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高中数学人教A版 (2019)选择性必修 第二册5.3 导数在研究函数中的应用课时练习
展开5.3.2.1 函数的极值
【考点梳理】
知识点一 函数极值的定义
1.极小值点与极小值
若函数y=f(x)在点x=a的函数值f(a)比它在点x=a附近其他点的函数值都小,f′(a)=0,而且在点x=a附近的左侧f′(x)<0,右侧f′(x)>0,就把a叫做函数y=f(x)的极小值点,f(a)叫做函数y=f(x)的极小值.
2.极大值点与极大值
若函数y=f(x)在点x=b的函数值f(b)比它在点x=b附近其他点的函数值都大,f′(b)=0,而且在点x=b附近的左侧f′(x)>0,右侧f′(x)<0,就把b叫做函数y=f(x)的极大值点,f(b)叫做函数y=f(x)的极大值.
3.极大值点、极小值点统称为极值点;极大值、极小值统称为极值.
知识点二 函数极值的求法与步骤
1.求函数y=f(x)的极值的方法
解方程f′(x)=0,当f′(x0)=0时,
(1)如果在x0附近的左侧f′(x)>0,右侧f′(x)<0,那么f(x0)是极大值;
(2)如果在x0附近的左侧f′(x)<0,右侧f′(x)>0,那么f(x0)是极小值.
2.求可导函数f(x)的极值的步骤
(1)确定函数的定义域,求导数f′(x);
(2)求方程f′(x)=0的根;
(3)列表;
(4)利用f′(x)与f(x)随x的变化情况表,根据极值点左右两侧单调性的变化情况求极值.
【题型归纳】
题型一:求函数的极值
1.(2022秋·山东淄博·高二统考期末)已知是函数的极小值点,则的极大值为( )
A. B. C. D.
2.(2022秋·浙江·高二校联考期中)已知函数,满足.
(1)求实数a的值;
(2)求的单调区间和极值.
3.(2022秋·贵州黔西·高二校考阶段练习)已知函数当时,取得极值.
(1)求函数的解析式;
(2)求函数的单调区间和极大值.
题型二:由极值求参数
4.(2022秋·四川资阳·高二校考期中)函数在处有极值为,那么,的值为( )
A., B.,
C.,或, D.,
5.(2022秋·陕西宝鸡·高二统考期末)已知函数有极值,则的取值范围为( )
A. B. C. D.
6.(2022秋·山西太原·高二太原市外国语学校校考阶段练习)若函数在处有极值10,则( )
A.6 B. C.或15 D.6或
题型三:由极值点求参数的值或取值范围
7.(2022秋·四川成都·高二四川省成都市新都一中校联考期中)已知没有极值,则实数的取值范围为( )
A. B.
C. D.
8.(2022秋·北京·高二北京市第三十五中学校考期中)已知函数既有极大值,又有极小值,则的取值范围是( )
A.或 B.或
C. D.
9.(2022秋·北京房山·高二北京市房山区房山中学校考期中)已知函数有极大值和极小值,则的取值范围是( )
A. B.
C. D.
题型四:导数(导函数)图像与极值或极值点的关系
10.(2022秋·广东佛山·高二佛山市第四中学校考期末)设函数的导函数为,的部分图象如图所示,则( )
A.函数在上单调递增
B.函数在上单调递增
C.函数在处取得极小值
D.函数在处取得极大值
11.(2022秋·河南南阳·高二邓州市第一高级中学校校考期末)已知函数有两个极值点,且,则下列选项正确的是( )
A., B.,
C., D.,
12.(2022秋·天津·高二校联考期末)如图是的导函数的图象,则下列说法正确的个数是( )
①在区间上是增函数;
②是的极小值点;
③在区间上是增函数,在区间上是减函数;
④是的极大值点.
A.0个 B.1个 C.2个 D.3个
题型五:利用函数极值解决函数零点(方程根)问题
13.(2022秋·福建泉州·高二泉州市城东中学校考期中)已知,是函数的两个极值点,且,当时,不等式恒成立,则实数的取值范围( )
A. B.
C. D.
14.(2022秋·江西抚州·高二金溪一中校联考期末)设,是函数的两个极值点,若,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
15.(2022秋·广东深圳·高二深圳大学附属中学校考阶段练习)设,,(为自然对数的底数),若不是函数的极值点,则的最小值为( )
A. B. C. D.
题型六:函数极值的综合问题
16.(2022秋·吉林长春·高二长春吉大附中实验学校校考期末)设为实数,函数.
(1)求的极值;
(2)若曲线与轴仅有一个交点,求的取值范围.
