高三数学一轮复习 函数与导数解析版)
数 学
B 单元 函数与导数
B1 函数及其表示 14.、[2014·安徽卷] 若函数f (x )(x ∈R )是周期为4的奇函数,且在[0,2]上的解析式为
f (x )=?
????x (1-x ),0≤x ≤1,sin πx ,1 16+sin π6=5 16 . 2.、[2014·北京卷] 下列函数中,定义域是R 且为增函数的是( ) A .y =e - x B .y =x 3 C .y =ln x D .y =|x | 2.B [解析] 由定义域为R ,排除选项C ,由函数单调递增,排除选项A ,D. 21.、、[2014·江西卷] 将连续正整数1,2,…,n (n ∈N *)从小到大排列构成一个数123…n ,F (n )为这个数的位数(如n =12时,此数为123456789101112,共有15个数字,F (12)=15),现从这个数中随机取一个数字,p (n )为恰好取到0的概率. (1)求p (100); (2)当n ≤2014时,求F (n )的表达式; (3)令g (n )为这个数中数字0的个数,f (n )为这个数中数字9的个数,h (n )=f (n )-g (n ),S ={n |h (n )=1,n ≤100,n ∈N *},求当n ∈S 时p (n )的最大值. 21.解:(1)当n =100时,这个数中总共有192个数字,其中数字0的个数为11,所以 恰好取到0的概率为p (100)=11 192 . (2)F (n )=?????n ,1≤n ≤9, 2n -9,10≤n ≤99, 3n -108,100≤n ≤999,4n -1107,1000≤n ≤2014. (3)当n =b (1≤b ≤9,b ∈N *),g (n )=0; 当n =10k +b (1≤k ≤9,0≤b ≤9,k ∈N *,b ∈N )时,g (n )=k ; 当n =100时,g (n )=11,即g (n )= ???? ?0,1≤n ≤9, k ,n =10k +b ,11,n =100. 1≤k ≤9,0≤b ≤9,k ∈N *,b ∈N , 同理有f (n )= ?????0,1≤n ≤8, k ,n =10k +b -1,1≤k ≤8,0≤b ≤9,k ∈N * ,b ∈N , n -80,89≤n ≤98, 20,n =99,100. 由h (n )=f (n )-g (n )=1,可知n =9,19,29,39,49,59,69,79,89,90, 所以当n ≤100时,S ={9,19,29,39,49,59,69,79,89,90}. 当n =9时,p (9)=0. 当n =90时,p (90)=g (90)F (90)=9171=1 19 . 当n =10k +9(1≤k ≤8,k ∈N *)时,p (n )=g (n )F (n )=k 2n -9=k 20k +9,由y =k 20k +9 关于k 单调递增,故当n =10k +9(1≤k ≤8,k ∈N *)时,p (n )的最大值为p (89)=8 169 . 又8169<119,所以当n ∈S 时,p (n )的最大值为119 . 3.[2014·山东卷] 函数f (x )=1 log 2x -1 的定义域为( ) A .(0,2) B .(0,2] C .(2,+∞) D .[2,+∞) 3.C [解析] 若函数f (x )有意义,则log 2x -1>0,∴log 2x >1,∴x >2. B2 反函数 5.[2014·全国卷] 函数y =ln(3 x +1)(x >-1)的反函数是( ) A .y =(1-e x )3(x >-1) B .y =(e x -1)3(x >-1) C .y =(1-e x )3(x ∈R ) D .y =(e x -1)3(x ∈R ) 5.D [解析] 因为y =ln(3 x +1),所以x =(e y -1)3.因为x >-1,所以y ∈R ,所以函数y =ln(3 x +1)(x >-1)的反函数是y =(e x -1)3(x ∈R ). B3 函数的单调性与最值 2.、[2014·北京卷] 下列函数中,定义域是R 且为增函数的是( ) A .y =e - x B .y =x 3 C .y =ln x D .y =|x | 2.B [解析] 由定义域为R ,排除选项C ,由函数单调递增,排除选项A ,D. 4.、[2014·湖南卷] 下列函数中,既是偶函数又在区间(-∞,0)上单调递增的是( ) A .f (x )=1 x 2 B .f (x )=x 2+1 C .f (x )=x 3 D .f (x )=2- x 4.A [解析] 由偶函数的定义,可以排除C ,D ,又根据单调性,可得B 不对. 19.、、、[2014·江苏卷] 已知函数f (x )=e x +e - x ,其中e 是自然对数的底数. (1)证明:f (x )是R 上的偶函数. (2)若关于x 的不等式mf (x )≤e - x +m -1在(0,+∞)上恒成立,求实数m 的取值范围. (3)已知正数a 满足:存在x 0∈[1,+∞),使得f (x 0) 0+3x 0)成立.试比较e a -1与a e - 1的大小,并证明你的结论. 19.解: (1)证明:因为对任意 x ∈R ,都有f (-x )=e -x +e -(-x )=e - x +e x =f (x ), 所以f (x )是R 上的偶函数. (2)由条件知 m (e x +e -x -1)≤e - x -1在(0,+∞)上恒成立. 令 t =e x (x >0),则 t >1,所以 m ≤-t -1 t 2-t +1 = - 1 t -1+1 t -1 + 1 对任意 t >1成立. 因为t -1+1 t -1 + 1≥2 (t -1)·1t - 1 +1=3, 所以 -1t -1+1t -1 + 1 ≥-1 3, 当且仅当 t =2, 即x = ln 2时等号成立. 因此实数 m 的取值范围是? ???