江苏省2022年高考数学模拟题分类汇编-用导数判断或证明已知函数的单调性
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江苏省2022年高考数学模拟题分类汇编-用导数判断或证明已知函数的单调性
一、单选题
1.(2022·江苏无锡·模拟预测)已知,则,,的大小为( )
A. B. C. D.
2.(2022·江苏·南京市天印高级中学模拟预测)已知,且为自然对数),则下列结论一定正确的是
( )
A. B.
C. D.
3.(2022·江苏淮安·模拟预测)已知偶函数的定义域为R,导函数为,若对任意,都有恒成立,则下列结论正确的是( )
A. B. C. D.
4.(2022·江苏苏州·模拟预测)若x,,,则( )
A. B. C. D.
5.(2022·江苏连云港·模拟预测)已知,且,则( )
A. B. C. D.
6.(2022·江苏·南京市第一中学三模)已知, ,函数在上为增函数,则函数在上为( )
A.增函数 B.减函数 C.非单调函数 D.A、B、C都有可能
7.(2022·江苏·南京市第一中学三模)已知、,,,则( )
A. B. C. D.
8.(2022·江苏·阜宁县东沟中学模拟预测)已知且,且,且,则( )
A. B.
C. D.
9.(2022·江苏无锡·模拟预测)下列函数中,定义域是R且为增函数的是( )
A. B. C. D.
10.(2022·江苏·金陵中学模拟预测)已知,,,则( )
A. B. C. D.
11.(2022·江苏南通·模拟预测)已知,则a,b,c的大小关系为( )
A. B. C. D.
12.(2022·江苏南通·模拟预测)已知,,,则( )
A. B.
C. D.
13.(2022·江苏·金陵中学二模)设,,,则( )
A. B. C. D.
14.(2022·江苏苏州·模拟预测)已知函数是定义在上的奇函数,,当时,有成立,则不等式的解集是( )
A. B.
C. D.
15.(2022·江苏泰州·一模)已知,均为锐角,且,则( )
A. B. C. D.
16.(2022·江苏·南京市宁海中学二模)已知是可导的函数,且,对于恒成立,则下列不等关系正确的是( )
A. B.
C. D.
17.(2022·江苏·扬中市第二高级中学模拟预测)设定义在上的函数f(x)的导函数,若,则( )
A. B.
C. D.
18.(2022·江苏·模拟预测)定义在上的函数的导函数为,满足:, ,且当时,,则不等式的解集为( )
A. B. C. D.
19.(2022·江苏扬州·模拟预测)已知函数,若,则( )
A. B. C. D.
20.(2022·江苏·常州高级中学模拟预测)已知定义在上的函数是奇函数,当时,,则不等式的解集为( )
A. B. C. D.
21.(2022·江苏南京·二模)已知定义域为的函数满足,其中为的导函数,则不等式的解集为( )
A. B.
C. D.
二、多选题
22.(2022·江苏·南京市天印高级中学模拟预测)已知函数,,,则下列结论正确的是( )
A.在上单调递增
B.当时,方程有且只有2个不同实根
C.的值域为
D.若对于任意的,都有成立,则
23.(2022·江苏·海安高级中学二模)已知,则( )
A. B. C. D.
24.(2022·江苏南通·模拟预测)已知定义在R上的函数的图象连续不间断,当时,,且当时,,则下列说法正确的是( )
A.
B.在上单调递减
C.若,则
D.若是的两个零点,且,则
25.(2022·江苏江苏·二模)已知直线y=a与曲线相交于A,B两点,与曲线相交于B,C两点,A,B,C的横坐标分别为x1,x2,x3,则( )
A. B. C. D.
26.(2022·江苏南通·模拟预测)已知函数,则( )
A.函数(x)的图象关于直线对称
B.函数(x)在区间(0,π)上单调递减
C.函数在区间(0,π)上恒成立
D.
27.(2022·江苏无锡·模拟预测)定义:在区间上,若函数是减函数,且是增函数,则称在区间上是“弱减函数”.根据定义可得( )
A.在上是“弱减函数”
B.在上是“弱减函数”
C.若在上是“弱减函数”,则
D.若在上是“弱减函数”,则
28.(2022·江苏·常州高级中学模拟预测)已知A,B分别是椭圆()的左、右顶点,P是椭圆在第一象限内一点,且满足,设直线PA,PB的斜率分别为,,则( )
A.
