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《五年经典推荐 全程方略》2015届高考数学专项精析精炼:2012年考点11 导数在研究函数中的应用与生活中的优化问题举例 WORD版含解析.doc

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资源描述

1、高考资源网() 您身边的高考专家温馨提示: 此题库为Word版,请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴,调节合适的观看比例,关闭Word文档返回原板块。 考点11 导数在研究函数中的应用与生活中的优化问题举例一、选择题1.(2012山东高考文科10)与(2012山东高考理科9)相同函数的图象大致为( )【解析】选D.由知为奇函数,当时,y=0,随着x的变大,分母逐渐变大,整个函数值越来越接近y轴,当x=时,y0,只有D选项满足.2.(2012新课标全国高考理科T10)已知函数f(x)= ,则y=f(x)的图象大致为( )【解题指南】令,通过对单调性与最值的考查,判断出在不同的区间段f(x)的函数值的正负

2、,最后利用排除法得正确选项.【解析】选B. 得:或时均有,排除3.(2012辽宁高考文科8)函数的单调递减区间为( )(A)(1,1 (B)(0,1 (C)1,+) (D)(0,+)【解题指南】保证函数有意义的前提下,利用解得单调减区间.【解析】选B. 由0x1或x-1,又函数的定义域为故单调减区间为.4.(2012陕西高考文科9)设函数=+,则( )(A) x=为的极大值点 (B) x=为的极小值点 (C) x=2为的极大值点 (D) x=2为的极小值点【解题指南】先根据导数等于0求出极值点,再根据导数的正、负判断函数的单调性,判断极值点是极大值点还是极小值点.【解析】选D. =+,令,即,

3、解得,当时,当时,所以x=2为的极小值点.5.(2012福建高考文科12)已知,且现给出如下结论:;其中正确结论的序号是( )(A)(B)(C)(D)【解析】选C.f(x)=3x2-12x+9=3(x-1)(x-3),函数在(-,1)上单调递增,在(1,3)上单调递减,在(3,+)上单调递增,又因为f(a)=f(b)=f(c)=0,所以a(-,1),b(1,3),c(3,+),f(1)=4-abc,f(3)=-abc,f(0)=-abc.又因为f(b)=b3-6b2+9b-abc=b(b2-6b+9)-abc=b(b-3)2-ac=0,所以ac为正数,所以a为正数,则有f(0)0,f(3)0,

4、所以正确.6.(2012江西高考理科10)如图,已知正四棱锥S-ABCD所有棱长都为1,点E是侧棱SC上一动点,过点E垂直于SC的截面将正四棱锥分成上、下两部分.记,截面下面部分的体积为,则函数的图象大致为( ) (A) (B) (C) (D)【解题指南】分与两种情况讨论,当时,将截面上面部分的几何体分割为两个锥体,用间接法求出截面下面部分的体积V(x),然后通过V(x)的解析式得到图象,当时,同理可得.【解析】选A . 当时,截面为五边形,如图所示,O为MN的中点,由面QEPMN,且几何体为正四棱锥,棱长均为1,易推出,四边形OEQN和OEPM均为全等的直角梯形,此时求导可知在上为减函数,且

5、当时,截面为等腰三角形,如图所示:此时易知在上亦为减函数,且,根据三次函数的图象特征可知选项A符合.7.(2012辽宁高考理科12)若,则下列不等式恒成立的是( )(A) (B) (C) (D)【解题指南】构造函数,利用导数判断函数的单调性.【解析】选C. 令,则(x0),故为定义域上的增函数,所以.8.(2012山东高考文科12)设函数,.若的图象与的图象有且仅有两个不同的公共点,则下列判断正确的是( )(A)(B)(C)(D)【解题指南】本题利用导数来求解单调性.【解析】选B.设,则方程与同解,故其有且仅有两个不同零点.由得或.这样,必须且只需或,因为,故必有由此得.不妨设,则.所以,比较