17.(2022·高二课时练习)设函数,若为奇函数,求:
(1)曲线在点处的切线方程;
(2)函数的极大值点.
18.(2022秋·青海西宁·高二校联考期末)已知函数.
(1)若是的极值点,求的值;
(2)讨论的单调性;
(3)若恒成立,求的取值范围.
【双基达标】
一、单选题
19.(2022秋·黑龙江哈尔滨·高二哈尔滨市阿城区第一中学校校联考期末)若函数有2个极值点,则实数的取值范围是( )
A. B.
C. D.
20.(2021秋·宁夏中卫·高二海原县第一中学校考期中)函数的图像如图所示,则关于函数的说法正确的是( )
A.函数有3个极值点
B.函数在区间上是增加的
C.函数在区间上是增加的
D.当时,函数取得极大值
21.(2022秋·贵州遵义·高二统考期末)函数的导函数为的图象如图所示,关于函数,下列说法不正确的是( )
A.函数在,上单调递增
B.函数在,上单调递减
C.函数存在两个极值点
D.函数有最小值,但是无最大值
22.(2022秋·上海杨浦·高二复旦附中校考期末)已知函数()的导函数是(),导函数的图象如图所示,则函数在内有( )
A.3个驻点 B.4个极值点 C.1个极小值点 D.1个极大值点
23.(2022秋·北京平谷·高二统考期末)函数在上的极小值点为( )
A. B. C. D.
24.(2022秋·广东肇庆·高二统考期末)等比数列中的项,是函数的极值点,则( )
A.3 B. C. D.
25.(2022秋·吉林·高二校联考期末)已知函数.
(1)求曲线在点处的切线方程;
(2)求函数的极值.
26.(2022秋·云南曲靖·高二校考期中)已知函数.
(1)当时,求的单调区间与极值;
(2)若不等式在区间上恒成立,求的取值范围.
【高分突破】
一、单选题
27.(2022秋·北京顺义·高二统考期末)已知是函数的极大值点,则下列结论不正确的是( )
A. B.一定存在极小值点
C.若,则是函数的极小值点 D.若,则
28.(2022秋·北京房山·高二统考期末)已知函数,以下4个命题:
①函数为偶函数;
②函数在区间单调递减;
③函数存在两个零点;
④函数存在极大值和极小值.
正确命题的个数为( )
A.1 B.2 C.3 D.4
29.(2022秋·北京朝阳·高二统考期末)已知函数的导函数的图象如图所示,则下列结论中正确的是( )
A.曲线在点处的切线斜率小于零
B.函数在区间上单调递增
C.函数在处取得极大值
D.函数在区间内至多有两个零点
30.(2022秋·北京海淀·高二统考期末)已知函数,,给出下列三个结论:
①一定存在零点;
②对任意给定的实数,一定有最大值;
③在区间上不可能有两个极值点.
其中正确结论的个数是( )
A.0 B.1 C.2 D.3
二、多选题
31.(2022春·福建莆田·高二莆田一中校考期中)关于函数,下列结论正确的是( )
A.函数的定义域为 B.函数在上单调递增
C.函数的最小值为,没有最大值 D.函数的极小值点为
32.(2022秋·辽宁锦州·高二统考期末)函数的定义域为,它的导函数的部分图像如图所示,则下列结论正确的是( )
A. B.是的极小值点
C.函数在上有极大值 D.是的极大值点
33.(2022秋·重庆万州·高二校考阶段练习)若函数有大于零的极值,则实数的可能取值为( )
A. B. C. D.
34.(2022秋·江苏苏州·高二校考期中)已知函数,则( )
A.和0是函数的极值点
B.在上单调递增
C.的极大值为
D.的极小值为
35.(2022秋·辽宁辽阳·高二辽阳市第一高级中学校联考期末)已知函数,则下列说法正确的是( )
A.当时,在点的切线方程是
B.当时,在R上是减函数
C.若只有一个极值点,则或
D.若有两个极值点,则
36.(2022秋·福建莆田·高二统考期末)已知函数,则下列说法正确的有( )
A.f(x)无最大值 B.f(x)有唯一零点
C.f(x)在(0,+∞)单调递增 D.f(0)为f(x)的一个极小值
37.(2022秋·广东·高二校联考期末)已知函数的导函数的图像如图所示,则下列结论正确的是( )
A.时,取得极大值 B.时,取得最小值
C. D.
38.(2022秋·广东东莞·高二统考期末)已知函数有两个极值点,,则下列选项正确的有( )
A. B.函数有两个零点
C. D.
三、填空题
39.(2022春·江西宜春·高二上高二中校考阶段练习)若函数有两个极值点,则的取值范围为_____________
40.(2022秋·上海金山·高二上海市金山中学校考期末)如图是函数的导函数的图象:
①函数在区间上严格递减;
②;
③函数在处取极大值;
④函数在区间内有两个极小值点.
