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【走向高考】2022届高中数学二轮复习 专题1 集合与常用逻辑用语、函数与导数(第5讲)课时作业 新人教A版

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【走向高考】2022届高中数学二轮复习专题1集合与常用逻辑用语、函数与导数(第5讲)课时作业新人教A版一、选择题1.(文)(2022·郑州市质检)已知函数f(x)的导函数为f′(x),且满足f(x)=2xf′(e)+lnx,则f′(e)=(  )A.1B.-1C.-e-1D.-e[答案] C[解析] 依题意得,f′(x)=2f′(e)+,取x=e得f′(e)=2f′(e)+,由此解得f′(e)=-=-e-1,故选C.(理)(2022·云南检测)已知常数a、b、c都是实数,f(x)=ax3+bx2+cx-34的导函数为f′(x),f′(x)≤0的解集为{x|-2≤x≤3},若f(x)的极小值等于-115,则a的值是(  )A.-B.C.2D.5[答案] C[解析] 依题意得f′(x)=3ax2+2bx+c≤0的解集是[-2,3],于是有3a>0,-2+3=-,-2×3=,∴b=-,c=-18a,函数f(x)在x=3处取得极小值,于是有f(3)=27a+9b+3c-34=-115,-a=-81,a=2,故选C.2.(文)(2022·长春市调研)已知函数f(x)=x2的图象在点A(x1,f(x1))与点B(x2,f(x2))处的切线互相垂直,并交于点P,则点P的坐标可能是(  )A.(-,3)B.(0,-4)C.(2,3)D.(1,-)[答案] D[解析] 由题意知,A(x1,x),B(x2,x),f′(x)=2x,则过A,B两点的切线斜率k1=2x1,k2=2x2,又切线互相垂直,所以k1k2=-1,即x1x2=-.两条切线方程分别为l1∶y=2x1x-x,l2∶y=2x2x-x,联立得(x1-x2)[2x-(x1+x2)]=0,∵x1≠x2,∴x=,代入l1,解得y=x1x2=-,故选D.(理)在函数y=x3-9x的图象上,满足在该点处的切线的倾斜角小于-11-\n,且横、纵坐标都为整数的点的个数是(  )A.0   B.1    C.2   D.3[答案] A[解析] 依题意得,y′=3x2-9,令0<y′=3x2-9<1得3<x2<,显然满足该不等式的整数x不存在,因此在函数y=x3-9x的图象上,满足在该点处的切线的倾斜角小于,且横、纵坐标都为整数的点的个数是0,选A.3.(文)(2022·太原五中月考)已知双曲线C:-=1(a>0,b>0)的焦距为2,抛物线y=x2+1与双曲线C的渐近线相切,则双曲线C的方程为(  )A.-=1B.-=1C.-y2=1D.x2-=1[答案] C[解析] ∵y=x2+1,∴y′=x,设切点(x0,y0),则切线方程y-y0=x0(x-x0),∵切线过原点,∴y0=x ①,又切点在抛物线上,∴y0=x+1 ②,由(1)(2)得x0=±4,∴=|x0|=,∴a=2b,代入a2+b2=c2=5中得b2=1,a2=4,∴双曲线方程为-y2=1.(理)(2022·吉林市质检)若函数f(x)=2sinx(x∈[0,π])在点P处的切线平行于函数g(x)=2·(+1)在点Q处的切线,则直线PQ的斜率(  )A.1B.C.D.2[答案] C[解析] f′(x)=2cosx,x∈[0,π],∴f′(x)∈[-2,2],g′(x)=+≥2,当且仅当x=1时,等号成立,设P(x1,y1),Q(x2,y2),则由题意知,2cosx1=+,∴2cosx1=2且+=2,∵x1∈[0,π],∴x1=0,∴y1=0,x2=1,y2=,∴kPQ==.4.(文)(2022·浙江文,8)已知函数y=f(x)的图象是下列四个图象之一,且其导函数y=f′(x)的图象如下图所示,则该函数的图象是(  )-11-\n[答案] B[解析] 本题考查原函数图象与导函数图象之间的关系.