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專題16導數(shù)及其應用小題綜合考點十年考情(2015-2024)命題趨勢考點1導數(shù)的基本計算及其應用(10年4考)2020·全國卷、2018·天津卷2016·天津卷、2015·天津卷1.掌握基本函數(shù)的導數(shù)求解,會導數(shù)的基本計算,會求切線方程,會公切線的拓展,切線內(nèi)容是新高考的命題熱點,要熟練掌握2.會利用導數(shù)判斷函數(shù)的單調(diào)性及會求極值最值,會根據(jù)極值點拓展求參數(shù)及其他內(nèi)容,極值點也是新高考的命題熱點,要熟練掌握3.會用導數(shù)研究函數(shù)的零點和方程的根,會拓展函數(shù)零點的應用,會導數(shù)與函數(shù)性質(zhì)的結(jié)合,該內(nèi)容也是新高考的命題熱點,要熟練掌握會構(gòu)建函數(shù)利用導數(shù)判斷函數(shù)單調(diào)性比較函數(shù)值大小關(guān)系,該內(nèi)容也是新高考的命題熱點,要熟練掌握要會導數(shù)及其性質(zhì)的綜合應用,加強復習考點2求切線方程及其應用(10年10考)2024·全國甲卷、2023·全國甲卷、2022·全國新Ⅱ卷2022·全國新Ⅰ卷、2021·全國甲卷、2021·全國新Ⅱ卷2021·全國新Ⅰ卷、2020·全國卷、2020·全國卷2020·全國卷、2019·江蘇卷、2019·全國卷2019·天津卷、2019·全國卷、2019·全國卷2018·全國卷、2018·全國卷、2018·全國卷2018·全國卷、2017·全國卷、2016·全國卷2016·全國卷、2015·全國卷、2015·陜西卷2015·陜西卷考點3公切線問題(10年3考)2024·全國新Ⅰ卷、2016·全國卷、2015·全國卷考點4利用導數(shù)判斷函數(shù)單調(diào)性及其應用(10年6考)2024·全國新Ⅰ卷、2023·全國新Ⅱ卷、2023·全國乙卷2019·北京卷、2017·山東卷、2016·全國卷2015·陜西卷、2015·福建卷、2015·全國卷考點5求極值與最值及其應用(10年5考)2024·上海卷、2023·全國新Ⅱ卷、2022·全國乙卷2022·全國甲卷、2021·全國新Ⅰ卷、2018·全國卷2018·江蘇卷考點6利用導數(shù)研究函數(shù)的極值點及其應用(10年5考)2022·全國新Ⅰ卷、2022·全國乙卷、2021·全國乙卷、2017·全國卷、2016·四川卷考點7導數(shù)與函數(shù)的基本性質(zhì)結(jié)合問題(10年6考)2024·全國新Ⅰ卷、2023·全國新Ⅰ卷、2022·全國新Ⅰ卷2021·全國新Ⅱ卷、2017·山東卷、2015·四川卷考點8利用導數(shù)研究函數(shù)的零點及其應用(10年6考)2024·全國新Ⅱ卷、2023·全國乙卷、2021·北京卷、2018·江蘇卷、2017·全國卷、2015·陜西卷考點9利用導數(shù)研究方程的根及其應用(10年3考)2024·全國甲卷、2021·北京卷、2015·安徽卷2015·全國卷、2015·安徽卷考點10構(gòu)建函數(shù)利用導數(shù)判斷函數(shù)單調(diào)性比較函數(shù)值大小關(guān)系(10年3考)2022·全國甲卷、2022·全國新Ⅰ卷、2021·全國乙卷考點01導數(shù)的基本計算及其應用1.(2020·全國·高考真題)設(shè)函數(shù).若,則a=.【答案】1【分析】由題意首先求得導函數(shù)的解析式,然后得到關(guān)于實數(shù)a的方程,解方程即可確定實數(shù)a的值【詳解】由函數(shù)的解析式可得:,則:,據(jù)此可得:,整理可得:,解得:.故答案為:.【點睛】本題主要考查導數(shù)的運算法則,導數(shù)的計算,方程的數(shù)學思想等知識,屬于中等題.2.(2018·天津·高考真題)已知函數(shù)f(x)=exlnx,為f(x)的導函數(shù),則的值為.【答案】e【分析】首先求導函數(shù),然后結(jié)合導函數(shù)的運算法則整理計算即可求得最終結(jié)果.【詳解】由函數(shù)的解析式可得:,則,即的值為e,故答案為.點睛:本題主要考查導數(shù)的運算法則,基本初等函數(shù)的導數(shù)公式等知識,意在考查學生的轉(zhuǎn)化能力和計算求解能力.3.(2016·天津·高考真題)已知函數(shù)為的導函數(shù),則的值為.【答案】3【詳解】試題分析:【考點】導數(shù)【名師點睛】求函數(shù)的導數(shù)的方法:(1)連乘積的形式:先展開化為多項式的形式,再求導;(2)根式形式:先化為分數(shù)指數(shù)冪,再求導;(3)復雜公式:通過分子上湊分母,化為簡單分式的和、差,再求導;(4)復合函數(shù):確定復合關(guān)系,由外向內(nèi)逐層求導;(5)不能直接求導:適當恒等變形,轉(zhuǎn)化為能求導的形式再求導.4.(2015·天津·高考真題)已知函數(shù),其中為實數(shù),為的導函數(shù),若,則的值為.【答案】3【詳解】試題分析:,所以.考點:導數(shù)的運算.【名師點睛】(1)在解答過程中常見的錯誤有:①商的求導中,符號判定錯誤.②不能正確運用求導公式和求導法則.(2)求函數(shù)的導數(shù)應注意:①求導之前利用代數(shù)或三角變換先進行化簡,減少運算量.②根式形式,先化為分數(shù)指數(shù)冪,再求導.③復合函數(shù)求導先確定復合關(guān)系,由外向內(nèi)逐層求導,必要時可換元處理.考點02求切線方程及其應用1.(2024·全國甲卷·高考真題)設(shè)函數(shù),則曲線在點處的切線與兩坐標軸所圍成的三角形的面積為(
)A. B. C. D.【答案】A【分析】借助導數(shù)的幾何意義計算可得其在點處的切線方程,即可得其與坐標軸的交點坐標,即可得其面積.【詳解】,則,即該切線方程為,即,令,則,令,則,故該切線與兩坐標軸所圍成的三角形面積.故選:A.2.(2023·全國甲卷·高考真題)曲線在點處的切線方程為(
