1、 第三章 其次节 一、选择题 1.函数y=2x3-3x2-12x+5在[-1,3]上的最大值、最小值分别是( ) A.12;-8 B.1;-8 C.12;-15 D.15,-4 [答案] D [解析] y′=6x2-6x-12,由y′=0⇒x=-1或x=2,当x∈[-1,2]时,y′<0,函数单调减小,当x∈[2,3]时,y′>0,函数单调增加,x=-1时y=12,x=2时y=15.x=3时,y=-4.∴ymax=15,ymin=-4.故选D. 2.(2022·四川内江三模)已知函数f(x)=x3-x2+cx+d有极值,则c的取值范围为( ) A.c< B
2、.c≤ C.c≥ D.c> [答案] A [解析] 由题意可知f ′(x)=x2-x+c=0有两个不同的实根,所以Δ=1-4c>0⇒c<. 3.(文)(2022·广东中山一模)已知定义在R上的函数f(x),其导函数f ′(x)的大致图象如图所示,则下列叙述正确的是( ) A.f(b)>f(c)>f(d) B.f(b)>f(a)>f(e) C.f(c)>f(b)>f(a) D.f(c)>f(e)>f(d) [答案] C [解析] 依题意得,当x∈(-∞,c)时,f ′(x)>0;当x∈(c,e)时,f ′(x)<0;当x∈(e,+∞)时,f ′(x)>0.因此,函数f(x)
3、在(-∞,c)上是增函数,在(c,e)上是减函数,在(e,+∞)上是增函数,又af(b)>f(a),选C. (理)设函数f(x)在定义域内可导,y=f(x)的图象如图所示,则导函数y=f ′(x)的图象可能为图中的( ) [答案] D [解析] 当y=f(x)为增函数时,y=f ′(x)>0,当y=f(x)为减函数时,y=f ′(x)<0,可推断D成立. 4.(文)若a>2,则函数f(x)=x3-ax2+1在区间(0,2)上恰好有( ) A.0个零点 B.1个零点 C.2个零点 D.3个零点 [答案] B [解析] f ′(x)=x2-2ax
4、=x(x-2a)=0⇒x1=0,x2=2a>4.易知f(x)在(0,2)上为减函数,且f(0)=1>0,f(2)=-4a<0,由零点判定定理知,函数f(x)=x3-ax2+1在区间(0,2)上恰好有一个零点. (理)(2022·湖北荆州质检二)设函数f(x)=(x-1)kcosx(k∈N*),则( ) A.当k=2021时,f(x)在x=1处取得微小值 B.当k=2021时,f(x)在x=1处取得极大值 C.当k=2022时,f(x)在x=1处取得微小值 D.当k=2022时,f(x)在x=1处取得极大值 [答案] C [解析] 当k=2021时,f(x)=(x-1)2021c
5、osx,则f ′(x)=2021(x-1)2022cosx-(x-1)2021sinx=(x-1)2022[2021cosx-(x-1)sinx],当
6、古鄂尔多斯模拟)已知a≥0,函数f(x)=(x2-2ax)ex,若f(x)在[-1,1]上是单调减函数,则a的取值范围是( ) A.02,则f(x)>2x+4的解集为( ) A.(
7、-1,1) B.(-1,+∞) C.(-∞,-1) D.(-∞,+∞) [答案] B [解析] 由题意,令φ(x)=f(x)-2x-4,则 φ′(x)=f ′(x)-2>0. ∴φ(x)在R上是增函数. 又φ(-1)=f(-1)-2×(-1)-4=0, ∴当x>-1时,φ(x)>φ(-1)=0, ∴f(x)-2x-4>0,∴f(x)>2x+4.故选B. (理)(2022·吉林长春二调)设函数f(x)是定义在(-∞,0)上的可导函数,其导函数为f ′(x),且有2f(x)+xf ′(x)>x2,则不等式(x+2022)2f(x+2022)-4f(-2)>0的解集为( ) A
8、.(-∞,-2022) B.(-2022,0)
C.(-∞,-2022) D.(-2022,0)
[答案] C
[解析] 由2f(x)+xf ′(x)>x2,x<0,得2xf(x)+x2f ′(x)
9、 7.(文)(2021·天津一中月考)已知f(x)=x3+3ax2+bx+a2在x=-1时有极值0,则a-b的值为________. [答案] -7 [解析] f ′(x)=3x2+6ax+b,若在x=-1处有极值0, 则 解得或但当a=1,b=3时,f ′(x)=3(x+1)2≥0,不合题意, 故a-b=-7. (理)(2022·山东青岛模拟)已知函数f(x)=ex-2x+a有零点,则a的取值范围是________. [答案] (-∞,2ln2-2] [解析] 由原函数有零点,可转化为方程ex-2x+a=0有解,即方程a=2x-ex有解. 令函数g(x)=2x-ex,则g′
10、x)=2-ex.令g′(x)>0,得x
11、2=0,∴a=3.由此可得f(x)=-x3+3x2-4,f ′(x)=-3x2+6x,易知f(x)在(-1,0)上单调递减,在(0,1)上单调递增, ∴当m∈[-1,1]时,f(m)min=f(0)=-4.又∵f ′(x)=-3x2+6x的图象开口向下,且对称轴为x=1,∴当n∈[-1,1]时,f ′(n)min=f ′(-1)=-9.故f(m)+f ′(n)的最小值为-13. (理)(2021·嘉兴质检)不等式ln(1+x)-x2≤M恒成立,则M的最小值是________. [答案] ln2- [解析] 设f(x)=ln(1+x)-x2, 则f ′(x)=[ln(1+x)-x2]′
12、
=-x=,
∵函数f(x)的定义域为(-1,+∞).