B.若,则椭圆的方程为
C.若椭圆的离心率,则
D.的面积随的增大而减小
三、填空题
29.(2022·江苏盐城·三模)已知为的导函数,且满足,对任意的总有,则不等式的解集为__________.
30.(2022·江苏·徐州市第七中学模拟预测)若随机变量等可能的在,,中取值,其中,则的最小值为______.
31.(2022·江苏泰州·一模)写出一个同时具有下列性质①②③的三次函数_________.
①为奇函数;②存在3个不同的零点;③在上是增函数.
四、解答题
32.(2022·江苏无锡·模拟预测)已知函数,其中m>0,f '(x)为f(x)的导函数,设,且恒成立.
(1)求m的取值范围;
(2)设函数f(x)的零点为x0,函数f '(x)的极小值点为x1,求证:x0>x1.
33.(2022·江苏南通·模拟预测)已知函数f(x)=2lnx-x,g(x)=(a≤1).
(1)讨论f(x)的单调性;
(2)若函数h(x)=f(x)+g(x),讨论h(x)的零点个数.
34.(2022·江苏苏州·模拟预测)函数.
(1)求函数在上的极值;
(2)证明:有两个零点.
35.(2022·江苏·二模)已知函数,函数,其中.
(1)判断函数在上的单调性,并说明理由;
(2)证明:曲线与曲线有且只有一个公共点.
36.(2022·江苏·南京市宁海中学模拟预测)已知函数,,
(1)设,讨论函数的单调区间;
(2)求证:对任意正数a,总存在正数x,使得不等式成立.
37.(2022·江苏·海安高级中学二模)已知函数.
(1)判断函数在上的单调性,并说明理由;
(2)对任意的,,求实数的取值范围.
38.(2022·江苏·南京市雨花台中学模拟预测)已知.
(1)讨论的单调性;
(2)已知函数有两个极值点,求证:.
五、双空题
39.(2022·江苏·金陵中学二模)已知函数,则的最小正周期为___________;当时,的值域为___________.
参考答案:
1.C
【分析】根据给定条件,构造函数,利用函数的单调性比较大小作答.
【详解】令函数,当时,求导得:,
则函数在上单调递减,又,,,
显然,则有,所以.
故选:C
【点睛】思路点睛:某些数或式大小比较问题,探讨给定数或式的内在联系,构造函数,分析并运用函数的单调性求解.
2.A
【分析】通过构造函数得出的不等关系,然后逐项检验即可
【详解】设
则
所以
设,令,得
易知函数在单调递减
所以,即,即
,所以对
,所以B错
,所以C错
,所以错
故选:A
3.C
【分析】令,结合条件可判断出在上单调递增,且函数为偶函数,进而可得.
【详解】令,则,则A错误;
令,则,
当时,由,
,则在上单调递增,
又因为偶函数的定义域为R,
∴为偶函数,在上单调递增,
,,故B错误;
,,故C正确;
由题意,不妨假设(c为常数)符合题意,此时,故D错误.
故选:C.
4.C
【分析】利用可得,再利用同构可判断的大小关系,从而可得正确的选项.
【详解】设,则(不恒为零),
故在上为增函数,故,
所以,故在上恒成立,
所以,
但为上为增函数,故即,
所以C成立,D错误.
取,考虑的解,
若,则,矛盾,
故即,此时,故B错误.
取,考虑,
若,则,矛盾,
故,此时,此时,故A错误,
故选:C.
【点睛】思路点睛:多元方程隐含的不等式关系,往往需要把方程放缩为不等式,再根据函数的单调性来判断,注意利用同构来构建新函数.
5.C
【分析】已知条件两边同时取对数,根据结构特征构造函数,利用导数研究其单调性,由,可得.
【详解】因为,,所以,即
记
由,解得,解,得,
所以函数在上单调递增,在上单调递减
因为,则时,有,
又因为当时,,所以
因为, 所以,所以.
综上,.
故选:C
6.D
【分析】利用导数判读即可.
【详解】由题意可知,,但不能确定其单调性,可知D正确.
