压轴高考数学复习导数大题精选10题-附详细解答

高考压轴导数大题

例1.已知函数32

11()32

f x x ax bx =

++在区间[11)-,,(13],内各有一个极值点. (I )求24a b -的最大值;

(II )当248a b -=时,设函数()y f x =在点(1(1))A f ,处的切线为l ,若l 在点A 处穿过函数()y f x =的图象(即动点在点A 附近沿曲线()y f x =运动,经过点A 时,从l 的一侧进入另一侧),求函数()f x 的表达式.

例3已知函数()θθcos 16

3cos 3423+-=x x x f ,其中θ,R x ∈为参数,且πθ20≤≤.

(1)当时0cos =θ,判断函数()x f 是否有极值;

(2)要使函数()f x 的极小值大于零,求参数θ的取值范围;

例4.已知函数32()f x ax bx cx =++在点0x 处取得极大值5,其导函数'()y f x =的图象经过点(1,0),(2,0). 求:(Ⅰ)0x 的值; (Ⅱ),,a b c 的值.

例5设3=x 是函数()()()R x e b ax x x f x ∈++=-32的一个极值点. (Ⅰ)求a 与b 的关系式(用a 表示b ),并求()x f 的单调区间;

(Ⅱ)设0>a ,()x e a x g ??

? ?

?+=4252.若存在[]4,0,21∈εε使得()()121<-εεg f 成立,

求a 的取值范围

例6已知函数3

21()(2)13

f x ax bx b x =

-+-+ 在1x x =处取得极大值,在2x x =处取得极小值,且12012x x <<<<. (1)证明0a >;

(2)若z =a +2b ,求z 的取值范围。

1. 已知函数

2

1()22f x ax x =

+,()g x lnx =.

(Ⅰ)如果函数()y f x =在[1,)+∞上是单调增函数,求a 的取值范围;

(Ⅱ)是否存在实数0a >,使得方程()()(21)g x f x a x '=-+在区间1

(,)

e e 内有且只有两个不相等的实数根?若存在,请求出a 的取值范围;若不存在,请说明理由.

2. 如果

()0x f 是函数()x f 的一个极值,称点()()00,x f x 是函数()x f 的一个极值点.已知函数()()()00≠≠-=a x e b ax x f x

a

(1)若函数()x f 总存在有两个极值点B A ,,求b a ,所满足的关系;

(2)若函数()x f 有两个极值点B A ,,且存在R a ∈,求B A ,在不等式1

?<

域内,证明:10<≤b .

3已知函数3221

()ln ,()3(,,R)

32f x x x g x x ax bx c a b c ==-+-+∈.

(1)若函数()()()h x f x g x ''=-是其定义域上的增函数,求实数a 的取值范围;

(2)若()g x 是奇函数,且()g x

的极大值是

g ,求函数()g x 在区间[1,]m -上的最大值;

(3)证明:当0x >时,12()1x

f x e ex '>

-+.

4已知实数a 满足0<a ≤2,a ≠1,设函数f (x )=13

x 3-12a +x 2

+ax .

(Ⅰ) 当a =2时,求f (x )的极小值;

(Ⅱ) 若函数g (x )=x 3+bx 2-(2b +4)x +ln x (b ∈R )的极小值点与f (x )的极小值点相同. 求证:g (x )的极大值小于等于5/4

例1解(I )因为函数32

11()32

f x x ax bx =

++在区间[11)-,,(13],内分别有一个极值点,所以2()f x x ax b '=++0=在[11)-,,(13],内分别有一个实根,

设两实根为12x x ,(12x x <),则21x x -=

2104x x <-≤.于是

04,20416a b <-≤,且当11x =-,

23x =,即2a =-,3b =-时等号成立.故24a b -的最大值是16. (II )解法一:由(1)1f a b '=++知()f x 在点(1(1))f ,处的切线l 的方程是

(1)(1)(1)y f f x '-=-,即21

(1)32

y a b x a =++-

-, 因为切线l 在点(1())A f x ,处空过()y f x =的图象, 所以21

()()[(1)]32

g x f x a b x a =-++-

-在1x =两边附近的函数值异号,则 1x =不是()g x 的极值点.

