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函数与导数的综合应用测试题(B 卷)参考答案

2019-11-27王福华

关键词:增函数切线交点

一、选择题

1.B 2.A 3.C 4.B 5.D 6.B

7.A 8.C 9.D 1 0.D 1 1.A 1 2.A

二、填空题

1 3.(—∞,2 l n2—2] 1 4.4

1 5.

三、解答题

1 7.(1)依题意知函数f(x)的定义域为(0,+∞),且f "(x)=

①当a≤0时,f "(x)>0,所以f(x)在(0,+∞)上单调递增。

②当a>0时,由f "(x)=0得x=,则当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。

证明如下:由(1)知函数g(x)=x2—2 l nx—x。

因为x1,x2是函数g(x)的两个零点,不妨设0<x1<x2,故两式相减得(x—x)(x121+x2—1)=2(l nx1—l nx2),即x1+x2—1=

又因为g "(x)=2x——1,所以

设t=,由0<x<x,得0<t<1。

12

令φ(t)=l nt—则"(t)=φ

又0<t<1,所以φ "(t)>0,所以φ(t)在(0,1)上是増函数,则φ(t)<φ(1)=0,即当0<t<1时,l nt—,从而(l nx1—

又0<x1<x2⇒x1—x2<0,所以0, 故

1 8.(1)由题意知,f "(x)=,所以f "(0)=1。又f(0)=—,故所求切线方程为y+=x,即x—y—=0。

(2)令h(x)=f(x)—g(x)=—m(x>0),则h "(x)=,易知h "(1)=0。

当0<x<1时,h "(x)>0;

当x>1时,h "(x)<0。

所以函数h(x)在(0,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减。

所以h(x)max=h(1)=—

综上可知,函数f(x)与g(x)的图像在(0,+∞)上有2个交点。

1 9.(1)f "(x)=2x+a—≤0在[1,2]上恒成立。

令h(x)=2x2+a x—1,有即得

(2)假设存在实数a,使g(x)=a x—l nx(x∈(0,e])有最小值3,g "(x)=a—

①当a≤0时,g(x)在(0,e]上单调递减,g(x)min=g(e)=ae—1=3,a=(舍去)。

综上,存在实数a=e2,使得当x∈(0,e]时,g(x)有最小值3。

(3)令F(x)=e2x—l nx,由(2)知,F(x)max=3,令φ(x)=,则φ "(x)=

当0<x≤e时,φ "(x)≥0,h(x)在(0,e]上单调递增,所以φ(x)max=φ(e)==3,所以∀x∈(0,e],e2x—l nx>,即e2x2—x>(x+1)l nx。

2 0.(1)f "(x)=—2xex+(1—x2)ex=(1—2x—x2)ex。令f "(x)=0,得x2+2x—1=0,解得x1=——1,x2=—1。令f "(x)>0,则x∈(——1,—1);令f "(x)<0,则x∈(—∞,——1)∪(—1,+∞)。所以f(x)在区间(—∞,——1),(—1,+∞)上单调递减,在区间(——1,—1)上单调递增。

(2)f(x)=(1+x)(1—x)ex。

当a≥1时,设函数h(x)=(1—x)ex,h "(x)=—xex<0(x>0),因此h(x)在[0,+∞)上单调递减。又h(0)=1,故h(x)≤1,所以f(x)=(x+1)h(x)≤x+1≤a x+1。

当0<a<1时,设函数g(x)=ex—x—1,g "(x)=ex—1>0(x>0),所以g(x)在[0,+∞)上单调递增,而g(0)=0,故ex≥x+1。

当0<x<1时,f(x)>(1—x)(1+x)2,(1—x)(1+x)2—a x—1=x(1—a—x—x2),取x0=,则x0∈(0,1),(1—x0)(1+x0)2—a x0—1=0,故f(x0)>a x0+1。

当a≤0时,取x0=,则x0∈(0,1),f(x0)>(1—x0)(1+x0)2=1≥a x0+1。

综上可知,a的取值范围是[1,+∞)。

2 1.(1)由f(x)=ex—a x—1,得f "(x)=ex—a。因为曲线y=f(x)在与y轴的交点A处的切线斜率为—1,所以f "(0)=1—a=—1,所以a=2,所以f(x)=ex—2x—1⇒f "(x)=ex—2。

由f "(x)=ex—2>0,得x>l n2;由f "(x)=ex—2<0,得x<l n2。

所以函数y=f(x)的单调递减区间为(—∞,l n2),单调递增区间为(l n2,+∞)。

(2)设x>l n2,所以2 l n2—x<l n2,由 (1)知,f(2 l n2—x)=e2ln2—x—2(2 l n2—x)

令g(x)=f(x)—f(2 l n2—x)=ex——4x+4 l n2(x>l n2),则g "(x)=ex+4 e—x—4≥0,当且仅当x=l n2时,等号成立,所以g(x)=f(x)—f(2 l n2—x)在(l n2,+∞)上单调递增。

又g(l n2)=0,所以当x>l n2时,g(x)=f(x)—f(2 l n2—x)>g(l n2)=0,即f(x)>g(2 l n 2—x),所以f(x2)>g(2 l n2—x2)。

因为f(x1)=f(x2),所以f(x1)>f(2 l n2—x2)。

由于x2>l n2,所以2 l n2—x2<l n2。

因为x1<l n2,由(1)知函数y=f(x)在区间(—∞,l n2)上单调递增,所以x1<2 l n2—x2,即x1+x2<2 l n2。

2 2.(1)由已知得f "(x)=(x>0,k>0)。

①当0<k<2时>k>0,且>2,所以x∈(0,k)时,f "(x)<0;x∈(k,2)时,f "(x)>0。所以函数f(x)在(0,k)上是减函数,在(k,2)上是增函数。

②当k=2时,=k=2,f "(x)<0在(0,2)上恒成立,所以f(x)在(0,2)上是减函数。

③当k>2时,0<<2,k>,所以x时,f "(x)<0;x∈时,f "(x)>0。所以函数f(x)在上是减函数,在上是增函数。

(2)由题意,可得f "(x1)=f "(x2)(x1,x2>0,且x1≠x2),即—1,化简得4(x1+x2)=

令g(k)=,则g "(k)=1—

所以g(k)=k+在[4,+∞)上是增函数,所以g(k)≥g(4)=5,所以所以x1+x2>

故x1+x2的取值范围为

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