故选:D
7.B
【分析】由可得出,构造函数可得出,可得出,由可得出,构造函数可得出,然后构造函数可得出,再对所得等式进行变形后可得出合适的选项.
【详解】由可得,由题意可知,
构造函数,其中,则,
所以,函数在上单调递增,由可得,
所以,,由可得,则,且,①
由可得,则,由题意可知,
构造函数,其中,则,
所以,函数在上单调递增,
由,即,可得,所以,,
由可得,且,则,②
令,其中,则,所以,函数在上为增函数,
由①②可得,所以,,可得,
由可得,则,
因为,则,
故选:B.
【点睛】关键点点睛:本题考查指对同构问题,需要对等式进行变形,根据等式的结构构造合适的函数,并利用函数的单调性得出相应的等式,进而求解.
8.A
【分析】对已知的等式进行变形,转化成结构一致,从而构造函数,确定构造的函数的性质,得到、、的大小,再根据选项构造函数,借助函数的单调性比较大小即可.
【详解】由已知条件,对于,两边同取对数,
则有,即,
同理:;
构造函数,
则,,
对其求导得:
当时,,单调递减;
当时,,单调递增;
又,,
再构造函数,对其求导得:
当时,,单调递减;
当时,,单调递增;
即:
又
故选:A.
9.A
【分析】利用导数可判断A,根据初等函数的性质可判断BC,将改写成分段函数易知该函数的单调性,可判断D.
【详解】对于A,函数的定义域是R,且,是R上的增函数,满足题意;
对于B,函数是R上的减函数,不满足题意;
对于C,函数的定义域是,不满足题意;
对于D,函数在定义域R上不是单调函数,不满足题意.
故选:A.
10.D
【分析】由,可得,构造函数,利用函数的导数与单调性的关系,可得在上单调递增,进而可得,,从而即可得答案.
【详解】解:因为,
所以;
令,,
所以在上单调递增,
因为,所以,即,
所以,
所以;
同理,所以,即,也即,
所以,
所以.
综上,,
故选:D.
11.A
【分析】转化,结合的单调性,分析即得解
【详解】由题意,
令
令,故在单调递增;
令,故在单调递减;
由于,故即;
由于,故即;
又
又
故
故选:A
12.C
【分析】构造函数,,利用导数法判断其单调性判断.
【详解】令,,
则,,,
又,
所以在递增,
又,,
∴,
∴.
故选:C
13.A
【分析】利用幂函数和指数函数的性质判断的范围,利用基本不等式判断的范围,构造新函数并利用导数讨论函数的单调性求出的范围,进而得出结果.
【详解】由,得,即,所以,
所以,则,即;
由,即;
设,则,
所以在上单调递增,且,
所以当时,即,
当时,即,
又,则,
所以,即,
综上,.
故选:A
14.A
【分析】构造函数,求函数的导数,判断函数的单调性,将不等式进行转化即可.
【详解】成立设,
则,即时是增函数,
当时,,此时;
时,,此时.
又是奇函数,所以时,;
时
则不等式等价为或,
可得或,
则不等式的解集是,
故选:.
15.D
【分析】由已知条件可得,构造函数,,利用导数可得在上为增函数,从而可得,再由正余弦函数的单调性可得结论
【详解】,,
令,,,
所以在上为增函数,
∴,
∵,均为锐角,
∴,
∴,
故选:D.
16.A
【分析】令,根据导函数的正负可确定单调递减,由此得到,代入整理可得结果.
【详解】令,则,
,,,在上单调递减,
,,即,,
,.
故选:A.
【点睛】关键点点睛:本题考查函数值大小关系的比较,解题关键是能够根据已知的不等式构造出新函数,通过单调性确定大小关系.
17.B
【分析】构造函数,结合,利用导数判断其单调性求解.
【详解】设, 则 ,
因为,
所以 ,
则 在 上递减,
又 ,
所以 ,即 ,
所以,
故选:B
18.A
【分析】由给定的不等式构造函数对求导,根据已知条件可判断非得单调性,将所求解不等式转化为有关的不等式,利用单调性脱去即可求解.
【详解】令,则可得
所以是上的奇函数,
,
当时,,所以,
是上单调递增,
所以是上单调递增,
因为,
由可得即,
由是上单调递增,可得 解得:,
所以不等式的解集为,
故选:A.