由导数的几何意义可得,y=f(x)在[-1,0]上每一点处的斜率变大,而在[0,1]上则变小,故选B.(理)(2022·石家庄市质检)定义在区间[0,1]上的函数f(x)的图象如下图所示,以A(0,f(0))、B(1,f(1))、C(x,f(x))为顶点的△ABC的面积记为函数S(x),则函数S(x)的导函数S′(x)的大致图象为(  )[答案] D[解析] ∵A、B为定点,∴|AB|为定值,∴△ABC的面积S(x)随点C到直线AB的距离d而变化,而d随x的变化情况为增大→减小→0→增大→减小,∴△ABC的面积先增大再减小,当A、B、C三点共线时,构不成三角形;然后△ABC的面积再逐渐增大,最后再逐渐减小,观察图象可知,选D.5.(2022·山西大学附中月考)已知函数f0(x)=xex,f1(x)=f′0(x),f2(x)=f1′(x),…fn(x)=f′n-1(x)(n∈N*),则f′2022(0)=(  )A.2022B.2022C.2022D.2022[答案] C[解析] ∵f0(x)=xex,∴f1(x)=f0′(x)=ex+xex,f2(x)=f1′(x)=2ex+xex,…,∴fn(x)=fn-1′(x)=nex+xex,∴f2022′(0)=f2022(0)=2022e0+0=2022.6.(2022·天津文,8)设函数f(x)=ex+x-2,g(x)=lnx+x2-3,若实数a、b满足f(a)=0,g(b)=0,则(  )A.g(a)<0<f(b)B.f(b)<0<g(a)C.0<g(a)<f(b)D.f(b)<g(a)<0[答案] A[解析] 解法1:由f(a)=ea+a-2=0得0<a<1,g(a)=lna+a2-3<0;由g(b)=lnb+b2-3=0得b>1,∴f(b)=eb+b-2>0,所以f(b)>0>g(a),故选A.解法2:∵f′(x)=ex+1>0,∴f(x)为增函数,∵f(0)=-1<0,f(1)=e-1>0,且f(a)=0,∴0<a<1;∵当x∈(0,+∞)时,g′(x)=+2x>0,∴g(x)在(0,+∞)上为增函数,又g(1)=-2<0,g(2)=ln2+1>0,g(b)=0,∴1<b<2.-11-\n∴f(b)>f(1)=0,g(a)<g(1)<0,故选A.二、填空题7.(文)(2022·甘肃省三诊)若曲线y=x-在点(m,m-)处的切线与两坐标轴围成三角形的面积为18,则m=________.[答案] 64[解析] ∵y=x-,∴y′=-x-,∴切线的斜率为-m-,切线方程为y-m-=-m-(x-m),令x=0,得y=m-,令y=0,得x=3m,∵m>0,∴×3m×m-=18,∴m=8,∴m=64.(理)(2022·沈阳市二检)已知函数f(x)=x(x-a)(x-b)的导函数为f′(x),且f′(0)=4,则a2+2b2的最小值为________.[答案] 8[解析] f′(x)=(x-a)(x-b)+x[(x-a)+(x-b)],f′(0)=ab=4,a2+2b2≥2ab=8,故填8.8.已知函数f(x)=ax3+ax2-bx+b-1在x=1处的切线与x轴平行,若函数f(x)的图象经过四个象限,则实数a的取值范围是________.[答案] (,)[解析] 依题意得,f′(1)=0,又f′(x)=ax2+ax-b,∴b=2a,∴f′(x)=ax2+ax-2a=a(x+2)(x-1),令f′(x)=0,得x=-2或x=1,①当a=0时,不合题意;②当a>0时,要使图象过四个象限,只需结合a>0,解得a∈(,);③当a<0时,要使图象过四个象限,只需结合a<0.可知不存在符合条件的实数a;综上得,a的取值范围是(,).9.若f(x)=x3+3ax2+3(a+2)x+1有极大值和极小值,则a的取值范围为________.