2024年高考数学重难点突破讲义:专题6 答案
展开第16练 指数函数与对数函数
1.D
【解析】 f(x)=|lg x|的图象如图所示,由图象知f(x)在(0,1)上单调递减,c=f(2)=|lg 2|= eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(lg \f(1,2)))=f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2))),因为 eq \f(1,4)< eq \f(1,3)< eq \f(1,2),所以f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,4)))>f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,3)))>f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2))),即a>b>c.
2.D
【解析】 因为21.3>21=2,1=lg55<lg58<lg525=2,0.71.3<0.70=1,所以c<a<b.
3.B
【解析】 根据题意,当x>0时,f(x)=2x-1,f(x)在区间(0,+∞)上单调递增且f(x)>0,f(2)=22-1=3.又由f(x)为R上的奇函数,则f(x)在区间(-∞,0)上单调递增,且f(x)<0.由f(lg3x)-3<0得f(lg3x)<3,f(lg3x)<f(2),lg3x<2,解得0<x<9,即原不等式的解集为(0,9).
4.D
【解析】 由题知,0<a<1且|x|-1>0,即函数y的定义域为(-∞,-1)∪(1,+∞),排除A,B;当x∈(-∞,-1)时,t=|x|-1=-x-1单调递减,当x∈(1,+∞)时,t=|x|-1=x-1单调递增,而y=lgat在定义域上单调递减,所以当x∈(-∞,-1)时y单调递增;当x∈(1,+∞)时y单调递减,排除C.故选D.
5.BC
【解析】 由图象可知函数为减函数,所以0<a<1,令y=0得lga(x+c)=0,x+c=1,x=1-c,由图象知0<1-c<1,所以0<c<1.
6.ABC
【解析】 在同一平面直角坐标系内,作出函数y= eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2))) eq \s\up12(x)和y= eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,3))) eq \s\up12(x)的图象,如图,当a>b>0时, eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2))) eq \s\up12(a)= eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,3))) eq \s\up12(b)可能成立.当a<b<0时, eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2))) eq \s\up12(a)= eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,3))) eq \s\up12(b)可能成立.当a=b=0时, eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2))) eq \s\up12(a)= eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,3))) eq \s\up12(b).当a>0>b时, eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2))) eq \s\up12(a)< eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,3))) eq \s\up12(b).综上可知,A,B,C可能成立,D不可能成立.
7.AC
【解析】 对于A,若m> eq \f(1,4),Δ=1-4m<0,二次函数y=x2+x+m的图象恒在x轴的上方,即x2+x+m>0恒成立,所以f(x)的定义域为R,故A正确;对于B,若m=0,则f(x)=ln (x2+x)的定义域为(-∞,-1)∪(0,+∞),值域为R,没有最小值,故B错误;对于C,由于函数y=ln eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x2+m-\f(1,4)))为偶函数,其图象关于y轴对称,将该函数的图象向左平移 eq \f(1,2)个单位长度即可得到函数f(x)=ln eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x+\f(1,2)))\s\up12(2)+m-\f(1,4)))=ln (x2+x+m)的图象,此时对称轴为直线x=- eq \f(1,2),故C正确;对于D,若m≥1,则y=x2+x+m= eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x+\f(1,2))) eq \s\up12(2)+m- eq \f(1,4)≥ eq \f(3,4),故f(x)的值域不是R,故D错误.
8. eq \f(7,3)
【解析】 因为a2x=3,所以 eq \f(a3x+a-3x,ax+a-x)= eq \f((ax)3+(a-x)3,ax+a-x)=a2x-ax·a-x+a-2x=3-1+ eq \f(1,3)= eq \f(7,3).
9. eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(0,\f(1,2)))
【解析】 lga eq \f(1,2)<1=lgaa,当a>1时,a> eq \f(1,2);当0<a<1时,a< eq \f(1,2).所以a>1或0<a< eq \f(1,2).因为 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2))) eq \s\up12(a)<1= eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2))) eq \s\up12(0),所以a>0.因为a eq \s\up6(\f(1,2))<1,即 eq \r(a)<1,所以 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(a<1,,a≥0,))所以0≤a<1.综上,实数a的取值范围是 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(0,\f(1,2))).
