导数与函数极值、最值问题(解析版)

巡山小妖精
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2020年10月20日 04:35
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2020年10月20日发(作者:缪天荣)



【高考地位】
导数在研究函数的极值与最值问题是高考的必考的重点内容, 已由解决函数、数列、不等
式问题的辅助工具上升为解决问题的必不可少的工具,特别是利用导数来解决 函数的极值与最
值、零点的个数等问题,在高考中以各种题型中均出现,对于导数问题中求参数的取值范 围是
近几年高考中出现频率较高的一类问题,其试卷难度考查较大.
【方法点评】
类型一利用导数研究函数的极值
使用情景:一般函数类型
解题模板:第一步 计 算函数
f(x)
的定义域并求出函数
f(x)
的导函数
f
'
(x)

第二步求方程
f
'
(x)0
的根;
第三步 判断
f
'
(x)
在方程的根的左、右两侧值的符号;
第四步 利用结论写出极值.
例1 已知函数
f(x)
1
lnx
,求函数
f

x

的极值.
x
【答案】极小值为
1
,无极大值.
【点评】求函数的极值的一般 步骤如下:首先令
f
'
(x)0
,可解出其极值点,然后根据导函数
大于0、小于0即可判断函数
f(x)
的增减性,进而求出函数
f(x)
的 极大值和极小值.
【变式演练1】已知函数
f(x)x
3
ax
2
bxa
2

x1
处有极值10,则
f(2)
等于( )
A.11或18 B.11 C.18 D.17或18
【答案】C
【解读】
1 36



32a b0

b32a

a4

a3
试卷 分析:
f

(x)3x
2
2axb
,

或.


2

2

1ab a10

aa120

b11

b3
a3


时,
f

(x)3(x1 )
2
0,

x1
处不存在极值.

b3< br>
a4


时,

b11
f

(x)3x
2
8x11(3x11)(x1)

x (
11

,1),f

(x)0

x(1 ,),f

(x)0
,符合题意.
3

a4



f(2)816221618
.故选C.
b11

考点:函数的单调性与极值.
1
【变式演练2】设函 数
f

x

lnxax
2
bx
,若
x1

f

x

的极大值点,则
a的取值范围为
2
( )
A.

1,0

B.

1,


C.

0,

D.

,1

U

0,


【答案】B
【解读】
考点:函数的极值.
【变式演练3】函数
f(x)
【答案】
3

【解读】 < br>试卷分析:因为
f(x)
1
3
1
x(m1)x
2
2(m1)x

32
1
3
1
x(m1 )x
2
2(m1)x

(0,4)
上无极值,则
m< br>_____.
32
所以
f'(x)x
2
(m1)x 2(m1)

x2

xm1

,由
f '

x

0

x2

xm1,又因为
2 36


函数
f(x)
1
31
m3

2

0,4

,所以只有
m12

x(m1)x
2
2(m1)x

( 0,4)
上无极值,
32
时,
f

x


R
上单调,才合题意,故答案为
3
.
考点:1、利用导数研究函数的极值;2、利用导数研究函数的单调性.
【变式演练4】已知 等比数列
{a
n
}
的前
n
项和为
S
n2
n1
k
,则
f(x)x
3
kx
2
2x1
的极大
值为( )
A.2 B.
【答案】B
【解读】
57
C.3 D.
22
考点:1、等比数列的性质;2、利用导数研究函数的单调性及极值.
【 变式演练5】设函数
f(x)x
3
(1a)x
2
ax
有两个不同的极值点
x
1

x
2
,且对不等式
f (x
1
)f(x
2
)0
恒成立,则实数
a
的取 值范围是.

1

【答案】
(,1]
U

,2



2

【解读】
32
试卷分析:因为
f(x
1
)f(x
2
)0
,故得不等式
x
1
3
x
2


1a

x
1
2
x
2

a

x
1
x
2

0
,即
xx

x
1
x
2




12

由于
22
3x
1
x
2



1a



x
1
x
2

2 x
1
x
2

a

x
1
x2

0
,

f'

x
3x
2
2

1a

xa
,令
f'

x

0
得方程
3x
2
2

1a

xa0
,因
2

xx
1a

12


3
,代入前面不等式,并 化简得
4

a
2
a1

0
, 故

a

xx
12

3

3 36



1a


2a
2
5a 2

0
,解不等式得
a1

11
a2
,因此, 当
a1

a2
时, 不等式
22

1

f

x
1

f
x
2

0
成立,故答案为
(,1]
U

,2

.

2

考点:1、利用导数研究函 数的极值点;2、韦达定理及高次不等式的解法.
【变式演练6】已知函数
f
x

x
3
ax
2
x2

a 0

的极大值点和极小值点都在区间

1,1

内,
则实数
a
的取值范围是.
【答案】
3a2

【解读】

考点:导数与极值.
类型二 求函数在闭区间上的最值
使用情景:一般函数类型
解题模板:第一步 求出函数
f(x)
在开区间
(a,b)
内所有极值点;
第二步 计算函数
f(x)
在极值点和端点的函数值;
第三步 比较其大小关系,其中最大的一个为最大值,最小的一个为最小值.
例2若函数
f

