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专题一 集合、函数与导数测试题
1.设集合U={1,2,3,4,5,6},集合M={1,3},N={2,3,4},则(∁UM)∩(∁UN)=( )
A.{3} B.{4,6}C.{5,6} D.{3,6}
2.已知全集I=R,若函数f(x)=x2-3x+2,集合M={x|f(x)≤0},N={x|f′(x)<0},则M∩∁IN=( )
A. B.C. D.
3.设某种蜡烛所剩长度P与点燃时间t的函数关系式是P=kt+b.若点燃6分钟后,蜡烛的长为17.4 cm;点燃21分钟后,蜡烛的长为8.4 cm,则这支蜡烛燃尽的时间为( )
A.21分钟 B.25分钟
C.30分钟 D.35分钟
4.已知命题p:“∀x∈[1,2],x2-a≥0”,命题q:“∃x∈R,x2+2ax+2-a=0”.若命题“綈p且q”是真命题,则实数a的取值范围为( )
A.a≤-2或a=1 B.a≤-2或1≤a≤2
C.a≥1 D.a>1
5.幂函数f(x)=xn(n=1,2,3,,-1)具有如下性质:f2(1)+f2(-1)=2[f(1)+f(-1)-1],则函数f(x)( )
A.是奇函数B.是偶函数C.既是奇函数,又是偶函数D.既不是奇函数,又不是偶函数
6.(2012·潍坊模拟)已知函数f(x)=x3+2bx2+cx+1有两个极值点x1、x2,且x1∈[-2,-1],x2∈[1,2],则f(-1)的取值范围是( )
A. B.C.[3,12] D.
7.设集合I是全集,A⊆I,B⊆I,则“A∪B=I”是“B=∁IA”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
8.若曲线xy=a(a≠0),则过曲线上任意一点的切线与两坐标轴所围成的三角形的面积是( )
A.2a2 B.a C.2|a| D.|a|
9.(2012·天津模拟)定义在R上的函数f(x)满足(x-1)f′(x)≤0,且y=f(x+1)为偶函数,当|x1-1|<|x2-1|时,有( )
A.f(2-x1)>f(2-x2) B.f(2-x1)=f(2-x2)
C.f(2-x1)<f(2-x2) D.f(2-x1)≤f(2-x2)
10.如图所示,点P在边长为1的正方形的边上运动,设M是CD边的中点,则当点P沿着A-B-C-M运动时,以点P经过的路程x为自变量,三角形APM的面积函数的图象的形状大致是( )
11.已知函数f(x)=在[1,+∞)上为减函数,则实数a的取值范围是( )
A.0<a< B.0<a≤eC.a≤e D.a≥e
12.有下列命题:
①函数y=coscos的图象中,相邻两个对称中心的距离为π;
②函数y=的图象关于点(-1,1)对称;
③关于x的方程ax2-2ax-1=0有且仅有一个实数根,则实数a=-1;
④已知命题p:对任意的x∈R,都有sinx≤1,则綈p:存在x∈R,使得sinx>1.其中所有真命题的序号是( )
A.①② B.③④
C.②③④ D.①②④
二、填空题:本大题共4小题,每小题4分,共16分,将答案填在题中的横线上.
13.已知函数f(x)=则f[f(-2 012)]=________.
14.已知函数f(x)=ln+sinx,则关于a的不等式
f(a-2)+f(a2-4)<0的解集是________.
15.已知函数f(x)=mx2+lnx-2x在定义域内是增函数,则实数m的取值范围为________.
16.(2011·扬州模拟)若函数f(x)=x3-a2x满足:对于任意的x1,x2∈[0,1]都有|f(x1)-f(x2)|≤1恒成立,则a的取值范围是________.
17 (2012·安徽)设函数f(x)=aex++b(a>0).
(1)求f(x)在[0,+∞)内的最小值;
(2)设曲线y=f(x)在点(2,f(2))处的切线方程为y=x,求a,b的值.
18设f(x)是定义在[-1,1]上的奇函数,且当-1≤x<0时,f(x)=2x3+5ax2+4a2x+b.
