压轴题题型与方法(教师版)
压轴题题型与方法(选择、填空题)
一、函数与导数 1、抽象函数与性质
主要知识点:定义域、值域(最值)、单调性、奇偶性、周期性、对称性、趋势线(渐近线)
对策与方法:赋值法、特例法、数形结合
【例1】已知定义在[)+∞,0上的函数()x f ,当[]1,0∈x 时,;2
1
42)(--=x x f
当1>x 时,()()1,f x af x a R =-∈,a 为常数.下列有关函数()x f 的描述: ①_x0001_
2=a 时,423=??
?
??f ; ②当,
<1a 函数()x f 的值域为[]2,2-;
③当0>a 时,不等式()2
12-≤x a
x f 在区间[)+∞,0上恒成立;
④当01-<<a 时,函数()x f 的图像与直线()
*-∈=N n a y n 12在[]n ,0内的交
点个数为()2
11n
n -+-.
其中描述正确的个数有( )【答案】C
(A )4 (B )3 (C )2 (D )1
故④正确,
【例2】定义在上的函数满足,且对任意都有,则不
等式的解集为_________.【答案】
【解析】令
,则,,
R ()f x (1)1f =x ∈R 1()2
f x '<22
1
()2
x f x +>(1,1)-1()()2x g x f x +=-
1()()02g x f x ''=-<11
(1)(1)0
2g f +=-
=
所以,故不等式
的解集为.
【例3】定义在上的单调函数,则方程的解所在区间是()【答案】C
A. B. C. D.
【解析】根据题意,对任意的,都有, 由f (x )是定义在上的单调函数,则为定值, 设,则,
又由f (t )=3,即log 2t+t=3,解可得,t=2; 则,。 因为,所以,
即, 令, 因为,, 所以的零点在区间,即方程的解所在的
区间是
例4.(2014湖南理科·T10)已知函数
的图象上存在关于轴对称的点,
则的取值范围是 ( ) 【答案】B A . B . C . D . 【解析】解法一:由题可得存在()0,0x ∈-∞满足()()02
2
0001ln 2
x x e x x a +-
=-+-+ 22
1()2x f x +>22()0(1)111g x g x x ?>=?-<<22
1()2x f x +>
(1,1)-()0+∞,()[]2(),0,,()log 3f x x f f x x ?∈+∞-=2)()(='-x f x f ??? ??21,0??
?
??1,21()2,1()3,2(0,)x ∈+∞[]2()log 3f f x x -=(0,)+∞2()log f x x -2()log t f x x =-2()log f x x t =+2()log 2f x x =+1
()ln 2
f x x '=()()2f x f x '-=21lo
g 22ln 2x x +-=21
log 0ln 2x x -=21
()log ln 2h x x x =-
211(1)log 10ln 2ln 2h =-=-<211(2)log 2102ln 2ln 4h =-=->21
()log ln 2
h x x x =-(1,2)()()2f x f x '-=(1,2)221
()(0)()ln()2
x f x x e x g x x x a =+-<=++与y
a (
-∞(
-∞(
(
()001ln 2x e x a ?--+-0=,当0x 趋于负无穷小时,()001
ln 2
x e x a --+-趋近于-∞,
因为函数在定义域内是单调递增的,
所以ln a a <。
解法二:由已知设()0,0x ∈-∞,满足()()02
2
0001ln 2
x x e x x a +-
=-+-+, 即()[]a x e x --=-ln 210,构造函数()=x h ()()()0ln ,2
1<-=-x x x e x
?,
画出两个函数的图象,如图,当()()()0ln <-=x x x ?向右平移a
个单位,恰好过点()
21,0时,得到()e e a a ===21
,2
1
ln ,
所以e a <。
2、函数零点、方程的根、函数图像交点
对策与方法:函数、方程、不等式三者相互转化;数形结合
【例1】已知函数满足,当时,,若在区间
内,曲线轴有三个不同的交点,则实数的取值范围是()【答案】C
A .
B .
C .
D .
【解析】法一:设,则,又,则的图象如图所示,
当时,显然不合乎题意;
当时,如图所示,当时,存在一个零点,
当时,,可得,
)(x f )1
()(x
f x f =[]3,1∈x x x f ln )(=??