x

e
x
x
2
mx
,在点

1,f

1


处的斜率为
e1

(1)求实数
m
的值;
(2)求函数
f

x
在区间

1,1

上的最大值.
【答案】(1)
m1
;(2)
f

x

max
e.
【解读】
试卷分析:(1)由
f

(1)e1
解之即可;
(2 )
f


x

e
x
2x1
为递增函数且
f


1

e10,f

1

e
1
30
,所以在区间
( 1,1)
上存
4 36



x
0
使
f

(x
0
)0
,所以函数在区间
[1,x
0
]
上单调递减,在区间
[x
0
,1]
上单调递增,所以< br>f

x

max
max

f
< br>1

,f

1


,求之即可.
试卷解读: (1)
f


x

e
x< br>2xm
,∴
f


1

e2m< br>,即
e2me1
,解得
m1

实数
m
的值为1;
(2)
f


x< br>
e
x
2x1
为递增函数,∴
f


1

e10,f


1

e< br>1
30

存在
x
0


 1,1

,使得
f


x
0

 0
,所以
f

x

max
max
f

1

,f

1



f

1

e
1
2,f

1

e
,∴
f

x

max
 f

1

e

考点:1.导数的几何意义;2.导数与函数的单调性、最值.
【名师点睛】本题考查导数的 几何意义、导数与函数的单调性、最值等问题,属中档题;导数
的几何意义是拇年高考的必考内容,考查 题型有选择题、填空题,也常出现在解答题的第(1)
问中,难度偏小,属中低档题,常有以下几个命题 角度:已知切点求切线方程、已知切线方程
(或斜率)求切点或曲线方程、已知曲线求切线倾斜角的范围 .
【变式演练7】已知
f(x)
x1
.
e
x
(1)求函数
yf(x)
最值;
(2)若
f(x
1
)f(x
2
)(x
1
x
2
)
,求证:
x
1
x
2
0
.
【答案】( 1)
f(x)
取最大值
f(x)
max
f(0)1
, 无最小值;(2)详见解读.
【解读】
e
x
(x1)e
x
x

x
, 试卷 解读:(1)对
f(x)
求导可得
f

(x)
2x
ee

f

(x)
x
0
得x=0. e
x

x(,0)
时,
f

(x)0
,函数
f(x)
单调递增;
5 36



x(0,)
时,
f

(x)0
,函数
f(x)< br>单调递减,
当x=0时,
f(x)
取最大值
f(x)
max
f(0)1
,无最小值.
(2)不妨设
x
1
x
2
,由(1)得

x(,0)
时,
f

(x)0
,函数
f(x)< br>单调递增;

x(0,)
时,
f

(x) 0
,函数
f(x)
单调递减,

f(x
1
)f (x
2
)
,则
x
1
0x
2


考点:1.导数与函数的最值;2.导数与不等式的证明.
【变式演练7】已知函 数
f(x)xlnx

g(x)x
2
ax2
.
(Ⅰ)求函数
f(x)

[t,t2](t0)
上的最小值;
(Ⅱ)若函数
yf(x)g(x)
有两个不同的极值点
x
1,x
2
(x
1
x
2
)

x
2
x
1
ln2
,求实数
a
的取
值范围. f(x)
min
【答案】(Ⅰ)
1

1
,0t

2ln2

ee


;(Ⅱ)
aln 2ln()1
.
1
33

tlnt,t

e

【解读】
6 36


111
试卷分析:(Ⅰ)由
f
'
(x)lnx10
,得极值点为
x
,分情况讨论
0t

t
时,函
eee

f(x)
的最小值;(Ⅱ)当函数< br>yf(x)g(x)
有两个不同的极值点,即
y
'
lnx2x 1a0
有两个不同的实根
x
1
,x
2
(x
1
x
2
)
,问题等价于直线
ya
与函数
G(x) lnx2x1
的图象有两
1
个不同的交点,由
G(x)
单调 性结合函数图象可知当
aG(x)
min
G()ln2
时,
x
1
,x
2
存在,且
2

lnx
1
2x
1
1a0

x
2
4x
1
x
2
x
1
的值随着
a
的增大而增大,而当
x2
x
1
ln2
时,由题意

lnx2x1a 0

22
42ln2
代入上述方程可得
x
2
4 x
1
ln2
,此时实数
a
的取值范围为
aln2ln ()1
.
333
1
试卷解读:(Ⅰ)由
f
'
( x)lnx10
,可得
x

e
111


0t
时,函数
f(x)

(t,)
上单调递减,在< br>(,t2)
上单调递增,
eee
11

函数
f( x)

[t,t2](t0)
上的最小值为
f()
ee
1
②当
t
时,
f(x)

[t,t2 ]
上单调递增,
e
f(x)
min
f(t)tlnt

1

1
,0t


ee




tlnt,t
1

e

f( x)
min

7 36


两式相减可得
ln
x
1
2(x
1
x
2
)2ln2

x
2
4
x
2
4x
1
代入上述方程可得
x
2
4x
1
ln2

3
2ln2
此时
aln2ln()1

33
2ln2
所以,实数
a
的取值范围为
aln2ln()1

33

考点:导数的应用.
【变式演练8】设函数
f

x

lnx1
.
(1)已知函数
F

x

f

x


1
2
31
xx
,求
F

x

的极值;
424
(2)已知函数
G

x< br>
f

x

ax
2


2a1

xa

a0

,若存在实数
m

2,3

,使得当
x

0,m
时,
函数
G

x

的最大值为
G
< br>m

,求实数
a
的取值范围.
3
【答案】(1)极 大值为
0
,极小值为
ln2
;(2)

1ln2,

.
4
【解读】
8 36


F

x

,F'

x


x
的变 化如下表:
x

F'

x



0,1




Z

1


1,2




]

2


2,




Z

0

0

3
ln2

4
F

x


0


x1
时,函数
F

x

取得极大值
F

1

0
。当
x2时,函数
F

x

取得极小值
F

2

ln2
3
.
4
③当
11

1

1

1
,即
a
时,函数
f< br>
x



0,



1 ,

上单调递增, 在

,1

上单调递减,要存2a2

2a

2a


1
在实数
x

2,3

,使得当
x

0,m

时, 函数
G

x

的最大值为
G

m

,则
G

G

2

,代入化简

2a


ln

2a


1
11

1

1
< br>ln210



. 令
g

a< br>
ln

2a

ln21

a< br>
,因
g'

a



1

0
4a
4a2

a

4a
9 36


11

1

恒成立,故恒有
g

a

g

ln20,a
时,



式恒成立。综上,实数
a
的取值范围是
22

2


1ln2,

.
考点:函数导数与不等式.
【高考再现】
1. 【2016高考新课标1卷】(本 小题满分12分)已知函数
f

x



x2< br>
e
x
a

x1

有两个零
点 .
(I)求a的取值范围;
(II)设x
1
,x
2
是< br>f

x

的两个零点,证明:
x
1
x2
2
.
【答案】
(0,)