【点睛】关键点点睛:本题解题的关键点是:构造函数,根据已知条件判断的奇偶性和单调性,利用单调性解不等式 .
19.A
【解析】先判断函数的奇偶性和单调性,再分析得解.
【详解】由题得函数的定义域为R.
,
所以函数是偶函数.
当时,,
因为,所以,所以函数在上单调递增,
因为函数是偶函数,所以函数在上单调递减,在上单调递增.
如果,则,
因为,所以,与已知相符;
如果,则,所以,与已知相符;
如果,因为,所以,
所以,与已知矛盾;
如果,因为,所以,
所以,与已知矛盾;
当之中有一个为零时,不妨设, ,
,显然不成立.
故选:A
【点睛】方法点睛:对于函数的问题,要灵活利用函数的奇偶性和单调性分析函数的问题,利用函数的图象和性质分析函数的问题.
20.D
【解析】本题首先可根据题意得出函数的图像关于点中心对称且,然后根据基本不等式得出,则函数在上单调递增,最后将不等式转化为或,通过计算即可得出结果.
【详解】因为函数是定义在上的奇函数,
所以函数的图像关于点中心对称,且,
当时,,
则,当且仅当时取等号,
故,函数在上单调递增,
因为函数的图像关于点中心对称,
所以函数在上单调递增,
不等式可化为或,
,即,解得,
,即,解得,
故不等式的解集为,
故选:D.
【点睛】关键点点睛:若函数是偶函数,则函数的图像关于直线对称;若函数是奇函数,则函数的图像关于点中心对称,考查通过基本不等式求最值,考查根据导函数判断函数单调性,是难题.
21.D
【分析】利用题目条件,构造辅助函数,由导数大于0,得出单调递增,原不等式转化,利用单调性可解不等式.
【详解】令,, 故在R上单调递增.
又,且,
故原不等式可转化为,所以,
解得.
故选:D.
【点睛】本题考查了导数的综合应用、利用函数单调性解不等式等基本知识,考查了运算求解能力和逻辑推理能力,属于中档题目.
22.BD
【分析】对于A,利用导数判断函数单调性,进而做出函数图象,数形结合,即可判断;对于B,分和两种情况解方程,判断解的情况;对于C,结合函数图象即可判断;对于D,分和三种情况,构造函数,将不等式恒成立问题转化为求函数的最值问题.
【详解】对于A,当时, ;
当时,,此时递增,
故可作出函数的图象如图示:
由此可知,在上单调递增,故A错误;
对于B, 当时,,当时,,
令,解得 ,即此时有一解;
当时,,故是的一个解;
当时,令,,
即,即,此时无解;
故综合上述,当时,方程有且只有2个不同实根,B正确;
由函数的图象可知,其值域为R,故C错误;
对于D, 对于任意的,都有成立,
则当时,,即恒成立,
即,令,
当时,,当时,,
故,故;
当时,恒成立,
当时,,即恒成立,
令,注意到
当时,,不合题意;
当时,令, ,
当时,,
故,不符合题意
当时,,此时,
故递减,则,
即恒成立,
综合上述,可知当时,对于任意的,都有成立,
故D正确,
故选:BD
【点睛】本题综合考查了函数与方程的应用,涉及到利用导数判断函数的单调性和最值问题,综合性强,计算量大,解答的关键是能恰当的变式,构造函数,利用导数判断函数单调性,以及求解最值.
23.ABC
【分析】将变为结合指数函数的性质,判断A;构造函数,求导,利用其单调性结合图象判断x,y的范围,利用余弦函数单调性,判断B;利用正弦函数的单调性判断C,结合余弦函数的单调性,判断D.
【详解】由题意,,得 ,
,,∴,∴,A对;
,令,即有,
令,
在上递减,在上递增,
因为 ,∴,
作出函数以及 大致图象如图:
则,∴,结合图象则,
∴,∴,B对;
结合以上分析以及图象可得,∴,
且 ,
∴,C对;
由C的分析可知,,
在区间 上,函数 不是单调函数,即不成立,即不成立,故D错误;
故选:ABC.