????331,x ax x f x g 与-=)()(a ??? ??e 10,??? ??e 210,??????e 13ln3,??
????e 213ln3,133x ??
∈????
,[]113x ∈,()11()ln()ln f x f x x x ===-()
f x 0a ≤0a >1
(,1]3
x ∈13x <<()ln f x x =()ln ,(1,3]g x x ax x =-
∈
则,若,可得,为减函数; 若,可得,为增函数;此时必须在上有两个零点,
由,解得. 法二:当时,求y=ax 与相切时的a 值即可。
【例2】(2015天津高考,理8)已知函数()()2
2,2,
2,2,
x x f x x x ?-≤?=?->??函数()()2g x b f x =--,其中b R ∈,若函数()()y f x g x =-恰有4个零点,则b 的取值范围是( ) 【答案】D
(A )7,4??+∞ ??? (B )7,4??-∞ ??? (C )70,4?? ??? (D )7,24??
???
【解析】法一: 由()()2
2,2,2,2,x x f x x x -≤??=?->??得222,0
(2),0x x f x x x --≥??-=??, 所以22
2,0
()(2)42,
0222(2),2
x x x y f x f x x x x x x x ?-+
=+-=---≤≤??--+->?, 即222,0()(2)2,0258,2x x x y f x f x x x x x ?-+
=+-=≤≤??-+>?
()()()(2)y f x g x f x f x b =-=+--,所以()()y f x g x =-恰有4个零点等价于
方程
()(2)0f x f x b +--=有4个不同的解,即函数y b =与函数()(2)y f x f x =+-的图象的4个公共点,
()11ax g x a x x -'=
-=()0g x '<1x a
>()g x ()0g x '>1
x a
<()g x ()f x []1,3()()1()03010g a g g ?>??≤??
≤??
ln 31
3a e ≤<13x <<()ln f x x
=
由图象可知
7
24
b <<. 法二:同一坐标系下作出()y g x =与()2y b f x =--图像,寻找满足已知的条件即可。
【例3】(2014·湖北高考理科·T10)已知函数)(x f 是定义在R 上的奇函数,
当0≥x 时,)3|2||(|2
1
)(222a a x a x x f --+-=,若R ∈?x ,)()1(x f x f ≤-,则
实数的取值范围为( )
A. B. C. D. 【答案】B
解析:
当x ≥0时,f (x )=???
-x ,0≤x ≤a 2
-a 2
,a 2 2 x -3a 2 ,x >2a 2 , 又f (x )为奇函数,可得f (x )的图象如图所示, 利用图像平移可得f (x -1)图像,又?x ∈R ,f (x -1)≤f (x ), 可知4a 2 -(-2a 2 )≤1?a ∈??????-66 ,66。 【例4】已知函数f (x )周期为4,且当x ∈(﹣1,3]时,f (x )= ,其中m >0. 若方程3f (x )=x 恰有5个实数解,则m 的取值范围为( )【答案】B A .( ,) B .( , ) C .(,) D .(, ) 【解析】∵当x ∈(﹣1,1]时,将函数化为方程x 2+=1(y ≥0), ∴实质上为一个半椭圆,其图象如图所示, 同时在坐标系中作出当x ∈(1,3]得图象,再根据周期性作出函数其它部分的图象, a ]61,61[-]66,66[-]3 1,31[-]33,33 [- 由图易知直线y=与第二个椭圆(x ﹣4)2+=1=1(y ≥0)相交, 而与第三个半椭圆(x ﹣8)2 +=1=1(y ≥0)无公共点时,方程恰有5个实数解, 将y=代入(x ﹣4)2+=1=1(y ≥0)得,(9m 2+1)x 2﹣72m 2x+135m 2=0,令t=9m 2 (t >0), 则(t+1)x 2﹣8tx+15t=0,由△=(8t )2﹣4×15t (t+1)>0,得t >15,由9m 2>15,且m >0得m , 同样由y=与第三个椭圆(x ﹣8)2+=1=1(y ≥0)由△<0可计算得m < , 综上可知m ∈() 【例5】已知函数,若关于的方程恰好 有4个不相等的实数根,则实数的取值范围为( )【答案】A A 、 B 、 C 、 D 、 【解析】当时,为减函数,; 当时,,,则时,,时,, 即在递增,在递减,; 其大致图象如图所示, 令,得,即; ( ))f x x R ∈x ()2()10f x mf x m -+-= m 11?? ? ??? 