2024届高考数学专题导数的综合运用:同构、构造函数选择填空压轴题含答案.pdf
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1、20242024届高考数学专题:届高考数学专题:同构、构造函数选择填空压轴题同构、构造函数选择填空压轴题一、单选题一、单选题1.1.若对x12 e,12,不等式(ax-4)lnx0恒成立,则实数k的可能取值为()A.-1B.13C.1eD.2e3.3.已知对任意的x 0,+,不等式kx ekx+1-x+1lnx0恒成立,则实数k的取值范围是()A.e,+B.1e,eC.1e,+D.1e2,1e4.4.设实数a0,对任意的x1e3,+,不等式e2ax-lnx2a1a-e2axax恒成立,则实数a的取值范围是()A.1e,+B.12e,+C.0,1eD.1e2,+5.5.已知函数 f x=lnx+
2、ax2,若对任意两个不等的正实数x1,x2,都有f x1-f x2x1-x22,则实数a的取值范围是()A.14,+B.12,+C.14,+D.12,+6.6.已知 fx是定义在R R上的函数 f x的导函数,且 f x+xfxbcB.cabC.cbaD.bac7.7.若函数 f x=ex2-2lnx-2alnx+ax2有两个不同的零点,则实数a的取值范围是()A.-,-eB.-,-eC.-e,0D.-e,08.8.函数 f x是定义在 0,+上的可导函数,其导函数为 fx,且满足 fx+2xf x0,若不等式ax f axlnxf lnxlnxax在x 1,+上恒成立,则实数a的取值范围是(
3、)A.0,1eB.1e,+C.0,eD.1e,+9.9.已知函数 f(x)=xex-alnx+x-xa+1,若 f(x)0在定义域上恒成立,则实数a的取值范围是()A.(-,e)B.0,eC.(-,1)D.0,110.10.已知函数 f(x)=xex+ex,g(x)=xlnx+x,若 f x1=g x20,则x2x1可取()A.-1B.-1eC.1D.e111.11.设实数m0,若对x 0,+,不等式emx-lnxm0恒成立,则m的取值范围为12.12.已知函数 f(x)=ex+1-alnx,若 f(x)a(lna-1)对x0恒成立,则实数a的取值范围是13.13.已知a1,若对于任意的x13
4、,+,不等式13x-2x+ln3x1ae2x+lna恒成立,则a的最小值为.14.14.若不等式ae3x+2x+lnalnx对任意x 0,+成立,则实数a的最小值为15.15.已知函数 f x=lnx+ax2,若对任意两个不相等的正实数x1,x2,都有f x1-f x2x1-x22,则实数a的取值范围是16.16.已知函数 f x=12x2-alnx+1,当-2a0恒成立,则实数a的取值范围为.20.20.若lnx+ln2a-1-2ax-ex0,则实数a的取值范围为21.21.已知a0,不等式xex+alnxxa0对x 1,+恒成立,则实数a的最小值为.22.22.关于x的不等式a2e2x+1
5、-lnx+x+1+2lna0在 0,+上恒成立,则a的最小值是.220242024届高考数学专题:届高考数学专题:同构、构造函数选择填空压轴题同构、构造函数选择填空压轴题一、单选题一、单选题1.1.若对x12 e,12,不等式(ax-4)lnx2lna-axln2恒成立,则实数a的取值范围是()A.(0,4eB.(4 e,+)C.4 e,+)D.(4e,+)【答案】C【分析】不等式(ax-4)lnx2lna-axln2变形为ln(2x)2x0,由 ax-4lnx2lna-axln2,得axln 2x2 lna+2lnx即axln(2x)2ln(ax2),可得ln(2x)2xln(ax2)ax2
6、令 f x=lnxx,x 0,+,则 f(2x)0,解得0 xe;f(x)e,f(x)在(0,e)上单调递增,在(e,+)上单调递减,且当0 x1时 f(x)1时,f(x)0,函数图像如图所示x12,12,2x1,1,f(2x)0,由 f(2x)f(ax2)及 f x=lnxx的图像可知,2x2x成立,而2x(4,4 e),a4,实数a的取值范围是4 e,+).故选:C2.2.对任意x 0,+,k ekx+1-1+1xlnx0恒成立,则实数k的可能取值为()A.-1B.13C.1eD.2e【答案】D【分析】将恒成立的不等式化为 ekx+1lnekx x+1lnx,构造函数 f x=x+1lnx