)A. B. C. D.【答案】C【分析】先由切點設(shè)切線方程,再求函數(shù)的導數(shù),把切點的橫坐標代入導數(shù)得到切線的斜率,代入所設(shè)方程即可求解.【詳解】設(shè)曲線在點處的切線方程為,因為,所以,所以所以所以曲線在點處的切線方程為.故選:C3.(2022·全國新Ⅱ卷·高考真題)曲線過坐標原點的兩條切線的方程為,.【答案】【分析】分和兩種情況,當時設(shè)切點為,求出函數(shù)的導函數(shù),即可求出切線的斜率,從而表示出切線方程,再根據(jù)切線過坐標原點求出,即可求出切線方程,當時同理可得;【詳解】[方法一]:化為分段函數(shù),分段求分和兩種情況,當時設(shè)切點為,求出函數(shù)導函數(shù),即可求出切線的斜率,從而表示出切線方程,再根據(jù)切線過坐標原點求出,即可求出切線方程,當時同理可得;解:因為,當時,設(shè)切點為,由,所以,所以切線方程為,又切線過坐標原點,所以,解得,所以切線方程為,即;當時,設(shè)切點為,由,所以,所以切線方程為,又切線過坐標原點,所以,解得,所以切線方程為,即;故答案為:;[方法二]:根據(jù)函數(shù)的對稱性,數(shù)形結(jié)合當時,設(shè)切點為,由,所以,所以切線方程為,又切線過坐標原點,所以,解得,所以切線方程為,即;因為是偶函數(shù),圖象為:所以當時的切線,只需找到關(guān)于y軸的對稱直線即可.[方法三]:因為,當時,設(shè)切點為,由,所以,所以切線方程為,又切線過坐標原點,所以,解得,所以切線方程為,即;當時,設(shè)切點為,由,所以,所以切線方程為,又切線過坐標原點,所以,解得,所以切線方程為,即;故答案為:;.4.(2022·全國新Ⅰ卷·高考真題)若曲線有兩條過坐標原點的切線,則a的取值范圍是.【答案】【分析】設(shè)出切點橫坐標,利用導數(shù)的幾何意義求得切線方程,根據(jù)切線經(jīng)過原點得到關(guān)于的方程,根據(jù)此方程應有兩個不同的實數(shù)根,求得的取值范圍.【詳解】∵,∴,設(shè)切點為,則,切線斜率,切線方程為:,∵切線過原點,∴,整理得:,∵切線有兩條,∴,解得或,∴的取值范圍是,故答案為:5.(2021·全國甲卷·高考真題)曲線在點處的切線方程為.【答案】【分析】先驗證點在曲線上,再求導,代入切線方程公式即可.【詳解】由題,當時,,故點在曲線上.求導得:,所以.故切線方程為.故答案為:.6.(2021·全國新Ⅱ卷·高考真題)已知函數(shù),函數(shù)的圖象在點和點的兩條切線互相垂直,且分別交y軸于M,N兩點,則取值范圍是.【答案】【分析】結(jié)合導數(shù)的幾何意義可得,結(jié)合直線方程及兩點間距離公式可得,,化簡即可得解.【詳解】由題意,,則,所以點和點,,所以,所以,所以,同理,所以.故答案為:【點睛】關(guān)鍵點點睛:解決本題的關(guān)鍵是利用導數(shù)的幾何意義轉(zhuǎn)化條件,消去一個變量后,運算即可得解.7.(2021·全國新Ⅰ卷·高考真題)若過點可以作曲線的兩條切線,則(
)A. B.C. D.【答案】D【分析】解法一:根據(jù)導數(shù)幾何意義求得切線方程,再構(gòu)造函數(shù),利用導數(shù)研究函數(shù)圖象,結(jié)合圖形確定結(jié)果;解法二:畫出曲線的圖象,根據(jù)直觀即可判定點在曲線下方和軸上方時才可以作出兩條切線.【詳解】在曲線上任取一點,對函數(shù)求導得,所以,曲線在點處的切線方程為,即,由題意可知,點在直線上,可得,令,則.當時,,此時函數(shù)單調(diào)遞增,當時,,此時函數(shù)單調(diào)遞減,所以,,由題意可知,直線與曲線的圖象有兩個交點,則,當時,,當時,,作出函數(shù)的圖象如下圖所示:
由圖可知,當時,直線與曲線的圖象有兩個交點.故選:D.解法二:畫出函數(shù)曲線的圖象如圖所示,根據(jù)直觀即可判定點在曲線下方和軸上方時才可以作出兩條切線.由此可知.
故選:D.【點睛】解法一是嚴格的證明求解方法,其中的極限處理在中學知識范圍內(nèi)需要用到指數(shù)函數(shù)的增長特性進行估計,解法二是根據(jù)基于對指數(shù)函數(shù)的圖象的清晰的理解與認識的基礎(chǔ)上,直觀解決問題的有效方法.8.(2020·全國·高考真題)若直線l與曲線y=和x2+y2=都相切,則l的方程為(
)A.y=2x+1 B.y=2x+ C.y=x+1 D.y=x+【答案】D【分析】根據(jù)導數(shù)的幾何意義設(shè)出直線的方程,再由直線與圓相切的性質(zhì),即可得出答案.【詳解】設(shè)直線在曲線上的切點為,則,函數(shù)的導數(shù)為,則直線的斜率,設(shè)直線的方程為,即,由于直線與圓相切,則,兩邊平方并整理得,解得,(舍),則直線的方程為,即.故選:D.【點睛】本題主要考查了導數(shù)的幾何意義的應用以及直線與圓的位置的應用,屬于中檔題.9.(2020·全國·高考真題)函數(shù)的圖像在點處的切線方程為(
)A. B.C. D.【答案】B【分析】求得函數(shù)的導數(shù),計算出和的值,可得出所求切線的點斜式方程,化簡即可.【詳解】,,,,因此,所求切線的方程為,即.故選:B.【點睛】本題考查利用導數(shù)求解函圖象的切線方程,考查計算能力,屬于基礎(chǔ)題10.(2020·全國·高考真題)曲線的一條切線的斜率為2,則該切線的方程為.【答案】【分析】設(shè)切線的切點坐標為,對函數(shù)求導,利用,求出,代入曲線方程求出,得到切線的點斜式方程,化簡即可.【詳解】設(shè)切線的切點坐標為,,所以切點坐標為,所求的切線方程為,即.故答案為:.【點睛】本題考查導數(shù)的幾何意義,屬于基礎(chǔ)題.11.(2019·江蘇·高考真題)在平面直角坐標系中,點A在曲線y=lnx上,且該曲線在點A處的切線經(jīng)過點(-e,-1)(e為自然對數(shù)的底數(shù)),則點A的坐標是.【答案】.【分析】設(shè)出切點坐標,得到切線方程,然后求解方程得到橫坐標的值可得切點坐標.【詳解】設(shè)點,則.又,當時,,點A在曲線上的切線為,即,代入點,得,即,考查函數(shù),當時,,當時,,且,當時,單調(diào)遞增,注意到,故存在唯一的實數(shù)根,此時,故點的坐標為.【點睛】導數(shù)運算及切線的理解應注意的問題:一是利用公式求導時要特別注意除法公式中分子的符號,防止與乘法公式混淆.二是直線與曲線公共點的個數(shù)不是切線的本質(zhì),直線與曲線只有一個公共點,直線不一定是曲線的切線,同樣,直線是曲線的切線,則直線與曲線可能有兩個或兩個以上的公共點.12.(2019·全國·高考真題)已知曲線在點處的切線方程為,則A. B. C. D.【答案】D【解析】通過求導數(shù),確定得到切線斜率的表達式,求得,將點的坐標代入直線方程,求得.【詳解】詳解:,將代入得,故選D.【點睛】本題關(guān)鍵得到含有a,b的等式,利用導數(shù)幾何意義和點在曲線上得到方程關(guān)系.13.(2019·天津·高考真題)曲線在點處的切線方程為.【答案】【分析】利用導數(shù)值確定切線斜率,再用點斜式寫出切線方程.【詳解】,當時其值為,故所求的切線方程為,即.【點睛】曲線切線方程的求法:(1)以曲線上的點(x0,f(x0))為切點的切線方程的求解步驟:①求出函數(shù)f(x)的導數(shù)f′(x);②求切線的斜率f′(x0);③寫出切線方程y-f(x0)=f′(x0)(x-x0),并化簡.(2)如果已知點(x1,y1)不在曲線上,則設(shè)出切點(x0,y0),解方程組得切點(x0,y0),進而確定切線方程.14.(2019·全國·高考真題)曲線在點處的切線方程為.【答案】.【分析】本題根據(jù)導數(shù)的幾何意義,通過求導數(shù),確定得到切線的斜率,利用直線方程的點斜式求得切線方程【詳解】詳解:所以,所以,曲線在點處的切線方程為,即.【點睛】準確求導數(shù)是進一步計算的基礎(chǔ),本題易因為導數(shù)的運算法則掌握不熟,二導致計算錯誤.求導要“慢”,計算要準,是解答此類問題的基本要求.15.