24届高三二轮复习函数与导函数专题3——函数与导函数(三)续原卷及教师版
展开一、三角同构比较大小
1.(2022·河南焦作·统考三模)设,,,则( )
A.B.
C.D.
2.(2022·江苏苏州·校联考模拟预测)若x,,,则( )
A.B.C.D.
3.(2023下·浙江·高三校联考开学考试)设,,,则( )
A.B.
C.D.
4.(2023·全国·高三专题练习)若,,则的大小关系是( )
A.B.C.D.的大小不能确定
5.(2023·山东·沂水县第一中学校联考模拟预测)已知,,,其中为自然对数的底数,则,,的大小关系是( )
A.B.
C.D.
6.(2022下·陕西西安·高二长安一中校考期末)已知,且,其中e为自然对数的底数,则下列选项中一定成立的是( )
A.B.C.D.
7.(2023下·湖北·高二统考期末)已知,,,则( )
A.B.
C.D.
8.(2022下·广东广州·高二广州市玉岩中学校考期中)已知,下列不等式,成立的一个是( )
A.B.C.D.
9.(2022上·河南郑州·高三郑州市第七中学校考阶段练习)已知,则( )
A.B.C.D.
10.(2023下·江西宜春·高二校联考期末)已知,则( )
A.B.C.D.
11.(2022·辽宁·辽宁实验中学校考模拟预测)若,,,则a,b,c的大小关系为( )
A.B.C.D.
二、帕德近似和泰勒公式的麦克劳林展开比较大小
12.(2023下·重庆江北·高二重庆十八中校考期中)已知,,,则( )
A.B.
C.D.
13.(2023·全国·高三专题练习)已知,,,则( )
A.B.C.D.
14.(2023·全国·高三专题练习)已知,,,则( )
A.B.C.D.
15.(2023·全国·高三专题练习)已知,,,则( )
A.B.C.D.
16.(2023·全国·高三专题练习)已知,,,则( )
A.B.C.D.
17.(2023·全国·高三专题练习)已知,则( )
A.B.C.D.
18.(2023·全国·高三专题练习)已知,则( )
A.B.C.D.
19.(2022·全国·统考高考真题)设,则( )
A.B.C.D.
20.(2021·全国·统考高考真题)设,,.则( )
A.B.C.D.
21.(2020·全国·统考高考真题)已知55<84,134<85.设a=lg53,b=lg85,c=lg138,则( )
A.a三、取大函数五种方法
22.(2024·河南·统考模拟预测)以表示数集中最大的数.设,已知或,则的最小值为 .
23.(2015上·上海浦东新·高一上海市建平中学校考期中)设x,y是正实数,记S为x,,中的最小值,则S的最大值为 .
24.(2020下·安徽六安·高三六安一中校考阶段练习)用表示中的最大值,若,则的最小值为( )
A.0B.1C.2D.3
25.(2011上·广东梅州·高一统考期末)用b,表示a,b,c三个数中的最小值设,则的最大值为 .
26.(2016·浙江绍兴·统考二模)定义,若实数,满足,则的最小值为( )
A.B.C.D.
四、maxmin函数恒成立问题
27.(2016上·江西抚州·高三校联考期中)记表示m,n中的最大值,如.已知函数,.
(1)设,求函数在上的零点个数;
(2)试探讨是否存在实数,使得对恒成立?若存在,求a的取值范围;若不存在,说明理由.
28.(2018·河北衡水·统考一模)已知函数.
(1)若函数,试研究函数的极值情况;
(2)记函数在区间内的零点为,记,若在区间内有两个不等实根,证明:.
29.(2021·四川成都·校联考三模)已知函数.
(1)讨论函数的单调性;
(2)设函数(为自然对数的底数)在区间内的零点为,记(其中表示,中的较小值),若在区间内有两个不相等的实数根,,证明:.
30.(2019·云南·统考一模)已知是自然对数的底数,函数与的定义域都是.