0? ??111e ?? + ??? ,1????? 0≤x x e x x f -= )(0)0()(min ==f x f 0>x x e x x f = )(x e x x x f 221)('-= 21>x 0)(' 1 0< ? ??+∞,21e e f x f 22)21()(==极大值)(x f t =012 =-+-m mt t 0)1)(1(=+--m t t 当时,有一解;若有四解,则,即. 3、单调性、极值与最值 【例1】若对任意的正实数,函数在上都是增函数,则实数的取值范围是()【答案】A A . B . C . D . 【解析】由已知得:恒成立, 即对任意实数x 成立,所以 即对任意的正实数恒成立,故只需的最小 值. 令,, 由于时,;时,, 即时,取得最小,故选. 注意:即求最小值的最小值 【例2】若对,不等式恒成立,则实数的 最大值是() A . B .1 C .2 D .【答案】D . 【解析】∵, 由,可有, 1=t t x f =)(01)()(2=-+-m x mf x f e e m 2210< - e m 2211+ < (,]2 -∞( -∞(-∞(,2]-∞22'()3()3(ln )30f x x t x t a =-+--≥22222(ln )ln 0x t t x t t a -+++-≥2224(ln )8(ln )0,t t t t a +-+-≤2 2 2ln ln 20t t t t a -+-≥t 2 (ln )2 t t a -≤2(ln )()2 t t u t -=(t 0)>(1)(ln ) '()t t t u t t --=01t <<10,ln 0t t t -<->1t >10,ln 0t t t ->->1t =2(ln )()2 t t u t -=1 2A ,[0,)x y ?∈+∞2 242x y x y ax e e +---≤++a 141 2 )1(22)(22222+≥++=++------+x y y x y x y x e e e e e e 2 2(1)4x e ax -+≥x e a x 2 12-+≤ 令,则,可得,且在上,在上,故的最小值为,∴,即。 【例3】若曲线21x y C =:与曲线x ae y C =:2存在公切线,则a 的( )【答案】B A .最大值为 28e B .最大值为24e C .最小值为28 e D .最小值为24 e 【解析】设公共切线与曲线1C 切于点211()x x ,,与曲线2C 切于点2 2(e )x x a ,,则 22 2 1121 e 2e x x a x x a x x -==-有解, 将2 12e x x a =代入221121e 2x a x x x x -=-,可得1222x x =-,代入212e x x a =可得224(1) e x x a -=, 设4(1)()e x x f x -= ,求导得4(2) ()e x x f x -'=,可得()f x 在(12),上单调递增,()f x 在(2)+∞,上单调递减, 所以max 2 4 ()(2)e f x f == . 【例4】已知函数,对,使得,则的最小值为( )【答案】A A . B . C . D . 【解析】由可得: ,令,则,, 令(t)h =,所以'(t) h ,令'(t)h =0得, 所以当时(t)h 为减函数,当时(t)h 为增函数,所以的最 小值为. x e x g x 2 1)(-+=22 (1)1()x e x g x x ---'=(2)0g '=),2(+∞()0g x '>)2,0[()0g x '<)(x g 1)2(=g 21a ≤2 1 ≤ a ()()2 1 ln ,2+ ==x x g e x f x ()+∞∈?∈?,0,b R a ()()b g a f =a b -22ln 1+ 2 2 ln 1-12-e 1-e ()()b g a f =21ln 2+=b e a 2 1ln 2+==b e t a 2ln t a =21-=t e b a b - ()()0,2 ln 2 1 >-=-t t e t f t ()t e t f t 212 1 '-=-21=t ??? ??∈21,0t ?? ? ??+∞∈,21t a b -2 2 ln 1+ 【例5】直线分别与曲线,交于A ,B ,则的最小值为() A .3B .2C . D .【答案】D 【解析】当时,,所以;设方程的根为,所以, 则, 设(),,令,得, 当;,所以, 所以,所以的最小值为. 练习 1.函数的导函数为,对,都有成立,若,则不等式的解是()【答案】A A. B. C. D. 【解析】设函数,所以, 根据已知,所以,所以为单调递增函数, 且,所以不等式等价于,等价于, 根据为增函数,所以 2.