(2019·全國·高考真題)曲線y=2sinx+cosx在點(π,–1)處的切線方程為A. B.C. D.【答案】C【分析】先判定點是否為切點,再利用導數(shù)的幾何意義求解.【詳解】當時,,即點在曲線上.則在點處的切線方程為,即.故選C.【點睛】本題考查利用導數(shù)工具研究曲線的切線方程,滲透了直觀想象、邏輯推理和數(shù)學運算素養(yǎng).采取導數(shù)法,利用函數(shù)與方程思想解題.學生易在非切點處直接求導數(shù)而出錯,首先證明已知點是否為切點,若是切點,可以直接利用導數(shù)求解;若不是切點,設(shè)出切點,再求導,然后列出切線方程.16.(2018·全國·高考真題)設(shè)函數(shù).若為奇函數(shù),則曲線在點處的切線方程為()A. B. C. D.【答案】D【詳解】分析:利用奇函數(shù)偶次項系數(shù)為零求得,進而得到的解析式,再對求導得出切線的斜率,進而求得切線方程.詳解:因為函數(shù)是奇函數(shù),所以,解得,所以,,所以,所以曲線在點處的切線方程為,化簡可得,故選D.點睛:該題考查的是有關(guān)曲線在某個點處的切線方程的問題,在求解的過程中,首先需要確定函數(shù)解析式,此時利用到結(jié)論多項式函數(shù)中,奇函數(shù)不存在偶次項,偶函數(shù)不存在奇次項,從而求得相應的參數(shù)值,之后利用求導公式求得,借助于導數(shù)的幾何意義,結(jié)合直線方程的點斜式求得結(jié)果.17.(2018·全國·高考真題)曲線在點處的切線的斜率為,則.【答案】【分析】求導,利用導數(shù)的幾何意義計算即可.【詳解】解:則所以故答案為-3.【點睛】本題主要考查導數(shù)的計算和導數(shù)的幾何意義,屬于基礎(chǔ)題.18.(2018·全國·高考真題)曲線在點處的切線方程為.【答案】【分析】求導,可得斜率,進而得出切線的點斜式方程.【詳解】由,得,則曲線在點處的切線的斜率為,則所求切線方程為,即.【點睛】求曲線在某點處的切線方程的步驟:①求出函數(shù)在該點處的導數(shù)值即為切線斜率;②寫出切線的點斜式方程;③化簡整理.19.(2018·全國·高考真題)曲線在點處的切線方程為.【答案】【分析】先求導數(shù),再根據(jù)導數(shù)幾何意義得切線斜率,最后根據(jù)點斜式求切線方程.【詳解】【點睛】求曲線的切線要注意“過點P的切線”與“在點P處的切線”的差異,過點P的切線中,點P不一定是切點,點P也不一定在已知曲線上,而在點P處的切線,必以點P為切點.20.(2017·全國·高考真題)曲線在點(1,2)處的切線方程為.【答案】【詳解】設(shè),則,所以,所以曲線在點處的切線方程為,即.點睛:求曲線的切線方程是導數(shù)的重要應用之一,用導數(shù)求切線方程的關(guān)鍵在于求出斜率,其求法為:設(shè)是曲線上的一點,則以為切點的切線方程是.若曲線在點處的切線平行于軸(即導數(shù)不存在)時,由切線定義知,切線方程為.21.(2016·全國·高考真題)已知為偶函數(shù),當時,,則曲線在點處的切線方程是.【答案】【詳解】試題分析:當時,,則.又因為為偶函數(shù),所以,所以,則,所以切線方程為,即.【考點】函數(shù)的奇偶性、解析式及導數(shù)的幾何意義【知識拓展】本題題型可歸納為“已知當時,函數(shù),則當時,求函數(shù)的解析式”.有如下結(jié)論:若函數(shù)為偶函數(shù),則當時,函數(shù)的解析式為;若為奇函數(shù),則函數(shù)的解析式為.22.(2016·全國·高考真題)已知為偶函數(shù),當時,,則曲線在點處的切線方程是.【答案】【詳解】試題分析:當時,,則.又因為為偶函數(shù),所以,所以,則切線斜率為,所以切線方程為,即.【考點】函數(shù)的奇偶性與解析式,導數(shù)的幾何意義.【知識拓展】本題題型可歸納為“已知當時,函數(shù),則當時,求函數(shù)的解析式”.有如下結(jié)論:若函數(shù)為偶函數(shù),則當時,函數(shù)的解析式為;若為奇函數(shù),則函數(shù)的解析式為.23.(2015·全國·高考真題)已知函數(shù)的圖像在點的處的切線過點,則.【答案】1【詳解】試題分析:.考點:1、導數(shù)的幾何意義;2、直線方程.【方法點晴】本題考查導數(shù)的幾何意義、直線方程,涉及分特殊與一般思想、數(shù)形結(jié)合思想和轉(zhuǎn)化化歸思想,考查邏輯思維能力、等價轉(zhuǎn)化能力、運算求解能力,綜合性較強,屬于較難題型.首先求導可得.24.(2015·陜西·高考真題)設(shè)曲線在點(0,1)處的切線與曲線上點處的切線垂直,則的坐標為.【答案】【詳解】設(shè).對y=ex求導得y′=ex,令x=0,得曲線y=ex在點(0,1)處的切線斜率為1,故曲線上點P處的切線斜率為-1,由,得,則,所以P的坐標為(1,1).考點:導數(shù)的幾何意義.25.(2015·陜西·高考真題)函數(shù)在其極值點處的切線方程為.【答案】【詳解】,令,此時函數(shù)在其極值點處的切線方程為考點::導數(shù)的幾何意義.考點03公切線問題1.(2024·全國新Ⅰ卷·高考真題)若曲線在點處的切線也是曲線的切線,則.【答案】【分析】先求出曲線在的切線方程,再設(shè)曲線的切點為,求出,利用公切線斜率相等求出,表示出切線方程,結(jié)合兩切線方程相同即可求解.【詳解】由得,,故曲線在處的切線方程為;由得,設(shè)切線與曲線相切的切點為,由兩曲線有公切線得,解得,則切點為,切線方程為,根據(jù)兩切線重合,所以,解得.故答案為:2.(2016·全國·高考真題)若直線是曲線的切線,也是曲線的切線,則.【答案】【詳解】試題分析:對函數(shù)求導得,對求導得,設(shè)直線與曲線相切于點,與曲線相切于點,則,由點在切線上得,由點在切線上得,這兩條直線表示同一條直線,所以,解得.【考點】導數(shù)的幾何意義【名師點睛】函數(shù)f(x)在點x0處的導數(shù)f′(x0)的幾何意義是曲線y=f(x)在點P(x0,y0)處的切線的斜率.相應地,切線方程為y?y0=f′(x0)(x?x0).注意:求曲線切線時,要分清在點P處的切線與過點P的切線的不同.3.(2015·全國·高考真題)已知曲線在點處的切線與曲線相切,則a=.【答案】8【詳解】試題分析:函數(shù)在處的導數(shù)為,所以切線方程為;曲線的導函數(shù)的為,因與該曲線相切,可令,當時,曲線為直線,與直線平行,不符合題意;當時,代入曲線方程可求得切點,代入切線方程即可求得.考點:導函數(shù)的運用.【方法點睛】求曲線在某一點的切線,可先求得曲線在該點的導函數(shù)值,也即該點切線的斜率值,再由點斜式得到切線的方程,當已知切線方程而求函數(shù)中的參數(shù)時,可先求得函數(shù)的導函數(shù),令導函數(shù)的值等于切線的斜率,這樣便能確定切點的橫坐標,再將橫坐標代入曲線(切線)得到縱坐標得到切點坐標,并代入切線(曲線)方程便可求得參數(shù).考點04利用導數(shù)判斷函數(shù)單調(diào)性及其應用1.(2024·全國新Ⅰ卷·高考真題)(多選)設(shè)函數(shù),則(