7、,利用导数可求得f x单调性,从而得到ekxx,分离变量可得klnxx;令h x=lnxx,利用导数可求得h x最大值,由此可得k的范围,从而确定k可能的取值.【详解】当x0时,由k ekx+1-1+1xlnx0得:kx ekx+1 x+1lnx,ekx+1lnekx x+1lnx,令 f x=x+1lnx,则 fx=lnx+1+1x,1令g x=fx,则gx=1x-1x2=x-1x2,当x 0,1时,gx0;fx在 0,1上单调递减,在 1,+上单调递增,fx f1=20,f x在 0,+上单调递增,由 ekx+1lnekx x+1lnx得:f ekx f x,ekxx,即klnxx;令h
8、x=lnxx,则hx=1-lnxx2,当x 0,e时,hx0;当x e,+时,hx0时,klnxx恒成立,则k1e,实数k的可能取值为2e,ABC错误,D正确.故选:D.【点睛】关键点点睛:本题考查利用导数求解恒成立问题,解题关键是能够对于恒成立的不等式进行同构变化,将其转化为同一函数的两个函数值之间的大小关系的问题,从而利用函数的单调性来进行求解.3.3.已知对任意的x 0,+,不等式kx ekx+1-x+1lnx0恒成立,则实数k的取值范围是()A.e,+B.1e,eC.1e,+D.1e2,1e【答案】C【分析】对已知不等式进行变形,通过构造函数法,利用导数的性质、常变量分离法进行求解即可
9、.【详解】因为kx ekx+1(x+1)lnx,所以 ekx+1lnekx(x+1)lnx,令 f(x)=(x+1)lnx,则 f(x)=1x+1+lnx,设g(x)=f(x)=1x+1+lnx,所以g(x)=-1x2+1x=x-1x2,当0 x1时,g(x)1时,g(x)0,所以 f(x)在(0,1)单调递减,在(1,+)单调递增,所以 fx f1=2,所以 f(x)在(0,+)单调递增,因为式可化为 f ekx f(x),所以ekxx,所以klnxx,令h(x)=lnxx,则h(x)=1-lnxx2,当x(0,e)时,h(x)0,当x(e,+)时,h(x)1e,故选:C.4.4.设实数a0
10、,对任意的x1e3,+,不等式e2ax-lnx2a1a-e2axax恒成立,则实数a的取值范围是2()A.1e,+B.12e,+C.0,1eD.1e2,+【答案】B【分析】将e2ax-lnx2a1a-e2axax化简为e2ax2ax+2x lnx+2,再构造函数 f x=x lnx+2,求导分析单调性可得e2axx在区间1e3,+上恒成立,再参变分离构造函数求最值解决恒成立问题即可.【详解】因为e2ax-lnx2a1a-e2axax恒成立即2axe2ax-xlnx2x-2e2ax,可得e2ax2ax+2x lnx+2,令 f x=x lnx+2,则 f e2ax f x恒成立.又 fx=lnx
11、+3,故当x1e3,+时,fx0,故 f x=x lnx+2在区间1e3,+上为增函数.又 f e2ax f x恒成立,则e2axx在区间1e3,+上恒成立,即2axlnx,2alnxx.构造g x=lnxx,x1e3,+,则gx=1-lnxx2,令gx=0有x=e,故当x1e3,e时gx0,g x为增函数;当x e,+时gx0 f xmin0;xD,f x0 f xmax0 f xmax0;xD,f x0 f xmin f x(或a f xa f xmax;a f xa f xa f xmin;a f xa2,则实数a的取值范围是()A.14,+B.12,+C.14,+D.12,+【答案】D
