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2021届新高考二轮复习 专题7 函数的概念、图象与性质 基本初等函数、函数与方程 导数的简单应用 作业
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专题限时集训(七) 函数的概念、图象与性质 基本初等函数、函数与方程 导数的简单应用
1.(2020·全国卷Ⅰ)若2a+log2a=4b+2log4b,则( )
A.a>2b B.a<2b
C.a>b2 D.a
B [令f (x)=2x+log2x,因为y=2x在(0,+∞)上单调递增,y=log2x在(0,+∞)上单调递增,所以f (x)=2x+log2x在(0,+∞)上单调递增.又2a+log2a=4b+2log4b=22b+log2b<22b+log22b,所以f (a)
2.(2019·全国卷Ⅰ)已知a=log2 0.2,b=20.2,c=0.20.3,则( )
A.a<b<c B.a<c<b
C.c<a<b D.b<c<a
B [∵a=log20.2<0,b=20.2>1,c=0.20.3∈(0,1),∴a
3.(2016·全国卷Ⅰ)若a>b>1,0
A.ac<bc B.abc<bac
C.alogbc<blogac D.logac<logbc
C [∵y=xα,α∈(0,1)在(0,+∞)上是增函数,
∴当a>b>1,0<c<1时,ac>bc,选项A不正确.
∵y=xα,α∈(-1,0)在(0,+∞)上是减函数,
∴当a>b>1,0<c<1,即-1<c-1<0时,
ac-1<bc-1,即abc>bac,选项B不正确.
∵a>b>1,∴lg a>lg b>0,∴alg a>blg b>0,
∴>.又∵0<c<1,∴lg c<0.
∴<,∴alogbc<blogac,选项C正确.
同理可证logac>logbc,选项D不正确.]
4.(2017·全国卷Ⅰ)设x,y,z为正数,且2x=3y=5z,则( )
A.2x<3y<5z B.5z<2x<3y
C.3y<5z<2x D.3y<2x<5z
D [令t=2x=3y=5z,
∵x,y,z为正数,∴t>1.
则x=log2t=,同理,y=,z=.
∴2x-3y=-=
=>0,
∴2x>3y.
又∵2x-5z=-=
=<0,
∴2x<5z,
∴3y<2x<5z.
故选D.]
5.(2020·全国卷Ⅰ)函数f (x)=x4-2x3的图象在点(1,f (1))处的切线方程为( )
A.y=-2x-1 B.y=-2x+1
C.y=2x-3 D.y=2x+1
B [法一:∵f (x)=x4-2x3,∴f ′(x)=4x3-6x2,∴f ′(1)=-2,又f (1)=1-2=-1,∴所求的切线方程为y+1=-2(x-1),即y=-2x+1.故选B.
法二:∵f (x)=x4-2x3,∴f ′(x)=4x3-6x2,f ′(1)=-2,∴切线的斜率为-2,排除C,D.又f (1)=1-2=-1,∴切线过点(1,-1),排除A.故选B.]
6.(2019·全国卷Ⅰ)函数f (x)=在[-π,π]的图象大致为( )
A B
C D
D [∵f (-x)==-=-f (x),∴f (x)为奇函数,排除A;∵f (π)==>0,∴排除C;∵f (1)=,且sin 1>cos 1,∴f (1)>1,∴排除B.故选D.]
7.(2019·全国卷Ⅲ)函数y=在[-6,6]的图象大致为( )
B [因为f (x)=,所以f (-x)==-f (x),且x∈[-6,6],所以函数y=为奇函数,排除C;当x>0时,f (x)=>0恒成立,排除D;因为f (4)===≈7.97,排除A.故选B.]
8.(2018·全国卷Ⅱ)函数f (x)=的图象大致为( )
B [当x<0时,因为ex-e-x<0,所以此时f (x)=<0,故排除A、D;又f (1)=e->2,故排除C,选B.]
9.(2016·全国卷Ⅰ)函数y=2x2-e|x|在[-2,2]的图象大致为( )
D [∵f (x)=2x2-e|x|,x∈[-2,2]是偶函数,
又f (2)=8-e2∈(0,1),故排除A,B.
设g(x)=2x2-ex,则g′(x)=4x-ex.
又g′(0)<0,g′(2)>0,
∴g(x)在(0,2)内至少存在一个极值点,
∴f (x)=2x2-e|x|在(0,2)内至少存在一个极值点,排除C.故选D.]
10.(2015·全国卷Ⅱ)如图,长方形ABCD的边AB=2,BC=1,O是AB的中点.点P沿着边BC,CD与DA运动,记∠BOP=x.将动点P到A,B两点距离之和表示为x的函数f (x),则y=f (x)的图象大致为( )
A B C D
B [当x∈时,f (x)=tan x+,图象不会是直线段,从而排除A,C.
当x∈时,f =f =1+,
f =2.∵2<1+,
∴f
11.(2019·全国卷Ⅲ)已知曲线y=aex+xln x在点(1,ae)处的切线方程为y=2x+b,则( )
A.a=e,b=-1 B.a=e,b=1
C.a=e-1,b=1 D.a=e-1,b=-1
D [因为y′=aex+ln x+1,所以y′|x=1=ae+1,所以曲线在点(1,ae)处的切线方程为y-ae=(ae+1)(x-1),即y=(ae+1)x-1,所以解得]
12.(2018·全国卷Ⅰ)设函数f (x)=x3+(a-1)x2+ax.若f (x)为奇函数,则曲线y=f (x)在点(0,0)处的切线方程为( )
A.y=-2x B.y=-x
C.y=2x D.y=x
D [法一:因为函数f (x)=x3+(a-1)x2+ax为奇函数,所以f (-x)=-f (x),
所以(-x)3+(a-1)(-x)2+a(-x)=-[x3+(a-1)x2+ax],所以2(a-1)x2=0,因为x∈R,所以a=1,所以f (x)=x3+x,所以f ′(x)=3x2+1,所以f ′(0)=1,所以曲线y=f (x)在点(0,0)处的切线方程为y=x.故选D.
法二:因为函数f (x)=x3+(a-1)x2+ax为奇函数,所以f (-1)+f (1)=0,所以-1+a-1-a+(1+a-1+a)=0,解得a=1,所以f (x)=x3+x,所以f ′(x)=3x2+1,所以f ′(0)=1,所以曲线y=f (x)在点(0,0)处的切线方程为y=x.故选D.
法三:易知f (x)=x3+(a-1)x2+ax=x[x2+(a-1)x+a],因为f (x)为奇函数,所以函数g(x)=x2+(a-1)x+a为偶函数,所以a-1=0,解得a=1,所以f (x)=x3+x,所以f ′(x)=3x2+1,所以f ′(0)=1,所以曲线y=f (x)在点(0,0)处的切线方程为y=x.故选D.]
13.(2020·全国卷Ⅱ)设函数f (x)=x3-,则f (x)( )
A.是奇函数,且在(0,+∞)单调递增
B.是奇函数,且在(0,+∞)单调递减
C.是偶函数,且在(0,+∞)单调递增
D.是偶函数,且在(0,+∞)单调递减
A [法一:函数f (x)的定义域为(-∞,0)∪(0,+∞),因为f (-x)=(-x)3-=-x3+=-=-f (x),所以函数f (x)为奇函数,排除C,D.因为函数y=x3,y=-在(0,+∞)上为增函数,所以f (x)=x3-在(0,+∞)上为增函数,排除B,故选A.
法二:函数f (x)的定义域为(-∞,0)∪(0,+∞),因为f (-x)=(-x)3-=-x3+=-=-f (x),所以函数f (x)为奇函数,排除C,D.当x∈(0,+∞)时,由f (x)=x3-,得f ′(x)=3x2+>0,所以f (x)=x3-在(0,+∞)上为增函数,排除B,故选A.]
14.(2017·全国卷Ⅰ)函数f (x)在(-∞,+∞)单调递减,且为奇函数.若f (1)=-1,则满足-1≤f (x-2)≤1的x的取值范围是( )
A.[-2,2] B.[-1,1]
C.[0,4] D.[1,3]
D [∵f (x)为奇函数,∴f (-x)=-f (x).
∵f (1)=-1,∴f (-1)=-f (1)=1.
故由-1≤f (x-2)≤1,得f (1)≤f (x-2)≤f (-1).
又f (x)在(-∞,+∞)单调递减,∴-1≤x-2≤1,
∴1≤x≤3.
故选D.]
15.(2016·全国卷Ⅱ)已知函数f (x)(x∈R)满足f (-x)=2-f (x),若函数y=与y=f (x)图象的交点为(x1,y1),(x2,y2),…,(xm,ym),则(xi+yi)=( )
A.0 B.m
C.2m D.4m
B [因为f (-x)=2-f (x),所以f (-x)+f (x)=2.因为=0,=1,所以函数y=f (x)的图象关于点(0,1)对称.函数y==1+,故其图象也关于点(0,1)对称.所以函数y=与y=f (x)图象的交点(x1,y1),(x2,y2),…,(xm,ym)成对出现,且每一对均关于点(0,1)对称,所以xi=0,yi=2×=m,所以 (xi+yi)=m.]
16.(2017·全国卷Ⅲ)已知函数f (x)=x2-2x+a(ex-1+e-x+1)有唯一零点,则a=( )
A.- B.
C. D.1
C [法一:f (x)=x2-2x+a(ex-1+e-x+1)=(x-1)2+a[ex-1+e-(x-1)]-1,
令t=x-1,则g(t)=f (t+1)=t2+a(et+e-t)-1.
∵g(-t)=(-t)2+a(e-t+et)-1=g(t),
∴函数g(t)为偶函数.
∵f (x)有唯一零点,∴g(t)也有唯一零点.
又g(t)为偶函数,由偶函数的性质知g(0)=0,
∴2a-1=0,解得a=.
故选C.
法二:f (x)=0⇔a(ex-1+e-x+1)=-x2+2x.
ex-1+e-x+1≥2=2,
当且仅当x=1时取“=”.
-x2+2x=-(x-1)2+1≤1,当且仅当x=1时取“=”.
若a>0,则a(ex-1+e-x+1)≥2a,
要使f (x)有唯一零点,则必有2a=1,即a=.
若a≤0,则f (x)的零点不唯一.
故选C.]
17.(2020·天津高考)已知函数f (x)=若函数g(x)=f (x)-|kx2-2x|(k∈R)恰有4个零点,则k的取值范围是( )
A.∪(2,+∞)
B.∪(0,2)
C.(-∞,0)∪(0,2)
D.(-∞,0)∪(2,+∞)
D [由题意知函数g(x)=f (x)-|kx2-2x|恰有4个零点等价于方程f (x)-|kx2-2x|=0,即f (x)=|kx2-2x|有4个不同的根,即函数y=f (x)与y=|kx2-2x|的图象有4个不同的公共点.
当k=0时,在同一平面直角坐标系中,分别作出y=f (x)与y=|2x|的图象如图1所示,由图1知两图象只有2个不同的公共点,不满足题意.
图1
当k<0时,y=|kx2-2x|=,其图象的对称轴为直线x=<0,直线x=与y=|kx2-2x|的图象的交点为,点在直线y=-x上,在同一平面直角坐标系中,分别作出y=f (x)与y=|kx2-2x|的图象如图2所示,由图2易知函数y=f (x)与y=|kx2-2x|的图象有4个不同的公共点,满足题意.
图2
当k>0时,函数y=|kx2-2x|的图象与x轴的2个交点分别为原点(0,0)与,则当x>时,由kx2-2x=x3,得x2-kx+2=0,令Δ=k2-8=0,得k=2,此时在同一平面直角坐标系中,分别作出函数y=f (x)与y=|kx2-2x|的图象如图3所示,由图3知两图象有3个不同的公共点,不满足题意.令Δ=k2-8>0,得k>2,此时在同一平面直角坐标系中,分别作出函数y=f (x)与y=|kx2-2x|的图象如图4所示,由图4知两图象有4个不同的公共点,满足题意.令Δ=k2-8<0,得0<k<2,易知此时不满足题意.
图3 图4
综上可知,实数k的取值范围是(-∞,0)∪(2,+∞),故选D.]
18.(2015·全国卷Ⅰ)设函数f (x)=ex(2x-1)-ax+a,其中a<1,若存在唯一的整数x0使得f (x0)<0,则a的取值范围是( )
A. B. C. D.
D [∵f (0)=-1+a<0,∴x0=0.
又∵x0=0是唯一的使f (x)<0的整数,
∴
即解得a≥.
又∵a<1,∴≤a<1,经检验a=,符合题意.故选D.]
19.(2019·全国卷Ⅱ)设函数f (x)的定义域为R,满足f (x+1)=2f (x),且当x∈(0,1]时,f (x)=x(x-1).若对任意x∈(-∞,m],都有f (x)≥-,则m的取值范围是( )
A. B. C. D.
B [当-1<x≤0时,0<x+1≤1,则f (x)=f (x+1)=(x+1)x;当1<x≤2时,0<x-1≤1,则f (x)=2f (x-1)=2(x-1)(x-2);当2<x≤3时,0<x-2≤1,则f (x)=2f (x-1)=22f (x-2)=22(x-2)(x-3),……由此可得
f (x)=由此作出函数f (x)的图象,如图所示.由图可知当2<x≤3时,令22(x-2)(x-3)=-,整理,得(3x-7)(3x-8)=0,解得x=或x=,将这两个值标注在图中.要使对任意x∈(-∞,m]都有f (x)≥-,必有m≤,即实数m的取值范围是,故选B.
]
20.(2017·全国卷Ⅲ)设函数f (x)=则满足f (x)+f >1的x的取值范围是________.