)A.是的極小值點 B.當時,C.當時, D.當時,【答案】ACD【分析】求出函數(shù)的導數(shù),得到極值點,即可判斷A;利用函數(shù)的單調(diào)性可判斷B;根據(jù)函數(shù)在上的值域即可判斷C;直接作差可判斷D.【詳解】對A,因為函數(shù)的定義域為R,而,易知當時,,當或時,函數(shù)在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增,故是函數(shù)的極小值點,正確;對B,當時,,所以,而由上可知,函數(shù)在上單調(diào)遞增,所以,錯誤;對C,當時,,而由上可知,函數(shù)在上單調(diào)遞減,所以,即,正確;對D,當時,,所以,正確;故選:ACD.2.(2023·全國新Ⅱ卷·高考真題)已知函數(shù)在區(qū)間上單調(diào)遞增,則a的最小值為(
).A. B.e C. D.【答案】C【分析】根據(jù)在上恒成立,再根據(jù)分參求最值即可求出.【詳解】依題可知,在上恒成立,顯然,所以,設(shè),所以,所以在上單調(diào)遞增,,故,即,即a的最小值為.故選:C.3.(2023·全國乙卷·高考真題)設(shè),若函數(shù)在上單調(diào)遞增,則a的取值范圍是.【答案】【分析】原問題等價于恒成立,據(jù)此將所得的不等式進行恒等變形,可得,由右側(cè)函數(shù)的單調(diào)性可得實數(shù)的二次不等式,求解二次不等式后可確定實數(shù)的取值范圍.【詳解】由函數(shù)的解析式可得在區(qū)間上恒成立,則,即在區(qū)間上恒成立,故,而,故,故即,故,結(jié)合題意可得實數(shù)的取值范圍是.故答案為:.4.(2019·北京·高考真題)設(shè)函數(shù)f(x)=ex+ae?x(a為常數(shù)).若f(x)為奇函數(shù),則a=;若f(x)是R上的增函數(shù),則a的取值范圍是.【答案】-1;.【分析】首先由奇函數(shù)的定義得到關(guān)于的恒等式,據(jù)此可得的值,然后利用導函數(shù)的解析式可得a的取值范圍.【詳解】若函數(shù)為奇函數(shù),則,對任意的恒成立.若函數(shù)是上的增函數(shù),則恒成立,.即實數(shù)的取值范圍是【點睛】本題考查函數(shù)的奇偶性?單調(diào)性?利用單調(diào)性確定參數(shù)的范圍.解答過程中,需利用轉(zhuǎn)化與化歸思想,轉(zhuǎn)化成恒成立問題.注重重點知識?基礎(chǔ)知識?基本運算能力的考查.5.(2017·山東·高考真題)若函數(shù)(e=2.71828,是自然對數(shù)的底數(shù))在的定義域上單調(diào)遞增,則稱函數(shù)具有M性質(zhì),下列函數(shù)中具有M性質(zhì)的是A. B. C. D.【答案】A【詳解】對于A,令,,則在R上單調(diào)遞增,故具有M性質(zhì),故選A.【名師點睛】(1)確定函數(shù)單調(diào)區(qū)間的步驟:①確定函數(shù)f(x)的定義域;②求f′(x);③解不等式f′(x)>0,解集在定義域內(nèi)的部分為單調(diào)遞增區(qū)間;④解不等式f′(x)<0,解集在定義域內(nèi)的部分為單調(diào)遞減區(qū)間.(2)根據(jù)函數(shù)單調(diào)性確定參數(shù)范圍的方法:①利用集合間的包含關(guān)系處理:y=f(x)在(a,b)上單調(diào),則區(qū)間(a,b)是相應單調(diào)區(qū)間的子集.②轉(zhuǎn)化為不等式的恒成立問題,即轉(zhuǎn)化為“若函數(shù)單調(diào)遞增,則f′(x)≥0;若函數(shù)單調(diào)遞減,則f′(x)≤0”來求解.6.(2016·全國·高考真題)若函數(shù)在上單調(diào)遞增,則的取值范圍是A. B. C. D.【答案】C【詳解】試題分析:對恒成立,故,即恒成立,即對恒成立,構(gòu)造,開口向下的二次函數(shù)的最小值的可能值為端點值,故只需保證,解得.故選C.【考點】三角變換及導數(shù)的應用【名師點睛】本題把導數(shù)與三角函數(shù)結(jié)合在一起進行考查,有所創(chuàng)新,求解的關(guān)鍵是把函數(shù)單調(diào)性轉(zhuǎn)化為不等式恒成立,再進一步轉(zhuǎn)化為二次函數(shù)在閉區(qū)間上的最值問題,注意與三角函數(shù)值域或最值有關(guān)的問題,即注意正、余弦函數(shù)的有界性.7.(2015·陜西·高考真題)設(shè),則A.既是奇函數(shù)又是減函數(shù) B.既是奇函數(shù)又是增函數(shù)C.是有零點的減函數(shù) D.是沒有零點的奇函數(shù)【答案】B【詳解】試題分析:函數(shù)的定義域為,關(guān)于原點對稱,,因此函數(shù)是奇函數(shù),不恒等于0,函數(shù)是增函數(shù),故答案為B.考點:函數(shù)的奇偶性和單調(diào)性.8.(2015·福建·高考真題)若定義在上的函數(shù)滿足,其導函數(shù)滿足,則下列結(jié)論中一定錯誤的是()A. B.C. D.【答案】C【詳解】試題分析:令,則,因此,所以選C.考點:利用導數(shù)研究不等式【方法點睛】利用導數(shù)解抽象函數(shù)不等式,實質(zhì)是利用導數(shù)研究對應函數(shù)單調(diào)性,而對應函數(shù)需要構(gòu)造.構(gòu)造輔助函數(shù)常根據(jù)導數(shù)法則進行:如構(gòu)造,構(gòu)造,構(gòu)造,構(gòu)造等9.(2015·全國·高考真題)設(shè)函數(shù)是奇函數(shù)()的導函數(shù),,當時,,則使得成立的的取值范圍是A. B.C. D.【答案】A【詳解】構(gòu)造新函數(shù),,當時.所以在上單減,又,即.所以可得,此時,又為奇函數(shù),所以在上的解集為:.故選A.點睛:本題主要考查利用導數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性,需要構(gòu)造函數(shù),例如,想到構(gòu)造.一般:(1)條件含有,就構(gòu)造,(2)若,就構(gòu)造,(3),就構(gòu)造,(4)就構(gòu)造,等便于給出導數(shù)時聯(lián)想構(gòu)造函數(shù).考點05求極值與最值及其應用1.(2024·上海·高考真題)已知函數(shù)的定義域為R,定義集合,在使得的所有中,下列成立的是(
)A.存在是偶函數(shù) B.存在在處取最大值C.存在是嚴格增函數(shù) D.存在在處取到極小值【答案】B【分析】對于ACD利用反證法并結(jié)合函數(shù)奇偶性、單調(diào)性以及極小值的概念即可判斷,對于B,構(gòu)造函數(shù)即可判斷.【詳解】對于A,若存在是偶函數(shù),取,則對于任意,而,矛盾,故A錯誤;對于B,可構(gòu)造函數(shù)滿足集合,當時,則,當時,,當時,,則該函數(shù)的最大值是,則B正確;對C,假設(shè)存在,使得嚴格遞增,則,與已知矛盾,則C錯誤;對D,假設(shè)存在,使得在處取極小值,則在的左側(cè)附近存在,使得,這與已知集合的定義矛盾,故D錯誤;故選:B.2.(2023·全國新Ⅱ卷·高考真題)若函數(shù)既有極大值也有極小值,則(