则上述说法正确的是______.
41.(2022秋·广东潮州·高二饶平县第二中学校考开学考试)函数的极大值与极小值分别为和,则____.
42.(2022秋·新疆省直辖县级单位·高二新疆石河子一中校考阶段练习)已知函数,则下列说法正确的是__________.
①有且只有一个极值点;
②设,则与的单调性不同;
③有个零点;
④在上单调递增.
43.(2022·全国·高二假期作业)若函数有两个极值点,则实数取值范围是______
44.(2022·高二单元测试)设函数,已知在有且仅有2个极小值点,下述选项错误的是__________.(填序号)
① ②在上单调递增
③在上单调递减 ④在上至多有2个极大值点
四、解答题
45.(2022春·湖南长沙·高二湘府中学校考阶段练习)已知函数,,,且.
(1)若,,求函数的极值;
(2)设,当时,对任意,都有成立,求的最大值.
46.(2022·全国·高二专题练习)已知 ,曲线在点处取得极值.
(1)求的值;
(2)求函数的极值.
47.(2022·全国·高二专题练习)设函数
(1)求函数的表达式;
(2)求函数的单调区间,极大值,极小值;
(3)若时,恒有,求实数的取值范围.
48.(2022秋·辽宁·高二校联考期末)已知函数.
(1)当时,讨论的单调性;
(2)当时,若为的两极值点,且,求正数的取值范围.
49.(2022秋·辽宁抚顺·高二校联考期末)已知函数.
(1)当时,求的单调区间;
(2)若有三个极值点,求的取值范围.
50.(2022秋·甘肃酒泉·高二统考期末)已知函数在点处的切线斜率为4,且在处取得极值.
(1)求函数的解析式;
(2)求函数的单调区间;
(3)若函数有三个零点,求的取值范围.
参考答案:
1.C
【分析】由极值点的性质可得,求出的值,列表分析函数的单调性,由此可求得函数的极大值.
【详解】因为,则,由题意可得,
解得,,,列表如下:
增
极大值
减
极小值
增
所以,函数的极大值为.
故选:C.
2.(1)
(2)单调递减区间为,单调递增区间为,极小值为,无极大值.
【分析】(1)求导后根据求解即可;
(2)求导后根据导函数的正负区间,进而求得原函数的单调区间,从而得到极值即可.
(1)
由题意,,又,解得
(2)
由(1),且为增函数.
令可得,故当时,,单调递减;当时,,单调递增.故在处有极小值,无极大值.
综上单调递减区间为,单调递增区间为,极小值为,无极大值.
3.(1)
(2)单调递增区间是和,单调递减区间为,.
【分析】(1)分析已知条件,当时,取得极值得,可解得,;
(2)由 确定增区间,由得减区间,从而确定极值点,即可求出极大值.
(1)
解:由题意可得,
又当时,取得极值,
,即,解得,
.
(2)
解:,令,得,
当时,,函数单调递减;
当或时,,函数单调递增;
函数的单调递增区间是和,单调递减区间为.
因此,在处取得极大值,且.
4.A
【分析】由题意可知,由此可求出,并验证即可求解.
【详解】,
由题意可知即,
则解得或,
当时,,
在处不存在极值,不符合题意;
当时,,
,,,,符合题意.
,
故选:A.
5.D
【分析】先求导,由题设得必有两个不等的实根,再利用判别式求解即可.
【详解】由题意知,定义域为R,,要使函数有极值,则必有两个不等的实根,
则,解得.
故选:D.
6.B
【分析】先求出函数的导函数 ,然后根据在 时 有极值10,得到 ,求出满足条件的 ,然后验证在 时是否有极值,即可求出
【详解】 ,
又 时 有极值10
,解得 或
当 时,
此时 在 处无极值,不符合题意
经检验, 时满足题意
故选:B
7.C
【分析】根据没有极值,可知无变号零点,由二次函数性质可知,由此可解不等式求得结果.
【详解】;
在上没有极值,,即,
解得:,即实数的取值范围为.
故选:C.
8.B
【分析】由题设知有两个变号零点,结合判别式的符号求m的范围即可.
【详解】由,又有极大值、极小值,
所以有两个变号零点,则,
整理得,可得或.
故选:B
9.B
【分析】由题,求导函数,由函数有极大值和极小值,即有两个不同解,由此,,求解即可
【详解】由题,,函数有极大值和极小值,所以有两个不同解,所以,,解得,
故选:B
10.B
【分析】直接由导函数图象判断出函数的单调区间,进而得到函数的极值,依次判断4个选项即可.