(1)求函数f(x)的解析式;
(2)当1<a≤3时,求函数f(x)在(0,1]上的最大值g(a).
19 (2012·广东)设a<1,集合A={x∈R|x>0},B={x∈R|2x2-3(1+a)x+6a>0},D=A∩B.
(1)求集合D(用区间表示);
(2)求函数f(x)=2x3-3(1+a)x2+6ax在D内的极值点.
20 (2012·辽宁)设f(x)=ln(x+1)++ax+b(a,b∈R,a,b为常数),曲线y=f(x)与直线y=x在(0,0)点相切.
(1)求a,b的值;
(2)证明:当0<x<2时,f(x)<.
21. (2012·福建)已知函数f(x)=ex+ax2-ex,a∈R.
(1)若曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线平行于x轴,求函数f(x)的单调区间;
(2)试确定a的取值范围,使得曲线y=f(x)上存在唯一的点P,曲线在该点处的切线与曲线只有一个公共点P?
w。w-w*k&s%5¥u专题一 集合、函数与导数测试题
(时间:120分钟 满分:150分)
一、选择题:本大题共12小题,每小题5分,共60分.在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的.
1.设集合U={1,2,3,4,5,6},集合M={1,3},N={2,3,4},则(∁UM)∩(∁UN)=( )
A.{3} B.{4,6}
C.{5,6} D.{3,6}
解析 ∁UM={2,4,5,6},∁UN={1,5,6},∴(∁UM)∩(∁UN)={5,6},故选C.
答案 C
2.已知全集I=R,若函数f(x)=x2-3x+2,集合M={x|f(x)≤0},N={x|f′(x)<0},则M∩∁IN=( )
A. B.
C. D.
解析 由f(x)≤0解得1≤x≤2,故M=[1,2];f′(x)<0,即2x-3<0,即x<,故N=(-∞,),∁IN=.故M∩∁IN=.
答案 A
3.设某种蜡烛所剩长度P与点燃时间t的函数关系式是P=kt+b.若点燃6分钟后,蜡烛的长为17.4 cm;点燃21分钟后,蜡烛的长为8.4 cm,则这支蜡烛燃尽的时间为( )
A.21分钟 B.25分钟
C.30分钟 D.35分钟
解析 由,解得k=-0.6,b=21,由0=-0.6t+21,解得t=35.
答案 D
4.已知命题p:“∀x∈[1,2],x2-a≥0”,命题q:“∃x∈R,x2+2ax+2-a=0”.若命题“綈p且q”是真命题,则实数a的取值范围为( )
A.a≤-2或a=1 B.a≤-2或1≤a≤2
C.a≥1 D.a>1
解析 命题p:“∀x∈[1,2],x2-a≥0”,∴a≤x2在[1,2]上恒成立,∴a≤1,∴綈p为a>1.
命题q:“∃x∈R,x2+2ax+2-a=0”,∴方程有解,Δ=4a2-4(2-a)≥0,a2+a-2≥0,∴a≥1或a≤-2.
若命题“綈p且q”是真命题,则a>1,故选D.
答案 D
5.(2012·山东肥城模拟)幂函数f(x)=xn(n=1,2,3,,-1)具有如下性质:f2(1)+f2(-1)=2[f(1)+f(-1)-1],则函数f(x)( )
A.是奇函数
B.是偶函数
C.既是奇函数,又是偶函数
D.既不是奇函数,又不是偶函数
解析 由f2(1)+f2(-1)=2[f(1)+f(-1)-1]⇒n=2,f(x)=x2为偶函数,所以选B.
答案 B
6.(2012·潍坊模拟)已知函数f(x)=x3+2bx2+cx+1有两个极值点x1、x2,且x1∈[-2,-1],x2∈[1,2],则f(-1)的取值范围是( )
A. B.
C.[3,12] D.
解析 f′(x)=3x2+4bx+c,由题意,得
f(-1)=2b-c,当直线z=2b-c过A时f(-1)取最小值3,当直线过B时取最大值12,故选C.
答案 C
7.设集合I是全集,A⊆I,B⊆I,则“A∪B=I”是“B=∁IA”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
解析 由B=∁IA⇒A∪B=I,而A∪B=IB=∁IA,故“A∪B=I”是“B=∁IA”的必要不充分条件.