(1)求函数在点处的切线方程;
(2)求证:函数只有一个零点,且;
(3)用表示,的最小值,设,,若函数在上为增函数,求实数的取值范围.
31.(2019·浙江嘉兴·统考模拟预测)已知函数.
(I)若是上的单调函数,求实数的取值范围;
(Ⅱ)当时,记的最小值为,证明:.
五、最值函数的零点问题
32.(2021上·福建·高一福州三中校考期末)已知函数,.
(1)若函数的定义域为,求实数的取值范围;
(2)若函数在上单调递减,求实数的取值范围;
(3)用表示,中的最小值,设函数,讨论零点的个数.
33.(2019上·河北石家庄·高三石家庄二中校联考阶段练习)已知函数,其中e为自然对数的底数.
(1)讨论函数的单调性;
(2)用表示中较大者,记函数.若函数在上恰有2个零点,求实数a的取值范围.
34.(2019·河南·高三校联考阶段练习)已知函数,其中.
(1)证明:;
(2)若,证明;
(3)用表示和中的较大值,设函数,讨论函数在上的零点的个数.
35.(2021·福建南平·统考二模)已知函数,,其中.
(1)讨论函数的单调性,并求不等式的解集;
(2)若,证明:当时,;
(3)用表示,中的最大值,设函数,若在上恒成立,求实数的取值范围.
36.(2021上·福建龙岩·高三福建省龙岩第一中学校考期中)已知函数,,其中.
(1)讨论函数的单调性;
(2)用表示m,n的最大值,记,讨论函数的零点个数
参考答案:
1.A
【详解】因为,所以.
设,
则,
令,则.
当时,,,,
所以,所以当时,,
所以在上单调递增,
从而,
因此,即.
综上可得.
故选:A
【点睛】比较函数值的大小,要结合函数值的特点,选择不同的方法,本题中,可以作差进行比较大小,而的大小比较,则需要构造函数,由导函数得到其单调性,从而比较出大小,有难度,属于难题.
2.C
【分析】利用可得,再利用同构可判断的大小关系,从而可得正确的选项.
【详解】设,则(不恒为零),
故在上为增函数,故,
所以,故在上恒成立,
所以,
但为上为增函数,故即,
所以C成立,D错误.
取,考虑的解,
若,则,矛盾,
故即,此时,故B错误.
取,考虑,
若,则,矛盾,
故,此时,此时,故A错误,
故选:C.
【点睛】思路点睛:多元方程隐含的不等式关系,往往需要把方程放缩为不等式,再根据函数的单调性来判断,注意利用同构来构建新函数.
3.B
【分析】先构造函数,和并分析单调性得出
,时,,并取特殊值得出
,根据构造函数单调性分析即可得出结果.
【详解】设,则,在时,,在时,,
所以,即,所以对任意均成立.取,
有,所以.
再取,可得,两边取倒数,即,
所以,
又当时,设,,则,
,即和在均递增,
所以,,即时,,所以
,
由在单调递增,可得,即.
故选:B
【点睛】方法点睛:
(1)对于实数比较大小我们通常观察式子结构,构造出对应的函数,然后利用函数单调性分析.
(2)作差法是比较两个数值大小最常用的方法,看其值是正还是负,从而确定所比较的大小.
(3)当直接无法比较的时候,往往需要取适当的“媒介”数(通常以“0”,或“1”为媒介),
分别与要比较的数比较,从而间接得出两数的大小.
4.A
【分析】根据条件构造函数,利用导数判断函数的单调性,利用单调性比较大小即可.
【详解】令,则,
令,则,
因为,所以,故,
所以在上是单调递减,则,
故,所以在上是减函数,
所以由得,即,
故,即.
故选:A.
5.B
【分析】构造的结构特征,构造,,求导后得到其单调性,得到,再构造,和,,求导得到其单调性,得到,即,从而得到.