【详解】由图象可知,函数在上单调递减,A错误;函数在上单调递增,B正确,C错误;
函数在处取得极小值,D错误.
故选:B.
11.C
【分析】由极值点定义可知是方程的两根且,由可得的范围,由单调性和可得结果.
【详解】由题意知:定义域为,;
有两个极值点,是方程的两根且,
,则,;
当时,;当时,;
在,上单调递减,在上单调递增;
又,,.
故选:C.
12.C
【分析】由导函数的图象,可判断在对应区间上的单调性与极值,对四个选项逐一判断可得答案.
【详解】解:由导函数的图象可知,当时,
当时,当时,当时,
所以在区间上单调递减,故①错误;
在区间上单调递增,在区间上单调递减,上单调递增,
在和处取得极小值,处取得极大值,故②③正确,④错误;
故选:C.
13.B
【分析】先求导由,是极值点,得,进而将不等式恒成立转化为,构造函数求得最小值,即可求出实数的取值范围.
【详解】由题意得,,,所以,是方程的两个正根,
所以,不等式恒成立,即恒成立;
又,
则,又,可得,则.
令,则,
所以在上单调递减,所以,故.
故选:B.
【点睛】解决极值点问题,通常求导转化为导数根的问题,结合韦达定理可将双变量问题转化为单变量问题;而恒成立问题,通常采用参变分离,转化为函数最值问题,利用导数加以解决.
14.D
【分析】首先求函数的导数,再根据极值点的分布,求参数的取值范围.
【详解】,则,是的两相异实根,则解得.
故选:D
15.B
【分析】求导函数,根据题意得的根为,从而表示出,再令新函数,求导函数,判断单调性与最小值.
【详解】,
因为不是函数的极值点,
所以的根为,
所以,即,则,
令,,
因为时,;时,,
所以函数在上单调递减,在上单调递增
所以,所以的最小值为.
故选:B
【点睛】求解本题的关键是将不是函数的极值点,转化为有两个相等的实数根,从而表示出,再利用导函数判断单调性与最小值.
16.(1)极小值为,极大值为
(2)
【分析】(1)函数连续可导,只需讨论满足的点附近的导数的符号的变化情况来确定极值点,求出极值(2)曲线与轴仅有个交点,等价于函数的图象与直线仅有个交点,数形结合即可求解
【详解】(1),
令,解得,
当时,;当时,;当时;,
所以,当时,取得极大值;
当时,取得极小值.
(2)由,得
由题意知,曲线与轴仅有个交点,等价于函数的图象与直线仅有个交点,
因为,
当或时,当时,,
所以函数在区间和上单调递增,
在区间上单调递减,
所以函数的极大值为,函数的极小值为,
如图所示:
由图可知,和的图象仅有一个公共点,当且仅当:或,
即或,
所以,实数的取值范围为
17.(1)
(2)
【分析】(1)先利用奇函数的定义可求出的值,再利用导数的几何意义可求得切线方程,
(2)先求出函数的单调区间,从而可求出极大值点.
(1)
因为函数为奇函数,所以,
从而得到,即,所以.
因为,所以,
所以曲线在点处的切线方程为.
(2)
,
由,得,由,得或,
所以函数在上是严格减函数,在上是严格增函数,
所以函数的极大值点是.
18.(1)
(2)答案见解析
(3).
【分析】(1)求出导函数,利用是函数极值点则求出的值并检验即可;
(2)求出定义域及导函数,讨论和时的正负,可得到函数的单调性;
(3)若恒成立,则,由第(2)问讨论的结果,求出函数的最小值,求解即可求出的范围.
(1)
.
因为,所以,得.
经检验,当时,是函数极值点.
所以.
(2)
因为
①若,则恒成立,在上单调递增.
②若,令,得,
当时,,单调递减;
当时,,单调递增.
综上所述:当时,在上单调递增;
当时,在上单调递减,在上单调递增.
(3)
由(2)知,
当时,,所以单调递增,又,
故不恒成立,
当时,,符合题意,
当时, 在上单调递减,在上单调递增.
∴
由恒成立,可得
,解得,∴,
所以a的取值范围.
19.B
【分析】求导,根据题意可得有2个不同的正实数根,从而可得出答案.
【详解】解:,
因为函数的定义域为,且函数有2个极值点,
则有2个不同的正实数根,
所以且,
即实数的取值范围是.
故选:B.
20.C
【分析】结合导数与函数单调性的关系可知,,函数单调递增,,函数单调递减,结合图像即可判断函数的单调区间及极值.