2
试卷解 读。(Ⅰ)
f'(x)(x1)e
x
2a(x1)(x1)(e
x
2a)

(i)设
a0
,则
f(x)(x2) e
x
,
f(x)
只有一个零点.
(ii)设
a0
,则当
x(,1)
时,
f'(x)0
;当
x(1, )
时,
f'(x)0
.所以
f(x)

(,1)上单
调递减,在
(1,)
上单调递增.

f(1)e
,
f(2)a
,取
b
满足
b0

b ln
f(b)
a3
(b2)a(b1)
2
a(b
2
b)0
,
22
a
,则
2

f(x)
存在两个零点.
(iii)设
a0
,由
f'(x)0

x1

xln(2a)

e

a
,则
ln(2a)1
,故当
x( 1,)
时,
f'(x)0
,因此
f(x)

(1, )
上单调递增.又当
x1
2
10 36


时,
f(x)0
,所以
f(x)
不存在两个零点.
e

a
,则
ln(2a)1
,故当
x( 1,ln(2a))
时,
f'(x)0
;当
x(ln(2a), )
时,
f'(x)0
.因此
2
f(x)

(1, ln(2a))
单调递减,在
(ln(2a),)
单调递增.又当
x 1
时,
f(x)0
,所以
f(x)
不存在
两个零点.
综上,
a
的取值范围为
(0,)

(Ⅱ)不妨设x
1
x
2
,由(Ⅰ)知
x
1
(,1) ,x
2
(1,)
,
2x
2
(,1)
,
f(x)

(,1)
上单调递
减,所以
x
1
x
2
2
等价于
f(x
1
)f(2x
2
)
,即
f(2x
2
)0

由于
f(2x
2
)x
2
e
2x
2
a(x2
1)
2
,而
f(x
2
)(x
2
2)e
x
2
a(x
2
1)
2
0
, 所以
f(2x
2
)x
2
e
2x
2
(x
2
2)e
x
2


g(x)xe
2x
(x2)e
x
,则
g'(x)(x1)(e
2x
e
x
)

所以当
x1
时,
g '(x)0
,而
g(1)0
,故当
x1
时,
g(x) 0

从而
g(x
2
)f(2x
2
)0< br>,故
x
1
x
2
2

考点:导数及其应用
2. 【2016高考山东理数】(本小题满分13分)
已知
f(x)a

xlnx


2x1
,aR
.
2
x
(I)讨论
f(x)
的单调性;
3(II)当
a1
时,证明
f(x)>f'

x

对于任意的
x

1,2

成立.
2
【答案】(Ⅰ)见解读;(Ⅱ)见解读
【解读】
试卷分析:(Ⅰ)求< br>f(x)
的导函数,对
a
进行分类讨论,求
f(x)
的单调性 ;

3
3

(Ⅱ)要证
f(x)>f'

x


对于任意的
x

1,2

成立,即 证
f(x)f(x)
,根据单调性求解
.
2
2
11 36



(1)
0a2

2
1

a
2,)
时,
f

(x)0

f(x)
单调递 增;
a

x(0,1)

x
(

x 
(1,
2
)
时,
f

(x)0

f(x)
单调递减;
a
2
1
,在
x
(0, )
内,
f

(x)0

f(x)
单调递增;< br>
a
2
1


a

2

a2
时,

3

a2
时,
0

x(0,
2
)

x
(1,)
时,f

(x)0

f(x)
单调递增;

a2
,1)
时,
f

(x)0

f(x)
单调递减.
a

x
(
综上所述,
12 36



(Ⅱ)由(Ⅰ)知,
a1
时,
f(x)f< br>
(x)xlnx
312
xlnx
2

3
1

x[1,2]

xxx
312
g(x)xlnx,h(x)
2

3
1

x [1,2]
.
x
xx

f(x)f

(x) g(x)h(x)


g

(x)
2x1122(1
2

3
)
2
xxxx

x 1
0
可得
g(x)g(1)1

当且仅当
x1< br>时取得等号.
x
3x
2
2x6

h'(x)

x
4


(x)3x
2
2x6
,则
(x)

x
[1,2]
单调递减,
因为

(1)1,

(2)10


考点:1.应用导数研究函数的单调性、极值;2.分类讨论思想.
【名师点睛】本题主要考 查导数的计算、应用导数研究函数的单调性与极值、分类讨论思想.
本题覆盖面广,对考生计算能力要求 较高,是一道难题.解答本题,准确求导数是基础,恰当
13 36


分类讨 论是关键,易错点是分类讨论不全面、不彻底、不恰当,或因复杂式子变形能力差,而
错漏百出.本题能 较好的考查考生的逻辑思维能力、基本计算能力、分类讨论思想等.
3. 【2016高考江苏卷】(本小题满分16分)
已知函数
f(x)a
x
 b
x
(a0,b0,a1,b1)
.

a2,b

1
)求方程
f(x)2
的根。


2
)若对任意
xR
,
不等式
f(2x)mf(x)6
恒成立, 求实数
m
的最大值;


3
)若
0a1,b> 1
,函数
g

x

f

x
< br>2
有且只有
1
个零点,求
ab
的值。

【答案】(1)①0 ②4(2)1
【解读】
1
.
2
试卷解读:(1)因为
a2,b
1
,所以
f(x)2
x
2
x
.
2
①方程
f(x)2
,即
2x
2
x
2
,亦即
(2
x
)
2< br>22
x
10

所以
(2
x
1)
2
0
,于是
2
x
1
,解得
x0.
②由条件知
f(2x)2
2x
2
2x
(2
x
2
x
)
2
2(f(x))
2
 2
.
因为
f(2x)mf(x)6
对于
xR
恒成立 ,且
f(x)0

(f(x))
2
4
所以
m 
对于
xR
恒成立.
f(x)
(f(0))
2
4
(f(x))
2
444
4
, 而
f(x)2 f(x)•4
,且
f(0)
f(x)f(x)f(x)
14 36


