高三数学 导数大题20道训练
文数20道导数大题
1. 已知函数33
1)(23
+++=
x bx ax x f ,其中a≠0. (1)当a,b 满足什么条件时,f(x)取得极值
(2)已知a >0,且f(x)在区间(0,1]上单调递增,试用a 表示出b 的取值范围. 2. 已知a 为实数,函数2()(1)()f x x x a =++.
(Ⅰ) 若(1)0f '-=,求函数()f x 在定义域上的极大值和极小值; (Ⅱ) 若函数()f x 的图象上有与x 轴平行的切线,求a 的取值范围. 3. 已知a ∈R ,函数()32
11232
f x x ax ax =-
++(x ∈R ). (Ⅰ)当1a =时,求函数()f x 的单调递增区间;
(Ⅱ)若函数()f x 能在R 上单调递减,求出a 的取值范围;若不能,请说明理由; (Ⅲ)若函数()f x 在[]1,1-上单调递增,求a 的取值范围.
4. 已知0a >,函数2
()2(1)ln (31)2x f x a a x a x
=++-+。
(1)若函数()f x 在1x =处的切线与直线30y x -=平行,求a 的值; (2)讨论函数()f x 的单调性;
(3)在(1)的条件下,若对任意[1,]x e ∈,
2
()60f x b b --≥恒成立,求实数b 的取值组成的集合。
5设cx bx ax x f ++=2
3
)(的极小值是5-, 其导函数的图象如图所示. (1)求)(x f 的解析式;
(2)若对任意的??
????∈e e x ,1都有m x x x f +-≥ln 3)(3
恒成立,
求实数m 的取值范围.
6. 已知函数
43
211()2.43f x x ax x b =
+++
(1)若函数()0,f x x a =仅有一个极值点求实数的取值范围;
(2)若对任意的[1,1],()0[1,1]a f x x ∈-≤∈-不等式当时恒成立,求实数b 的取值范围。
7. 已知函数3
2
1()22
f x x x x =-
-. (Ⅰ)求()f x 的极值;
(Ⅱ)当[12]x ∈-,时,()f x m <恒成立,求实数m 的取值范围. 8. 已知函数223
1()(1)(,).3
f x x ax a x b a b R =
-+-+∈ (I )若()y f x =的图象在点(1,(1)f )处的切线方程为30x y +-=,求实数a b 、的值. (II )当0a ≠时,若()f x 在(-1,1)上不单调...,求实数a 的取值范围. 9.已知函数f(x)=x 3
-ax 2
-1(a ≠0).
(I )求函数f(x)的单调区间;
(Ⅱ)当a>0时,若过原点(0,0)与函数f(x)的图象相切的直线恰有三条,求实数a 的取值范围.
10. 已知函数c bx x g ax x x f +=+=2
3)(2)(与的图像都过点P (2,0),且在点P 处有相
同的切线。
(1)求实数a 、b 、c 的值;
(2)设函数)(],2[)(),()()(m h m x F x g x f x F 上的最小值在求-+=
11. 设定义在R 上的函数3
2
()f x ax bx cx =++,当x =f (x )取得极大值,并且函数y=f ′(x )为偶函数.
(Ⅰ)求f (x )的表达式;
(Ⅱ)若函数y=f (x )的图像的切线斜率为7,求切线的方程.
12. 设函数)
()1(31
)(223R x x m x x x f ∈-++-=。
(1)当方程0)(=x f 只有一个实数解时,求实数m 的取值范围; (2)当1=m 时,求过点))0(,0(f 作曲线)(x f y =的切线的方程; (3)若m >0且当[]3,1m x -∈时,恒有0)(≤x f ,求实数m 的取值范围。 13. 已知函数3
()3(0)f x x ax b a =-+≠.
(1)若曲线()y f x =在点(2,())f x 处与直线8y =相切,求,a b 的值;
(2)求函数()f x 的单调区间与极值点。
14. 设函数5)(23+++=bx ax x x f ,已知当3
2
=x 时,)(x f y =有极值,
且曲线)(x f y =在))1(1(f , 处的切线斜率为3.