【详解】结合导数与函数单调性的关系可知,当时,,函数单调递增,
当时,,函数单调递减,当时,,函数单调递增,
故当时,函数取得极大值,当时,函数取得极小值.所以D错误;
故函数有2个极值点,所以A错误;
函数的单调性为:单增区间;单减区间.故B错误,C正确.
故选:C.
21.C
【分析】根据导函数的图象判断导函数的正负,从而可求出函数的单调区间和极值
【详解】由导函数的图象可知,当或时,,
当或时,,
所以在,上单调递增,在,上单调递减,
所以和为极小值点,为极大值点,所以函数有3个极值点,
所以和中的最小的,为函数的最小值,无最大值,
所以ABD正确,C错误,
故选:C
22.C
【分析】由图象判断区间符号和零点个数,进而判断的驻点、极值点个数.
【详解】由题图知:从左到右依次分为5个区间,
区间符号依次为:正、负、正、正、负,且共有4个零点,即有4个驻点,
综上,对于中的4个驻点有2个极大值点,1个极小值点,且为拐点.
所以C正确,A、B、D错误.
故选:C
23.C
【分析】分析函数导数的符号变化,由此可得函数的单调性,由单调性得出结论即可.
【详解】对于函数,,
因为,当时,,当时,,当时,,
所以在区间[0,]上是增函数,在区间[,]上是减函数,在[,π]是增函数.
因此,函数在上的极小值点为.
故选:C.
24.D
【分析】先根据题意确定函数的极值点,进而得到,然后根据等比中项求得答案.
【详解】由题意,,则时,函数单调递增,时,函数单调递减,时,函数单调递增,于是x=1和x=3是函数的两个极值点,故,是的两个根,所以,所以,又,所以,,设公比为,,所以.
故选:D.
25.(1)
(2)极小值,无极大值
【分析】(1)由导数的几何意义,求在处的斜率,进而得到切线方程;
(2)根据导函数的正负判断单调区间,再求极值即可.
【详解】(1)由题知,,,
∴,而,
∴曲线在点处的切线方程为,即.
(2)令得;令得,
∴的单调减区间是,的单调增区间是.
∴当时,取极小值,无极大值.
26.(1)在上单调递增,在上单调递减,当时,取得极大值,无极小值.
(2)
【分析】(1)利用导数求出单调区间,即可求出极值;
(2)令,利用分离参数法得到,利用导数求出的最大值即可求解.
(1)
解:当时,,定义域为,,
当时,,单调递增,
当时,,单调递减,
所以在上单调递增,在上单调递减,当时,取得极大值,无极小值.
(2)
解:由,得,
令,只需,
,
所以当时,,单调递增,当时,,单调递减,
所以当时,取得最大值,
所以k的取值范围为.
27.D
【分析】求出导函数,有两个不等实根,然后由极值点、单调性与的根的关系判断各选项.
【详解】,是极大值点,有两个不等实根,
,即,
设有两不等实根和,是极大值点,则时,,时,,从而时,,是极小值点.B正确;
由于时,,因此A正确;
若,则,,的两解互为相反数,即,C正确;
时,,,D错.
故选:D.
28.C
【分析】根据函数的表达式满足的关系可判断①,根据基本初等函数的单调性即可判断的单调性,进而可判断②,根据零点与方程根的关系可判断③,根据极值点的判断可求解④.
【详解】由得,故为偶函数,①对,当时,,单调递减,故②,
令或,故③对;
当时,,故在上单调递减,由于为偶函数,故在上单调递增,故没有极小值,故④错误.
故选:C
29.D
【分析】根据导函数的图象,可判断原函数的单调性,进而可逐一求解.
【详解】根据图像可知,故在点处的切线斜率等于零,A错误;在,故在区间上单调递减,故B错误,在的左右两侧,故不是极值点,故C错误,在单调递增,在单调递减,故在区间内至多有两个零点,D正确;
故选:D
30.C
【分析】依据零点存在定理并分类讨论求得的零点判断①;利用导数并分类讨论判定是否有最大值判断②;举反例否定③
【详解】①当时,,由,可得在存在零点
当时,,由,
,可得在存在零点
当时,在单调递减,值域
又在单调递增,值域,
则与的图象在必相交,
则在存在零点
综上,一定存在零点.判断正确;
②当时,,,在单调递增,存在最大值;
当时,,则,
在上单调递减,值域,
当,时,在上值域
则在上恒成立,则在单调递增,存在最大值;
当时,在上单调递减,
则在上单调递减,,
则,使得
则时,,时,
则在单调递增,在单调递减,存在最大值;
当时,在上单调递增,
当时,,恒成立,
则在单调递增,
当时,单调递增,值域为
又当时,单调递减,值域为
则当时,
若,则在单调递增,
则在单调递增,存在最大值;
若,使得时;时;
则在单调递增,在单调递减,又在单调递增,
则在有最大值;
综上,对任意给定的实数,在有最大值.判断正确;
③令,则,,
在上单调递减,值域,
在上单调递增,值域,
又,,
则,使得
则当,或时,,单调递增
当时,,单调递减
则在区间上有两个极值点.判断错误.