所以
m4
,故实数
m
的最大值为4.
( 2)因为函数
g(x)f(x)2
只有1个零点,而
g(0)f(0)2a
0
b
0
20

所以0是函数
g(x)
的唯一零点.
因为
g
'
( x)a
x
lnab
x
lnb
,又由
0a1,b1

lna0,lnb0

所以
g
'
(x) 0
有唯一解
x
0
log
b
(
a
lna
)
.
lnb

h(x)g
'
(x)
, 则
h
'
(x)(a
x
lnab
x
lnb)'
a
x
(lna)
2
b
x
(lnb)2

从而对任意
xR

h
'
(x)0< br>,所以
g
'
(x)h(x)

(,)
上的 单调增函数,
于是当
x(,x
0
)

g
'
(x)g
'
(x
0
)0
;当
x(x
0
,)
时,
g
'
(x)g
'
(x
0
)0
.
因而函数
g(x)

(,x
0)
上是单调减函数,在
(x
0
,)
上是单调增函数.
下证
x
0
0
.

x
0
0< br>,则
x
0

x
0
x
0
,于是g(
0
)g(0)0

22
x
0
log
a
2
为端点的闭区间上的
2

g(log
a
2)a
log
a
2
b
log
a
2
2a
log
a
2
20
,且函数
g(x)< br>在以
图象不间断,所以在

x
0

log
a
2
之间存在
g(x)
的零点,记为
x
1
. 因为< br>0a1
,所以
log
a
20

2
x< br>0
0
,所以
x
1
0
与“0是函数
g(x )
的唯一零点”矛盾.
2
x

x
0
0
,同理可得,在
0

log
a
2
之间存在
g(x)
的非0的零点,矛盾.
2
因此,
x
0
0
. < br>于是

lna
1
,故
lnalnb0
,所以< br>ab1
.
lnb
考点:指数函数、基本不等式、利用导数研究函数单调性及零点
【名师点睛】 对于函数零点个数问题,可利用函数的值域或最值,结合函数的单调性、草图确
定其中参数范围.从图象 的最高点、最低点,分析函数的最值、极值;从图象的对称性,分析
函数的奇偶性;从图象的走向趋势, 分析函数的单调性、周期性等.但需注意探求与论证之间
区别,论证是充要关系,要充分利用零点存在定 理及函数单调性严格说明函数零点个数
.
4.【2016高考天津理数】(本小题满分14分)
15 36


设函数
f(x)(x1)
3
axb
,
xR
,< br>其中
a,bR

(I)求
f(x)
的单调区间;
(II) 若
f(x)
存在极值点
x
0
,且
f(x
1
)f(x
0
)
,其中
x
1
x
0
,求证:
x
1
2x
0
3

1< br>(Ⅲ)设
a0
,函数
g(x)|f(x)|
,求证:
g( x)
在区间
[1,1]
上的最大值不小于
...
4
.
【答案】(Ⅰ)详见解读(Ⅱ)详见解读(Ⅲ)详见解读
【解读】
试卷分析:(Ⅰ )先求函数的导数:
f'(x)3(x1)
2
a

再根据导函 数零点是否存在情况,
分类讨论:①当
a0
时,有
f

( x)0
恒成立,所以
f(x)
的单调增区间为
(,)
.②当
a0
时,
存在三个单调区间

试卷解读:(Ⅰ)解:由
f (x)(x1)
3
axb
,可得
f'(x)3(x1)
2
a
.
下面分两种情况讨论:
(1)当
a0
时,有
f'(x)3(x1)
2
a0
恒成立,所以
f(x)
的单调递增区间为
(,)
.
(2)当
a0
时,令f'(x)0
,解得
x1
3a
3a
,或
x1
.
3
3

x
变化时,
f'(x)
f(x)
的变化情况如下表:
x

(,1
3a
3a3a3a
3a3a

(1

(1)

1,1)

1,)

33
333
3
f'(x)

f(x)


单调递增
0
极大值

单调递减
0
极小值

单调递增
16 36


所以
f(x)
的单调递减区间为
(1
3a
3a3a3a
,1),单调递增区间为
(,1)

(1,)
.
333
3

(Ⅲ)证明:设
g(x)
在区间
[0, 2]
上的最大值为
M

max{x,y}
表示
x,y
两数的最大值.下面分三
种情况同理:
(1)当
a3
时,
1
3a3a
,由(Ⅰ)知,
f(x)
在区间
[0,2]
上单调 递减,所以
f(x)
021
33
在区间
[0,2]
上的取值范围为
[f(2),f(0)]
,因此
Mmax{|f(2)|,|f(0)|}max{|12ab|,|1b|}

max{|a1(ab)|,|a1(ab)|}


a1 (ab),ab0


,所以
Ma1|ab|2
.

a1(ab),ab0
(2)当
3
23a3a3a 23a
a3
时,
1
,由(Ⅰ)和(Ⅱ)知,
011 21
4
3333
23a3a
23a3a
)f(1)

f(2)f(1)f(1)

33
33
3a3a
),f(1)]

33
f( 0)f(1
所以
f(x)
在区间
[0,2]
上的取值范围为[f(1
因此
Mmax{|f(1
max{|
3a3a2a2 a
)|,|f(1)|}max{|3aab|,|3aab|}

3399
2a2a
3a(ab)|,|3a(ab)|}

99
17 36



2a2331
3a|ab|3
.
99444

考点:导数的运算,利用导数研究函数的性质、证明不等式
【名师点睛】1.求可导函数单调区间的一般步骤
(1)确定函数f(x)的定义域(定义域优先);
(2)求导函数f′(x);
(3)在函数f(x)的定义域内求不等式f′(x)>0或f′(x)<0的解集.
(4) 由f′(x)>0(f′(x)<0)的解集确定函数f(x)的单调增(减)区间.若遇不等式中带有参数时,
可分类讨论求得单调区间.
2.由函数f(x)在(a,b)上的单调性,求参数范围问题, 可转化为f′(x)≥0(或f′(x)≤0)恒成立问题,
要注意“=”是否可以取到.
5. 【2016高考新课标3理数】设函数
f(x)acos2x(a1)(cosx 1)
,其中
a0
,记
|f(x)|

最大值为
A

(Ⅰ)求
f

(x)