(1)求函数)(x f 的解析式;
(2)求)(x f y =在[]14,
-上的最大值和最小值. 15. 已知函数),()(2
3R b a bx ax x x f ∈++=的图象过点)2,1(P ,且在点P 处的切线斜率为8.
(1)求b a ,的值;
(2)求函数)(x f 的单调区间;
16. 设函数3
2
2
()21f x x mx m x m =---+-(其中2m >-)的图象在2x =处的切线与直线512y x =-+平行. (1)求m 的值;
(2)求函数)(x f 在区间[0,1]的最小值;
(3)若0a ≥,0b ≥,0c ≥ ,且1a b c ++=,试根据上述(1)、(2)的结论证
明:
2229
11110
a b c a b c ++≤
+++. 17. 已知函数.36)2(2
3)(2
3-++-=x x a ax x f
(I )当a > 2时,求f (x )的极小值; (II )讨论方程f (x ) = 0的根的个数.
18.已知定义在R 上的函数
)3()(2
-=ax x x f ,其中a 为常数. (I )若x=1是函数)(x f 的一个极值点,求a 的值;
(II )若函数)(x f 在区间(-1,0)上是增函数,求a 的取值范围; 19. 已知函数2
2
()ln ()f x x a x ax a R =-+∈. (Ⅰ)当1a =时,证明函数()f x 只有一个零点;
(Ⅱ)若函数()f x 在区间()1,+∞上是减函数,求实数a 的取值范围.
20. 已知函数)0(14)1(3
1)(23
>++++=
a x x a ax x f (Ⅰ)求)(x f 的单调区间;
(Ⅱ)若对于任意的]0,2[-∈x ,总有)(x f ≤2,求a 的取值范围。
参考答案
1.解:(1)f′(x)=ax 2+2bx+1, 当(2b)2-4a≤0时无极值, 当(2b)2-4a >0,即b 2>a 时,
f′(x)=ax 2+2bx+1=0有两个不同的解,即a a b b x ---=21,a
a
b b x -+-=2
2,
因此f′(x)=a(x-x 1)(x-x 2).
x (-∞,x 1) x 1 (x 1,x 2) x 2 (x 2,+∞) f′(x) + 0 - 0 + f(x)
极大值
极小值
由此表可知f(x)在点x 1,x 2处分别取得极大值和极小值. x (-∞,x 2) x 2 (x 2,x 1) x 1 (x 1,+∞) f′(x) -
0 +
0 -
f(x)
极小值
极大值
由此表可知f(x)在点x 1,x 2处分别取得极大值和极小值. 综上所述,当a 和b 满足b 2>a 时,f(x)能取得极值.
(2)解法一:由题意f′(x)=ax 2+2bx+1≥0在区间(0,1]上恒成立,
即x ax b 21
2-
-≥,x ∈(0,1]. 设x
ax x g 21
2)(-
-=,x ∈(0,1]. ①当
a
1∈(0,1],即a≥1时,
a a x ax x g -=-≤+-=4
2)212(
)(, 等号成立的条件为a
x 1=
∈(0,1],
[g(x)]最大值=a a
g -=)1(
,
因此a b -≥. ②当
11>a
,即0<a <1时,
021212)('2
2
2>--=+-=x ax x a x g ,
所以g(x)在(0,1]上单调递增, [g(x)]最大值=g(1)=2
1
212+-
=--a a , 所以2
1+-
≥a b . 综上所述,当a≥1时, a b -≥; 当0<a <1时, 2
1
+-
≥a b . 解法二:由题意f′(x)=ax 2+2bx+1≥0在区间(0,1]上恒成立,
所以x ax b 21
2-
-≥,x ∈(0,1]. 设x ax x g 21
2)(-
-=,x ∈(0,1], 则2
21
2)('x a x g +-=.
令g′(x)=0, 得a
x 11=
或a
x 12-
= (舍去).
当
a
1∈(0,1),即a >1时,
由于x ∈(0,
a 1)时g′(x)>0;x ∈(
a 1,1]时,g′(x)<0,
即g(x)在(0, a
1)上单调递增,在(a
1,1]上单调递减.