【详解】,
令,,
令,则,
当时,,所以在上单调递增,
又,所以,
又,所以在上恒成立,
所以,即,即,
令,,
所以,
因为,所以,所以在上单调递减,
所以,即在恒成立,
所以,
令,,
所以,
因为,所以,
故在上单调递减,
所以,即在恒成立,
当时,,
故,即,
综上,
故选:B
【点睛】构造函数比较大小是高考热点和难点,结合代数式的特点,选择适当的函数,通过导函数研究出函数的单调性,从而比较出代数式的大小.
6.C
【分析】通过构造函数,利用函数的单调性以及式子的结构特征进行分析.
【详解】因为,所以,
令,所以,对函数求导:
, 由有:,
由有:,所以在单调递增,在
单调递减,因为,由有:,
故A错误;
因为,所以,由有:,
故D错误;
因为,所以,
因为,所以,所以,故C正确;
令 有:
=,当,.所以
在单调递增,当时,,
即,又,所以,
因为,所以,因为在
内单调递减,所以,即,故B错误.
故选:C.
7.B
【分析】通过构造,,三个函数,将三个数与进行比较,得到,;
再通过构造,,通过二次求导的方法比较b和c的大小即可得到答案.
【详解】先比较和的大小:
构造,
则对恒成立,则在单调递增,
此时,当且仅当时取等,
所以,则;
构造,
则对恒成立,则在单调递减,
此时,当且仅当时取等,
所以,则;
构造,
则对恒成立,则在单调递减,
此时,当且仅当时取等,
所以,则;
则,;
下面比较b和c的大小:
设,,
,
设,,,
易知在上单调递增,则,
所以在上单调递减,,
即在上恒成立,则在上单调递减,
由,则,即,则.
综上,
故选:B
【点睛】方法点睛:本题考查通过导数的综合运用.比大小问题要熟悉各类常见的放缩,找出结构的相同之处,通过构造函数,运用导数这一工具,对数据进行大小的比较.
8.D
【分析】在时,构造函数,探讨它们的单调性即可分别判断选项A,B,C,D作答.
【详解】因,则令,,,
显然函数在上递减,在上递增,
即函数在上不单调,而,则不能比较与的大小,A不是;
因,则令,,,
显然函数在上递增,在上递减,在上不单调,而,则不能比较与的大小,B不是;
因,则令,,,
函数在上单调递减,由,得,即,C不是;
因,则令,,,
函数在上单调递增,由,得,即,D是.
故选:D
【点睛】思路点睛:某些涉及数或式大小关系问题,细心探求变量关系,构造函数,利用函数的单调性求解.
9.A
【分析】由结合三角函数的性质可得;构造函数,利用导数可得,即可得解.
【详解】[方法一]:构造函数
因为当
故,故,所以;
设,
,所以在单调递增,
故,所以,
所以,所以,故选A
[方法二]:不等式放缩
因为当,
取得:,故
,其中,且
当时,,及
此时,
故,故
所以,所以,故选A
[方法三]:泰勒展开
设,则,,
,计算得,故选A.
[方法四]:构造函数
因为,因为当,所以,即,所以;设,,所以在单调递增,则,所以,所以,所以,
故选:A.
[方法五]:【最优解】不等式放缩
因为,因为当,所以,即,所以;因为当,取得,故,所以.
故选:A.
【整体点评】方法4:利用函数的单调性比较大小,是常见思路,难点在于构造合适的函数,属于通性通法;
方法5:利用二倍角公式以及不等式放缩,即可得出大小关系,属于最优解.
10.B
【分析】由结合三角函数的性质与导数可得;构造函数,利用导数可得,即可得解.
【详解】当时,令,,
则,,
故和在上单调递增,
故,,
且,.
即当时,
因为,所以,即,所以;
设,,所以在单调递增,
则,所以,所以,所以,
故选:B.
11.A
【分析】构造函数,利用导数说明函数的单调性,即可判断,再构造函数,,利用导数说明函数的单调性,即可判断,即可得解;
【详解】解:令,则,则在定义域上单调递减,所以,即,所以,即,令,,则,因为,所以,令,,则,即在上单调递减,所以,所以,即在上单调递增,所以,即,即,即,综上可得;
故选:A
12.B
【分析】方法一:利用导数可求得,分别代入和,整理可得的大小关系.
