清单14 导数的综合问题-2023-2024学年高二数学上学期期末常考题型+易错题(苏教版)
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【知识清单】
1、恒成立问题
(1)若函数在区间D上存在最小值和最大值,则
不等式在区间D上恒成立;
不等式在区间D上恒成立;
不等式在区间D上恒成立;
不等式在区间D上恒成立;
(2)若函数在区间D上不存在最大(小)值,且值域为,则
不等式在区间D上恒成立.
不等式在区间D上恒成立.
(3)若函数在区间D上存在最小值和最大值,即,则对不等式有解问题有以下结论:
不等式在区间D上有解;
不等式在区间D上有解;
不等式在区间D上有解;
不等式在区间D上有解;
(4)若函数在区间D上不存在最大(小)值,如值域为,则对不等式有解问题有以下结论:
不等式在区间D上有解
不等式在区间D上有解
(5)对于任意的,总存在,使得;
(6)对于任意的,总存在,使得;
(7)若存在,对于任意的,使得;
(8)若存在,对于任意的,使得;
(9)对于任意的,使得;
(10)对于任意的,使得;
(11)若存在,总存在,使得
(12)若存在,总存在,使得.
2、极值点偏移的相关概念
所谓极值点偏移,是指对于单极值函数,由于函数极值点左右的增减速度不同,使得函数图像没有对称性.若函数在处取得极值,且函数与直线交于两点,则的中点为,而往往.如下图所示.
图1 极值点不偏移 图2 极值点偏移
极值点偏移的定义:对于函数在区间内只有一个极值点,方程的解分别为,且,(1)若,则称函数在区间上极值点偏移;(2)若,则函数在区间上极值点左偏,简称极值点左偏;(3)若,则函数在区间上极值点右偏,简称极值点右偏.
3、破解双参数不等式的方法:
一是转化,即由已知条件入手,寻找双参数满足的关系式,并把含双参数的不等式转化为含单参数的不等式;
二是巧构函数,再借用导数,判断函数的单调性,从而求其最值;
三是回归双参的不等式的证明,把所求的最值应用到双参不等式,即可证得结果.
4、函数零点问题的常见题型:判断函数是否存在零点或者求零点的个数;根据含参函数零点情况,求参数的值或取值范围.
求解步骤:
第一步:将问题转化为函数的零点问题,进而转化为函数的图像与轴(或直线)在某区间上的交点问题;
第二步:利用导数研究该函数在此区间上的单调性、极值、端点值等性质,进而画出其图像;
第三步:结合图像判断零点或根据零点分析参数.
5、利用导数证明不等式问题,方法如下:
(1)直接构造函数法:证明不等式(或)转化为证明(或),进而构造辅助函数;
(2)适当放缩构造法:一是根据已知条件适当放缩;二是利用常见放缩结论;
(3)构造“形似”函数,稍作变形再构造,对原不等式同解变形,根据相似结构构造辅助函数.
(4)对数单身狗,指数找基友
(5)凹凸反转,转化为最值问题
(6)同构变形
【考点精讲】
考点1:构造函数解不等式问题
例1.(2023·安徽安庆·高二安庆市第七中学校考阶段练习)已知是定义在R上的偶函数,当时,,且,则不等式的解集是( )
A.B.
C.D.
例2.(2023·四川绵阳·高二统考期中)已知定义在上的函数的导函数为,且,,则不等式的解集为( )
A.B.C.D.
例3.(2023·四川乐山·高二校考期中)已知函数的图象如图所示,则不等式的解集为( )
A.B.
C.D.
考点2:证明不等式
例4.(2023·陕西咸阳·高二统考期中)已知函数.
(1)判断函数的单调性;
(2)证明:当x>0时,.
例5.(2023·辽宁大连·高二统考期末)已知函数(R,为自然对数的底数),.
(1)讨论的单调性;
(2)若,证明:当时,.
例6.(2023·广西河池·高二统考期末)已知函数.
(1)求函数的最小值;
(2)求证:.