而()g x 321121

(1)3232

x ax bx a b x a =

++-++++,且 22()(1)1(1)(1)g x x ax b a b x ax a x x a '=++-++=+--=-++.

若11a ≠--,则1x =和1x a =--都是()g x 的极值点.

所以11a =--,即2a =-,又由2

48a b -=,得1b =-,故3

21()3

f x x x x =

--. 解法二:同解法一得21()()[(1)]32

g x f x a b x a =-++-

- 2133

(1)[(1)(2)]322

a x x x a =-++-+. 因为切线l 在点(1(1))A f ,处穿过()y f x =的图象,所以()g x 在1x =两边附近的函数值异号,于是存在12m m ,(121m m <<). 当11m x <<时,()0g x <,当21x m <<时,()0g x >; 或当11m x <<时,()0g x >,当21x m <<时,()0g x <. 设233()1222a a h x x x ?

???

=++

-+ ? ?????

,则 当11m x <<时,()0h x >,当21x m <<时,()0h x >;

或当11m x <<时,()0h x <,当21x m <<时,()0h x <. 由(1)0h =知1x =是()h x 的一个极值点,则3(1)21102

a

h =?++=, 所以2a =-,又由248a b -=,得1b =-,故3

21()3

f x x x x =--.

例3解(Ⅰ)当cos 0θ=时,3()4f x x =,则()f x 在(,)-∞+∞内是增函数,故无极值. (Ⅱ)2'()126cos f x x x θ=-,令'()0f x =,得12cos 0,2

x x θ==.

由(Ⅰ),只需分下面两种情况讨论.

①当cos 0θ>时,随x 的变化'()f x 的符号及()f x 的变化情况如下表:

因此,函数()f x 在cos 2x =处取得极小值cos f()2,且3cos 13()cos 2416f θθθ=-+.

要使cos ()02f θ>,必有213cos (cos )044θθ-->,可得0cos θ<.

由于0cos θ≤,故3116

2

2

6

ππππθθ<<<<或.

②当时cos 0θ<,随x 的变化,'()f x 的符号及()f x 的变化情况如下表:

因此,函数()0f x x =在处取得极小值(0)f ,且3(0)cos .16

f θ=

若(0)0f >,则cos 0θ>.矛盾.所以当cos 0θ<时,()f x 的极小值不会大于零.

综上,要使函数()f x 在(,)-∞+∞内的极小值大于零,参数θ的取值范围为311(,)(,)62

2

6

ππππ?.

例4解法一:(Ⅰ)由图像可知,在(),1-∞上

()'0f x >,在()1,2上()'0f x <,在()2,+∞上()'0f x >,

故()f x 在∞∞(-,1),(2,+)上递增,在(1,2)上递减, 因此()f x 在1x =处取得极大值,所以01x = (Ⅱ)'2()32,f x ax bx c =++

由'''f f f (1)=0,(2)=0,(1)=5,

得320,

1240,5,a b c a b c a b c ++=??++=?

?++=?

解得2,9,12.a b c ==-= 解法二:(Ⅰ)同解法一

(Ⅱ)设'2()(1)(2)32,f x m x x mx mx m =--=-+ 又'2()32,f x ax bx c =++ 所以3,,23

2

m a b m c m ==-=

32|

3()2,32

m f x x mx mx =

-+ 由(1)5f =,即325,3

2

m m m -+=得6,m = 所以2,9,12a b c ==-=

例5解(Ⅰ)f `(x)=-[x 2+(a -2)x +b -a ]e 3-

x ,

由f `(3)=0,得-[32+(a -2)3+b -a ]e 3-

3=0,即得b =-3-2a ,

则f `(x)=[x 2+(a -2)x -3-2a -a ]e 3

-x

=-[x 2+(a -2)x -3-3a ]e 3-

x =-(x -3)(x +a+1)e 3-

x .