[由题意知,可对不等式分x≤0,0三段讨论.
当x≤0时,原不等式为x+1+x+>1,解得x>-,
∴-<x≤0.
当01,显然成立.
当x>时,原不等式为2x+2x->1,显然成立.
综上可知,x>-.]
21.(2018·全国卷Ⅲ)函数f (x)=cos在[0,π]的零点个数为________.
3 [由题意知,cos=0,所以3x+=+kπ,k∈Z,所以x=+,k∈Z.当k=0时,x=;当k=1时,x=;当k=2时,x=,均满足题意,所以函数f (x)在[0,π]的零点个数为3.]
22.(2019·全国卷Ⅱ)已知f (x)是奇函数,且当x<0时,f (x)=-eax,若f (ln 2)=8,则a=____________.
-3 [当x>0时,-x<0,f (-x)=-e-ax.因为函数f (x)为奇函数,所以当x>0时,f (x)=-f (-x)=e-ax,所以f (ln 2)=e-aln 2==8,所以a=-3.]
23.(2020·全国卷Ⅰ)曲线y=ln x+x+1的一条切线的斜率为2,则该切线的方程为________.
y=2x [设切点坐标为(x0,ln x0+x0+1).由题意得y′=+1,则该切线的斜率k=+1=2,解得x0=1,所以切点坐标为(1,2),所以该切线的方程为y-2=2(x-1),即y=2x.]
24.(2018·全国卷Ⅰ)已知函数f (x)=2sin x+sin 2x,则f (x)的最小值是________.
- [因为f (x)=2sin x+sin 2x,
所以f ′(x)=2cos x+2cos 2x=4cos2 x+2cos x-2=4(cos x+1),
由f ′(x)≥0得≤cos x≤1,即2kπ-≤x≤2kπ+,k∈Z,
由f ′(x)≤0得-1≤cos x≤,2kπ+≤x≤2kπ+π或2kπ-π≤x≤2kπ-,k∈Z,
所以当x=2kπ-(k∈Z)时,f (x)取得最小值,
且f (x)min=f =2sin+sin 2=-.]
1.[多选](2020·日照模拟)若函数f (x)=ax-2,g(x)=loga|x|,其中a>0,且a≠1,则函数f (x),g(x)在同一坐标系中的大致图象可能是( )
AD [由题意知f (x)=ax-2是指数函数,g(x)=loga|x|是对数函数,且是一个偶函数.
当0<a<1时,f (x)=ax-2单调递减,g(x)=loga|x|在(0,+∞)上递减,此时A选项符合题意;当a>1时,f (x)=ax-2单调递增,g(x)=loga|x|在(0,+∞)上单调递增,此时D选项符合题意,故选AD.]
2.[多选](2020·济宁模拟)下列函数中,在(0,+∞)上单调递增的是( )
A.y=22-x B.y=
C.y=log D.y=-x2+2x+a
BC [A中,y=22-x,令t=2-x,∵t=2-x在(0,+∞)上单调递减,∴t∈(-∞,2).
∵y=2t在(-∞,2)上单调递增,∴y=22-x在(0,+∞)上单调递减.
B中,y==1-,令t=x+1,∵t=x+1在(0,+∞)上单调递增,∴t∈(1,+∞).
∵y=1-在(1,+∞)上单调递增,∴y=在(0,+∞)上单调递增.
C中,y=log=log2x在(0,+∞)上单调递增.
D中,y=-x2+2x+a图象的对称轴为直线x=1,所以函数在(0,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减.
故选BC.]
3.(2020·江西红色七校第一次联考)若a,b,c满足2a=3,b=log25,3c=2,则( )
A.a<b<c B.b<c<a
C.c<a<b D.c<b<a
C [a=log23∈(1,2),b=log25∈(2,3),c=log32∈(0,1),故c<a<b.]
4.(2020·南昌模拟)已知正实数a,b,c满足:=log2a,=log2b,c=logc,则( )
A.a<b<c B.c<b<a
C.b<c<a D.c<a<b
B [因为c=logc,所以-c=log2c.
又=log2a,=log2b,
所以a,b,c分别为y=,y=,y=-x的图象与y=log2x的图象交点的横坐标.
在同一平面直角坐标系中,分别作出y=,y=,y=-x与y=log2x的图象,如图,由图可知c<b<a,故选B.
]
5.[多选](2020·威海模拟)已知函数f (x)=则下列结论中正确的是( )
A.f (-2)=4 B.若f (m)=9,则m=±3
C.f (x)是偶函数 D.f (x)在R上单调递减
AD [由于-2<0,所以f (-2)=(-2)2=4,故A选项正确;
由f (m)=9>0知m≤0,且m2=9,因此m=-3,故B选项错误;
由f (x)的图象(图略)可知f (x)是奇函数,且在R上单调递减,故C选项错误,D选项正确.
综上,正确的结论是AD.]
6.(2020·南昌模拟)若a>b>c>1且ac<b2,则( )
A.logab>logbc>logca B.logcb>logba>logac
C.logbc>logab>logca D.logba>logcb>logac
B [因为a>b>c>1,所以logab<logaa=1,logbc<logbb=1,logca>logcc=1,排除选项A、C;
logab-logbc=-=,因为lg alg c<=<=(lg b)2,所以>0,所以logab>logbc,所以logcb>logba,排除选项D.所以选B.]
7.(2020·惠州第二次调研)函数f (x)=的图象大致是( )
A B
C D
B [法一:函数f (x)的定义域为x∈(0,1)∪(1,+∞).故排除A;
f (100)=>0,排除C;
f =>0,排除D.
故选B.
法二:设g(x)=x-ln x-1,则g(1)=0,g′(x)=1-,当x∈(1,+∞)时,g′(x)>0,g(x)单调递增;
当x∈(0,1)时,g′(x)<0,g(x)单调递减.
所以当x∈(0,1)∪(1,+∞)时,g(x)>g(1)=0.
所以f (x)=的定义域为x∈(0,1)∪(1,+∞),且f (x)在(0,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减,f (x)>0,故选B.
法三:f (x)=的定义域为x∈(0,1)∪(1,+∞),故排除A;
当x→0时,(x-ln x-1)→+∞,f (x)→0,排除D;
当x→+∞时,x-ln x-1>0,所以f (x)=>0,排除C.
故选B.]
8.(2020·大同调研)函数f (x)=2x-tan x在上的图象大致为( )
A B
C D
C [法一:因为f (-x)=-2x-tan(-x)=-2x+tan x=-f (x),所以f (x)=2x-tan x为奇函数,则其图象关于原点对称,故排除选项A,B;
因为f ′(x)=2-=,
所以当x∈时,f ′(x)>0,
当x∈时,f ′(x)<0,所以f (x)在上单调递增,
在上单调递减,故排除选项D.故选C.
法二:因为f (-x)=-2x+tan x=-f (x),所以f (x)=2x-tan x为奇函数,
则其图象关于原点对称,故排除选项A,B;
因为f ′(x)=2-,所以f ′(0)=1,即f (x)的图象在原点处的切线的斜率为1,故排除选项D.故选C.]
9.(2020·西安模拟)若函数f (x),g(x)分别是定义在R上的偶函数、奇函数,且满足f (x)+2g(x)=ex,则( )
A.f (-2)<f (-3)<g(-1)
B.g(-1)<f (-3)<f (-2)
C.f (-2)<g(-1)<f (-3)
D.g(-1)<f (-2)<f (-3)
D [因为函数f (x),g(x)分别是定义在R上的偶函数、奇函数,且满足f (x)+2g(x)=ex ①,
所以f (-x)+2g(-x)=e-x,即f (x)-2g(x)=e-x ②.
联立①②得
解得,
所以f (-2)=,f (-3)=,g(-1)=<0.
因为f (-3)-f (-2)=-=>0,所以g(-1)<f (-2)<f (-3),故选D.]
10.(2020·长春质量监测一)已知函数y=f (x)是定义在R上的奇函数,且满足f (2+x)+f (x)=0,当x∈[-2,0]时,f (x)=-x2-2x,则当x∈[4,6]时,y=f (x)的最小值为( )
A.-8 B.-1 C.0 D.1
B [由f (2+x)+f (x)=0,得f (4+x)+f (2+x)=0,以上两式相减,得f (x)=f (4+x),所以函数f (x)是以4为周期的周期函数.
设x∈[0,2],则-x∈[-2,0],f (-x)=-(-x)2-2(-x)=-x2+2x.
因为函数y=f (x)是定义在R上的奇函数,所以f (x)=-f (-x)=x2-2x=(x-1)2-1,当x=1时,f (x)取得最小值-1.
由周期函数的性质知,当x∈[4,6]时,y=f (x)的最小值也是-1,故选B.]
11.[多选](2020·潍坊模拟)已知f (x)是定义在[-10,10]上的奇函数,且f (x)=f (4-x),则函数f (x)的零点个数至少为( )
A.3 B.4 C.5 D.6
C [∵f (x)是定义在[-10,10]上的奇函数,∴f (0)=0,且f (x)的零点关于原点对称,∴零点个数为奇数,排除选项B,D.又f (x)=f (4-x),∴f (0)=f (4)=0,f (-4)=-f (4)=0,∴f (-4)=f (4+4)=f (8)=0,f (-8)=-f (8)=0,∴f (x)的零点至少为0,±4,±8,共5个,故选C.]
12.(2020·洛阳尖子生第一次联考)已知f (x)为偶函数,当x>0时,f (x)=ln x-3x,则曲线y=f (x)在点(-1,-3)处的切线与两坐标轴围成图形的面积等于( )
A.1 B. C. D.
C [当x>0时,f ′(x)=-3,因为f (x)是偶函数,所以f ′(x)是奇函数,故在(-1,-3)处切线的斜率k=f ′(-1)=-f ′(1)=2,所以切线方程为y+3=2(x+1),该切线与x轴,y轴的交点分别为,(0,-1),所以该切线与两坐标轴围成图形的面积等于××1=,故选C.]
13.(2020·沈阳质量监测(一))已知函数f (x)是定义在(-∞,0)∪(0,+∞)上的偶函数,且当x∈(0,+∞)时,f (x)=则函数g(x)=f 2(x)-f (x)的零点个数为( )
A.4 B.5 C.6 D.7
C [∵x∈(0,2]时,f (x)=(x-1)2,x>2时,f (x)=f (x-2)+1,∴将f (x)在区间(0,2]上的图象向右平移2个单位长度,同时再向上平移1个单位长度,得到函数f (x)在(2,4]上的图象.同理可得到f (x)在(4,6],(6,8],…上的图象.再由f (x)的图象关于y轴对称得到f (x)在(-∞,0)上的图象,从而得到f (x)在其定义域内的图象,如图所示:
令g(x)=0,得f (x)=0或f (x)=1,由图可知直线y=0与y=1和函数y=f (x)的图象共有6个交点,∴函数g(x)共有6个零点.故选C.]
14.(2020·长春质量监测一)已知函数f (x)=(x2-2x)·ex-1,若当x>1时,f (x)-mx+1+m≤0有解,则m的取值范围为( )
A.m≤1 B.m<-1
C.m>-1 D.m≥1
C [当x>1时,不等式f (x)-mx+1+m≤0有解等价于f (x)≤m(x-1)-1有解.
由f (x)=(x2-2x)ex-1,得f ′(x)=(2x-2)ex-1+(x2-2x)ex-1=(x2-2)ex-1,当x>时,f ′(x)>0,函数f (x)单调递增,当1<x<时,f ′(x)<0,函数f (x)单调递减,当x=2时,f (x)=0,当x>2时,f (x)>0,由此可作出函数y=f (x)(x>1)的图象,如图所示.
直线y=m(x-1)-1恒过定点Q(1,-1),Q(1,-1)在函数f (x)的图象上.
f ′(1)=(12-2)e1-1=-1,由图可知,若x>1时,不等式f (x)-mx+1+m≤0有解,则m的取值范围是m>-1,故选C.]
15.(2020·泰安模拟)已知函数f (x)=,若对任意的实数a,b,总存在x0∈[-1,2],使得f (x0)≥m成立,则实数m的取值范围是( )
A. B.
C. D.(-∞,1]
B [记y=f (x),x∈[-1,2]的最大值为M(a,b),则由题意知,m≤M(a,b)对任意a,b∈R恒成立,所以m≤M(a,b)min.
依题意M(a,b)≥f (x),x∈[-1,2],分别令x=-1,0,2,于是得到M(a,b)≥f (-1)=|-3+a-b|,M(a,b)≥f (0)=|-1-b|,M(a,b)≥f (2)=|-2a-b|,所以2M(a,b)+3M(a,b)+M(a,b)≥|-6+2a-2b|+|3+3b|+|-2a-b|≥|-6+2a-2b+3+3b-2a-b|=3,则M(a,b)≥,当且仅当-3+a-b=1+b=-2a-b时,即a=1,b=-时,等号成立,m≤M(a,b)min=,选B.]
16.[多选](2020·日照模拟)已知实数m,n满足2m>2n,则下列不等式恒成立的是( )
A.cos m<cos n
B.若m>0,n>0,则logm<logn
C.e3m+2>e3n+2
D.若m>0,n>0,则>
BCD [因为y=2x为R上的增函数,所以m>n.
因为函数y=cos x在R上有增有减,所以A中的不等式不恒成立,A错误.
因为函数y=logx在(0,+∞)上单调递减,所以当m>0,n>0,m>n时,logm<logn,故B正确.
因为y=ex在R上单调递增,所以当m>n时,e3m+2>e3n+2,故C正确.
