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專題13導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用--函數(shù)的極值問題5題型分類1、函數(shù)的極值函數(shù)在點(diǎn)附近有定義,如果對(duì)附近的所有點(diǎn)都有,則稱是函數(shù)的一個(gè)極大值,記作.如果對(duì)附近的所有點(diǎn)都有,則稱是函數(shù)的一個(gè)極小值,記作.極大值與極小值統(tǒng)稱為極值,稱為極值點(diǎn).求可導(dǎo)函數(shù)極值的一般步驟(1)先確定函數(shù)的定義域;(2)求導(dǎo)數(shù);(3)求方程的根;(4)檢驗(yàn)在方程的根的左右兩側(cè)的符號(hào),如果在根的左側(cè)附近為正,在右側(cè)附近為負(fù),那么函數(shù)在這個(gè)根處取得極大值;如果在根的左側(cè)附近為負(fù),在右側(cè)附近為正,那么函數(shù)在這個(gè)根處取得極小值.注:①可導(dǎo)函數(shù)在點(diǎn)處取得極值的充要條件是:是導(dǎo)函數(shù)的變號(hào)零點(diǎn),即,且在左側(cè)與右側(cè),的符號(hào)導(dǎo)號(hào).②是為極值點(diǎn)的既不充分也不必要條件,如,,但不是極值點(diǎn).另外,極值點(diǎn)也可以是不可導(dǎo)的,如函數(shù),在極小值點(diǎn)是不可導(dǎo)的,于是有如下結(jié)論:為可導(dǎo)函數(shù)的極值點(diǎn);但為的極值點(diǎn).(一)函數(shù)極值、極值點(diǎn)的辨識(shí)解答此類問題要先搞清楚所給的圖象是原函數(shù)還是導(dǎo)函數(shù)的,對(duì)于導(dǎo)函數(shù)的圖象,重點(diǎn)考查在哪個(gè)區(qū)間上為正,哪個(gè)區(qū)間上為負(fù),在哪個(gè)點(diǎn)處與x軸相交,在該點(diǎn)附近的導(dǎo)數(shù)值是如何變化的,若是由正值變?yōu)樨?fù)值,則在該點(diǎn)處取得極大值;若是由負(fù)值變?yōu)檎?,則在該點(diǎn)處取得極小值.題型1:函數(shù)極值、極值點(diǎn)的辨識(shí)1-1.(2024·遼寧)設(shè)函數(shù)滿足則時(shí),A.有極大值,無極小值 B.有極小值,無極大值C.既有極大值又有極小值 D.既無極大值也無極小值【答案】D【詳解】函數(shù)滿足,,令,則,由,得,令,則在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增,的最小值為.又在單調(diào)遞增,既無極大值也無極小值,故選D.考點(diǎn):1、利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性;2、利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的極值及函數(shù)的求導(dǎo)法則.【方法點(diǎn)睛】本題主要考查抽象函數(shù)的單調(diào)性以及函數(shù)的求導(dǎo)法則,屬于難題.求解這類問題一定要耐心讀題、讀懂題,通過對(duì)問題的條件和結(jié)論進(jìn)行類比、聯(lián)想、抽象、概括,準(zhǔn)確構(gòu)造出符合題意的函數(shù)是解題的關(guān)鍵;解這類不等式的關(guān)鍵點(diǎn)也是難點(diǎn)就是構(gòu)造合適的函數(shù),構(gòu)造函數(shù)時(shí)往往從兩方面著手:①根據(jù)導(dǎo)函數(shù)的“形狀”變換不等式“形狀”;②若是選擇題,可根據(jù)選項(xiàng)的共性歸納構(gòu)造恰當(dāng)?shù)暮瘮?shù).本題通過觀察導(dǎo)函數(shù)的“形狀”,聯(lián)想到函數(shù),再結(jié)合條件判斷出其單調(diào)性,進(jìn)而得出正確結(jié)論.1-2.(2024高三·全國·專題練習(xí))已知e為自然對(duì)數(shù)的底數(shù),設(shè)函數(shù),則.A.當(dāng)k=1時(shí),f(x)在x=1處取到極小值 B.當(dāng)k=1時(shí),f(x)在x=1處取到極大值C.當(dāng)k=2時(shí),f(x)在x=1處取到極小值 D.當(dāng)k=2時(shí),f(x)在x=1處取到極大值【答案】C【詳解】當(dāng)k=1時(shí),函數(shù)f(x)=(ex?1)(x?1).求導(dǎo)函數(shù)可得f′(x)=ex(x?1)+(ex?1)=(xex?1)f′(1)=e?1≠0,f′(2)=2e2?1≠0,則f(x)在x=1處與在x=2處均取不到極值,當(dāng)k=2時(shí),函數(shù)f(x)=(ex?1)(x?1)2.求導(dǎo)函數(shù)可得f′(x)=ex(x?1)2+2(ex?1)(x?1)=(x?1)(xex+ex?2)∴當(dāng)x=1,f′(x)=0,且當(dāng)x>1時(shí),f′(x)>0,當(dāng)x0<x<1時(shí)(x0為極大值點(diǎn)),f′(x)<0,故函數(shù)f(x)在(1,+∞)上是增函數(shù);在(x0,1)上是減函數(shù),從而函數(shù)f(x)在x=1取得極小值.對(duì)照選項(xiàng).故選C.1-3.(2024·陜西)設(shè)函數(shù)f(x)=+lnx,則()A.x=為f(x)的極大值點(diǎn) B.x=為f(x)的極小值點(diǎn)C.x=2為f(x)的極大值點(diǎn) D.x=2為f(x)的極小值點(diǎn)【答案】D【詳解】,由得,又函數(shù)定義域?yàn)?,?dāng)時(shí),,遞減,當(dāng)時(shí),,遞增,因此是函數(shù)的極小值點(diǎn).故選D.考點(diǎn):函數(shù)的極值.題型2:函數(shù)(導(dǎo)函數(shù))的圖象與極值(點(diǎn))關(guān)系2-1.(2024·重慶)設(shè)函數(shù)在R上可導(dǎo),其導(dǎo)函數(shù)為,且函數(shù)的圖像如題(8)圖所示,則下列結(jié)論中一定成立的是A.函數(shù)有極大值和極小值B.函數(shù)有極大值和極小值C.函數(shù)有極大值和極小值D.函數(shù)有極大值和極小值【答案】D【詳解】則函數(shù)增;則函數(shù)減;則函數(shù)減;則函數(shù)增;選D.【考點(diǎn)定位】判斷函數(shù)的單調(diào)性一般利用導(dǎo)函數(shù)的符號(hào),當(dāng)導(dǎo)函數(shù)大于0則函數(shù)遞增,當(dāng)導(dǎo)函數(shù)小于0則函數(shù)遞減2-2.(2024高二下·黑龍江鶴崗·期中)函數(shù)的定義域?yàn)椋瑢?dǎo)函數(shù)在內(nèi)的圖像如圖所示,則函數(shù)在內(nèi)極小值點(diǎn)的個(gè)數(shù)是(
)
A.1個(gè) B.2個(gè) C.3個(gè) D.4個(gè)【答案】A【分析】根據(jù)極值點(diǎn)的定義,結(jié)合導(dǎo)函數(shù)的圖象,即可判斷選項(xiàng).【詳解】,函數(shù)單調(diào)遞增,,函數(shù)單調(diào)遞減,由導(dǎo)函數(shù)的圖象知:函數(shù)在內(nèi),與x軸有四個(gè)交點(diǎn):從左向右看,第一個(gè)點(diǎn)處導(dǎo)數(shù)左正右負(fù),是極大值點(diǎn),第二個(gè)點(diǎn)處導(dǎo)數(shù)左負(fù)右正,是極小值點(diǎn),第三個(gè)點(diǎn)處導(dǎo)數(shù)左正右正,沒有變號(hào),所以不是極值點(diǎn),第四個(gè)點(diǎn)處導(dǎo)數(shù)左正右負(fù),是極大值點(diǎn),所以函數(shù)在開區(qū)間內(nèi)的極小值點(diǎn)有1個(gè),故選:A2-3.(2024高二上·陜西漢中·期末)定義在區(qū)間上的函數(shù)的導(dǎo)函數(shù)的圖象如圖所示,則下列結(jié)論正確的是(
)A.函數(shù)在區(qū)間上單調(diào)遞增B.函數(shù)在區(qū)間上單調(diào)遞減C.函數(shù)在處取得極大值D.函數(shù)在處取得極大值【答案】A【分析】根據(jù)函數(shù)的單調(diào)性和導(dǎo)數(shù)值的正負(fù)的關(guān)系,可判斷A、B;根據(jù)函數(shù)的極值點(diǎn)和導(dǎo)數(shù)的關(guān)系可判斷C、D的結(jié)論.【詳解】在區(qū)間上,故函數(shù)在區(qū)間上單調(diào)遞增,故A正確;在區(qū)間上,故函數(shù)在區(qū)間上單調(diào)遞增,故B錯(cuò)誤;當(dāng)時(shí),,可知函數(shù)在上單調(diào)遞增,故不是函數(shù)的極值點(diǎn),故C錯(cuò)誤;當(dāng)時(shí),,單調(diào)遞減;當(dāng)時(shí),,單調(diào)遞增,故函數(shù)在處取得極小值,故D錯(cuò)誤,故選:A.2-4.(2024高三上·四川自貢·階段練習(xí))已知函數(shù)的定義域?yàn)?,?dǎo)函數(shù)在內(nèi)的圖像如圖所示,則函數(shù)在內(nèi)的極小值有(
)
A.1個(gè) B.2個(gè) C.3個(gè) D.4個(gè)【答案】A【分析】根據(jù)導(dǎo)函數(shù)得到函數(shù)單調(diào)性,進(jìn)而得到和為極大值,為極小值,從而得到答案.【詳解】在內(nèi)的圖像如下,
當(dāng)時(shí),單調(diào)遞增,時(shí),單調(diào)遞減,故為函數(shù)極大值點(diǎn),為極大值,當(dāng)時(shí),單調(diào)遞增,故為函數(shù)極小值點(diǎn),為極小值,當(dāng)時(shí),單調(diào)遞減,故為函數(shù)極大值點(diǎn),為極大值,故函數(shù)在內(nèi)的極小值有1個(gè).故選:A(二)求已知函數(shù)的極值、極值點(diǎn)1、因此,在求函數(shù)極值問題中,一定要檢驗(yàn)方程根左右的符號(hào),更要注意變號(hào)后極大值與極小值是否與已知有矛盾.2、原函數(shù)出現(xiàn)極值時(shí),導(dǎo)函數(shù)正處于零點(diǎn),歸納起來一句話:原極導(dǎo)零.這個(gè)零點(diǎn)必須穿越軸,否則不是極值點(diǎn).判斷口訣:從左往右找穿越(導(dǎo)函數(shù)與軸的交點(diǎn));上坡低頭找極小,下坡抬頭找極大.注:(1)可導(dǎo)函數(shù)y=f(x)在點(diǎn)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(hào)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.題型3:求已知函數(shù)的極值、極值點(diǎn)3-1.(2024·重慶)設(shè)函數(shù),其中在,曲線在點(diǎn)處的切線垂直于軸(Ⅰ)求a的值;(Ⅱ)求函數(shù)極值.【答案】(Ⅰ)(Ⅱ)極小值【分析】(Ⅰ)因,故由于曲線在點(diǎn)處的切線垂直于軸,故該切線斜率為0,即,從而,解得(Ⅱ)由(Ⅰ)知,令,解得(因不在定義域內(nèi),舍去)當(dāng)時(shí),故在上為減函數(shù);當(dāng)時(shí),故在上為增函數(shù),故在處取得極小值本小題主要考查利用導(dǎo)數(shù)研究曲線上某點(diǎn)切線方程、函數(shù)的最值及其幾何意義、兩條直線平行的判定等基礎(chǔ)知識(shí),考查運(yùn)算求解能力3-2.(2024高二下·重慶巫溪·期中)已知函數(shù).(1)若曲線在點(diǎn)處的切線與x軸平行,求a的值;(2)求函數(shù)的極值.【答案】(1)(2)當(dāng)時(shí),函數(shù)無極值;當(dāng)時(shí),,;當(dāng)時(shí),,【分析】(1)先由所給函數(shù)的表達(dá)式,求導(dǎo)數(shù),再根據(jù)導(dǎo)數(shù)的幾何意義求出切線的斜率,最后由平行直線的斜率相等列方程求的值即可;(2)對(duì)參數(shù)進(jìn)行分類,先研究的單調(diào)性,再利用導(dǎo)數(shù)求解在上的極值即可.【詳解】(1).因?yàn)榍€在點(diǎn)處的切線與x軸平行,所以,即,
所以.(2).