定义在上的函数满足:对,都有;当 时,,给出如下结论: y a =2(1)y x =+ln y x x =+|| AB 43 2 y a =2(1)x a +=12 a x =-ln x x a +=t ln t t a +=12a AB t =-+ln ln 11222 t t t t t +=- +=-+ln ()122t t g t = -+0t >'111()222t g t t t -=-='()0g t =1t ='(0,1),()0t g t ∈<'(1,),()0t g t ∈+∞>min 3 ()(1)2 g t g ==32AB ≥||AB 3 2 ()f x ()f x 'x R ?∈()()2f x f x '>()ln 42f =()2 x f x e >ln 4x >0ln 4x <<1x >01x <<()()2x e x f x g =()()()222 2 21 ??? ? ??-'='x x x e e x f e x f x g ()()x f x f 2 1 >'()0>'x g ()x g ()14ln =g ()2 x f x e >()12 >x e x f ()()4ln g x g >()x g 4ln >x ),0(+∞)(x f ),0(+∞∈?x )(2)2(x f x f =]2,1(∈x x x f -=2)( ①对,有; ②函数的值域为;③存在,使得; ④函数在区间单调递减的充分条件是“存在,使得 , 其中所有正确结论的序号是:.(请将所有正确命题的序号填上)【答案】①②④ 【分析】作出的图像即可逐一判断 3.(2013·安徽高考理)若函数f (x )=x 3+ax 2+bx +c 有极值点x 1,x 2,且f (x 1)=x 1,则关于x 的方程3(f (x ))2+2af (x )+b =0的不同实根个数是( ) 【答案】A A .3 B .4 C .5 D .6 【解析】因为f ′(x )=3x 2+2ax +b,3f 2(x )+2af (x )+b =0且方程3x 2+2ax +b =0的两根分别为x 1,x 2, 所以f (x )=x 1或f (x )=x 2. 当x 1是极大值点时,x 2为极小值点,且x 2>x 1,如图1所示 可知方程f (x )=x 1有2个实根,f (x )=x 2有1个实根, 故方程3f 2(x )+2af (x )+b =0共有3个不同实根. 当x 1是极小值点时,f (x 1)=x 1,x 2为极大值点,且x 2 综上,可知方程3f 2(x )+2af (x )+b =0共有3个不同实根. Z m ∈?0)2(=m f )(x f ),0[+∞Z n ∈9)12(=+n f )(x f ),(b a Z k ∈)2,2(),(1+?k k b a ()2f x x = - 4.设函数 ,记()()f x xg x =,若函数 至少存在一 个零点,则实数m 的取值范围是( )【答案】A A. B. C. D. 显然,(x)h →-∞, 5.已知函数,若存在三个不相等的正实数,使得 成立,则的取值范围是.【答案】 【解析】由题意得:方程有三个不同的解,则有三个不 同零点。, 因为 因此 6.(2015北京高考,理14)设函数()( )()2142 1.x a x f x x a x a x ?- =?--?????≥若()f x 恰有2 个零点,则实数a 的取值范围是 . 【解析】①若函数()2x g x a =-在1x <时与x 轴有一个交点,则0a >, 并且当1x =时,(1)2g a =->0,则02a <<, 21 ()ln (22)(0)4f x x ax a x a a =++-+ >123,,x x x 312123 () ()()3f x f x f x x x x === a 11( ,)22e -()3f x x =()()3g x f x x =-1(21)(1) ()2(22)3,(0)ax x g x ax a x x x --'= ++--=>0,();,(); x g x x g x →→-∞→+∞→+∞2 1144(1)()0[1ln(2)]024a a g g a a a a ---- ∈1(2e 函数()4()(2)h x x a x a =--与x 轴有一个交点,所以21且1a a ≥ 1 12 a ≤<; ②若函数()2x g x a =-与x 轴有无交点,则函数()4()(2)h x x a x a =--与x 轴有两个交点, 当0a ≤时()g x 与x 轴有无交点,()4()(2)h x x a x a =--在1x ≥与x 轴有无交点,不合题意;当(1)20h a =-≥时,2a ≥,()h x 与x 轴有两个交点,x a =和2x a =, 由于2a ≥,两交点横坐标均满足1x ≥; 综上所述a 的取值范围1 12 a ≤<或2a ≥. 