故选:C
31.BD
【分析】对于A,注意到可知,由此可判断;
对于B,对求导,利用导数与函数的单调性的关系可判断其正确;
对于C,举反例排除即可;
对于D,利用导数与函数极值的关系可判断其正确.
【详解】对于A,因为,所以,解得,故的定义域为,故A错误;
对于B,,令,得,故在上单调递增,故B正确;
对于C,令,则,故的最小值不为,故C错误;
对于D,令,得或,所以在和上单调递减,
令,得,故结合两侧的单调性可知是的极小值点,故D正确.
故选:BD.
32.AD
【分析】根据函数极值的定义,结合导数的性质和导函数的图象逐一判断即可.
【详解】由的图象可知:当时,,所以函数单调递增;
当时,,所以函数单调递减,因此有,是的极大值点,所以选项A、D正确;
当,或时,,所以函数单调递增,因此函数在上没有极大值,且不是的极小值点,所以选项B、C不正确,
故选:AD
33.BC
【分析】求出函数的导数,确定取得极值的条件并求出极大值,再列出不等式求解作答.
【详解】函数的定义域为,求导得:,
当时,,函数在上单调递增,无极值,不符合题意,
当时,当时,,当时,,则当时,函数取得极大值,
因此,即,解得,显然选项A,D不满足,B,C满足.
故选:BC
34.ACD
【分析】先求导,再求出函数的单调区间和极值,判断即得解.
【详解】解:由题得
当或时,,函数单调递增;当时,,函数单调递减.
所以和0分别是函数的极大值点和极小值点,所以选项A正确;
所以在上单调递减,所以选项B错误;
函数的极大值为,所以选项C正确;
函数的极小值为,所以选项D正确.
故选:ACD
35.ABD
【分析】根据导数的几何意义,可判断A的正误;求导可得解析式,设,利用导数可得的单调性和最值,结合a的范围,可得的正负,即可判断B的正误;当时,可得恒成立,即可得恒成立,则单调递减,分析可判断C的正误;根据有两个极值点,可得有2个实根,根据的单调性和最值,分析即可得答案.
【详解】对于A:当时,,则,即切点(0,0)
又,
所以切线的斜率,
所以切线方程为,即,故A正确;
对于B:由题意得,
设,则,
令,解得,
当时,,则为增函数,
当时,,则为减函数,
所以,
因为,所以,,
所以,又恒成立,
所以在R上恒成立,则在R上是减函数,故B正确;
对于C:当时,由B选项可得,
所以恒成立,即恒成立,
所以在R上是单调减函数,无极值点,
反之若只有一个极值点,不成立,故C错误;
对于D:若有两个极值点,则有2个实根,
因为恒成立,所以有2个实根,
由B选项可得,
所以,解得.
又,
根据零点存在性定理可得,在和分别存在1个零点,
结合的单调性可得满足题意,故D正确;
故选:ABD
【点睛】解题的关键是熟练掌握利用导数求函数单调性、极(最)值的方法,并灵活应用,难点在于,如无法判断的正负,需构造函数,再次求导,根据的单调性及最值,可得的正负,再进行分析求解,考查分析计算的能力,属中档题.
36.ACD
【分析】利用二次导数以及,研究的单调性可判断ACD;直接观察函数零点可判断B.
【详解】,记
因为,且,在区间上显然递增,
所以记为的零点,则有
所以当时,,在上单调递增,
又因为,所以当时,,当时,,
所以当时,有极小值,D正确;
由上可知,在上单调递增,且当x趋近于正无穷时,也趋于正无穷,故AC正确;
易知,故B错误
故选:ACD
37.ACD
【分析】结合导函数的图像得出函数的单调性,再由极值和最值的含义进行判断即可.
【详解】结合导函数的图像可知,在上单增,则,C正确;在上单减,则,D正确;
由于,显然不是最小值,B错误;又在上单增,上单减,则时,取得极大值,A正确.
故选:ACD.
38.ACD
【分析】问题化为在上有两个变号零点,讨论参数a研究的单调性,结合零点存在性定理判断区间零点情况,进而求出a的范围,再研究的单调性,结合零点存在性定理判断零点个数,且可得,最后应用对数均值不等式判断C、D.
