函数利用函数的单调性证明题中的不等式即可.
方法四:构造函数之后想办法出现关于 SKIPIF 1 < 0 的式子,这是本方法证明不等式的关键思想所在.
38.(2022·全国·统考高考真题)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.
【点睛】思路点睛:函数参数的不等式的恒成立问题,应该利用导数讨论函数的单调性,注意结合端点处导数的符号合理分类讨论,导数背景下数列不等式的证明,应根据已有的函数不等式合理构建数列不等式.
39.(2022·重庆永川·重庆市永川北山中学校校考模拟预测)已知函数 SKIPIF 1 < 0 .
(1)讨论 SKIPIF 1 < 0 的单调性;
(2)若 SKIPIF 1 < 0 存在两个极值点 SKIPIF 1 < 0 ,证明: SKIPIF 1 < 0 .
【答案】(1)答案见解析;(2)证明见解析.
【分析】(1)首先确定函数的定义域,函数求导,再对 SKIPIF 1 < 0 进行分类讨论,从而确定出导数在相应区间上的符号,即可求得函数的单调区间;
(2)方法一:根据 SKIPIF 1 < 0 存在两个极值点,结合第一问的结论,可以确定 SKIPIF 1 < 0 ,令 SKIPIF 1 < 0 ,得到两个极值点 SKIPIF 1 < 0 是方程 SKIPIF 1 < 0 的两个不等的正实根,利用韦达定理将其转换,构造新函数证得结果.
【详解】(1) SKIPIF 1 < 0 的定义域为 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 .
(i)若 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,当且仅当 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 时 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 单调递减.
(ii)若 SKIPIF 1 < 0 ,令 SKIPIF 1 < 0 得, SKIPIF 1 < 0 或 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 单调递减,在 SKIPIF 1 < 0 单调递增.
(2)[方法一]:【通性通法】消元
由(1)知, SKIPIF 1 < 0 存在两个极值点当且仅当 SKIPIF 1 < 0 .
由于 SKIPIF 1 < 0 的两个极值点 SKIPIF 1 < 0 满足 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,不妨设 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 .由于
SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 等价于 SKIPIF 1 < 0 .
设函数 SKIPIF 1 < 0 ,由(1)知, SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 单调递减,又 SKIPIF 1 < 0 ,从而当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 .
[方法二]:【通性通法】消元
由(1)知 SKIPIF 1 < 0 且 SKIPIF 1 < 0 是方程 SKIPIF 1 < 0 的两根,不妨设 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 .此时 SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 .
欲证不等式成立,只需证 SKIPIF 1 < 0 .
因为 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,只需证 SKIPIF 1 < 0 .
令 SKIPIF 1 < 0 ,
所以, SKIPIF 1 < 0 在区间 SKIPIF 1 < 0 内单调递减,且 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,即证.
[方法三]:硬算
因为 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 有两个相异的正根 SKIPIF 1 < 0 (不妨设 SKIPIF 1 < 0 ).
则 SKIPIF 1 < 0 且 SKIPIF 1 < 0 即 SKIPIF 1 < 0 .
所以 SKIPIF 1 < 0 .
而 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 .
设 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 .
所以 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上递减, SKIPIF 1 < 0 ,问题得证.
[方法四]:【最优解】对数平均不等式的应用
由(1)知, SKIPIF 1 < 0 存在两个极值点当且仅当 SKIPIF 1 < 0 .
由于 SKIPIF 1 < 0 的两个极值点 SKIPIF 1 < 0 满足 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 .不妨设 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 .由于 SKIPIF 1 < 0 .
由对数平均不等式可得 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 .
故 SKIPIF 1 < 0 .
【整体点评】(2)方法一:根据消元思想,先找到极值点之间的关系,再消元转化为一个未知元的不等式恒成立问题,属于通性通法;
方法二:同方法一,只是消元字母不一样;
方法三:直接硬算出极值点,然后代入求证,计算稍显复杂;
方法四:根据式子形式利用对数平均不等式放缩,证明简洁,是该题的最优解.
40.(2023·全国·高三专题练习)设a,b为实数,且 SKIPIF 1 < 0 ,函数 SKIPIF 1 < 0
(1)求函数 SKIPIF 1 < 0 的单调区间;
(2)若对任意 SKIPIF 1 < 0 ,函数 SKIPIF 1 < 0 有两个不同的零点,求a的取值范围;
(3)当 SKIPIF 1 < 0 时,证明:对任意 SKIPIF 1 < 0 ,函数 SKIPIF 1 < 0 有两个不同的零点 SKIPIF 1 < 0 ,满足 SKIPIF 1 < 0 .
