(江蘇專版)2018年高考數(shù)學(xué)二輪復(fù)習(xí) 6個(gè)解答題專項(xiàng)強(qiáng)化練(五)函數(shù).doc
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1、 6個(gè)解答題專項(xiàng)強(qiáng)化練(五) 函 數(shù) 1.已知函數(shù)f(x)=x|2a-x|+2x,a∈R. (1)若a=0,判斷函數(shù)y=f(x)的奇偶性,并加以證明; (2)若函數(shù)f(x)在R上是增函數(shù),求實(shí)數(shù)a的取值范圍; (3)若存在實(shí)數(shù)a∈[-2,2],使得關(guān)于x的方程f(x)-tf(2a)=0有三個(gè)不相等的實(shí)數(shù)根,求實(shí)數(shù)t的取值范圍. 解:(1)函數(shù)y=f(x)為奇函數(shù). 證明如下: 當(dāng)a=0時(shí),f(x)=x|x|+2x, 所以f(-x)=-x|x|-2x=-f(x), 所以函數(shù)y=f(x)為奇函數(shù). (2)f(x)= 當(dāng)x≥2a時(shí),y=f(x)的對(duì)稱軸為x=a-1; 當(dāng)x<
2、2a時(shí),y=f(x)的對(duì)稱軸為x=a+1, 所以當(dāng)a-1≤2a≤a+1時(shí),f(x)在R上是增函數(shù), 即-1≤a≤1時(shí),函數(shù)f(x)在R上是增函數(shù). (3)方程f(x)-tf(2a)=0的解即為方程f(x)=tf(2a)的解. ①當(dāng)-1≤a≤1時(shí),函數(shù)f(x)在R上是增函數(shù), 所以關(guān)于x的方程f(x)=tf(2a)不可能有三個(gè)不相等的實(shí)數(shù)根. ②當(dāng)a>1時(shí),即2a>a+1>a-1, 所以f(x)在(-∞,a+1)上單調(diào)遞增,在(a+1,2a)上單調(diào)遞減,在(2a,+∞)上單調(diào)遞增, 所以當(dāng)f(2a)<tf(2a)<f(a+1)時(shí),關(guān)于x的方程f(x)=tf(2a)有三個(gè)不相等的實(shí)
3、數(shù)根,
即4a<t·4a<(a+1)2,
因?yàn)閍>1,所以1
4、·4a<4a,
因?yàn)閍<-1,所以1 5、
解:(1)當(dāng)b=-1時(shí),函數(shù)f(x)=aln x+x3(x>0),
則f′(x)=+3x2=,
令f′(x)=0,得x=,因?yàn)閍<0時(shí), >0,
所以f′(x),f(x)隨x的變化情況如下表:
x
f′(x)
-
0
+
f(x)
極小值
所以g(a)=f=aln -
=ln-,
令t(x)=-xln x+x,
則t′(x)=-ln x,令t′(x)=0,得x=1,
且當(dāng)x=1時(shí),t(x)有最大值1,
所以g(a)的最大值為1,此時(shí)a=-3.
(2)因?yàn)榉匠蘟ln x-bx3=0在區(qū)間(1,e]上有兩個(gè)不同實(shí)數(shù)解,
所以=在區(qū)間( 6、1,e]上有兩個(gè)不同的實(shí)數(shù)解,
即函數(shù)y=的圖象與函數(shù)m(x)=的圖象有兩個(gè)不同的交點(diǎn),
因?yàn)閙′(x)=,令m′(x)=0,得x=,
所以m′(x),m(x)隨x的變化情況如下表:
x
(1,)
(,e]
m′(x)
-
0
+
m(x)
3e
所以當(dāng)x∈(1,)時(shí),m(x)∈(3e,+∞),
當(dāng)x∈(,e]時(shí),m(x)∈(3e,e3],
結(jié)合函數(shù)圖象知a,b滿足的關(guān)系式為3e<≤e3,
即的取值范圍為(3e,e3].
3.已知函數(shù)f(x)=ax2-x-ln x,a∈R.
(1)當(dāng)a=時(shí),求函數(shù)f(x)的最小值;
(2)若-1≤a≤0,證 7、明:函數(shù)f(x)有且只有一個(gè)零點(diǎn);
(3)若函數(shù)f(x)有兩個(gè)零點(diǎn),求實(shí)數(shù)a的取值范圍.
解:(1)當(dāng)a=時(shí),f(x)=x2-x-ln x(x>0),
所以f′(x)=x-1-=,
令f′(x)=0,得x=2,
當(dāng)x∈(0,2)時(shí),f′(x)<0;
當(dāng)x∈(2,+∞)時(shí),f′(x)>0,
所以函數(shù)f(x)在(0,2)上單調(diào)遞減,在(2,+∞)上單調(diào)遞增.