7.设函数在上存在导数 , ,有,在 上,若 ,则实数 的取值范围为( )【答 案】B A . B . C . D . 【解析】设,因为对任意, 所以,= 所以,函数为奇函数; 又因为,在上 ,所以,当时, 即函数在上为减函数, 因为函数为奇函数且在上存在导数,所以函数 在上为减函数,所以, ()()212 g x f x x =- ()()2 ,x R f x f x x ∈-+=()()()()()221122g x g x f x x f x x -+=---+-()()2 0f x f x x -+-=()()21 2 g x f x x =-0x >()()0 g x f x x ''=-<()()2 12g x f x x =- ()()21 2 g x f x x =-()()21 2 g x f x x =-R ()()()()()2 2 1144422 g m g m f m m f m m --=----+()()()484f m f m m =----0≥ 所以, 即实数 的取值范围为 . 8.已知函数g (x )=a ﹣x 2(≤x≤e,e 为自然对数的底数)与h (x )=2lnx 的图象上存在关于x 轴对称的点,则实数a 的取值范围是( )【答案】B A .[1, +2] B .[1,e 2﹣2] C .[ +2,e 2﹣2] D .[e 2 ﹣2,+∞) 【解析】由已知得方程a ﹣x 2=﹣2lnx ﹣a=2lnx ﹣x 2在上有解, 设f (x )=2lnx ﹣x 2,求导得:f′(x )=﹣2x=, ∵≤x≤e,∴f′(x )=0在x=1有唯一的极值点, ∵f ()=﹣2﹣,f (e )=2﹣e 2,又f (x )极大值=f (1)=﹣1,且知f (e )< f (), 故方程﹣a=2lnx ﹣x 2 在 上有解等价于2﹣e 2 ≤﹣a≤﹣1. 从而a 的取值范围为[1,e 2﹣2]. 9.若直角坐标平面内A 、B 两点满足:①点A 、B 都在函数()f x 的图象上;②点A 、B 关于原点对称,则点对(A ,B )是函数()f x 的一个“姊妹点对”.点对(A , B )与(B ,A )可看作是同一个“姊妹点对”,已知函数?????≥+<+=)0( 1) 0( 2)(2x e x x x x x f x , 则()f x 的“姊妹点对”有( )【答案】C A .0个 B . 1个 C .2个 D .3个 方法:即求一部分图像关于原点对称的图像与另部分图像交点个数 ()()442g m g m m m m -≥?-≤?≥? 10.已知函数f (x )的定义域为(0,+∞),对于给定的正数K ,定义函数f k (x )= .若对于函数f (x )= 恒有f k (x ) =f (x ),则( )【答案】B A .K 的最大值为 B .K 的最小值为 C .K 的最大值为2 D .K 的最小值为2 【解析】由已知,即K ≥f(x)恒成立。 f ′(x )== , 设g (x )=,则g (x )在(0,+∞)单调递减,且g (1)=0, 令f ′(x )=0,即 =0,解得x=1, 当0<x <1时,f ′(x )>0,f (x )单调递增,当x >1时,f ′(x )<0,f (x )单调递减. 故当x=1时,f (x )取到极大值同时也是最大值f (1)=. 故当k ≥时,恒有f k (x )=f (x ) 因此k 的最小值为. 11.已知函数,, 若,则的取值范围是.【答案】 【解析】当时,,易得时有极大值; 当时,恒成立,是减函数,且. 设,由得,即对恒成立, , 当时,,而,不合题意; 当时,,∴,得. || ()()e x x f x x = ∈R 12()421()x x g x a a a a +=-+?++-∈R {|(g())e}A x f x =>=R a [1,0]-0x ≥1'()x x f x e -=1x =1 e 0x <1 '()0x x f x e -= <()f x (1)e f -=()g x t =()e f t >1t <-()1g x <-x ∈R 22()(2)21x g x a a a =--++-0a >2()21g x a a ≤+-2 211a a +->-0a ≤2()(,1)g x a a ∈-∞+-2 11a a +-≤-10a -≤≤ 12.已知函数=,=,若至少存在一个∈[1, e],使得成立,则实数a 的范围为()【答案】B A .[1,+∞)B .(0,+∞) C .[0,+∞)D .(1,+∞) 【解析】由题意得 在上有解,即 , 令 ,则,故,因此. 13.