答案 B
8.若曲线xy=a(a≠0),则过曲线上任意一点的切线与两坐标轴所围成的三角形的面积是( )
A.2a2 B.a2
C.2|a| D.|a|
解析 设切点坐标为(x0,y0),曲线方程即y=,y′=-,故切线斜率为-,切线方程为y-=-(x-x0).令y=0,得x=2x0,即切线与x轴的交点A的坐标为(2x0,0);令x=0,得y=,即切线与y轴的交点B的坐标为(0,).故切线与两坐标轴所围成的三角形的面积为×|2x0|||=2|a|.
答案 C
9.(2012·天津模拟)定义在R上的函数f(x)满足(x-1)f′(x)≤0,且y=f(x+1)为偶函数,当|x1-1|<|x2-1|时,有( )
A.f(2-x1)>f(2-x2) B.f(2-x1)=f(2-x2)
C.f(2-x1)<f(2-x2) D.f(2-x1)≤f(2-x2)
解析 由(x-1)f′(x)≤0⇒或得函数f(x)在区间(-∞,1]上为增函数,在区间[1,+∞)上为减函数.又由y=f(x+1)为偶函数,得函数f(x)的图象关于直线x=1对称.
由|x1-1|<|x2-1|⇒(x1-x2)(x1+x2-2)<0⇒或
若则x2>1.此时,当x1>1,则f(x1)>f(x2),即f(2-x1)>f(2-x2);
当x1<1⇒2-x1>1,又x2>2-x1⇒f(2-x1)>f(x2),即f(2-x1)>f(2-x2).
同理,当时,也有上述结论.
答案 A
10.如图所示,点P在边长为1的正方形的边上运动,设M是CD边的中点,则当点P沿着A-B-C-M运动时,以点P经过的路程x为自变量,三角形APM的面积函数的图象的形状大致是( )
解析 y=选A.
答案 A
11.已知函数f(x)=在[1,+∞)上为减函数,则实数a的取值范围是( )
A.0<a< B.0<a≤e
C.a≤e D.a≥e
解析 f′(x)==,因为f(x)在[1,+∞)上为减函数,故f′(x)≤0在[1,+∞)上恒成立,即lna≥1-lnx在[1,+∞)上恒成立.设φ(x)=1-lnx,φ(x)max=1,故lna≥1,a≥e,选D.
答案 D
12.有下列命题:
①函数y=coscos的图象中,相邻两个对称中心的距离为π;
②函数y=的图象关于点(-1,1)对称;
③关于x的方程ax2-2ax-1=0有且仅有一个实数根,则实数a=-1;
④已知命题p:对任意的x∈R,都有sinx≤1,则綈p:存在x∈R,使得sinx>1.其中所有真命题的序号是( )
A.①② B.③④
C.②③④ D.①②④
解析 ①函数y=cos(x-)cos(x+)=cos2x,相邻两个对称中心的距离为d==,故①不正确;②函数y=的图象对称中心应为(1,1),故②不正确;③正确;④正确.
答案 B
二、填空题:本大题共4小题,每小题4分,共16分,将答案填在题中的横线上.
13.已知函数f(x)=则f[f(-2 012)]=________.
解析 f[f(-2 012)]=f[f(-2 010)]=f[f(-2 008)]=f[f(-2 006)]=…=f[f(0)]=f(2)=22-4=0.
答案 0
14.已知函数f(x)=ln+sinx,则关于a的不等式
f(a-2)+f(a2-4)<0的解集是________.
解析 已知f(x)=ln+sinx是奇函数,
又f(x)=ln+sinx=ln+sinx=
ln(--1)+sinx,因此f(x)在(-1,1)上单调递增,故f(x)是(-1,1)上的增函数.由已知得f(a-2)<
-f(a2-4),即f(a-2)<f(4-a2).
故⇒⇒
<a<2.即不等式的解集是(,2).
答案 (,2)
15.已知函数f(x)=mx2+lnx-2x在定义域内是增函数,则实数m的取值范围为________.