-∞,-1 3. (3)令函数 g (x )=e x +1e x - a (-x 3+3x ),则g ′ (x ) =e x -1 e x +3a (x 2-1). 当 x ≥1时,e x -1 e x >0,x 2-1≥0.又a >0,故 g ′(x )>0,所以g (x )是[1,+∞)上的单调 递增函数, 因此g (x )在[1,+∞)上的最小值是 g (1)= e +e - 1-2a . 由于存在x 0∈[1,+∞),使e x 0+e -x 0-a (-x 30+ 3x 0 )<0 成立, 当且仅当最小值g (1)<0, 故 e +e -1 -2a <0, 即 a >e +e - 12 . 令函数h (x ) = x -(e -1)ln x -1,则 h ′(x )=1-e -1 x . 令 h ′(x )=0, 得x =e -1. 当x ∈(0,e -1)时,h ′(x )<0,故h (x )是(0,e -1)上的单调递减函数; 当x ∈(e -1,+∞)时,h ′(x )>0,故h (x )是(e -1,+∞)上的单调递增函数. 所以h (x )在(0,+∞)上的最小值是h (e -1). 注意到h (1)=h (e)=0,所以当x ∈(1,e -1)?(0,e -1)时,h (e -1)≤h (x ) 所以h (x )<0对任意的x ∈(1,e)成立. 故①当a ∈??? ?e +e -1 2,e ?(1,e)时, h (a )<0, 即a -1<(e -1)ln a ,从而e a - 1 1; ②当a =e 时,e a -1=a e - 1; ③当a ∈(e ,+∞)?(e -1,+∞)时,h (a )>h (e)=0,即a -1>(e -1)ln a ,故e a -1>a e - 1. 综上所述,当a ∈????e +e -1 2,e 时,e a -1 1;当a ∈(e ,+∞) 时,e a - 1>a e - 1. 15.、、[2014·四川卷] 以A 表示值域为R 的函数组成的集合,B 表示具有如下性质的函数φ(x )组成的集合:对于函数φ(x ),存在一个正数M ,使得函数φ(x )的值域包含于区间[-M ,M ].例如,当φ1(x )=x 3,φ2(x )=sin x 时,φ1(x )∈A ,φ2(x )∈B .现有如下命题: ①设函数f (x )的定义域为D ,则“f (x )∈A ”的充要条件是“?b ∈R ,?a ∈D ,f (a )=b ”; ②若函数f (x )∈B ,则f (x )有最大值和最小值; ③若函数f (x ),g (x )的定义域相同,且f (x )∈A ,g (x )∈B ,则f (x )+g (x )∈/B ; ④若函数f (x )=a ln(x +2)+x x 2+1 (x >-2,a ∈R )有最大值,则f (x )∈B . 其中的真命题有________.(写出所有真命题的序号) 15.①③④ [解析] 若f (x )∈A ,则函数f (x )的值域为R ,于是,对任意的b ∈R ,一定存在a ∈D ,使得f (a )=b ,故①正确. 取函数f (x )=x (-1<x <1),其值域为(-1,1),于是,存在M =1,使得函数f (x )的值 域包含于[-M ,M ]=[-1,1],但此时函数f (x )没有最大值和最小值,故②错误. 当f (x )∈A 时,由①可知,对任意的b ∈R ,存在a ∈D ,使得f (a )=b ,所以,当g (x )∈B 时,对于函数f (x )+g (x ),如果存在一个正数M ,使得f (x )+g (x )的值域包含于[-M ,M ],那么对于该区间外的某一个b 0∈R ,一定存在一个a 0∈D ,使得f (x )+f (a 0)=b 0-g (a 0),即f (a 0)+g (a 0)=b 0?[-M ,M ],故③正确. 对于f (x )=a ln(x +2)+x x 2+1 (x >-2),当a >0或a <0时,函数f (x )都没有最大值.要使 得函数f (x )有最大值,只有a =0,此时f (x )=x x 2+1 (x >-2).易知f (x )∈????-12,12,所以存在正数M =1 2,使得f (x )∈[-M ,M ],故④正确 21.、[2014·四川卷] 已知函数f (x )=e x -ax 2-bx -1,其中a ,b ∈R ,e =2.718 28…为自然对数的底数. (1)设g (x )是函数f (x )的导函数,求函数g (x )在区间[0,1]上的最小值; (2)若f (1)=0,函数f (x )在区间(0,1)内有零点,证明:e -2<a <1. 21.解:(1)由f (x )=e x -ax 2-bx -1,得g (x )=f ′(x )=e x -2ax -b ,所以g ′(x )=e x -2a . 当x ∈[0,1]时,g ′(x )∈[1-2a ,e -2a ]. 当a ≤1 2 时,g ′(x )≥0,所以g (x )在[0,1]上单调递增, 因此g (x )在[0,1]上的最小值是g (0)=1-b ; 当a ≥e 2 时,g ′(x )≤0,所以g (x )在[0,1]上单调递减, 因此g (x )在[0,1]上的最小值是g (1)=e -2a -b ; 当12<a <e 2 时,令g ′(x )=0,得x =ln(2a )∈(0,1), 所以函数g (x )在区间[0,ln(2a )]上单调递减,在区间(ln(2a ),1]上单调递增, 于是,g (x )在[0,1]上的最小值是g (ln(2a ))=2a -2a ln(2a )-b . 综上所述,当a ≤1 2 时,g (x )在[0,1]上的最小值是g (0)=1-b ; 当12<a <e 2 时,g (x )在[0,1]上的最小值是g (ln(2a ))=2a -2a ln(2a )-b ; 当a ≥e 2 时,g (x )在[0,1]上的最小值是g (1)=e -2a -b . (2)证明:设x 0为f (x )在区间(0,1)内的一个零点,则由f (0)=f (x 0)=0可知, f (x )在区间(0,x 0)上不可能单调递增,也不可能单调递减. 