所以當(dāng)x=2時(shí),f(x)有最小值f(2)=--ln 2.
(2)證明:由f(x)=ax2-x-ln x(x>0),得f′(x)=2ax-1-=.
所以當(dāng)a≤0時(shí),f′(x)=<0,
函數(shù)f(x)在(0,+∞)上單調(diào)遞 8、減,
所以當(dāng)a≤0時(shí),函數(shù)f(x)在(0,+∞)上最多有一個(gè)零點(diǎn).
因?yàn)楫?dāng)-1≤a≤0時(shí),
f(1)=a-1<0,f=>0,
所以當(dāng)-1≤a≤0時(shí),函數(shù)f(x)在(0,+∞)上有零點(diǎn).
綜上,當(dāng)-1≤a≤0時(shí),函數(shù)f(x)有且只有一個(gè)零點(diǎn).
(3)由(2)知,當(dāng)a≤0時(shí),函數(shù)f(x)在(0,+∞)上最多有一個(gè)零點(diǎn).
因?yàn)楹瘮?shù)f(x)有兩個(gè)零點(diǎn),所以a>0.
由f(x)=ax2-x-ln x(x>0),
得f′(x)=,
令g(x)=2ax2-x-1.
因?yàn)間(0)=-1<0,2a>0,
所以函數(shù)g(x)在(0,+∞)上只有一個(gè)零點(diǎn),設(shè)為x0.
當(dāng)x∈(0,x0) 9、時(shí),g(x)<0,f′(x)<0;
當(dāng)x∈(x0,+∞)時(shí),g(x)>0,f′(x)>0.
所以函數(shù)f(x)在(0,x0)上單調(diào)遞減;
在(x0,+∞)上單調(diào)遞增.
要使得函數(shù)f(x)在(0,+∞)上有兩個(gè)零點(diǎn),
只需要函數(shù)f(x)的極小值f(x0)<0,
即ax-x0-ln x0<0.
又因?yàn)間(x0)=2ax-x0-1=0,
所以2ln x0+x0-1>0,
又因?yàn)楹瘮?shù)h(x)=2ln x+x-1在(0,+∞)上是增函數(shù),且h(1)=0,
所以x0>1,得0<<1.
又由2ax-x0-1=0,
得2a=2+=2-,
所以0
10、函數(shù)f(x)有兩個(gè)零點(diǎn).
當(dāng)00,
所以1 11、在(1,+∞)上單調(diào)遞增.
所以當(dāng)x=1時(shí),t(x)有最小值t(1)=0.
所以t(x)=x-1-ln x≥0,得ln x≤x-1成立.
綜上,實(shí)數(shù)a的取值范圍為(0,1).
4.已知函數(shù)f(x)=+x.
(1)若函數(shù)f(x)的圖象在(1,f(1))處的切線經(jīng)過點(diǎn)(0,-1),求a的值;
(2)是否存在負(fù)整數(shù)a,使函數(shù)f(x)的極大值為正值?若存在,求出所有負(fù)整數(shù)a的值;若不存在,請(qǐng)說明理由;
(3)設(shè)a>0,求證:函數(shù)f(x)既有極大值,又有極小值.
解:(1)∵f′(x)=,
∴f′(1)=1,f(1)=ae+1,
∴函數(shù)f(x)在(1,f(1))處的切線方程為
y 12、-(ae+1)=x-1.
又直線過點(diǎn)(0,-1),
∴-1-(ae+1)=-1,解得a=-.
(2)若a<0,f′(x)=,
當(dāng)x∈(-∞,0)時(shí),f′(x)>0恒成立,函數(shù)在(-∞,0)上無極值;
當(dāng)x∈(0,1)時(shí),f′(x)>0恒成立,函數(shù)在(0,1)上無極值.
法一:在x∈(1,+∞)時(shí),若f(x)在x0處取得符合條件的極大值f(x0),則
則
由③得aex0=-,代入②得-+x0>0,
結(jié)合①可解得x0>2,
再由f(x0)=+x0>0,得a>-.
令h(x)=-,則h′(x)=,
當(dāng)x>2時(shí),h′(x)>0,即h(x)是增函數(shù),
所以a>h(x0)>h(2 13、)=-,
又a<0,故當(dāng)極大值為正數(shù)時(shí),a∈,從而不存在負(fù)整數(shù)a滿足條件.