【详解】方法一:(构造函数)
令,则,
所以在上单调递增,所以,
即,所以,则,即;
令,则,
当时,;当时,;
所以在上单调递增,在上单调递减,所以,
所以(当且仅当时取等号),所以,
即(当且仅当时取等号),所以,即,
综上所述:.
故选:B.
方法二:(帕德逼近)
,
,
,所以.
故选:B.
13.B
【分析】应用帕德逼近公式估算各值,比较大小关系即可.
【详解】利用帕德逼近可得,
综上,.
故选:B.
14.B
【分析】应用帕德逼近估算各值的近似值,比较大小关系.
【详解】,,
,
综上,.
故选:B
15.A
【分析】应用帕德逼近公式估算各值,比较大小关系即可.
【详解】,
,
.
综上,.
故选:A
16.D
【分析】根据帕德逼近公式展开计算即可.
【详解】帕德逼近
,
,
,综上.
故选:D
17.B
【分析】由,的帕德逼近公式求出的近似值比较大小即可.
【详解】由,的帕德逼近公式:,,得
,
,
,
故选:B.
18.B
【分析】由,,的帕德逼近公式求出的近似值,从而可比较大小.
【详解】由,,的帕德逼近公式:,,,得
,
,
,
故选:B.
19.C
【分析】构造函数, 导数判断其单调性,由此确定的大小.
【详解】方法一:构造法
设,因为,
当时,,当时,
所以函数在单调递减,在上单调递增,
所以,所以,故,即,
所以,所以,故,所以,
故,
设,则,
令,,
当时,,函数单调递减,
当时,,函数单调递增,
又,
所以当时,,
所以当时,,函数单调递增,
所以,即,所以
故选:C.
方法二:比较法
解: , , ,
① ,
令
则 ,
故 在 上单调递减,
可得 ,即 ,所以 ;
② ,
令
则 ,
令 ,所以 ,
所以 在 上单调递增,可得 ,即 ,
所以 在 上单调递增,可得 ,即 ,所以
故
20.B
【分析】利用对数的运算和对数函数的单调性不难对a,b的大小作出判定,对于a与c,b与c的大小关系,将0.01换成x,分别构造函数,,利用导数分析其在0的右侧包括0.01的较小范围内的单调性,结合f(0)=0,g(0)=0即可得出a与c,b与c的大小关系.
【详解】[方法一]:
,
所以;
下面比较与的大小关系.
记,则,,
由于
所以当0
所以,即,即;
令,则,,
由于,在x>0时,,
所以,即函数在[0,+∞)上单调递减,所以,即,即b
故选:B.
[方法二]:
令
,即函数在(1,+∞)上单调递减
令
,即函数在(1,3)上单调递增
综上,,
故选:B.
【点睛】本题考查比较大小问题,难度较大,关键难点是将各个值中的共同的量用变量替换,构造函数,利用导数研究相应函数的单调性,进而比较大小,这样的问题,凭借近似估计计算往往是无法解决的.
21.A
【分析】由题意可得、、,利用作商法以及基本不等式可得出、的大小关系,由,得,结合可得出,由,得,结合,可得出,综合可得出、、的大小关系.
【详解】由题意可知、、,,;
由,得,由,得,,可得;
由,得,由,得,,可得.
综上所述,.
故选:A.
【点睛】本题考查对数式的大小比较,涉及基本不等式、对数式与指数式的互化以及指数函数单调性的应用,考查推理能力,属于中等题.
22./0.2
【分析】利用换元法可得,进而根据不等式的性质,分情况讨论求解.