考点3:恒成立问题
例7.(2023·吉林长春·高二长春外国语学校校考期中)已知函数,其中
(1)当时,求函数的单调区间;
(2)若恒成立,求的最小值.
例8.(2023·安徽安庆·高二安庆一中校考期中)已知函数,的图象在点处的切线方程为,又函数与函数的图象在原点处有相同的切线,其中为自然对数的底数.
(1)求函数的解析式及的值;
(2)若对于任意恒成立,求整数的最大值.
参考数据:,
例9.(2023·宁夏银川·高二宁夏育才中学校考阶段练习)已知函数,.
(1)当时,求函数的极值;
(2)是否存在正整数,使得在上恒成立?若存在,求出的最大值;若不存在,说明理由.
考点4:能成立问题
例10.(2023·四川绵阳·高二统考期中)已知函数.
(1)若函数在区间上单调递增,求实数的取值范围;
(2)若函数,对,,使得成立,求实数的取值范围.
例11.(2023·四川眉山·高二校联考阶段练习)已知函数.
(1)若函数有两个零点,求实数m的取值范围;
(2)若不等式仅有一个整数解,求实数a的取值范围.
例12.(2023·海南省直辖县级单位·高二校考期中)已知.
(1)求函数的最小值;
(2)若存在,使成立,求实数a的取值范围;
考点5:零点问题
例13.(2023·广东梅州·高三校考阶段练习)已知曲线C:
(1)若曲线C过点,求曲线C在点P处的切线方程;
(2)若,讨论的零点个数.
例14.(2023·四川遂宁·高二四川省蓬溪中学校校考期中)已知函数
(1)当时,求函数的极值
(2)若函数在上有且仅有2个零点,求的取值范围
例15.(2023·重庆永川·高二重庆市永川北山中学校校考阶段练习)已知函数.
(1)若,求函数的图象在处的切线与两坐标轴围成的三角形的面积;
(2)若函数有零点,求实数a的取值范围.
考点6:方程的根问题
例16.(2023·山东菏泽·高二校考阶段练习)给定函数
(1)判断的单调性并求极值;
(2)讨论解的个数.
例17.(2023·湖南衡阳·高二校考阶段练习)已知函数,其中.
(1)讨论函数的单调性;
(2)若方程有三个根,求的取值范围.
例18.(2023·辽宁·高二校联考期末)已知函数,,其中,若.
(1)当时,求的单调区间;
(2)曲线与直线有且仅有两个交点,求的取值范围.
考点7:双变量问题问题
例19.(2023·广东揭阳·高二惠来县第一中学校考阶段练习)设函数.
(1)当时,求函数的单调区间;
(2)若函数有两个极值点,且,求的最小值.
例20.(2023·四川凉山·高二宁南中学校联考期末)已知函数.
(1)讨论函数的单调性;
(2)若恒成立,求的取值范围.
例21.(2023·河南洛阳·高二统考期末)已知函数(a为常数).
(1)当时,求曲线在点处的切线方程;
(2)设函数的两个极值点分别为,(),求的范围.
例22.(2023·河南郑州·三模)已知函数,.
(1)讨论函数的单调性;
(2)若函数有两个极值点,,且,求证:.
考点8:实际应用问题
例23.(2023·全国·高二课堂例题)如图所示,现有一块边长为的正方形铁板,如果从铁板的四个角各截去一个相同的小正方形,然后做成一个长方体形的无盖容器,则容器的容积是截下的小正方形边长的函数.
(1)写出函数的解析式.
(2)为了使容器的容积最大,截去的小正方形边长应为多少?
例24.(2023·黑龙江牡丹江·高二牡丹江市第二高级中学校考阶段练习)某汽车公司生产一种品牌汽车,上年度成本价为10万元/辆,出厂价为13万元/辆,年销售量为5万辆.本年度公司为了进一步扩大市场占有量,计划降低成本,实行降价销售.设本年度成本价比上年度降低了,本年度出厂价比上年度降低了.