因为函数y=在(0,+∞)上单调递增,所以当m>0,n>0,m>n时,>,故D正确.]
17.[多选](2020·枣庄模拟)设函数f (x)=xln x,g(x)=,则下列命题正确的是( )
A.不等式g(x)>0的解集为
B.函数g(x)在(0,e)上单调递增,在(e,+∞)上单调递减
C.当x1>x2>0时,(x-x)>f (x1)-f (x2)恒成立,则m≥1
D.若函数F(x)=f (x)-ax2有两个极值点,则实数a∈(0,1)
AC [f (x)=xln x的导函数为f ′(x)=1+ln x,则g(x)==,g′(x)=,对于A,g(x)>0,即>0,解得x>,故A正确.
对于B,g′(x)=,当x∈(0,1)时,g′(x)>0,g(x)在(0,1)上单调递增,故B错误.
对于C,(x-x)>f (x1)-f (x2)可化为f (x2)-x>f (x1)-x.
设φ(x)=f (x)-x2,又x1>x2>0,∴φ(x)在(0,+∞)上单调递减,∴φ′(x)=1+ln x-mx≤0在(0,+∞)上恒成立,即m≥在(0,+∞)上恒成立.
又g(x)=在(0,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减,∴g(x)在x=1处取得最大值,g(1)=1,∴m≥1,故C正确.
对于D,若函数F(x)=f (x)-ax2有两个极值点,则f ′(x)=1+ln x-2ax有两个零点,即1+ln x-2ax=0有两个不等实根.
2a=,又g(x)=在(0,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减,g(1)=1,x→+∞时,g(x)→0,即2a∈(0,1),a∈,故D错误.故选AC.]
18.[多选](2020·青岛模拟)已知函数f (x)=x-a+,其中a,b均为实数且a≤b,则下列说法中不正确的是( )
A.若ab=-1,则f (x)为奇函数
B.若ab=0,则f (x)为奇函数
C.若a=b=0,则方程f (f (x))=2有一个实数根
D.若a=b=0,则方程f (f (x))=t(t为实数)可能有两个不同的实数根
ABC [对于A,ab=-1时,若b=2,则a=-,此时f (x)=x++=(x-2)++,f (x)的图象可由函数y=x+的图象先向右平移2个单位长度,再向上平移个单位长度得到,其图象不关于原点对称,所以A不正确.
对于B,b=0,a=-时,满足ab=0,此时f (x)=x++=x++,f (x)的图象不关于原点对称,所以B不正确.
若a=b=0,则f (x)=x+,f (f (x))=f (x)+=x++=x++,求导后可知该函数在(-∞,-1),(1,+∞)上单调递增,在(-1,0),(0,1)上单调递减,所以f (f (x))在x=-1处取得极大值,为-,在x=1处取得极小值,为.
作出f (f (x))的大致图象如图所示,结合图象知C错,D正确.
故选ABC.]
19.[多选](2020·烟台模拟)已知f (x)是定义域为R的函数,满足f (x+1)=f (x-3),f (1+x)=f (3-x),当0≤x≤2时,f (x)=x2-x,则下列说法正确的是( )
A.f (x)的最小正周期为4
B.f (x)的图象关于直线x=2对称
C.当0≤x≤4时,函数f (x)的最大值为2
D.当6≤x≤8时,函数f (x)的最小值为-
ABC [由f (x+1)=f (x-3)得,f (x)=f [(x-1)+1]=f [(x-1)-3]=f (x-4),故函数f (x)的周期为4,A正确;
由f (1+x)=f (3-x)可得f (2+x)=f (2-x),所以函数f (x)的图象关于直线x=2对称,B正确;
作出函数f (x)在[0,8]上的大致图象如图所示,
由图可知,当0≤x≤4时,函数f (x)的最大值为f (2)=2,C正确;
当6≤x≤8时,函数f (x)的最小值为f =f =-,D错误.]
20.[多选](2020·临沂模拟)已知函数f (x)=设f (x1)=f (x2)=f (x3)=f (x4),且x1<x2<x3<x4,则下列结论正确的是( )
A.x1x2=1 B.x3+x4=1
C.0<x1x2x3x4<1 D.x1+x2+x3+x4<0
ACD [作出函数f (x)的大致图象如图所示,
由图可知x3+x4=2,x1x2=1,所以A正确,B不正确;
结合二次函数的性质知x1x2x3x4=x3x4=x3(2-x3)∈(0,1),所以C正确;
x1+x2+x3+x4=x1+x2+2<-2+2=0,D正确.]
21.(2020·江西红色七校第一次联考)若函数f (x)=x--aln x在区间(1,+∞)上存在零点,则实数a的取值范围为( )
A. B.
C.(0,+∞) D.
D [法一:由题意知f ′(x)=1--=,当x>1时,令g(x)=2x-,则g′(x)=2->0,g(x)在(1,+∞)上单调递增,g(x)>1.
当2a≤1,即a≤时,f ′(x)>0,所以函数f (x)单调递增,又f (1)=0,所以f (x)在(1,+∞)上无零点;
当2a>1,即a>时,存在x0∈(1,+∞),使得f ′(x0)=0,所以当1<x<x0时,f ′(x)<0,当x>x0时,f ′(x)>0,所以函数f (x)在(1,x0)上单调递减,在(x0,+∞)上单调递增,又f (1)=0,所以f (x0)<0,当x→+∞时,f (x)→+∞,所以函数f (x)在区间(1,+∞)上存在零点.
综上,a的取值范围为.
法二:当a=10时,f (x)=x--10ln x,x=e时,f (e)<0,x=100时,f (100)>0,所以函数f (x)在(1,+∞)上存在零点,所以A,B不正确;
当a=时,f (x)=x--ln x,f ′(x)=1--,当x>1时,f ′(x)>0恒成立,函数f (x)单调递增,又f (1)=0,所以a=时,f (x)在(1,+∞)上无零点,所以C不正确,故选D.]
22.(2020·西安模拟)已知函数f (x)=,g(x)=f (x)-ax,若g(x)有4个零点,则a的取值范围为( )
A. B.
C. D.
B [当x=0时,g(0)=f (0)-0=0,所以x=0为函数g(x)的1个零点.
当x≠0时,令g(x)=f (x)-ax=0,得a=
则直线y=a与函数y=h(x)=的图象有3个不同的交点.
令φ(x)=(x>0),则φ′(x)=.
由φ′(x)=0,得x=e,所以函数φ(x)在(0,e)上单调递增,
在(e,+∞)上单调递减,所以φ(x)在x=e处取得最大值,所以φ(x)max=.
又φ(1)=0,x→+∞时,φ(x)→0,所以可在同一直角坐标系中作出直线y=a与函数y=h(x)的大致图象,如图所示.
由图知若直线y=a与函数y=h(x)的图象有3个不同的交点,
则0<a<,故选B.]
23.(2020·南昌模拟)已知定义在R上的偶函数f (x)满足f (2-x)+f (x)=0,f (0)=,则f (10)=________.
- [因为函数f (x)是偶函数,所以f (2-x)=-f (x)=-f (-x),所以f (x+2)=-f (x)=f (2-x)=f (x-2),所以f (x+4)=f (x),所以函数f (x)的周期为4,则f (10)=f (2)=-f (0)=-.]
24.(2020·成都模拟)已知f (x)是定义在上的奇函数,其导函数为f ′(x),f =,且当x∈时,f ′(x)sin 2x+2f (x)cos 2x>0.则不等式f (x)sin 2x<1的解集为________.
[设F(x)=f (x)sin 2x,则F′(x)=f ′(x)sin 2x+2f (x)cos 2x.
因为f (x)是定义在上的奇函数,所以F(-x)=f (-x)sin(-2x)=F(x),所以F(x)是定义在上的偶函数.
因为当x∈时,f ′(x)sin 2x+2f (x)cos 2x>0,所以F′(x)>0,所以F(x)在上单调递增,又F(x)是上的偶函数,所以F(x)在上单调递减.
因为F=f sin=1,所以不等式f (x)sin 2x<1等价于F(x)<F,所以|x|<,解得x∈.]
25.[一题两空](2020·淄博模拟)已知函数f (x)=若函数f (x)在R上是单调的,则实数a的取值范围是________;若对任意的实数x1<a,总存在实数x2≥a,使得f (x1)+f (x2)=0,则实数a的取值范围是________.
[2,+∞) (-∞,-2] [令x2=x+2,解得x=-1或x=2.
作出函数y=f (x)的图象如图所示,若函数f (x)在R上单调,只需a≥2.
若对任意的实数x1<a,总存在实数x2≥a,使得f (x1)=-f (x2),则函数y=x+2在(-∞,a)上的值域是函数y=-x2在[a,+∞)上的值域的子集.
易知y=x+2在(-∞,a)上的值域为(-∞,a+2).
当a≤0时,函数y=-x2在[a,+∞)上的值域为(-∞,0],则a+2≤0,即a≤-2;
当a>0时,函数y=-x2在[a,+∞)上的值域为(-∞,-a2],
则a+2≤-a2,无解.
综上,若对任意的实数x1<a,总存在实数x2≥a,使得f (x1)+f (x2)=0,则实数a的取值范围是(-∞,-2].]
1.已知a=ln 3,b=log310,c=lg 3,则a,b,c的大小关系为( )
A.c<b<a B.c<a<b
C.b<c<a D.a<c<b
B [1=ln e<a=ln 3<ln e2=2,b=log310>log39=2,0=lg 1<c=lg 3<lg 10=1,所以c<a<b,故选B.]
2.已知a>b>0,且a+b=1,x=,y=logab,z=logb,则x,y,z的大小关系是( )
A.x>z>y B.x>y>z
C.z>y>x D.z>x>y
A [法一:因为a>b>0,且a+b=1,所以0<b<<a<1,所以1<<,所以x=>=1,y=logab=logab=-1,z=logb>logb=-logbb=-1,且logb<logb1=0,所以x>z>y,故选A.
法二:由题意不妨令a=,b=,则x=>=1,y=log=-1,z=log>log3=-1,且z=log<log1=0,所以x>z>y,故选A.]
3.直线x=a(a>0)分别与直线y=2x+1,曲线y=x+ln x相交于A,B两点,则|AB|的最小值为( )
A.1 B.2
C. D.
B [根据题意,设f (x)=2x+1-x-ln x=x+1-ln x,则f ′(x)=1-=(x>0),所以函数f (x)在(0,1)上单调递减,在(1,+∞)上单调递增,所以f (x)min=f (1)=2-ln 1=2,所以|AB|min=2.]
4.函数f (x)=的图象大致为( )
D [因为f (x)=的定义域为{x|x≠0},且f (-x)=f (x),所以f (x)是偶函数,排除选项B,C.
当x>0时,f (x)==x-在(0,+∞)上单调递增,排除选项A,故选D.]
5.若函数f (x)=x2-kex在(0,+∞)上单调递减,则k的取值范围为( )
A. B.
C. D.
C [因为f (x)=x2-kex,所以f ′(x)=2x-kex,又函数f (x)在(0,+∞)上单调递减,所以f ′(x)≤0恒成立,即k≥恒成立.
令g(x)=(x>0),则g′(x)=,故函数g(x)在(0,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减,函数g(x)的最大值为g(1)=,所以k≥,即k∈.故选C.]
6.函数f (x)=(其中e为自然对数的底数)的图象大致为( )
A B C D
A [法一:当x>0时,ex>1,则f (x)<0;
当x<0时,0<ex<1,则f (x)<0.
所以f (x)的图象恒在x轴下方,故选A.
法二:依题意x≠0,f (-x)===f (x),所以f (x)是偶函数,排除选项C,D.
当x=1时,f (x)=<0,排除选项B,故选A.]
7.[多选]已知函数f (x)=Asin(ωx+φ)·e-|x|(A>0,ω>0,0<φ<π)的图象如图所示,则Aω的取值可能为( )
A.4π B.π C.3π D.2π
BC [由题图知,函数f (x)为偶函数,因为函数y=e-|x|为偶函数,所以函数y=sin(ωx+φ)为偶函数,所以φ=kπ+(k∈Z).
因为0<φ<π,所以φ=,所以f (x)=Asin·e-|x|=Acos(ωx)·e-|x|.
由题图知即
所以
所以Aω=(2k+1)π(k∈Z),故选BC.]
8.已知定义在R上的奇函数f (x)满足f (x+2)-f (-x)=0,且当x∈[0,1]时,f (x)=log2(x+1),则下列结论正确的是( )
①f (x)的图象关于直线x=1对称;②f (x)是周期函数,且2是其一个周期;③f <f ;④关于x的方程f (x)-t=0(0<t<1)在区间(-2,7)上的所有实根之和是12.
A.①④ B.①②④ C.③④ D.①②③
A [由题意可知f (x)的图象关于直线x=1对称,①正确;
因为f (x)是奇函数,所以f (x+2)=f (-x)=-f (x),所以f (x+4)=-f (x+2)=f (x),所以f (x)是周期函数,其一个周期为4,但不能说明2是f (x)的周期,故②错误;
由f (x)的周期性和对称性可得f =f =f =f ,又当x∈[0,1]时,f (x)=log2(x+1),所以f (x)在x∈[0,1]时单调递增,所以f <f ,即f >f ,③错误;
又x∈[0,1]时,f (x)=log2(x+1),则可画出f (x)在区间[-2,8]上对应的函数,如图.
易得f (x)-t=0(0<t<1),即f (x)=t(0<t<1)在区间(-2,7)上的根分别关于1,5对称,故零点之和为2×(1+5)=12,④正确.
故选A.]
