2024年新高中考试数学解答题模拟训练——导数(答案版).docx
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1、【基础训练】专题06 导数1(2023辽宁校联考二模)已知函数,为的导数.(1)证明:当时,;(2)设,证明:有且仅有2个零点.【答案】(1)证明过程见解析(2)证明过程见解析【分析】(1)令,利用导数判断的单调性,并求出其最小值即可证明;(2)由(1)可知,在上单调递增,利用零点存在性定理可证明在这个区间上有一个零点,通过构造函数即可证明在上单调递减,同理利用零点存在性定理可证明在这个区间上有一个零点,即可得证.【详解】(1)由,设,则,当时,设,和在上单调递增,当时,则,函数在上单调递增,即当时,;(2)由已知得,当时, ,在上单调递增,又,由零点存在性定理可知在上仅有一个零点,当时,设,
2、则,在上单调递减,在上单调递减,又,由零点存在性定理可知在上仅有一个零点,综上所述,有且仅有2个零点.2(2023陕西咸阳校考模拟预测)已知函数,是其导函数,其中(1)若在上单调递减,求a的取值范围;(2)若不等式对恒成立,求a的取值范围【答案】(1)(2)【分析】(1)求出导函数,根据在上单调递减,可得在上恒成立,分类参数可得在上恒成立,令,利用导数求出函数的最大值即可得解;(2)将已知不等式转化为对恒成立,令,在对分类讨论,求出的最大值小于等于0,即可求出答案.【详解】(1)解:,因为在上单调递减,所以在上恒成立,即在上恒成立,令,则,当时,当时,所以函数在上递增,在上递减,所以,所以a的
3、取值范围为;(2)解:由得,即对恒成立,令,当时,不满足;当时,时,时,所以函数在上递减,在上递增,所以,不符合题意;当时,时,时,所以函数在上递增,在上递减,所以,解得,综上所述,a的取值范围.【点睛】本题主要考查了利用导数研究函数的单调性和最值,考查了不等式恒成立问题,考查了转化思想和分类讨论思想,考查了学生的计算能力.3(2023春天津高二天津市宁河区芦台第一中学校联考期末)已知函数.(1)若是的极值点,求的值;(2)求函数的单调区间;(3)若函数在上有且仅有个零点,求的取值范围.【答案】(1)1(2)答案见解析(3).【分析】(1)由题意,求导得,然后根据,即可得到结果;(2)由题意,
4、求导得,然后分与两种情况讨论,即可得到结果;(3)由题意,构造函数,将函数零点问题转化为两个图像交点问题,结合图像即可得到结果.【详解】(1)因为则,即,所以,经检验符合题意(2),则.当时,在上单调递增;当时,由,得,若,则;若,则.当时,的单调递增区间为,单调递减区间为.综上所述,当时,函数的增区间为;当时,函数的增区间为,减区间为.(3)当时,由可得,令,其中,则直线与函数在上的图像有两个交点,当时,此时函数单调递增,当时,此时函数单调递减.所以,函数的极大值为,且,如下图所示:由图可知,当时,直线与函数在上的图像有两个交点,因此,实数的取值范围是.4(2023全国高三专题练习)已知函数
5、.(1)求曲线在点处的切线的方程;(2)若函数在处取得极大值,求的取值范围;(3)若函数存在最小值,直接写出的取值范围.【答案】(1)(2)(3)【分析】(1)先求导后求出切线的斜率,然后求出直线上该点的坐标即可写出直线方程;(2)根据函数的单调性和最值分类讨论;(3)分情况讨论,根据函数的单调性和极限求解.【详解】(1)解:由题意得:,故曲线在点处的切线的方程.(2)由(1)得要使得在处取得极大值,在时应该,在时应该,故且,解得且,解得当时,满足题意;当时,不满足题意;综上:的取值范围为.(3)可以分三种情况讨论:若,在上单调递减,在单调递增,在上单调递减,无最小值;若时,当时,趋向时,趋向
