24、a)恒成立,故恒有f(x)>f(a)+f ′(a)(x-a),故③正确;f(x)极大值=f(-)<0,故函数f(x)只有一个零点,④正确.真命题为②③④,故选C.
二、填空题
15.(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>-1,f(x)min=f(1)=-m=4,
得m=-4,
25、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)(2021·课标全国Ⅰ理,16)若函数f(x)=(1-x2)(x2+ax+b)的图象关于直线x=-2对称,则f(x)的最大值为________.
[答案] 16
[解析] ∵函数f(x)的图象关于直线x=-2对称,
∴f(x)满足f(0)=f(-4),f(-1)=f(-3),
即解得
∴f(x)=-x4-8x3-14x2+8x+15.
26、
由f ′(x)=-4x3-24x2-28x+8=0,
得x1=-2-,x2=-2,x3=-2+.
易知,f(x)在(-∞,-2-)上为增函数,在(-2-,-2)上为减函数,在(-2,-2+)上为增函数,在(-2+,+∞)上为减函数.
∴f(-2-)=[1-(-2-)2][(-2-)2+8(-2-)+15]
=(-8-4)(8-4)
=80-64=16.
f(-2)=[1-(-2)2][(-2)2+8×(-2)+15]
=-3(4-16+15)=-9.
f(-2+)=[1-(-2+)2][(-2+)2+8(-2+)+15]
=(-8+4)(8+4)=80-64=16.
故f
27、x)的最大值为16.
16.(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,
28、所以②不正确;若g(x)=-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.
三、解答题
17.设函数f(x)=x3-3ax+b(a≠0).
(1)若曲线y=f(x)在点(2,f(2))处与直线y=8相切,求a、b的值;
(2)求函数f(x)的单调区间与极值点.
[解析] (1)f ′(x)=3x2-3a.
由于曲线y=f(x)在点(2,f(2))处与直线y=8相切,
所以即
解得a=4,b=24.
29、
(2)f ′(x)=3(x2-a)(a≠0).
当a<0时,f ′(x)>0,函数f(x)在(-∞,+∞)上单调递增;此时函数f(x)没有极值点.
当a>0时,由f ′(x)=0得x=±.
当x∈(-∞,-)时,f ′(x)>0,函数f(x)单调递增;
当x∈(-,)时,f ′(x)<0,函数f(x)单调递减;
当x∈(,+∞)时,f ′(x)>0,函数f(x)单调递增.
∴f(x)的单调增区间为(-∞,-)和(,+∞),单调减区间为(-,).
故x=-是f(x)的极大值点,x=是f(x)的微小值点.
18.(文)(2022·陕西西安模拟)已知函数f(x)=(a≠0,a∈R
30、).
(1)求函数f(x)的单调区间;
(2)当a=1时,若对任意x1,x2∈[-3,+∞),有f(x1)-f(x2)≤m成立,求实数m的最小值.
[解析] f ′(x)=.
令f ′(x)=0,解得x=a或x=-3a.
(1)当a>0时,f ′(x),f(x)随着x的变化如下表:
x
(-∞,-3a)
-3a
(-3a,a)
a
(a,+∞)
f ′(x)
-
0
+
0
-
f(x)
微小值
极大值
函数f(x)的单调递增区间是(-3a,a),函数f(x)的单调递减区间是(-∞,-3a),(a,+∞).
当a<0时,f ′(x)
31、f(x)随着x的变化如下表:
x
(-∞,-a)
a
(a,-3a)
-3a
(-3a,+∞)
f ′(x)
-
0
+
0
-
f(x)
微小值
极大值
函数f(x)的单调递增区间是(a,-3a),函数f(x)的单调递减区间是(-∞,a),(-3a,+∞).
(2)当a=1时,由(1)得f(x)是(-3,1)上的增函数,是(1,+∞)上的减函数.
又当x>1时,f(x)=>0,
所以f(x)在[-3,+∞)上的最小值为f(-3)=-,最大值为f(1)=.
所以对任意x1,x2∈[-3,+∞),f(x1)-f(x2)≤f(1)-f(-
32、3)=.
所以对任意x1,x2∈[-3,+∞),使f(x1)-f(x2)≤m恒成立的实数m的最小值为.
(理)(2022·哈三中二模)已知函数f(x)=(ax-a+2)·ex(其中a∈R)
(1)求f(x)在[0,2]上的最大值;
(2)若函数g(x)=a2x2-13ax-30,求a所能取到的最大正整数,使对任意x>0,都有2f′(x)>g(x)恒成立.
[解析] (1)f(x)=(ax-a+2)·ex,f′(x)=(ax+2)·ex,
当a≥0时,f′(x)在[0,2]上恒正,f(x)单调递增,最大值为f(2)=(a+2)e2,
当a<0时,令f′(x)=0,得x=-.