[答案] (-∞,-1)∪(2,+∞)[解析] f′(x)=3x2+6ax+3(a+2),由题意知f′(x)=0有两个不等的实根,故Δ=(6a)2-4×3×3(a+2)>0,即a2-a-2>0,解得a>2或a<-1.三、解答题10.(文)(2022·新课标全国文,21)设函数f(x)=ex-ax-2.(1)求f(x)的单调区间;(2)若a=1,k为整数,且当x>0时,(x-k)f′(x)+x+1>0,求k的最大值.[分析] (1)求函数f(x)的单调区间,需判断f′(x)的正负,因为含参数a,故需分类讨论;(2)分离参数k,将不含有参数的式子看作一个新函数g(x),将求k的最大值转化为求g(x)的最值问题.[解析] (1)f(x)的定义域为(-∞,+∞),f′(x)=ex-a.若a≤0,则f′(x)>0,所以f(x)在(-∞,+∞)上单调递增.-11-\n若a>0,则当x∈(-∞,lna)时,f′(x)<0;当x∈(lna,+∞)时,f′(x)>0,所以,f(x)在(-∞,lna)上单调递减,在(lna,+∞)上单调递增.(2)由于a=1,所以(x-k)f′(x)+x+1=(x-k)(ex-1)+x+1.故当x>0时,(x-k)f′(x)+x+1>0等价于k<+x (x>0).①令g(x)=+x,则g′(x)=+1=.由(1)知,函数h(x)=ex-x-2在(0,+∞)上单调递增.而h(1)<0,h(2)>0,所以h(x)在(0,+∞)上存在唯一的零点.故g′(x)在(0,+∞)存在唯一的零点.设此零点为α,则α∈(1,2).当x∈(0,α)时,g′(x)<0;当x∈(α,+∞)时,g′(x)>0.所以g(x)在(0,+∞)上的最小值为g(α).又由g′(α)=0,可得eα=α+2,所以g(α)=α+1∈(2,3).由于①式等价于k<g(α),故整数k的最大值为2.[点评] 本题考查导数的应用及参数的取值范围的求法.利用导数求参数的取值范围时,经常需将参数分离出来,转化为恒成立问题,最终转化为求函数的最值问题,求得参数的取值范围.(理)(2022·广东文,21)设函数f(x)=x3-kx2+x(k∈R).(1)当k=1时,求函数f(x)的单调区间;(2)当k<0时,求函数f(x)在[k,-k]上的最小值m和最大值M.[解析] f′(x)=3x2-2kx+1.(1)当k=1时f′(x)=3x2-2x+1,Δ=4-12=-8<0,∴f′(x)>0,f(x)在R上单调递增.即f(x)的单调递增区间为(-∞,+∞),f(x)没有单调递减区间.(2)当k<0时,f′(x)=3x2-2kx+1,其开口向上,对称轴x=,且过(0,1).(i)当Δ=4k2-12=4(k+)(k-)≤0,即-≤k<0时,f′(x)≥0,f(x)在[k,-k]上单调递增,从而当x=k时,f(x)取得最小值m=f(k)=k,当x=-k时,f(x)取得最大值M=f(-k)=-k3-k3-k=-2k3-k.(ii)当Δ=4k2-12=4(k+)(k-)>0,即k<-时,令f′(x)=3x2-2kx+1=0解得:x1=,x2=,注意到k<x2<x1<0,(注:可用韦达定理判断x1·x2=,x1+x2=>k,从而k<x2<x1<0;或者由对称结合图像判断)∴m=min{f(k),f(x1)},M=max{f(-k),f(x2)}∵f(x1)-f(k)=x-kx+x1-k=(x1-k)(x+1)>0,-11-\n∴f(x)的最小值m=f(k)=k,∵f(x2)-f(-k)=x-kx+x2-(-2k3-k)=(x2+k)[(x2-k)2+k2+1]<0,∴f(x)的最大值M=f(-k)=-2k3-k.综上所述,当k<0时,f(x)的最小值m=f(k)=k,最大值M=f(-k)=-2k3-k.一、选择题11.(文)如图,函数y=f(x)的图象在点P处的切线方程为x-y+2=0,则f(1)+f′(1)=(  )A.1B.2C.3D.4[答案] D[解析] 由条件知(1,f(1))在直线x-y+2=0上,且f′(1)=1,∴f(1)+f′(1)=3+1=4.