【点睛】本题综合考查了有条件等式下三角函数值比较大小问题,设计指数函数性质,导数的应用以及三角函数的性质等,难度较大,解答时要注意构造函数,数形结合,综合分析,进行解答.
24.ACD
【分析】对于A,在中令,即可判断A;
对于B,对两边求导,结合,即可得出在上单调递增,即可判断B.
对于C,分别讨论和 ,再结合在上单调递增,上单调递减,即可判断C.
对于D,先证明,则,再令,而由,所以,所以,即可判断D.
【详解】对于A,在中令,则,所以,故A正确;
对于B,当时,,对两边求导,则,
所以时,,
所以,令,,,
所以在上单调递增,所以B错;
对于C,由B知,在上单调递增,上单调递减,由知不可能均大于等于1,否则,则,这与条件矛盾,舍去.
①若,则,满足条件,此时,;’
②若,则,而,则
,
所以,而,所以
,C正确;
对于D,由在上单调递增,上单调递减,知,
注意到,,,
所以,
若,则,则,
所以
(),这与矛盾,舍去.
所以,在时,中,令,而由,所以,所以,故D正确.
故选:ACD.
25.ACD
【分析】画出函数图像,得到x1,x2,x3的范围,由得出A正确,由得出B错误,由得出C正确,由得出D正确.
【详解】
在上单调递增,在上单调递减,.
,
在上单调递增,在上单调递减,.
,则,A对.
在上单调递增,
,B错.
在单调递减,,C对.
对.
故选:ACD.
26.BC
【分析】验证可判断A;求导分析导函数正负,可判断B;令,求导分析单调性,可得,分析可判断C;由可判断D
【详解】选项A,,
故函数(x)的图象不关于直线对称,错误;
选项B,
令
故在单调递减,故
即,故在(0,π)上单调递减,正确;
选项C,,故
令
故在单调递减,故
即,正确;
选项D,由选项C,可得,故,错误
故选:BC
27.BCD
【分析】利用“弱减函数”的概念逐项分析即得.
【详解】对于A,在上单调递减,不单调,故A错误;
对于B,,在上,函数单调递减,
,,∴在单调递增,故B正确;
对于C,若在单调递减,由,得,
∴,在单调递增,故C正确;
对于D,在上单调递减,
在上恒成立,
令,,令,
,
∴在上单调递减,,
∴,∴在上单调递减,,
∴,
在上单调递增,
在上恒成立,
∴,
令,,
∴在上单调递增,,
∴,
综上:,故D正确.
故选:BCD.
28.BCD
【分析】利用斜率公式及椭圆方程可判断A,利用条件及正弦定理可求,可判断B,结合条件及的关系式可判断C,由题可得,再利用导数可判断D.
【详解】对于A选项,由题意可知,,设,则,故A错误;
对于B选项,由正弦定理得,
∴,则,即,,从而,
因此,即,则椭圆方程为,故B正确;
对于C选项,由B可知,,得,
∴,即,
又,,
所以,得,即,故C正确;
对于D选项,过P作于D,则,,
故,即,
∴,,
设,,则,
所以在上单调递减,则的面积随的增大而减小,故D正确.
故选:BCD.
29.##
【分析】构造新函数,利用已知条件,可以判断单调递增,利用的单调性即可求出不等式的解集
【详解】设函数,则
又
所以在上单调递增,又
故不等式 可化为
由的单调性可得该不等式的解集为.
故答案为:
30.
【分析】根据题意,求得的表达式,并设为,利用导数求得的单调性和最值,分析即可得答案.
【详解】随机变量等可能的在,,中取值,故取每个值的概率均为,
于是,
设,,
则,
设,,则,故在上单调递增,结合,
于是当时,,从而,故在上单调递减,
当时,,从而,故在上单调递增,
故.即的最小值为.
故答案为:
31.
【分析】根据已知写出符合三个条件的函数,验证即可.
【详解】,为奇函数,有三个零点0,,
,时,,即在为增函数,
①②③都满足,∴.
故答案为:
32.(1)
(2)证明见解析
【分析】(1)求导可得解析式,即可得解析式,利用导数求得的单调区间和最小值,结合题意,即可得m的范围.
