高考数学一轮复习第2章基本初等函数导数及其应用第11讲变化率与导数导数的计算知能训练轻松闯关理北师大版

第11讲变化率与导数、导数的计算1．函数y＝x2cosx在x＝1处的导数是(　　)A．0　　　　　　　　　　B．2cos1－sin1C．cos1－sin1D．1解析：选B.因为y′＝(x2cosx)′＝(x2)′cosx＋x2(cosx)′＝2xcosx－x2sinx，所以y′|x＝1＝2cos1－sin1.2．(2022·赣州高三月考)已知t为实数，f(x)＝(x2－4)(x－t)且f′(－1)＝0，则t等于(　　)A．0B．－1C.D．2解析：选C.依题意得，f′(x)＝2x(x－t)＋(x2－4)＝3x2－2tx－4，所以f′(－1)＝3＋2t－4＝0，即t＝.3．设函数f(x)在(0，＋∞)内可导，且f(ex)＝x＋ex，则f′(2016)＝(　　)A．1B．2C.D.解析：选D.令ex＝t，则x＝lnt，所以f(t)＝lnt＋t，故f(x)＝lnx＋x.求导得f′(x)＝＋1，故f′(2016)＝＋1＝.4．已知函数f(x)的导函数f′(x)，且满足关系式f(x)＝x2＋3xf′(2)＋lnx，则f′(2)的值等于(　　)A．2B．－2C.D．－解析：选D.由已知条件f(x)＝x2＋3xf′(2)＋lnx，知f′(x)＝2x＋3f′(2)＋，令x＝2，则f′(2)＝2×2＋3f′(2)＋，即2f′(2)＝－，所以f′(2)＝－.5.已知函数y＝f(x)的图像是下列四个图像之一，且其导函数y＝f′(x)的图像如图所示，则该函数的图像是(　　)6\n解析：选B.从导函数的图像可以看出，导函数值先增大后减小，x＝0时最大，所以函数f(x)的图像的变化率也先增大后减小，在x＝0时变化率最大．A项，在x＝0时变化率最小，故错误；C项，变化率是越来越大的，故错误；D项，变化率是越来越小的，故错误；B项正确．6．(2022·大连高三联考)已知直线m：x＋2y－3＝0，函数y＝3x＋cosx的图像与直线l相切于P点，若l⊥m，则P点的坐标可能是(　　)A.B.C.D.解析：选B.因为直线m的斜率为－，l⊥m，所以直线l的斜率为2.因为函数y＝3x＋cosx的图像与直线l相切于点P，设P(a，b)，则b＝3a＋cosa且y′|x＝a＝3－sina＝2，所以sina＝1，解得a＝＋2kπ(k∈Z)，所以b＝＋6kπ(k∈Z)，所以P(k∈Z)，当k＝0时，P，故选B.7．函数y＝的导数为________．解析：y′＝＝.答案：8．(2022·高考陕西卷)函数y＝xex在其极值点处的切线方程为________．解析：由题知y′＝ex＋xex，令y′＝0，解得x＝－1，代入函数解析式可得极值点的坐标为，又极值点处的切线为平行于x轴的直线，故方程为y＝－.答案：y＝－6\n9．(2022·郑州第二次质检)如图，y＝f(x)是可导函数，直线l：y＝kx＋2是曲线y＝f(x)在x＝3处的切线，令g(x)＝xf(x)，其中g′(x)是g(x)的导函数，则g′(3)＝________．解析：由图可得曲线y＝f(x)在x＝3处切线的斜率等于－，即f′(3)＝－.又因为g(x)＝xf(x)，所以g′(x)＝f(x)＋xf′(x)，g′(3)＝f(3)＋3f′(3)，由图可知f(3)＝1，所以g′(3)＝1＋3×＝0.答案：010．(2022·保定一模)函数f(x)＝lnx＋ax的图像上存在与直线2x－y＝0平行的切线，则实数a的取值范围是________．解析：函数f(x)＝lnx＋ax的图像上存在与直线2x－y＝0平行的切线，即f′(x)＝2在(0，＋∞)上有解，而f′(x)＝＋a，即＋a＝2在(0，＋∞)上有解，a＝2－，因为x>0，所以2－<2，所以a的取值范围是(－∞，2)．答案：(－∞，2)11．求下列函数的导数：(1)y＝(3x3－4x)(2x＋1)；(2)y＝；(3)y＝sin2x＋2x＋e；(4)y＝＋　.解：(1)法一：因为y＝(3x3－4x)(2x＋1)＝6x4＋3x3－8x2－4x，所以y′＝24x3＋9x2－16x－4.法二：y′＝(3x3－4x)′(2x＋1)＋(3x3－4x)(2x＋1)′＝(9x2－4)(2x＋1)＋(3x3－4x)·2＝24x3＋9x2－16x－4.(2)y′＝＝＝.(3)y′＝cos2x·(2x)′＋2xln2＋0＝2cos2x＋2xln2.(4)因为y＝＋＝＝，6\n所以y′＝′＝＝.12．已知点M是曲线y＝x3－2x2＋3x＋1上任意一点，曲线在M处的切线为l，求：(1)斜率最小的切线方程；(2)切线l的倾斜角α的取值范围．解：(1)因为y′＝x2－4x＋3＝(x－2)2－1≥－1，所以当x＝2时，y′＝－1，y＝，所以斜率最小的切线过，斜率k＝－1，所以斜率最小的切线方程为x＋y－＝0.