所以[g(x)]最大值=a a
g -=)1(
,
因此a b -≥.
当
a
1∈[1,+∞),即a ∈(0,1]时,
由于x ∈(0,1]时,g′(x)≥0,即g(x)在(0,1]上单调递增, 所以[g(x)]最大值=g(1)=2
1
+-a , 因此2
1
+-
≥a b . 综上所述,当a >1时, a b -≥;当0<a≤1时, 2
1
+-
≥a b . 2. 解:(Ⅰ)∵(1)0f '-=,∴3210a -+=,即2a =.
∴2
1()3413()(1)3
f x x x x x '=++=++.
… 2分
由()0f x '>,得1x <-或1
3
x >-;
由()0f x '<,得1
13
x -<<-.
… 4分
()f x 在1x =-取得极大值为(1)2f -=;
()f x 在13x =-取得极小值为150
()327
f -=
. … 8分 (Ⅱ) ∵32()f x x ax x a =+++,∴2()321f x x ax '=++.
∵函数()f x 的图象上有与x 轴平行的切线,∴()0f x '=有实数解. … 10分
∴244310a =-??≥D ,∴23a ≥,即 a a ≤≥
或.
因此,所求实数a 的取值范围是()-∞-+∞U ,
. … 14分 3. 解: (Ⅰ) 当1a =时,()32
11232
f x x x x =-
++, 2
()2f x x x '∴=-++. …… 2分
令()0f x '>,即2
20x x -++>,
即2
20x x --<,解得12x -<<.
∴函数()f x 的单调递增区间是()1,2-. …… 4分
(Ⅱ) 若函数()f x 在R 上单调递减,则()0f x '≤对x ∈R 都成立,
即2
20x ax a -++≤对x ∈R 都成立, 即2
20x ax a --≥对x ∈R 都成立.
280a a ∴?=+≤, …… 7分
解得80a -≤≤.
∴当80a -≤≤时, 函数()f x 在R 上单调递减. …… 9分
(Ⅲ) 解法一:Q 函数()f x 在[]1,1-上单调递增, ()0f x '∴≥对[]1,1x ∈-都成立,
∴220x ax a -++≥对[]1,1x ∈-都成立.
()22a x x ∴+≥对[]1,1x ∈-都成立,
即2
2
x a x +≥对[]1,1x ∈-都成立. …… 11分
令()2
2x g x x =+, 则()()()()
222
224()22x x x x x g x x x +-+'==++. 当10x -<≤时,()0g x '<;当01x <≤时,()0g x '>.
()g x ∴在[]1,0-上单调递减,在[]0,1上单调递增. ()()1
11,13
g g -==Q ,
()g x ∴在[]1,1-上的最大值是()11g -=.
1a ∴≥. …… 14分
解法二:Q 函数()f x 在[]1,1-上单调递增, ()0f x '∴≥对[]1,1x ∈-都成立,
∴220x ax a -++≥对[]1,1x ∈-都成立.
即2
20x ax a --≤对[]1,1x ∈-都成立. …… 11分
令()2
2g x x ax a =--,则()()1120,
1120.
g a a g a a =--≤???
-=+-≤??
解得1,31.
a a ?
≥???≥?