12、【分析】构造函数g(x)=f(x)-2x=lnx+ax2-2x(x0),则转化得到g x在(0,+)上单调递增,将题目转化为g(x)=1x+2ax-20在(0,+)上恒成立,再利用分离参数法即可得到答案.【详解】由题意,不妨设x1x20,因为对任意两个不等的正实数x1,x2,都有f x1-f x2x1-x22,所以 f x1-f x22x1-2x2,即 f x1-2x1 f x2-2x2,3构造函数g(x)=f(x)-2x=lnx+ax2-2x(x0),则g x1g x2,所以g(x)在(0,+)上单调递增,所以g(x)=1x+2ax-20在(0,+)上恒成立,即a1x-12x2在(0,+)上
13、恒成立,设m(x)=1x-12x2(x0),则m(x)=-1x2+1x3=1-xx3,所以当x(0,1)时,m(x)0,m(x)单调递增,x(1,+)时,m(x)0,m(x)单调递减,所以m(x)max=m(1)=1-12=12,所以a12.故选:D.6.6.已知 fx是定义在R R上的函数 f x的导函数,且 f x+xfxbcB.cabC.cbaD.bac【答案】A【分析】构建g x=xf x,求导,利用导数判断g x的单调性,进而利用单调性比较大小.【详解】构建g x=xf x,则gx=f x+xfx,因为 f x+xfx0对于xR R恒成立,所以gx0,故g x在R R上单调递减,由于
14、a=2f 2=g 2,b=ef e=g e,c=3f 3=g 3,且2eg eg 3,即abc.故选:A.【点睛】结论点睛:1.f x+xfx的形式,常构建xf x;f x-xfx的形式,常构建f xx;2.f x+fx的形式,常构建ex f x;f x-fx的形式,常构建f xex.7.7.若函数 f x=ex2-2lnx-2alnx+ax2有两个不同的零点,则实数a的取值范围是()A.-,-eB.-,-eC.-e,0D.-e,0【答案】A【分析】将问题转化为函数y=-a与y=ex2-2lnxx2-2lnx图象有两个不同的交点,根据换元法将函数y=ex2-2lnxx2-2lnx转化为g t=
15、ett,利用导数讨论函数的单调性求出函数的值域,进而得出参数的取值范围.【详解】函数 f(x)的定义域为(0,+),f x=ex2-2lnx-2alnx+ax2=ex2-2lnx+a x2-2lnx,设h(x)=x2-2lnx(x0),则h(x)=2x-2x=2(x+1)(x-1)x,令h(x)0 x1,令h(x)00 x1,则函数y=-a与g t=ett,t1图象有一个交点,则gt=tet-ett2=ett-1t20,所以函数g(t)在(1,+)上单调递增,所以g tg 1=e,且t趋向于正无穷时,g t=ett趋向于正无穷,所以-ae,解得a0,若不等式ax f axlnxf lnxlnx
16、ax在x 1,+上恒成立,则实数a的取值范围是()A.0,1eB.1e,+C.0,eD.1e,+【答案】B【分析】根据题目条件可构造函数g x=x2f x,利用导函数判断出函数单调性,将不等式转化成g axg lnx,即alnxx在x 1,+上恒成立,求出函数lnxx在 1,+上的最大值即可得a的取值范围.【详解】设g x=x2f x,x0,gx=x2fx+2xf x=x2fx+2xf x0所以函数g x在 0,+上为增函数由 f x的定义域为 0,+可知ax0,得a0,将不等式ax f axlnxf lnxlnxax整理得a2x2 f ax f lnxln2x,即g axg lnx,可得ax
17、lnx在x 1,+上恒成立,即alnxx在x 1,+上恒成立;令 x=lnxx,其中x1,所以a xmaxx=1-lnxx2,令x=0,得x=e当x 1,e时,x0,所以 x在 1,e上单调递增;5当x e,+时,x0在定义域上恒成立,则实数a的取值范围是()A.(-,e)B.0,eC.(-,1)D.0,1【答案】B【分析】构造函数g x=x+ex,从而原不等式可转化为g x+lnxg alnx+lnx,根据g x的单调性可得x-alnx0,根据a不同取值分类讨论求解即可.【详解】由 f x0得xex+xalnx+xa+1,所以xex+x+lnxalnx+lnx+xa+1,即ex+lnx+x+
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