(2)由(1)得k≥－1，所以tanα≥－1，所以α∈∪.1．(2022·高考陕西卷)如图，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(　　)A．y＝x3－x2－xB．y＝x3＋x2－3xC．y＝x3－xD．y＝x3＋x2－2x解析：选A.设三次函数的解析式为y＝ax3＋bx2＋cx＋d(a≠0)，则y′＝3ax2＋2bx＋c.由已知得y＝－x是函数y＝ax3＋bx2＋cx＋d在点(0，0)处的切线，则y′|x＝0＝－1⇒c＝－1，排除选项B、D.又因为y＝3x－6是该函数在点(2，0)处的切线，则y′|x＝2＝3⇒12a＋4b＋c＝3⇒12a＋4b－1＝3⇒3a＋b＝1.只有A选项的函数符合，故选A.2．(2022·石家庄模拟)若对于曲线f(x)＝－ex－x(e为自然对数的底数)的任意切线l1，总存在曲线g(x)＝ax＋2cosx的切线l2，使得l1⊥l2，则实数a的取值范围为________．解析：易知函数f(x)＝－ex－x的导数为f′(x)＝－ex－1，设l1与曲线f(x)＝－ex－x的切点为(x1，f(x1))，则l1的斜率k1＝－ex1－1.易知函数g(x)＝ax＋2cosx的导数为g′(x)＝a－2sinx，设l2与曲线g(x)＝ax＋2cosx的切点为(x2，g(x2))，则l2的斜率k2＝a－2sinx2.由题设可知k1·k2＝－1，从而有(－ex1－1)(a－2sinx2)＝－1，所以a－2sinx2＝，6\n故由题意知对任意x1，总存在x2使得上述等式成立，则有y1＝的值域是y2＝a－2sinx2值域的子集，则(0，1)⊆[a－2，a＋2]，则所以－1≤a≤2.答案：[－1，2]3．已知函数f(x)＝x3＋x－16.(1)求曲线y＝f(x)在点(2，－6)处的切线的方程；(2)直线l为曲线y＝f(x)的切线，且经过原点，求直线l的方程及切点坐标；(3)如果曲线y＝f(x)的某一切线与直线y＝－x＋3垂直，求切点坐标与切线的方程．解：(1)可判定点(2，－6)在曲线y＝f(x)上．因为f′(x)＝(x3＋x－16)′＝3x2＋1.所以f(x)在点(2，－6)处的切线的斜率为k＝f′(2)＝13.所以切线的方程为y＝13(x－2)＋(－6)，即y＝13x－32.(2)设切点为(x0，y0)，则直线l的斜率为f′(x0)＝3x＋1，所以直线l的方程为y＝(3x＋1)(x－x0)＋x＋x0－16，又因为直线l过点(0，0)，所以0＝(3x＋1)(－x0)＋x＋x0－16，整理得，x＝－8，所以x0＝－2，所以y0＝(－2)3＋(－2)－16＝－26，k＝3×(－2)2＋1＝13.所以直线l的方程为y＝13x，切点坐标为(－2，－26)．(3)因为切线与直线y＝－x＋3垂直，所以切线的斜率k＝4.设切点的坐标为(x0，y0)，则f′(x0)＝3x＋1＝4，所以x0＝±1.所以或即切点坐标为(1，－14)或(－1，－18)，切线方程为y＝4(x－1)－14或y＝4(x＋1)－18.即y＝4x－18或y＝4x－14.4．(2022·河北省唐山一中月考)已知函数f(x)＝ax3＋3x2－6ax－11，g(x)＝3x2＋6x＋12和直线m：y＝kx＋9，且f′(－1)＝0.(1)求a的值；(2)是否存在k，使直线m既是曲线y＝f(x)的切线，又是曲线y＝g(x)的切线？如果存在，求出k的值；如果不存在，请说明理由．解：(1)由已知得f′(x)＝3ax2＋6x－6a，因为f′(－1)＝0，所以3a－6－6a＝0，所以a＝－2.(2)存在．由已知得，直线m恒过定点(0，9)，若直线m是曲线y＝g(x)的切线，6\n则设切点为(x0，3x＋6x0＋12)．因为g′(x0)＝6x0＋6，所以切线方程为y－(3x＋6x0＋12)＝(6x0＋6)(x－x0)，将(0，9)代入切线方程，解得x0＝±1.当x0＝－1时，切线方程为y＝9；当x0＝1时，切线方程为y＝12x＋9.由(1)知f(x)＝－2x3＋3x2＋12x－11，①由f′(x)＝0得－6x2＋6x＋12＝0，解得x＝－1或x＝2.在x＝－1处，y＝f(x)的切线方程为y＝－18；在x＝2处，y＝f(x)的切线方程为y＝9，所以y＝f(x)与y＝g(x)的公切线是y＝9.②由f′(x)＝12得－6x2＋6x＋12＝12，解得x＝0或x＝1.在x＝0处，y＝f(x)的切线方程为y＝12x－11；在x＝1处，y＝f(x)的切线方程为y＝12x－10，所以y＝f(x)与y＝g(x)的公切线不是y＝12x＋9.综上所述，y＝f(x)与y＝g(x)的公切线是y＝9，此时k＝0.6