令f `(x)=0,得x 1=3或x 2=-a -1,由于x =3是极值点, 所以x+a+1≠0,那么a ≠-4. 当a <-4时,x 2>3=x 1,则

在区间(-∞,3)上,f `(x)<0,f (x)为减函数; 在区间(3,―a ―1)上,f `(x)>0,f (x)为增函数; 在区间(―a ―1,+∞)上,f `(x)<0,f (x)为减函数. 当a >-4时,x 2<3=x 1,则

在区间(-∞,―a ―1)上,f `(x)<0,f (x)为减函数; 在区间(―a ―1,3)上,f `(x)>0,f (x)为增函数; 在区间(3,+∞)上,f `(x)<0,f (x)为减函数.

(Ⅱ)由(Ⅰ)知,当a >0时,f (x)在区间(0,3)上的单调递增,在区间(3,4)上单调递减,那么f (x)在区间[0,4]上的值域是[min(f (0),f (4) ),f (3)], 而f (0)=-(2a +3)e 3<0,f (4)=(2a +13)e -

1>0,f (3)=a +6,

那么f (x)在区间[0,4]上的值域是[-(2a +3)e 3,a +6]. 又225()()4

x g x a e =+在区间[0,4]上是增函数,

且它在区间[0,4]上的值域是[a 2+4

25,(a 2+4

25)e 4],

由于(a 2+4

25)-(a +6)=a 2-a +41=(2

1-a )2≥0,所以只须仅须

(a 2+4

25)-(a +6)<1且a >0,解得0

3.

故a 的取值范围是(0,2

3).

例6解(Ⅰ)由函数()f x 在1x x =处取得极大值,在2x x =处取得极小值,知12x x ,是()0f x '=的两个根. 所以12()()()f x a x x x x '=--

当1x x <时,()f x 为增函数,()0f x '>,由10x x -<,20x x -<得0a >.

(Ⅱ)在题设下,12012x x <<<<等价于(0)0(1)0(2)0f f f '>??'? 即202204420b a b b a b b ->??

-+-?.

化简得20

3204520b a b a b ->??

-+?

此不等式组表示的区域为平面aOb 上三条直线:203204520b a b a b -=-+=-+=,,

. 所围成的ABC △的内部,其三个顶点分别为:46(22)(42)77A B C ??

???

,,,,,.

z 在这三点的值依次为

16687

,,. 所以z 的取值范围为1687??

???

,. 1解:(Ⅰ)当0a =时,()2f x x =在[1,)+∞上是单调增函数,符合题意. 当0a >时,()y f x =的对称轴方程为

2

x a =-

, 由于()y f x =在[1,)+∞上是单调增函数,

所以2

1a -

≤,解得2a ≤-或0a >,所以0a >.

当0a <时,不符合题意. 综上,a 的取值范围是0a ≥.

(Ⅱ)把方程()()(21)g x f x a x '=-+整理为2(21)lnx

ax a x =+-+,

即为方程2

(12)0ax a x lnx +--=.

2

()(12)H x ax a x lnx =+--(0)x >,

b

a 2 1

2 4

O 4677A ?? ?

??,

(42)C ,

(22)

B ,

原方程在区间(1,e e )内有且只有两个不相等的实数根, 即为函数()H x 在区间(1,e

e )内有且只有两个零点. 1

()2(12)H x ax a x '=+--

22(12)1(21)(1)ax a x ax x x x +--+-==

令()0H x '=,因为0a >,解得1x =或

1

2x a =-

(舍)

当(0,1)x ∈时, ()0H x '<, ()H x 是减函数;

当(1,)x ∈+∞时, ()0H x '>,()H x 是增函数.

()H x 在(1,e

e )内有且只有两个不相等的零点, 只需

即2222212(12)10,(1)(12)10,(12)1(2)(1)0,a a a e a e e e e H a a a ae a e e e a e ?--++++=>???=+-=-???∴22,211,1,2e e

a e a e a e e ?+

>??-?>-?

? 解得, 所以a 的取值范围是(21,

21e e e +-) .

2(1)x

a

x

a e x a

b ax e a x f ?--+?=))(()('2

()0

f x '=得20x ax b -+=2

40a b ∴->又00a x ≠≠ 且

2

4a b b ∴<≠且

(2)20x ax b -+=在(1,1)-有两个不相等的实根.

即2401121010a b a a b a b ??=->?

?-<?-+>??得22

441b a a b ?>?

