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1、專題升級訓練6 導(dǎo)數(shù)及其應(yīng)用
(時間:60分鐘 滿分:100分)
一、選擇題(本大題共8小題,每小題5分,共40分)
1.(2020·浙江高考名校交流卷2,8)已知關(guān)于x的函數(shù)f(x)=-x3+bx2+cx+bc在x=1處有極值-,則b,c的值是( ).
A.b=1,c=-1,或b=-1,c=3
B.b=1,c=-1
C.b=-1,c=3
D.b=-1,c=-1
2.已知函數(shù)f(x)=x3-3x2+2在區(qū)間[-1,1]上的最大值與最小值分別為M和m,則M-m=( ).
A.1 B.2 C.3 D.4
3.函數(shù)y=f(x)的圖象在點x=5處的
2、切線方程是y=-x+8,則f(5)+f′(5)等于( ).
A.1 B.2 C.0 D.
4.f(x)的導(dǎo)函數(shù)f′(x)的圖象如圖所示,則函數(shù)f(x)的圖象最有可能是下圖中的( ).
5.當x∈(0,5)時,函數(shù)y=xln x( ).
A.是單調(diào)增函數(shù)
B.是單調(diào)減函數(shù)
C.在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減
D.在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增
6.函數(shù)y=xsin x+cos x在下面哪個區(qū)間內(nèi)是增函數(shù)( ).
A. B.(π,2π)
C. D.(2π,3π)
7.f(x)是定義在(0,+∞)上的非負可導(dǎo)函數(shù),且滿足
3、xf′(x)-f(x)≤0,對任意正數(shù)a,b,若a<b,則必有( ).
A.a(chǎn)f(b)≤bf(a) B.bf(a)≤af(b)
C.a(chǎn)f(a)≤f(b) D.bf(b)≤f(a)
8.已知函數(shù)f(x)=x3+ax2+bx+c,x∈[-2,2]表示的曲線過原點,且在x=±1處的切線斜率均為-1,給出以下結(jié)論:
①f(x)的解析式為f(x)=x3-4x,x∈[-2,2];
②f(x)的極值點有且僅有一個;
③f(x)的最大值與最小值之和等于0.
其中正確的結(jié)論有( ).
A.0個 B.1個 C.2個 D.3個
二、填空題(本
4、大題共4小題,每小題4分,共16分)
9.在直徑為d的圓木中,截取一個具有最大抗彎強度的長方體梁,則矩形面的長為__________.(強度與bh2成正比,其中h為矩形的長,b為矩形的寬)
10.函數(shù)f(x)=x3-3a2x+a(a>0)的極大值是正數(shù),極小值是負數(shù),則a的取值范圍是__________.
11.若點P是曲線y=x2-ln x上任意一點,則點P到直線y=x-2的最小距離為__________.
12.函數(shù)f(x)=(0<x<1)的圖象如圖,M(t,f(t))處的切線為l,l與y軸和直線y=1分別交于點P,Q,點N(0,1),若△PQN的面積為b時的點M恰好有兩個,則b的
5、取值范圍為__________.
三、解答題(本大題共4小題,共44分.解答應(yīng)寫出必要的文字說明、證明過程或演算步驟)
13.(本小題滿分10分)設(shè)x=1與x=2是函數(shù)f(x)=aln x+bx2+x的兩個極值點.
(1)試確定常數(shù)a和b的值;
(2)試判斷x=1,x=2是函數(shù)f(x)的極大值點還是極小值點,并說明理由.
14.(本小題滿分10分)已知函數(shù)f(x)=4x3+3tx2-6t2x+t-1,x∈R,其中t∈R.
(1)當t=1時,求曲線y=f(x)在點(0,f(0))處的切線方程;
(2)當t≠0時,求f(x)的單調(diào)區(qū)間.
15.(本小題滿分12分)已知f(x)=
6、xln x,g(x)=-x2+ax-3.
(1)求函數(shù)f(x)在[t,t+2](t>0)上的最小值;
(2)對一切x∈(0,+∞),2f(x)≥g(x)恒成立,求實數(shù)a的取值范圍;
(3)證明:對一切x∈(0,+∞),都有l(wèi)n x>-成立.