(Ⅱ)求
A

(Ⅲ)证明
|f

(x)|2A

18 36


1

23a,0a

5

2
a6a11
【答案】(Ⅰ)
f
'
(x)2asin2 x(a1)sinx
;(Ⅱ)
A

(Ⅲ)见解读.
,a 1

8a5

3a2,a1



【 解读】
试卷解读:(Ⅰ)
f
'
(x)2asin2x(a1)si nx

(Ⅱ)当
a1
时,
|f
'
(x)| |asin2x(a1)(cosx1)|
a2(a1)
3a2
f (0)

因此,
A3a2
. ………4分

0a1
时,将
f(x)
变形为
f(x)2acos
2
x(a1)cosx1


g(t)2at
2
(a 1)t1
,则
A

|g(t)|

[1,1]
上的最大值,
g(1)a

g(1)3a2
,且当
1a( a1)
2
a
2
6a1
1a
时,
g(t)< br>取得极小值,极小值为
g(

)1
t
4a8a 8a
4a

1
1a11

a

1
,解得
a
(舍去)
4a35
19 36


(Ⅲ)由(Ⅰ)得
|f
'
(x)||2asin2x(a1 )sinx|2a|a1|
.

0a
1
时,
| f
'
(x)|1a24a2(23a)2A
.
5
1 a13

a1
时,
A1
,所以
|f
'
(x)|1a2A
.
588a4

a1
时,|f
'
(x)|3a16a42A
,所以
|f
'(x)|2A
.
考点:1、三角恒等变换;2、导数的计算;3、三角函数的有界性.
【归纳总结】求三角函数的最值通常分为两步:(1)利用两角和与差的三角公式、二倍角公式、
诱导公式将解读式化为形如
yAsin(

x

)B
的形式;(2)结合自变量
x
的取值范围,结合
正弦曲线与余弦曲线进行求解. < br>6.【2016高考浙江理数】(本小题15分)已知
a3
,函数F(x)=min{ 2|x−1|,x
2
−2ax+4a−2},
其中min{p,q}=


p,pq,

q,p>q.

(I)求使得等式F(x)=x
2
−2ax+4a−2成立的x的取值范围 ;
(II)(i)求F(x)的最小值m(a);
(ii)求F(x)在区间[0,6]上的最大值M(a).


348 a,3a4

0,3a22
【答案】(I)

2,2a< br>
;(II)(i)
m

a



;(ii)


a




2
2,a4



a4a2,a22
【解读】
试卷分析:(I)分别对
x1

x1
两种情况讨论
F

x

,进而可得使得等式
F

x

x< br>2
2ax4a2
成立的
x
的取值范围;(II)(i)先求函数
f

x

2x1

g

x< br>
x
2
2ax4a2
的最小值,再根据
F

x

的定义可得
F

x

的最小值
m

a

;(ii)分别对
0x2

2x 6
两种情况讨论
F

x

的最大值,进而可得
F

x

在区间

0,6

上的最大值

a


20 36



(ii)当
0x2
时,
F

x

 f

x

max

f

0
< br>,f

2


2F

2


2x6
时,
F

x

 g

x

max

g

2
< br>,g

6


max

2,348a< br>
max

F

2

,F
6



所以,

348a,3a4


a





2,a4
考点:1、函数的单调性与最值;2、分段函数;3、不等式.
【思路点睛】(I)根据
x
的取值范围化简
F

x
,即可得使得等式
F

x

x
2
2ax 4a2
成立的
x
的取值范围;(II)(i)先求函数
f

x


g

x

的最小值,再根据
F< br>
x

的定义可得
m

a

;(i i)
根据
x
的取值范围求出
F

x

的最 大值,进而可得


a


7. 【2016高考新课标 2理数】(Ⅰ)讨论函数
f(x)
x2
x
e
的单调性,并证明当
x0
时,
x2
(x2)e
x
x20

e
x
axa
gx)=(x0)
有最小值.设
g(x)
的最小值为
h(a)
,(Ⅱ)证明:当
a[0,1)
时,函数
2
x
21 36


求函数
h(a)
的值域.
1e
2
【答案】(Ⅰ)详见解读;(Ⅱ)
(,].
.
24
【解读】
试卷分析:(Ⅰ)先求定义域,用导数法求函数的单调性,当
x(0,)
时,
f(x)f(0)
证明结
e
x
0< br>论;(Ⅱ)用导数法求函数
g(x)
的最值,在构造新函数
h(a)
,又用导数法求解.
x
0
2

(x2)e
x
a(x2)x2
(II)
g(x)
2
(f(x)a),

x
2
x
由(I)知,
f(x)a
单调递增,对任意
a[0,1),f(0)aa10,f(2)aa0,

因此,存在唯一< br>x
0
(0,2],
使得
f(x
0
)a0,
g'(x
0
)0


0xx
0时,
f(x)a0,g'(x)0,g(x)
单调递减;

x x
0
时,
f(x)a0,g'(x)0,g(x)
单调递增.
因此
g(x)

xx
0
处取得最小值,最小值为
e
x
0
a(x
0
1)e
x
0
+f( x
0
)(x
0
1)
e
x
0
g(x
0
).

x
0
2
x
0
2
x
0
2
22 36



考点:函数的单调性、极值与最值.
【名师点睛】求函数单调区间的步骤:
(1)确定函数f(x)的定义域;
(2)求导数f′(x);
(3)由f′(x)>0(f′(x)<0)解出相应的x的范围.
当f′(x)>0时,f (x)在相应的区间上是增函数;当f′(x)<0时,f(x)在相应的区间上是减函数,还
可以列表 ,写出函数的单调区间.
注意:求函数最值时,不可想当然地认为极值点就是最值点,要通过认真比较 才能下结论;
另外注意函数最值是个“整体”概念,而极值是个“局部”概念.
8.【2016年高考四川理数】(本小题满分14分)
设函数f(x)=ax
2
-a-lnx,其中a ∈R.
(Ⅰ)讨论f(x)的单调性;
(Ⅱ)确定a的所有可能取值,使得
f(x)
然对数的底数).
【答案】 (Ⅰ)当
x
(0,
1
2
1
1x
e
在 区间(1,+∞)内恒成立(e=2.718…为自
x
11

x
)
时,
f'(x)
<0,
f(x)
单调递减;
(,+)时,
f'(x)
>0,
f(x)
2a2a
单调递增;(Ⅱ)a?[,?)
.
【解读】
23 36