则g (x )不可能恒为正,也不可能恒为负. 故g (x )在区间(0,x 0)内存在零点x 1. 同理g (x )在区间(x 0,1)内存在零点x 2.故g (x )在区间(0,1)内至少有两个零点. 由(1)知,当a ≤1 2 时,g (x )在[0,1]上单调递增,故g (x )在(0,1)内至多有一个零点; 当a ≥e 2时,g (x )在[0,1]上单调递减,故g (x )在(0,1)内至多有一个零点,都不合题意. 所以12<a <e 2 . 此时g (x )在区间[0,ln(2a )]上单调递减,在区间(ln(2a ),1]上单调递增. 因此x 1∈(0,ln(2a )),x 2∈(ln(2a ),1),必有 g (0)=1-b >0,g (1)=e -2a -b >0. 由f (1)=0有a +b =e -1<2,有 g (0)=a -e +2>0,g (1)=1-a >0. 解得e -2<a <1. 所以,函数f (x )在区间(0,1)内有零点时,e -2<a <1. B4 函数的奇偶性与周期性 4.[2014·重庆卷] 下列函数为偶函数的是( ) A .f (x )=x -1 B .f (x )=x 2+x C .f (x )=2x -2-x D .f (x )=2x +2- x 4.D [解析] A 中,f (-x )=-x -1,f (x )为非奇非偶函数;B 中,f (-x )=(-x )2-x =x 2 -x ,f (x )为非奇非偶函数;C 中,f (-x )=2-x -2x =-(2x -2- x )=-f (x ),f (x )为奇函数;D 中, f (-x )=2- x +2x =f (x ),f (x )为偶函数.故选D. 14.、[2014·安徽卷] 若函数f (x )(x ∈R )是周期为4的奇函数,且在[0,2]上的解析式为 f (x )=? ????x (1-x ),0≤x ≤1,sin πx ,1 16+sin π6=5 16 . 5.[2014·广东卷] 下列函数为奇函数的是( ) A .2x -1 2x B .x 3sin x C .2cos x +1 D .x 2+2x 5.A [解析] 对于A 选项,令f (x )=2x -12x =2x -2-x ,其定义域是R ,f (-x )=2- x -2x =-f (x ),所以A 正确;对于B 选项,根据奇函数乘奇函数是偶函数,所以x 3sin x 是偶函数;C 显然也是偶函数;对于D 选项,根据奇偶性的定义,该函数显然是非奇非偶函数. 9.、[2014·湖北卷] 已知f (x )是定义在R 上的奇函数,当x ≥0时,f (x )=x 2-3x ,则函数g (x )=f (x )-x +3的零点的集合为( ) A .{1,3} B .{-3,-1,1,3} C .{2-7,1,3} D .{-2-7,1,3} 9.D [解析] 设x <0,则-x >0,所以f (x )=-f (-x )=-[(-x )2-3(-x )]=-x 2-3x . 求函数g (x )=f (x )-x +3的零点等价于求方程f (x )=-3+x 的解. 当x ≥0时,x 2-3x =-3+x ,解得x 1=3,x 2=1; 当x <0时,-x 2-3x =-3+x ,解得x 3=-2-7.故选D. 4.、[2014·湖南卷] 下列函数中,既是偶函数又在区间(-∞,0)上单调递增的是( ) A .f (x )=1 x 2 B .f (x )=x 2+1 C .f (x )=x 3 D .f (x )=2- x 4.A [解析] 由偶函数的定义,可以排除C ,D ,又根据单调性,可得B 不对. 15.[2014·湖南卷] 若f (x )=ln(e 3x +1)+ax 是偶函数,则a =________. 15.-32 [解析] 由偶函数的定义可得f (-x )=f (x ),即ln(e - 3x +1)-ax =ln(e 3x +1)+ax , ∴2ax =-ln e 3x =-3x ,∴a =-3 2 . 19.、、、[2014·江苏卷] 已知函数f (x )=e x +e - x ,其中e 是自然对数的底数. (1)证明:f (x )是R 上的偶函数. (2)若关于x 的不等式mf (x )≤e - x +m -1在(0,+∞)上恒成立,求实数m 的取值范围. (3)已知正数a 满足:存在x 0∈[1,+∞),使得f (x 0) 0+3x 0)成立.试比较e a -1与a e - 1的大小,并证明你的结论. 19.解: (1)证明:因为对任意 x ∈R ,都有f (-x )=e -x +e -(-x )=e - x +e x =f (x ), 所以f (x )是R 上的偶函数. (2)由条件知 m (e x +e -x -1)≤e - x -1在(0,+∞)上恒成立. 令 t =e x (x >0),则 t >1,所以 m ≤-t -1 t 2-t +1= - 1 t -1+1 t -1 + 1 对任意 t >1成立. 因为t -1+1 t -1 + 1≥2 (t -1)·1t - 1 +1=3, 所以 -1t -1+1t -1 + 1 ≥-1 3, 当且仅当 t =2, 即x = ln 2时等号成立. 因此实数 m 的取值范围是? ???-∞,-1 3. (3)令函数 g (x )=e x +1e x - a (-x 3+3x ),则g ′ (x ) =e x -1 e x +3a (x 2-1). 当 x ≥1时,e x -1 e x >0,x 2-1≥0.又a >0,故 g ′(x )>0,所以g (x )是[1,+∞)上的单调 递增函数, 因此g (x )在[1,+∞)上的最小值是 g (1)= e +e - 1-2a . 