令f ′(x)=0得x=1,
当x>1时,f ′(x)<0,当-1
13、 [答案] -8046 [解析] ∵f(x)=x3-3x2,∴f ″(x)=6x-6, 令f ″(x0)=0,得x0=1, 由对称中心的定义知f(x)的对称中心为(1,-2), 设M(x1,y1)关于(1,2)的对称点为N(x2,y2),则有x1+x2=2时,y1+y2=-4, ∴f()+f(2-)=-4,k=1,2,…,2022, ∴原式=2011×(-4)+(-2)=-8046. 三、解答题 10.(文)(2021·北京东城区统一检测)已知函数f(x)=x3+mx2-3m2x+1,m∈R. (1)当m=1时,求曲线y=f(x)在点(2,f(2))处的切线方程;
14、2)若f(x)在区间(-2,3)上是减函数,求m的取值范围. [解析] (1)当m=1时,f(x)=x3+x2-3x+1, 又f ′(x)=x2+2x-3,所以f ′(2)=5. 又f(2)=, 所以所求切线方程为y-=5(x-2), 即15x-3y-25=0. 所以曲线y=f(x)在点(2,f(2))处的切线方程为15x-3y-25=0. (2)由于f ′(x)=x2+2mx-3m2, 令f ′(x)=0,得x=-3m或x=m. 当m=0时,f ′(x)=x2≥0恒成立,不符合题意. 当m>0时,f(x)的单调递减区间是(-3m,m),若f(x)在区间(-2,3)上是减
15、函数, 则,解得m≥3. 当m<0时,f(x)的单调递减区间是(m,-3m),若f(x)在区间(-2,3)上是减函数, 则,解得m≤-2. 综上所述,实数m的取值范围是m≥3或m≤-2. (理)已知f(x)=lnx+x2-bx. (1)若函数f(x)在其定义域内是增函数,求b的取值范围; (2)当b=-1时,设g(x)=f(x)-2x2,求证函数g(x)只有一个零点. [解析] (1)∵f(x)在(0,+∞)上递增, ∴f ′(x)=+2x-b≥0,对x∈(0,+∞)恒成立, 即b≤+2x对x∈(0,+∞)恒成立, ∴只需b≤min, ∵x>0,∴+2x≥2,当且仅当x
16、=时取“=”,
∴b≤2,∴b的取值范围为(-∞,2].
(2)当b=-1时,g(x)=f(x)-2x2=lnx-x2+x,其定义域是(0,+∞),
∴g′(x)=-2x+1
=-=-,
令g′(x)=0,即-=0,
∵x>0,∴x=1,
当0 17、x)=f(x)·f ′(x)+f 2(x)的最大值是( )
A.1+ B.1-
C. D.-
[答案] A
[解析] 依题意,得f ′(x)=cosx-sinx,
所以F(x)=(sinx+cosx)(cosx-sinx)+(sinx+cosx)2=sin(2x+)+1,
所以F(x)的最大值是1+.
12.(文)(2022·福建漳州质检)已知f(x)为R上的可导函数,且∀x∈R,均有f(x)>f ′(x),则以下推断正确的是( )
A.f(2021)>e2021f(0)
B.f(2021) 18、)与e2021f(0)大小无法确定
[答案] B
[解析] 令函数g(x)=,则g′(x)=.
∵f(x)>f ′(x),∴g′(x)<0,即函数g(x)在R上递减,
∴g(2021) 19、C
[解析] 令F(x)=f(x)e-x,则F′(x)=e-x[f ′(x)-f(x)],当x<1时,由条件知f ′(x)-f(x)<0,F′(x)<0,F(x)单调递减,所以F(-2)>F(-1)>F(0),
即f(-2)e2>f(-1)e>f(0),又f(4)=f(-2)e6,f(3)=f(-1)e4,所以f(4)>f(0)e4,f(3)>f(0)e3,故选C.