1a ∴≥. …… 14分
4. (1)
)0()
1()('>-=
x x x a x f ,
当0>a 时,)(x f 的单调增区间为
(]0,1,减区间为[)1,+∞;当0 区间为 [)1,+∞,减区间为(]0,1;当0=a 时,)(x f 不是单调函数. (2) 12)2('=- =a f 得2-=a ,32ln 2)(-+-=x x x f ∴x x m x x g 2)22()(23-++=, ∴ 2)4(3)('2 -++=x m x x g ∵)(x g 在区间)3,(t 上总不是单调函数,且()02'g =-∴? ??><0)3('0 )('g t g 由题意知:对于任意的]2,1[∈t ,'()0g t <恒成立, 所以,'(1)0 '(2)0'(3)0 g g g ? ?>?,∴9337 -<<-m (3)令1-=a 此时3ln )(-+-=x x x f ,所以2)1(-=f , 由(Ⅰ)知3ln )(-+-=x x x f 在),1(+∞上单调递增, ∴当),1(+∞∈x 时)1()(f x f >,即01ln >-+-x x . ∴1ln - ∵2,N*n n ≥∈,则有1ln 0-< n n n n 1 ln 0-<< ln 2ln 3ln 4ln 12311 (2,N )234234n n n n n n n *-∴ ???????=≥∈L L 5. 解:(1)c bx ax x f ++='23)(2 ?? ? ??-=++==++='=+-=-'5)1(0 23)1(0627)3(c b a f c b a f c b a f ?9,3,1-===c b a . ∴x x x x f 93)(2 3 -++=.…………………………………………………6分 (2)m x x x f +-≥ln 3)(3对任意的?? ????∈e e x ,1都恒成立 ?x x x m ln 3932+-≤对任意的?? ? ???∈e e x ,1都恒成立 令x x x x ln 393)(2 +-=?,则x x x x x x 396396)(2+-=+-='?=x x x ) 1)(12(3--, 令0)(='x ?,解得2 1 1= x ,12=x ………………………10分 当x 变化时,)(),(x x ??'的变化情况如下表: ∵)1(6393)1(2??=->--= e e e ,∴)(x ?在1=x 处取得?? ? ???∈e e x ,1的最小值,6)1(-=?,∴6-≤m . ………………………14分 6. 解:(1) 322 ()4(4)f x x ax x x x ax '=++=++, (2分) 依题意知2 40x ax ++≥恒成立。 (3分) 因此 2 160,4 4.a a ?=-≤-≤≤即 (4分) 故实数a 的取值范围是[—4,4]。 (5分) (2)因为当[1,1]a ∈-时, 22160,40.a x ax ?=-<++>所以 (6分) 于是当0,()0;0,()0;x f x x f x ''<<>>时当时 (7分) ()[1,0]f x -所以在为减函数,在[0,1]上为增函数。 (8分) 要使()0[1,1]f x x ≤∈-在上恒成立, 只需满足1(1)20,431(1)20,43a f b a f b ? =+++≤??? ?-=-++≤?? (10分) 即9,349,34a b a b ?≤--??? ?≤-?? (12分) 因为 31 11,,12a b -≤≤≤- 所以 故实数b 的取值范围是 31(,]. 12-∞- (14分) 7. 解:(Ⅰ).解2'()320f x x x =-->得2 3 x <-或1x > (3分) 解2'()320f x x x =--<得2 1 x -<<,如下表 当23x =- 时,2227 y =极大 (7分) 当1x =时,2 3 -=极小y (8分) (Ⅱ).由(Ⅰ)知,)(x f 在区间2 ()3-∞-,和(1)+∞,上递增,在区间2(1)3 -,上递减, ∵27 22 )32(= -f , 2)2(=f (10分) ∴当[12]x ∈-,时,()f x 最大值是2,(12分) 若()f x m <恒成立,须2m > (13分) ∴m 范围是(2)+∞, 。(14分) 8. 解:(I )依题意,03)1(1=-+f .2)1(=∴f 即03 8 ,131222=-+-+-+-= b a a b a a . ……………………………2分 03=-+y x 切线Θ的斜率为-1, .1,012,1)1('2==+--=∴a a a f 即 …………………………4分 代入解得.3 8 = b …………………………6 分 (Ⅱ) 因为函数)(x f 在区间(-1,1)上不单调, 所以方程)('x f =0在(-1,1)上有解. ………………………8分 因为()[][]2221(1)(1)f x x ax a x a x a '=-+-=--?