(1)若本年度年销售量比上年度增加了倍,问在什么取值范围时,本年度的年利润比上年度有所增加?
(2)若本年度年销售量关于的函数为,则当为何值时,本年度年利润最大?
例25.(2023·全国·高二随堂练习)如图所示,现要建一条高速公路连接城市A与城市B,且B在一条旧公路尽头,A距旧公路最近的点C的距离为40公里,B,C之间的距离为90公里.如果新建高速公路的成本为每公里300万元,将旧公路改造成高速公路的成本为每公里200万元.试判断高速公路怎样建才能使得成本最低.
例26.(2023·四川眉山·高二校考阶段练习)某造船公司年最高造船量是20艘,已知造船x艘的产值函数为R(x)=3700x+45x2-10x3(单位:万元),成本函数为C(x)=460x+5000(单位:万元),又在经济学中,函数的边际函数定义为.
(1)求利润函数及边际利润函数;(提示:利润=产值-成本)
(2)问年造船量安排多少艘时,可使公司造船的年利润最大?
(3)求边际利润函数的单调递减区间,并说明单调递减在本题中的实际意义是什么?
考点9:极值点偏移问题
例27.(2023·河南平顶山·汝州市第一高级中学校考模拟预测)已知函数有两个零点.
(1)求a的取值范围;
(2)设是的两个零点,证明:.
例28.(2023·辽宁丹东·统考模拟预测)已知函数.
(1)若,证明:;
(2)若有两个不同的零点,求a的取值范围,并证明:.
例29.(2023·江苏苏州·高二江苏省震泽中学校考阶段练习)设函数.
(1)当有极值时,若存在,使得成立,求实数的取值范围;
(2)当时,若在定义域内存在两实数满足且,证明:.
例30.(2023·重庆·高三统考期末)已知函数有两个不同的零点.
(1)求的最值;
(2)证明:.
【提升练习】
1.(2023·山东菏泽·高二山东省鄄城县第一中学校考阶段练习)已知可导函数的导函数为,若对任意的,都有,且,则不等式的解集为( )
A.B.C.D.
2.(2023·福建龙岩·高二校联考期中)若函数的定义域为,满足,,都有,则关于的不等式的解集为( )
A.B.C.D.
3.(2023·浙江嘉兴·高二校联考期中)已知定义在R上的函数的导函数为,且满足,,则不等式的解集为( )
A.B.(0,)
C.(,+∞)D.
4.(2023·天津·高二校联考期中)已知是定义在R上的偶函数,当时,,则不等式的解集是( )
A.B.
C.D.
5.(2023·河南郑州·高二校联考期中)设函数.
(1)若,求在处的切线方程;
(2)讨论的单调性.
(3)当时,证明:
6.(2023·四川绵阳·高二统考期中)已知函数.
(1)求函数在区间的最值;
(2)当时,证明:.
7.(2023·福建泉州·高二校联考阶段练习)已知函数,其中.
(1)讨论函数零点个数;
(2)求证:.
10.(2023·吉林长春·高二长春市第十七中学校考期末)已知函数.
(1)求函数的单调区间和极值;
(2)证明:.
11.(2023·安徽合肥·高二合肥一中校考期末)函数,是的导函数:
(1)求的单调区间;
(2)证明:.
12.(2023·湖北·高三鄂南高中校联考期中)已知函数.
(1)若曲线在点处的切线方程为,求的值;
(2)当时,在恒成立,求的最大值.
13.(2023·黑龙江鸡西·高三鸡西实验中学校考阶段练习)设为实数,函数,.
(1)求的极值;
(2)对于,,都有,试求实数的取值范围.
14.(2023·福建漳州·高二校考期中)已知函数.
(1)若在处取得极大值27,求函数的极小值;
(2)若,,且对,不等式都成立,求实数的值范围.
15.(2023·黑龙江大庆·高二校考期中)已知函数.
(1)当时,若函数有个零点,求实数的取值范围;
(2)已知且,且,,求实数的取值范围.