法二:在x∈(1,+∞)時(shí),令H(x)=aex(x-1)+x2,則H′(x)=(aex+2)x,
∵x∈(1,+∞),∴ex∈(e,+∞),
∵a為負(fù)整數(shù),∴a≤-1,∴aex≤ae≤-e,
∴aex+2<0,∴H′(x)<0,
∴H(x)在(1,+∞)上單調(diào)遞減,
又H(1)=1>0,H(2)=ae2+4≤-e2+4<0,
∴?x0∈(1,2),使得H(x0)=0,
且1 14、x0)=+x0. (*)
又H(x0)=aex0(x0-1)+x=0,
∴=-代入(*)得,
f(x0)=-+x0=<0,
∴不存在負(fù)整數(shù)a滿足條件.
(3)證明:f′(x)=,
設(shè)g(x)=aex(x-1)+x2,
則g′(x)=x(aex+2),
因?yàn)閍>0,所以當(dāng)x>0時(shí),g′(x)>0,g(x)單調(diào)遞增;
當(dāng)x<0時(shí),g′(x)<0,g(x)單調(diào)遞減,
故g(x)至多有兩個(gè)零點(diǎn).
又g(0)=-a<0,g(1)=1>0,
所以存在x1∈(0,1),使g(x1)=0,
再由g(x)在(0,+∞)上單調(diào)遞增知,
當(dāng)x∈(0,x1)時(shí),g(x)<0,
故f′(x 15、)=<0,f(x)單調(diào)遞減;
當(dāng)x∈(x1,+∞)時(shí),g(x)>0,
故f′(x)=>0,f(x)單調(diào)遞增.
所以函數(shù)f(x)在x1處取得極小值.
當(dāng)x<0時(shí),ex<1,且x-1<0,
所以g(x)=aex(x-1)+x2>a(x-1)+x2=x2+ax-a,
函數(shù)y=x2+ax-a是關(guān)于x的二次函數(shù),必存在負(fù)實(shí)數(shù)t,使g(t)>0,又g(0)=-a<0,
故在(t,0)上存在x2,使g(x2)=0,
再由g(x)在(-∞,0)上單調(diào)遞減知,
當(dāng)x∈(-∞,x2)時(shí),g(x)>0,
故f′(x)=>0,f(x)單調(diào)遞增;
當(dāng)x∈(x2,0)時(shí),g(x)<0,
故f′( 16、x)=<0,f(x)單調(diào)遞減.
所以函數(shù)f(x)在x2處取得極大值.
綜上,函數(shù)f(x)既有極大值,又有極小值.
5.已知函數(shù)f(x)=ex-ax-1,其中e為自然對(duì)數(shù)的底數(shù),a∈R.
(1)若a=e,函數(shù)g(x)=(2-e)x.
①求函數(shù)h(x)=f(x)-g(x)的單調(diào)區(qū)間;
②若函數(shù)F(x)=的值域?yàn)镽,求實(shí)數(shù)m的取值范圍;
(2)若存在實(shí)數(shù)x1,x2∈[0,2],使得f(x1)=f(x2),且|x1-x2|≥1,求證:e-1≤a≤e2-e.
解:(1)a=e時(shí),f(x)=ex-ex-1,
①h(x)=f(x)-g(x)=ex-2x-1,h′(x)=ex-2,
由h 17、′(x)>0,解得x>ln 2,由h′(x)<0,解得x<ln 2,
故函數(shù)h(x)在(ln 2,+∞)上單調(diào)遞增,在(-∞,ln 2)上單調(diào)遞減.
②f′(x)=ex-e,
當(dāng)x<1時(shí),f′(x)<0,f(x)在(-∞,1)上單調(diào)遞減,
當(dāng)x>1時(shí),f′(x)>0,f(x)在(1,+∞)上單調(diào)遞增,
m≤1時(shí),f(x)在(-∞,m]上單調(diào)遞減,則值域是[em-em-1,+∞),
g(x)=(2-e)x在(m,+∞)上單調(diào)遞減,則值域是(-∞,(2-e)m),
∵F(x)的值域是R,故em-em-1≤(2-e)m,
即em-2m-1≤0,(*)
設(shè)h(m)=em-2m-1,
18、
由①可知m<0時(shí),h(m)=em-2m-1>h(0)=0,
故(*)不成立,令h′(m)=em-2=0,得m=ln 2,
∵h(yuǎn)(m)在(0,ln 2)上單調(diào)遞減,在(ln 2,1)上單調(diào)遞增,且h(0)=0,h(1)=e-3<0,
∴0≤m≤1時(shí),h(m)≤0恒成立,故0≤m≤1.
m>1時(shí),f(x)在(-∞,1)上單調(diào)遞減,在(1,m]上單調(diào)遞增,
故函數(shù)f(x)=ex-ex-1在(-∞,m]上的值域是[-1,+∞),
g(x)=(2-e)x在(m,+∞)上單調(diào)遞減,值域是(-∞,(2-e)m),
∵F(x)的值域是R,
∴-1≤(2-e)m,即1<m≤.