所以
33、当-1≤a<0时,仍有f(x)在[0,2]上为增函数,最大值为f(2)=(a+2)e2
当a<-1时,f(x)在[0,-]上为增函数,在[-,2]上为减函数,
最大值为f(-)=-ae-.
综上有,f(x)max=
(2)g(x)=a2x2-13ax-30=(ax+2)(ax-15),
所以只需要2ex>ax-15即可,
记h(x)=2ex-ax+15,则h′(x) =2ex-a,
故h(x)在(0,ln)上单调递减,在(ln,+∞)上单调递增,则h(x)min=a-aln+15.
记k(x)=x-xln+15,则k′(x)=-ln,
故k(x)在(0,2)上单调递增,在(2
34、+∞)上单调递减,
在(2,+∞)上取2e2,有k(2e2)=15-2e2>0,
又k(15)=15(2-ln)<0,故存在x0∈(2e2,15)使k(x0)=0,
而2e2∈(14,15),所以当a=14时可保证h(x)min>0,有2f′(x)>g(x)恒成立,
当a=15时h(x)min<0,不能有2f′(x)>g(x)恒成立,
所以a所能取到的最大正整数为14.
[点评] 构造是应用导数解决函数问题中的基本手段,在解题过程中可以依据需要构造函数,争辩新函数的性质达到解决原问题的目的.
练一练
①(2022·长春市三调)已知函数 f(x)=2ex-(x-a)2+3,a∈
35、R.
(1)若函数y=f(x)的图象在x=0处的切线与x轴平行,求 a的值;
(2)若x≥ 0,f(x)≥0恒成立,求a的取值范围.
[解析] (1)f′(x)=2(ex-x+a),
由于y=f(x)在x=0处切线与x轴平行,即在x=0切线斜率为0即f′(0)=2(a+1)=0,∴a=-1.
(2)f′(x)=2(ex-x+a),令g(x)=2(ex-x+a),∵x≥0,∴g′(x)=2(ex-1)≥0,
所以g(x)=2(ex-x+a)在[0,+∞)内单调递增,g(0)=2(1+a),
(ⅰ)当2(1+a)≥0即a≥-1时,f′(x)=2(ex-x+a)≥f′(0)≥0,f(
36、x)在[0,+∞)内单调递增,要想f(x)≥0只需要f(0)=5-a2≥0,解得
-≤a≤,从而-1≤a≤.
(ⅱ)当2(1+a)<0即a<-1时,由g(x)=2(ex-x+a)在[0,+∞)内单调递增知,存在唯一x0使得g(x0)=2(ex0-x0+a)=0,有ex0=x0-a,令f′(x)>0解得x>x0,令f′(x)<0解得0≤x37、0=x0-a可得a=x0-ex0,有ln3-3≤a<-1,综上所述,ln3-3≤a≤.
②(2022·河北名校名师俱乐部模拟)已知函数f(x)=的图象为曲线C,函数g(x)=ax+b的图象为直线l.
(1)当a=2,b=-3时,求F(x)=f(x)-g(x)的最大值;
(2)设直线l与曲线C的交点的横坐标分别为x1,x2,且x1≠x2,求证:(x1+x2)g(x1+x2)>2.
[解析] (1)∵a=2,b=-3,∴F(x)=-x+3.
F′(x)=-1==0⇒x=1,
∵当x∈(0,1)时,F′(x)>0,∴函数F(x)在(0,1)上单调递增;
当x∈(1,+∞)时,F′(x)
38、<0,∴函数F(x)在(1,+∞)上单调递减,
∴F(x)max=F(1)=2.
(2)不妨设x1<x2,要证(x1+x2)g(x1+x2)>2,
只需证(x1+x2)[a(x1+x2)+b]>2,
a(x1+x2)+b>⇒a(x-x)+b(x2-x1)>
ax+bx2-(ax+bx1)>
∵(x1,y1),(x2,y2)是l与C的交点, =ax1+b,=ax2+b.
∴lnx2-lnx1>,即ln>,
∴(x2+x1)ln>2(x2-x1).
令H(x)=(x+x1)ln-2(x-x1),x∈(x1,+∞),
只需证H(x)=(x+x1)ln-2(x-x1)>0,H′(x)=ln+-1.
令G(x)=ln+-1,则G′(x)=>0,
G(x)在x∈(x1,+∞)上单调递增.
G(x)>G(x1)=0,∴H′(x)>0,∴H(x)在x∈(x1,+∞)上单调递增.
∴H(x)>H(x1)=0,∴H(x)=(x+x1)ln-2(x-x1)>0,
∴(x1+x2)g(x1+x2)>2.