由于存在x 0∈[1,+∞),使e x 0+e -x 0-a (-x 30+ 3x 0 )<0 成立, 当且仅当最小值g (1)<0, 故 e +e -1 -2a <0, 即 a >e +e - 12 . 令函数h (x ) = x -(e -1)ln x -1,则 h ′(x )=1-e -1 x . 令 h ′(x )=0, 得x =e -1. 当x ∈(0,e -1)时,h ′(x )<0,故h (x )是(0,e -1)上的单调递减函数; 当x ∈(e -1,+∞)时,h ′(x )>0,故h (x )是(e -1,+∞)上的单调递增函数. 所以h (x )在(0,+∞)上的最小值是h (e -1). 注意到h (1)=h (e)=0,所以当x ∈(1,e -1)?(0,e -1)时,h (e -1)≤h (x ) 所以h (x )<0对任意的x ∈(1,e)成立. 故①当a ∈??? ?e +e -1 2,e ?(1,e)时, h (a )<0, 即a -1<(e -1)ln a ,从而e a - 1 1; ②当a =e 时,e a -1=a e - 1; ③当a ∈(e ,+∞)?(e -1,+∞)时,h (a )>h (e)=0,即a -1>(e -1)ln a ,故e a -1>a e - 1. 综上所述,当a ∈????e +e -1 2,e 时,e a -1 1;当a ∈(e ,+∞) 时,e a - 1>a e - 1. 12.[2014·全国卷] 奇函数f (x )的定义域为R .若f (x +2)为偶函数,且f (1)=1,则f (8)+f (9)=( ) A .-2 B .-1 C .0 D .1 12.D [解析] 因为f (x +2)为偶函数,所以其对称轴为直线x =0,所以函数f (x )的图像的对称轴为直线x =2.又因为函数f (x )是奇函数,其定义域为R ,所以f (0)=0,所以f (8)=f (- 4)=-f (4)=-f (0)=0,故f (8)+f (9)=0+f (-5)=-f (5)=-f (-1)=f (1)=1. 15.[2014·新课标全国卷Ⅱ] 偶函数y =f (x )的图像关于直线x =2对称,f (3)=3,则f (-1)=________. 15.3 [解析] 因为函数图像关于直线x =2对称,所以f (3)=f (1),又函数为偶函数,所以f (-1)=f (1),故f (-1)=3. 5.[2014·全国新课标卷Ⅰ] 设函数f (x ),g (x )的定义域都为R ,且f (x )是奇函数,g (x )是偶函数,则下列结论中正确的是( ) A .f (x )g (x )是偶函数 B .|f (x )|g (x )是奇函数 C .f (x )|g (x )|是奇函数 D .|f (x )g (x )|是奇函数 5.C [解析] 因为f (x )是奇函数,g (x )是偶函数,所以有f (-x )=-f (x ),g (-x )=g (x ),于是f (-x )· g (-x )=-f (x )g (x ),即f (x )g (x )为奇函数,A 错; |f (-x )|g (-x )=|f (x )|g (x ),即|f (x )|g (x )为偶函数,B 错; f (-x )| g (-x )|=-f (x )|g (x )|,即f (x )|g (x )|为奇函数,C 正确; |f (-x )g (-x )|=|f (x )g (x )|,即f (x )g (x )为偶函数,所以D 也错. 13.[2014·四川卷] 设f (x )是定义在R 上的周期为2的函数,当x ∈[-1,1)时,f (x )=? ????-4x 2 +2,-1≤x <0,x , 0≤x <1,则f ????32=________. 13.1 [解析] 由题意可知,f ????32=f ????2-12f ????-12=-4????-122+2=1. B5 二次函数 10.[2014·江苏卷] 已知函数f (x )=x 2+mx -1,若对于任意x ∈[m ,m +1],都有f (x )<0成立,则实数m 的取值范围是________. 10.? ?? ?- 22,0 [解析] 因为f (x )=x 2 +mx -1是开口向上的二次函数,所以函数的最大值只能在区间端点处取到,所以对于任意x ∈[m ,m +1],都有f (x )<0,只需? ????f (m )<0, f (m +1)<0, 解得? ??- 22<m <2 2,-3 2 <m <0,即m ∈????-2 2,0. 14.、[2014·全国卷] 函数y =cos 2x +2sin x 的最大值为________. 14.32 [解析] 因为y =cos 2x +2sin x =1-2sin x 2+2sin x =-2????sin x -122+32,所以当sin x =12时函数y =cos 2x +2sin x 取得最大值,最大值为3 2 . B6 指数与指数函数 5.[2014·安徽卷] 设a =log 37,b =21.1,c =0.83.1,则( ) A .b 5.B [解析] 因为2>a =log 37>1,b =21.1>2,c =0.83.1<1,所以c 0,且a ≠1)的图像如图1-2所示,则下列函数图像正确的是( ) 图1-2 A B C D 图1-3 8.B [解析] 由函数y =log a x 的图像过点(3,1),得a =3. 选项A 中的函数为y =????13x ,其函数图像不正确;选项B 中的函数为y =x 3 ,其函数图像正确;选项C 中的函数为y =(-x )3,其函数图像不正确;选项D 中的函数为y =log 3(-x ),其函数图像不正确,故选B. 3.、[2014·辽宁卷] 已知a =2-13,b =log 213,c =log 121 3 ,则( ) A .a >b >c B .a >c >b C .c >b >a D .c >a >b 3.D [解析] 因为0 3 <0, c =log 1213>log 121 2 =1,所以c >a >b . 