16.(本小題滿分12分)已知函數(shù)f(x)=x3+bx2+cx+d,設(shè)曲線y=f(x)在與x軸交點處的切線為y=4x-12,f′(x)為f(x)的導(dǎo)函數(shù),滿足f′(2-x)=f′(x).
(1)求f(x);
(2)設(shè)g(x)=x,m>0,求函數(shù)g(x)在[0,m]上的最大值;
(3)設(shè)h(x)=lnf′(x),若對一切x∈[0,1],不等式h
7、(x+1-t)<h(2x+2)恒成立,求實數(shù)t的取值范圍.
參考答案
一、選擇題
1.C 解析:由得或
當b=1,c=-1時,f′(x)=-(x-1)2≤0,
則函數(shù)f(x)無極值,與題意不符.
當b=-1,c=3時,符合題意,故選C.
2.D 解析:f′(x)=3x2-6x=3x(x-2),
令f′(x)=0,得x=0或x=2(舍去).
當x∈(-1,0)時,f(x)單調(diào)遞增;當x∈(0,1)時,f(x)單調(diào)遞減,
∴M=f(x)max=f(0)=2.
又f(-1)=-2,f(1)=0,
∴m=f(x)min=-2.
綜上,M-m=2-(-2)=4.故選D.
8、3.B 解析:由題意知f(5)=-5+8=3,f′(5)=-1,故f(5)+f′(5)=2.故選B.
4.A 解析:根據(jù)導(dǎo)函數(shù)f′(x)的圖象可知f(x)在(-∞,-2),(0,+∞)上單調(diào)遞減,在(-2,0)上單調(diào)遞增.故選A.
5.D 解析:y′=ln x+1,令y′=0,得x=.
在上y′<0,在上y′>0,
∴y=xln x在上單調(diào)遞減,
在上單調(diào)遞增.故選D.
6.C 解析:∵y=xsin x+cos x,
∴y′=(xsin x)′+(cos x)′=sin x+xcos x-sin x=xcos x,
∴當<x<時,xcos x>0,即y′>0.
故函數(shù)y=xs
9、in x+cos x在區(qū)間內(nèi)是增函數(shù).故選C.
7.A 解析:設(shè)F(x)=,則F′(x)=≤0,
故F(x)=為減函數(shù).
由0<a<b,有≥?af(b)≤bf(a),故選A.
8.C 解析:∵f(0)=0,∴c=0.∵f′(x)=3x2+2ax+b,
∴即
解得a=0,b=-4,
∴f(x)=x3-4x,∴f′(x)=3x2-4.
令f′(x)=0得x=±∈[-2,2],∴極值點有兩個.
∵f(x)為奇函數(shù),∴f(x)max+f(x)min=0.
∴①③正確,故選C.
二、填空題
9.d 解析:如圖為圓木的橫截面,
由b2+h2=d2,∴bh2=b(d2-b2).
10、
設(shè)f(b)=b(d2-b2),∴f′(b)=-3b2+d2.
令f′(b)=0,又∵b>0,
∴b=d,且在上f′(b)>0,在上f′(b)<0.
∴函數(shù)f(b)在b=d處取極大值,也是最大值,即抗彎強度最大,此時長h=d.
10. 解析:f′(x)=3x2-3a2=3(x+a)(x-a),由f′(x)=0得x=±a,當-a<x<a時,f′(x)<0,函數(shù)遞減;
當x>a或x<-a時,f′(x)>0,函數(shù)遞增.
∴f(-a)=-a3+3a3+a>0,且f(a)=a3-3a3+a<0,解得a>.
11. 解析:過點P作y=x-2的平行直線,且與曲線y=x2-ln x相切.
設(shè)
11、P(x0,x02-ln x0),則有k==2x0-.
∴2x0-=1,
∴x0=1或x0=-(舍去),
∴P(1,1),∴d==.
12. 解析:因為f′(x)=,
則得切線l的方程為y-=(x-t),得P,Q(2-t,1),
從而得b=(2-t)=-t+.
令x=,則x∈(0,1),
則轉(zhuǎn)化為關(guān)于x的方程x3-4x2+4x-4b=0在區(qū)間(0,1)上有兩個不同的根.
設(shè)g(x)=x3-4x2+4x-4b,
則g′(x)=3x2-8x+4,故函數(shù)g(x)在區(qū)間上為增函數(shù),在區(qū)間上為減函數(shù),
從而有解得<b<.