).A. B. C. D.【答案】BCD【分析】求出函數(shù)的導數(shù),由已知可得在上有兩個變號零點,轉(zhuǎn)化為一元二次方程有兩個不等的正根判斷作答.【詳解】函數(shù)的定義域為,求導得,因為函數(shù)既有極大值也有極小值,則函數(shù)在上有兩個變號零點,而,因此方程有兩個不等的正根,于是,即有,,,顯然,即,A錯誤,BCD正確.故選:BCD3.(2022·全國乙卷·高考真題)函數(shù)在區(qū)間的最小值、最大值分別為(
)A. B. C. D.【答案】D【分析】利用導數(shù)求得的單調(diào)區(qū)間,從而判斷出在區(qū)間上的最小值和最大值.【詳解】,所以在區(qū)間和上,即單調(diào)遞增;在區(qū)間上,即單調(diào)遞減,又,,,所以在區(qū)間上的最小值為,最大值為.故選:D4.(2022·全國甲卷·高考真題)當時,函數(shù)取得最大值,則(
)A. B. C. D.1【答案】B【分析】根據(jù)題意可知,即可解得,再根據(jù)即可解出.【詳解】因為函數(shù)定義域為,所以依題可知,,,而,所以,即,所以,因此函數(shù)在上遞增,在上遞減,時取最大值,滿足題意,即有.故選:B.5.(2021·全國新Ⅰ卷·高考真題)函數(shù)的最小值為.【答案】1【分析】由解析式知定義域為,討論、、,并結(jié)合導數(shù)研究的單調(diào)性,即可求最小值.【詳解】由題設(shè)知:定義域為,∴當時,,此時單調(diào)遞減;當時,,有,此時單調(diào)遞減;當時,,有,此時單調(diào)遞增;又在各分段的界點處連續(xù),∴綜上有:時,單調(diào)遞減,時,單調(diào)遞增;∴故答案為:1.6.(2018·全國·高考真題)已知函數(shù),則的最小值是.【答案】【分析】方法一:由,確定出函數(shù)的單調(diào)區(qū)間,減區(qū)間,從而確定出函數(shù)的最小值點,代入求得函數(shù)的最小值.【詳解】[方法一]:【通性通法】導數(shù)法.令,得,即在區(qū)間內(nèi)單調(diào)遞增;令,得,即在區(qū)間內(nèi)單調(diào)遞減.則.故答案為:.[方法二]:三元基本不等式的應用因為,所以.當且僅當,即時,取等號.根據(jù)可知,是奇函數(shù),于是,此時.故答案為:.[方法三]:升冪公式+多元基本不等式,,當且僅當,即時,.根據(jù)可知,是奇函數(shù),于是.故答案為:.[方法四]:化同角+多元基本不等式+放縮,當且僅當時等號成立.故答案為:.[方法五]:萬能公式+換元+導數(shù)求最值設(shè),則可化為,當時,;當時,,對分母求導后易知,當時,有最小值.故答案為:.[方法六]:配方法,當且僅當即時,取最小值.故答案為:.[方法七]:【最優(yōu)解】周期性應用+導數(shù)法因為,所以,即函數(shù)的一個周期為,因此時,的最小值即為函數(shù)的最小值.當時,,當時,因為,令,解得或,由,,,所以的最小值為.故答案為:.【整體點評】方法一:直接利用導數(shù)判斷函數(shù)的單調(diào)性,得出極值點,從而求出最小值,是求最值的通性通法;方法二:通過對函數(shù)平方,創(chuàng)造三元基本不等式的使用條件,從而解出;方法三:基本原理同方法三,通過化同角利用多元基本不等式求解,難度較高;方法四:通過化同角以及化同名函數(shù),放縮,再結(jié)合多元基本不等式求解,難度較高;方法五:通過萬能公式化簡換元,再利用導數(shù)求出最值,該法也較為常規(guī);方法六:通過配方,將函數(shù)轉(zhuǎn)化成平方和的形式,構(gòu)思巧妙;方法七:利用函數(shù)的周期性,縮小函數(shù)的研究范圍,再利用閉區(qū)間上的最值求法解出,解法常規(guī),是該題的最優(yōu)解.7.(2018·江蘇·高考真題)若函數(shù)在內(nèi)有且只有一個零點,則在上的最大值與最小值的和為.【答案】【分析】方法一:利用導數(shù)判斷函數(shù)在上的單調(diào)性,確定零點位置,求出參數(shù),再根據(jù)函數(shù)在上的單調(diào)性確定函數(shù)最值,即可解出.【詳解】[方法一]:【通性通法】單調(diào)性法求導得,當時,函數(shù)在區(qū)間內(nèi)單調(diào)遞增,且,所以函數(shù)在內(nèi)無零點;當時,函數(shù)在區(qū)間內(nèi)單調(diào)遞減,在區(qū)間內(nèi)單調(diào)遞增.當時,;當時,.要使函數(shù)在區(qū)間內(nèi)有且僅有一個零點,只需,解得.于是函數(shù)在區(qū)間上單調(diào)遞增,在區(qū)間上單調(diào)遞減,,所以最大值與最小值之和為.故答案為:.[方法二]:等價轉(zhuǎn)化由條件知有唯一的正實根,于是.令,則,所以在區(qū)間內(nèi)單調(diào)遞減,在區(qū)間內(nèi)單調(diào)遞增,且,當時,;當時,.只需直線與的圖像有一個交點,故,下同方法一.[方法三]:【最優(yōu)解】三元基本不等式同方法二得,,當且僅當時取等號,要滿足條件只需,下同方法一.[方法四]:等價轉(zhuǎn)化由條件知有唯一的正實根,即方程有唯一的正實根,整理得,即函數(shù)與直線在第一象限內(nèi)有唯一的交點.于是平移直線與曲線相切時,滿足題意,如圖.設(shè)切點,因為,于是,解得,下同方法一.【整體點評】方法一:利用導數(shù)得出函數(shù)在上的單調(diào)性,確定零點位置,求出參數(shù),進而問題轉(zhuǎn)化為閉區(qū)間上的最值問題,從而解出,是該類型題的通性通法;方法二:利用等價轉(zhuǎn)化思想,函數(shù)在上有唯一零點轉(zhuǎn)化為兩函數(shù)圖象有唯一交點,從而求出參數(shù),使問題得解;方法三:通過三元基本不等式確定取最值條件,從而求出參數(shù),使問題得解,是該題的最優(yōu)解;方法四:將函數(shù)在上有唯一零點轉(zhuǎn)化為直線與曲線相切,從而求出參數(shù),使問題得解.考點06利用導數(shù)研究函數(shù)的極值點及其應用1.(2022·全國新Ⅰ卷·高考真題)(多選)已知函數(shù),則(