6、于0;当 ,要使函数取得存在最小值,解得,故 处取得最小值,故的取值范围.若时,在趋向时,趋向于0,又故无最小值;综上所述函数存在最小值, 的取值范围.5(2023春黑龙江高二富锦市第一中学校考阶段练习)已知函数.(1)讨论的极值点的个数;(2)若函数有两个极值点,证明:.【答案】(1)答案见解析(2)证明见解析【分析】(1)的极值点的个数等价于的解的个数,分离参数得,构造函数,求导分析,作出其图象,数形结合可得的极值点的个数;(2)由(1)可知,设,则,由得,取对数得,同理,进一步分析可得.最后利用分析法与换元法,将问题转化证明,即可.【详解】(1)解:由题意得,即,故令,所以函数的极值点的
7、个数的等价于与的交点个数. ,得;得;所以在上单调递减,在上单调递增,所以,因为当趋近于时,趋近于,当趋近于时,趋近于,所以的大致图象如图:由图可得,当时,恒成立,函数单调递增,极值点的个数为0;当时,与的交点个数有两个,分别设为且,当时,时,故函数有两个极值点;当时,与的交点个数有两个,不妨设为 ,则当,当时,故函数有1个极值点.(2)证明:因为函数f(x)有两个极值点,由(1)可知设,则,显然,所以,由极值点的概念知, ,故,所以,同理,两式相减得,即.另一方面,要证,只需证,即因为,所以,故上式可化为,即令,则,上式即为,.令,则,故为减函数,所以,即,原命题得证.【点睛】本题考查利用导
8、数研究函数的极值点,利用导数证明不等式;考查分类讨论思想,运算求解能力,是难题.本题第二问解题的关键在于借助第一问的结论得,进而根据极值点的导数值为0等价转换得,进而将问题转化为,再结合换元法证明,即可.6(2023陕西西安交大附中校考模拟预测)已知函数.(1)当时,求的单调区间;(2)若函数恰有两个极值点,记极大值和极小值分别为,求证:.【答案】(1)单调递增区间为、,递减区间为;(2)证明过程见解析.【分析】(1)利用函数的导数性质进行求解即可;(2)根据极值的定义,结合导数的性质进行证明即可.【详解】(1)当时,当时,单调递增,当时,单调递减,当时,单调递增,所以函数的单调递增区间为、,
9、递减区间为;(2),因为函数恰有两个极值点,所以方程有两个不相等的实根,设为且,因为函数当时图象关于直线对称,所以,即,因为,所以, 当时,单调递增,当时,单调递减,当时,单调递增,所以分别是函数的极大值点和极小值点,即,于是有,因为,所以,所以,而,所以设,当时,单调递减,当时,单调递增,所以当时,函数有最小值,即,因此有,即.【点睛】关键点睛:根据极值的定义,构造新函数,利用导数研究新函数的单调性是解题的关键.7(2023江苏无锡辅仁高中校考模拟预测)已知函数,(1)求函数的极值点;(2)若恒成立,求实数的取值范围【答案】(1)是的极大值点,无极小值点(2)【分析】(1)首先利用导数判断函
10、数的单调区间,再确定函数的极值点;(2)解法一,首先构造函数,再根据函数的导数,判断函数的最大值,即可求解;解法二,首先证明,即可得,即,不等式恒成立,转化为,即可求解.【详解】(1)由已知可得,函数的定义域为,且,当时,;当时,所以的单调递增区间为,单调递减区间为,所以是的极大值点,无极小值点(2)解法一:设,则,令,则对任意恒成立,所以在上单调递减又,所以,使得,即,则,即因此,当时,即,则单调递增;当时,即,则单调递减,故,解得,所以当时,恒成立解法二:令,当时,;当时,所以在上单调递减,在上单调递增,所以,即因为,所以,当时等号成立,即,当时等号成立,所以的最小值为1若恒成立,则,所以