15.、[2014·全国新课标卷Ⅰ] 设函数f (x )=???? ?e x - 1,x <1,x 13,x ≥1,则使得f (x )≤2成立的x 的取 值范围是________. 15.(-∞,8] [解析] 当x <1时,由e x - 1≤2,得x <1;当x ≥1时,由x 13≤2,解得1≤x ≤8, 综合可知x 的取值范围为x ≤8. 5.,[2014·山东卷] 已知实数x ,y 满足a x y 3 B .sin x >sin y C .ln(x 2+1)>ln(y 2+1) D.1x 2+1>1y 2+1 5.A [解析] 因为a x <a y (0<a <1),所以x >y ,所以x 3>y 3恒成立.故选A. 7.[2014·陕西卷] 下列函数中,满足“f (x +y )= f (x )f (y )”的单调递增函数是( ) A .f (x )=x 3 B .f (x )=3x C .f (x )=x 12 D .f (x )=????12x 7.B [解析] 由于f (x +y )=f (x )f (y ),故排除选项A ,C.又f (x )=???? 12x 为单调递减函数,所以排除选项D. 12.[2014·陕西卷] 已知4a =2,lg x =a ,则x =________. 12.10 [解析] 4a =2,即22a =2,可得a =12,所以lg x =12,所以x =101 2=10. 7.、[2014·四川卷] 已知b >0,log 5b =a ,lg b =c ,5d =10,则下列等式一定成立的是( ) A .d =ac B .a =cd C .c =ad D .d =a +c 7.B [解析] 因为5d =10,所以d =log 510,所以cd =lg b ·log 510=log 5b =a ,故选B. 9.、[2014·四川卷] 设m ∈R ,过定点A 的动直线x +my =0和过定点B 的动直线mx -y -m +3=0交于点P (x ,y ),则|P A |+|PB |的取值范围是( ) A .[5,2 5 ] B .[10,2 5 ] C .[10,4 5 ] D .[25,4 5 ] 9.B [解析] 由题意可知,定点A (0,0),B (1,3),且两条直线互相垂直, 则其交点P (x ,y )落在以AB 为直径的圆周上, 所以|P A |2+|PB |2=|AB |2=10,即|P A |+|PB |≥|AB |=10. 又|P A |+|PB |=(|P A |+|PB |)2= |P A |2+2|P A ||PB |+|PB |2≤ 2(|P A |2+|PB |2)=2 5, 所以|P A |+|PB |∈[10,2 5],故选B. 4.[2014·天津卷] 设a =log 2π,b =log 12 π,c =π- 2,则( ) A .a >b >c B .b >a >c C .a >c >b D .c >b >a 4.C [解析] ∵a =log 2π>1,b =log 12π<0,c =1 π 2<1, ∴b B7 对数与对数函数 12.[2014·天津卷] 函数f (x )=lg x 2的单调递减区间是________. 12.(-∞,0) [解析] 函数f (x )=lg x 2的单调递减区间需满足x 2>0且y =x 2单调递减,故x ∈(-∞,0). 11.[2014·安徽卷] ????1681-3 4+log 354+log 345 =________. 11.278 [解析] 原式=????????23 4-34 +log 3????54×45=????23-3=278. 8.、[2014·浙江卷] 在同一直角坐标系中,函数f (x )=x a (x >0),g (x )=log a x 的图像可能是( ) A B C D 图1-2 8.D [解析] 只有选项D 符合,此时0 8.,,[2014·福建卷] 若函数y =log a x (a >0,且a ≠1)的图像如图1-2所示,则下列函数图像正确的是( ) 图1-2 A B C D 图1-3 8.B [解析] 由函数y =log a x 的图像过点(3,1),得a =3. 选项A 中的函数为y =????13x ,其函数图像不正确;选项B 中的函数为y =x 3 ,其函数图像正确;选项C 中的函数为y =(-x )3,其函数图像不正确;选项D 中的函数为y =log 3(-x ),其函数图像不正确,故选B. 13.、[2014·广东卷] 等比数列{a n }的各项均为正数,且a 1a 5=4,则log 2a 1+log 2a 2+log 2a 3 +log 2a 4+log 2a 5=________. 13.5 [解析] 在等比数列中,a 1a 5=a 2a 4=a 23=4.因为a n >0, 所以a 3=2,所以a 1a 2a 3a 4a 5=(a 1a 5)(a 2a 4)a 3=a 53=25 , 所以log 2a 1+log 2a 2+log 2a 3+log 2a 4+log 2a 5=log 2(a 1a 2a 3a 4a 5)=log 225=5. 3.、[2014·辽宁卷] 已知a =2-13,b =log 213,c =log 121 3 ,则( ) A .a >b >c B .a >c >b C .c >b >a D .c >a >b 3.D [解析] 因为0 3 <0, c =log 1213>log 121 2=1,所以c >a >b . 6.,[2014·山东卷] 已知函数y =log a (x +c )(a ,c 为常数,其中a >0,a ≠1)的图像如图1-1所示,则下列结论成立的是( ) 图1-1 A .a >1,x >1 B .a >1,0 C .01 D .0 6.D [解析] 由该函数的图像通过第一、二、四象限,得该函数是减函数,∴0<a <1.