)A.有兩個極值點 B.有三個零點C.點是曲線的對稱中心 D.直線是曲線的切線【答案】AC【分析】利用極值點的定義可判斷A,結(jié)合的單調(diào)性、極值可判斷B,利用平移可判斷C;利用導數(shù)的幾何意義判斷D.【詳解】由題,,令得或,令得,所以在,上單調(diào)遞增,上單調(diào)遞減,所以是極值點,故A正確;因,,,所以,函數(shù)在上有一個零點,當時,,即函數(shù)在上無零點,綜上所述,函數(shù)有一個零點,故B錯誤;令,該函數(shù)的定義域為,,則是奇函數(shù),是的對稱中心,將的圖象向上移動一個單位得到的圖象,所以點是曲線的對稱中心,故C正確;令,可得,又,當切點為時,切線方程為,當切點為時,切線方程為,故D錯誤.故選:AC.2.(2022·全國乙卷·高考真題)已知和分別是函數(shù)(且)的極小值點和極大值點.若,則a的取值范圍是.【答案】【分析】法一:依題可知,方程的兩個根為,即函數(shù)與函數(shù)的圖象有兩個不同的交點,構(gòu)造函數(shù),利用指數(shù)函數(shù)的圖象和圖象變換得到的圖象,利用導數(shù)的幾何意義求得過原點的切線的斜率,根據(jù)幾何意義可得出答案.【詳解】[方法一]:【最優(yōu)解】轉(zhuǎn)化法,零點的問題轉(zhuǎn)為函數(shù)圖象的交點因為,所以方程的兩個根為,即方程的兩個根為,即函數(shù)與函數(shù)的圖象有兩個不同的交點,因為分別是函數(shù)的極小值點和極大值點,所以函數(shù)在和上遞減,在上遞增,所以當時,,即圖象在上方當時,,即圖象在下方,圖象顯然不符合題意,所以.令,則,設(shè)過原點且與函數(shù)的圖象相切的直線的切點為,則切線的斜率為,故切線方程為,則有,解得,則切線的斜率為,因為函數(shù)與函數(shù)的圖象有兩個不同的交點,所以,解得,又,所以,綜上所述,的取值范圍為.[方法二]:【通性通法】構(gòu)造新函數(shù),二次求導=0的兩個根為因為分別是函數(shù)的極小值點和極大值點,所以函數(shù)在和上遞減,在上遞增,設(shè)函數(shù),則,若,則在上單調(diào)遞增,此時若,則在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增,此時若有和分別是函數(shù)且的極小值點和極大值點,則,不符合題意;若,則在上單調(diào)遞減,此時若,則在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減,令,則,此時若有和分別是函數(shù)且的極小值點和極大值點,且,則需滿足,,即故,所以.【整體點評】法一:利用函數(shù)的零點與兩函數(shù)圖象交點的關(guān)系,由數(shù)形結(jié)合解出,突出“小題小做”,是該題的最優(yōu)解;法二:通過構(gòu)造新函數(shù),多次求導判斷單調(diào)性,根據(jù)極值點的大小關(guān)系得出不等式,解出即可,該法屬于通性通法.3.(2021·全國乙卷·高考真題)設(shè),若為函數(shù)的極大值點,則(
)A. B. C. D.【答案】D【分析】先考慮函數(shù)的零點情況,注意零點左右附近函數(shù)值是否變號,結(jié)合極大值點的性質(zhì),對進行分類討論,畫出圖象,即可得到所滿足的關(guān)系,由此確定正確選項.【詳解】若,則為單調(diào)函數(shù),無極值點,不符合題意,故.有和兩個不同零點,且在左右附近是不變號,在左右附近是變號的.依題意,a為函數(shù)的極大值點,在左右附近都是小于零的.當時,由,,畫出的圖象如下圖所示:
由圖可知,,故.當時,由時,,畫出的圖象如下圖所示:
由圖可知,,故.綜上所述,成立.故選:D【點睛】本小題主要考查三次函數(shù)的圖象與性質(zhì),利用數(shù)形結(jié)合的數(shù)學思想方法可以快速解答.4.(2017·全國·高考真題)若是函數(shù)的極值點,則的極小值為.A. B. C. D.【答案】A【詳解】由題可得,因為,所以,,故,令,解得或,所以在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減,所以的極小值為,故選A.【名師點睛】(1)可導函數(shù)y=f(x)在點x0處取得極值的充要條件是f′(x0)=0,且在x0左側(cè)與右側(cè)f′(x)的符號不同;(2)若f(x)在(a,b)內(nèi)有極值,那么f(x)在(a,b)內(nèi)絕不是單調(diào)函數(shù),即在某區(qū)間上單調(diào)增或減的函數(shù)沒有極值.5.(2016·四川·高考真題)已知a為函數(shù)f(x)=x3–12x的極小值點,則a=A.–4 B.–2 C.4 D.2【答案】D【詳解】試題分析:,令得或,易得在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增,故的極小值點為2,即,故選D.【考點】函數(shù)的導數(shù)與極值點【名師點睛】本題考查函數(shù)的極值點.在可導函數(shù)中,函數(shù)的極值點是方程的解,但是極大值點還是極小值點,需要通過這個點兩邊的導數(shù)的正負性來判斷,在附近,如果時,,時,則是極小值點,如果時,,時,,則是極大值點.考點07導數(shù)與函數(shù)的基本性質(zhì)結(jié)合問題1.(2024·全國新Ⅰ卷·高考真題)(多選)設(shè)函數(shù),則(
)A.是的極小值點 B.當時,C.當時, D.當時,【答案】ACD【分析】求出函數(shù)的導數(shù),得到極值點,即可判斷A;利用函數(shù)的單調(diào)性可判斷B;根據(jù)函數(shù)在上的值域即可判斷C;直接作差可判斷D.【詳解】對A,因為函數(shù)的定義域為R,而,易知當時,,當或時,函數(shù)在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增,故是函數(shù)的極小值點,正確;對B,當時,,所以,而由上可知,函數(shù)在上單調(diào)遞增,所以,錯誤;對C,當時,,而由上可知,函數(shù)在上單調(diào)遞減,所以,即,正確;對D,當時,,所以,正確;故選:ACD.2.(2023·全國新Ⅰ卷·高考真題)(多選)已知函數(shù)的定義域為,,則(
).A. B.C.是偶函數(shù) D.為的極小值點【答案】ABC【分析】方法一:利用賦值法,結(jié)合函數(shù)奇偶性的判斷方法可判斷選項ABC,舉反例即可排除選項D.方法二:選項ABC的判斷與方法一同,對于D,可構(gòu)造特殊函數(shù)進行判斷即可.【詳解】方法一:因為,對于A,令,,故正確.對于B,令,,則,故B正確.對于C,令,,則,令,又函數(shù)的定義域為,所以為偶函數(shù),故正確,對于D,不妨令,顯然符合題設(shè)條件,此時無極值,故錯誤.方法二:因為,對于A,令,,故正確.對于B,令,,則,故B正確.對于C,令,,則,令,又函數(shù)的定義域為,所以為偶函數(shù),故正確,對于D,當時,對兩邊同時除以,得到,故可以設(shè),則,當肘,,則,令,得;令,得;故在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增,因為為偶函數(shù),所以在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減,
顯然,此時是的極大值,故D錯誤.故選:.3.(2022·全國新Ⅰ卷·高考真題)(多選)已知函數(shù)及其導函數(shù)的定義域均為,記,若,均為偶函數(shù),則(