令,則或.
①當(dāng),即時(shí),,所以函數(shù)在上為增函數(shù),函數(shù)無極值點(diǎn);
②當(dāng),即時(shí).+0-0+↗極大值↘極小值↗所以當(dāng)時(shí),函數(shù)有極大值是,當(dāng)時(shí),函數(shù)有極小值是;③當(dāng),即時(shí).+0-0+↗極大值↘極小值↗所以當(dāng)時(shí),函數(shù)有極大值是,當(dāng)時(shí),函數(shù)有極小值是.綜上所述,當(dāng)時(shí),函數(shù)無極值;當(dāng)時(shí),,;當(dāng)時(shí),,.3-3.(2024高三·全國·專題練習(xí))已知函數(shù).求的極值;【答案】,沒有極小值.【分析】首先對(duì)函數(shù)求導(dǎo)解得,然后結(jié)合的單調(diào)性,判斷函數(shù)的單調(diào)性,從而求得函數(shù)的極值;【詳解】因?yàn)楹瘮?shù),所以,設(shè),,所以在上單調(diào)遞增.又,所以當(dāng)時(shí),;當(dāng)時(shí),.又因?yàn)閷?duì)恒成立,所以當(dāng)時(shí),,即在區(qū)間上單調(diào)遞增,當(dāng)時(shí),,即在區(qū)間上單調(diào)遞減,故,沒有極小值.3-4.(2024·廣西南寧·一模)設(shè)函數(shù),,為的導(dǎo)函數(shù).(1)當(dāng)時(shí),過點(diǎn)作曲線的切線,求切點(diǎn)坐標(biāo);(2)若,,且和的零點(diǎn)均在集合中,求的極小值.【答案】(1)切點(diǎn)坐標(biāo)為,;(2).【分析】(1)把代入,求出并設(shè)出切點(diǎn)坐標(biāo),利用導(dǎo)數(shù)的幾何意義列式求解作答.(2)根據(jù)給定條件,求出和的零點(diǎn),分類探討求出,再利用導(dǎo)數(shù)求出極小值作答.【詳解】(1)當(dāng)時(shí),,求導(dǎo)得,設(shè)過點(diǎn)作曲線的切線的切點(diǎn)為,則,于是切線方程為,即,因?yàn)榍芯€過點(diǎn),即有,解得或,所以切點(diǎn)坐標(biāo)為,.(2)當(dāng),時(shí),,求導(dǎo)得,令,得或,依題意,,都在集合中,且,,當(dāng)時(shí),,且,則,,,當(dāng)時(shí),,且,則,,不符合題意,因此,,,,當(dāng)或時(shí),,當(dāng)時(shí),,于是函數(shù)在,上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減,所以當(dāng)時(shí),函數(shù)取得極小值為.3-5.(2024·河北·模擬預(yù)測(cè))已知函數(shù).(1)證明:當(dāng)時(shí),有唯一的極值點(diǎn)為,并求取最大值時(shí)的值;(2)當(dāng)時(shí),討論極值點(diǎn)的個(gè)數(shù).【答案】(1)證明見解析,(2)答案見解析【分析】(1)當(dāng),時(shí),求得,得出函數(shù)單調(diào)區(qū)間及有唯一的極值點(diǎn)為,由,令,設(shè),求得,得出取得最大值,即可求解;(2)當(dāng)時(shí),求得,當(dāng)時(shí),由,得到極值點(diǎn)的個(gè)數(shù)為個(gè);當(dāng)時(shí),設(shè),分和,兩種情況,結(jié)合二次函數(shù)的性質(zhì),求得函數(shù)的單調(diào)性和極值點(diǎn)的概念,即可求解.【詳解】(1)證明:當(dāng),時(shí),,可得的定義域?yàn)椋?,令,解得,?dāng)時(shí),,單調(diào)遞減;當(dāng)時(shí),,單調(diào)遞增,所以當(dāng)時(shí),有唯一的極小值,即有唯一的極值點(diǎn)為,由,令,設(shè),可得,由,解得,當(dāng)時(shí),,單調(diào)遞增;當(dāng)時(shí),,單調(diào)遞減,所以當(dāng),即時(shí),有唯一的極大值,即取得最大值,所以當(dāng)?shù)淖畲笾禃r(shí),.(2)解:當(dāng)時(shí),的定義域?yàn)?,且,①?dāng)時(shí),時(shí)恒成立,此時(shí)單調(diào)遞增,所以極值點(diǎn)的個(gè)數(shù)為個(gè);②當(dāng)時(shí),設(shè),即(i)當(dāng),即時(shí),可得,即對(duì)恒成立,即在上無變號(hào)零點(diǎn),所以此時(shí)極值點(diǎn)的個(gè)數(shù)為個(gè);(ii)當(dāng),即時(shí),設(shè)的兩零點(diǎn)為,且,,,可得即在上有個(gè)變號(hào)零點(diǎn),所以此時(shí)極值點(diǎn)的個(gè)數(shù)為個(gè);綜上所述,當(dāng)時(shí),的極值點(diǎn)的個(gè)數(shù)為;當(dāng)時(shí),的極值點(diǎn)的個(gè)數(shù)為.(三)根據(jù)函數(shù)的極值、極值點(diǎn)求參數(shù)根據(jù)函數(shù)的極值(點(diǎn))求參數(shù)的兩個(gè)要領(lǐng):①列式:根據(jù)極值點(diǎn)處導(dǎo)數(shù)為0和極值這兩個(gè)條件列方程組,利用待定系數(shù)法求解;②驗(yàn)證:求解后驗(yàn)證根的合理性.本題中第二問利用對(duì)稱性求參數(shù)值之后也需要進(jìn)行驗(yàn)證.題型4:根據(jù)函數(shù)的極值求參數(shù)4-1.(2024高三上·四川綿陽·階段練習(xí))已知函數(shù).(1)若在上存在單調(diào)減區(qū)間,求實(shí)數(shù)的取值范圍;(2)若在區(qū)間上有極小值,求實(shí)數(shù)的取值范圍.【答案】(1)(2)【分析】(1)求出函數(shù)的導(dǎo)數(shù),利用在上有解,分離參數(shù)求解作答.(2)由(1)的信息,分析函數(shù)的極值情況,再建立不等式求解作答.【詳解】(1)函數(shù),求導(dǎo)得,因?yàn)楹瘮?shù)在上存在單調(diào)減區(qū)間,則不等式在上有解,即在上成立,而函數(shù)在上遞減,顯然,于是,所以實(shí)數(shù)的取值范圍是.(2)由(1)知,,即,解得,當(dāng)或時(shí),,當(dāng)時(shí),,即函數(shù)在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減,因此函數(shù)在處取得極小值,于是,即,當(dāng)時(shí),不等式成立,當(dāng)時(shí),解得,則,所以實(shí)數(shù)的取值范圍是.4-2.(2024·湖南·模擬預(yù)測(cè))已知函數(shù)在處取得極大值4,則(
)A.8 B. C.2 D.【答案】B【分析】先求函數(shù)的導(dǎo)數(shù),把極值點(diǎn)代入導(dǎo)數(shù)則可等于0,再把極值點(diǎn)代入原函數(shù)則可得到極值,解方程組即可得到,從而算出的值.【詳解】因?yàn)?,所以,所以,解得,?jīng)檢驗(yàn),符合題意,所以.故選:B4-3.(2024高三下·貴州·階段練習(xí))已知函數(shù)在處取得極小值,則實(shí)數(shù)的取值范圍為(
)A. B. C. D.【答案】B【分析】求出函數(shù)的導(dǎo)函數(shù),結(jié)合已知條件和導(dǎo)函數(shù)的零點(diǎn)即可判斷.【詳解】因?yàn)楹瘮?shù),則,要使函數(shù)在處取得極小值,則,故選:B.4-4.(2024·陜西商洛·三模)若函數(shù)無極值,則的取值范圍為(
)A. B.C. D.【答案】A【分析】直接對(duì)函數(shù)求導(dǎo),再利用極值的定義即可求出結(jié)果.【詳解】因?yàn)椋?,因?yàn)闊o極值,所以,解得,所以a的取值范圍為.故選:A.4-5.(2024高三下·湖南長沙·階段練習(xí))函數(shù)在區(qū)間上存在極值,則的最大值為(
)A.2 B.3 C.4 D.5【答案】B【分析】利用導(dǎo)數(shù)討論函數(shù)的單調(diào)性和極值即可求解.【詳解】函數(shù)的定義域?yàn)?,,令,,所以?dāng)時(shí),,當(dāng)時(shí),,所以在單調(diào)遞增,單調(diào)遞減,所以,又因?yàn)楫?dāng)時(shí),則,,所以存在唯一,使得,所以函數(shù)在時(shí),時(shí),所以函數(shù)在單調(diào)遞增,單調(diào)遞減,所以要使函數(shù)在區(qū)間上存在極值,所以的最大值為3,故選:B.題型5:根據(jù)函數(shù)的極值點(diǎn)求參數(shù)5-1.(2024高三上·遼寧鞍山·階段練習(xí))已知函數(shù)為實(shí)數(shù).(1)時(shí),求的極小值點(diǎn);(2)若是的極小值點(diǎn),求的取值范圍.【答案】(1)0(2)【分析】(1)將代入求得的解析式,利用導(dǎo)數(shù)判斷出的單調(diào)性即可求得極小值點(diǎn)為0;(2)根據(jù)解析式求導(dǎo),對(duì)參數(shù)的取值進(jìn)行分情況討論,分別判斷出不同情況下的單調(diào)性,求出滿足題意的情況即可得出的取值范圍..【詳解】(1)時(shí),令,解得,所以在上單調(diào)遞增;時(shí),,所以在上單調(diào)遞減,所以的極小值點(diǎn)為0(也可寫)(2)易知,且,令,則,且,①時(shí),也即在上單調(diào)遞增,所以當(dāng),單調(diào)遞減,同理當(dāng),單調(diào)遞增是的極小值點(diǎn),符合題意②時(shí),令,解得,當(dāng)時(shí),單調(diào)遞增,且,時(shí),,即,所以單調(diào)遞減,,即,所以單調(diào)遞增,是的極小值點(diǎn),符合題意③時(shí),,,單調(diào)遞減,單調(diào)遞減,這與是的極小值點(diǎn)矛盾,舍去④時(shí),,令,則;單調(diào)遞增,,此時(shí)單調(diào)遞減,所以在處取得極小值,也是最小值,即當(dāng),可得在上單調(diào)遞增,此時(shí)不是的極小值點(diǎn),舍去綜上可知,的取值范圍為【點(diǎn)睛】關(guān)鍵點(diǎn)點(diǎn)睛:在求解的取值范圍時(shí),關(guān)鍵是求得以后進(jìn)行構(gòu)造函數(shù)再重新求導(dǎo),對(duì)參數(shù)的取值根據(jù)導(dǎo)函數(shù)的特點(diǎn)進(jìn)行合理分類討論,解出符合題意的的取值范圍即可.5-2.