(理)(2022·烟台质检)在等比数列{an}中,首项a1=,a4=(1+2x)dx,则该数列的前5项和S5为(  )A.18B.3C.D.[答案] C[解析] a4=(1+2x)dx=(x+x2)|=18,因为数列{an}是等比数列,故18=q3,解得q=3,所以S5==.故选C.12.(文)(2022·太原调研)设a∈R,函数f(x)=ex+a·e-x的导函数f′(x)是奇函数,若曲线y=f(x)的一条切线的斜率是,则切点的横坐标为(  )A.-B.-ln2C.D.ln2[答案] D[解析] 由于f′(x)=ex-ae-x,故若f′(x)为奇函数,则必有f′(0)=1-a=0,解得a=1,故f′(x)=ex-e-x.设曲线上切点的横坐标为x0,则据题意得f′(x0)=ex0-e-x0=,解得ex0=2,故切点横坐标x0=ln2.(理)(2022·哈三中一模)在平面直角坐标系xOy中,已知P是函数f(x)=xlnx-x的图象上的动点,该曲线在点P处的切线l交y轴于点M(0,yM),过点P作l的垂线交y轴于点N(0,yN).则-11-\n的范围是(  )A.(-∞,-1]∪[3,+∞)B.(-∞,-3]∪[1,+∞)C.[3,+∞)D.(-∞,-3][答案] A[解析] ∵f(x)=xlnx-x,∴f′(x)=lnx,设P(x0,y0),则y0=x0lnx0-x0,kl=lnx0,∴l:y-y0=(x-x0)·lnx0,令x=0得yM=y0-x0lnx0=-x0,过点P的直线l的垂线斜率k=-,方程为y-y0=-·(x-x0),令x=0得yN=y0+=x0lnx0-x0+=∴==-lnx0-+1当x0>1时,lnx0>0,-lnx0-+1=-(lnx0+)+1≤1-2=-1,同理当0<x0<1时,-lnx0-+1≥3,∴选A.13.(文)(2022·中原名校第二次联考)已知函数g(x)=ax3+bx2+cx+d(a≠0)的导函数为f(x),且a+2b+3c=0,f(0)f(1)>0,设x1、x2是方程f(x)=0的两根,则|x1-x2|的取值范围是(  )A.[0,)B.[0,)C.(,)D.(,)[答案] A[解析] f(x)=g′(x)=3ax2+2bx+c,∵f()=++c=(a+2b+3c)=0,∴是f(x)=0的一根,又f(0)·f(1)>0,∴0<x1<x2<1,即或故选A.(理)(2022·德阳市二诊)已知m、n是三次函数f(x)=x3+ax2+2bx(a、b∈R)的两个极值点,且m∈(0,1),n∈(1,2),则的取值范围是(  )A.(-∞,)∪(1,+∞)B.(,1)C.(-4,3)D.(-∞,-4)∪(3,+∞)[答案] D[解析] f′(x)=x2+ax+2b,由题意知∴(*)表示不等式组(*)表示的平面区域内的点与点(-2,-3)连线的斜率,由图形易知选D.14.(文)已知f(x)为定义在(-∞,+∞)上的可导函数,且f(x)<f′(x)对于x∈-11-\nR恒成立,且e为自对数的底,则下面正确的是(  )A.f(1)>e·f(0),f(2022)>e2022·f(0)B.f(1)<e·f(0),f(2022)>e2022·f(0)C.f(1)>e·f(0),f(2022)<e2022·f(0)D.f(1)<e·f(0),f(2022)<e2022·f(0)[答案] A[解析] 设F(x)=,则F′(x)==,∵f(x)<f′(x)对于x∈R恒成立,∴F′(x)>0,即F(x)在x∈R上为增函数,∴F(1)>F(0),F(2022)>F(0),即>,>,∴f(1)>ef(0),f(2022)>e2022f(0).