6、系数得,故.,由此知,故答案为B.9.(2012山东高考理科12)设函数,若的图象与的图象有且仅有两个不同的公共点,则下列判断正确的是( )(A)当时,(B)当时,(C)当时,(D)当时,【解题指南】本题利用导数来求解单调性.【解析】选B.令,则,设,.令,则,要使y=f(x)的图象与y=g(x) 的图象有且仅有两个不同的公共点只需,整理得,于是可取来研究,当时,解得,此时,此时;当时,解得,此时,此时.答案应选B.另解:令可得.设不妨设,结合图形可知,当时,如图,此时,即,此时,即;同理可由图形经过推理可得当时,.答案应选B.二、解答题10. (2012山东高考理科22)已知函数(为常数,e

7、=2.718 28是自然对数的底数),曲线在点处的切线与轴平行.(1)求的值.(2)求的单调区间.(3)设,其中为的导函数.证明:对任意.【解题指南】(1)由曲线在点处的切线与轴平行可知,即可求出k的值.(2)可由(1)的结论求解判断单调区间.(3)构造函数求解不等式.【解析】(1) 由得,由曲线在点处的切线与轴平行可知,解得:.(2),令可得,当时,;当时,.于是在区间内为增函数;在内为减函数.(3),因此,对任意,等价于.令,则,因此,当单调递增;当单调递减.所以的最大值为,故设.因为,所以时,单调递增,故时,即所以.因此,对任意.11.(2012山东高考文科22)已知函数为常数,e=2.

8、718 28是自然对数的底数),曲线在点处的切线与x轴平行.(1)求k的值.(2)求的单调区间.(3)设,其中为的导函数.证明:对任意.【解题指南】(1)由曲线在点处的切线与轴平行可知即可求出k的值.(2)可由(1)的结论求解判断单调区间.(3)构造函数法求解的最值.【解析】 (1),由已知,.(2)由(I)知,.设,则,即在上是减函数,由知,当时,从而,当时,从而.综上可知,的单调递增区间是,单调递减区间是.(3)由(2)可知,当时,01+,故只需证明在时成立.当时,1,且,.设,则,当时,当时,所以当时,取得最大值.所以.综上,对任意,.12.(2012江西高考理科21)若函数h(x)满足

9、h(0)=1,h(1)=0.对任意,有h(h(a)=a.在(0,1)上单调递减.则称h(x)为补函数.已知函数(1)判断函数h(x)是否为补函数,并证明你的结论.(2)若存在,使得h(m)=m,称m是函数h(x)的中介元,记时h(x)的中介元为xn,且,若对任意的,都有Sn0时,(xk) f(x)+x+10,求k的最大值.【解题指南】(1)先确定函数的定义域,然后求导函数,因不确定的正负,故应讨论,结合的正负分别得出在每一种情况下的正负,从而确立单调区间.(2)分离参数,将不含有参数的式子看作一个新函数,将求的最大值转化为求的最值问题. 【解析】(1) 的定义域为,.若,则,所以在上单调递增.

10、若,则当时, ;当时, 0,所以, 在上单调递减,在上单调递增.(2)由于,所以,故当时, 等价于 令,则.由(1)知,函数在上单调递增.而,所以在上存在唯一的零点.故在存在唯一的零点.设此零点为,则.当时,;当时,.所以在的最小值为.又由,可得,所以.由于式等价于,故整数的最大值为2.16.(2012安徽高考理科19)设函数.(1)求在内的最小值.(2)设曲线在点处的切线方程为.求的值.【解题指南】(1)根据导数的符号判断函数的单调性,求出函数的最小值;(2)曲线在点的切线方程为,则解出的值.【解析】(1)设,则 当时,在上是增函数 得:当时,的最小值为; 当时, 当且仅当时,的最小值为(2