解析 f′(x)=mx+-2≥0对一切x>0恒成立,m≥-2+,令g(x)=-2+,则当=1时,函数g(x)取得最大值1,故m≥1.
答案 [1,+∞)
16.(2011·扬州模拟)若函数f(x)=x3-a2x满足:对于任意的x1,x2∈[0,1]都有|f(x1)-f(x2)|≤1恒成立,则a的取值范围是________.
解析 问题等价于在[0,1]内f(x)max-f(x)min≤1恒成立.f′(x)=x2-a2,函数f(x)=x3-a2x的极小值点是x=|a|,若|a|>1,则函数f(x)在[0,1]上单调递减,故只要f(0)-f(1)≤1即可,即a2≤,即1<|a|≤;若|a|≤1,此时f(x)min=f(|a|)=|a|3-a2|a|=-a2|a|,由于f(0)=0,f(1)=-a2,故当|a|≤时,f(x)max=f(1),此时只要-a2+a2|a|≤1即可,即a2≤,由于|a|≤,故|a|-1≤×-1<0,故此式成立;当<|a|≤1时,此时f(x)max=f(0),故只要a2|a|≤1即可,此式显然成立.故a的取值范围是.
答案
三、解答题:本大题共6小题,共74分.解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤.
17.(本小题满分12分)
(2011·广东惠州模拟)统计表明,某种型号的汽车在匀速行驶中每小时的耗油量y(升)关于行驶速度x(千米/小时)的函数解析式可以表示为:y=x3-x+8(0<x≤120).已知甲、乙两地相距100千米.
(1)当汽车以40千米/小时的速度匀速行驶时,从甲地到乙地要耗油多少升?
(2)当汽车以多大的速度匀速行驶时,从甲地到乙地耗油最少?最少为多少升?
解 (1)当x=40时,汽车从甲地到乙地行驶了=2.5小时,
要耗油×2.5=17.5(升).
答:当汽车以40千米/小时的速度匀速行驶时,从甲地到乙地要耗油17.5升.
(2)当速度为x千米/小时时,汽车从甲地到乙地行驶了小时,设耗油量为h(x)升,依题意得
h(x)=·=x2+-(0<x≤120),
h′(x)=-=(0<x≤120).
令h′(x)=0,得x=80.
当x∈(0,80)时,h′(x)<0,h(x)是减函数;
当x∈(80,120]时,h′(x)>0,h(x)是增函数.
∴当x=80时,h(x)取得极小值h(80)=11.25.
∵h(x)在(0,120]上只有一个极值,∴它是最小值.
答:当汽车以80千米/小时的速度匀速行驶时,从甲地到乙地耗油最少为11.25升.
18.(本小题满分12分)
(2012·安徽)设函数f(x)=aex++b(a>0).
(1)求f(x)在[0,+∞)内的最小值;
(2)设曲线y=f(x)在点(2,f(2))处的切线方程为y=x,求a,b的值.
解 (1)f′(x)=aex-.
当f′(x)>0,即x>-lna时,f(x)在(-lna,+∞)上递增;
当f′(x)<0,即x<-lna时,f(x)在(-∞,-lna)上递减.
①当0<a<1时,-lna>0,f(x)在(0,-lna)上递减,在(-lna,+∞)上递增,从而f(x)在[0,+∞)上的最小值为f(-lna)=2+b;
②当a≥1时,-lna≤0,f(x)在[0,+∞)上递增,从而f(x)在[0,+∞)上的最小值为f(0)=a++b.
(2)依题意f′(2)=ae2-=,
解得ae2=2或ae2=-(舍去).
所以a=,代入原函数可得2++b=3,即b=.
故a=,b=.
19.(本小题满分12分)
设f(x)是定义在[-1,1]上的奇函数,且当-1≤x<0时,f(x)=2x3+5ax2+4a2x+b.
(1)求函数f(x)的解析式;
(2)当1<a≤3时,求函数f(x)在(0,1]上的最大值g(a).
解 (1)当0<x≤1时,-1≤-x<0,则f(x)=
-f(-x)=2x3-5ax2+4a2x-b.
当x=0时,f(0)=-f(-0),∴f(0)=0.