9.函数f (x)在[0,+∞)上单调递增,且f (x+2)的图象关于直线x=-2对称,若f (-2)=1,则满足f (x-2)≤1的x的取值范围是( )
A.[-2,2]
B.(-∞,-2]∪[2,+∞)
C.(-∞,0]∪[4,+∞)
D.[0,4]
D [依题意得,函数f (x)是偶函数,则f (x-2)≤1,即f (|x-2|)≤f (|-2|).
由函数f (x)在[0,+∞)上单调递增得|x-2|≤2,即-2≤x-2≤2,0≤x≤4.
所以满足f (x-2)≤1的x的取值范围是[0,4],选D.]
10.定义在R上的函数f (x)的导函数为f ′(x),若对任意实数x,都有f (x)>f ′(x),且f (x)+2 019为奇函数,则不等式f (x)+2 019ex<0的解集为( )
A.(-∞,0) B.(0,+∞)
C. D.
B [令g(x)=,因为f (x)>f ′(x),所以g′(x)=<0,所以g(x)在R上单调递减.
因为f (x)+2 019是奇函数,所以f (0)+2 019=0,即f (0)=-2 019,则g(0)=-2 019.
不等式f (x)+2 019ex<0可转化为<-2 019,即g(x)<g(0),又g(x)在R上单调递减,所以x>0,则不等式f (x)+2 019ex<0的解集为(0,+∞),故选B.]
11.已知函数f (x)的图象在点(x0,f (x0))处的切线为l:y=g(x),若函数f (x)满足∀x∈I(其中I为函数f (x)的定义域),当x≠x0时,[f (x)-g(x)](x-x0)>0恒成立,则称x0为函数f (x)的“转折点”.已知函数f (x)=ex-ax2-2x在区间[0,1]上存在一个“转折点”,则a的取值范围是( )
A.[0,e] B.[1,e]
C.[1,+∞) D.(-∞,e]
B [根据定义,函数f (x)满足∀x∈I(其中I为函数f (x)的定义域),当x≠x0时,[f (x)-g(x)](x-x0)>0恒成立,f ′(x)=ex-ax-2.
令h(x)=ex-ax-2,则h′(x)=ex-a,令h′(x)=ex-a=0,则其解就是“转折点”,故ex=a,x=ln a,x∈[0,1],则0≤ln a≤1,解得1≤a≤e,选B.]
12.[多选]已知x,y均大于0,ex+x=ey+2y,则下列结论正确的是( )
A.log3x<log3y B.x-<y-
C.sin x>sin y D.<
BD [因为x,y均大于0,所以ex+x=ey+2y=ey+y+y>ey+y.
易知函数m=en+n在(0,+∞)上单调递增,故x>y.
根据对数函数的性质得log3x>log3y,选项A错误.
因为x>y>0,函数m=n在(0,+∞)上单调递减,所以x<y,选项B正确.函数m=sin n在(0,+∞)上的单调性不确定,因此sin x>sin y不一定成立,选项C错误.因为x>y>0,所以x2>y2,所以<,选项D正确.]
13.[多选]已知a>b>0,则下列不等式中正确的是( )
A.a2>ab>b2 B.a+ln a>b+ln b
C.+2a<+2b D.+a2>+b2
ABD [选项A,因为a>b>0,所以由不等式的性质可得a2>ab,ab>b2,所以a2>ab>b2.故该选项正确.
选项B,因为a>b>0,函数y=ln x在(0,+∞)上单调递增,所以ln a>ln b,所以a+ln a>b+ln b.故该选项正确.
选项C,因为a>b>0,函数y=在(0,+∞)上单调递减,所以>>0.易知2a>2b,所以+2a>+2b.故该选项不正确.
选项D,因为函数y=x2在(0,+∞)上单调递增,函数y=在(0,+∞)上单调递减,且a>b>0,所以a2>b2,且>.由不等式的性质可得+a2>+b2.故该选项正确.]
14.[多选]若函数f (x)满足:对定义域内任意的x1,x2(x1≠x2),均有f (x1)+f (x2)>2f ,则称函数f (x)具有H性质.下列函数具有H性质的是( )
A.f (x)= B.f (x)=ln x
C.f (x)=x2(x≥0) D.f (x)=tan x
ACD [若对定义域内任意的x1,x2(x1≠x2),均有f (x1)+f (x2)>2f ,则点(x1,f (x1)),(x2,f (x2))所连线段的中点在点的上方,作出示意图如图所示其中a=,b=f .
根据函数f (x)=,f (x)=ln x,f (x)=x2(x≥0),f (x)=tan x的图象可知,函数f (x)=,f (x)=x2(x≥0),f (x)=tan x具有H性质,函数f (x)=ln x不具有H性质,故选ACD.]
15.关于函数f (x)=+ln x,有下列几个命题:①x=2是f (x)的极大值点;②函数y=f (x)-x有且只有1个零点;③存在正实数k,使得f (x)>kx恒成立;④对任意两个正实数x1,x2,且x1>x2,若f (x1)=f (x2),则x1+x2>4.其中正确的命题有( )
A.①② B.②③ C.②④ D.③④
C [f ′(x)=,当0<x<2时,f ′(x)<0;
当x>2时,f ′(x)>0.
所以f (x)在(0,2)上单调递减,在(2,+∞)上单调递增,x=2是f (x)的极小值点,故①错误.
根据函数f (x)的单调性及极值点,作出函数f (x)的大致图象,如图所示,作出直线y=x,易知直线y=x与f (x)的图象有且只有1个交点,即函数y=f (x)-x有且只有1个零点,故②正确.
若f (x)>kx,则k<+,令g(x)=+,则g′(x)=,令F(x)=-4+x-xln x,则F′(x)=-ln x,所以F(x)在(0,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减,F(x)≤F(1)<0,所以g(x)在(0,+∞)上单调递减,g(x)无最小值,不存在正实数k,使得f (x)>kx恒成立,故③错误.
由x1>x2,f (x1)=f (x2)可知x1>2,0<x2<2,要证x1+x2>4,即证x1>4-x2,且x1>4-x2>2,f (x)在(2,+∞)上单调递增,即证f (x1)>f (4-x2),又f (x1)=f (x2),所以证f (x2)>f (4-x2),即证f (x)>f (4-x) ,x∈(0,2).
令h(x)=f (x)-f (4-x)=ln x-ln(4-x)+-,x∈(0,2),则h′(x)=<0,所以h(x)在(0,2)上单调递减,所以h(x)>0,所以x1+x2>4,故④正确.故选C.]
16.[多选]设函数f (x)=,则下列选项正确的是( )
A.f (x)为奇函数
B.f (x)的图象关于点(0,1)对称
C.f (x)的最大值为+1
D.f (x)的最小值为-+1
BCD [f (x)=+1,不满足f (x)=-f (x),故A错误.
令g(x)=,则g(-x)===-g(x),∴g(x)为奇函数,则f (x)的图象关于点(0,1)对称,B正确.
设f (x)=+1的最大值为M,则g(x)的最大值为M-1.设f (x)=+1的最小值为N,则g(x)的最小值为N-1.
当x>0时,g(x)=,∴g′(x)=.
当x∈(0,1)时,g′(x)>0,当x∈(1,+∞)时,g′(x)<0,∴当x∈(0,1)时,g(x)单调递增,当x∈(1,+∞)时,g(x)单调递减,∴g(x)在x=1处取得最大值,最大值g(1)=,由于g(x)为奇函数,∴g(x)在x=-1处取得最小值,最小值g(-1)=-,∴f (x)的最大值为M=+1,最小值为N=-+1,故C,D正确,故选BCD.]
17.[多选]如图放置的边长为1的正方形PABC沿x轴滚动,点B恰好经过原点.设顶点P(x,y)的轨迹方程是y=f (x),则下列说法正确的是( )
A.函数y=f (x)是偶函数
B.对任意的x∈R,都有f (x+2)=f (x-2)
C.函数y=f (x)在区间[2,3]上单调递减
D.函数y=f (x)的值域是[0,1]
AB [当-2≤x≤-1时,P的轨迹是以A(即(-1,0))为圆心,1 为半径的圆;
当-1<x≤1时,P的轨迹是以B(即(0,0))为圆心,为半径的圆;
当1<x≤2时,P的轨迹是以C(即(1,0))为圆心,1为半径的圆;
当2<x≤3时,P的轨迹是以A(即(3,0))为圆心,1为半径的圆.
所以函数f (x)的周期为4,图象如图所示,根据图象的对称性可知y=f (x)是偶函数,所以A正确;因为f (x)的周期为4,所以B正确;
函数f (x)在[2,3]上单调递增,所以C不正确;函数f (x)的值域为[0,],所以D不正确.]
18. 若关于x的不等式xln x-kx+2k+1>0在(2,+∞)上恒成立,则满足条件的整数k的最大值为( )
A.2 B.3 C.4 D.5
A [当x∈(2,+∞)时,不等式xln x-kx+2k+1>0恒成立等价于k<恒成立,令f (x)=(x>2),则f ′(x)=,令g(x)=x-2ln x-3(x>2),则g′(x)=1-,函数g(x)在(2,+∞)上单调递增.
又g(e)=e-5<0,g(e2)=e2-7>0,所以在(e,e2)上存在x0,使g(x0)=0,即x0-2ln x0-3=0,且1<ln x0<2,所以x0=2ln x0+3,且2<ln x0+1<3.
易知当x∈(2,x0)时,g(x)<0,f ′(x)<0,函数f (x)单调递减,当x∈(x0,+∞)时,g(x)>0,f ′(x)>0,函数f (x)单调递增,所以f (x)min=f (x0)==ln x0+1∈(2,3),则满足条件的整数k的最大值为2,故选A.]
19.已知函数f (x)=-a.若f (x)没有零点,则实数a的取值范围是( )
A.[0,e) B.(0,1)
C.(0,e) D.[0,1)
A [因为f (x)没有零点,所以关于x的方程f (x)=0,即a=无实数解.
令g(x)=,h(x)=a,则函数y=g(x),y=h(x)的图象无公共点.
g′(x)=,令g′(x)=0,则x=1,当x<0时,g′(x)<0,函数g(x)单调递减,且g(x)<0;
当0<x<1时,g′(x)<0,函数g(x)单调递减;
当x>1时,g′(x)>0,函数g(x)单调递增.
所以函数g(x)有极小值g(1)=e,作出g(x)的图象如图所示,结合图象可得0≤a<e,选A.]
20.函数f (x)=(x2-ax)ex-ax+a2(e为自然对数的底数,a∈R,a为常数)有三个不同的零点,则a的取值范围是( )
A. B.(-∞,0)
C. D.(0,+∞)
A [因为f (x)有三个不同的零点,所以f (x)=0有三个不同的解.
f (x)=(x2-ax)ex-ax+a2=(x-a)(xex-a),令f (x)=0,则x=a或xex=a,所以xex=a有两个不为a的解,可知a≠0,所以y=xex与y=a的图象有两个不同的交点,令g(x)=xex,则g′(x)=(x+1)ex,当x∈(-∞,-1)时,g′(x)<0,g(x)单调递减;
当x∈(-1,+∞)时,g′(x)>0,g(x)单调递增.
故x=-1时,g(x)取得最小值,g(x)的最小值为-.
当x→-∞时,g(x)→0,当x→+∞时,g(x)→+∞,作出g(x)=xex及y=a的图象,如图所示.
结合图象,可知a∈.]
21.[多选]设函数f (x)=若函数g(x)=[f (x)]2+bf (x)+c有三个零点x1,x2,x3,则下列说法正确的是( )
A.b的值为-2 B.c的值为1
C.a的值无法确定 D.x1x2+x2x3+x1x3=10
ABC [作出函数f (x)的大致图象如图所示,
由图可得关于x的方程f (x)=t的根有两个或三个(t=1时有三个,t≠1时有两个),所以关于t的方程t2+bt+c=0只能有一个根t=1(若有两个根,则关于x的方程[f (x)]2+bf (x)+c=0有四个或五个根),由根与系数的关系得-b=1+1,c=1×1=1,得b=-2,所以A,B正确;不妨设x1<x2<x3,令f (x)=1,可得x1,x2,x3的值分别为1,2,3,则x1x2+x2x3+x1x3=1×2+2×3+1×3=11,由loga|1-2|+1=1,得a0=1(a>1),故a的值无法确定,所以C正确,D错误.故选ABC.]
22.若直线y=kx+b是曲线y=ln x的切线,也是曲线y=ex-2的切线,则k=________.
1或 [法一:设直线y=kx+b与曲线y=ln x相切于点(x1,ln x1),则曲线y=ln x在点(x1,ln x1)处的切线方程为y-ln x1=(x-x1),即y=x-1+ln x1.①
设直线y=kx+b与曲线y=ex-2相切于点(x2,e),则曲线y=ex-2在点(x2,e)处的切线方程为y-e=e (x-x2),即y=ex+(1-x2)e.②
由题意知①②表示同一直线,所以=e,且-1+ln x1=(1-x2)e.
所以-1+ln x1===,解得x1=1或x1=e.
所以k=1或.
法二:直线y=kx+b与曲线y=ln x相切,则存在x1,使得k=,且ln x1=kx1+b,
消去x1,得-ln k=1+b.①
直线y=kx+b与曲线y=ex-2相切,则存在x2,使得k=e,且e=kx2+b,
消去x2,得k=k(ln k+2)+b.②
由①②得k=kln k+2k-ln k-1,即(k-1)(ln k+1)=0,解得k=1或.]