【详解】由题设,在上有两个变号零点,
令,则,
若,则,即递增,此时不可能存在两个零点;
所以,则时,递增;时,递减;
故,而,
要存在零点,则,可得,则,
此时x趋向于正无穷时趋于负无穷,则在各有一个零点,满足题设,A正确;
由上,不妨设,
在上,递减;在上,递增,且,
所以x趋向于时趋于0,,,
故上无零点,上不一定存在零点,B错误;
由对数均值不等式,证明如下:
令,要证,即证,
若,则,故在上递减,
所以,即,故得证;
令要证,即证,
若,则,故在上递增,
所以,即,故得证;
综上,,
故,C正确;
,,即恒成立,,
又因为C选项,
所以 ,故,D正确.
故选:ACD.
【点睛】注意将问题化为在上有两个变号零点求参数范围问题,由此得到的的单调性和零点情况判断的单调性和零点,根据零点得到,利用对数均值不等式求证不等式.
39.
【分析】由题意得到有两个不等的零点,且在两零点的两侧,导函数符号相反,参变分离后构造,求导研究其单调性和极值,最值情况,画出图象,数形结合求出的取值范围.
【详解】由,得,
∵函数有两个极值点,
∴有两个零点,且在零点的两侧,导函数符号相反,
令,,则,
当时,,单调递减,
当时,,单调递增,
有极小值也是最小值为,
且当时,恒成立,当时,恒成立,
画出的图象,如下:
要使有两个不等实数根,
则,即,经验证,满足要求.
故的取值范围为.
故答案为:.
40.②④
【分析】根据导函数图象分析得到函数的单调性,进而判断是否为极值点,比较出函数值的大小,判断出正确答案.
【详解】由导函数的图象可知:函数在上单调递增,在上单调递减,故,故①错误,②正确;
由导函数的图象可知:在上均单调递增,故不是函数的极大值点,③错误;
由导函数图象可得:在区间内有,且在与上导函数小于0,在和上导函数大于0,
故和为函数的两个极小值点,故在区间内有两个极小值点,④正确.
故答案为:②④
41.
【分析】利用导数求得的极值,从而求得正确答案.
【详解】,
在区间递增;在区间递减.
所以是的极大值,即,
是的极小值,即,
所以.
故答案为:
42.①②④
【分析】经过二次求导后,可确定,使得,且在上单调递增,由此可确定的单调性,由此可知④正确;根据极值点定义可知①正确;根据为偶函数,假设与单调性相同,由对称性知假设错误,知②正确;由单调性,结合零点存在定理可知有且仅有两个零点,知③错误.
【详解】对于①,由题意知:定义域为,,
令,则恒成立,
在上单调递增,又,,
,使得,
当时,;当时,;
在上单调递减,在上单调递增,
有且仅有一个极值点,①正确;
对于②,,
,为上的偶函数,图象关于轴对称;
由①知:在,上单调递增;
若与在上单调性相同,则在上单调递减,
与单调性不同,②正确;
对于③,由①知:在上单调递减,在上单调递增,且;
,即在上有且仅有一个零点,
,又,在上有且仅有一个零点;
综上所述:有且仅有两个零点,③错误;
对于④,由①知:在上单调递增,且,
在上单调递增,④正确.
故答案为:①②④.
43.
【分析】结合已知条件可知有两个不同的实数根,然后利用一元二次函数的判别式即可求解.
【详解】由题意可知,,
∵有两个极值点,
∴有两个不同的实数根,
故,即或.
从而实数取值范围是.
故答案为:.
44.②
【分析】利用已知条件求出的范围,判断A;利用函数的单调性判断B、C;函数的极大值判断D.
【详解】由题,因为在有且仅有2个极小值点,所以,即.
因为,所以,故①正确;
因为,所以.
因为在单调递增,只有当时在单调递增才成立,故②错误;
因为在单调递减,所以在上单调递减.故③正确;
因为两端点取不到,且,所以在上至多有2个极大值点.故④正确.
故答案为:②
45.(1)极大值为,极小值为;
(2).
【分析】(1)求出,时函数的导数,解不等式,,求得函数的单调区间,结合单调性求极值;(2)化简不等式,并分离变量可得,利用导数求函数的最小值可得的最大值.
【详解】(1)当a=2,b=1时, ,定义域为(﹣∞,0)∪(0,+∞).
∴.
令,得或,
由,得或;由,得或,
∴时取得极大值,时取得极小值;
(2)∵,
当时,,
∵在上恒成立,
∴在上恒成立,
记,则,
当时,,在上是减函数;
当时,,在上是增函数.
∴,
∴,即的最大值为.