12ax< br>2
1
试卷解读:(I)
f'(x)2ax(x0).

xx
内单调递减.
(0,+)
当a0时,
f'(x)
<0,
f(x)


f'(x)
=0,有
x
当a 0时,
1
.
2a
此时,当
x
(0,
1
)
时,
f'(x)
<0,
f(x)
单调递减;
2a
x

1
,+)
时,
f'(x)
>0,< br>f(x)
单调递增.
2a
11
(II)令
g(x)
=

x1

s(x)
=
e
x1
x< br>.
xe

s'(x)
=
e
x1
1
.
而当
x1
时,
s'(x)
>0,
所以
s(x)
在区间
(1,+)
内单调递增.
又由
s(1)
=0,有
s(x)
>0,
从而当
x1
时,
f(x)
>0.
24 36



a0

x1
时,
f(x)
=
a(x
2
1)lnx0
.
故当
f(x)
>
g(x)
在区间
(1,+)
内恒成立时,必有
a0
.

考点:导数的计算、利用导数求函数的单调性,最值、解决恒成立问题.
【名师点 睛】本题考查导数的计算、利用导数求函数的单调性,最值、解决恒成立问题,考查
学生的分析问题解决 问题的能力和计算能力.求函数的单调性,基本方法是求
f'(x)
,解方程
f'(x )0
,再通过
f'(x)
的正负确定
f(x)
的单调性;要证明函 数不等式
f(x)g(x)
,一般证明
f(x)g(x)
的最小值大于0 ,为此要研究函数
h(x)f(x)g(x)
的单调性.本题中注意由于函
h(x)
有极小值没法确定,因此要利用已经求得的结论缩小参数取值范围.比较新颖,学生不易想到.有一定的难度.
【反馈练习】
1.【2017届新疆生产建设兵团二中高三上 月考二数学试卷,文9】若
f(x)x
3
ax
2
bxa2
7a

x1
处取得极大值10,则
A.

b
的值为( )
a
31313


B.

或 C.


22222
1
D.


2
【答案】C
25 36


【解读】
试卷分析:∵
f(x)x
3
ax
2
bxa
2
7a
,∴
f


x

3x
2
2axb
,又
f( x)x
3
ax
2
bxa
2
7a

x1
处取得极大值
10
,∴
f


x

32ab0

f

1

1ab a
2
7a10
,∴
a
2
8a120
,∴
a2

b1

a6

b9
. 当
a2

1
b1
时,
f


x

3x
2
4x1

3x1
x1

,当
x1
时,
f


x

0
,当
x1
时,
f


x

0

3

f

x


x1
处取得极小值,与题意不符;当
a6

b9
时,
f


x

3x
2
12x9 3

x1

x3

,当
x1
时,
f


x

0
,当
1x3
时,
f


x

0
,∴
f
< br>x


x1
处取得极大值,符合题意;
b3
< br>,故选C.
a2
考点:利用导数研究函数的极值.
2. 【2017届安徽 合肥一中高三上学期月考一数学试卷,文12】已知
f(x)alnx
若对任意两个不等的 正实数
x
1
,x
2
,都有
1
2
x(a0 )

2
f(x
1
)f(x
2
)
2恒成立,则实数
a
的取值范围是( )
x
1
x
2
A.
(0,1]
B.
(1,)
C.
(0,1)

D.
[1,)

【答案】D
【解读】
考点:函数导数与不等式,恒成立问题.
3.【 2016届江西新余市高三第二次模拟数学 试卷,文8】等差数列
{a
n
}
中的
a
1
,a4025
是函数
f(x)
1
3
x4x
2
 6x1
的极值点,则
log
2
a
2013
等于( )
3
A.
2
B.
3
C.
4
D.
5

【答案】A
【解读】
26 36


试卷分析:
f'(x)x
2
8x 6
,
a
1
,a
4025
是方程
x
28x60
的两根,由韦达定理有
a
1
a
4025
8
,所

2a
2013
8,a
2013
4
,故
log
2
a
2013
log
2
4 2
,选A.
考点:1.函数的极点;2.等差数列的性质;3.导数的计算.
4. 【2017届河南濮阳第一高级中学高三上学期检测二数学试卷,文12】已知函数
1111
f (x)x
3
x
2
ax
.若
g(x)
x,对任意
x
1
[,2]
,存在
x
2
[,2 ]
,使
f'(x
1
)g(x
2
)
成立,则
3e22
实数
a
的取值范围是( )
A.
(,
ee3e
8]
B.
[8,)
C.
[2,e)
D.
(,]

ee32
【答案】A
【解读】
考点:1 、利用导数研究函数的单调性;2、利用导数求函数的最值及全称量词与存在量词的应
用.
5. 【2017届河南新乡一中高三9月月考数学试卷,文15】已知数列
{a
n< br>}
中,
a
1
1
,函数
a
2
f(x )x
3

n
x
2
3a
n1
x4

x1
处取得极值,则
a
n

________ _.
32
【答案】
23
n1
1

【解读】
a
2
试卷分析:因为
f(x)x
3

n
x
2
3a
n1
x4
,所以
f'

x

2x
2
a
n
x3a
n1

32
f'