【详解】令其中,
所以,
若,则,故,
令,
因此,故,则,
若,则,即,
,
则,故,则,
当且仅当且时等号成立,
如取时可满足等号成立,
综上可知的最小值为,
故答案为:
【点睛】关键点睛:本题的关键是利用换元法,在和前提下进行合理分类讨论,根据题意得到相对应的不等式组,注意题目的条件关键词是“或”.
23.
【分析】设,通过的分类讨论,结合不等式的缩放和基本不等式可求解.
【详解】方法一:设, 当时,
不妨设,
①当时,
②当时,,
若,则;
若,则;
③当时,,,
;
④当时,,,
同理,当时,可以证明
综上所述:S的最大值为.
方法二:由题意知,,则,
所以,解得,故S的最大值为.
故答案为:
【点睛】本题考查了不等式的性质,分类讨论的思想方法,考查了推理能力与计算能力,属于中档题.
24.B
【解析】令,求出分界点,结合函数的图像进行讨论,求出,进而可求最小值.
【详解】解:可知当时,,此时.
当时,可得,此时
当时,,此时.综上,
可得当或时取得最小值1
故选:B.
【点睛】本题考查了函数的最值,考查了分段函数.求函数最值时,常用的方法有图像法,单调性法,导数法.对于分段函数求最值时,往往画出函数图像进行分析求值.
25.6
【分析】在同一坐标系内画出三个函数,,的图象,以此作出函数图象,观察最大值的位置,通过求函数值,解出最大值.
【详解】是减函数,是增函数,是增函数,令,,此时,,如图:
与交点是A、B,与的交点为C(4,6),由上图可知的图象如下:
C为最高点,而C(4,6),所以最大值为6.
故答案为6.
【点睛】本题考查了函数的概念、图象、最值问题.利用了数形结合的方法.解答本题的关键是通过题意得出的简图.
26.B
【分析】分析可得当,满足①当,时,②当,时,从而化简,作出可行域,平移直线,从而求最小值.
【详解】解:实数,满足时,
可得①当,时,
,,
则,,,
由,,
即有,;
②当,时,
,,
显然,
即有,.
综上可得,,
作出,满足的可行域,如图
画出直线,
平移,当经过点时,取得最小值.
故当,时,有最小值2,
故选:B
27.(1)2;(2)存在,.
【分析】(1)利用导数求出的单调区间及最值,结合图像即可判定;(2)构造函数,对该函数在的最大值进行分类讨论求解,只需要最大值小于0即可.
【详解】(1)设,则.
当时,,单调递增;当时,,单调递减;
所,所以,即,所以.
设,结合与在上的图象可知,
这两个函数的图象在内有两个交点,
即在上的零点个数为2(或由方程在内有两根可得).
(2)假设存在实数,使得对恒成立,
则对恒成立,
即对恒成立,
①设,则,
当时,,单调递增;当时,,单调递减.
所以,
当即时,,所以,因为,所以,
故当时,对恒成立;
当,即时,在上递减,
所以.
因为,所以,
故当时,对恒成立.
②若对恒成立,
则,
所以.
由①②得,.
故存在实数,使得对恒成立,且a的取值范围为.
【点睛】此题考查导数的应用,利用导函数研究函数的单调性,图像,零点等问题,含参问题因为参数取不同范围导致函数单调性发生变化,所以一般分类讨论,属于较难题目.
28.(1)答案见解析;(2)证明见解析.
【解析】(1)由求出,分别讨论与的关系,从而求出,时的范围,可得函数的增减区间,根据单调性可得函数的极值情况;(2)先证明,即在区间内单调递增,根据零点存在性定理,存在,使得,可得以,要证,只需证,即,记,其中,利用导数可证明单调递增,故当时,,即可得,进而可得结果.
【详解】解:(1)由题意,得,
故,
故,
.
令,得
①当时,,
或;
,
所以在,上单调递增,在上单调递减;
所以在处取极大值,
在处取极小值.
②当时,,恒成立,所以不存在极值;
③当时,,或;
,
所以在,上单调递增,在上单调递减;
所以在处取极大值,
在处取极小值.