綜上,實(shí)數(shù)m的 19、取值范圍是.
(2)證明:f′(x)=ex-a,
若a≤0,則f′(x)>0,此時(shí)f(x)在R上遞增,
由f(x1)=f(x2),可得x1=x2,與|x1-x2|≥1矛盾,
∴a>0且f(x)在(-∞,ln a]上單調(diào)遞減,在[ln a,+∞)上單調(diào)遞增,
若x1,x2∈(-∞,ln a],則由f(x1)=f(x2)可得x1=x2,與|x1-x2|≥1矛盾,
同樣不能有x1,x2∈[ln a,+∞),
不妨設(shè)0≤x1<x2≤2,則有0≤x1<ln a<x2≤2,
∵f(x)在(x1,ln a)上單調(diào)遞減,在(ln a,x2)上單調(diào)遞增,且f(x1)=f(x2),
∴x1≤x≤ 20、x2時(shí),f(x)≤f(x1)=f(x2),
由0≤x1<x2≤2且|x1-x2|≥1,得1∈[x1,x2],
故f(1)≤f(x1)=f(x2),
又f(x)在(-∞,ln a]上單調(diào)遞減,且0≤x1<ln a,
故f(x1)≤f(0),
故f(1)≤f(0),同理f(1)≤f(2),
即解得e-1≤a≤e2-e,
∴e-1≤a≤e2-e.
6.已知函數(shù)f(x)=exsin x-cos x,g(x)=xcos x-ex,其中e是自然對(duì)數(shù)的底數(shù).
(1)判斷函數(shù)y=f (x)在內(nèi)零點(diǎn)的個(gè)數(shù),并說明理由;
(2)任意x1∈,存在x2∈,使得不等式f(x1)+g(x2)≥m成立, 21、試求實(shí)數(shù)m的取值范圍;
(3)若x>-1,求證:f (x)-g (x)>0.
解:(1)函數(shù)y=f (x)在內(nèi)零點(diǎn)的個(gè)數(shù)為1,
理由如下:
因?yàn)閒(x)=exsin x-cos x,
所以f′(x)=exsin x+excos x+sin x.
因?yàn)閤∈,所以f′(x)>0.
所以函數(shù)f (x)在上是單調(diào)遞增函數(shù).
因?yàn)閒(0)=-1<0,f =e>0,
根據(jù)函數(shù)零點(diǎn)存在性定理得函數(shù)y=f (x)在內(nèi)零點(diǎn)的個(gè)數(shù)為1.
(2)因?yàn)椴坏仁絝(x1)+g(x2)≥m等價(jià)于f(x1)≥m-g(x2),
所以對(duì)任意x1∈,存在x2∈,使得不等式f(x1)+g(x2)≥m成立,等價(jià)于 22、
f(x)min≥(m-g (x))min,
即f(x)min≥m-g(x)max.
當(dāng)x∈時(shí),f′(x)=exsin x+excos x+sin x>0,故f(x)在區(qū)間上單調(diào)遞增,
所以x=0時(shí),f (x)取得最小值-1,
又g′(x)=cos x-xsin x-ex,
由于0≤cos x≤1,xsin x≥0,ex≥,
所以g′(x)<0,故g(x)在區(qū)間上單調(diào)遞減.
因此,x=0時(shí),g(x)取得最大值-.
所以m≤--1,
即實(shí)數(shù)m的取值范圍為(-∞,--1].
(3)證明:當(dāng)x>-1時(shí),要證f(x)-g(x)>0,只要證f(x)>g(x),
只要證exsin 23、x-cos x>xcos x-ex,
只要證exsin x+ex>cos x+xcos x,
由于sin x+>0,1+x>0,
只要證> .
下面證明x>-1時(shí),不等式>成立.
令h(x)=,則h′(x)=,
當(dāng)x∈(-1,0)時(shí),h′(x)<0,h(x)單調(diào)遞減;
當(dāng)x∈(0,+∞)時(shí),h′(x)>0,h(x)單調(diào)遞增.
所以當(dāng)且僅當(dāng)x=0時(shí),h(x)取得極小值也就是最小值為1,
即≥1,當(dāng)x=0時(shí),取“=”.
又因?yàn)閏os x-sin x=sin≤,
當(dāng)x=2kπ-時(shí),k∈Z時(shí)取“=”.
所以cos x-sin x≤,即≤1,
當(dāng)x=2kπ-時(shí),k∈Z時(shí)取“=”.
所以> .
綜上所述,當(dāng)x>-1時(shí),f (x)-g (x)>0成立.
11
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