23.[一题两空](2020·福州模拟)在实数集R中定义一种运算“*”,具有如下性质:
(1)对任意a,b∈R,a*b=b*a;
(2)对任意a∈R,a*0=a;
(3)对任意a,b∈R,(a*b)*c=c*(ab)+(a*c)+(b*c)-5c.
则对于函数f (x)=x*(x>0),f =________,函数f (x)的最小值为________.
3 [令c=0,得(a*b)*0=0]1,x)=1+x+,所以f =,由基本不等式知x+≥2,则f (x)≥3,当且仅当x=1时等号成立,故f (x)min=3.]
1.(2020·全国卷Ⅰ)若2a+log2a=4b+2log4b,则( )
A.a>2b B.a<2b
C.a>b2 D.a
A.a<b<c B.a<c<b
C.c<a<b D.b<c<a
B [∵a=log20.2<0,b=20.2>1,c=0.20.3∈(0,1),∴a
C.alogbc<blogac D.logac<logbc
C [∵y=xα,α∈(0,1)在(0,+∞)上是增函数,
∴当a>b>1,0<c<1时,ac>bc,选项A不正确.
∵y=xα,α∈(-1,0)在(0,+∞)上是减函数,
∴当a>b>1,0<c<1,即-1<c-1<0时,
ac-1<bc-1,即abc>bac,选项B不正确.
∵a>b>1,∴lg a>lg b>0,∴alg a>blg b>0,
∴>.又∵0<c<1,∴lg c<0.
∴<,∴alogbc<blogac,选项C正确.
同理可证logac>logbc,选项D不正确.]
4.(2017·全国卷Ⅰ)设x,y,z为正数,且2x=3y=5z,则( )
A.2x<3y<5z B.5z<2x<3y
C.3y<5z<2x D.3y<2x<5z
D [令t=2x=3y=5z,
∵x,y,z为正数,∴t>1.
则x=log2t=,同理,y=,z=.
∴2x-3y=-=
=>0,
∴2x>3y.
又∵2x-5z=-=
=<0,
∴2x<5z,
∴3y<2x<5z.
故选D.]
5.(2020·全国卷Ⅰ)函数f (x)=x4-2x3的图象在点(1,f (1))处的切线方程为( )
A.y=-2x-1 B.y=-2x+1
C.y=2x-3 D.y=2x+1
B [法一:∵f (x)=x4-2x3,∴f ′(x)=4x3-6x2,∴f ′(1)=-2,又f (1)=1-2=-1,∴所求的切线方程为y+1=-2(x-1),即y=-2x+1.故选B.
法二:∵f (x)=x4-2x3,∴f ′(x)=4x3-6x2,f ′(1)=-2,∴切线的斜率为-2,排除C,D.又f (1)=1-2=-1,∴切线过点(1,-1),排除A.故选B.]
6.(2019·全国卷Ⅰ)函数f (x)=在[-π,π]的图象大致为( )
A B
C D
D [∵f (-x)==-=-f (x),∴f (x)为奇函数,排除A;∵f (π)==>0,∴排除C;∵f (1)=,且sin 1>cos 1,∴f (1)>1,∴排除B.故选D.]
7.(2019·全国卷Ⅲ)函数y=在[-6,6]的图象大致为( )
B [因为f (x)=,所以f (-x)==-f (x),且x∈[-6,6],所以函数y=为奇函数,排除C;当x>0时,f (x)=>0恒成立,排除D;因为f (4)===≈7.97,排除A.故选B.]
8.(2018·全国卷Ⅱ)函数f (x)=的图象大致为( )
B [当x<0时,因为ex-e-x<0,所以此时f (x)=<0,故排除A、D;又f (1)=e->2,故排除C,选B.]
9.(2016·全国卷Ⅰ)函数y=2x2-e|x|在[-2,2]的图象大致为( )
D [∵f (x)=2x2-e|x|,x∈[-2,2]是偶函数,
又f (2)=8-e2∈(0,1),故排除A,B.
设g(x)=2x2-ex,则g′(x)=4x-ex.
又g′(0)<0,g′(2)>0,
∴g(x)在(0,2)内至少存在一个极值点,
∴f (x)=2x2-e|x|在(0,2)内至少存在一个极值点,排除C.故选D.]
10.(2015·全国卷Ⅱ)如图,长方形ABCD的边AB=2,BC=1,O是AB的中点.点P沿着边BC,CD与DA运动,记∠BOP=x.将动点P到A,B两点距离之和表示为x的函数f (x),则y=f (x)的图象大致为( )
A B C D
B [当x∈时,f (x)=tan x+,图象不会是直线段,从而排除A,C.
当x∈时,f =f =1+,
f =2.∵2<1+,
∴f
A.a=e,b=-1 B.a=e,b=1
C.a=e-1,b=1 D.a=e-1,b=-1
D [因为y′=aex+ln x+1,所以y′|x=1=ae+1,所以曲线在点(1,ae)处的切线方程为y-ae=(ae+1)(x-1),即y=(ae+1)x-1,所以解得]
12.(2018·全国卷Ⅰ)设函数f (x)=x3+(a-1)x2+ax.若f (x)为奇函数,则曲线y=f (x)在点(0,0)处的切线方程为( )
A.y=-2x B.y=-x
C.y=2x D.y=x
D [法一:因为函数f (x)=x3+(a-1)x2+ax为奇函数,所以f (-x)=-f (x),
所以(-x)3+(a-1)(-x)2+a(-x)=-[x3+(a-1)x2+ax],所以2(a-1)x2=0,因为x∈R,所以a=1,所以f (x)=x3+x,所以f ′(x)=3x2+1,所以f ′(0)=1,所以曲线y=f (x)在点(0,0)处的切线方程为y=x.故选D.
法二:因为函数f (x)=x3+(a-1)x2+ax为奇函数,所以f (-1)+f (1)=0,所以-1+a-1-a+(1+a-1+a)=0,解得a=1,所以f (x)=x3+x,所以f ′(x)=3x2+1,所以f ′(0)=1,所以曲线y=f (x)在点(0,0)处的切线方程为y=x.故选D.
法三:易知f (x)=x3+(a-1)x2+ax=x[x2+(a-1)x+a],因为f (x)为奇函数,所以函数g(x)=x2+(a-1)x+a为偶函数,所以a-1=0,解得a=1,所以f (x)=x3+x,所以f ′(x)=3x2+1,所以f ′(0)=1,所以曲线y=f (x)在点(0,0)处的切线方程为y=x.故选D.]
13.(2020·全国卷Ⅱ)设函数f (x)=x3-,则f (x)( )
A.是奇函数,且在(0,+∞)单调递增
B.是奇函数,且在(0,+∞)单调递减
C.是偶函数,且在(0,+∞)单调递增
D.是偶函数,且在(0,+∞)单调递减
A [法一:函数f (x)的定义域为(-∞,0)∪(0,+∞),因为f (-x)=(-x)3-=-x3+=-=-f (x),所以函数f (x)为奇函数,排除C,D.因为函数y=x3,y=-在(0,+∞)上为增函数,所以f (x)=x3-在(0,+∞)上为增函数,排除B,故选A.
法二:函数f (x)的定义域为(-∞,0)∪(0,+∞),因为f (-x)=(-x)3-=-x3+=-=-f (x),所以函数f (x)为奇函数,排除C,D.当x∈(0,+∞)时,由f (x)=x3-,得f ′(x)=3x2+>0,所以f (x)=x3-在(0,+∞)上为增函数,排除B,故选A.]
14.(2017·全国卷Ⅰ)函数f (x)在(-∞,+∞)单调递减,且为奇函数.若f (1)=-1,则满足-1≤f (x-2)≤1的x的取值范围是( )
A.[-2,2] B.[-1,1]
C.[0,4] D.[1,3]
D [∵f (x)为奇函数,∴f (-x)=-f (x).
∵f (1)=-1,∴f (-1)=-f (1)=1.
故由-1≤f (x-2)≤1,得f (1)≤f (x-2)≤f (-1).
又f (x)在(-∞,+∞)单调递减,∴-1≤x-2≤1,
∴1≤x≤3.
故选D.]
15.(2016·全国卷Ⅱ)已知函数f (x)(x∈R)满足f (-x)=2-f (x),若函数y=与y=f (x)图象的交点为(x1,y1),(x2,y2),…,(xm,ym),则(xi+yi)=( )
A.0 B.m
C.2m D.4m
B [因为f (-x)=2-f (x),所以f (-x)+f (x)=2.因为=0,=1,所以函数y=f (x)的图象关于点(0,1)对称.函数y==1+,故其图象也关于点(0,1)对称.所以函数y=与y=f (x)图象的交点(x1,y1),(x2,y2),…,(xm,ym)成对出现,且每一对均关于点(0,1)对称,所以xi=0,yi=2×=m,所以 (xi+yi)=m.]
16.(2017·全国卷Ⅲ)已知函数f (x)=x2-2x+a(ex-1+e-x+1)有唯一零点,则a=( )
A.- B.
C. D.1
C [法一:f (x)=x2-2x+a(ex-1+e-x+1)=(x-1)2+a[ex-1+e-(x-1)]-1,
令t=x-1,则g(t)=f (t+1)=t2+a(et+e-t)-1.
∵g(-t)=(-t)2+a(e-t+et)-1=g(t),
∴函数g(t)为偶函数.
∵f (x)有唯一零点,∴g(t)也有唯一零点.
又g(t)为偶函数,由偶函数的性质知g(0)=0,
∴2a-1=0,解得a=.
故选C.
法二:f (x)=0⇔a(ex-1+e-x+1)=-x2+2x.
ex-1+e-x+1≥2=2,
当且仅当x=1时取“=”.
-x2+2x=-(x-1)2+1≤1,当且仅当x=1时取“=”.
若a>0,则a(ex-1+e-x+1)≥2a,
要使f (x)有唯一零点,则必有2a=1,即a=.
若a≤0,则f (x)的零点不唯一.
故选C.]
17.(2020·天津高考)已知函数f (x)=若函数g(x)=f (x)-|kx2-2x|(k∈R)恰有4个零点,则k的取值范围是( )
A.∪(2,+∞)
B.∪(0,2)
C.(-∞,0)∪(0,2)
D.(-∞,0)∪(2,+∞)
D [由题意知函数g(x)=f (x)-|kx2-2x|恰有4个零点等价于方程f (x)-|kx2-2x|=0,即f (x)=|kx2-2x|有4个不同的根,即函数y=f (x)与y=|kx2-2x|的图象有4个不同的公共点.
当k=0时,在同一平面直角坐标系中,分别作出y=f (x)与y=|2x|的图象如图1所示,由图1知两图象只有2个不同的公共点,不满足题意.
图1
当k<0时,y=|kx2-2x|=,其图象的对称轴为直线x=<0,直线x=与y=|kx2-2x|的图象的交点为,点在直线y=-x上,在同一平面直角坐标系中,分别作出y=f (x)与y=|kx2-2x|的图象如图2所示,由图2易知函数y=f (x)与y=|kx2-2x|的图象有4个不同的公共点,满足题意.
图2
当k>0时,函数y=|kx2-2x|的图象与x轴的2个交点分别为原点(0,0)与,则当x>时,由kx2-2x=x3,得x2-kx+2=0,令Δ=k2-8=0,得k=2,此时在同一平面直角坐标系中,分别作出函数y=f (x)与y=|kx2-2x|的图象如图3所示,由图3知两图象有3个不同的公共点,不满足题意.令Δ=k2-8>0,得k>2,此时在同一平面直角坐标系中,分别作出函数y=f (x)与y=|kx2-2x|的图象如图4所示,由图4知两图象有4个不同的公共点,满足题意.令Δ=k2-8<0,得0<k<2,易知此时不满足题意.
图3 图4
综上可知,实数k的取值范围是(-∞,0)∪(2,+∞),故选D.]
18.(2015·全国卷Ⅰ)设函数f (x)=ex(2x-1)-ax+a,其中a<1,若存在唯一的整数x0使得f (x0)<0,则a的取值范围是( )
A. B. C. D.
D [∵f (0)=-1+a<0,∴x0=0.
又∵x0=0是唯一的使f (x)<0的整数,
∴
即解得a≥.
又∵a<1,∴≤a<1,经检验a=,符合题意.故选D.]
19.(2019·全国卷Ⅱ)设函数f (x)的定义域为R,满足f (x+1)=2f (x),且当x∈(0,1]时,f (x)=x(x-1).若对任意x∈(-∞,m],都有f (x)≥-,则m的取值范围是( )
A. B. C. D.
B [当-1<x≤0时,0<x+1≤1,则f (x)=f (x+1)=(x+1)x;当1<x≤2时,0<x-1≤1,则f (x)=2f (x-1)=2(x-1)(x-2);当2<x≤3时,0<x-2≤1,则f (x)=2f (x-1)=22f (x-2)=22(x-2)(x-3),……由此可得
f (x)=由此作出函数f (x)的图象,如图所示.由图可知当2<x≤3时,令22(x-2)(x-3)=-,整理,得(3x-7)(3x-8)=0,解得x=或x=,将这两个值标注在图中.要使对任意x∈(-∞,m]都有f (x)≥-,必有m≤,即实数m的取值范围是,故选B.
]
20.(2017·全国卷Ⅲ)设函数f (x)=则满足f (x)+f >1的x的取值范围是________.
[由题意知,可对不等式分x≤0,0
当x≤0时,原不等式为x+1+x+>1,解得x>-,
∴-<x≤0.
当0
当x>时,原不等式为2x+2x->1,显然成立.
综上可知,x>-.]
21.(2018·全国卷Ⅲ)函数f (x)=cos在[0,π]的零点个数为________.