(2024高三上·河南洛陽·開學(xué)考試)已知函數(shù)(1)若,求曲線在點(diǎn)處的切線方程;(2)若是的極大值點(diǎn),求的取值范圍.【答案】(1)(2)【分析】(1)根據(jù)導(dǎo)數(shù)幾何意義可求得切線斜率,結(jié)合可得切線方程;(2)將問題轉(zhuǎn)化為存在,使得當(dāng)時(shí),;當(dāng)時(shí),;令,可求得,分別討論、和的情況,結(jié)合的正負(fù)可得的單調(diào)性,結(jié)合可確定的正負(fù),從而確定單調(diào)性,由此可得到符合題意的范圍.【詳解】(1)當(dāng)時(shí),,則,,又,在點(diǎn)處的切線為:,即.(2)由題意知:,恒成立;是的極大值點(diǎn),存在,使得當(dāng)時(shí),;當(dāng)時(shí),;令,則,.;①若,即時(shí),存在,使得當(dāng)時(shí),,在上單調(diào)遞增,則當(dāng)時(shí),,在上單調(diào)遞增,不合題意;②若,即時(shí),;令,則,當(dāng)時(shí),;當(dāng)時(shí),;在上單調(diào)遞增;在上單調(diào)遞減;又,當(dāng)時(shí),,在上單調(diào)遞減,,當(dāng)時(shí),,當(dāng)時(shí),,在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減,符合題意;③若,即時(shí),存在,使得當(dāng)時(shí),,在上單調(diào)遞減,,當(dāng)時(shí),;當(dāng)時(shí),;在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減,符合題意;綜上所述:實(shí)數(shù)的取值范圍為.【點(diǎn)睛】關(guān)鍵點(diǎn)點(diǎn)睛:本題考查導(dǎo)數(shù)幾何意義、根據(jù)極值點(diǎn)定義求解參數(shù)范圍的問題;本題求解參數(shù)范圍的關(guān)鍵是將問題轉(zhuǎn)化為對(duì)于函數(shù)在左右兩側(cè)的單調(diào)性的討論問題,進(jìn)而再次轉(zhuǎn)化為關(guān)于在左右兩側(cè)的正負(fù)的討論問題.5-3.(2024高三上·安徽阜陽·階段練習(xí))已知函數(shù).(1)若,求函數(shù)的單調(diào)區(qū)間;(2)若函數(shù)存在唯一的極值點(diǎn),求實(shí)數(shù)a的取值范圍.【答案】(1)的單調(diào)遞減區(qū)間是,單調(diào)遞增區(qū)間是(2)【分析】(1)根據(jù)導(dǎo)數(shù)與函數(shù)單調(diào)性的關(guān)系,利用分解因式整理導(dǎo)數(shù),結(jié)合導(dǎo)數(shù)與零的大小關(guān)系,可得答案;(2)由函數(shù)存在為唯一極值點(diǎn),可得導(dǎo)數(shù)等于存在唯一零解,根據(jù)分解因式的結(jié)果,討論各個(gè)因式與零的大小關(guān)系,可得答案.【詳解】(1)的定義域是,,當(dāng)時(shí),,令得或者,令,,,所以只有一個(gè)實(shí)根.當(dāng)時(shí),,單調(diào)遞減;當(dāng)時(shí),,單調(diào)遞增.綜上所述,的單調(diào)遞減區(qū)間是,單調(diào)遞增區(qū)間是.(2)函數(shù)有唯一的極值點(diǎn)時(shí),導(dǎo)數(shù)有唯一的正實(shí)根,且在兩邊取值正負(fù)號(hào)相反.所以或者在上恒成立.顯然時(shí),符合要求.當(dāng)時(shí),,等價(jià)于,令,,在上單調(diào)遞減,在單調(diào)遞增,時(shí)取最大值,因此.綜上所述,實(shí)數(shù)a的取值范圍是.【點(diǎn)睛】本題的解題關(guān)鍵在于熟練應(yīng)用導(dǎo)數(shù)與函數(shù)單調(diào)性關(guān)系這一知識(shí)點(diǎn),對(duì)于導(dǎo)數(shù)的整理方法一般分為分解因式以及再次求導(dǎo)研究其單調(diào)性兩種方法.5-4.(2024高二下·江蘇南通·期末)若x=a是函數(shù)的極大值點(diǎn),則a的取值范圍是(
)A. B. C. D.【答案】A【分析】求導(dǎo)后,得導(dǎo)函數(shù)的零點(diǎn),比較兩數(shù)的大小,分別判斷在兩側(cè)的導(dǎo)數(shù)符號(hào),確定函數(shù)單調(diào)性,從而確定是否在處取到極大值,即可求得的范圍.【詳解】解:,令,得:當(dāng),即此時(shí)在區(qū)間單調(diào)遞增,上單調(diào)遞減,上單調(diào)遞增,符合x=a是函數(shù)的極大值點(diǎn),反之,當(dāng),即,此時(shí)在區(qū)間單調(diào)遞增,上單調(diào)遞減,上單調(diào)遞增,x=a是函數(shù)的極小值點(diǎn),不符合題意;當(dāng),即,恒成立,函數(shù)在上單調(diào)遞增,無極值點(diǎn).綜上得:.故選:A.5-5.(2024高三下·江蘇南京·開學(xué)考試)已知函數(shù)有兩個(gè)極值點(diǎn),則實(shí)數(shù)a的取值范圍(
)A. B.C. D.【答案】D【分析】利用多次求導(dǎo)的方法,列不等式來求得的取值范圍.【詳解】的定義域是,,令,所以在區(qū)間遞減;在區(qū)間遞增.要使有兩個(gè)極值點(diǎn),則,此時(shí),構(gòu)造函數(shù),所以在上遞增,所以,所以,所以實(shí)數(shù)a的取值范圍.故選:D【點(diǎn)睛】利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的極值點(diǎn),當(dāng)一次求導(dǎo)無法求得函數(shù)的單調(diào)性時(shí),可利用二次求導(dǎo)的方法來進(jìn)行求解.在求解的過程中,要注意原函數(shù)和導(dǎo)函數(shù)間的對(duì)應(yīng)關(guān)系.一、單選題1.(2024·全國)若是函數(shù)的極值點(diǎn),則的極小值為.A. B. C. D.【答案】A【詳解】由題可得,因?yàn)?,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(diǎn)睛】(1)可導(dǎo)函數(shù)y=f(x)在點(diǎn)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(hào)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.2.(2024高二下·安徽亳州·期末)設(shè)函數(shù)一定正確的是()A. B.C. D.【答案】D【詳解】對(duì)于A選項(xiàng)函數(shù)的極大值不一定是函數(shù)的最大值,所以錯(cuò);對(duì)于B中的是將的圖象關(guān)于y軸對(duì)稱,所以是其極大值點(diǎn),錯(cuò)誤;對(duì)于C中的是將的圖象關(guān)x軸對(duì)稱,所以才是其極小值點(diǎn),錯(cuò)誤;而對(duì)于D中的是將的圖象關(guān)原點(diǎn)對(duì)稱,故是其極小值點(diǎn),正確.故選D.3.(2024高三上·全國·單元測(cè)試)設(shè),若為函數(shù)的極大值點(diǎn),則(
)A. B. C. D.【答案】D【分析】先考慮函數(shù)的零點(diǎn)情況,注意零點(diǎn)左右附近函數(shù)值是否變號(hào),結(jié)合極大值點(diǎn)的性質(zhì),對(duì)進(jìn)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(xiàng).【詳解】若,則為單調(diào)函數(shù),無極值點(diǎn),不符合題意,故.有和兩個(gè)不同零點(diǎn),且在左右附近是不變號(hào),在左右附近是變號(hào)的.依題意,a為函數(shù)的極大值點(diǎn),在左右附近都是小于零的.當(dāng)時(shí),由,,畫出的圖象如下圖所示:
由圖可知,,故.當(dāng)時(shí),由時(shí),,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(diǎn)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(xué)思想方法可以快速解答.4.(2024高三·全國·課后作業(yè))已知函數(shù)f(x)=x(lnx-ax)有兩個(gè)極值點(diǎn),則實(shí)數(shù)a的取值范圍是()A.(-∞,0) B. C.(0,1) D.(0,+∞)【答案】B【詳解】函數(shù)f(x)=x(lnx﹣ax),則f′(x)=lnx﹣ax+x(﹣a)=lnx﹣2ax+1,令f′(x)=lnx﹣2ax+1=0得lnx=2ax﹣1,函數(shù)f(x)=x(lnx﹣ax)有兩個(gè)極值點(diǎn),等價(jià)于f′(x)=lnx﹣2ax+1有兩個(gè)零點(diǎn),等價(jià)于函數(shù)y=lnx與y=2ax﹣1的圖象有兩個(gè)交點(diǎn),在同一個(gè)坐標(biāo)系中作出它們的圖象(如圖)當(dāng)a=時(shí),直線y=2ax﹣1與y=lnx的圖象相切,由圖可知,當(dāng)0<a<時(shí),y=lnx與y=2ax﹣1的圖象有兩個(gè)交點(diǎn).則實(shí)數(shù)a的取值范圍是(0,).故選B.5.(2024·吉林通化·模擬預(yù)測(cè))已知函數(shù)在區(qū)間上的最大值為k,則函數(shù)在上(
)A.有極大值,無最小值 B.無極大值,有最小值C.有極大值,有最大值 D.無極大值,無最大值【答案】D【分析】利用導(dǎo)函數(shù)研究單調(diào)性,結(jié)合區(qū)間最值求得,進(jìn)而判斷在上的單調(diào)性,即可得答案.【詳解】由,則時(shí),時(shí),所以在上遞增,上遞減,而,在上的最大值為k,所以,即,此時(shí)在上遞減,且無極大值和最大值.故選:D6.(2024高二下·河北秦皇島·期末)已知是函數(shù)的導(dǎo)函數(shù),若函數(shù)的圖象大致如圖所示,則極值點(diǎn)的個(gè)數(shù)為(
)
A.1 B.2 C.3 D.4【答案】B【分析】根據(jù)函數(shù)圖象得到的取值情況,即可得到的單調(diào)性,即可得到極值點(diǎn)數(shù).【詳解】由圖可知,當(dāng)時(shí),,即在上單調(diào)遞減;當(dāng)時(shí),,即在上單調(diào)遞增;當(dāng)時(shí),,即在上單調(diào)遞增;當(dāng)時(shí),,即在上單調(diào)遞減.所以在處取得極小值,在處取得極大值,故極值點(diǎn)的個(gè)數(shù)為.故選:B7.(2024高三上·陜西渭南·階段練習(xí))已知函數(shù)的導(dǎo)函數(shù)的圖象如圖所示,則下列結(jié)論中正確的是(