11、当时,恒成立8(2023春四川成都高二四川省成都列五中学校考阶段练习)设是函数的一个极值点,曲线在处的切线斜率为8.(1)求的单调区间;(2)若在闭区间上的最大值为10,求的值.【答案】(1)单调递增区间是和,单调递减区间是(2)4【分析】(1)求导后,根据求出,再利用导数可求出单调区间;(2)根据(1)中函数的单调性求出最值,结合已知的最值列式可求出结果.【详解】(1),由已知得,得,解得于是,由,得或,由,得,可知是函数的极大值点,符合题意,所以的单调递增区间是和,单调递减区间是.(2)由(1)知,因为在区间上是单调递减函数,在上是单调递增函数,又,所以的最大值为,解得.9(2023春宁夏
12、银川高二银川唐徕回民中学校考阶段练习)已知函数,其中(1)若,求函数的极值;(2)讨论函数的单调性【答案】(1)不存在极大值;存在极小值,且极小值为;(2)见解析【分析】(1)由导数得出单调性,进而得出极值;(2)求导,讨论和的大小关系,得出函数的单调性【详解】(1)若,则,令,得当时,;当时,所以,在区间上单调递减,在区间上单调递增不存在极大值;存在极小值,且极小值为(2),若,即,则令,得当时,;当时,所以,在区间上单调递减,在区间上单调递增若,即,则令,得或此时,的单调性如下表所示:x1+00+极大值极小值若,则当时,当且仅当时,等号成立此时,在区间上单调递增若,即,则令,得或此时,的单
13、调性如下表所示:x1+00+极大值极小值综上:时,在区间上单调递减,在区间上单调递增;时,在区间,上单调递增,在区间上单调递减;时,在区间上单调递增时,在区间,上单调递增,在区间上单调递减;【点睛】关键点睛:在判断函数的单调性时,关键在于讨论和的大小关系,利用导函数的正负来判断单调性.10(2023全国高三专题练习)在锐角中,角的对边分别为,且,依次组成等差数列.(1)求的值;(2)若,求的取值范围.【答案】(1)2(2)【分析】(1)根据,成等差数列结合三角恒等变换可得,由正弦定理即可求得的值;(2)由(1)得,根据锐角三角形结合余弦定理可得的取值范围,将转化为,令,设根据函数单调性确定函数
14、取值范围,即得的取值范围.【详解】(1)由条件得: ,所以,由正弦定理得:,所以.(2)及,则,角一定为锐角,又为锐角三角形,所以由余弦定理得:,所以,即,解得:,又,所以. 又 ,令,则,所以在上递增,又,所以的取值范围是.11(2023江苏淮安江苏省盱眙中学校考模拟预测)已知函数,.(1)讨论的单调性;(2)若,求证:.【答案】(1)答案见解析(2)证明见解析【分析】(1)先求导,然后对参数进行分类讨论.(2)利用求导及零点定理及构造法解函数不等式.【详解】(1)因为,所以若,则,所以当时,单调递减,当时,单调递增若,则,所以当时,单调递减,当或时,单调递增;若,则,在上单调递增;若,则,
15、所以当时,单调递减,当或时,单调递增.综上,当时,在上单调递减,在上单调递增;当时,在上单调递减,在,上单调递增;当时,在上单调递增;当时,在上单调递减,在,上单调递增.(2)因为,所以,即,设则,易知在上单调递增因为,所以,所以存在,使得所以,在上单调递减,在上单调递增所以设,则,在上单调递增,所以所以,即.12(2023春新疆昌吉高三校考阶段练习)已知函数,.(1)当时,求曲线在处的切线方程;求证:在上有唯一极大值点;(2)若没有零点,求的取值范围.【答案】(1);证明见解析(2)【分析】(1)利用导数求出切线的斜率,直接求出切线方程;令,利用导数判断出在上有唯一零点,利用列表法证明出在上