【点睛】对于恒成立问题,常用到以下两个结论:
(1)恒成立⇔;
(2)恒成立⇔.
46.(1)
(2)极大值为,极小值为
【分析】(1)求得,根据题意得到,即可求解;
(2)由(1)求得,结合的符号,即可求得函数的单调性和极值.
(1)
解:由题意,函数,可得,
因为曲线在点处取得极值,
可得,解得,
经检验符合题意,所以.
(2)
解:由(1)可知,函数,
则,
当或时,,当时,,
因此在区间和上单调递减,在区间上单调递增,
故的极大值为,的极小值为.
47.(1);
(2)极大值为,极小值为;增区间为,减区间为;
(3).
【分析】(1)直接求导可得函数的表达式;
(2)首先求出导函数的零点,根据变化时,变化情况列表,进一步可得函数的单调区间,极大值,极小值;
(3) 把函数的表达式代入所给不等式并整理,把问题转化为对时恒成立,引入,求其最小值,解不等式得答案.
(1)
,
所以;
(2)
令,
解得或,因为,所以,
当变化时,变化情况列表如下:
增
极大值
减
极小值
增
所以的增区间为,减区间为;
的极大值为,极小值为;
(3)
因为对时恒成立,
即对时恒成立,
令,只需即可,
其对称轴为, 因为,
所以在上单调递增,
所以,
即
整理得,解得
又,所以.
48.(1)答案见解析
(2)
【分析】(1)分、讨论,利用导数判断单调性可得答案;
(2)时可得两极值点为,可得,设,求出,令,则由导数可得
是上的增函数,即恒成立, 转化为恒成立,利用单调性可得,设,再分、 讨论利用导数可得答案.
(1)
由得,
当时,的解集为的解集为,
当时,的解集为的解集为,或,所以,当时,是上的增函数,是上的减函数;
当时,是上的增函数,是上的减函数.
(2)
,
当,或时,;当时,,
两极值点为,
,
设,则,
令则,
当时,是上的增函数,
当时,.
是上的增函数.
由条件得恒成立,
恒成立,即恒成立.
,
,
,
设,若,则单调递增;
若,则,单调递减,,
所以,正数的取值范围是.
【点睛】本题解题的关键点是构造函数,求解原函数的单调性,利用得出的函数大小关系构造新函数;对新函数进行求导,利用其单调性以及函数取值,考查了学生分析问题、解决问题的能力.
49.(1)单调递增区间为,单调递减区间为
(2)
【分析】(1)求出函数的导数,解关于导函数的不等式,求出函数的单调区间即可;
(2)将问题转化为恰有3个互不相等的实根,由得方程有2个异于-1的实根.令,则.分,讨论,结合函数的单调性以及函数的零点的个数判断a的范围即可.
(1)
解:当时,,则.
令,则.
当时,,单调递减;当时,,单调递增.
所以,即.
当时,;当时,.
故的单调递增区间为,单调递减区间为.
(2)
解:.
若有3个极值点,则恰有3个互不相等的实根,分别记为,,.
因为,所以为的一个根.
所以方程有2个异于-1的实根.
令,则.
①当时,,在上单调递增,所以至多有1个根,不符合题意.
②当时,令,即,解得.
当时,,单调递减;
当时,,单调递增.
,.
当,即时,,至多有1个零点,不符合题意.
当时,,,,
因为,且,
所以存在,,使得,,
所以当时,若,则,,则,
,则,,则,
所以有3个极值点,,.所以的取值范围为.
50.(1);
(2)单调递减区间是;单调递增区间是,;
(3).
【分析】(1)根据点在函数图像上,再根据导数的几何意义以及极值点处导函数为,联立方程即可得解;
(2)根据导数与函数单调性的关系即得;
(3)结合函数的性质可得,进而即得.
【详解】(1)由题可得,
由题意得即
解得,,,
所以.
(2)因为,
令,得或.
当变化时,,的变化情况如下:
-1
+
0
-
0
+
2
所以,的单调递减区间是;单调递增区间是,.
(3)因为,,
由(2)可知:在处取得极大值,在处取得极小值,
依题意,要使有三个零点,则,
即,
解得,
所以的取值范围为.
人教A版 (2019)选择性必修 第二册5.3 导数在研究函数中的应用随堂练习题: 这是一份人教A版 (2019)选择性必修 第二册5.3 导数在研究函数中的应用随堂练习题,共47页。
数学5.3 导数在研究函数中的应用练习: 这是一份数学5.3 导数在研究函数中的应用练习,共28页。
人教A版 (2019)选择性必修 第二册5.2 导数的运算复习练习题: 这是一份人教A版 (2019)选择性必修 第二册5.2 导数的运算复习练习题,共26页。