-+ 所以111111a a -<-<-<+<或 …………………………10分 (2,0)(0,2).a ∴∈-U ……………………………12分 9. .解(Ⅰ),23)(2 ' ax x x f -=由3022 =-ax x 得0=x 或3 2a x =,……………2分 若0>a ,当,32a x >或0 为增函数,在)3 2,0(a 上为减函数;…………………………………………………………4分 若0 x <或0>x 时,,0)('>x f 所以当0 为增函数;,在)0,3 2(a 上为减函数. ………………………………………………………6分 (Ⅱ)依题意设切点为(00,y x ),则切线方程为x ax x y )23(02 0-=, ∵切点在切线和)(x f y =的图象上,则00200)23(x ax x y -=,12 0300--=ax x y , ∴0122 030=+-ax x , 由题意知满足条件的切线恰有三条, 则方程0122 3=+-ax x 有三个不同的解……………………………………..8分 令ax x x g ax x x g 26)(, 12)(2'2 3-=+-=, 由0)(' =x g 得0=x 或3 a x = , ∵0>a ,分析可知)(x f 在),3 (),0,(+∞-∞a 上为增函数, 在)3 ,0(a 上为减函数;…………………………………………………………10分 又当0=x 时,)(x g 的极大值为1,恒大于0,当3 a x =时,)(x g 的极小值为2713a -, ∴只需027 13 <-a 即可,∴.3>a ………………………………………………12分 故a 的取值范围为(3,+∞). 10. 解:(1)) (),(x g x f Θ的图象过 P (2,0), 8,02220)2(3-==?+?=∴a a f 即…………2分 .04:,0)2(=+?=c b g 即………………4分 又)(),(x g x f Θ在P 处有相同的切线: .16,3,164-===c b b 16.4,8-==-=∴c b a ……………………6分 (2),886)(,16842)(2 2 3 -+='--+=x x x F x x x x F 解不等式.3 2 2,0886)(2 ≥ -≤≥-+='x x x x x F 或得 即单调增区间为),3 2 [],2,(+∞--∞。 同理,由]3 2,2[,322,0)(-≤≤-≤'即单调减区间为得x x F …………8分 因此,当)()(,3 2 2min m h x F m =≤ <-时 1684223--+=m m m ……………………12分 当.27 512)32()(,32min -==> h x h m 时……………………14分 11.解:∵2 '()32f x ax bx c =++为偶函数,∴ f ?(?x ) = f ?(x ), ∴3ax 2 ?2bx + c= 3ax 2 +2bx + c,∴2bx =0对一切x ? R 恒成立, ∴ b =0,∴f (x )=ax 3+cx .(2分) 又当2 2 x =- 时,f (x )取得极大值23. ∴22()2'()0f f ?-=???? -=??,解得?????a =23,c =-1, ∴f (x )=2 3 x 3-x ,f (x )=2x 2-1.(6分) (2)设切点为00(,)x y ,则有2 002172x x -=?=±,对应103 y =±.(9分) 所以切线方程为107(2)3y x ±=±,化简得:3273y x =±.(12分) 12. 解:(Ⅰ)()()()32222111133f x x x m x x x x m ?? =- ++-=-++- ??? . Q 方程()0f x =只有一个实数解,() 221 103 x x m ∴-++-=没有实数解. () 24113m ∴?=+-<0,解得11 22 m -<<. 所以,当方程()0f x =只有一个实数解时,实数m 的取值范围是 ?? ? ??-21,21.……………………4分 (Ⅱ)当1m =时,()3 213 f x x x =-+,()'22f x x x =-+,设切点为()00,x y , 切线方程设为()()' 000y y f x x x -=-,即()()322 00000123 y x x x x x x ??--+=-+- ?? ? . 将原点代入,得()()3220000010203x x x x x ?? --+=-+- ??? , 解得0030,2 x x ==或. 因 此 过 ()()0f 0,作 曲 线 () y f x =的切线的方程为 0y =,或3-4=0x y .……………………8分 (Ⅲ)由()()()11122 2 -+---=-++-='m x m x m x x x f . 因为m m m ->+>11,0所以. 所以)(x f 在)1,(m --∞和),1(+∞+m 内单调递减,在)1,1(m m +-内单调递增. ……………10分 (1)当m +≤13,即2≥m 时,()x f 在区间[]3,1m -上是增函数, ()()3332max -==m f x f . ???