(理)(2022·浙江苍南求知中学月考)设函数f(x)=x2+bx+c(x∈R)且f′(x)+f(x)>0恒成立,则对∀a∈(0,+∞),下面不等式恒成立的是(  )A.f(-a)<eaf(0)B.f(-a)>eaf(0)C.f(a)<eaf(0)D.f(a)>eaf(0)[答案] A[解析] 令F(x)=f(x)ex,则F′(x)=f′(x)·ex+f(x)·ex=(f′(x)+f(x))ex>0,∴F(x)为增函数,∴对任意a∈(0,+∞),有-a∈(-∞,0),∴F(-a)<F(0),∴f(-a)e-a<f(0),即f(-a)<eaf(0),故选A.15.(文)已知定义域为R的函数f(x)满足:f(4)=-3,且对任意x∈R总有f′(x)<3,则不等式f(x)<3x-15的解集为(  )A.(-∞,4)B.(-∞,-4)C.(-∞,-4)∪(4,+∞)D.(4,+∞)[答案] D[解析] 令g(x)=f(x)-3x+15,则g′(x)=f′(x)-3<0,所以g(x)在R上是减函数,又因为g(4)=f(4)-3×4+15=0,所以f(x)<3x-15的解集为(4,+∞).(理)定义方程f(x)=f′(x)的实数根x0叫做函数f(x)的“新不动点”,如果函数g(x)=x2(x∈(0,+∞)),h(x)=sinx+2cosx,x∈(0,π),φ(x)=-ex-2x的“新不动点”分别为α、β、γ,那么α、β、γ的大小关系是(  )A.α<β<γB.α<γ<βC.γ<α<βD.β<α<γ[答案] C[解析] 由定义,令g′(x)=x=x2,得α=2;对于h(x)=sinx+2cosx,x∈-11-\n(0,π),令h′(x)=cosx-2sinx=sinx+2cosx,得β∈(,π);对于φ(x)=-ex-2x,令φ′(x)=-ex-2=-ex-2x,得γ=1.故γ<α<β,选C.二、填空题16.(文)(2022·山西太原五中月考)在区间[-2,3]上任取一个数a,则函数f(x)=x3-ax2+(a+2)x有极值的概率为________.[答案] [解析] f′(x)=x2-2ax+a+2,函数f(x)有极值,⇔y=f′(x)的图象与x轴有两个交点⇔Δ=4a2-4(a+2)=4(a-2)(a+1)>0⇔a<-1或a>2.∴所求概率P==.(理)(2022·郑州市质检)已知a>1,且函数y=ax与函数y=logax的图象有且仅有一个公共点,则此公共点的坐标为________.[答案] (e,e)[解析] 设公共点为P(x0,y0),则点P(x0,y0)为函数y=ax与y=logax的图象的切点,且点P(x0,y0)又在直线y=x上,y′=axlna,∴ax0lna=1,∴ax0==logae,又ax0=y0=logax0=logae,∴x0=e,y0=e.17.函数f(x)=x2-3x+2lnx,则函数f(x)在[1,e]上的最大值为________,最小值为________.[答案] e2-3e+2 2ln2-4[解析] 由f(x)=x2-3x+2lnx可得,f′(x)=x+-3==.当x∈(1,2)时,f′(x)<0,∴f(x)在[1,2]上是减函数;当x∈(2,e)时,f′(x)>0,∴f(x)在[2,e]上是增函数.∴当x=2时,f(x)min=f(2)=2ln2-4.又f(1)=-,f(e)=e2-3e+2,f(e)-f(1)=e2-3e+2-(-)=(e2-6e+9)=(e-3)2>0,∴f(e)>f(1),∴f(x)max=f(e)=e2-3e+2.-11-\n综上,函数f(x)在[1,e]上的最大值为e2-3e+2,最小值为2ln2-4.三、解答题18.(文)已知函数f(x)=(ax2+bx+c)ex在[0,1]上单调递减且满足f(0)=1,f(1)=0.(1)求a的取值范围;(2)设g(x)=f(x)-f′(x),求g(x)在[0,1]上的最大值和最小值.[解析] (1)由f(0)=1,f(1)=0得c=1,a+b=-1,则f(x)=[ax2-(a+1)x+1]ex,f′(x)=[ax2+(a-1)x-a]ex依题意须对于任意x∈(0,1),有f′(x)<0.