(2015全国高考1,理12)设函数()f x =(21)x e x ax a --+,其中a 1, 若存在唯一的整数0x ,使得0()f x 0,则a 的取值范围是( )【答案】D (A)[-32e ,1) (B)[-32e ,34) (C)[32e ,34) (D)[3 2e ,1) 【解析】设()g x =(21)x e x -,y ax a =-,由题知存在唯一的整数0x ,使得0() g x 在直线y ax a =-的下方.因为()(21)x g x e x '=+,所以当1 2 x <-时,()g x '<0,当 1 2 x >-时,()g x '>0, 所以当1 2 x =-时,max [()]g x =1 2-2e -,直线y ax a =-恒过(1,0), 结合图像有:(0)1a g ->=-,且1(1)3g e a a --=-≥--, 解得 3 2e ≤a <1. 15.(2014·新课标全国卷Ⅱ高考理科数学·T12)设函数 f(x)= x m π.若存在f(x)的极值点x 0满足2 0x +()20f x ???? A.()(),66,-∞-+∞ B.(),4-∞-∪()4,+∞ C.(),2-∞-∪()2,+∞ D.(),1-∞-∪()4,+∞ ()f x 1()2ln ()a x x a R x --∈()g x a x -0x 00()()f x g x >()()2ln 0 f x g x ax x -=->[1,]e min 2ln ( ),([1,])x a x e x >∈2ln ,[1,]x y x e x = ∈22(1ln )0x y x -'=≥min 2ln ()0x x =0.a > 【解析】因为 x m π 即[f(x 0)]2=3,|x 0|≤2 m , 所以2 x +[f(x 0)]2 ≥234m +,所以2 4 m +3 ①)()(x f x f -=-;②)(2)12(2 x f x x f =+;③x x f 2)(≥.其中的所有正确命题的序号是( ) A. ①②③ B. ②③ C. ①③ D. ①② 【答案】A 【解析】选A. 对于①:()ln(1)ln(1)()f x x x f x -=--+=-,故①正确; 对于②:1()ln(1)ln(1)ln 1x f x x x x +=+--=- ?2222 21211()ln ln()21111 x x x x f x x x x + ++==+--+12ln 1x x +=-2()f x =,)1,1(-∈x ,故②正确; 对于③:当[0,1)x ∈时,|()|2||()20f x x f x x ≥?-≥, 令()()2ln(1)ln(1)2g x f x x x x x =-=+---([0,1)x ∈), 因为2 2 112()20111x g x x x x '= +-=>+--,所以()g x 在[0,1)单增,()()2(0)0g x f x x g =-≥=, 即()2f x x ≥,又()f x 与2y x =为奇函数,所以|()|2||f x x ≥成立,故③正确. 17.已知为常数,函数有两个极值点 ,则() A. B. 【答案】B C. D. 【解析】有两个根且, 222()2011a x x a f x x x x ++'=+==++12,,x x 12x x < 所以方程判别式 ,则 则,令 , 在上是增函数,,所以. 18.若存在实常数和,使得函数和对其公共定义域上的任意实数 都满足: 和 恒成立,则称此直线 为 和的“隔离直线”,已知函数, 有下列命题: ①在 内单调递增; ②和之间存在“隔离直线”,且的最小值为; ③和之间存在“隔离直线”,且的取值范围是; ④ 和 之间存在唯一的“隔离直线” . 其中真命题的个数有()【答案】C A .个B .个C .个D .个 【解析】①∵.由得,, 故函数的单调递增区间为 .因此命题①正确. ②③设函数图像上任意一点(,),则函数在该点处的切线方程为 . 2 220x x a ++=1480,2 a a ?=->? <1212111,22x x x x --+= =+=-1202 a x x =>2 2222,a x x =--22 22 22221()(22)ln(1)(0)2 f x x x x x x =-++-<<22()(22)ln(1) g t t t t t =-++1(0)2t -<<222()2[(24)ln(1)]1t t g t t t t t +'=-+++ +1 (24)ln(1),(,0),2t t t =-++∈-()0,g x '>()g x 1(,0)2-112ln 2()()24 g t g ->-=2()f x = 212ln 2 ()4 g x ->)()(012