综上,当时,在处取极大值,在处取极小值;当时,不存在极值;时,在处取极大值,在处取极小值.
(2),定义域为,
,而,
故,即在区间内单调递增
又,,
且在区间内的图象连续不断,
故根据零点存在性定理,有在区间内有且仅有唯一零点.
所以存在,使得,
且当时,;
当时,,
所以
当时,,
由得单调递增;
当时,,
由得单调递减;
若在区间内有两个不等实根()
则.
要证,即证
又,而在区间内单调递减,
故可证,
又由,
即证,
即
记,其中
记,则,
当时,;
当时,,
故
而,故,
而,
所以,
因此,
即单调递增,故当时,,
即,故,得证.
【点睛】本题考查分类讨论求函数的极值以及零点偏移证明不等式.
方法点睛:
(1)根据零点判断两根的范围;
(2)由证明的结果逆推关系式,一般为要想证明,只需证,再根据的范围以及函数的单调性寻找要证明的关系式;
(3)根据同为零点的关系替换,即转化为证明;
(4)对函数求导,求单调性证明即可.
29.(1)答案见解析;(2)证明见解析.
【分析】(1)由题设有,讨论、判断的符号,进而确定的单调性;
(2)由题意得,研究在上的符号,由区间单调性结合零点存在性定理确定存在使得,根据题设定义写出解析式,应用导数研究单调性,进而应用分析法:要证只需要证,构造函数,应用导数研究单调性并确定,即可证结论.
【详解】(1)的定义域为,
当时,恒成立,所以在上单调递增;
当时,令有,
∴当时,,单调递增,
当时,,单调递减.
综上所述:
当时,在上单调递增;
当时,在上单调递增,在上单调递减.
(2)且定义域为,
∴,而在上,即在区间内单调递增,又,,且在区间内的图像连续不断,
∴根据零点存在性定理,有在区间内有且仅有唯一零点.
∴存在,使得,即,
∴当时,,即;当时,,即,
∴可得,
当时,,由得单调递增;
当时,,由得单调递减:
若在区间内有两个不相等的实数根,,则,
∴要证,需证,又,而在内递减,
故可证,又,即证,即
下证:记,,由知:,
记,则:当时,;当时,,故,而,所以,
由,可知.
∴,即单调递增,
∴当时,,即,故,得证.
【点睛】关键点点睛:
(1)分类讨论参数的范围,应用导数在对应区间的符号研究函数的单调性;
(2)由导数研究在上零点的个数,写出解析式并判断单调性,利用分析法:将要证明的结论转化为函数不等式恒成立.
30.(1)(2)见证明(3)
【分析】(1)利用导数的几何意义求函数在点处的切线方程为.(2)先计算得,所以存在零点,且.再证明在上是减函数,即得证函数只有一个零点,且.(3)由题得,
在为增函数在,恒成立,即在区间上恒成立. 设,只需证明,再利导数求得的最小值,.
【详解】(1)∵,
∴切线的斜率,.
∴函数在点处的切线方程为.
(2)证明:∵,,
∴,,,
∴存在零点,且.
∵,
∴当时,;
当时,由得
.
∴在上是减函数.
∴若,,,则.
∴函数只有一个零点,且.
(3)解:,故,
∵函数只有一个零点,
∴,即.
∴.
∴在为增函数在,恒成立.
当时,即在区间上恒成立.
设,只需,
,在单调减,在单调增.
的最小值,.
当时,,由上述得,则在恒成立.
综上述,实数的取值范围是.
【点睛】本题主要考查导数的几何意义和切线的方程的求法,考查利用导数研究函数的零点问题,考查利用导数研究函数的恒成立问题和最值问题,意在考查学生对这些知识的理解掌握水平和分析推理能力.
31.(Ⅰ);(Ⅱ)见解析
【分析】(I)问题转化为或恒成立,令g(x)=,通过求导求出g(x)的最小值,从而求出a的范围
(Ⅱ)由(I)可得当时,在有唯一的,使得a= 且得到,从而得到的最小值为,分解因式分析正负可证得左边成立,再通过构造函数,求导分析得到最大值,证得结论.