11、), 由题意得:17.(2012安徽高考文科17)设定义在(0,+)上的函数.(1)求的最小值.(2)若曲线在点处的切线方程为,求的值.【解题指南】(1)根据导数的符号判断函数的单调性,求出函数的最小值;(2)曲线在点(1,f(1))处的切线方程为,则解出的值.【解析】(1), 当且仅当时,的最小值为. (2)由题意得: 由得:.18.(2012辽宁高考理科T21)设,曲线与直线在(0,0)点相切. (1)求的值. (2)证明:当时,.【解题指南】(1)点在曲线上,则点的坐标满足曲线方程;同时据导数的几何意义可以建立另一个方程,求出a,b;(2) 构造函数,利用导数研究单调性,借助函数单调性证

12、明不等式【解析】(1)由的图象过点(0,0)得b=-1;由在点(0,0)的切线斜率为,则.(2)当时,令,则.令,则当时,因此在(0,2)内是递减函数,又,则时,所以时,即在(0,2)内是递减函数,由,则时,故时,.19.(2012辽宁高考文科T21)设,证明: (1)当x1时, (). (2)当时,.【解题指南】构造函数,利用导数研究单调性,借助函数单调性证明不等式.【解析】(1)记,则当时,所以在上为减函数,则当时,所以(2)记,则由(1)得,当时,则,因此函数在(1,3)内单调递减,所以时,即.20.(2012陕西高考理科21)(本小题满分14分)设函数(1)设,证明:在区间内存在唯一零

13、点.(2)设,若对任意,有,求的取值范围.(3)在(1)的条件下,设是在内的零点,判断数列的增减性.【解析】(1)当,时,.,在内存在零点.又当时,在上是单调递增的,在内存在唯一零点.(2) 当时,对任意都有等价于在上的最大值与最小值之差,据此分类讨论如下:()当,即时,与题设矛盾;()当,即时,恒成立;()当,即时,恒成立.综上可知,的取值范围是.注:()与()也可合并证明如下:用表示中的较大者.当,即时,恒成立.(3)(证法一) 设是在内的唯一零点(),则,于是有,又由(1)知在上是递增的,故.所以,数列,的是递增数列.(证法二) 设是在内的唯一零点,则的零点在内,故.所以,数列,是递增数

14、列.21.(2012陕西高考数学文科21)(本小题满分14分) 设函数.(1)设,证明:在区间内存在唯一零点.(2)设n为偶数,求b+3c的最小值和最大值.(3)设,若对任意,有,求的取值范围.【解析】(1)当,时,.,在内存在零点.又当时,在上是单调递增的,在内存在唯一零点.(2)由题意可得,即, ,即, 2+得:,当时,;当时,所以的最小值为,最大值为0.(方法三)由题意知,解得,所以又,当时,;当时,.所以的最小值为,最大值为0. (3)当时,对任意都有等价于在上的最大值与最小值之差,据此分类讨论如下:()当即时,与题设矛盾;()当,即时,恒成立;()当,即时,恒成立.综上可知,的取值范

15、围是.注:()与()也可合并证明如下:用x,y表示x,y中的较大者.当,即时,恒成立.22.(2012浙江高考理科22)(本题满分14分)已知0,bR,函数f(x)=4x3-2bx-a+b.(1)证明:当0x1时,函数f(x)的最大值为;.(2)若对x恒成立,求的取值范围.【解题指南】本题是用导数的方法研究函数的性质,求最值时需分类讨论求解,要注意分类标准的确定,同时求的取值范围可化为线性规划问题解决.【解析】(1),当时,在上为增函数, =;当时,若,即时,在上为减函数, =.若时,在上为减函数,在上为增函数,而,当时, =;当时, =.由于,故当时,|2ab|a=当时,|2ab|a=,设,

16、则于是010+减极小值增所以,所以,当时,即|2ab|a0在0x1上恒成立(2)由(1)知:函数在0x1上的最大值为|2ab|a,且函数在0x1上的最小值比(|2ab|a)要大11对x0,1恒成立,作图如下:由图易得:当目标函数为zab过P(1,2)时,有;过(,)时,有所求ab的取值范围是23.(2012浙江高考文科21)(本题满分15分)已知aR,函数.(1)求f(x)的单调区间.(2)证明:当0x1时,f(x)+ 0.【解题指南】求函数的单调区间要注意分类讨论,而不等式证明可转化为不等式恒成立问题.【解析】(1),当时,在(-,+)为增函数当时, 令,得令,得所以在上单调递增,在上单调递