)A.是函數(shù)的極小值點(diǎn)B.是函數(shù)的極大值點(diǎn)C.函數(shù)在上單調(diào)遞增D.函數(shù)在處的切線斜率小于零【答案】C【分析】根據(jù)導(dǎo)函數(shù)圖象,求得函數(shù)單調(diào)性,結(jié)合極值點(diǎn)定義,即可容易判斷選擇.【詳解】由圖象得時(shí),,時(shí),,故在單調(diào)遞減,在單調(diào)遞增,故是函數(shù)的極小值點(diǎn),即選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤,C正確;對(duì)選項(xiàng)D:顯然,故D錯(cuò)誤.故選:C.8.(2024·陜西)對(duì)二次函數(shù)(為非零整數(shù)),四位同學(xué)分別給出下列結(jié)論,其中有且僅有一個(gè)結(jié)論是錯(cuò)誤的,則錯(cuò)誤的結(jié)論是A.是的零點(diǎn) B.1是的極值點(diǎn)C.3是的極值 D.點(diǎn)在曲線上【答案】A【詳解】若選項(xiàng)A錯(cuò)誤時(shí),選項(xiàng)B、C、D正確,,因?yàn)槭堑臉O值點(diǎn),是的極值,所以,即,解得:,因?yàn)辄c(diǎn)在曲線上,所以,即,解得:,所以,,所以,因?yàn)?,所以不是的零點(diǎn),所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤,選項(xiàng)B、C、D正確,故選A.【考點(diǎn)定位】1、函數(shù)的零點(diǎn);2、利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的極值.9.(2024高三上·陜西漢中·階段練習(xí))已知函數(shù),則的極小值為(
)A. B. C. D.【答案】A【分析】根據(jù)給定條件,利用導(dǎo)數(shù)求出函數(shù)極小值作答.【詳解】函數(shù)的定義域?yàn)?,求?dǎo)得,,,則由,得或,由,得,因此函數(shù)在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增,則當(dāng)時(shí),取得極小值,所以函數(shù)的極小值為.故選:A10.(2024高三·全國·專題練習(xí))函數(shù)的大致圖像如圖所示,,是函數(shù)的兩個(gè)極值點(diǎn),則等于(
)
A. B. C. D.【答案】C【分析】先根據(jù)圖象求出函數(shù)的解析式,再求得,將已知條件,是函數(shù)的兩個(gè)極值點(diǎn)轉(zhuǎn)化為,是的兩個(gè)根,再根據(jù)韋達(dá)定理求解即可.【詳解】因?yàn)楹瘮?shù)的圖像過原點(diǎn),所以.又,即,解得,所以,則,又,是函數(shù)的兩個(gè)極值點(diǎn),所以,是的兩個(gè)根,所以,,所以.故選:C.11.(2024高二下·吉林長春·階段練習(xí))已知實(shí)數(shù)成等比數(shù)列,且曲線的極大值點(diǎn)為,極大值為,則等于(
)A.2 B. C. D.1【答案】A【分析】根據(jù)實(shí)數(shù)成等比數(shù)列,可得.利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性與極值,進(jìn)而得出結(jié)論.【詳解】因?yàn)閷?shí)數(shù)成等比數(shù)列,所以,由,得,令,解得,當(dāng)或時(shí),,當(dāng)時(shí),,所以函數(shù)在上單調(diào)遞減;函數(shù)在上單調(diào)遞增;函數(shù)在上單調(diào)遞減.所以時(shí),函數(shù)取得極小值,時(shí),函數(shù)取得極大值.因?yàn)榍€的極大值點(diǎn)為,極大值為,所以,,即.所以,所以,故選:A.12.(2024高二下·新疆昌吉·期末)如圖是函數(shù)的導(dǎo)函數(shù)的圖象,給出下列命題:①x=-2是函數(shù)的極值點(diǎn);②x=1是函數(shù)的極值點(diǎn);③的圖象在處切線的斜率小于零;④函數(shù)在區(qū)間上單調(diào)遞增.則正確命題的序號(hào)是(
)A.①② B.②④ C.②③ D.①④【答案】D【分析】根據(jù)導(dǎo)數(shù)的幾何意義,與函數(shù)的單調(diào)性,極值點(diǎn)的關(guān)系,結(jié)合圖象即可作出判斷.【詳解】對(duì)于①,根據(jù)導(dǎo)函數(shù)圖像可知,-2是導(dǎo)函數(shù)的零點(diǎn),且-2的左右兩側(cè)導(dǎo)函數(shù)值符號(hào)異號(hào),故-2是極值點(diǎn),故①正確;對(duì)于②,1不是極值點(diǎn),因?yàn)?的左右兩側(cè)導(dǎo)函數(shù)符號(hào)一致,故②錯(cuò)誤;對(duì)于③,0處的導(dǎo)函數(shù)值即為此點(diǎn)的切線斜率顯然為正值,故③錯(cuò)誤;對(duì)于④,導(dǎo)函數(shù)在恒大等于零,故為函數(shù)的增區(qū)間,故④正確.故選:D【點(diǎn)睛】根據(jù)導(dǎo)函數(shù)和原函數(shù)的關(guān)系很容易分析單調(diào)性,然后要注意對(duì)極值點(diǎn)的理解,極值點(diǎn)除了是導(dǎo)函數(shù)得解還一定要保證在導(dǎo)函數(shù)值在此點(diǎn)兩側(cè)異號(hào).13.(2024高二下·全國·期中)已知函數(shù)的導(dǎo)函數(shù)的圖像如圖所示,則下列結(jié)論正確的是(
)A.是的極小值點(diǎn) B.是的極小值點(diǎn)C.在區(qū)間上單調(diào)遞減 D.曲線在處的切線斜率小于零【答案】D【分析】根據(jù)導(dǎo)函數(shù)圖像,求得函數(shù)單調(diào)性,結(jié)合極值點(diǎn)定義,即可判斷ABC選項(xiàng),根據(jù)導(dǎo)數(shù)的定義和幾何意義即判斷D選項(xiàng),從而得出答案.【詳解】由圖像知,當(dāng)或時(shí),,單調(diào)遞增,當(dāng)時(shí),,單調(diào)遞減,所以在區(qū)間,內(nèi)單調(diào)遞增,在區(qū)間內(nèi)單調(diào)遞減,是的極大值點(diǎn),3是的極小值點(diǎn),故ABC錯(cuò)誤;又因?yàn)椋郧€在處切線斜率小于零,故D正確.故選:D.14.(2024高三上·湖北武漢·階段練習(xí))若函數(shù)存在一個(gè)極大值與一個(gè)極小值滿足,則至少有(
)個(gè)單調(diào)區(qū)間.A.3 B.4 C.5 D.6【答案】B【分析】根據(jù)單調(diào)性與極值之間的關(guān)系分析判斷.【詳解】若函數(shù)存在一個(gè)極大值與一個(gè)極小值,則至少有3個(gè)單調(diào)區(qū)間,若有3個(gè)單調(diào)區(qū)間,不妨設(shè)的定義域?yàn)?,若,其中可以為,可以為,則在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減,(若定義域?yàn)閮?nèi)不連續(xù)不影響總體單調(diào)性),故,不合題意,若,則在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增,有,不合題意;若有4個(gè)單調(diào)區(qū)間,例如的定義域?yàn)?,則,令,解得或,則在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減,故函數(shù)存在一個(gè)極大值與一個(gè)極小值,且,滿足題意,此時(shí)有4個(gè)單調(diào)區(qū)間,綜上所述:至少有4個(gè)單調(diào)區(qū)間.故選:B.15.(2024高三·全國·專題練習(xí))已知定義在R上的函數(shù)f(x),其導(dǎo)函數(shù)的大致圖象如圖所示,則下列敘述正確的是(
)A.B.函數(shù)在x=c處取得最大值,在處取得最小值C.函數(shù)在x=c處取得極大值,在處取得極小值D.函數(shù)的最小值為【答案】C【分析】根據(jù)導(dǎo)函數(shù)的圖象確定的單調(diào)性,從而比較函數(shù)值的大小及極值情況,對(duì)四個(gè)選項(xiàng)作出判斷.【詳解】由題圖可知,當(dāng)時(shí),,所以函數(shù)在上單調(diào)遞增,又a<b<c,所以,故A不正確.因?yàn)?,,且?dāng)時(shí),;當(dāng)c<x<e時(shí),;當(dāng)x>e時(shí),.所以函數(shù)在x=c處取得極大值,但不一定取得最大值,在x=e處取得極小值,不一定是最小值,故B不正確,C正確.由題圖可知,當(dāng)時(shí),,所以函數(shù)在[d,e]上單調(diào)遞減,從而,所以D不正確.故選:C.16.(2024·全國·模擬預(yù)測(cè))已知函數(shù)的導(dǎo)函數(shù)為,則“在上有兩個(gè)零點(diǎn)”是“在上有兩個(gè)極值點(diǎn)”的(
)A.充分不必要條件B.必要不充分條件 C.充要條件D.既不充分也不必要條件【答案】D【分析】結(jié)合充分、必要條件定義及極值點(diǎn)的概念即可可判斷.【詳解】只有當(dāng)在上有兩個(gè)變號(hào)零點(diǎn)時(shí),在上才有兩個(gè)極值點(diǎn),故充分性不成立;若在上有兩個(gè)極值點(diǎn),則在上有兩個(gè)變號(hào)零點(diǎn),則在上至少有兩個(gè)零點(diǎn),故必要性不成立.綜上,“在上有兩個(gè)零點(diǎn)”是“在上有兩個(gè)極值點(diǎn)”的既不充分也不必要條件,故選:D.二、多選題17.(2024·全國·模擬預(yù)測(cè))設(shè)函數(shù)在R上可導(dǎo),其導(dǎo)函數(shù)為,且函數(shù)的圖像如圖所示,則下列結(jié)論中一定成立的是(
)
A.有兩個(gè)極值點(diǎn) B.為函數(shù)的極大值C.有兩個(gè)極小值 D.為的極小值【答案】BC【分析】利用函數(shù)圖象判斷符號(hào),從而判斷的單調(diào)性,進(jìn)而根據(jù)極值點(diǎn)、極值的概念判斷即可.【詳解】由題圖知,當(dāng)時(shí),,所以,當(dāng)時(shí),,所以,當(dāng)時(shí),,所以,當(dāng)時(shí),,所以.所以在,上單調(diào)遞減,在,上單調(diào)遞增,所以有三個(gè)極值點(diǎn),為函數(shù)的極大值,和為的極小值.故AD錯(cuò)誤,BC正確.故選:BC18.(2024·全國)已知函數(shù)的定義域?yàn)?,,則(