【详解】(I)求导得,由题意知,
设,则,在递减,在上递增,
即是的极小值点,所以,
要使是上的单调函数,即或恒成立,只有.
(Ⅱ)令,即a=xlnx,在上递增,
当时,在有唯一的,使得a=
又由的单调性,知,即,
所以的最小值为,将代入,
得,
从而知,
另一方面,记,求导得,
当时,所以是的唯一极大值点,即,
有,
综上所述,.
【点睛】本题考查了函数的单调性、最值问题,考查导数的应用,考查了构造法的技巧及分析问题的能力,属于难题.
32.(1);(2);(3)答案见解析.
【解析】(1)由对数函数的性质及函数的定义域为,利用判别式,列出不等式,即可求解;
(2)由函数,结合对数函数的性质和复合函数的单调性的判定方法,列出不等式组,即可求解;
(3)根据函数,先分,和三种情况讨论,再结合二次函数的性质,分,和三种情况讨论,即可求解.
【详解】(1)由题意,函数,
因为该函数的定义域为,则对任意恒成立,
可得,解得,
即实数的取值范围.
(2)由函数,若在上单调递减,
则问题等价于在上恒成立,且在上单调递增,
即,解得,所以实数的取值范围是.
(3)当时,,所以当时,,
所以在上没有零点;
当时,,,
若即时,,
此时是函数的一个零点;
若即时,,
此时不是函数的一个零点;
当时,因为,则函数的零点个数等价于函数的零点个数,
①当,即时,,则,
函数在上没有零点;
②当即时,函数有且只有一个零点,
若,由可得,则函数在上没有零点;
若,由可得,则函数在上有1个零点;
③当,即或时,函数有两个零点,
不妨设为且,
当时,,,
所以,则在上没有零点;
当时,,,所以,
当即时,,所以,则,,
所以此时在上有且只有一个零点;
当,即时,对称轴,且,
所以,在上有两个零点,
综上所述:
当或时,有一个零点;
当或时,有两个零点;
当时,有三个零点.
【点睛】方法点睛:已知函数有零点(方程有根)求参数值(取值范围)常用的方法:
(1)直接法:直接求解方程得到方程的根,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,转化成求函数的值域问题加以解决;
(3)数形结合法:先对解析式变形,进而构造两个函数,然后在同一平面直角坐标系中画出函数的图象,利用数形结合的方法求解
33.(1)函数的单调递增区间为和,单调递减区间为;(2).
【分析】(1)由题可得,结合的范围判断的正负,即可求解;
(2)结合导数及函数的零点的判定定理,分类讨论进行求解
【详解】(1),
①当时,,
∴函数在内单调递增;
②当时,令,解得或,
当或时,,则单调递增,
当时,,则单调递减,
∴函数的单调递增区间为和,单调递减区间为
(2)(Ⅰ)当时,所以在上无零点;
(Ⅱ)当时,,
①若,即,则是的一个零点;
②若,即,则不是的零点
(Ⅲ)当时,,所以此时只需考虑函数在上零点的情况,因为,所以
①当时,在上单调递增。又,所以
(ⅰ)当时,在上无零点;
(ⅱ)当时,,又,所以此时在上恰有一个零点;
②当时,令,得,由,得;由,得,所以在上单调递减,在上单调递增,
因为,,所以此时在上恰有一个零点,
综上,
【点睛】本题考查利用导数求函数单调区间,考查利用导数处理零点个数问题,考查运算能力,考查分类讨论思想
34.(1)见解析,(2)见解析,(3)见解析
【分析】(1)首先设函数,再求的单调性,根据单调性即可证明,即证.(2)由(1)知,再根据二次函数的性质即可证明.(3)首先对和的范围进行分类讨论得出和在的单调性和最值,再判断和的零点个数,从而得到的零点个数.