16.(2023·福建泉州·高二校联考阶段练习)已知函数.
(1)讨论函数的单调性;
(2)若存在,使得成立,求实数的取值范围.
17.(2023·甘肃张掖·高二高台县第一中学校考阶段练习)已知函数为的导数.
(1)求曲线在点处的切线方程;
(2),若对任意,均存在,使得,求实数的取值范围.
18.(2023·安徽安庆·高二安庆一中校考期中)已知函数.
(1)求函数的极值点;
(2)若函数有且只有两个零点,求实数的值.
19.(2023·福建漳州·高二统考期末)已知函数.
(1)若曲线在点处的切线与曲线在点处的切线平行,求实数的值;
(2)若函数的图象与的图象有两个公共点,求实数的取值范围.
20.(2023·广东东莞·高二统考期末)已知函数.
(1)求函数在处的切线方程;
(2)若是的极值点,且方程有3个不同的实数解,求实数的取值范围.
21.(2023·山东德州·德州市第一中学校联考模拟预测)已知函数.
(1)求的极值;
(2)若在区间有2个零点,求的取值范围.
22.(2023·辽宁大连·高二大连八中校考阶段练习)已知函数,.
(1)当时,求的单调区间;
(2)设,当,讨论的零点个数.
23.(2023·吉林长春·高二长春市第五中学校考阶段练习)已知函数.
(1)求函数的单调区间;
(2)对任意的、,当时都有,求实数的取值范围.
24.(2023·四川雅安·高二雅安中学期中)已知函数.
(1)讨论的单调性;
(2)若在定义域内有两个极值点,求证:.
25.(2023·北京·高二校考期末)已知函数,,.
(1)若曲线在点处的切线与直线垂直,求的值;
(2)若方程在上恰有两个不同的实数根,求的取值范围;
(3)若对任意,总存在唯一的,使得,求的取值范围.
26.(2023·湖南郴州·高二统考期末)已知(且),.
(1)求在上的最小值;
(2)如果对任意的,存在,使得成立,求实数a的取值范围.
27.(2023·福建龙岩·高二校联考期中)二十大报告中提出:全面推进乡村振兴,坚持农业农村优先发展.小王大学毕业后决定利用所学专业回乡自主创业,生产某农副产品.经过市场调研,生产该产品需投入年固定成本4万元,每生产万件,需另投入流动成本万元.已知在年产量不足6万件时,,在年产量不小于6万件时,.每件产品售价8元.通过市场分析,小王生产的产品当年能全部售完.
(1)写出年利润(万元)关于年产量(万件)的函数解析式.(年利润=年销售收入-年固定成本-流动成本)
(2)年产量为多少万件时,小王在这一产品的生产中所获年利润最大?最大年利润是多少?
28.(2023·高二课时练习)某分公司经销一品牌产品,每件产品的成本为4元,且每件产品需向总公司交3元的管理费,预计当每件产品的售价为x元()时,一年的销售量为万件.问:当每件产品的售价为多少元时,该分公司一年的利润L最大?(结果精确到1元)
29.(2023·江苏镇江·高二校考阶段练习)已知函数.若函数有两个不相等的零点.
(1)求a的取值范围;
(2)证明:.
30.(2023·陕西安康·高二统考期中)已知函数.
(1)当时,求曲线在点处的切线方程;
(2)若函数有两个不同零点,求的取值范围,并证明.
31.(2023·河北唐山·高三开滦第二中学校考阶段练习)已知函数.
(1)若函数有两个零点,求的取值范围;
(2)设是函数的两个极值点,证明:.
32.(2023·四川泸州·高二统考期末)已知函数,e为自然对数的底数.
(1)若函数在上有零点,求的取值范围;
(2)当,,且,求证:.
33.(2023·广东深圳·高三校联考阶段练习)已知函数
(1)若对任意的,都有恒成立,求实数的取值范围;
(2)设是两个不相等的实数,且.求证:
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