导数压轴题之隐零点问题专辑含答案纯word版(2)

2019-04-22 15:15

5.已知函数f(x)=axex﹣(a+1)(2x﹣1).

(1)若a=1,求函数f(x)的图象在点(0,f(0))处的切线方程; (2)当x>0时,函数f(x)≥0恒成立,求实数a的取值范围. 【解答】解:(1)若a=1,则f(x)=xex﹣2(2x﹣1), 当x=0时,f(0)=2,f'(x)=xex+ex﹣4, 当x=0时,f'(0)=﹣3,

所以所求切线方程为y=﹣3x+2.……(3分) (2)由条件可得,首先f(1)≥0,得而f'(x)=a(x+1)ex﹣2(a+1),

令其为h(x),h'(x)=a(x+2)ex恒为正数, 所以h(x)即f'(x)单调递增,

而f'(0)=﹣2﹣a<0,f'(1)=2ea﹣2a﹣2≥0, 所以f'(x)存在唯一根x0∈(0,1],

且函数f(x)在(0,x0)上单调递减,在(x0+∞)上单调递增, 所以函数f(x)的最小值为只需f(x0)≥0即可, 又x0满足代入上式可得∵x0∈(0,1],∴

即:f(x0)≥0恒成立,所以

6.函数f(x)=xex﹣ax+b的图象在x=0处的切线方程为:y=﹣x+1. (1)求a和b的值;

(2)若f(x)满足:当x>0时,f(x)≥lnx﹣x+m,求实数m的取值范围. 【解答】解:(1)∵f(x)=xex﹣ax+b, ∴f′(x)=(x+1)ex﹣a,

由函数f(x)的图象在x=0处的切线方程为:y=﹣x+1,知:

第6页(共14页)

.……(13分)

解得a=2,b=1.

(2)∵f(x)满足:当x>0时,f(x)≥lnx﹣x+m, ∴m≤xex﹣x﹣lnx+1,①

令g(x)=xex﹣x﹣lnx+1,x>0, 则

=

=

,从而lnx0=﹣x0,

设g′(x0)=0,x0>0,则g′()=3(

)<0,g′(1)=2(e﹣1)>0,

由g′()﹣g′(1)<0,知:当x∈(0,x0)时,g′(x)<0; 当x∈(x0,+∞)时,g′(x)>0,

∴函数g(x)在(0,x0)上单调递减,在(x0,+∞)上单调递增. ∴g(x)min=g(x0)=

﹣x0﹣lnx0=

﹣x0﹣lnx0=x0?

﹣x0+x0=1.

m≤xex﹣x﹣lnx+1恒成立?m≤g(x)min, ∴实数m的取值范围是:(﹣∞,1].

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7.已知函数f(x)=3ex+x2,g(x)=9x﹣1. (1)求函数φ(x)=xex+4x﹣f(x)的单调区间; (2)比较f(x)与g(x)的大小,并加以证明. 【解答】解:(1)φ'(x)=(x﹣2)(ex﹣2), 令φ'(x)=0,得x1=ln2,x2=2; 令φ'(x)>0,得x<ln2或x>2; 令φ'(x)<0,得ln2<x<2.

故φ(x)在(﹣∞,ln2)上单调递增,

在(ln2,2)上单调递减,在(2,+∞)上单调递增. (2)f(x)>g(x).

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证明如下:

设h(x)=f(x)﹣g(x)=3ex+x2﹣9x+1,∵h'(x)=3ex+2x﹣9为增函数, ∴可设h'(x0)=0,∵h'(0)=﹣6<0,h'(1)=3e﹣7>0,∴x0∈(0,1). 当x>x0时,h'(x)>0;当x<x0时,h'(x)<0. ∴h(x)min=h(x0)=又∴

,∴

=

=(x0﹣1)(x0﹣10),

∵x0∈(0,1),∴(x0﹣1)(x0﹣10)>0, ∴h(x)min>0,∴f(x)>g(x).

8.已知函数f(x)=lnx+a(x﹣1)2(a>0). (1)讨论f(x)的单调性;

(2)若f(x)在区间(0,1)内有唯一的零点x0,证明:【解答】解:(1)

①当0<a≤2时,f'(x)≥0,y=f(x)在(0,+∞)上单调递增, ②当a>2时,设2ax2﹣2ax+1=0的两个根为

y=f(x)在(0,x1),(x2,+∞)单调递増,在(x1,x2)单调递减.