13.(文)(2021·河南八校联考)设p:f(x)=x3-2x2-mx+1在(-∞,+∞)上单调递增,q:m>,则p是q的( )
A.充要条件 B.充分不必要条件
C.必要不充分条件 D.以上都不对
[答案] D
20、
[解析] f ′(x)=3x2-4x-m,由题意知3x2-4x-m≥0在R上恒成立,∴m≤-.
当m≤-时,m>不成立,∴p⇒/ q;当m>时,m≤-不成立,∴q⇒/ p,故选D.
(理)(2021·河南省试验中学期中)函数f(x)在定义域R上的导函数是f ′(x),若f(x)=f(2-x),且当x∈(-∞,1)时,(x-1)f ′(x)<0,设a=f(0)、b=f()、c=f(log28),则( )
A.ab>c
C.c 21、x)<0,∴f ′(x)>0,∴f(x)在(-∞,1)上单调递增,∴f(x)在(1,+∞)上单调递减,
∵a=f(0)=f(2),b=f(),c=f(log28)=f(3),<2<3,∴b>a>c,故选C.
14.(文)(2021·陕西西工大附中训练)已知可导函数f(x)(x∈R)满足f ′(x)>f(x),则当a>0时,f(a)和eaf(0)的大小关系为( )
A.f(a) 22、)>F(0),
即>f(0),
∴f(a)>eaf(0),故选B.
(理)(2021·课标Ⅱ文,11)已知函数f(x)=x3+ax2+bx+c,下列结论中错误的是( )
A.∃x0∈R,f(x0)=0
B.函数y=f(x)的图象是中心对称图形
C.若x0是f(x)的微小值点,则f(x)在区间(-∞,x0)单调递减
D.若x0是f(x)的极值点,则f ′(x0)=0
[答案] C
[解析] 由题意得,f′(x)=3x2+2ax+b,该函数图象开口向上,若x0为微小值点,如图,f′(x)的图象应为:
故f(x)在区间(-∞,x0)不单调递减,C错,故选C.
二、填空题
23、
15.(2022·福建质量检查)设g′(x)是函数g(x)的导函数,且f(x)=g′(x).现给出以下四个命题:①若g(x)是偶函数,则f(x)必是奇函数;②若f(x)是偶函数,则g(x)必是奇函数;③若f(x)是周期函数,则g(x)必是周期函数;④若f(x)是单调函数,则g(x)必是单调函数.其中正确的命题是________.(写出全部正确命题的序号)
[答案] ①
[解析] 由于若g(x)是偶函数,则依据偶函数关于y轴对称,可得函数g(x)的导函数即函数的切线的斜率关于原点对称,所以①正确;若g(x)=x3+1,则f(x)=x2是偶函数,但g(x)不是奇函数,所以②不正确;若g(x) 24、=-cosx+2x,则f(x)=sinx+2是周期函数且f(x)>0,则g(x)是增函数,所以g(x)不行能是周期函数,所以③不正确;若g(x)=x2,则f(x)=x是单调函数,但g(x)不是单调函数,所以④不正确.综上可知,①正确.
16.(文)(2021·扬州期末)已知函数f(x)=lnx-(m∈R)在区间[1,e]上取得最小值4,则m=________.
[答案] -3e
[解析] f ′(x)=+=(x>0),
当m>0时,f ′(x)>0,f(x)在区间[1,e]上为增函数,
f(x)有最小值f(1)=-m=4,
得m=-4,与m>0冲突.
当m<0时,若-m<1即m> 25、-1,f(x)min=f(1)=-m=4,
得m=-4,与m>-1冲突;
若-m∈[1,e],即-e≤m≤-1,f(x)min=f(-m)=ln(-m)+1=4,
解得m=-e3,与-e≤m≤-1冲突;
若-m>e,即m<-e时,f(x)min=f(e)=1-=4,解得m=-3e,符合题意.
(理)已知函数f(x)=+lnx,若函数f(x)在[1,+∞)上为增函数,则正实数a的取值范围为________.
[答案] [1,+∞)
[解析] ∵f(x)=+lnx,
∴f ′(x)=(a>0),
∵函数f(x)在[1,+∞)上为增函数,
∴f ′(x)=≥0对x∈[1,+∞)恒 26、成立,
∴ax-1≥0对x∈[1,+∞)恒成立,
即a≥对x∈[1,+∞)恒成立,∴a≥1.
三、解答题
17.(文)(2021·菏泽期中)已知函数f(x)=x2+2alnx.
(1)若函数f(x)的图象在(2,f(2))处的切线斜率为1,求实数a的值;
(2)若函数g(x)=+f(x)在[1,2]上是减函数,求实数a的取值范围.
[解析] (1)f ′(x)=2x+=,
由已知f ′(2)=1,解得a=-3.
(2)由g(x)=+x2+2alnx得g′(x)=-+2x+,
由已知函数g(x)在[1,2]上为单调减函数,
则g′(x)≤0在[1,2]上恒成立,
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