1

2a
n
3a< br>n1
0

a
n
3a
n1
2,a< br>n
13

a
n1
1

,

a
n
1

是以
a
1
12
为 首项, 以
3
为公比的等比数列
a
n
123
n1< br>,a
n
23
n1
1
,故答案为
2g3
n1
1

考点:1、利用导数求函数极值;2、根据数列的递推公式求通项公式.
6. 【2017届 甘肃武威二中高三上学期月考二数学试卷,文16】若正数
t
满足
a

2et

lnt1

e
27 36


为自然对数的底数),则实数
a
的取值范围为___________.
1
【答案】
a

e
【解读】
试卷分析:设< br>f(t)(2et)lnt

f'(t)lnt
ft)
2et2e
lnt1
,显然
f'(e)0
,又
tt
2e1

,当
t0
时,
ft)0
,故
f'( t)
是减函数,所以当
0te
时,
f'(t)0

f (t)
2
tt
递增,当
te
时,
f'(t)0

f(t)
递减,所以
xe
时,
f(t)
取极大值也是最 大值
f(e)(2ee)lnee
,当
t
(或
t0< br>)时,
f(t)
,因此
f(t)e
,所以
1
0

a
0
11
e
,所以
a0
中< br>a

ae
考点: 导数与函数的单调性、极值、最值.
7.【2 017届河北正定中学高三上学期第一次月考数学试卷,文22】已知函数
f

x


x
2
ax

e
x
的 两个极值点为
x
1
,x
2
,且
x
1
x< br>2
,x
1
x
2
25

(1)求
x
1
,x
2
的值;
(2)若
f

x



c1,c

(其中
c1
)上是单调函数,求
c
的取值范围;
3
xxx
 
(3)当
me
时,求证:

fx2e
g
x2em1


4
e

【答案】(1)
x
1

【解读】

551 5
55

35
;(2)

;(3)证明见解读 .
,x
2

,
U
,1


22
2

2

2x
试卷解读:(1) ∵
f


x




x

2a

xa


e

∴由< br>f


x

0

x
2


2a

xa0
,∴
x
1
x2
2a25
,∴
a5

28 36


∴由
x
2
25x50

x
< br>253

2

x
1
x
2
,∴
x
1

5515

,x
2

22
5515

1,x
2
1

22
(2)由(1)知,
f

x< br>


x
1
,x
2

上递减,在< br>
,x
1

上递增,其中
x
1


c1x
1
35

f

x
< br>在

c1,c

上递减时,

,又
c 1
,∴
c1

cx
2

2

f

x



c1,c

上递 增时,
cx
1


55

35
综上,
c
的取值范围为


,1

< br>U


,

22

考点:1.导 数在函数研究中的应用;2.单调性;3.极值.
1
8.【2017届河北武邑中学高三周考 8.28数学试卷,理22】已知函数
f

x

lnax
2
x

a0


x
(1)若
f< br>
x

是定义域上不单调的函数,求
a
的取值范围;
(2)若
f

x

在定义域上有两个极值点
x
1
、x
2
,证明:
f

x
1

f

x
2

32ln2

【答案】(1)
0a
【解读】
1
;(2)详见解读
8
2ax
2
x1
1
试卷分析:(1)
f
x

lnxaxx,f


x


,令
18a
,当
a
时,
x
8
2< br>0,f


x

0,f

x



0,

单调递减,当
0a
1
时,
0
,方程
2ax
2
x10
有两个不
8
相等的正根
x
1
,x
2
,不妨设
x
1
x
2
,则当
x

0,x
1

U

x
2


时,
f

x

0
,当
x

x
1
,x
2

时,
29 36


f


x

0
,这时
f

x

不是单调函数. 综上,
a
的取值范围是
0a
1
.(2)由(1)知,当且
8
11

1

仅当
a

0,

时,
f

x

有极小值点
x
1
和极大值
x
2
,且
x
1
x
2


,x
1
x
2

2a2a

8

2
f

x
1

f

x
2

lnx
1
ax
1
2
x
1< br>lnx
2
ax
2
x
2
ln
x
1
x
2


11
xx1ln2a 1


12

24a
g

a

ln

2a


114a1
1
< br>1

1

1

ga
则当
a< br>
0,

时,
g


x


2

,在
0
1,a

0,
< br>,


0,

2
a4a4a
4a88
8


1

单调递减,所以
g
a

g

32ln2
,即
f

x
1

f

x
2

3 2ln2


8


1

(2)由( 1)知,当且仅当
a

0,

时,
f

x

有极小值点
x
1
和极大值
x
2
, < br>
8


x
1
x
2

1 1

,x
1
x
2

2a2a
2
f

x
1

f

x
2

lnx
1
ax
1
2
x
1
lnx
2
ax
2
x
2

11

x
1
1



x
2
1

< br>
x
1
x
2


22
11
ln

x
1
x
2



x
1
x
2

1ln

2a

1

24a


lnx
1
lnx2



g

a

ln

2a


1

1

1,a

0,


4a

8

114a1
1

1

ga
则当
a

0,

时,
g


x


2

,在
0


0,

单调递减,
2
a4a4a
8

8

30 36



1

所以
g

a

 g

32ln2
,即
f

x
1
< br>f

x
2

32ln2
.

8

考点:1.导数在函数单调性中的应用;2.函数的极值.
9. 【2017届黑龙江虎林一中高三上月考一数学试卷,理22】已知函数
f(x)a( x
2
1)lnx

(1)若
yf(x)

x2
处取得极小值,求
a
的值;
(2)若
f(x)0

[1,)
上恒成立,求
a
的取值范围;
1113n
2
n2
(3)求证:当
n2
时,. …
2
ln2ln3lnn2n2n
11
【答案】(1);(2 )
a
;(3)证明见解读.
82
【解读】
2ax
2< br>1
11
②当
a0
时,
f'(x)
,令
f'(x)0
,得
x

f'(x)0
,得
0x< br>.
x
2a2a
(i)当
盾.
(ii)当
题意.
综上:
a
1

2
31 36
11
1
1
,即
0a
时,
x(1,)
时,
f'( x)0
,即
f(x)
递减,∴
f(x)f(1)0

2
2a2a
1
1
1
,即
a
时,
x[ 1,)
时,
f'(x)0
,即
f(x)
递增,∴
f( x)f(1)0
满足
2
2a


(3)证明:由(2)知令< br>a
∴当
x1
时,
11
,当
x[1,)时,
(x
2
1)lnx0
(当且仅当
x1
时取 “

”)
22
12


2
lnxx 1
111111
即当
x2,3,4,…,n
,有
…2(< br>2

2
…
2
)

ln2ln3lnn2131n1
1111
2(…)
132435(n1)(n1)
3n
2
n2
111111 1

(1)()()…()