∵图像与x 轴的交点在区间(0,1)之间,∴该函数的图像是由函数y =log a x 的图像向左平移不到1个单位后得到的,∴0<c <1. 7.、[2014·四川卷] 已知b >0,log 5b =a ,lg b =c ,5d =10,则下列等式一定成立的是( ) A .d =ac B .a =cd C .c =ad D .d =a +c 7.B [解析] 因为5d =10,所以d =log 510,所以cd =lg b ·log 510=log 5b =a ,故选B. 9.、[2014·重庆卷] 若log 4(3a +4b )=log 2ab ,则a +b 的最小值是( ) A .6+2 3 B .7+2 3 C .6+4 3 D .7+4 3 9.D [解析] 由log 4(3a +4b )=log 2ab ,得3a +4b =ab ,则4a +3 b =1,所以a +b =(a +b )????4a +3b =7+4b a +3a b ≥7+2 4b a ·3a b =7+4 3,当且仅当4b a =3a b ,即a =4+2 3,b =2 3+3时等号成立,故其最小值是7+4 3. B8 幂函数与函数的图像 8.、[2014·浙江卷] 在同一直角坐标系中,函数f (x )=x a (x >0),g (x )=log a x 的图像可能是( ) A B C D 图1-2 8.D [解析] 只有选项D 符合,此时0 8.,,[2014·福建卷] 若函数y =log a x (a >0,且a ≠1)的图像如图1-2所示,则下列函数图像正确的是( ) 图1-2 A B C D 图1-3 8.B [解析] 由函数y =log a x 的图像过点(3,1),得a =3. 选项A 中的函数为y =????13x ,其函数图像不正确;选项B 中的函数为y =x 3 ,其函数图像正确;选项C 中的函数为y =(-x )3,其函数图像不正确;选项D 中的函数为y =log 3(-x ),其函数图像不正确,故选B. 15.[2014·湖北卷] 如图1-4所示,函数y =f (x )的图像由两条射线和三条线段组成. 若?x ∈R ,f (x )>f (x -1),则正实数a 的取值范围为________. 15.????0,1 6 [解析] “?x ∈R ,f (x )>f (x -1)”等价于“函数y =f (x )的图像恒在函数y =f (x -1)的图像的上方”,函数y =f (x -1)的图像是由函数y =f (x )的图像向右平移一个单位得到 的,如图所示.因为a >0,由图知6a <1,所以a 的取值范围为??? ?0,16. 13.、[2014·江苏卷] x ∈[0,3)时,f (x )= ? ???x 2-2x +12.若函数y =f (x )-a 在区间[-3,4]上有10个零点(互不相同),则实数a 的取值 范围是________. 13.????0,12 [解析] 先画出y =x 2-2x +1 2在区间[0,3]上的图像,再将x 轴下方的图像对称到x 轴上方,利用周期为3,将图像平移至区间[-3,4]内,即得f (x )在区间[-3,4]上的 图像如下图所示,其中f (-3)=f (0)=f (3)=0.5,f (-2)=f (1)=f (4)=0.5. 函数y =f (x )-a 在区间[-3,4]上有10个零点(互不相同)等价于y =f (x )的图像与直线y =a 有10个不同的交点,由图像可得a ∈??? ?0,12. 15.、[2014·全国新课标卷Ⅰ] 设函数f (x )=???? ?e -,x <1,x 13,x ≥1,则使得f (x )≤2成立的x 的取 值范围是________. 15.(-∞,8] [解析] 当x <1时,由e x - 1≤2,得x <1;当x ≥1时,由x 13≤2,解得1≤x ≤8, 综合可知x 的取值范围为x ≤8. 6.,[2014·山东卷] 已知函数y =log a (x +c )(a ,c 为常数,其中a >0,a ≠1)的图像如图1-1所示,则下列结论成立的是( ) 图1-1 A .a >1,x >1 B .a >1,0 C .01 D .0 6.D [解析] 由该函数的图像通过第一、二、四象限,得该函数是减函数,∴0<a <1.∵图像与x 轴的交点在区间(0,1)之间,∴该函数的图像是由函数y =log a x 的图像向左平移不到1个单位后得到的,∴0<c <1. B9 函数与方程 6.[2014·北京卷] 已知函数f (x )=6 x -log 2x ,在下列区间中,包含f (x )的零点的区间是 ( ) A .(0,1) B .(1,2) C .(2,4) D .(4,+∞) 6.C [解析] 方法一:对于函数f (x )=6 x -log 2x ,因为f (2)=2>0,f (4)=-0.5<0,根据 零点的存在性定理知选C. 方法二:在同一坐标系中作出函数h (x )=6 x 与g (x )=log 2x 的大致图像,如图所示,可得 f (x )的零点所在的区间为(2,4). 7.[2014·浙江卷] 已知函数f (x )=x 3+ax 2+bx +c ,且0<f (-1)=f (-2)=f (-3)≤3,则( ) A .c ≤3 B .3<c ≤6 C .6<c ≤9 D .c >9 7.C [解析] 由f (-1)=f (-2)=f (-3)得?????-1+a -b +c =-8+4a -2b +c , -8+4a -2b +c =-27+9a -3b +c ? ?????-7+3a -b =0,19-5a +b =0?? ????a =6, b =11, 则f (x )=x 3+6x 2+11x + c ,而0 10.[2014·重庆卷] 已知函数f (x )=?????1x +1-3,x ∈(-1,0], x ,x ∈(0,1], 且g (x )=f (x )-mx -m 在 (-1,1]内有且仅有两个不同的零点,则实数m 的取值范围是( ) A.????