(注: SKIPIF 1 < 0 是自然对数的底数)
【答案】(1) SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增; SKIPIF 1 < 0 时,函数的单调减区间为 SKIPIF 1 < 0 ,单调增区间为 SKIPIF 1 < 0 ;
(2) SKIPIF 1 < 0 ;
(3)证明见解析.
【分析】(1)首先求得导函数的解析式,然后分类讨论即可确定函数的单调性;
(2)将原问题进行等价转化,然后构造新函数,利用导函数研究函数的性质并进行放缩即可确定实数a的取值范围;
(3)方法一:结合(2)的结论将原问题进行等价变形,然后利用分析法即可证得题中的结论成立.
【详解】(1) SKIPIF 1 < 0 ,
①若 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增;
②若 SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 单调递减,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 单调递增.
综上可得, SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增;
SKIPIF 1 < 0 时,函数的单调减区间为 SKIPIF 1 < 0 ,单调增区间为 SKIPIF 1 < 0 .
(2) SKIPIF 1 < 0 有2个不同零点 SKIPIF 1 < 0 有2个不同解 SKIPIF 1 < 0 有2个不同的解,
令 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,
记 SKIPIF 1 < 0 ,
记 SKIPIF 1 < 0 ,
又 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,
则 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 单调递减, SKIPIF 1 < 0 单调递增, SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 .
即实数 SKIPIF 1 < 0 的取值范围是 SKIPIF 1 < 0 .
(3)[方法一]【最优解】:
SKIPIF 1 < 0 有2个不同零点,则 SKIPIF 1 < 0 ,故函数的零点一定为正数.
由(2)可知有2个不同零点,记较大者为 SKIPIF 1 < 0 ,较小者为 SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
注意到函数 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,
故 SKIPIF 1 < 0 ,又由 SKIPIF 1 < 0 知 SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
要证 SKIPIF 1 < 0 ,只需 SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 且关于 SKIPIF 1 < 0 的函数 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递增,
所以只需证 SKIPIF 1 < 0 ,
只需证 SKIPIF 1 < 0 ,
只需证 SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,只需证 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 时为正,
由于 SKIPIF 1 < 0 ,故函数 SKIPIF 1 < 0 单调递增,
又 SKIPIF 1 < 0 ,故 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 时为正,
从而题中的不等式得证.
[方法二]:分析+放缩法
SKIPIF 1 < 0 有2个不同零点 SKIPIF 1 < 0 ,不妨设 SKIPIF 1 < 0 ,由 SKIPIF 1 < 0 得 SKIPIF 1 < 0 (其中 SKIPIF 1 < 0 ).
且 SKIPIF 1 < 0 .
要证 SKIPIF 1 < 0 ,只需证 SKIPIF 1 < 0 ,即证 SKIPIF 1 < 0 ,只需证 SKIPIF 1 < 0 .
又 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 .
所以只需证 SKIPIF 1 < 0 .而 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
又 SKIPIF 1 < 0 ,所以只需证 SKIPIF 1 < 0 .
所以 SKIPIF 1 < 0 ,原命题得证.
[方法三]:
若 SKIPIF 1 < 0 且 SKIPIF 1 < 0 ,则满足 SKIPIF 1 < 0 且 SKIPIF 1 < 0 ,由(Ⅱ)知 SKIPIF 1 < 0 有两个零点 SKIPIF 1 < 0 且 SKIPIF 1 < 0 .
又 SKIPIF 1 < 0 ,故进一步有 SKIPIF 1 < 0 .
由 SKIPIF 1 < 0 可得 SKIPIF 1 < 0 且 SKIPIF 1 < 0 ,从而 SKIPIF 1 < 0 ..
因为 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,
故只需证 SKIPIF 1 < 0 .
又因为 SKIPIF 1 < 0 在区间 SKIPIF 1 < 0 内单调递增,故只需证 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,注意 SKIPIF 1 < 0 时有 SKIPIF 1 < 0 ,故不等式成立.
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
0
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
+
0
-
0
+
SKIPIF 1 < 0
单增
极大值
单减
极小值
单增
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
0
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
-
0
+
0
-
SKIPIF 1 < 0
单减
极小值
单增
极大值
单减
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