10.42
【解析】 设对折n次时,纸的厚度为an,每次对折厚度变为原来的2倍,由题意知{an}是以a1=0.1×2为首项,公比为2的等比数列,所以an=0.1×2×2n-1=0.1×2n.令an=0.1×2n≥38×104×106,即2n≥3.8×1012,所以lg 2n≥lg 3.8+12,即n lg 2≥0.6+12,解得n≥ eq \f(12.6,0.3)=42,所以至少对折的次数n是42.
11.【解答】 (1) 易知函数f(x)=a- eq \f(2,2x+1)的定义域为R,而y=2x为增函数,所以y= eq \f(2,2x+1)为减函数,故f(x)=a- eq \f(2,2x+1)是增函数.证明如下:任取x1,x2∈R,且x1<x2,则f(x2)-f(x1)= eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(a-\f(2,2x2+1)))- eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(a-\f(2,2x1+1)))= eq \f(2,2x1+1)- eq \f(2,2x2+1)= eq \f(2(2x2-2x1),(2x1+1)(2x2+1)).因为x2>x1,所以2x2-2x1>0,又2x1+1>1,2x2+1>1,所以 eq \f(2(2x2-2x1),(2x1+1)(2x2+1))>0,所以f(x2)>f(x1),故f(x)在R上是增函数.
(2) 存在.假设存在实数a,使f(-x)=-f(x),则a- eq \f(2,2-x+1)=-a+ eq \f(2,2x+1),即2a= eq \f(2,2x+1)+ eq \f(2,2-x+1)=2,所以a=1.故存在实数a=1,使函数f(x)为奇函数.
第17练 函数的图象与性质
1.A
【解析】 f(-1)=-f(1)=-(1-2)=1.
2.D
【解析】 因为f(x+4)=f(x),所以函数f(x)的一个周期为4,所以f(5.5)=f(1.5+4)=f(1.5).因为f(x)是定义在R上的偶函数,所以f(5.5)=f(1.5)=f(-1.5)=f(-1.5+4)=f(2.5).因为当2≤x≤3时,f(x)=x,所以f(2.5)=2.5,所以f(5.5)=2.5.
3.C
【解析】 根据f(2)<1,f(3)>1可知y=ln x满足.
4.B
【解析】 令f(x)=x- eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2))) eq \s\up12(x),则f(x)在R上单调递增,由f(1)>0,f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)))<0,知∃x∈ eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2),1)),f(x)=0,即x= eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2))) eq \s\up12(x).而lg eq \s\d9(\f(1,2))y= eq \r(x)⇒y= eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2))) eq \s\up12(\r(x)).因为x< eq \r(x),所以x-y= eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2))) eq \s\up12(x)- eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2))) eq \s\up12(\r(x))>0⇒x>y.由x=lgxz⇒z=xx> eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2))) eq \s\up12(x)=x.综上,y<x<z.
5.AD
【解析】 根据题意,函数f(x),g(x)分别为R上的奇函数、偶函数,且满足f(x)-g(x)=ex①,则f(-x)-g(-x)=-f(x)-g(x)=e-x,变形可得f(x)+g(x)=-e-x②,联立①②可得f(x)= eq \f(1,2)(ex-e-x),g(x)=- eq \f(1,2)(ex+e-x),故A正确,B错误;f(2)= eq \f(1,2)(e2-e-2),g(0)=- eq \f(1,2)(1+1)=-1,f(3)= eq \f(1,2)(e3-e-3),且f(x)为增函数,则有g(0)<f(2)<f(3),故C错误,D正确.
6.AC
【解析】 由题意可知f(x)=- eq \f(a,x+1),x+1≠0得x≠-1,则f(x)的定义域是(-∞,-1)∪(-1,+∞),故A正确.当a>0时,f(x)在(-1,+∞)上单调递增,当a<0时,f(x)在(-1,+∞)上单调递减,故B错误.因为f(x-1)=- eq \f(a,x)是奇函数,故C正确.f(x)>a,即- eq \f(a,x+1)>a.当a>0时,解得-2<x<-1,当a<0时,解得x<-2或x>-1,故D错误.
7.ABD
【解析】 对于A,因为函数f(x)满足f(x+2)=f(x),所以函数f(x)是周期函数,周期T=2,故A正确.对于B,因为函数f(x)是定义域为R的奇函数,所以f(0)=0,且f(-1)=-f(1).又函数是周期为2的函数,所以f(-1)=f(1),所以f(1)=0,f(2 022)=(1 011×2)=f(0)=0,f(2 023)=f(1 011×2+1)=f(1)=0,所以f(2 022)=f(2 023)=0,故B正确.对于C,根据周期可知f(-2)=f(2)=f(0)=0,且f(-1)=f(1)=0,所以函数f(x)在区间[-2,2]上至少有5个零点,故C错误.对于D,因为函数f(x)是周期为2的奇函数,所以f(x)=-f(-x),且f(x)=f(x+2),所以f(x+2)=-f(-x),所以函数f(x)关于点(1,0)对称,故D正确.