(2)证明:依题可知f(1)=0,若f(x)在区间(0,1)内有唯一的零点x0, 由(1)可知a>2,且于是:由①②得则

①,设

,因此g(x)在

上单调递减, .

,且

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又,

根据零点存在定理,故

9.已知函数f(x)=

,其中a为常数.

(1)若a=0,求函数f(x)的极值;

(2)若函数f(x)在(0,﹣a)上单调递增,求实数a的取值范围;

(3)若a=﹣1,设函数f(x)在(0,1)上的极值点为x0,求证:f(x0)<﹣2. 【解答】解:(1)f(x)=令f′(x)>0,解得0<x<则f(x)在(0,故f(x)极大值=f(

的定义域是(0,+∞),f′(x)=,令f′(x)<0,解得:x>

,+∞)递减,

)递增,在()=

,无极小值;

(2)函数f(x)的定义域为{x|x>0且x≠﹣a}.

=

要使函数f(x)在(0,﹣a)上单调递增,则a<0, 又x∈(0,﹣a)时,a<x+a<0,

只需1+﹣2lnx≤0在(0,﹣a)上恒成立, 即a≥2xlnx﹣x在(0,﹣a)上恒成立,

由y=2xlnx﹣x的导数为y′=2(1+lnx)﹣1=1+2lnx, 当x>当﹣a≤当﹣a>

时,函数y递增,0<x<即﹣

时,函数y递减,

<a<0时,函数递减,可得a≥0,矛盾不成立;

时,函数y在(0,

)递减,在(

,﹣a)递增,

即a<﹣

可得y<﹣2aln(﹣a)+a,

可得a≥﹣2aln(﹣a)+a,解得﹣1≤a<0, 则a的范围是[﹣1,0);

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(3)证明:a=﹣1,则f(x)=

导数为f′(x)=,

设函数f(x)在(0,1)上的极值点为x0, 可得1﹣2lnx0﹣即有2lnx0=1﹣

=0, ,

+2<0,

要证f(x0)<﹣2,即

由于+2=+2

==,

不成立,

由于x0∈(0,1),且x0=,2lnx0=1﹣则

+2<0,

故f(x0)<﹣2成立.

10.已知函数f(x)=lnx﹣x+1,函数g(x)=ax?ex﹣4x,其中a为大于零的常数. (Ⅰ)求函数f(x)的单调区间;

(Ⅱ)求证:g(x)﹣2f(x)≥2(lna﹣ln2). 【解答】解:(Ⅰ)

…………………………………(2分)

x∈(0,1)时,f'(x)>0,y=f(x)单增;

x∈(1,+∞)时,f'(x)<0,y=f(x)单减 ……………………….(4分) (Ⅱ)证明:令h(x)=axex﹣4x﹣2lnx+2x﹣2=axex﹣2x﹣2lnx﹣2(a>0,x>0)………………….(5分)

第10页(共14页)

令h'(x)=0即

…………………………….(7分) ,

两边求对数得:lna+x0=ln2﹣lnx0即 lnx0+x0=ln2﹣lna……………….(9分) ∴

∴h(x)≥2lna﹣2ln2……………………………(12分)

11.已知函数f(x)=x2﹣(a﹣2)x﹣alnx(a∈R). (Ⅰ)求函数y=f(x)的单调区间;

(Ⅱ)当a=1时,证明:对任意的x>0,f(x)+ex>x2+x+2. 【解答】解:(Ⅰ)函数f(x)的定义域是(0,+∞), f′(x)=2x﹣(a﹣2)﹣=

…(2分)

当a≤0时,f′(x)>0对任意x∈(0,+∞)恒成立, 所以,函数f(x)在区间(0,+∞)单调递增;…(4分) 当a>0时,由f′(x)>0得x>,由f′(x)<0,得0<x<,

所以,函数在区间(,+∞)上单调递增,在区间(0,)上单调递减; (Ⅱ)当a=1时,f(x)=x2+x﹣lnx, 要证明f(x)+ex>x2+x+2,

只需证明ex﹣lnx﹣2>0,设g(x)=ex﹣lnx﹣2, 则问题转化为证明对任意的x>0,g(x)>0, 令g′(x)=ex﹣=0,得ex=,

容易知道该方程有唯一解,不妨设为x0,则x0满足ex0=当x变化时,g′(x)和g(x)变化情况如下表

x g′(x) g(x) (0,x0) ﹣ 递减 +x0﹣2,

x0 0 ,

(x0,∞) + 递增 g(x)min=g(x0)=ex0﹣lnx0﹣2=

第11页(共14页)


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