).A. B.C.是偶函數(shù) D.為的極小值點(diǎn)【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(xiàng)ABC,舉反例即可排除選項(xiàng)D.方法二:選項(xiàng)ABC的判斷與方法一同,對(duì)于D,可構(gòu)造特殊函數(shù)進(jìn)行判斷即可.【詳解】方法一:因?yàn)?,?duì)于A,令,,故正確.對(duì)于B,令,,則,故B正確.對(duì)于C,令,,則,令,又函數(shù)的定義域?yàn)?,所以為偶函?shù),故正確,對(duì)于D,不妨令,顯然符合題設(shè)條件,此時(shí)無極值,故錯(cuò)誤.方法二:因?yàn)?,?duì)于A,令,,故正確.對(duì)于B,令,,則,故B正確.對(duì)于C,令,,則,令,又函數(shù)的定義域?yàn)?,所以為偶函?shù),故正確,對(duì)于D,當(dāng)時(shí),對(duì)兩邊同時(shí)除以,得到,故可以設(shè),則,當(dāng)肘,,則,令,得;令,得;故在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增,因?yàn)闉榕己瘮?shù),所以在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減,
顯然,此時(shí)是的極大值,故D錯(cuò)誤.故選:.19.(2024·全國)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(dǎo)數(shù),由已知可得在上有兩個(gè)變號(hào)零點(diǎn),轉(zhuǎn)化為一元二次方程有兩個(gè)不等的正根判斷作答.【詳解】函數(shù)的定義域?yàn)?,求?dǎo)得,因?yàn)楹瘮?shù)既有極大值也有極小值,則函數(shù)在上有兩個(gè)變號(hào)零點(diǎn),而,因此方程有兩個(gè)不等的正根,于是,即有,,,顯然,即,A錯(cuò)誤,BCD正確.故選:BCD20.(江西省豐城中學(xué)2024屆高三上學(xué)期入學(xué)考試數(shù)學(xué)試題)如圖所示是的導(dǎo)數(shù)的圖象,下列結(jié)論中正確的有(
)
A.的單調(diào)遞增區(qū)間是B.是的極小值點(diǎn)C.在區(qū)間上是減函數(shù),在區(qū)間上是增函數(shù)D.是的極小值點(diǎn)【答案】ABC【分析】A.利用函數(shù)的單調(diào)性與導(dǎo)數(shù)的正負(fù)的關(guān)系判斷;B.利用極小值點(diǎn)的定義判斷;C.利用函數(shù)的單調(diào)性與導(dǎo)數(shù)的正負(fù)的關(guān)系判斷;D.利用極小值點(diǎn)的定義判斷;【詳解】解:根據(jù)圖象知當(dāng)時(shí),,函數(shù)在上單調(diào)遞增;當(dāng)時(shí),,函數(shù)在上單調(diào)遞減.故A、C正確;當(dāng)時(shí),取得極小值,是的極小值點(diǎn),故B正確;當(dāng)時(shí),取得是極大值,不是的極小值點(diǎn),故D錯(cuò)誤.故選:ABC.21.(2024·湖北武漢·模擬預(yù)測(cè))已知函數(shù)和的圖像都是上連續(xù)不斷的曲線,如果,當(dāng)且僅當(dāng)時(shí),那么下列情形可能出現(xiàn)的是(
)A.1是的極大值,也是的極大值 B.1是的極大值,也是的極小值C.1是的極小值,也是的極小值 D.1是的極小值,也是的極大值【答案】ABC【分析】由題意構(gòu)造函數(shù)圖象滿足題干依次判定選項(xiàng)即可.【詳解】對(duì)于A選項(xiàng),構(gòu)造如圖所示圖象,則A選項(xiàng)正確;
對(duì)于B選項(xiàng),構(gòu)造如圖所示圖象,則B選項(xiàng)正確;
對(duì)于C選項(xiàng),構(gòu)造如圖所示圖象,則C選項(xiàng)正確;
對(duì)于D選項(xiàng),因?yàn)?是的極小值,則在1的附近存在,使得,又1也是的極大值,則在1的附近存在,使得,所以在1的附近存在與,使得,不合題意,故D錯(cuò)誤.故選:ABC.22.(2024高二下·福建廈門·期末)函數(shù)的導(dǎo)函數(shù)的圖象如圖所示,則(
)
A.在區(qū)間上單調(diào)遞減B.在處取得極大值C.在區(qū)間上有2個(gè)極大值點(diǎn)D.在處取得最大值【答案】AB【分析】根據(jù)導(dǎo)函數(shù)的圖象可分析出的單調(diào)性,進(jìn)而可判斷各選項(xiàng).【詳解】由導(dǎo)函數(shù)的圖象可知:時(shí),單調(diào)遞增;時(shí),單調(diào)遞減;時(shí),單調(diào)遞增.故A,B正確,C,D錯(cuò)誤.故選:AB23.(2024高三上·廣西百色·階段練習(xí))函數(shù)的兩個(gè)極值點(diǎn)分別是,則下列結(jié)論正確的是(
)A. B.C. D.【答案】ACD【分析】根據(jù)極值點(diǎn)個(gè)數(shù),將問題轉(zhuǎn)化為方程在有兩個(gè)不等實(shí)根,由一元二次方程根的分布可構(gòu)造不等式組求得A正確;利用韋達(dá)定理和的范圍可確定BC正確;構(gòu)造函數(shù),通過導(dǎo)數(shù)可求得,由此可確定D正確.【詳解】對(duì)于A,的定義域?yàn)?,,有兩個(gè)極值點(diǎn)等價(jià)于方程在有兩個(gè)不等實(shí)根,,解得:,A正確;對(duì)于B,,,,又,,即,B錯(cuò)誤;對(duì)于C,,,,C正確;對(duì)于D,;令,則,令,則,在上單調(diào)遞減,,在上單調(diào)遞減,,,,D正確.故選:ACD.【點(diǎn)睛】思路點(diǎn)睛:本題考查根據(jù)函數(shù)極值點(diǎn)個(gè)數(shù)求解參數(shù)范圍、利用導(dǎo)數(shù)證明不等式的問題;本題求解參數(shù)范圍的基本思路是將問題轉(zhuǎn)化為導(dǎo)函數(shù)變號(hào)零點(diǎn)個(gè)數(shù)問題的求解,根據(jù)方程根的分布來構(gòu)造不等關(guān)系;本題證明不等式的關(guān)鍵是能夠?qū)㈦p變量的問題轉(zhuǎn)化為單一變量的問題,從而構(gòu)造關(guān)于單一變量的函數(shù)來求解.24.(2024·全國)已知函數(shù),則(
)A.有兩個(gè)極值點(diǎn) B.有三個(gè)零點(diǎn)C.點(diǎn)是曲線的對(duì)稱中心 D.直線是曲線的切線【答案】AC【分析】利用極值點(diǎn)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(dǎo)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(diǎn),故A正確;因,,,所以,函數(shù)在上有一個(gè)零點(diǎn),當(dāng)時(shí),,即函數(shù)在上無零點(diǎn),綜上所述,函數(shù)有一個(gè)零點(diǎn),故B錯(cuò)誤;令,該函數(shù)的定義域?yàn)?,,則是奇函數(shù),是的對(duì)稱中心,將的圖象向上移動(dòng)一個(gè)單位得到的圖象,所以點(diǎn)是曲線的對(duì)稱中心,故C正確;令,可得,又,當(dāng)切點(diǎn)為時(shí),切線方程為,當(dāng)切點(diǎn)為時(shí),切線方程為,故D錯(cuò)誤.故選:AC.25.(2024高三上·福建莆田·階段練習(xí))已知函數(shù),則下列說法中正確的是(
)A.在上有兩個(gè)極值點(diǎn) B.在處取得最小值C.在處取得極小值 D.函數(shù)在上有三個(gè)不同的零點(diǎn)【答案】AC【分析】利用導(dǎo)數(shù)可求得的單調(diào)性,結(jié)合極值可作出的圖象,結(jié)合圖象依次判斷各個(gè)選項(xiàng)即可.【詳解】定義域?yàn)?,,?dāng)時(shí),;當(dāng)時(shí),;在,上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減,極大值為,極小值為,當(dāng)時(shí),,,恒成立;可作出圖象如下圖所示,
對(duì)于A,的極大值點(diǎn)為,極小值點(diǎn)為,A正確;對(duì)于B,不是的最小值,B錯(cuò)誤;對(duì)于C,在處取得極小值,C正確;對(duì)于D,由圖象可知,有且僅有兩個(gè)不同的零點(diǎn),D錯(cuò)誤.故選:AC.26.(2024高三上·福建福州·階段練習(xí))函數(shù)的導(dǎo)函數(shù)的圖像如圖所示,則下列結(jié)論正確的是(
)A.為函數(shù)的零點(diǎn) B.為函數(shù)的極小值點(diǎn)C.函數(shù)在上單調(diào)遞減 D.是函數(shù)的最大值【答案】BC【分析】由已知,根據(jù)題意給出的的圖像可判斷函數(shù)的單調(diào)區(qū)間以及其極大值和極小值點(diǎn),故可選出正確選項(xiàng)B,C,而選項(xiàng)A不能判斷,選項(xiàng)D極小值一定不是最大值.【詳解】由已知,根據(jù)函數(shù)的導(dǎo)函數(shù)的圖像可知,在時(shí),,所以函數(shù)在區(qū)間單調(diào)遞減;在時(shí),,所以函數(shù)在區(qū)間單調(diào)遞增;在時(shí),,所以函數(shù)在區(qū)間單調(diào)遞減;在時(shí),,所以函數(shù)在區(qū)間單調(diào)遞增;所以和為函數(shù)的極小值點(diǎn),為函數(shù)的極大值點(diǎn),所以,選項(xiàng)A,并不能確定為函數(shù)的零點(diǎn);選項(xiàng)B,正確;選項(xiàng)C,正確;選項(xiàng)D,是函數(shù)的極小值,一定不是最大值,故不正確.故選:BC.三、填空題27.(2024高三·全國·專題練習(xí))函數(shù)的極大值點(diǎn)和極大值分別為,【答案】【分析】運(yùn)用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性進(jìn)而求得函數(shù)的極大值點(diǎn)與極大值.【詳解】函數(shù)的定義域?yàn)?,,令,則,,所以當(dāng)x變化時(shí),與的變化情況如下表:x(0,e)e(e,+∞)+0-單調(diào)遞增單調(diào)遞減所以,函數(shù)的極大值點(diǎn)為,極大值為.