8.1
【解析】 由偶函数的定义得f(-x)=f(x),所以lg (10-2x+m)+x=lg (102x+m)-x,即lg eq \f(102x+m,10-2x+m)=2x,所以 eq \f(102x+m,10-2x+m)=102x,即102x+m=1+m102x, 整理得(m-1)(102x-1)=0,此等式在函数f(x)的定义域内恒成立,所以m-1=0,即m=1.
9. [5,+∞)
【解析】 因为f(x)=lg (x2-4x-5)在(a,+∞)上单调递增,y=lg x在(0,+∞)上单调递增,所以 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(a2-4a-5≥0,,a≥2,))解得a≥5.故a的取值范围为[5,+∞).
10.24
【解析】 由f(x+2)为偶函数,则f(-x+2)=f(x+2),故f(-x)=f(x+4).又f(x)是定义在R上的奇函数,则f(x)=-f(-x),所以f(x)=-f(x+4),故f(x+4)=-f(x+8),即有f(x)=f(x+8).综上,f(x)的周期为8,且是关于x=2对称的奇函数,由f(x)在[0,2]上单调递减,结合上述分析知:在[2,6]上单调递增,[6,10]上单调递减,[10,12]上单调递增,所以f(x)在[0,12]上大致草图如图所示,要使f(x)=m在[0,12]上恰好有4个不同的实数根,即f(x)与y=m有4个交点,所以必有两对交点分别关于x=2,x=10对称,则x1+x2+x3+x4=24.
11.【解答】 (1) 因为f(x)= eq \f(x+a,x2+1)为奇函数,所以f(-x)+f(x)=0,即 eq \f(-x+a,x2+1)+ eq \f(x+a,x2+1)=0,解得a=0.
(2) f(x)= eq \f(x,x2+1)在(-1,1)上为增函数.证明如下:任取x1,x2∈(-1,1),且x1<x2,则f(x1)-f(x2)= eq \f(x1,x eq \\al(2,1) +1)- eq \f(x2,x eq \\al(2,2) +1)= eq \f(x1(x eq \\al(2,2) +1)-x2(x eq \\al(2,1) +1),(x eq \\al(2,1) +1)(x eq \\al(2,2) +1))= eq \f(x1x eq \\al(2,2) +x1-x2x eq \\al(2,1) -x2,(x eq \\al(2,1) +1)(x eq \\al(2,2) +1))= eq \f(x1x2(x2-x1)-(x2-x1),(x eq \\al(2,1) +1)(x eq \\al(2,2) +1))= eq \f((x1x2-1)(x2-x1),(x eq \\al(2,1) +1)(x eq \\al(2,2) +1)).由x1,x2∈(-1,1),且x1<x2,得x1x2-1<0,x2-x1>0,x eq \\al(2,1) +1>0,x eq \\al(2,2) +1>0,则有f(x1)-f(x2)<0,所以函数f(x)在(-1,1)上单调递增.
12.【解答】 (1) 因为f(x+2)=-f(x),所以f(x+4)=-f(x+2)=f(x),所以f(x)是周期为4的周期函数.
(2) f(2)=f(0+2)=-f(0)=0.
(3) 当x∈(-2,0]时,-x∈[0,2),由已知得f(-x)=2(-x)-(-x)2=-2x-x2.又f(x)是奇函数,所以f(-x)=-f(x)=-2x-x2,所以f(x)=x2+2x.又f(x)是周期为4的周期函数,所以当x∈(2,4]时,f(x)=f(x-4)=(x-4)2+2(x-4)=x2-6x+8.
(4) 因为f(0)=0,f(1)=1,f(2)=0,f(3)=-1,所以f(0)+f(1)+f(2)+f(3)=0.又f(x)是周期为4的周期函数,所以f(0)+f(1)+f(2)+…+f(2 021)+f(2 022)+f(2 023)=0.