3 [由题意知,cos=0,所以3x+=+kπ,k∈Z,所以x=+,k∈Z.当k=0时,x=;当k=1时,x=;当k=2时,x=,均满足题意,所以函数f (x)在[0,π]的零点个数为3.]
22.(2019·全国卷Ⅱ)已知f (x)是奇函数,且当x<0时,f (x)=-eax,若f (ln 2)=8,则a=____________.
-3 [当x>0时,-x<0,f (-x)=-e-ax.因为函数f (x)为奇函数,所以当x>0时,f (x)=-f (-x)=e-ax,所以f (ln 2)=e-aln 2==8,所以a=-3.]
23.(2020·全国卷Ⅰ)曲线y=ln x+x+1的一条切线的斜率为2,则该切线的方程为________.
y=2x [设切点坐标为(x0,ln x0+x0+1).由题意得y′=+1,则该切线的斜率k=+1=2,解得x0=1,所以切点坐标为(1,2),所以该切线的方程为y-2=2(x-1),即y=2x.]
24.(2018·全国卷Ⅰ)已知函数f (x)=2sin x+sin 2x,则f (x)的最小值是________.
- [因为f (x)=2sin x+sin 2x,
所以f ′(x)=2cos x+2cos 2x=4cos2 x+2cos x-2=4(cos x+1),
由f ′(x)≥0得≤cos x≤1,即2kπ-≤x≤2kπ+,k∈Z,
由f ′(x)≤0得-1≤cos x≤,2kπ+≤x≤2kπ+π或2kπ-π≤x≤2kπ-,k∈Z,
所以当x=2kπ-(k∈Z)时,f (x)取得最小值,
且f (x)min=f =2sin+sin 2=-.]
1.[多选](2020·日照模拟)若函数f (x)=ax-2,g(x)=loga|x|,其中a>0,且a≠1,则函数f (x),g(x)在同一坐标系中的大致图象可能是( )
AD [由题意知f (x)=ax-2是指数函数,g(x)=loga|x|是对数函数,且是一个偶函数.
当0<a<1时,f (x)=ax-2单调递减,g(x)=loga|x|在(0,+∞)上递减,此时A选项符合题意;当a>1时,f (x)=ax-2单调递增,g(x)=loga|x|在(0,+∞)上单调递增,此时D选项符合题意,故选AD.]
2.[多选](2020·济宁模拟)下列函数中,在(0,+∞)上单调递增的是( )
A.y=22-x B.y=
C.y=log D.y=-x2+2x+a
BC [A中,y=22-x,令t=2-x,∵t=2-x在(0,+∞)上单调递减,∴t∈(-∞,2).
∵y=2t在(-∞,2)上单调递增,∴y=22-x在(0,+∞)上单调递减.
B中,y==1-,令t=x+1,∵t=x+1在(0,+∞)上单调递增,∴t∈(1,+∞).
∵y=1-在(1,+∞)上单调递增,∴y=在(0,+∞)上单调递增.
C中,y=log=log2x在(0,+∞)上单调递增.
D中,y=-x2+2x+a图象的对称轴为直线x=1,所以函数在(0,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减.
故选BC.]
3.(2020·江西红色七校第一次联考)若a,b,c满足2a=3,b=log25,3c=2,则( )
A.a<b<c B.b<c<a
C.c<a<b D.c<b<a
C [a=log23∈(1,2),b=log25∈(2,3),c=log32∈(0,1),故c<a<b.]
4.(2020·南昌模拟)已知正实数a,b,c满足:=log2a,=log2b,c=logc,则( )
A.a<b<c B.c<b<a
C.b<c<a D.c<a<b
B [因为c=logc,所以-c=log2c.
又=log2a,=log2b,
所以a,b,c分别为y=,y=,y=-x的图象与y=log2x的图象交点的横坐标.
在同一平面直角坐标系中,分别作出y=,y=,y=-x与y=log2x的图象,如图,由图可知c<b<a,故选B.
]
5.[多选](2020·威海模拟)已知函数f (x)=则下列结论中正确的是( )
A.f (-2)=4 B.若f (m)=9,则m=±3
C.f (x)是偶函数 D.f (x)在R上单调递减
AD [由于-2<0,所以f (-2)=(-2)2=4,故A选项正确;
由f (m)=9>0知m≤0,且m2=9,因此m=-3,故B选项错误;
由f (x)的图象(图略)可知f (x)是奇函数,且在R上单调递减,故C选项错误,D选项正确.
综上,正确的结论是AD.]
6.(2020·南昌模拟)若a>b>c>1且ac<b2,则( )
A.logab>logbc>logca B.logcb>logba>logac
C.logbc>logab>logca D.logba>logcb>logac
B [因为a>b>c>1,所以logab<logaa=1,logbc<logbb=1,logca>logcc=1,排除选项A、C;
logab-logbc=-=,因为lg alg c<=<=(lg b)2,所以>0,所以logab>logbc,所以logcb>logba,排除选项D.所以选B.]
7.(2020·惠州第二次调研)函数f (x)=的图象大致是( )
A B
C D
B [法一:函数f (x)的定义域为x∈(0,1)∪(1,+∞).故排除A;
f (100)=>0,排除C;
f =>0,排除D.
故选B.
法二:设g(x)=x-ln x-1,则g(1)=0,g′(x)=1-,当x∈(1,+∞)时,g′(x)>0,g(x)单调递增;
当x∈(0,1)时,g′(x)<0,g(x)单调递减.
所以当x∈(0,1)∪(1,+∞)时,g(x)>g(1)=0.
所以f (x)=的定义域为x∈(0,1)∪(1,+∞),且f (x)在(0,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减,f (x)>0,故选B.
法三:f (x)=的定义域为x∈(0,1)∪(1,+∞),故排除A;
当x→0时,(x-ln x-1)→+∞,f (x)→0,排除D;
当x→+∞时,x-ln x-1>0,所以f (x)=>0,排除C.
故选B.]
8.(2020·大同调研)函数f (x)=2x-tan x在上的图象大致为( )
A B
C D
C [法一:因为f (-x)=-2x-tan(-x)=-2x+tan x=-f (x),所以f (x)=2x-tan x为奇函数,则其图象关于原点对称,故排除选项A,B;
因为f ′(x)=2-=,
所以当x∈时,f ′(x)>0,
当x∈时,f ′(x)<0,所以f (x)在上单调递增,
在上单调递减,故排除选项D.故选C.
法二:因为f (-x)=-2x+tan x=-f (x),所以f (x)=2x-tan x为奇函数,
则其图象关于原点对称,故排除选项A,B;
因为f ′(x)=2-,所以f ′(0)=1,即f (x)的图象在原点处的切线的斜率为1,故排除选项D.故选C.]
9.(2020·西安模拟)若函数f (x),g(x)分别是定义在R上的偶函数、奇函数,且满足f (x)+2g(x)=ex,则( )
A.f (-2)<f (-3)<g(-1)
B.g(-1)<f (-3)<f (-2)
C.f (-2)<g(-1)<f (-3)
D.g(-1)<f (-2)<f (-3)
D [因为函数f (x),g(x)分别是定义在R上的偶函数、奇函数,且满足f (x)+2g(x)=ex ①,
所以f (-x)+2g(-x)=e-x,即f (x)-2g(x)=e-x ②.
联立①②得
解得,
所以f (-2)=,f (-3)=,g(-1)=<0.
因为f (-3)-f (-2)=-=>0,所以g(-1)<f (-2)<f (-3),故选D.]
10.(2020·长春质量监测一)已知函数y=f (x)是定义在R上的奇函数,且满足f (2+x)+f (x)=0,当x∈[-2,0]时,f (x)=-x2-2x,则当x∈[4,6]时,y=f (x)的最小值为( )
A.-8 B.-1 C.0 D.1
B [由f (2+x)+f (x)=0,得f (4+x)+f (2+x)=0,以上两式相减,得f (x)=f (4+x),所以函数f (x)是以4为周期的周期函数.
设x∈[0,2],则-x∈[-2,0],f (-x)=-(-x)2-2(-x)=-x2+2x.
因为函数y=f (x)是定义在R上的奇函数,所以f (x)=-f (-x)=x2-2x=(x-1)2-1,当x=1时,f (x)取得最小值-1.
由周期函数的性质知,当x∈[4,6]时,y=f (x)的最小值也是-1,故选B.]
11.[多选](2020·潍坊模拟)已知f (x)是定义在[-10,10]上的奇函数,且f (x)=f (4-x),则函数f (x)的零点个数至少为( )
A.3 B.4 C.5 D.6
C [∵f (x)是定义在[-10,10]上的奇函数,∴f (0)=0,且f (x)的零点关于原点对称,∴零点个数为奇数,排除选项B,D.又f (x)=f (4-x),∴f (0)=f (4)=0,f (-4)=-f (4)=0,∴f (-4)=f (4+4)=f (8)=0,f (-8)=-f (8)=0,∴f (x)的零点至少为0,±4,±8,共5个,故选C.]
12.(2020·洛阳尖子生第一次联考)已知f (x)为偶函数,当x>0时,f (x)=ln x-3x,则曲线y=f (x)在点(-1,-3)处的切线与两坐标轴围成图形的面积等于( )
A.1 B. C. D.
C [当x>0时,f ′(x)=-3,因为f (x)是偶函数,所以f ′(x)是奇函数,故在(-1,-3)处切线的斜率k=f ′(-1)=-f ′(1)=2,所以切线方程为y+3=2(x+1),该切线与x轴,y轴的交点分别为,(0,-1),所以该切线与两坐标轴围成图形的面积等于××1=,故选C.]
13.(2020·沈阳质量监测(一))已知函数f (x)是定义在(-∞,0)∪(0,+∞)上的偶函数,且当x∈(0,+∞)时,f (x)=则函数g(x)=f 2(x)-f (x)的零点个数为( )
A.4 B.5 C.6 D.7
C [∵x∈(0,2]时,f (x)=(x-1)2,x>2时,f (x)=f (x-2)+1,∴将f (x)在区间(0,2]上的图象向右平移2个单位长度,同时再向上平移1个单位长度,得到函数f (x)在(2,4]上的图象.同理可得到f (x)在(4,6],(6,8],…上的图象.再由f (x)的图象关于y轴对称得到f (x)在(-∞,0)上的图象,从而得到f (x)在其定义域内的图象,如图所示:
令g(x)=0,得f (x)=0或f (x)=1,由图可知直线y=0与y=1和函数y=f (x)的图象共有6个交点,∴函数g(x)共有6个零点.故选C.]
14.(2020·长春质量监测一)已知函数f (x)=(x2-2x)·ex-1,若当x>1时,f (x)-mx+1+m≤0有解,则m的取值范围为( )
A.m≤1 B.m<-1
C.m>-1 D.m≥1
C [当x>1时,不等式f (x)-mx+1+m≤0有解等价于f (x)≤m(x-1)-1有解.
由f (x)=(x2-2x)ex-1,得f ′(x)=(2x-2)ex-1+(x2-2x)ex-1=(x2-2)ex-1,当x>时,f ′(x)>0,函数f (x)单调递增,当1<x<时,f ′(x)<0,函数f (x)单调递减,当x=2时,f (x)=0,当x>2时,f (x)>0,由此可作出函数y=f (x)(x>1)的图象,如图所示.
直线y=m(x-1)-1恒过定点Q(1,-1),Q(1,-1)在函数f (x)的图象上.
f ′(1)=(12-2)e1-1=-1,由图可知,若x>1时,不等式f (x)-mx+1+m≤0有解,则m的取值范围是m>-1,故选C.]
15.(2020·泰安模拟)已知函数f (x)=,若对任意的实数a,b,总存在x0∈[-1,2],使得f (x0)≥m成立,则实数m的取值范围是( )
A. B.
C. D.(-∞,1]
B [记y=f (x),x∈[-1,2]的最大值为M(a,b),则由题意知,m≤M(a,b)对任意a,b∈R恒成立,所以m≤M(a,b)min.
依题意M(a,b)≥f (x),x∈[-1,2],分别令x=-1,0,2,于是得到M(a,b)≥f (-1)=|-3+a-b|,M(a,b)≥f (0)=|-1-b|,M(a,b)≥f (2)=|-2a-b|,所以2M(a,b)+3M(a,b)+M(a,b)≥|-6+2a-2b|+|3+3b|+|-2a-b|≥|-6+2a-2b+3+3b-2a-b|=3,则M(a,b)≥,当且仅当-3+a-b=1+b=-2a-b时,即a=1,b=-时,等号成立,m≤M(a,b)min=,选B.]
16.[多选](2020·日照模拟)已知实数m,n满足2m>2n,则下列不等式恒成立的是( )
A.cos m<cos n
B.若m>0,n>0,则logm<logn
C.e3m+2>e3n+2
D.若m>0,n>0,则>
BCD [因为y=2x为R上的增函数,所以m>n.
因为函数y=cos x在R上有增有减,所以A中的不等式不恒成立,A错误.
因为函数y=logx在(0,+∞)上单调递减,所以当m>0,n>0,m>n时,logm<logn,故B正确.
因为y=ex在R上单调递增,所以当m>n时,e3m+2>e3n+2,故C正确.
因为函数y=在(0,+∞)上单调递增,所以当m>0,n>0,m>n时,>,故D正确.]
17.[多选](2020·枣庄模拟)设函数f (x)=xln x,g(x)=,则下列命题正确的是( )
A.不等式g(x)>0的解集为
B.函数g(x)在(0,e)上单调递增,在(e,+∞)上单调递减
C.当x1>x2>0时,(x-x)>f (x1)-f (x2)恒成立,则m≥1
D.若函数F(x)=f (x)-ax2有两个极值点,则实数a∈(0,1)
AC [f (x)=xln x的导函数为f ′(x)=1+ln x,则g(x)==,g′(x)=,对于A,g(x)>0,即>0,解得x>,故A正确.