(2)求得解析式,令,利用导数可得的单调性,根据零点存在性定理,可得存在,使得t(x2)=0,进而可得f '(x)在x=x2处取得极小值,即x1=x2,所以,令,分析可得s(x1)<0,即可得证
(1)
由题设知,
则,
所以
当x>1时,h'(x)>0,则h(x)在区间(1,+∞)是增函数,
当0<x<1时,h'(x)<0,则h(x)在区间(0,1)是减函数,
所以h(x)min=h(1)=,解得,
所以m的取值范围为
(2)
令
则=恒成立,
所以t(x)在(0,+∞)单调递增.
又,
所以存在,使得t(x2)=0,
当x∈(0,x2)时,t'(x)<0,即f ''(x)<0,则f '(x)在(0,x2)单调递减;
当x∈(x2,+∞) 时,t'(x)>0,即f ''(x)>0,则f '(x)在(x2,+∞)单调递增;
所以f '(x)在x=x2处取得极小值.即x1=x2,
所以t(x1)=0,即,
所以,
令,则 s(x)在(0,+∞)单调递增;
所以s(x1)<0
因为f(x)的零点为x0,则,即s(x0)=0
所以s(x1)<s(x0),所以x0>x1
【点睛】解题的关键是熟练掌握利用导数求函数单调区间,极(最)值的方法,并灵活应用,难点在于,需结合零点存在性定理,判断零点所在区间,再进行分析和求解,属中档题.
33.(1)答案见解析
(2)当时,h(x)无零点;当时,h(x)有唯一的零点
【分析】(1)求出,利用或可得答案;
(2)求出,分、、、讨论,利用导数判断单调性和最值可得答案.
(1)
,令,
当时,单调递增;当时,单调递减.
综上所述,当时,单调递增;当时,单调递减.
(2)
,,
①当时,令且当时,单调递增;
当时,单调递减,此时,∴h(x)无零点,
②当时,,令或,
当时,单调递增;当时,单调递减;
当时,单调递增,此时当时,,
当时,单调递增,注意到,
,
∴h(x)在上有唯一的零点.
③当时,,∴h(x)在(0,+∞)上单调递增,
注意到,,
∴h(x)在(2,6)上有唯一的零点,
④当时,令或,
当时,单调递增;当时,单调递减,
当时,单调递增,
∴当时,
,
当时,单调递增,注意到,,
∴h(x)在上有唯一的零点,
综上:当时,h(x)无零点;当时,h(x)有唯一的零点.
【点睛】本题求零点问题关键是利用导数判断出在处有最小值并判断的正负,构造函数利用零点存在性定理说明存在零点个数,考查了学生分析问题、解决问题的能力.
34.(1)极大值,;极小值,;
(2)详见解析.
【分析】(1)由题可得,进而可得;
(2)当时,利用导数可得函数的最小值,进而可得函数有两个零点,当,时,利用导数可得,即得.
(1)∵,∴,,由,可得,或,∴,单调递增,,单调递减,,单调递增,∴时,函数有极大值,时,函数有极小值;
(2)∵,∴,∴,当时,单调递增,即单调递增,又,故存在,,所以单调递减,单调递增,∴时,函数,,,故时,有两个零点,当时,,对于函数,则,又,∴,,即,此时函数没有零点,当时,,由上可知,故当时,函数没有零点,综上,函数有两个零点.
【点睛】利用导数研究零点问题:
(1)确定零点的个数问题:可利用数形结合的办法判断交点个数,如果函数较为复杂,可用导数知识确定极值点和单调区间从而确定其大致图象;
(2)方程的有解问题就是判断是否存在零点的问题,可参变分离,转化为求函数的值域问题处理.可以通过构造函数的方法,把问题转化为研究构造的函数的零点问题;
(3)利用导数研究函数零点或方程根,通常有三种思路:①利用最值或极值研究;②利用数形结合思想研究;③构造辅助函数研究.
35.(1)函数在上单调递增,理由见解析
(2)证明见解析
【分析】(1)对求导知,所以函数在上单调递增.
(2)设,题设等价于证明函数有且仅有一个零点,对求导得,设,对求导知,当时,,当时,,再讨论,,结合零点存在性定理,即可证明.
(1)
,
则函数在上单调递增.