-94,-2∪????0,12 B.????-114,-2∪????0,12 C.????-94,-2∪????0,23 D.????-114,-2∪??? ?0,23 10.A [解析] 作出函数f (x )的图像,如图所示.函数g (x )=f (x )-mx -m 的零点为方程f (x )-mx -m =0的根,即为函数y =f (x )与函数y =m (x +1)图像的交点.而函数y =m (x +1) 的图像恒过定点P (-1,0),由图易知有两交点的边界有四条,其中k PO =0,k P A =1 2 ,k PB = -2,第四条为过P 点的曲线y =1x +1-3的切线PC .将y =m (x +1)(m ≠0)代入y =1 x +1 -3, 得mx 2+(2m +3)x +m +2=0,则由Δ=(2m +3)2-4m (m +2)=4m +9=0,得m =-9 4 ,即k PC =-9 4 ,所以由图可知满足条件的实数m 的取值范围是????-94,-2∪????0,12. 15.[2014·福建卷] 函数f (x )=? ????x 2 -2,x ≤0, 2x -6+ln x ,x >0的零点个数是________. 15.2 [解析] 当x ≤0时,f (x )=x 2-2, 令x 2-2=0,得x =2(舍)或x =-2, 即在区间(-∞,0)上,函数只有一个零点. 当x >0时,f (x )=2x -6+ln x , 令2x -6+ln x =0,得ln x =6-2x . 作出函数y =ln x 与y =6-2x 在区间(0,+∞)上的图像, 则两函数图像只有一个交点,即函数f (x )=2x -6+ln x (x >0)只有一个零点. 综上可知,函数f (x )的零点的个数是2. 9.、[2014·湖北卷] 已知f (x )是定义在R 上的奇函数,当x ≥0时,f (x )=x 2-3x ,则函数g (x )=f (x )-x +3的零点的集合为( ) A .{1,3} B .{-3,-1,1,3} C .{2-7,1,3} D .{-2-7,1,3} 9.D [解析] 设x <0,则-x >0,所以f (x )=-f (-x )=-[(-x )2-3(-x )]=-x 2-3x . 求函数g (x )=f (x )-x +3的零点等价于求方程f (x )=-3+x 的解. 当x ≥0时,x 2-3x =-3+x ,解得x 1=3,x 2=1; 当x <0时,-x 2-3x =-3+x ,解得x 3=-2-7.故选D. 13.、[2014·江苏卷] 已知f (x )是定义在R 上且周期为3的函数,当x ∈[0,3)时,f (x )= ? ???x 2-2x +12.若函数y =f (x )-a 在区间[-3,4]上有10个零点(互不相同),则实数a 的取值 范围是________. 13.????0,12 [解析] 先画出y =x 2-2x +1 2在区间[0,3]上的图像,再将x 轴下方的图像对称到x 轴上方,利用周期为3,将图像平移至区间[-3,4]内,即得f (x )在区间[-3,4]上的 图像如下图所示,其中f (-3)=f (0)=f (3)=0.5,f (-2)=f (1)=f (4)=0.5. 函数y =f (x )-a 在区间[-3,4]上有10个零点(互不相同)等价于y =f (x )的图像与直线y =a 有10个不同的交点,由图像可得a ∈??? ?0,12. 4.[2014·江西卷] 已知函数f (x )=? ????2-x ,x <0(a ∈R ).若f [f (-1)]=1,则a =( ) A.14 B.1 2 C .1 D .2 4.A [解析] 因为f (-1)=21=2,f (2)=a ·22=4a =1,所以a =14 . 15.[2014·浙江卷] 设函数f (x )=? ??? ?x 2+2x +2,x ≤0,-x 2, x >0.若f (f (a ))=2,则a =________. 15.2 [解析] 令t =f (a ),若f (t )=2,则t 2+2t +2=2 满足条件,此时t =0或t =-2, 所以f (a )=0或f (a )=-2,只有-a 2=-2满足条件,故a = 2. 21.[2014·全国卷] 函数f (x )=ax 3+3x 2+3x (a ≠0). (1)讨论f (x )的单调性; (2)若f (x )在区间(1,2)是增函数,求a 的取值范围. 21.解:(1)f ′(x )=3ax 2+6x +3,f ′(x )=0的判别式Δ=36(1-a ). (i)若a ≥1,则f ′(x )≥0,且f ′(x )=0当且仅当a =1,x =-1时成立.故此时f (x )在R 上是增函数. (ii)由于a ≠0,故当a <1时,f ′(x )=0有两个根; x 1=-1+1-a a ,x 2=-1-1-a a . 若0<a <1,则当x ∈(-∞,x 2)或x ∈(x 1,+∞)时,f ′(x )>0,故f (x )分别在(-∞,x 2), (x 1,+∞)是增函数; 当x ∈(x 2,x 1)时,f ′(x )<0,故f (x )在(x 2,x 1)是减函数. 若a <0,则当x ∈(-∞,x 1)或(x 2,+∞)时,f ′(x )<0,故f (x )分别在(-∞,x 1),(x 2,+∞)是减函数; 当x ∈(x 1,x 2)时f ′(x )>0,故f (x )在(x 1,x 2)是增函数. (2)当a >0,x >0时,f ′(x )=3ax 2+6x +3>0,故当a >0时,f (x )在区间(1,2)是增函数. 当a <0时,f (x )在区间(1,2)是增函数当且仅当f ′(1)≥0且f ′(2)≥0,解得-5 4≤a <0. 综上,a 的取值范围是??? ?-5 4,0∪(0,+∞). 14.[2014·天津卷] 已知函数f (x )=? ????