故答案為:;.28.(2024·全國)已知和分別是函數(shù)(且)的極小值點(diǎn)和極大值點(diǎn).若,則a的取值范圍是.【答案】【分析】法一:依題可知,方程的兩個(gè)根為,即函數(shù)與函數(shù)的圖象有兩個(gè)不同的交點(diǎn),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(dǎo)數(shù)的幾何意義求得過原點(diǎn)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(diǎn)的問題轉(zhuǎn)為函數(shù)圖象的交點(diǎn)因?yàn)椋苑匠痰膬蓚€(gè)根為,即方程的兩個(gè)根為,即函數(shù)與函數(shù)的圖象有兩個(gè)不同的交點(diǎn),因?yàn)榉謩e是函數(shù)的極小值點(diǎn)和極大值點(diǎn),所以函數(shù)在和上遞減,在上遞增,所以當(dāng)時(shí),,即圖象在上方當(dāng)時(shí),,即圖象在下方,圖象顯然不符合題意,所以.令,則,設(shè)過原點(diǎn)且與函數(shù)的圖象相切的直線的切點(diǎn)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?yàn)楹瘮?shù)與函數(shù)的圖象有兩個(gè)不同的交點(diǎn),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(dǎo)=0的兩個(gè)根為因?yàn)榉謩e是函數(shù)的極小值點(diǎn)和極大值點(diǎn),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(shí)若,則在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增,此時(shí)若有和分別是函數(shù)且的極小值點(diǎn)和極大值點(diǎn),則,不符合題意;若,則在上單調(diào)遞減,此時(shí)若,則在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減,令,則,此時(shí)若有和分別是函數(shù)且的極小值點(diǎn)和極大值點(diǎn),且,則需滿足,,即故,所以.【整體點(diǎn)評(píng)】法一:利用函數(shù)的零點(diǎn)與兩函數(shù)圖象交點(diǎn)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(dǎo)判斷單調(diào)性,根據(jù)極值點(diǎn)的大小關(guān)系得出不等式,解出即可,該法屬于通性通法.29.(2024高三·全國·專題練習(xí))函數(shù)的極大值為;極小值為.【答案】【分析】對(duì)函數(shù)求導(dǎo),通過導(dǎo)數(shù)判定的單調(diào)性,進(jìn)而可求出極值.【詳解】由于函數(shù)的定義域?yàn)镽,,令得或,列表:100單調(diào)遞減極小值單調(diào)遞增極大值單調(diào)遞減由上表看出,當(dāng)時(shí),取得極小值,為;當(dāng)時(shí),取得極大值,為,故答案為:;.30.(2024高二下·陜西渭南·期末)已知函數(shù),在時(shí)有極大值,則的極大值為【答案】【分析】先求導(dǎo)函數(shù)根據(jù)極大值點(diǎn)求參,再根據(jù)極大值舍去不合題意的參數(shù),最后計(jì)算極大值即可.【詳解】由得,∵在處取得極大值,∴,即,解得或,當(dāng)時(shí),,令,得或,令得,∴在上是增函數(shù),在上是減函數(shù),在上是增函數(shù),∴在處取得極小值,故不滿足題意舍去,當(dāng)時(shí),,令,得或,令,得,∴在上是增函數(shù),在上是減函數(shù),∴在處取得取大值,符合題意.綜上,.則的極大值為故答案為:.31.(2024高三上·貴州遵義·階段練習(xí))函數(shù)的極值點(diǎn)的個(gè)數(shù)為.【答案】2【分析】求出導(dǎo)函數(shù),對(duì)引入兩個(gè)函數(shù)與,由它們的圖象交點(diǎn)個(gè)數(shù)得出的解的個(gè)數(shù),從而確定的正負(fù),得極值點(diǎn)個(gè)數(shù).【詳解】依題意,得,令,得,作出與的圖象,如圖所示,由圖可知這兩個(gè)函數(shù)圖象有兩個(gè)交點(diǎn),設(shè)交點(diǎn)的橫坐標(biāo)為.當(dāng)時(shí),,遞減;當(dāng)時(shí),,遞增;當(dāng)時(shí),,遞減.所以有2個(gè)極值點(diǎn).故答案為:2.
32.(安徽省池州市貴池區(qū)2023-2024學(xué)年高二下學(xué)期期中考試數(shù)學(xué)試題)已知函數(shù)在時(shí)有極值為0,則.【答案】11【分析】由題意,代入解出,再檢驗(yàn)即可.【詳解】因?yàn)?,所以,所以,解得,或,?dāng)時(shí),,則與題意在時(shí)有極值矛盾,舍去,故,所以.故答案為:1133.(2024高三上·新疆伊犁·階段練習(xí))已知函數(shù)有兩個(gè)極值點(diǎn),則的取值范圍為.【答案】【分析】求得,根據(jù)題意轉(zhuǎn)化為函數(shù)與的圖象有兩個(gè)不同的交點(diǎn),結(jié)合函數(shù)的圖象,得到,即可求解.【詳解】由函數(shù),可得令,即,因?yàn)楹瘮?shù)有兩個(gè)極值點(diǎn),可得在內(nèi)有兩個(gè)不等實(shí)根,即函數(shù)與的圖象有兩個(gè)不同的交點(diǎn),作出的圖象,如圖所示,可得當(dāng)時(shí),,由圖象可知,解得,即實(shí)數(shù)的取值范圍是.故答案為:.四、解答題34.(2024·北京)設(shè)函數(shù),曲線在點(diǎn)處的切線方程為.(1)求的值;(2)設(shè)函數(shù),求的單調(diào)區(qū)間;(3)求的極值點(diǎn)個(gè)數(shù).【答案】(1)(2)答案見解析(3)3個(gè)【分析】(1)先對(duì)求導(dǎo),利用導(dǎo)數(shù)的幾何意義得到,,從而得到關(guān)于的方程組,解之即可;(2)由(1)得的解析式,從而求得,利用數(shù)軸穿根法求得與的解,由此求得的單調(diào)區(qū)間;(3)結(jié)合(2)中結(jié)論,利用零點(diǎn)存在定理,依次分類討論區(qū)間,,與上的零點(diǎn)的情況,從而利用導(dǎo)數(shù)與函數(shù)的極值點(diǎn)的關(guān)系求得的極值點(diǎn)個(gè)數(shù).【詳解】(1)因?yàn)?,所以,因?yàn)樵谔幍那芯€方程為,所以,,則,解得,所以.(2)由(1)得,則,令,解得,不妨設(shè),,則,易知恒成立,所以令,解得或;令,解得或;所以在,上單調(diào)遞減,在,上單調(diào)遞增,即的單調(diào)遞減區(qū)間為和,單調(diào)遞增區(qū)間為和.(3)由(1)得,,由(2)知在,上單調(diào)遞減,在,上單調(diào)遞增,當(dāng)時(shí),,,即所以在上存在唯一零點(diǎn),不妨設(shè)為,則,此時(shí),當(dāng)時(shí),,則單調(diào)遞減;當(dāng)時(shí),,則單調(diào)遞增;所以在上有一個(gè)極小值點(diǎn);當(dāng)時(shí),在上單調(diào)遞減,則,故,所以在上存在唯一零點(diǎn),不妨設(shè)為,則,此時(shí),當(dāng)時(shí),,則單調(diào)遞增;當(dāng)時(shí),,則單調(diào)遞減;所以在上有一個(gè)極大值點(diǎn);當(dāng)時(shí),在上單調(diào)遞增,則,故,所以在上存在唯一零點(diǎn),不妨設(shè)為,則,此時(shí),當(dāng)時(shí),,則單調(diào)遞減;當(dāng)時(shí),,則單調(diào)遞增;所以在上有一個(gè)極小值點(diǎn);當(dāng)時(shí),,所以,則單調(diào)遞增,所以在上無極值點(diǎn);綜上:在和上各有一個(gè)極小值點(diǎn),在上有一個(gè)極大值點(diǎn),共有個(gè)極值點(diǎn).【點(diǎn)睛】關(guān)鍵點(diǎn)睛:本題第3小題的解題關(guān)鍵是判斷與的正負(fù)情況,充分利用的單調(diào)性,尋找特殊點(diǎn)判斷即可得解.35.(2024高二下·福建龍巖·期中)設(shè)函數(shù)f(x)=x3+bx2+cx(x∈R),已知g(x)=f(x)﹣f′(x)是奇函數(shù)(1)求b、c的值.(2)求g(x)的單調(diào)區(qū)間與極值.【答案】(1)(2)見解析【分析】(1)根據(jù)g(x)=f(x)﹣f'(x)是奇函數(shù),且f'(x)=3x2+2bx+c能夠求出b與c的值;(2)對(duì)g(x)進(jìn)行求導(dǎo),g'(x)>0時(shí)的x的取值區(qū)間為單調(diào)遞增區(qū)間,g'(x)<0時(shí)的x的取值區(qū)間為單調(diào)遞減區(qū)間.g'(x)=0時(shí)的x函數(shù)g(x)取到極值.【詳解】(1)∵f(x)=x3+bx2+cx,∴f'(x)=3x2+2bx+c.從而g(x)=f(x)﹣f'(x)=x3+bx2+cx﹣(3x2+2bx+c)=x3+(b﹣3)x2+(c﹣2b)x﹣c是一個(gè)奇函數(shù),所以g(0)=0得c=0,由奇函數(shù)定義得b=3;(2)由(Ⅰ)知g(x)=x3﹣6x,從而g'(x)=3x2﹣6,當(dāng)g'(x)>0時(shí),x<﹣或x>,當(dāng)g'(x)<0時(shí),﹣<x<,由此可知,g(x)的單調(diào)遞增區(qū)間為(﹣),(,+∞);單調(diào)遞減區(qū)間為(﹣,);g(x)在x=﹣時(shí)取得極大值,極大值為4,g(x)在x=時(shí)取得極小值,極小值為4.【點(diǎn)睛】求函數(shù)極值的步驟:(1)確定函數(shù)的定義域;(2)求導(dǎo)數(shù);(3)解方程求出函數(shù)定義域內(nèi)的所有根;(4)列表檢查在的根左右兩側(cè)值的符號(hào),如果左正右負(fù)(左增右減),那么在處取極大值,如果左負(fù)右正(左減右增),那么在處取極小值.(5)如果只有一個(gè)極值點(diǎn),則在該處即是極值也是最值.36.(2007·安徽)設(shè)函數(shù),其中.將的最小值記為.(1)求的表達(dá)式;(2)討論在區(qū)間內(nèi)的單調(diào)性并求極值.【答案】(1)(2)增區(qū)間是,主,減區(qū)間是.極大值為4,極小值為2.