三、解答題
13.解:(1)f′(x)=+2bx+1.
12、由已知?解得
(2)x變化時,f′(x),f(x)的變化情況如下表:
x
(0,1)
1
(1,2)
2
(2,+∞)
f′(x)
-
0
+
0
-
f(x)
極小值
極大值
∴在x=1處,函數(shù)f(x)取得極小值;
在x=2處,函數(shù)f(x)取得極大值-ln 2.
14.解:(1)當t=1時,f(x)=4x3+3x2-6x,f(0)=0,f′(x)=12x2+6x-6,f′(0)=-6,所以曲線y=f(x)在點(0,f(0))處的切線方程為y=-6x.
(2)f′(x)=12x2+6tx-6t2.
令f′(x)=0,解得x=-t或x=.
13、因為t≠0,以下分兩種情況討論:
①若t<0,則<-t.當x變化時,f′(x),f(x)的變化情況如下表:
x
(-t,+∞)
f′(x)
+
-
+
f(x)
所以,f(x)的單調(diào)遞增區(qū)間是,(-t,+∞);f(x)的單調(diào)遞減區(qū)間是.
②若t>0,則-t<.
當x變化時,f′(x),f(x)的變化情況如下表:
x
(-∞,-t)
f′(x)
+
-
+
f(x)
所以,f(x)的單調(diào)遞增區(qū)間是(-∞,-t),;f(x)的單調(diào)遞減區(qū)間是.
15.(1)解:f′(x)=ln x+1,則當x∈時,f′(x)<0,f(x
14、)單調(diào)遞減;當x∈時,f′(x)>0,f(x)單調(diào)遞增.
①0<t<t+2<,沒有最小值;
②0<t<<t+2,即0<t<時,f(x)min=f=-;
③≤t<t+2,即t≥時,f(x)在[t,t+2]上單調(diào)遞增,f(x)min=f(t)=tln t.所以f(x)min=
(2)解:2xln x≥-x2+ax-3,則a≤2ln x+x+,
設(shè)h(x)=2ln x+x+(x>0),則h′(x)=.
①x∈(0,1),h′(x)<0,h(x)單調(diào)遞減;
②x∈(1,+∞),h′(x)>0,h(x)單調(diào)遞增.
所以h(x)min=h(1)=4,對一切x∈(0,+∞),2f(x)≥g(
15、x)恒成立.所以a≤h(x)min=4,即a的取值范圍是(-∞,4].
(3)證明:問題等價于證明xln x>-(x∈(0,+∞)),
由(1)可知f(x)=xln x(x∈(0,+∞))的最小值是-,
當且僅當x=時取到.
設(shè)m(x)=-(x∈(0,+∞)),則m′(x)=,
易知m(x)max=-,當且僅當x=1時取到,
從而對一切x∈(0,+∞),都有l(wèi)n x>-成立.
16.解:(1)f′(x)=x2+2bx+c,
∵f′(2-x)=f′(x),
∴函數(shù)y=f′(x)的圖象關(guān)于直線x=1對稱.
∴b=-1.
∵直線y=4x-12與x軸的交點為(3,0),
∴f(
16、3)=0,且f′(3)=4,即9+9b+3c+d=0,且9+6b+c=4,解得c=1,d=-3.
則f(x)=x3-x2+x-3.
(2)f′(x)=x2-2x+1=(x-1)2,
g(x)=x=x|x-1|=
其圖象如圖所示.
當x2-x=時,由x≥1,得,
根據(jù)圖象得:
①當0<m≤時,g(x)的最大值為m-m2;
②當<m≤時,g(x)的最大值為;
③當m>時,g(x)的最大值為m2-m.
(3)h(x)=ln(x-1)2=2ln|x-1|,h(x+1-t)=2ln|x-t|,h(2x+2)=2ln|2x+1|,
∵當x∈[0,1]時,|2x+1|=2x+1,
∴不等式2ln|x-t|<2ln|2x+1|恒成立等價于|x-t|<2x+1且x≠t恒成立,
由|x-t|<2x+1恒成立,得-x-1<t<3x+1恒成立,
∵當x∈[0,1]時,3x+1∈[1,4],-x-1∈[-2,-1],
∴-1<t<1,
又∵當x∈[0,1]時,由x≠t恒成立,得t?[0,1],
因此,實數(shù)t的取值范圍是-1<t<0.