|x 2 +5x +4|,x ≤0, 2|x -2|,x >0.若函数y =f (x )-a |x |恰有4个零 点,则实数a 的取值范围为________. 14.(1,2) [解析] 在同一坐标系内分别作出y =f (x )与y =a |x |的图像,如图所示,当y =a |x |与y =f (x )的图像 相切时,联立? ????-ax =-x 2 -5x -4, a >0,整理得x 2+(5-a )x +4=0,则Δ=(5-a )2-4×1×4 =0,解得a =1或a =9(舍去),∴当y =a |x |与y =f (x )的图像有四个交点时,有1 B10 函数模型及其应用 8.[2014·北京卷] 加工爆米花时,爆开且不糊的粒数占加工总粒数的百分比称为“可食用率”.在特定条件下,可食用率p 与加工时间t (单位:分钟)满足函数关系p =at 2+bt +c (a ,b ,c 是常数),图1-2记录了三次实验的数据.根据上述函数模型和实验数据,可以得到最 佳加工时间为( ) 图1-2 A .3.50分钟 B .3.75分钟 C .4.00分钟 D .4.25分钟 8.B [解析] 由题意得?????0.7=9a +3b +c ,0.8=16a +4b +c ,0.5=25a +5b +c ,解之得???? ?a =-0.2,b =1.5,c =-2, ∴p =-0.2t 2+1.5t -2=-0.2(t -3.75)2+0.8125,即当t =3.75时,p 有最大值. 10.[2014·陕西卷] 如图1-2所示,修建一条公路需要一段环湖弯曲路段与两条直道平滑连接(相切).已知环湖弯曲路段为某三次函数图像的一部分,则该函数的解析式为( ) 图1-2 A .y =12x 3-1 2x 2-x B .y =12x 3+1 2x 2-3x C .y =1 4x 3-x D .y =14x 3+1 2 x 2-2x 10.A [解析] 由题意可知,该三次函数的图像过原点,则其常数项为0,不妨设其解 析式为y =f (x )=ax 3+bx 2+cx ,则f ′(x )=3ax 2+2bx +c ,∴f ′(0)=-1,f ′(2)=3,可得c =-1,3a +b =1.又y =ax 3+bx 2+cx 过点(2,0),∴4a +2b =1,∴a =12,b =-1 2,c =-1,∴y =f (x ) =12x 3-1 2 x 2-x . B11 导数及其运算 21.、、[2014·陕西卷] 设函数f (x )=ln x +m x ,m ∈R . (1)当m =e(e 为自然对数的底数)时,求f (x )的极小值; (2)讨论函数g (x )=f ′(x )-x 3 零点的个数; (3)若对任意b >a >0,f (b )-f (a ) b -a <1恒成立,求m 的取值范围. 21.解:(1)由题设,当m =e 时,f (x )=ln x +e x ,则f ′(x )=x -e x 2, ∴当x ∈(0,e)时,f ′(x )<0,f (x )在(0,e)上单调递减; 当x ∈(e ,+∞)时,f ′(x )>0,f (x )在(e ,+∞)上单调递增. ∴x =e 时,f (x )取得极小值f (e)=ln e +e e =2, ∴f (x )的极小值为2. (2)由题设g (x )=f ′(x )-x 3=1x -m x 2-x 3(x >0), 令g (x )=0,得m =-1 3x 3+x (x >0), 设φ(x )=-1 3 x 3+x (x ≥0), 则φ′(x )=-x 2+1=-(x -1)(x +1), 当x ∈(0,1)时,φ′(x )>0,φ(x )在(0,1)上单调递增; 当x ∈(1,+∞)时,φ′(x )<0,φ(x )在(1,+∞)上单调递减. ∴x =1是φ(x )的唯一极值点,且是极大值点,因此x =1也是φ(x )的最大值点, ∴φ(x )的最大值为φ(1)=2 3 . 又φ(0)=0,结合y =φ(x )的图像(如图所示),可知 ①当m >2 3 时,函数g (x )无零点; ②当m =2 3时,函数g (x )有且只有一个零点; ③当0 3时,函数g (x )有两个零点; ④当m ≤0时,函数g (x )有且只有一个零点. 综上所述,当m >2 3 时,函数g (x )无零点; 当m =2 3或m ≤0时,函数g (x )有且只有一个零点; 当0 3 时,函数g (x )有两个零点. (3)对任意的b >a >0,f (b )-f (a ) b -a <1恒成立, 等价于f (b )-b x -x (x >0), ∴(*)等价于h (x )在(0,+∞)上单调递减. 由h ′(x )=1x -m x 2-1≤0在(0,+∞)上恒成立, 得m ≥-x 2 +x =-????x -122 +1 4 (x >0)恒成立, ∴m ≥1 4????对m =14,h ′(x )=0仅在x =12时成立, ∴m 的取值范围是????14,+∞. 20.、[2014·安徽卷] 设函数f (x )=1+(1+a )x -x 2-x 3,其中a >0. (1)讨论f (x )在其定义域上的单调性; (2)当x ∈[0,1]时,求f (x )取得最大值和最小值时的x 的值. 20.解: (1)f (x )的定义域为(-∞,+∞), f ′(x )=1+a -2x -3x 2. 令f ′(x )=0,得x 1=-1-4+3a 3, x 2=-1+4+3a 3,且x 1 所以f ′(x )=-3(x -x 1)(x -x 2). 当x 故f (x )在? ????-∞,-1-4+3a 3和 ? ???? -1+4+3a 3,+∞内单调递减, 在? ?? ??-1-4+3a 3, -1+4+3a 3内单调递增. (2)因为a >0,所以x 1<0,x 2>0, ①当a ≥4时,x 2≥1,由(1)知,f (x )在[0,1]上单调递增,所以f (x )在x =0和x =1处分别取得最小值和最大值.