2
2n2n< br>32435n1n1
考点:1.导数的综合应用;2.不等式恒成立问题;3.不等式的证明 及裂项求和的方法.
10.【2017届云南曲靖一中高三上月考二数学试卷,理22】已知函数f(x)x
3
3ax1
的导函
数为
f

(x)

g(x)f

(x)ax3
.
(1)当
a2
时,求函数
f(x)
的单调区间;
(2 )若对满足
1a1
的一切
a
的值,都有
g(x)0
,求实数
x
的取值范围;
(3)若
xg

(x)lnx 0
对一切
x2
恒成立,求实数
a
的取值范围.
【答案 】(1)函数
f(x)
的单调递增区间为
(,2],[2,)
,单 调递减区间为
(2,2)
;(2)
0x
1
ln2
;( 3)
a12
.
3
2
【解读】
试卷解读:(1)当< br>a2
时,
f

(x)3x
2
6
,令
f

(x)0

x2

故当
x 2

x2
时,
f

(x)0

f( x)
单调递增,

2x2
时,
f

(x) 0

f(x)
单调递减,
32 36


所以函 数
f(x)
的单调递增区间为
(,2],[2,)
,单调递减区间 为
(2,2)
.
(2)因为
f

(x)3x
2
3a
,故
g(x)3x
2
ax3a3

g(x)h(a)a(3x)3x
2
3
,要使
h( a)0
对满足
1a1
的一切
a
成立,

h(1)3x
2
xa0,
1


解得.
0x
2
3

h(1)3xx0,
(3)因为
g

(x)6xa
,所以
x(6xa)lnx0


a6x
lnx
h(x)
对一切
x2
恒成立,
x
1lnx6x
2
1lnx
2
,令
h

(x)6
6x1lnx

(x)

22
xx
1
,因为
x2
,所以


(x) 0
,故

(x)

[2,)
单调递增,
x< br>ln2


(x)

(2)25ln20
, 因此
h

(x)0
,从而
h(x)h(2)12

2
ln2
所以
ah(x)
min
h(2)12.
2



(x)12x
考点:1、利用导数研 究函数的单调性进而求最值;2、不等式恒成立问题.
11. 【2016届河北南宫一中学高三仿真 模拟数学试卷,理22】若函数
f

x

的反函数记为
f< br>1

x


已知函数
f

x
e
x

(1)设函数
F

x

f
1

x

f

x
,试判断函数
F

x

的极值点个数;



sinxkx
,求实数
k
的取值范围. (2)当
x

0,

时,
f

x

g

2

【答案】(1)
1
个;(2)

,1


【解读】
33 36

试卷解读:(1)
F


x



F


x



x
1
x
1
e
,当
x

0,

时,是减函数,e
x
也是减函数,
xx
1
x
e


0,

上是减函数,当
x1
时,
F
< br>
x

1e0

x
1
时,
F


x

2e0
,∴
F


x



0,

上有且只有一个变号零点 ,
2

F

x

在定义域

0 ,

上有且只有一个极值点..



(2)令g

x

f

x

kxex
sinxkx
,要使
f

x

kx总成立,只需
x

0,

时,
g

x

min
0


2


g< br>
x

求导得
g


x

e
x

sinxcosx

k







h

x

ex

sinxcosx

,则
h


x

2e
x
cosx0


x

0,




2









h

x



0,

上为增函数,∴
h

x
< br>

1,e
2



2



34 36


考点:1.函数的极值点;2.含参讨论函数的单调性与最值.
12.【20 17届安徽蚌埠二中等四校高三10月联考数学试卷,理22】设函数
f(x)
g(x)l n(1x)bx

x
aln(1x)

1x
( 1)若函数
f(x)

x0
处有极值,求函数
f(x)
的 最大值;
(2)①是否存在实数
b
,使得关于
x
的不等式
g(x)0

(0,)
上恒成立?若存在,求出
b

取值范围;若不存在,说明理由;
②证明:不等式
1

k1
 lnn(n1,2,
L
)

2
k12
k1
n
【答案】(1)
f(0)0
;(2)①
b1
;②证明见解读 .
【解读】
试卷分析:(1)由
f

(x)0
的解, 即可得出极值点,得出
a
值后,再利用导函数求单调区间;(2)
①本题为恒成立问题 ,利用函数的增减性和端点值来求解,而函数的单调性由导函数的正负来决
定;②运用不等式的放缩与基 本不等式的性质,证明右边项时采用了数列的增减性的基本定义
来证明,通过说明数列时单调递减来证明 不等式,在证明右侧时,采用将
lnn
裂项的方法,将详见
得到的每一项放缩,最后利 用裂项相消
111
来证得不等式成立.

n(n1)nn1
(2)①由已知得:
g
'
(x)
1
b

1x
35 36


(ⅰ)若
b1
, 则
x[0,)
时,
g
'
(x)
1
b0

1x

g(x)ln(1x)bx

[0, )
上为减函数,

g(x)ln(1x)bxg(0)0
(0,)
上恒成立;
(ⅱ)若
b0
,则
x[0, )
时,
g
'
(x)
1
b0

1x

g(x)ln(1x)bx

[0,)
上为增函数,

g(x)ln(1x)bxg(0)0
,不能使
g(x)0< br>在
(0,)
上恒成立;
11
b0
时,
x1

1xb
11
x[0,1)
时,
g
'
(x)0
,∴
g(x)ln(1x)bx

[0,1)
上为增函数,
bb
(ⅲ)若
0b1
,则
g
'
(x)
此时
g( x)ln(1x)bxg(0)0
,∴不能使
g(x)0

(0 ,)
上恒成立;
综上所述,
b
的取值范围是
x[1,)


n1n1
k1k1n

x
n


2



ln(1)

[
2
ln(1)]< br>2
k1kk1kn1
k1k1k1
n
n1n1
k1111


(
2
)

2
< br>
11

kn
k1
k1
k1(k1)k
k1
(k1)k
n1
考点:1.函数的极值;2.恒 成立问题;3.导数证明不等式.
36 36

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