当a>0时,因为二次函数y=ax2+(a-1)x-a的图象开口向上,而f′(0)=-a<0,所以须f′(1)=(a-1)e<0,即0<a<1;当a=1时,对任意x∈(0,1)有f′(x)=(x2-1)ex<0,f(x)符合条件;当a=0时,对于任意x∈(0,1),f′(x)=-xex<0,f(x)符合条件;当a<0时,因f′(0)=-a>0,f(x)不符合条件.故a的取值范围0≤a≤1.(2)因为g(x)=(-2ax+1+a)ex,g′(x)=(-2ax+1-a)ex,(ⅰ)当a=0时,g′(x)=ex>0,g(x)在x=0处取得最小值g(0)=1,在x=1处取得最大值g(1)=e.(ⅱ)当a=1时,对于任意x∈(0,1)有g′(x)=-2xex<0,g(x)在x=0处取得最大值g(0)=2,在x=1处取得最小值g(1)=0.(ⅲ)当0<a<1时,由g′(x)=0得x=>0.①若≥1,即0<a≤时,g(x)在[0,1]上单调递增,g(x)在x=0处取得最小值g(0)=1+a,在x=1处取得最大值g(1)=(1-a)e.②若<1,即<a<1时,g(x)在x=处取得最大值g()=2ae,在x=0或x=1处取得最小值,而g(0)=1+a,g(1)=(1-a)e,则当<a≤时,g(x)在x=0处取得最小值g(0)=1+a;当<a<1时,g(x)在x=1处取得最小值g(1)=(1-a)e.[点评] 本题考查导数运算,二次函数、恒成立问题、导数应用等,考查分类讨论数学思想,体现导数的工具作用.第(1)问中不要漏掉a=0,a=1.第(2)问分类的依据是判定g(x)在[0,1]上的单调性.(理)设函数f(x)=axn(1-x)+b(x>0),n为正整数,a、b为常数.函数y=f(x)在(1,f(1))处的切线方程为x+y=1.(1)求a、b的值;(2)求函数f(x)的最大值;(3)证明:f(x)<.[分析] (1)根据导数的几何意义及点(1,f(1))在直线x+y=1上可求得a、b.(2)通过求导判定f(x)的单调性求其最大值.-11-\n(3)借用第(2)问的结论f(x)的最大值小于,构造新的函数关系.[解析] (1)因为f(1)=b,由点(1,b)在直线x+y=1上,可得1+b=1,即b=0,因为f′(x)=anxn-1-a(n+1)xn,所以f′(1)=-a.又因为切线x+y=1的斜率为-1,所以-a=-1,即a=1,故a=1,b=0.(2)由(1)知,f(x)=xn(1-x)=xn-xn+1,f′(x)=(n+1)xn-1(-x).令f′(x)=0,解得x=,即f′(x)在(0,+∞)上有唯一零点x=.在(0,)上,f′(x)>0,故f(x)单调递增;而在(,+∞)上,f′(x)<0,故f(x)单调递减.故f(x)在(0,+∞)上的最大值为f()=()n(1-)=.(3)令φ(t)=lnt-1+(t>0),则φ′(t)=-=(t>0).在(0,1)上,φ′(t)<0,故φ(t)单调递减;而在(1,+∞)上φ′(t)>0,φ(t)单调递增.故φ(t)在(0,+∞)上的最小值为φ(1)=0.所以φ(t)>0(t>1),即lnt>1-(t>1).令t=1+,得ln>,即ln()n+1>lne,所以()n+1>e,即<.由(2)知,f(x)≤<,故所证不等式成立.[点评] 本题主要考查了导数的几何意义,通过导数求函数的最大值,判断函数的单调法,在判断单调性和求函数的最大值时一定要注意函数的定义域.-11-

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发布时间:2022-08-26 00:13:12 页数:11
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文章作者:U-336598

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