110b b ∴-<<≠且

(3)由①

2

()00f x x ax b '=?-+=(0)x ≠ ①当()220a

x

x ax b b f x a e x -+'==??

在x a =左右两边异号

(,())a f a ∴是()y f x =的唯一的一个极值点

由题意知2

110()a a e a b e e <<≠??-<-

201

11a a ?<

存在这样的a 的满足题意0b ∴=符合题意

②当0b ≠时,240a b ?=-=即2

4b a =

这里函数()y f x =唯一的一个极值点为(,())

2

2a a f 由题意1

2102()2a

a a e

b e e ?<≠????-<-

即21

12

2204

2a a e b e ?<

22044b e b e <

01b ∴<<

综上知:满足题意b 的范围为[0,1)b ∈.

3解:(1)()ln 1f x x '=+,2()23g x x ax b '=-+-,所以

2

()ln 231h x x x ax b =+-++, 由于()h x 是定义域内的增函数,故

1()40x h x x a '=+-≥恒成立, 即

14x a x ≤+对0x ?>恒成立,又1

44x x +≥(2x =时取等号),故(,4]a ∈-∞.

(2)由()g x 是奇函数,则()()0g x g x +-=对0x ?>恒成立,从而0a c ==, 所以

3

23()3g x x bx

=--,有

2

()23g x x b '=--.

由()g x 极大值为g ,即0g '=,从而29b =-;

因此32233()g x x x =--,即

223()22(g x x x x '=-+=-,

所以函数()g x 在

(,-∞和)+∞上是减函数,在(上是增函数.

由()0g x =,得1x =±或0x =,因此得到: 当10m -<<时,最大值为(1)0g -=;

当0m ≤<32

233()g m m m =-+;

m ≥

时,最大值为

g =.

(3)问题等价于证明

2()ln x

x e

e f x x x =>

-对0x >恒成立;

()ln 1f x x '=+,所以当1(0,)e x ∈时,()0f x '<,()f x 在1

(0,)e 上单调减;

1(,)

e x ∈+∞时,()0

f x '>,()f x 在1(,)e +∞上单调增;

所以()f x 在(0,)+∞上最小值为1e -(当且仅当

1e x =时取得) 设

2()(0)

x

x

e e m x x =

->,则

1()x x

e m x -'=,得()m x 最大值

1(1)e m =-(当且仅当1x =时取得), 又()f x 得最小值与()m x 的最大值不能同时取到,所以结论成立.

4(Ⅰ) 解: 当a=2时,f′(x)=x2-3x+2=(x-1)(x-2).列表如下:

所以,f (x)极小值为f (2)=2

3

(Ⅱ) 解:f′(x)=x2-(a+1)x+a=(x-1)(x-a).

g′(x)=3x2+2bx-(2b+4)+1

x

2

(1)[3(23)1]

x x b x

x

-++-

令p(x)=3x2+(2b+3)x-1,

(1) 当 1<a≤2时,

f (x)的极小值点x=a,则g(x)的极小值点也为x=a,

所以p(a)=0,

即3a2+(2b+3)a-1=0,

即b=

2

133

2

a a

a

--

此时g(x)极大值=g(1)=1+b-(2b+4)=-3-b

=-3+

2

331

2

a a

a

+-

313

222

a

a

--.

由于1<a≤2,

故313

222

a

a

--≤

3

2

?2-

1

4

3

2

5

4

(2)当0<a<1时,

f (x)的极小值点x=1,则g(x)的极小值点为x=1,

由于p(x)=0有一正一负两实根,不妨设x2<0<x1,所以0<x1<1,

即p(1)=3+2b+3-1>0,

故b>-5

2

此时g(x)的极大值点x=x1,

有g(x1)=x13+bx12-(2b+4)x1+ln x1

<1+bx12-(2b+4)x1

=(x12-2x1)b-4x1+1(x12-2x1<0)

<-5

2

(x12-2x1)-4x1+1

=-5

2

x12+x1+1

=-5

2

(x1-

1

5

)2+1+

1

10

(0<x1<1)

≤11 10

<5

4

综上所述,g(x)的极大值小于等于5

4

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