∴f(x)=
(2)当0<x≤1时,
f′(x)=6x2-10ax+4a2=2(3x-2a)(x-a)=
6(x-)(x-a).
①当<<1,即1<a<时,
当x∈时,f′(x)>0,当x∈时,f′(x)<0,
∴f(x)在上单调递增,在上单调递减,
∴g(a)=f=a3-b.
②当1≤≤2,即≤a≤3时,f′(x)≥0,
∴f(x)在(0,1]上单调递增.
∴g(a)=f(1)=4a2-5a+2-b,
∴g(a)=.
20.(本小题满分12分)
(2012·广东)设a<1,集合A={x∈R|x>0},B={x∈R|2x2-3(1+a)x+6a>0},D=A∩B.
(1)求集合D(用区间表示);
(2)求函数f(x)=2x3-3(1+a)x2+6ax在D内的极值点.
解 (1)在集合B中,Δ=9(1+a)2-48a=9(a-3),而a<1,A=R*,
①当Δ>0时,得a<或a>3,即a<时,由2x2-3(1+a)x+6a=0,解得x1=,x2=,
若x1<0,即1+a< ,得a<0,
若x2<0,即(1+a)+ <0,无解,
∴当a<0时,x1<0<x2,B=(-∞,x1)∪(x2,+∞),D=A∩B=(x2,+∞),
当a=0时,0=x1<x2,B=(-∞,0)∪(x2,+∞),D=A∩B=(x2,+∞)
当0<a<时,0<x1<x2,B=(-∞,x1)∪(x2,+∞),D=A∩B=(0,x1)∪(x2,+∞),
②当Δ=0时,即a=时,由x2-2x+1=0,得x=1,
这时B=(-∞,1)∪(1,+∞),D=A∩B=(0,1)∪(1,+∞),
③当Δ<0时,即<a<1时,B=R,D=A∩B=(0,+∞),
综上所述:当a≤0时,D=(x2,+∞);当0<a<时,D=(0,x1)∪(x2,+∞);当a=时,D=(0,1)∪(1,+∞);当<a<1时,D=(0,+∞).其中x1=,
x2=;
(2)f′(x)=6x2-6(1+a)x+6a=6(x-1)(x-a),a<1,
令f′(x)=0得x=a或x=1,当x<a或x>1时,f′(x)>0,f(x)单调递增,当a<x<1时,f′(x)<0,f(x)单调递减,
①当a≤0时,D=(x2,+∞),
且x2-1=>0,即x2>1,
此时f(x)在D=(x2,+∞)上无极值点;
②当0<a<时,D=(0,x1)∪(x2,+∞),
x1=,
x2=,比较得0<a<x1<1<x2,此时f(x)在D=(0,x1)∪(x2,+∞) 上只存在一个极大值点x=a;
③当a=时,f(x)在D=(0,1)∪(1,+∞)上只存在一个极大值点x=;
④当<a<1时,f(x)在D=(0,+∞)上存在一个极大值点x=a和极小值点x=1;
综上所述,当a≤0时,f(x)在D上无极值点;当0<a≤时,f(x)在D上存在一个极大值点x=a;当<a<1时,f(x)在D上存在一个极大值点x=a和极小值点x=1.
21.(本小题满分12分)
(2012·辽宁)设f(x)=ln(x+1)++ax+b(a,b∈R,a,b为常数),曲线y=f(x)与直线y=x在(0,0)点相切.
(1)求a,b的值;
(2)证明:当0<x<2时,f(x)<.
解 (1)由y=f(x)过(0,0)点,得b=-1.
由y=f(x)在(0,0)点的切线斜率为,又
y′x=0=x=0=+a,
得a=0.
(2)证法一:由均值不等式,
当x>0时,2<x+1+1=x+2,
故<+1.
记h(x)=f(x)-,则
h′(x)=+-=-<-=
令g(x)=(x+6)3-216(x+1),则当0<x<2时,
g′(x)=3(x+6)2-216<0,
因此g(x)在(0,2)内是递减函数,又由g(0)=0,得
g(x)<0,所以h′(x)<0.