【分析】(1)由二倍角公式降冪后,化函數(shù)為關(guān)于的二次函數(shù),結(jié)合正弦函數(shù),二次函數(shù)性質(zhì)得;(2)求出導(dǎo)函數(shù),由得增區(qū)間,由得減區(qū)間,同時(shí)可得極值.【詳解】(1),因?yàn)?,所以時(shí),;(2),或時(shí),,時(shí),,所以的增區(qū)間是,,減區(qū)間是.極大值為,極小值為.37.(2024·山東)設(shè)函數(shù),其中.證明:當(dāng)時(shí),函數(shù)沒有極值點(diǎn);當(dāng)時(shí),函數(shù)有且只有一個(gè)極值點(diǎn),并求出極值.【答案】證明見解析;當(dāng)時(shí),若,有且僅有一個(gè)極小值點(diǎn),極小值為,若,有且僅有一個(gè)極大值點(diǎn),極大值為.【分析】利用導(dǎo)函數(shù)的幾何意義和極值點(diǎn)的定義求解即可.【詳解】因?yàn)?,,所以的定義域?yàn)椋?當(dāng)時(shí),如果,則恒成立,在上單調(diào)遞增;如果,則恒成立,在上單調(diào)遞減,所以當(dāng)時(shí),函數(shù)沒有極值點(diǎn).當(dāng)時(shí),,令得(舍去),,當(dāng)時(shí),在上小于0,在上大于0,故有且僅有一個(gè)極小值點(diǎn),極小值為.當(dāng)時(shí),在上大于0,在上小于0,故有且僅有一個(gè)極大值點(diǎn),極大值為.綜上所述當(dāng)時(shí),函數(shù)沒有極值點(diǎn),當(dāng)時(shí),若,有且僅有一個(gè)極小值點(diǎn),極小值為,若,有且僅有一個(gè)極大值點(diǎn),極大值為.38.(2024·福建)已知函數(shù)的圖象過點(diǎn),且函數(shù)的圖象關(guān)于軸對(duì)稱.(1)求的值及函數(shù)的單調(diào)區(qū)間;(2)若,求函數(shù)在區(qū)間內(nèi)的極值.【答案】(1),;的單調(diào)增區(qū)間為,的單調(diào)減區(qū)間為;(2)詳見解析.【分析】(1)利用條件可得兩個(gè)關(guān)于的方程,然后利用導(dǎo)數(shù)與函數(shù)單調(diào)性的關(guān)系即得;(2)利用(1)的結(jié)論,分情況討論區(qū)間和單調(diào)區(qū)間的位置關(guān)系即得.【詳解】(1)由函數(shù)的圖象過點(diǎn),∴,即,又,則,而的圖象關(guān)于軸對(duì)稱,所以,解得,∴,∴,于是,由得或,由,可得,故的單調(diào)增區(qū)間為,的單調(diào)減區(qū)間為;(2)由(1)得,令得或,當(dāng)變化時(shí),的變化情況如下表:02+0-0+增函數(shù)極大值減函數(shù)極小值增函數(shù)由此可得:當(dāng)時(shí),函數(shù)在區(qū)間內(nèi)有極大值,無極小值;當(dāng)時(shí),函數(shù)在區(qū)間內(nèi)無極值;當(dāng)時(shí),函數(shù)在區(qū)間內(nèi)有極小值,無極大值;當(dāng)時(shí),函數(shù)在區(qū)間內(nèi)無極值;綜上得,當(dāng)時(shí),有極大值,無極小值;當(dāng)時(shí),有極小值,無極大值;當(dāng)或時(shí),無極值.39.(2024高三上·遼寧大連·階段練習(xí))已知函數(shù),.(1)當(dāng)時(shí),求函數(shù)的圖象在點(diǎn)處的切線方程;(2)求函數(shù)的極值.【答案】(1)(2)答案見解析【分析】(1)當(dāng)時(shí),求出、的值,利用點(diǎn)斜式可得出所求切線的方程;(2)分、、時(shí),利用導(dǎo)數(shù)分析函數(shù)的單調(diào)性,利用函數(shù)極值與單調(diào)性的關(guān)系可求出函數(shù)的極值.【詳解】(1)解:當(dāng)時(shí),,則,所以,,,所以,函數(shù)的圖象在點(diǎn)處的切線方程為,空.(2)解:因?yàn)椋瘮?shù)的定義域?yàn)?,,因?yàn)?,則,分以下幾種情況討論:①當(dāng)時(shí),即當(dāng)時(shí),由可得,由可得或,此時(shí),函數(shù)的增區(qū)間為、,減區(qū)間為,函數(shù)的極大值為,極小值為;②當(dāng)時(shí),即當(dāng)時(shí),則對(duì)任意的恒成立,所以,函數(shù)在上單調(diào)遞增,函數(shù)無極值;③當(dāng)時(shí),即當(dāng)時(shí),由可得,由可得或.此時(shí),函數(shù)的單調(diào)遞增區(qū)間為、,單調(diào)遞減區(qū)間為,函數(shù)的極大值為,極小值為.綜上所述,當(dāng)時(shí),函數(shù)的極大值為,極小值為;當(dāng)時(shí),函數(shù)無極值;當(dāng)時(shí),函數(shù)的極大值為,極小值為.【點(diǎn)睛】思路點(diǎn)睛:利用導(dǎo)數(shù)求函數(shù)極值的步驟如下:(1)求函數(shù)的定義域;(2)求導(dǎo);(3)解方程,當(dāng);(4)列表,分析函數(shù)的單調(diào)性,求極值:①如果在附近的左側(cè),右側(cè),那么是極小值;②如果在附近的左側(cè),右側(cè),那么是極大值.40.(2024高二下·湖南長沙·期中)設(shè)函數(shù)f(x)=2x3-3(a-1)x2+1,其中a≥1,(1)求f(x)的單調(diào)區(qū)間;(2)求f(x)的極值.【答案】(1)詳見解析;(2)詳見解析.【分析】(1)由,解得.根據(jù)a≥1,分和,由求解;(2)由(1)的結(jié)論,利用函數(shù)極值點(diǎn)與極值的定義求解.【詳解】解:由已知得,令,解得.(1)當(dāng)時(shí),,在上單調(diào)遞增;當(dāng)時(shí),,隨的變化情況如下表:x0+00極大值極小值
從上表可知,函數(shù)在上單調(diào)遞增;在上單調(diào)遞減;在上單調(diào)遞增.(2)由(1)知,當(dāng)時(shí),函數(shù)沒有極值;當(dāng)時(shí),函數(shù)在處取得極大值1,在處取得極小值.41.(2024·全國)已知函數(shù).(1)當(dāng)時(shí),求曲線在點(diǎn)處的切線方程;(2)是否存在a,b,使得曲線關(guān)于直線對(duì)稱,若存在,求a,b的值,若不存在,說明理由.(3)若在存在極值,求a的取值范圍.【答案】(1);(2)存在滿足題意,理由見解析.(3).【分析】(1)由題意首先求得導(dǎo)函數(shù)的解析式,然后由導(dǎo)數(shù)的幾何意義確定切線的斜率和切點(diǎn)坐標(biāo),最后求解切線方程即可;(2)首先求得函數(shù)的定義域,由函數(shù)的定義域可確定實(shí)數(shù)的值,進(jìn)一步結(jié)合函數(shù)的對(duì)稱性利用特殊值法可得關(guān)于實(shí)數(shù)的方程,解方程可得實(shí)數(shù)的值,最后檢驗(yàn)所得的是否正確即可;(3)原問題等價(jià)于導(dǎo)函數(shù)有變號(hào)的零點(diǎn),據(jù)此構(gòu)造新函數(shù),然后對(duì)函數(shù)求導(dǎo),利用切線放縮研究導(dǎo)函數(shù)的性質(zhì),分類討論,和三中情況即可求得實(shí)數(shù)的取值范圍.【詳解】(1)當(dāng)時(shí),,則,據(jù)此可得,函數(shù)在處的切線方程為,即.(2)令,函數(shù)的定義域滿足,即函數(shù)的定義域?yàn)?,定義域關(guān)于直線對(duì)稱,由題意可得,由對(duì)稱性可知,取可得,即,則,解得,經(jīng)檢驗(yàn)滿足題意,故.即存在滿足題意.(3)由函數(shù)的解析式可得,由在區(qū)間存在極值點(diǎn),則在區(qū)間上存在變號(hào)零點(diǎn);令,則,令,在區(qū)間存在極值點(diǎn),等價(jià)于在區(qū)間上存在變號(hào)零點(diǎn),當(dāng)時(shí),,在區(qū)間上單調(diào)遞減,此時(shí),在區(qū)間上無零點(diǎn),不合題意;當(dāng),時(shí),由于,所以在區(qū)間上單調(diào)遞增,所以,在區(qū)間上單調(diào)遞增,,所以在區(qū)間上無零點(diǎn),不符合題意;當(dāng)時(shí),由可得,當(dāng)時(shí),,單調(diào)遞減,當(dāng)時(shí),,單調(diào)遞增,故的最小值為,令,則,函數(shù)在定義域內(nèi)單調(diào)遞增,,據(jù)此可得恒成立,則,由一次函數(shù)與對(duì)數(shù)函數(shù)的性質(zhì)可得,當(dāng)時(shí),,且注意到,根據(jù)零點(diǎn)存在性定理可知:在區(qū)間上存在唯一零點(diǎn).當(dāng)時(shí),,單調(diào)減,當(dāng)時(shí),,單調(diào)遞增,所以.令,則,則函數(shù)在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減,所以,所以,所以,所以函數(shù)在區(qū)間上存在變號(hào)零點(diǎn),符合題意.綜合上面可知:實(shí)數(shù)得取值范圍是.【點(diǎn)睛】(1)求切線方程的核心是利用導(dǎo)函數(shù)求切線的斜率,求函數(shù)的導(dǎo)數(shù)要準(zhǔn)確地把函數(shù)拆分成基本初等函數(shù)的和、差、積、商,再利用運(yùn)算法則求導(dǎo),合函數(shù)求導(dǎo),應(yīng)由外到內(nèi)逐層求導(dǎo),必要時(shí)要進(jìn)行換元.(2)根據(jù)函數(shù)的極值(點(diǎn))求參數(shù)的兩個(gè)要領(lǐng):①列式:根據(jù)極值點(diǎn)處導(dǎo)數(shù)為0和極值這兩個(gè)條件列方程組,利用待定系數(shù)法求解;②驗(yàn)證:求解后驗(yàn)證根的合理性.本題中第二問利用對(duì)稱性求參數(shù)值之后也需要進(jìn)行驗(yàn)證.42.(2024·北京)設(shè)函數(shù).(Ⅰ)若曲線在點(diǎn)處的切線斜率為0,求a;(Ⅱ)若在處取得極小值,求a的取值范圍.【答案】(Ⅰ)(Ⅱ)【詳解】分析:(1)求導(dǎo),構(gòu)建等量關(guān)系,解方程可得參數(shù)的值;(2)對(duì)分及兩種情況進(jìn)行分類討論,通過研究的變化情況可得取得極值的可能,進(jìn)而可求參數(shù)的取值范圍.詳解:解:(Ⅰ)因?yàn)?,所?,由題設(shè)知,即,解得.(Ⅱ)方法一:由(Ⅰ)得.若a>1,則當(dāng)時(shí),;當(dāng)時(shí),.所以在x=1處取得極小值.