17、减,在上单调递增.综上,当时, 为增函数;当时,的单调递增区间为和,单调递减区间. (2)由(1)可得当时,在为增函数,=.当时,因为在上单调递增,在上单调递减,在上单调递增.若,即时,在为减函数,=,f(x)+ .若,即时,在上单调递减,在上单调递增,则0.在为增函数,当时, f(x)+ 综上,当0x1时,f(x)+ 0.24.(2012北京高考理科18)已知函数f(x)=ax2+1(a0),g(x)=x3+bx.(1)若曲线y=f(x)与曲线y=g(x)在它们的交点(1,c)处具有公共切线,求a、b的值.(2)当a2=4b时,求函数f(x)+g(x)的单调区间,并求其在区间(-,-1上的最

18、大值.【解题指南】第(1)问,交点既在上也在上,在公切点处导数相等;第(2)问,构造函数,再利用导数求单调区间与最大值.【解析】(1),由已知可得解得.(2),令,得.,由得,;由得,.单调递增区间是;单调递减区间为.,.当,即时,在上为增函数,;当,即时,在上递增,在上递减,所以在处取得唯一极大值也是最大值;当,即时,在上递增,在上递减,在上递增,且,.综上,当时,f(x)+g(x)的最大值为;当时,f(x)+g(x)的最大值为1.25.(2012北京高考文科18)已知函数f(x)=ax2+1(a0),g(x)=x3+bx.(1)若曲线y=f(x)与曲线y=g(x)在它们的交点(1,c)处具

19、有公共切线,求,a,b的值.(2)当a=3,b=-9时,若函数f(x)+g(x)在区间k,2上的最大值为28,求k的取值范围.【解题指南】第(1)问,交点既在上也在上,两个函数在公切点处导数相等;第(2)问,构造函数,然后利用导数研究函数的单调性与极值,结合h(x)的图象,即可求出k的取值范围.【解析】(1),由已知可得解得.(2)令,令,得.-31+0-0+增28减-4增当时,取极大值28;当时,取极小值-4.而,如果在区间k,2上的最大值为28,则.26.(2012湖南高考理科22)已知函数f(x)=eax-x,其中a0.(1) 若对一切xR,f(x)1恒成立,求a的取值集合.(2) 在函

20、数f(x)的图象上取定两点A(,f(x)),B(,f(x)(),记直线AB的斜率为k,问:是否存在x0(x1,x2),使f(x0)k成立?若存在,求x0的取值范围;若不存在,请说明理由.【解析】(1)若,则对一切,这与题设矛盾,又,故.而令当时,单调递减;当时,单调递增,故当时,取最小值于是对一切恒成立,当且仅当当时,单调递增;当时,单调递减.故当时,取最大值.因此,当且仅当即时,式成立.综上所述,的取值集合为.(2)由题意知,令则令,则.当时,单调递减;当时,单调递增.故当时,即从而,又所以因为函数在区间上的图象是连续不断的一条曲线,所以存在使又单调递增,故这样的是唯一的,且.故当且仅当时,

21、 .综上所述,存在使成立,的取值范围为.27.(2012湖南高考文科22)(本小题满分13分)已知函数f(x)=ex-ax,其中a0.#中国教育出版&网(1)若对一切xR,f(x) 错误!不能通过编辑域代码创建对象。1恒成立,求a的取值集合. z(2)在函数f(x)的图象上取定点A(x1, f(x1)),B(x2, f(x2)(x1;当时,知在上单调递增所以函数在R上有且只有一个零点当时,由于在内单调递增,且,则当时,有,;任取,有又当时,易知,其中,由于,则必存在,使得.所以,故在内存在零点,即在上至少有两个零点.若,同理可证函数在上至少有两个零点综上所述,当时,曲线上存在唯一的点),使曲线