因此h(x)在(0,2)内是递减函数,又h(0)=0,得h(x)<0.于是当0<x<2时,f(x)<.
证法二:由(1)知f(x)=ln(x+1)+-1.
由均值不等式,当x>0时,2<x+1+1=x+2,故<+1.①
令k(x)=ln(x+1)-x,则k(0)=0,k′(x)=-1=<0,故k(x)<0,即ln(x+1)<x.②
由①②得,当x>0时,f(x)<x.
记h(x)=(x+6)f(x)-9x,则当0<x<2时,
h′(x)=f(x)+(x+6)f′(x)-9<x+(x+6)-9
=[3x(x+1)+(x+6)(2+)-18(x+1)]<[3x(x+1)+(x+6)-18(x+1)]
=(7x-18)<0.
因此h(x)在(0,2)内单调递减,又h(0)=0,所以h(x)<0,即f(x)<.
22.(本小题满分14分)
(2012·福建)已知函数f(x)=ex+ax2-ex,a∈R.
(1)若曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线平行于x轴,求函数f(x)的单调区间;
(2)试确定a的取值范围,使得曲线y=f(x)上存在唯一的点P,曲线在该点处的切线与曲线只有一个公共点P?
解 (1)由于f′(x)=ex+2ax-e,曲线y=f(x)在点(1,f(1))处切线斜率k=2a=0,
所以a=0,即f(x)=ex-ex.
此时f′(x)=ex-e,由f′(x)=0得x=1.当x∈(-∞,1)时,有f′(x)<0;当x∈(1,+∞)时,有f′(x)>0.
所以f(x)的单调递减区间为(-∞,1),单调递增区间为(1,+∞).
(2)设点P(x0,f(x0)),曲线y=f(x)在点P处的切线方程为y=f′(x0)(x-x0)+f(x0),
令g(x)=f(x)-f′(x0)(x-x0)-f(x0),故曲线y=f(x)在点P处的切线与曲线只有一个公共点P等价于函数g(x)有唯一零点.
因此g(x0)=0,且g′(x)=f′(x)-f′(x0)=ex-ex0+2a(x-x0).
(1)若a≥0,当x>x0时,g′(x)>0,则x>x0时,g(x)>g(x0)=0;
当x<x0时,g′(x)<0,则x<x0时,g(x)<g(x0)=0.故g(x)只有唯一零点x=x0.
由P的任意性,a≥0不合题意.
(2)若a<0,令h(x)=ex-ex0+2a(x-x0),则h(x0)=0,h′(x)=ex+2a.
令h′(x)=0,得x=ln(-2a),记x*=ln(-2a),
则当x∈(-∞,x*)时,h′(x)<0,从而h(x)在(-∞,x*)内单调递减;
当x∈(x*,+∞)时,h′(x)>0,从而h(x)在(x*,+∞)内单调递增.
①若x0=x*,由x∈(-∞,x*)时,g′(x)=h(x)>h(x*)=0;x∈(x*,+∞)时,g′(x)=h(x)>h(x*)=0.知g(x)在R上单调递增.
所以函数g(x)在R上有且只有一个零点x=x*.
②若x0>x*,由于h(x)在(x*,+∞)内单调递增,且h(x0)=0,则当x∈(x*,x0)时有g′(x)=h(x)<h(x0)=0,g(x)>g(x0)=0;任取x1∈(x*,x0)有g(x1)>0.
又当x∈(-∞,x1)时,易知g(x)=ex+ax2-(e+f′(x0))x-f(x0)+x0f′(x0)<ex1+ax2-(e+f′(x0))x-f(x0)+x0f′(x0)=ax2+bx+c,
其中b=-(e+f′(x0)),c=ex1-f(x0)+x0f′(x0).
由于a<0,则必存在x2<x1,使得ax+bx2+c<0.
所以g(x2)<0,故g(x)在(x2,x1)内存在零点.即g(x)在R上至少有两个零点.
③若x0<x*,仿②并利用ex>,可证函数g(x)在R上至少有两个零点.
综上所述,当a<0时,曲线y=f(x)上存在唯一点P(ln(-2a),f(ln(-2a))),曲线在该点处的切线与曲线只有一个公共点P.
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