【详解】(1)设函数,则.
令得,则在上,,为增函数,
在上,,为减函数.
所以,即,即证.
(2)当时,由(1)知,.
前面的“”仅当时取等号.后面的“”仅当时取等号,
不能同时取到,所以.
(3)在区间上,,
所以,
所以在区间上不可能有零点.
下面只考虑区间上和处的情况.
由题意的定义域为,.
令可得(负值舍去).
在上为增函数,
在上,为减函数,
所以.
①当时,,所以.
因为在区间上,,且,
所以此时存在唯一的零点.
②当时,.
因为,所以.
所以.
于是恒成立.
结合函数的性质,可知此时存在唯一的零点.
③当时,,所以在上递增.
又因为,,
所以在区间上存在唯一的零点.
结合函数的性质,可知是唯一的零点.
综上所述:当时,在上有唯一的零点;
当时,在上也有1个零点.
【点睛】本题第一问和第二问考查利用导数证明不等式,第三问考查利用导数求函数的零点问题,同时考查分类讨论思想的应用,属于难题.
35.(1)在上是增函数,;(2)证明见解析;(3) .
【分析】(1)利用导数讨论的单调性,由,得到不等式的解集;
(2)利用导数讨论的单调性,求出最小值,即可证明;
(3)先判断当时,由恒成立得到恒成立;
再研究当时, ,只需在上恒成立即可.
利用分离参数法得到,利用导数研究,的极大值,求出a的范围.
【详解】(1),
当时,,,∴,
当时,,,∴,
当时,,
所以当时,,即在上是增函数;
又,所以的解集为.
(2).
由,得,,
则,即在上为增函数.
故,即.
(3)由(1)知,
当时,恒成立,故恒成立;
当时,,因为,要使得恒成立,
只要在上恒成立即可.
由,得.
设函数,,
则.
令,得.
随着变化,与的变化情况如下表所示:
所以在上单调递增,在上单调递减.
在上唯一的一个极大值,即极大值,故
综上所述,所求实数的取值范围为.
【点睛】导数是研究函数的单调性、极值(最值)最有效的工具,而函数是高中数学中重要的知识点,对导数的应用的考查主要从以下几个角度进行:
(1)考查导数的几何意义,往往与解析几何、微积分相联系.
(2)利用导数求函数的单调区间,判断单调性;已知单调性,求参数.
(3)利用导数求函数的最值(极值),解决生活中的优化问题.
(4)考查数形结合思想的应用.
36.(1)在R上是增函数
(2)答案见解析
【分析】(1)先对函数求导,然后由导数的正负可求得函数的单调区间,
(2)由(1)可知当时,,无零点,而当时,恒成立,所以的零点即为函数的零点,所以只要讨论函数在的零点个数,然后分,和讨论函数的零点即可
【详解】(1),
当时,,,∴,
当时,,,∴,
当时,,
所以当时,,即在R上是增函数.
(2)函数的定义域为,
由(1)得,函数在单调递增,,
当时,,又,
所以时,恒成立,即时,无零点,
当时,恒成立,所以的零点即为函数的零点
下面讨论函数在的零点个数:
,所以
①当时,因为,
又函数在区间递减,所以
即当时,,
所以单调递减,由得:当时,递增
当时,递减,
当时,,
当时,
又,
当时,函数有1个零点;
当时,函数有2个零点;
当时,函数有3个零点;
②当时,,由①得:当时,,递增,
当时,,递减,所以,,
所以当时函数有2个零点,
③当时,
,,即成立,由,
所以当时函数有1个零点.
综上所述:当或时,函数有1个零点;
当或时,函数有2个零点;
当时,函数有3个零点.
【点睛】关键点点睛:此题考查导数的应用,考查利用导数求函数的单调区间,考查利用导数研究函数的零点,解题的关键是结合的单调性,可得的零点即为函数的零点
只要讨论函数在的零点个数即可,考查转化思想和计算能力,属于难题
+
0
-
极大值
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