13.【解答】 (1) 因为f(x+a)=(x+a)3-3(x+a)2=x3+3ax2+3a2x+a3-3x2-6ax-3a2=x3+(3a-3)x2+(3a2-6a)x+a3-3a2,所以y=f(x+a)-b=x3+(3a-3)x2+(3a2-6a)x+a3-3a2-b是奇函数,所以 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(3a-3=0,,a3-3a2-b=0,))所以 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(a=1,,b=-2.))所以f(x)=x3-3x2的对称中心为(1,-2).
(2) 函数y=f(x)的图象关于直线x=a对称的充要条件是y=f(x+a)为偶函数.
第18练 利用导数研究函数的性质
1.A
【解析】由题意得f′(x)=3x2+2ax-1,故f′(1)=3+2a-1=4,则a=1,所以f′(x)=3x2+2x-1.令f′(x)=3x2+2x-1=0,则x1=-1,x2= eq \f(1,3).当x<-1或x> eq \f(1,3)时,f′(x)>0;当-1<x< eq \f(1,3)时,f′(x)<0,故函数f(x)在x=-1时取得极大值为f(-1)=-1+1+1=1.
2.C
【解析】 f(x)=x-2ln (2x)的定义域为(0,+∞),f′(x)=1-2· eq \f(1,2x)·2=1- eq \f(2,x)= eq \f(x-2,x),由f′(x)<0,可得x∈(0,2),故f(x)=x-2ln (2x)的单调递减区间为(0,2).
3.C
【解析】 y′= eq \f(sin2x-(2-csx)cs x,sin2x)= eq \f(1-2csx,sin2x),因为0<x<π,所以当 eq \f(π,3)<x<π时,y′>0,y= eq \f(2-csx,sin x)在 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,3),π))上是增函数,当0<x< eq \f(π,3)时,y′<0,y= eq \f(2-cs x,sin x)在 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(0,\f(π,3)))上是减函数,所以当x= eq \f(π,3)时,ymin= eq \r(3).
4.B
【解析】 当1-x>0,即x<1时,y=f(1-x)= eq \f(ln (1-x),1-x),y′= eq \f(-\f(1,1-x)·(1-x)+ln (1-x),(1-x)2)= eq \f(-1+ln (1-x),(1-x)2),令y′>0,得x<1-e,令y′<0,得1-e<x<1,所以函数y=f(1-x)在(-∞,1-e)上单调递增,在(1-e,1)上单调递减,故A,C,D错误;当1-x≤0,即x≥1时,y=f(1-x)=(1-x)e1-x,y′=(1-x)′e1-x+(1-x)(e1-x)′=-e1-x-(1-x)e1-x=-e1-x(2-x),令y′>0,得x>2,令y′<0,得1≤x<2,所以函数y=f(1-x)在(2,+∞)上单调递增,在[1,2)上单调递减,故B正确.
5.BC
【解析】 由题图知,当x∈(-∞,-2)时,g(x)>0,所以f′(x)<0,当x∈(-2,0)时,g(x)<0,所以f′(x)>0,当x∈(0,1)时,g(x)<0,所以f′(x)<0,当x∈(1,+∞)时,g(x)>0,所以f′(x)>0.所以f(x)在(-∞,-2),(0,1)上单调递减,在(-2,0),(1,+∞)上单调递增.故AD错误,BC正确.
6.BCD
【解析】 依题可知点P(2,f(2))为切点,代入切线方程y=x-4,可得f(2)=-2,所以f(2)=8+4a+2b-4=-2,即2a+b=-3.又由f(x)=x3+ax2+bx-4,得f′(x)=3x2+2ax+b,而由切线y=x-4的斜率可知f′(2)=1,所以12+4a+b=1,即4a+b=-11.由 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(2a+b=-3,,4a+b=-11,))解得 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(a=-4,,b=5.))所以f(x)=x3-4x2+5x-4,则f′(x)=3x2-8x+5=(3x-5)(x-1),令f′(x)=0,得x= eq \f(5,3)或x=1,当x变化时,f(x),f′(x)的变化情况如下表:
所以f(x)的极大值为f(1)=-2,极小值为f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(5,3)))=- eq \f(58,27).