≤-≥∴. 033,22 m m 无 解. ………………………………………………………………………………12分 (2)当31≤+m ,即20≤ ()=∴max x f )1(m f +=3 13223-+m m . ??? ??≤-+≤<∴.0313 2, 202 3m m m 解得210≤ 上 , m 的取值范围为 ?? ? ??21,0. ………………………………………………………………………14分 13. 解:(Ⅰ)()'233f x x a =-, ∵曲线()y f x =在点(2,())f x 处与直线8y =相切, ∴()() ()' 20340 4,24.86828f a a b a b f ?=-=?=????????=-+==?????…………………5分 (Ⅱ)∵()()()'230f x x a a =-≠, 当0a <时,()' 0f x >, ()f x 在(),-∞+∞上单调递增,此时函数()f x 没有极值点. 当0a >时,由( )'0f x x =?= 当(,x ∈-∞时,()' 0f x >,函数()f x 单调递增, 当(x ∈时,()' 0f x <,函数()f x 单调递减, 当)x ∈+∞时,()' 0f x >,函数()f x 单调递增, ∴此时x =()f x 的极大值点,x =()f x 的极小值点.……………12分 14.解:⑴b ax x x f ++='23)(2, 由题意得?? ???=+?+?='=+?+?=', ,31213)1(0322)32(3)32 (22b a f b a f 解得???-==,,42b a 所以542)(23+-+=x x x x f . ⑵由⑴知)23)(2(443)(2-+=-+='x x x x x f 令0)(='x f ,得3 2221= =x x , )()(x f x f 、'的变化情况如下表: 所以)(x f 在[]14, -上的最大值为13,最小值为11- 15. (1)解:∵函数)(x f 的图象过点)2,1(P ,∴2)1(=f .∴1=+b a . ① 又函数图象在点P 处的切线斜率为8,∴ 8)1('=f , 又b ax x x f ++=23)('2 ,∴52=+b a . ② 解由①②组成的方程组,可得3,4-==b a . (2)由(1)得383)('2 -+=x x x f ,令0)('>x f ,可得3 1 3> - 1 3<<-x . ∴函数)(x f 的单调增区间为),31(),3,(+∞--∞,减区间为)3 1 ,3(-. 16. 解:(1) 因为2 2 ()34f x x mx m '=---, 所以2 (2)1285f m m '=---=- …2分 解得m=-1或m=-7(舍),即m=-1 …3分 (2)由2 ()3410f x x x '=-+-=,解得121 1,3x x == ……………4分 列表如下: 所以函数)(x f 在区间[0,1]的最小值为()327 f = …7分 (3)因为3 2 2 ()22(1)(2)f x x x x x x =-+-+=+- 由(2)知,当x ∈[0,1]时, 2 50(1)(2)27x x +-≥,所以2 127 (2)150 x x ≤-+, 所以 22 27 (2)150 x x x x ≤-+ …9分 当0a ≥,0b ≥,0c ≥,且1a b c ++=时, 01a ≤≤,01b ≤≤,01c ≤≤, 所以 ]-[]-[)c b (a 2)c b (a c)b (a c c b b a a 2222 22++=++++≤+++++50 27250271112 22 …10分 又因为 2222222()2223()a b c a b c ab bc ca a b c ++=+++++≤++, 所以2 2 2 1 3 a b c ++≥ …11分 故 109)31(25027c 1c b 1b a 1a 2 22=≤+++++-(当且仅当13a b c ===时取等号) …12分 17. 解(I ))1)(2 3 (36)2(33)(2 --=++-='x x a x a ax x f ,………………2分 12,2<∴>a a Θ 当.0)(,12 ,0)(,12<'<<>'>< x f x a x f x a x 时当时或 ………………4分 )1,2 (,),1(),2,()(a a x f 在内单调递增在+∞-∞∴内单调递减, 故.2 )1()(a f x f -=的极小值为 …………………………………………6分 (II )①当0)1(3,02 =--=x a 时,只有一根;…………………………7分 ②当0)(,12 ,12,0<'>>< x a a 时或当时, 当 02 )1()(.0)(,12>-=∴>'< f x f x f x a 极大值为时, 极小值0)(,0)2