对于B,g′(x)=,当x∈(0,1)时,g′(x)>0,g(x)在(0,1)上单调递增,故B错误.
对于C,(x-x)>f (x1)-f (x2)可化为f (x2)-x>f (x1)-x.
设φ(x)=f (x)-x2,又x1>x2>0,∴φ(x)在(0,+∞)上单调递减,∴φ′(x)=1+ln x-mx≤0在(0,+∞)上恒成立,即m≥在(0,+∞)上恒成立.
又g(x)=在(0,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减,∴g(x)在x=1处取得最大值,g(1)=1,∴m≥1,故C正确.
对于D,若函数F(x)=f (x)-ax2有两个极值点,则f ′(x)=1+ln x-2ax有两个零点,即1+ln x-2ax=0有两个不等实根.
2a=,又g(x)=在(0,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减,g(1)=1,x→+∞时,g(x)→0,即2a∈(0,1),a∈,故D错误.故选AC.]
18.[多选](2020·青岛模拟)已知函数f (x)=x-a+,其中a,b均为实数且a≤b,则下列说法中不正确的是( )
A.若ab=-1,则f (x)为奇函数
B.若ab=0,则f (x)为奇函数
C.若a=b=0,则方程f (f (x))=2有一个实数根
D.若a=b=0,则方程f (f (x))=t(t为实数)可能有两个不同的实数根
ABC [对于A,ab=-1时,若b=2,则a=-,此时f (x)=x++=(x-2)++,f (x)的图象可由函数y=x+的图象先向右平移2个单位长度,再向上平移个单位长度得到,其图象不关于原点对称,所以A不正确.
对于B,b=0,a=-时,满足ab=0,此时f (x)=x++=x++,f (x)的图象不关于原点对称,所以B不正确.
若a=b=0,则f (x)=x+,f (f (x))=f (x)+=x++=x++,求导后可知该函数在(-∞,-1),(1,+∞)上单调递增,在(-1,0),(0,1)上单调递减,所以f (f (x))在x=-1处取得极大值,为-,在x=1处取得极小值,为.
作出f (f (x))的大致图象如图所示,结合图象知C错,D正确.
故选ABC.]
19.[多选](2020·烟台模拟)已知f (x)是定义域为R的函数,满足f (x+1)=f (x-3),f (1+x)=f (3-x),当0≤x≤2时,f (x)=x2-x,则下列说法正确的是( )
A.f (x)的最小正周期为4
B.f (x)的图象关于直线x=2对称
C.当0≤x≤4时,函数f (x)的最大值为2
D.当6≤x≤8时,函数f (x)的最小值为-
ABC [由f (x+1)=f (x-3)得,f (x)=f [(x-1)+1]=f [(x-1)-3]=f (x-4),故函数f (x)的周期为4,A正确;
由f (1+x)=f (3-x)可得f (2+x)=f (2-x),所以函数f (x)的图象关于直线x=2对称,B正确;
作出函数f (x)在[0,8]上的大致图象如图所示,
由图可知,当0≤x≤4时,函数f (x)的最大值为f (2)=2,C正确;
当6≤x≤8时,函数f (x)的最小值为f =f =-,D错误.]
20.[多选](2020·临沂模拟)已知函数f (x)=设f (x1)=f (x2)=f (x3)=f (x4),且x1<x2<x3<x4,则下列结论正确的是( )
A.x1x2=1 B.x3+x4=1
C.0<x1x2x3x4<1 D.x1+x2+x3+x4<0
ACD [作出函数f (x)的大致图象如图所示,
由图可知x3+x4=2,x1x2=1,所以A正确,B不正确;
结合二次函数的性质知x1x2x3x4=x3x4=x3(2-x3)∈(0,1),所以C正确;
x1+x2+x3+x4=x1+x2+2<-2+2=0,D正确.]
21.(2020·江西红色七校第一次联考)若函数f (x)=x--aln x在区间(1,+∞)上存在零点,则实数a的取值范围为( )
A. B.
C.(0,+∞) D.
D [法一:由题意知f ′(x)=1--=,当x>1时,令g(x)=2x-,则g′(x)=2->0,g(x)在(1,+∞)上单调递增,g(x)>1.
当2a≤1,即a≤时,f ′(x)>0,所以函数f (x)单调递增,又f (1)=0,所以f (x)在(1,+∞)上无零点;
当2a>1,即a>时,存在x0∈(1,+∞),使得f ′(x0)=0,所以当1<x<x0时,f ′(x)<0,当x>x0时,f ′(x)>0,所以函数f (x)在(1,x0)上单调递减,在(x0,+∞)上单调递增,又f (1)=0,所以f (x0)<0,当x→+∞时,f (x)→+∞,所以函数f (x)在区间(1,+∞)上存在零点.
综上,a的取值范围为.
法二:当a=10时,f (x)=x--10ln x,x=e时,f (e)<0,x=100时,f (100)>0,所以函数f (x)在(1,+∞)上存在零点,所以A,B不正确;
当a=时,f (x)=x--ln x,f ′(x)=1--,当x>1时,f ′(x)>0恒成立,函数f (x)单调递增,又f (1)=0,所以a=时,f (x)在(1,+∞)上无零点,所以C不正确,故选D.]
22.(2020·西安模拟)已知函数f (x)=,g(x)=f (x)-ax,若g(x)有4个零点,则a的取值范围为( )
A. B.
C. D.
B [当x=0时,g(0)=f (0)-0=0,所以x=0为函数g(x)的1个零点.
当x≠0时,令g(x)=f (x)-ax=0,得a=
则直线y=a与函数y=h(x)=的图象有3个不同的交点.
令φ(x)=(x>0),则φ′(x)=.
由φ′(x)=0,得x=e,所以函数φ(x)在(0,e)上单调递增,
在(e,+∞)上单调递减,所以φ(x)在x=e处取得最大值,所以φ(x)max=.
又φ(1)=0,x→+∞时,φ(x)→0,所以可在同一直角坐标系中作出直线y=a与函数y=h(x)的大致图象,如图所示.
由图知若直线y=a与函数y=h(x)的图象有3个不同的交点,
则0<a<,故选B.]
23.(2020·南昌模拟)已知定义在R上的偶函数f (x)满足f (2-x)+f (x)=0,f (0)=,则f (10)=________.
- [因为函数f (x)是偶函数,所以f (2-x)=-f (x)=-f (-x),所以f (x+2)=-f (x)=f (2-x)=f (x-2),所以f (x+4)=f (x),所以函数f (x)的周期为4,则f (10)=f (2)=-f (0)=-.]
24.(2020·成都模拟)已知f (x)是定义在上的奇函数,其导函数为f ′(x),f =,且当x∈时,f ′(x)sin 2x+2f (x)cos 2x>0.则不等式f (x)sin 2x<1的解集为________.
[设F(x)=f (x)sin 2x,则F′(x)=f ′(x)sin 2x+2f (x)cos 2x.
因为f (x)是定义在上的奇函数,所以F(-x)=f (-x)sin(-2x)=F(x),所以F(x)是定义在上的偶函数.
因为当x∈时,f ′(x)sin 2x+2f (x)cos 2x>0,所以F′(x)>0,所以F(x)在上单调递增,又F(x)是上的偶函数,所以F(x)在上单调递减.
因为F=f sin=1,所以不等式f (x)sin 2x<1等价于F(x)<F,所以|x|<,解得x∈.]
25.[一题两空](2020·淄博模拟)已知函数f (x)=若函数f (x)在R上是单调的,则实数a的取值范围是________;若对任意的实数x1<a,总存在实数x2≥a,使得f (x1)+f (x2)=0,则实数a的取值范围是________.
[2,+∞) (-∞,-2] [令x2=x+2,解得x=-1或x=2.
作出函数y=f (x)的图象如图所示,若函数f (x)在R上单调,只需a≥2.
若对任意的实数x1<a,总存在实数x2≥a,使得f (x1)=-f (x2),则函数y=x+2在(-∞,a)上的值域是函数y=-x2在[a,+∞)上的值域的子集.
易知y=x+2在(-∞,a)上的值域为(-∞,a+2).
当a≤0时,函数y=-x2在[a,+∞)上的值域为(-∞,0],则a+2≤0,即a≤-2;
当a>0时,函数y=-x2在[a,+∞)上的值域为(-∞,-a2],
则a+2≤-a2,无解.
综上,若对任意的实数x1<a,总存在实数x2≥a,使得f (x1)+f (x2)=0,则实数a的取值范围是(-∞,-2].]
1.已知a=ln 3,b=log310,c=lg 3,则a,b,c的大小关系为( )
A.c<b<a B.c<a<b
C.b<c<a D.a<c<b
B [1=ln e<a=ln 3<ln e2=2,b=log310>log39=2,0=lg 1<c=lg 3<lg 10=1,所以c<a<b,故选B.]
2.已知a>b>0,且a+b=1,x=,y=logab,z=logb,则x,y,z的大小关系是( )
A.x>z>y B.x>y>z
C.z>y>x D.z>x>y
A [法一:因为a>b>0,且a+b=1,所以0<b<<a<1,所以1<<,所以x=>=1,y=logab=logab=-1,z=logb>logb=-logbb=-1,且logb<logb1=0,所以x>z>y,故选A.
法二:由题意不妨令a=,b=,则x=>=1,y=log=-1,z=log>log3=-1,且z=log<log1=0,所以x>z>y,故选A.]
3.直线x=a(a>0)分别与直线y=2x+1,曲线y=x+ln x相交于A,B两点,则|AB|的最小值为( )
A.1 B.2
C. D.
B [根据题意,设f (x)=2x+1-x-ln x=x+1-ln x,则f ′(x)=1-=(x>0),所以函数f (x)在(0,1)上单调递减,在(1,+∞)上单调递增,所以f (x)min=f (1)=2-ln 1=2,所以|AB|min=2.]
4.函数f (x)=的图象大致为( )
D [因为f (x)=的定义域为{x|x≠0},且f (-x)=f (x),所以f (x)是偶函数,排除选项B,C.
当x>0时,f (x)==x-在(0,+∞)上单调递增,排除选项A,故选D.]
5.若函数f (x)=x2-kex在(0,+∞)上单调递减,则k的取值范围为( )
A. B.
C. D.
C [因为f (x)=x2-kex,所以f ′(x)=2x-kex,又函数f (x)在(0,+∞)上单调递减,所以f ′(x)≤0恒成立,即k≥恒成立.
令g(x)=(x>0),则g′(x)=,故函数g(x)在(0,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减,函数g(x)的最大值为g(1)=,所以k≥,即k∈.故选C.]
6.函数f (x)=(其中e为自然对数的底数)的图象大致为( )
A B C D
A [法一:当x>0时,ex>1,则f (x)<0;
当x<0时,0<ex<1,则f (x)<0.
所以f (x)的图象恒在x轴下方,故选A.
法二:依题意x≠0,f (-x)===f (x),所以f (x)是偶函数,排除选项C,D.
当x=1时,f (x)=<0,排除选项B,故选A.]
7.[多选]已知函数f (x)=Asin(ωx+φ)·e-|x|(A>0,ω>0,0<φ<π)的图象如图所示,则Aω的取值可能为( )
A.4π B.π C.3π D.2π
BC [由题图知,函数f (x)为偶函数,因为函数y=e-|x|为偶函数,所以函数y=sin(ωx+φ)为偶函数,所以φ=kπ+(k∈Z).
因为0<φ<π,所以φ=,所以f (x)=Asin·e-|x|=Acos(ωx)·e-|x|.
由题图知即
所以
所以Aω=(2k+1)π(k∈Z),故选BC.]
8.已知定义在R上的奇函数f (x)满足f (x+2)-f (-x)=0,且当x∈[0,1]时,f (x)=log2(x+1),则下列结论正确的是( )
①f (x)的图象关于直线x=1对称;②f (x)是周期函数,且2是其一个周期;③f <f ;④关于x的方程f (x)-t=0(0<t<1)在区间(-2,7)上的所有实根之和是12.
A.①④ B.①②④ C.③④ D.①②③
A [由题意可知f (x)的图象关于直线x=1对称,①正确;
因为f (x)是奇函数,所以f (x+2)=f (-x)=-f (x),所以f (x+4)=-f (x+2)=f (x),所以f (x)是周期函数,其一个周期为4,但不能说明2是f (x)的周期,故②错误;
由f (x)的周期性和对称性可得f =f =f =f ,又当x∈[0,1]时,f (x)=log2(x+1),所以f (x)在x∈[0,1]时单调递增,所以f <f ,即f >f ,③错误;
又x∈[0,1]时,f (x)=log2(x+1),则可画出f (x)在区间[-2,8]上对应的函数,如图.
易得f (x)-t=0(0<t<1),即f (x)=t(0<t<1)在区间(-2,7)上的根分别关于1,5对称,故零点之和为2×(1+5)=12,④正确.
故选A.]
9.函数f (x)在[0,+∞)上单调递增,且f (x+2)的图象关于直线x=-2对称,若f (-2)=1,则满足f (x-2)≤1的x的取值范围是( )
A.[-2,2]
B.(-∞,-2]∪[2,+∞)
C.(-∞,0]∪[4,+∞)
D.[0,4]
D [依题意得,函数f (x)是偶函数,则f (x-2)≤1,即f (|x-2|)≤f (|-2|).