(2)
设,题设等价于证明函数有且仅有一个零点,,
设,,则函数在上单调递减,又,
则当时,;当时,;
当时,,则函数在上单调递减,又,故此时函数有且仅有一个零点;
当时,函数在上单调递减,在上单调递增,在上单调递减,,则当时,恒成立;
当且时,
,,
则,函数在上存在一个零点,此时函数有且仅有一个零点;
综上即证.
【点睛】本题考查函数与导数的综合应用,涉及了利用导数讨论函数单调性问题,以及证明曲线与曲线的公共点个数的问题,在解决曲线与曲线的公共点个数的问题时,通常是构造函数转化为函数零点的个数问题,本题是一道难题.
36.(1)详见解析;
(2)详见解析.
【分析】(1)由题可得,分类讨论即得;
(2)利用导数可得,进而,构造函数利用导数求函数的最值即得.
(1)
∵,
∴,
当时,,在上单调递增,
当时,由可得,,
∴,,单调递增,,,单调递增,
综上,当时,的单调增区间为;
当时,的单调增区间为,单调减区间为;
(2)
∵,
令,则,
∴在上单调递增,
∴,即,
∴等价于,
令,
由任意正数a,总存在正数x,使得不等式成立,
则,
∵,由,可得,
∴函数在上单调递减,在上单调递增,
又,,,
∴对任意正数a,总存在正数x,使得不等式成立.
【点睛】方法点睛:恒(能)成立问题的解法:
若在区间D上有最值,则
(1)恒成立:;;
(2)能成立:;.
若能分离常数,即将问题转化为:(或),则
(1)恒成立:;;
(2)能成立:;.
37.(1)单调递增,理由见解析
(2)
【分析】(1)首先求出函数的导函数,再令,利用导数说明函数的单调性,就即可得到,从而得到,即可得解;
(2)记,求出函数的导函数,由(1)可得在定义域上单调递增,再分和两种情况讨论,结合零点存在性定理即可判断;
(1)
解:函数在上是单调增函数,理由如下:
因为,所以.
记,则,令,得.
当时,为单调增函数;
当时,为单调减涵数,
所以,所以,即.
又,
所以,
所以函数在上是单调增函数.
(2)
解:记,是.
由(1)知,为上的单调增函数.
1°当时,,
所以,所以为上的单调增函数,
所以,即.所以符合题意.
2°当时,,又.
记,则,
所以为上的单调增函数,所以,
所以,所以.
又在上的图象不间断,且为上的单调增函数,
根据零点存在性定理知,存在唯一的零点,使得.
所以当时,,单调递减,所以,
这与任意的,矛盾,
所以不符合题意
综上可得.
【点睛】导函数中常用的两种常用的转化方法:一是利用导数研究含参函数的单调性,常化为不等式恒成立问题.注意分类讨论与数形结合思想的应用;二是函数的零点、不等式证明常转化为函数的单调性、极(最)值问题处理.
38.(1)当时,函数单调递减;当时,函数单调递增.(2)见解析.
【解析】(1)先对函数求导,令,求出解为,从而可探究、随自变量的变化,结合导数与单调性的关系即可求解;
(2)由(1)可知,记,结合基本不等式可证明,从而可知在上单调递增,则可知,结合 的单调性可证明.
【详解】解:(1),记,则.
由, ,解得.
当时,,函数即单调递减;
当时,,函数即单调递增.
(2)由题意知有两个零点,为,不妨设,
由(1)可知,.所以.
记
,则,因为,
由均值不等式可得,
当且仅当,即时,等号成立.所以在上单调递增.
由,可得,即,
因为为函数的两个零点,所以,所以,
又,所以,又函数在上单调递减,
所以,即.
【点睛】本题考查了运用导数求解函数的单调性,考查了基本不等式,考查了运用导数证明不等式成立.本题的难点在于第二问中,自行构造出.
39.
【分析】先根据函数周期性的定义说明是函数的一个周期,在利用导数说明函数的单调性,从而证明是最小正周期;
根据函数的单调性可求得最大值,再比较时端点处的函数值大小,即可求得答案.
【详解】因为,
故为的一个周期,
而当时,,
由题意可知,
令,得,故,,
因为当时,,当时,,
故在上单调递增,在上单调递减,故的最小正周期为π,
且在上的最大值为,而,,
故,故当时,函数的值域为,
故答案为:;
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