)A. B. C. D.【答案】BC【分析】方法一:轉(zhuǎn)化題設(shè)條件為函數(shù)的對稱性,結(jié)合原函數(shù)與導函數(shù)圖象的關(guān)系,根據(jù)函數(shù)的性質(zhì)逐項判斷即可得解.【詳解】[方法一]:對稱性和周期性的關(guān)系研究對于,因為為偶函數(shù),所以即①,所以,所以關(guān)于對稱,則,故C正確;對于,因為為偶函數(shù),,,所以關(guān)于對稱,由①求導,和,得,所以,所以關(guān)于對稱,因為其定義域為R,所以,結(jié)合關(guān)于對稱,從而周期,所以,,故B正確,D錯誤;若函數(shù)滿足題設(shè)條件,則函數(shù)(C為常數(shù))也滿足題設(shè)條件,所以無法確定的函數(shù)值,故A錯誤.故選:BC.[方法二]:【最優(yōu)解】特殊值,構(gòu)造函數(shù)法.由方法一知周期為2,關(guān)于對稱,故可設(shè),則,顯然A,D錯誤,選BC.故選:BC.[方法三]:因為,均為偶函數(shù),所以即,,所以,,則,故C正確;函數(shù),的圖象分別關(guān)于直線對稱,又,且函數(shù)可導,所以,所以,所以,所以,,故B正確,D錯誤;若函數(shù)滿足題設(shè)條件,則函數(shù)(C為常數(shù))也滿足題設(shè)條件,所以無法確定的函數(shù)值,故A錯誤.故選:BC.【點評】方法一:根據(jù)題意賦值變換得到函數(shù)的性質(zhì),即可判斷各選項的真假,轉(zhuǎn)化難度較高,是該題的通性通法;方法二:根據(jù)題意得出的性質(zhì)構(gòu)造特殊函數(shù),再驗證選項,簡單明了,是該題的最優(yōu)解.4.(2021·全國新Ⅱ卷·高考真題)寫出一個同時具有下列性質(zhì)①②③的函數(shù).①;②當時,;③是奇函數(shù).【答案】(答案不唯一,均滿足)【分析】根據(jù)冪函數(shù)的性質(zhì)可得所求的.【詳解】取,則,滿足①,,時有,滿足②,的定義域為,又,故是奇函數(shù),滿足③.故答案為:(答案不唯一,均滿足)5.(2017·山東·高考真題)若函數(shù)是自然對數(shù)的底數(shù)在的定義域上單調(diào)遞增,則稱函數(shù)具有M性質(zhì),下列函數(shù)中所有具有M性質(zhì)的函數(shù)的序號為①
②
③
④【答案】①④【詳解】①在上單調(diào)遞增,故具有性質(zhì);②在上單調(diào)遞減,故不具有性質(zhì);③,令,則,當時,,當時,,在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增,故不具有性質(zhì);④,令,則,在上單調(diào)遞增,故具有性質(zhì).【名師點睛】1.本題考查新定義問題,屬于創(chuàng)新題,符合新高考的走向.它考查學生的閱讀理解能力,接受新思維的能力,考查學生分析問題與解決問題的能力,新定義的概念實質(zhì)上只是一個載體,解決新問題時,只要通過這個載體把問題轉(zhuǎn)化為我們已經(jīng)熟悉的知識即可.2.求可導函數(shù)單調(diào)區(qū)間的一般步驟(1)確定函數(shù)f(x)的定義域(定義域優(yōu)先);(2)求導函數(shù)f′(x);(3)在函數(shù)f(x)的定義域內(nèi)求不等式f′(x)>0或f′(x)<0的解集.(4)由f′(x)>0(f′(x)<0)的解集確定函數(shù)f(x)的單調(diào)增(減)區(qū)間.若遇不等式中帶有參數(shù)時,可分類討論求得單調(diào)區(qū)間.3.由函數(shù)f(x)在(a,b)上的單調(diào)性,求參數(shù)范圍問題,可轉(zhuǎn)化為f′(x)≥0(或f′(x)≤0)恒成立問題,要注意“=”是否可以取到.6.(2015·四川·高考真題)已知函數(shù)f(x)=2x,g(x)=x2+ax(其中a∈R).對于不相等的實數(shù)x1,x2,設(shè)m=,n=,現(xiàn)有如下命題:①對于任意不相等的實數(shù)x1,x2,都有m>0;②對于任意的a及任意不相等的實數(shù)x1,x2,都有n>0;③對于任意的a,存在不相等的實數(shù)x1,x2,使得m=n;④對于任意的a,存在不相等的實數(shù)x1,x2,使得m=-n.其中真命題有(寫出所有真命題的序號).【答案】①④【詳解】對于①,因為f'(x)=2xln2>0恒成立,故①正確對于②,取a=-8,即g'(x)=2x-8,當x1,x2<4時n<0,②錯誤對于③,令f'(x)=g'(x),即2xln2=2x+a記h(x)=2xln2-2x,則h'(x)=2x(ln2)2-2存在x0∈(0,1),使得h(x0)=0,可知函數(shù)h(x)先減后增,有最小值.因此,對任意的a,m=n不一定成立.③錯誤對于④,由f'(x)=-g'(x),即2xln2=-2x-a令h(x)=2xln2+2x,則h'(x)=2x(ln2)2+2>0恒成立,即h(x)是單調(diào)遞增函數(shù),當x→+∞時,h(x)→+∞當x→-∞時,h(x)→-∞因此對任意的a,存在y=a與函數(shù)h(x)有交點.④正確考點:本題主要考查函數(shù)的性質(zhì)、函數(shù)的單調(diào)性、導數(shù)的運算等基礎(chǔ)知識,考查函數(shù)與方程的思想和數(shù)形結(jié)合的思想,考查分析問題和解決能提的能力.考點08利用導數(shù)研究函數(shù)的零點及其應用1.(2024·全國新Ⅱ卷·高考真題)(多選)設(shè)函數(shù),則(
)A.當時,有三個零點B.當時,是的極大值點C.存在a,b,使得為曲線的對稱軸D.存在a,使得點為曲線的對稱中心【答案】AD【分析】A選項,先分析出函數(shù)的極值點為,根據(jù)零點存在定理和極值的符號判斷出在上各有一個零點;B選項,根據(jù)極值和導函數(shù)符號的關(guān)系進行分析;C選項,假設(shè)存在這樣的,使得為的對稱軸,則為恒等式,據(jù)此計算判斷;D選項,若存在這樣的,使得為的對稱中心,則,據(jù)此進行計算判斷,亦可利用拐點結(jié)論直接求解.【詳解】A選項,,由于,故時,故在上單調(diào)遞增,時,,單調(diào)遞減,則在處取到極大值,在處取到極小值,由,,則,根據(jù)零點存在定理在上有一個零點,又,,則,則在上各有一個零點,于是時,有三個零點,A選項正確;B選項,,時,,單調(diào)遞減,時,單調(diào)遞增,此時在處取到極小值,B選項錯誤;C選項,假設(shè)存在這樣的,使得為的對稱軸,即存在這樣的使得,即,根據(jù)二項式定理,等式右邊展開式含有的項為,于是等式左右兩邊的系數(shù)都不相等,原等式不可能恒成立,于是不存在這樣的,使得為的對稱軸,C選項錯誤;D選項,方法一:利用對稱中心的表達式化簡,若存在這樣的,使得為的對稱中心,則,事實上,,于是即,解得,即存在使得是的對稱中心,D選項正確.方法二:直接利用拐點結(jié)論任何三次函數(shù)都有對稱中心,對稱中心的橫坐標是二階導數(shù)的零點,,,,由,于是該三次函數(shù)的對稱中心為,由題意也是對稱中心,故,即存在使得是的對稱中心,D選項正確.故選:AD【點睛】結(jié)論點睛:(1)的對稱軸為;(2)關(guān)于對稱;(3)任何三次函數(shù)都有對稱中心,對稱中心是三次函數(shù)的拐點,對稱中心的橫坐標是的解,即是三次函數(shù)的對稱中心2.(2023·全國乙卷·高考真題)函數(shù)存在3個零點,則的取值范圍是(