由函数f (x)在[0,+∞)上单调递增得|x-2|≤2,即-2≤x-2≤2,0≤x≤4.
所以满足f (x-2)≤1的x的取值范围是[0,4],选D.]
10.定义在R上的函数f (x)的导函数为f ′(x),若对任意实数x,都有f (x)>f ′(x),且f (x)+2 019为奇函数,则不等式f (x)+2 019ex<0的解集为( )
A.(-∞,0) B.(0,+∞)
C. D.
B [令g(x)=,因为f (x)>f ′(x),所以g′(x)=<0,所以g(x)在R上单调递减.
因为f (x)+2 019是奇函数,所以f (0)+2 019=0,即f (0)=-2 019,则g(0)=-2 019.
不等式f (x)+2 019ex<0可转化为<-2 019,即g(x)<g(0),又g(x)在R上单调递减,所以x>0,则不等式f (x)+2 019ex<0的解集为(0,+∞),故选B.]
11.已知函数f (x)的图象在点(x0,f (x0))处的切线为l:y=g(x),若函数f (x)满足∀x∈I(其中I为函数f (x)的定义域),当x≠x0时,[f (x)-g(x)](x-x0)>0恒成立,则称x0为函数f (x)的“转折点”.已知函数f (x)=ex-ax2-2x在区间[0,1]上存在一个“转折点”,则a的取值范围是( )
A.[0,e] B.[1,e]
C.[1,+∞) D.(-∞,e]
B [根据定义,函数f (x)满足∀x∈I(其中I为函数f (x)的定义域),当x≠x0时,[f (x)-g(x)](x-x0)>0恒成立,f ′(x)=ex-ax-2.
令h(x)=ex-ax-2,则h′(x)=ex-a,令h′(x)=ex-a=0,则其解就是“转折点”,故ex=a,x=ln a,x∈[0,1],则0≤ln a≤1,解得1≤a≤e,选B.]
12.[多选]已知x,y均大于0,ex+x=ey+2y,则下列结论正确的是( )
A.log3x<log3y B.x-<y-
C.sin x>sin y D.<
BD [因为x,y均大于0,所以ex+x=ey+2y=ey+y+y>ey+y.
易知函数m=en+n在(0,+∞)上单调递增,故x>y.
根据对数函数的性质得log3x>log3y,选项A错误.
因为x>y>0,函数m=n在(0,+∞)上单调递减,所以x<y,选项B正确.函数m=sin n在(0,+∞)上的单调性不确定,因此sin x>sin y不一定成立,选项C错误.因为x>y>0,所以x2>y2,所以<,选项D正确.]
13.[多选]已知a>b>0,则下列不等式中正确的是( )
A.a2>ab>b2 B.a+ln a>b+ln b
C.+2a<+2b D.+a2>+b2
ABD [选项A,因为a>b>0,所以由不等式的性质可得a2>ab,ab>b2,所以a2>ab>b2.故该选项正确.
选项B,因为a>b>0,函数y=ln x在(0,+∞)上单调递增,所以ln a>ln b,所以a+ln a>b+ln b.故该选项正确.
选项C,因为a>b>0,函数y=在(0,+∞)上单调递减,所以>>0.易知2a>2b,所以+2a>+2b.故该选项不正确.
选项D,因为函数y=x2在(0,+∞)上单调递增,函数y=在(0,+∞)上单调递减,且a>b>0,所以a2>b2,且>.由不等式的性质可得+a2>+b2.故该选项正确.]
14.[多选]若函数f (x)满足:对定义域内任意的x1,x2(x1≠x2),均有f (x1)+f (x2)>2f ,则称函数f (x)具有H性质.下列函数具有H性质的是( )
A.f (x)= B.f (x)=ln x
C.f (x)=x2(x≥0) D.f (x)=tan x
ACD [若对定义域内任意的x1,x2(x1≠x2),均有f (x1)+f (x2)>2f ,则点(x1,f (x1)),(x2,f (x2))所连线段的中点在点的上方,作出示意图如图所示其中a=,b=f .
根据函数f (x)=,f (x)=ln x,f (x)=x2(x≥0),f (x)=tan x的图象可知,函数f (x)=,f (x)=x2(x≥0),f (x)=tan x具有H性质,函数f (x)=ln x不具有H性质,故选ACD.]
15.关于函数f (x)=+ln x,有下列几个命题:①x=2是f (x)的极大值点;②函数y=f (x)-x有且只有1个零点;③存在正实数k,使得f (x)>kx恒成立;④对任意两个正实数x1,x2,且x1>x2,若f (x1)=f (x2),则x1+x2>4.其中正确的命题有( )
A.①② B.②③ C.②④ D.③④
C [f ′(x)=,当0<x<2时,f ′(x)<0;
当x>2时,f ′(x)>0.
所以f (x)在(0,2)上单调递减,在(2,+∞)上单调递增,x=2是f (x)的极小值点,故①错误.
根据函数f (x)的单调性及极值点,作出函数f (x)的大致图象,如图所示,作出直线y=x,易知直线y=x与f (x)的图象有且只有1个交点,即函数y=f (x)-x有且只有1个零点,故②正确.
若f (x)>kx,则k<+,令g(x)=+,则g′(x)=,令F(x)=-4+x-xln x,则F′(x)=-ln x,所以F(x)在(0,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减,F(x)≤F(1)<0,所以g(x)在(0,+∞)上单调递减,g(x)无最小值,不存在正实数k,使得f (x)>kx恒成立,故③错误.
由x1>x2,f (x1)=f (x2)可知x1>2,0<x2<2,要证x1+x2>4,即证x1>4-x2,且x1>4-x2>2,f (x)在(2,+∞)上单调递增,即证f (x1)>f (4-x2),又f (x1)=f (x2),所以证f (x2)>f (4-x2),即证f (x)>f (4-x) ,x∈(0,2).
令h(x)=f (x)-f (4-x)=ln x-ln(4-x)+-,x∈(0,2),则h′(x)=<0,所以h(x)在(0,2)上单调递减,所以h(x)>0,所以x1+x2>4,故④正确.故选C.]
16.[多选]设函数f (x)=,则下列选项正确的是( )
A.f (x)为奇函数
B.f (x)的图象关于点(0,1)对称
C.f (x)的最大值为+1
D.f (x)的最小值为-+1
BCD [f (x)=+1,不满足f (x)=-f (x),故A错误.
令g(x)=,则g(-x)===-g(x),∴g(x)为奇函数,则f (x)的图象关于点(0,1)对称,B正确.
设f (x)=+1的最大值为M,则g(x)的最大值为M-1.设f (x)=+1的最小值为N,则g(x)的最小值为N-1.
当x>0时,g(x)=,∴g′(x)=.
当x∈(0,1)时,g′(x)>0,当x∈(1,+∞)时,g′(x)<0,∴当x∈(0,1)时,g(x)单调递增,当x∈(1,+∞)时,g(x)单调递减,∴g(x)在x=1处取得最大值,最大值g(1)=,由于g(x)为奇函数,∴g(x)在x=-1处取得最小值,最小值g(-1)=-,∴f (x)的最大值为M=+1,最小值为N=-+1,故C,D正确,故选BCD.]
17.[多选]如图放置的边长为1的正方形PABC沿x轴滚动,点B恰好经过原点.设顶点P(x,y)的轨迹方程是y=f (x),则下列说法正确的是( )
A.函数y=f (x)是偶函数
B.对任意的x∈R,都有f (x+2)=f (x-2)
C.函数y=f (x)在区间[2,3]上单调递减
D.函数y=f (x)的值域是[0,1]
AB [当-2≤x≤-1时,P的轨迹是以A(即(-1,0))为圆心,1 为半径的圆;
当-1<x≤1时,P的轨迹是以B(即(0,0))为圆心,为半径的圆;
当1<x≤2时,P的轨迹是以C(即(1,0))为圆心,1为半径的圆;
当2<x≤3时,P的轨迹是以A(即(3,0))为圆心,1为半径的圆.
所以函数f (x)的周期为4,图象如图所示,根据图象的对称性可知y=f (x)是偶函数,所以A正确;因为f (x)的周期为4,所以B正确;
函数f (x)在[2,3]上单调递增,所以C不正确;函数f (x)的值域为[0,],所以D不正确.]
18. 若关于x的不等式xln x-kx+2k+1>0在(2,+∞)上恒成立,则满足条件的整数k的最大值为( )
A.2 B.3 C.4 D.5
A [当x∈(2,+∞)时,不等式xln x-kx+2k+1>0恒成立等价于k<恒成立,令f (x)=(x>2),则f ′(x)=,令g(x)=x-2ln x-3(x>2),则g′(x)=1-,函数g(x)在(2,+∞)上单调递增.
又g(e)=e-5<0,g(e2)=e2-7>0,所以在(e,e2)上存在x0,使g(x0)=0,即x0-2ln x0-3=0,且1<ln x0<2,所以x0=2ln x0+3,且2<ln x0+1<3.
易知当x∈(2,x0)时,g(x)<0,f ′(x)<0,函数f (x)单调递减,当x∈(x0,+∞)时,g(x)>0,f ′(x)>0,函数f (x)单调递增,所以f (x)min=f (x0)==ln x0+1∈(2,3),则满足条件的整数k的最大值为2,故选A.]
19.已知函数f (x)=-a.若f (x)没有零点,则实数a的取值范围是( )
A.[0,e) B.(0,1)
C.(0,e) D.[0,1)
A [因为f (x)没有零点,所以关于x的方程f (x)=0,即a=无实数解.
令g(x)=,h(x)=a,则函数y=g(x),y=h(x)的图象无公共点.
g′(x)=,令g′(x)=0,则x=1,当x<0时,g′(x)<0,函数g(x)单调递减,且g(x)<0;
当0<x<1时,g′(x)<0,函数g(x)单调递减;
当x>1时,g′(x)>0,函数g(x)单调递增.
所以函数g(x)有极小值g(1)=e,作出g(x)的图象如图所示,结合图象可得0≤a<e,选A.]
20.函数f (x)=(x2-ax)ex-ax+a2(e为自然对数的底数,a∈R,a为常数)有三个不同的零点,则a的取值范围是( )
A. B.(-∞,0)
C. D.(0,+∞)
A [因为f (x)有三个不同的零点,所以f (x)=0有三个不同的解.
f (x)=(x2-ax)ex-ax+a2=(x-a)(xex-a),令f (x)=0,则x=a或xex=a,所以xex=a有两个不为a的解,可知a≠0,所以y=xex与y=a的图象有两个不同的交点,令g(x)=xex,则g′(x)=(x+1)ex,当x∈(-∞,-1)时,g′(x)<0,g(x)单调递减;
当x∈(-1,+∞)时,g′(x)>0,g(x)单调递增.
故x=-1时,g(x)取得最小值,g(x)的最小值为-.
当x→-∞时,g(x)→0,当x→+∞时,g(x)→+∞,作出g(x)=xex及y=a的图象,如图所示.
结合图象,可知a∈.]
21.[多选]设函数f (x)=若函数g(x)=[f (x)]2+bf (x)+c有三个零点x1,x2,x3,则下列说法正确的是( )
A.b的值为-2 B.c的值为1
C.a的值无法确定 D.x1x2+x2x3+x1x3=10
ABC [作出函数f (x)的大致图象如图所示,
由图可得关于x的方程f (x)=t的根有两个或三个(t=1时有三个,t≠1时有两个),所以关于t的方程t2+bt+c=0只能有一个根t=1(若有两个根,则关于x的方程[f (x)]2+bf (x)+c=0有四个或五个根),由根与系数的关系得-b=1+1,c=1×1=1,得b=-2,所以A,B正确;不妨设x1<x2<x3,令f (x)=1,可得x1,x2,x3的值分别为1,2,3,则x1x2+x2x3+x1x3=1×2+2×3+1×3=11,由loga|1-2|+1=1,得a0=1(a>1),故a的值无法确定,所以C正确,D错误.故选ABC.]
22.若直线y=kx+b是曲线y=ln x的切线,也是曲线y=ex-2的切线,则k=________.
1或 [法一:设直线y=kx+b与曲线y=ln x相切于点(x1,ln x1),则曲线y=ln x在点(x1,ln x1)处的切线方程为y-ln x1=(x-x1),即y=x-1+ln x1.①
设直线y=kx+b与曲线y=ex-2相切于点(x2,e),则曲线y=ex-2在点(x2,e)处的切线方程为y-e=e (x-x2),即y=ex+(1-x2)e.②
由题意知①②表示同一直线,所以=e,且-1+ln x1=(1-x2)e.
所以-1+ln x1===,解得x1=1或x1=e.
所以k=1或.
法二:直线y=kx+b与曲线y=ln x相切,则存在x1,使得k=,且ln x1=kx1+b,
消去x1,得-ln k=1+b.①
直线y=kx+b与曲线y=ex-2相切,则存在x2,使得k=e,且e=kx2+b,
消去x2,得k=k(ln k+2)+b.②
由①②得k=kln k+2k-ln k-1,即(k-1)(ln k+1)=0,解得k=1或.]
23.[一题两空](2020·福州模拟)在实数集R中定义一种运算“*”,具有如下性质:
(1)对任意a,b∈R,a*b=b*a;
(2)对任意a∈R,a*0=a;
(3)对任意a,b∈R,(a*b)*c=c*(ab)+(a*c)+(b*c)-5c.
则对于函数f (x)=x*(x>0),f =________,函数f (x)的最小值为________.
3 [令c=0,得(a*b)*0=0]1,x)=1+x+,所以f =,由基本不等式知x+≥2,则f (x)≥3,当且仅当x=1时等号成立,故f (x)min=3.]
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