16、有唯一极大值点;(2)令.对a分类讨论:,得到当时,无零点;,无零点,符合题意.【详解】(1)若,则,.在处,.所以曲线在处的切线方程为.令,在区间上,则在区间上是减函数.又,所以在上有唯一零点.列表得:+-极大值所以在上有唯一极大值点.(2),令,则.若,则,在上是增函数.因为,所以恰有一个零点.令,得.代入,得,解得.所以当时,的唯一零点为0,此时无零点,符合题意.若,此时的定义域为.当时,在区间上是减函数;当时,在区间上是增函数.所以.又,由题意,当,即时,无零点,符合题意.综上,的取值范围是.【点睛】导数的应用主要有:(1)利用导函数几何意义求切线方程;(2)利用导数研究原函数的单调性
17、,求极值(最值);(3)利用导数求参数的取值范围.13(2023秋重庆万州高三重庆市万州第二高级中学校考期末)已知函数(1)若曲线在点处的切线斜率为,求的值;(2)若在上有最大值,求的取值范围.【答案】(1)(2)【分析】(1)由已知可得,即可求得实数的值;(2)分、三种情况讨论,利用导数分析函数的单调性,利用函数的最值与极值的关系可求得实数的取值范围.【详解】(1)解:函数的定义域为,由已知可得,解得.(2)解:因为,令.当时,对任意的,恒成立,则,此时函数在上单调递减,没有最大值;当时,在上单调递减,则,则,此时函数在上单调递减,没有最大值;当时,方程的两根分别为,由可知,列表如下:增极大
18、值减所以函数在处取得最大值,综上所述,实数的取值范围是.14(2023全国高三专题练习)已知函数.(1)求证:;(2)若函数无零点,求a的取值范围.【答案】(1)证明见解析;(2).【分析】(1)求出,讨论其符号后可得函数的单调性,结合原函数的最值可得不等式成立.(2)分三种情况讨论,当时求出,利用导数可得函数最大值,根据无零点建立不等式求解,当时,可得满足无零点.【详解】(1),则当时,当时,故在上为增函数,在上减函数,故即.(2),故,当时,在定义域上无零点;当时,故,所以当时,当时,故在上为增函数,在上减函数, 因为函数无零点,故,即;当时,因为,所以,即,所以在定义域上无零点.综上,的
19、取值范围是.15(2023河北校联考一模)已知函数(1)当时,求的单调区间;(2)若,不等式恒成立,求实数a的取值范围【答案】(1)在上单调递减,在上单调递增;(2).【分析】(1)当时,对函数求二阶导可以得到二阶导大于等于零,即,时,即可得到答案.(2)根据题意有不等式恒成立令,则等价于不等式恒成立,若,不等式(*)显然成立,此时若时,不等式(*)等价于.求出的最小值即可得到答案.【详解】(1),所以是的一个零点又令,则,时,在,单调递减;在单调递增(2)不等式在R上恒成立,即不等式恒成立令,则等价于不等式恒成立,若,不等式(*)显然成立,此时若时,不等式(*)等价于设,当时,令,则,在上单
20、调递减,在单调递增,在单调递增,综上所述,满足题意的实数a的取值范围为16(2023青海西宁统考一模)已知函数,.(1)讨论的单调性;(2)任取两个正数,当时,求证:.【答案】(1)答案见解析;(2)证明见解析.【分析】(1)根据函数解析式求出定义域以及导数,对参数进行讨论,根据导函数的正负取值情况得出函数的单调性;(2)求出,运用分析法将需要证明成立的不等式转化,再利用换元法写出表达式,利用导数研究函数的单调性,进而证明原不等式成立.【详解】(1).当时,令,得;令,得.所以在上单调递增,在上单调递减.当,即时,令,得或;令,得.所以在,上单调递增,在上单调递减.当,即时,恒成立,所以在上单
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