若,則當(dāng)時(shí),,所以.所以1不是的極小值點(diǎn).綜上可知,a的取值范圍是.方法二:.(1)當(dāng)a=0時(shí),令得x=1.隨x的變化情況如下表:x1+0?↗極大值↘∴在x=1處取得極大值,不合題意.(2)當(dāng)a>0時(shí),令得.①當(dāng),即a=1時(shí),,∴在上單調(diào)遞增,∴無極值,不合題意.②當(dāng),即0<a<1時(shí),隨x的變化情況如下表:x1+0?0+↗極大值↘極小值↗∴在x=1處取得極大值,不合題意.③當(dāng),即a>1時(shí),隨x的變化情況如下表:x+0?0+↗極大值↘極小值↗∴在x=1處取得極小值,即a>1滿足題意.(3)當(dāng)a<0時(shí),令得.隨x的變化情況如下表:x?0+0?↘極小值↗極大值↘∴在x=1處取得極大值,不合題意.綜上所述,a的取值范圍為.點(diǎn)睛:導(dǎo)數(shù)類問題是高考數(shù)學(xué)中的必考題,也是壓軸題,主要考查的形式有以下四個(gè):①考查導(dǎo)數(shù)的幾何意義,涉及求曲線切線方程的問題;②利用導(dǎo)數(shù)證明函數(shù)單調(diào)性或求單調(diào)區(qū)間問題;③利用導(dǎo)數(shù)求函數(shù)的極值最值問題;④關(guān)于不等式的恒成立問題.解題時(shí)需要注意的有以下兩個(gè)方面:①在求切線方程問題時(shí),注意區(qū)別在某一點(diǎn)和過某一點(diǎn)解題步驟的不同;②在研究單調(diào)性及極值最值問題時(shí)常常會(huì)涉及到分類討論的思想,要做到不重不漏;③不等式的恒成立問題屬于高考中的難點(diǎn),要注意問題轉(zhuǎn)換的等價(jià)性.43.(2024高三上·重慶沙坪壩·階段練習(xí))已知函數(shù),.(1)當(dāng)時(shí),求在上的值域;(2)若的極大值為4,求實(shí)數(shù)的值.【答案】(1)(2)3【分析】(1)求導(dǎo)函數(shù),從而可確定函數(shù)在閉區(qū)間上的單調(diào)性,通過比較端點(diǎn)處函數(shù)值與極值,從而可得函數(shù)的最值,即可得函數(shù)值域;(2)根據(jù)極值的概念對(duì)函數(shù)求導(dǎo)之后,確定函數(shù)單調(diào)性及極值情況,即可求得實(shí)數(shù)的值.【詳解】(1)時(shí),,,令,得或,∴在單調(diào)遞增,單調(diào)遞減,單調(diào)遞增又,,,∴的值域?yàn)?(2),令,解得:或,當(dāng)時(shí),,單調(diào)遞增,無極值,舍;當(dāng)時(shí),或,在和單調(diào)遞增,在單調(diào)遞減,在時(shí)取得極大值,又,不符合題意,舍去;當(dāng)時(shí),或,在和單調(diào)遞增,在單調(diào)遞減,在時(shí)取得極大值,故,解得.綜上得,.44.(2024·北京)設(shè)函數(shù)=[].(1)若曲線在點(diǎn)(1,)處的切線與軸平行,求;(2)若在處取得極小值,求的取值范圍.【答案】(1)1
(2)(,)【詳解】分析:(1)先求導(dǎo)數(shù),再根據(jù)得a;(2)先求導(dǎo)數(shù)的零點(diǎn):,2;再分類討論,根據(jù)是否滿足在x=2處取得極小值,進(jìn)行取舍,最后可得a的取值范圍.詳解:解:(Ⅰ)因?yàn)?[],所以f′(x)=[2ax–(4a+1)]ex+[ax2–(4a+1)x+4a+3]ex(x∈R)=[ax2–(2a+1)x+2]ex.f′(1)=(1–a)e.由題設(shè)知f′(1)=0,即(1–a)e=0,解得a=1.此時(shí)f(1)=3e≠0.所以a的值為1.(Ⅱ)由(Ⅰ)得f′(x)=[ax2–(2a+1)x+2]ex=(ax–1)(x–2)ex.若a>,則當(dāng)x∈(,2)時(shí),f′(x)<0;當(dāng)x∈(2,+∞)時(shí),f′(x)>0.所以f(x)<0在x=2處取得極小值.若a≤,則當(dāng)x∈(0,2)時(shí),x–2<0,ax–1≤x–1<0,所以f′(x)>0.所以2不是f(x)的極小值點(diǎn).綜上可知,a的取值范圍是(,+∞).點(diǎn)睛:利用導(dǎo)數(shù)的幾何意義解題,主要是利用導(dǎo)數(shù)、切點(diǎn)坐標(biāo)、切線斜率之間的關(guān)系來進(jìn)行轉(zhuǎn)化.以平行、垂直直線斜率間的關(guān)系為載體求參數(shù)的值,則要求掌握平行、垂直與斜率之間的關(guān)系,進(jìn)而和導(dǎo)數(shù)聯(lián)系起來求解.45.(2024高三上·湖南·開學(xué)考試)已知函數(shù),.(1)當(dāng)時(shí),求曲線在處的切線方程;(2)若存在極值點(diǎn),且,求的值,并分析是極大值點(diǎn)還是極小值點(diǎn).【答案】(1)(2),是的極小值點(diǎn)【分析】(1)利用導(dǎo)數(shù)幾何意義可求得切線斜率,結(jié)合可得切線方程;(2)根據(jù)和可推導(dǎo)得到,構(gòu)造函數(shù),利用導(dǎo)數(shù)可求得的最小值,知方程有唯一解,進(jìn)而求得的值;將代入函數(shù)解析式,利用導(dǎo)數(shù)可求得的單調(diào)性,根據(jù)極值點(diǎn)定義可得結(jié)論.【詳解】(1)當(dāng)時(shí),,,,又,在處的切線方程為:,即.(2),,即①;,,,,又,,即,,,代入①式得:,令,,則,當(dāng)時(shí),;當(dāng)時(shí),;在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增,,有唯一解,此時(shí);當(dāng)時(shí),,,令,則,令,解得:,當(dāng)時(shí),;當(dāng)時(shí),;在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增,又,,,當(dāng)時(shí),,即;當(dāng)時(shí),,即;在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增,是的極小值點(diǎn).【點(diǎn)睛】關(guān)鍵點(diǎn)點(diǎn)睛:本題考查利用導(dǎo)數(shù)幾何意義求解切線方程、利用導(dǎo)數(shù)解決函數(shù)極值點(diǎn)的問題;本題根據(jù)函數(shù)極值點(diǎn)求解參數(shù)的關(guān)鍵是能夠利用極值點(diǎn)處導(dǎo)函數(shù)值為零,結(jié)合原函數(shù)的函數(shù)值可構(gòu)造關(guān)于極值點(diǎn)的方程,從而采用構(gòu)造函數(shù)的方式確定方程的根.46.(2024·廣東)設(shè),集合(1)求集合D(用區(qū)間表示)(2)求函數(shù)在D內(nèi)的極值點(diǎn).【答案】(1)答案見解析(2)答案見解析【分析】(1)根據(jù)題意先求不等式的解集,通過討論,Δ<0分別進(jìn)行求解;(2)對(duì)函數(shù)求導(dǎo),由,可得x=a或x=1,結(jié)合(1)中的a的范圍的討論可分別求D,然后由導(dǎo)數(shù)的符號(hào)判定函數(shù)f(x)的單調(diào)性,進(jìn)而可求極值【詳解】(1)令,則①當(dāng)時(shí),,方程的兩個(gè)根分別為,,所以的解集為因?yàn)椋瑒t,;②當(dāng)時(shí),Δ<0,恒成立,綜上所述:當(dāng)時(shí),,當(dāng)時(shí),;(2),令,得x=a或x=1,①當(dāng)時(shí),由(1)知,因?yàn)樗?,所以隨的變化情況如下表極大值所以的極大值點(diǎn)為,沒有極小值點(diǎn);②當(dāng)時(shí),由(1)知,所以隨的變化情況如下表極大值極小值所以的極大值點(diǎn)為,極小值點(diǎn)為綜上所述:當(dāng)時(shí),有一個(gè)極大值點(diǎn),沒有極小值點(diǎn);當(dāng)時(shí),有一個(gè)極大值點(diǎn),一個(gè)極小值點(diǎn).【點(diǎn)睛】關(guān)鍵點(diǎn)點(diǎn)睛:本題的關(guān)鍵是通過分類討論確定區(qū)間上的單調(diào)性,單調(diào)性確定才能求出極值點(diǎn).47.(2024·湖北)設(shè)函數(shù)在處取得極值,試用表示和,并求的單調(diào)區(qū)間.【答案】答案見解析【分析】求出函數(shù)的導(dǎo)函數(shù),依題意,,即可得到方程從而可用表示和,再解關(guān)于導(dǎo)函數(shù)的不等式,求出函數(shù)的單調(diào)區(qū)間.【詳解】解:因?yàn)?,所以,依題意有,,而,故,解得,從而.令,解得或.由于在處取得極值,故,即.若,即,則當(dāng)時(shí),;當(dāng)時(shí),;當(dāng)時(shí),;從而的單調(diào)增區(qū)間為,,單調(diào)減區(qū)間為;若,即,同上可得,的單調(diào)增區(qū)間為,,單調(diào)減區(qū)間為;綜上可得:當(dāng)時(shí)單調(diào)增區(qū)間為,,單調(diào)減區(qū)間為,當(dāng)時(shí)單調(diào)增區(qū)間為,,單調(diào)減區(qū)間為.48.(2024·重慶)已知函數(shù)在處取得極值.確定a的值;若,討論的單調(diào)性.【答案】(1)(2)在和內(nèi)為減函數(shù),在和內(nèi)為增函數(shù).【詳解】(1)對(duì)求導(dǎo)得,因?yàn)樵谔幦〉脴O值,所以,即,解得;(2)由(1)得,,故,令,解得或,當(dāng)時(shí),,故為減函數(shù),當(dāng)時(shí),,故為增函數(shù),當(dāng)時(shí),,故為減函數(shù),當(dāng)時(shí),,故為增函數(shù),綜上所知:和是函數(shù)單調(diào)減區(qū)間,和是函數(shù)的單調(diào)增區(qū)間.49.(2024高三上·遼寧沈陽·階段練習(xí))函數(shù),,已知和分別是函數(shù)的極大值點(diǎn)和極小值點(diǎn).(1)求實(shí)數(shù)的取值范圍;(2)求的取值范圍.【答案】(1)或(2)【分析】(1)三次函數(shù)有極值轉(zhuǎn)化為二次方程有兩不等實(shí)根,利用判別式即可求范圍;(2)整理變形為的形式,利用韋達(dá)定理轉(zhuǎn)化為關(guān)于的函數(shù)值域問題即可.【詳解】(1)由已知和分別是函數(shù)的極大值點(diǎn)和極小值點(diǎn),則有兩個(gè)不等實(shí)根.因?yàn)?,令,方程,所以,解得?即的取值
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