)A. B. C. D.【答案】B【分析】寫出,并求出極值點,轉(zhuǎn)化為極大值大于0且極小值小于0即可.【詳解】,則,若要存在3個零點,則要存在極大值和極小值,則,令,解得或,且當時,,當,,故的極大值為,極小值為,若要存在3個零點,則,即,解得,故選:B.3.(2021·北京·高考真題)已知函數(shù),給出下列四個結(jié)論:①若,恰有2個零點;②存在負數(shù),使得恰有1個零點;③存在負數(shù),使得恰有3個零點;④存在正數(shù),使得恰有3個零點.其中所有正確結(jié)論的序號是.【答案】①②④【分析】由可得出,考查直線與曲線的左、右支分別相切的情形,利用方程思想以及數(shù)形結(jié)合可判斷各選項的正誤.【詳解】對于①,當時,由,可得或,①正確;對于②,考查直線與曲線相切于點,對函數(shù)求導得,由題意可得,解得,所以,存在,使得只有一個零點,②正確;對于③,當直線過點時,,解得,所以,當時,直線與曲線有兩個交點,若函數(shù)有三個零點,則直線與曲線有兩個交點,直線與曲線有一個交點,所以,,此不等式無解,因此,不存在,使得函數(shù)有三個零點,③錯誤;對于④,考查直線與曲線相切于點,對函數(shù)求導得,由題意可得,解得,所以,當時,函數(shù)有三個零點,④正確.故答案為:①②④.【點睛】思路點睛:已知函數(shù)的零點或方程的根的情況,求解參數(shù)的取值范圍問題的本質(zhì)都是研究函數(shù)的零點問題,求解此類問題的一般步驟:(1)轉(zhuǎn)化,即通過構(gòu)造函數(shù),把問題轉(zhuǎn)化成所構(gòu)造函數(shù)的零點問題;(2)列式,即根據(jù)函數(shù)的零點存在定理或結(jié)合函數(shù)的圖象列出關(guān)系式;(3)得解,即由列出的式子求出參數(shù)的取值范圍.4.(2018·江蘇·高考真題)若函數(shù)在內(nèi)有且只有一個零點,則在上的最大值與最小值的和為.【答案】【分析】方法一:利用導數(shù)判斷函數(shù)在上的單調(diào)性,確定零點位置,求出參數(shù),再根據(jù)函數(shù)在上的單調(diào)性確定函數(shù)最值,即可解出.【詳解】[方法一]:【通性通法】單調(diào)性法求導得,當時,函數(shù)在區(qū)間內(nèi)單調(diào)遞增,且,所以函數(shù)在內(nèi)無零點;當時,函數(shù)在區(qū)間內(nèi)單調(diào)遞減,在區(qū)間內(nèi)單調(diào)遞增.當時,;當時,.要使函數(shù)在區(qū)間內(nèi)有且僅有一個零點,只需,解得.于是函數(shù)在區(qū)間上單調(diào)遞增,在區(qū)間上單調(diào)遞減,,所以最大值與最小值之和為.故答案為:.[方法二]:等價轉(zhuǎn)化由條件知有唯一的正實根,于是.令,則,所以在區(qū)間內(nèi)單調(diào)遞減,在區(qū)間內(nèi)單調(diào)遞增,且,當時,;當時,.只需直線與的圖像有一個交點,故,下同方法一.[方法三]:【最優(yōu)解】三元基本不等式同方法二得,,當且僅當時取等號,要滿足條件只需,下同方法一.[方法四]:等價轉(zhuǎn)化由條件知有唯一的正實根,即方程有唯一的正實根,整理得,即函數(shù)與直線在第一象限內(nèi)有唯一的交點.于是平移直線與曲線相切時,滿足題意,如圖.設(shè)切點,因為,于是,解得,下同方法一.【整體點評】方法一:利用導數(shù)得出函數(shù)在上的單調(diào)性,確定零點位置,求出參數(shù),進而問題轉(zhuǎn)化為閉區(qū)間上的最值問題,從而解出,是該類型題的通性通法;方法二:利用等價轉(zhuǎn)化思想,函數(shù)在上有唯一零點轉(zhuǎn)化為兩函數(shù)圖象有唯一交點,從而求出參數(shù),使問題得解;方法三:通過三元基本不等式確定取最值條件,從而求出參數(shù),使問題得解,是該題的最優(yōu)解;方法四:將函數(shù)在上有唯一零點轉(zhuǎn)化為直線與曲線相切,從而求出參數(shù),使問題得解.5.(2017·全國·高考真題)已知函數(shù)有唯一零點,則A. B. C. D.1【答案】C【詳解】因為,設(shè),則,因為,所以函數(shù)為偶函數(shù),若函數(shù)有唯一零點,則函數(shù)有唯一零點,根據(jù)偶函數(shù)的性質(zhì)可知,只有當時,才滿足題意,即是函數(shù)的唯一零點,所以,解得.故選:C.【點睛】利用函數(shù)零點的情況求參數(shù)的值或取值范圍的方法:(1)利用零點存在性定理構(gòu)建不等式求解.(2)分離參數(shù)后轉(zhuǎn)化為函數(shù)的值域(最值)問題求解.(3)轉(zhuǎn)化為兩個熟悉的函數(shù)圖像的上、下關(guān)系問題,從而構(gòu)建不等式求解.6.(2015·陜西·高考真題)對二次函數(shù)(為非零整數(shù)),四位同學分別給出下列結(jié)論,其中有且僅有一個結(jié)論是錯誤的,則錯誤的結(jié)論是A.是的零點 B.1是的極值點C.3是的極值 D.點在曲線上【答案】A【詳解】若選項A錯誤時,選項B、C、D正確,,因為是的極值點,是的極值,所以,即,解得:,因為點在曲線上,所以,即,解得:,所以,,所以,因為,所以不是的零點,所以選項A錯誤,選項B、C、D正確,故選A.【考點定位】1、函數(shù)的零點;2、利用導數(shù)研究函數(shù)的極值.考點09利用導數(shù)研究方程的根及其應用1.(2024·全國甲卷·高考真題)曲線與在上有兩個不同的交點,則的取值范圍為.【答案】【分析】將函數(shù)轉(zhuǎn)化為方程,令,分離參數(shù),構(gòu)造新函數(shù)結(jié)合導數(shù)求得單調(diào)區(qū)間,畫出大致圖形數(shù)形結(jié)合即可求解.【詳解】令,即,令則,令得,當時,,單調(diào)遞減,當時,,單調(diào)遞增,,因為曲線與在上有兩個不同的交點,所以等價于與有兩個交點,所以.故答案為:2.(2021·北京·高考真題)已知函數(shù),給出下列四個結(jié)論:①若,恰有2個零點;②存在負數(shù),使得恰有1個零點;③存在負數(shù),使得恰有3個零點;④存在正數(shù),使得恰有3個零點.其中所有正確結(jié)論的序號是.【答案】①②④【分析】由可得出,考查直線與曲線的左、右支分別相切的情形,利用方程思想以及數(shù)形結(jié)合可判斷各選項的正誤.【詳解】對于
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