22、在该点处的切线与曲线只有一个公共点29.(2012广东高考理科21)(本小题满分14分)设a1,集合,.(1)求集合D(用区间表示).(2)求函数在D内的极值点.【解题指南】 (1)解本题的关键是确定集合B,构造,因为,因为,所以3a-90,为了便于比较g(x)=0的根与0的大小关系,按分五类进行讨论.(2)因为,所以由(1)知,时,在D内无极点值点.然后分别和时,的极值点即可.【解析】(1)令,.时,,方程有两个不等实根,又,,,时,时,,.时,.时,,综上得时,时, ,时,时, .(2) ,在上是增函数,在上是减函数,由(1)知,时,在D内无极值点.时,在D内有极大值点x=a,无极小值点.

23、时,在D内有极大值点,极小值点30.(2012湖北高考文科22)(本小题满分14分)设函数,n为正整数,a,b为常数,曲线y=f(x)在(1,f(1))处的切线方程为x+y=1.(1)求a,b的值.(2)求函数f(x)的最大值.(3)证明:f(x) . 【解题指南】本题考查导数在求解函数中的应用,本题(1)易解,(2)问中直接求导,求零点讨论单调性求解;(3)要构造函数利用函数的单调性证明.【解析】(1)因为 ,由点(1,f(1))在x+y=1上,则1+b=1,所以b=0.又,又切线x+y=1的斜率为-1,则a=1.故:a=1,b=0. (2)由(1)知, ,.令,得,即在(0,+)上有唯一零

24、点.在(0, )上,故单调递增;而在(,+)上, ,故单调递减.故.(3)令则.在(0,1)上, ,故单调递减;而在(1,+)上, ,故单调递增,所以在(0,+)上的最小值为.所以.即令,得,即,也就是,由(2)知.故 f(x)0时设函数,将恒成立问题转化为最值问题应用导数求解.(3) 对n进行讨论,综合应用不等式的性质进行证明.【解析】(1)函数的定义域为,由,当x变化时,的变化情况如下表:_0+极小值因此,在x=1-a处取得最小值,故由题意.(2) 当k0时,取x=1,有不合题意.当k0时,令即令,当时,在上恒成立,因此g(x)在上单调递减.从而对于任意的,总有,即上恒成立.故符合题意.当

25、对于内单调递增.因此当取,即不成立,故不合题意.综上,的最小值为.(3) 当n=1时,不等式左边=右边,所以不等式成立,当时,=,在(2)中取,得,从而,所以有=综上, 32.(2012江西高考文科21)已知函数f(x)=(ax2+bx+c)ex在上单调递减且满足f(0)=1,f(1)=0.(1)求a的取值范围.(2)设g(x)= f(x)- f(x),求g(x)在上的最大值和最小值.【解题指南】(1)利用f(0)=1,f(1)=0将f(x)用表示出来,然后利用f(x)=(ax2+bx+c)ex在上单调递减在上恒成立且 f(x)=0不恒成立,然后通过分类讨论求得a的取值范围;(2)化简g(x)

26、= f(x)- f(x),通过对g(x)求导,然后分类讨论求最值.【解析】(1)由得,则依题意对于任意,有.当时,因为二次函数的图象开口向上,而,所以需,即;当时,对于任意有,且只在x=1时=0,符合条件;当时,对于任意,且只在x=0时=0,符合条件;当时,因,不符合条件.故的取值范围为. (2)因,(i)当时,在处取得最小值,在处取得最大值.(ii)当时,对于任意,有,在处取得最大值,在处取得最小值.(iii)当时,由得. 若,即时,在上单调递增,在处取得最小值,在处取得最大值. 若,即时,在处取得最大值,在或处取得最小值,而,由g(0)-g(1)=1+a-(1-a)e=(1+e)a+1-e=0,得a= 则当时,在处取得最小值;当时,在处取得最小值.关闭Word文档返回原板块。高考资源网版权所有 侵权必究

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