7.AB
【解析】 对于A,函数f(x)的定义域为(0,+∞),f′(x)=2- eq \f(1,x2)+ eq \f(1,x)= eq \f((2x-1)(x+1),x2),当x∈ eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(0,\f(1,2)))时,f′(x)<0;当x∈ eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2),+∞))时,f′(x)>0,故函数f(x)在 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(0,\f(1,2)))上单调递减,在 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2),+∞))上单调递增,所以x= eq \f(1,2)是f(x)的极小值点,故A正确.对于B,设直线2x-y+b=0与函数f(x)的图象相切,切点坐标为(x0,y0),由f′(x)=2- eq \f(1,x2)+ eq \f(1,x),可得f′(x0)=2- eq \f(1,x eq \\al(2,0) )+ eq \f(1,x0)=2,解得x0=1,所以y0=f(1)=2+1+ln 1=3,即切点为(1,3),则切点(1,3)到直线2x-y=0的距离为d= eq \f(|2×1-3|,\r(22+(-1)2))= eq \f(\r(5),5),即函数f(x)图象上的点到直线2x-y=0的最短距离为 eq \f(\r(5),5),故B正确.对于C,因为g(x)=f(x)-2x= eq \f(1,x)+ln x,所以g′(x)=- eq \f(1,x2)+ eq \f(1,x)= eq \f(x-1,x2),当x∈(0,1)时,g′(x)<0;当x∈(1,+∞)时,g′(x)>0,故函数g(x)在(0,1)上单调递减,在(1,+∞)上单调递增,则g(x)≥g(1)=1+ln 1=1>0,所以函数g(x)=f(x)-2x不存在零点,故C不正确.对于D,由C可知g(x)=f(x)-2x>0,即f(x)>2x恒成立,所以存在正实数k,使f(x)>kx恒成立,故D错误.
8.x+πy-π=0
【解析】 由函数的解析式可得y′= eq \f(x cs x-sin x,x2),所求切线的斜率为k=y′|x=π= eq \f(πcs π-sin π,π2)=- eq \f(1,π),由于切点坐标为(π,0),故切线方程为y=- eq \f(1,π)(x-π),即为x+πy-π=0.
9.[1,+∞)
【解析】 方法一:因为f(x)在(1,+∞)上单调递增,所以f′(x)≥0在(1,+∞)上恒成立,因为f(x)=kx-ln x,所以f′(x)=k- eq \f(1,x)≥0,即k≥ eq \f(1,x).因为x>1,所以0< eq \f(1,x)<1,所以k≥1.所以k∈[1,+∞).方法二:f′(x)=k- eq \f(1,x)= eq \f(kx-1,x)(x>0),当k≤0时,f′(x)=k- eq \f(1,x)<0,f(x)在其定义域内单调递减,不合题意,当k>0时,由f′(x)>0知x> eq \f(1,k),即 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,k),+∞))是f(x)的增区间.由题意可知 eq \f(1,k)≤1,即k≥1.
10. eq \b\lc\[\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(1,e),+∞))
【解析】 由题意得,g(x)的最大值大于或等于f(x)的最小值.f′(x)=xex+ex=(x+1)ex,显然x=-1是函数f(x)的极小值点也是最小值点,故f(x)min=f(-1)=-e-1,又函数g(x)的最大值为a,故a≥- eq \f(1,e).
11.【解答】 (1) 函数f(x)的定义域为R.f′(x)=(x+2)ex.令f′(x)=0,解得x=-2.当x变化时,f′(x),f(x)的变化情况如下表:
所以f(x)在区间(-∞,-2)上单调递减,在区间(-2,+∞)上单调递增.当x=-2时,f(x)有极小值f(-2)=- eq \f(1,e2).
(2) 令f(x)=0,解得x=-1.当x<-1时,f(x)<0;当x>-1时,f(x)>0.所以f(x)的图象经过特殊点A eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-2,-\f(1,e2))),B(-1,0),C(0,1).当x→-∞时,与一次函数相比,指数函数y=e-x呈爆炸性增长,从而f(x)= eq \f(x+1,e-x)→0;当x→+∞时,f(x)→+∞,根据以上信息,画出f(x)的大致图象如图所示.
(3) 方程f(x)=a(a∈R)的解的个数为函数y=f(x)的图象与直线y=a的交点个数.由(1)及图可得,当x=-2时,f(x)有最小值f(-2)=- eq \f(1,e2).所以关于方程f(x)=a(a∈R)的解的个数有如下结论:当a<- eq \f(1,e2)时,解为0个;当a=- eq \f(1,e2)或a≥0时,解为1个;当- eq \f(1,e2)<a<0时,解为2个.
12.【解答】 当m≤2,x∈(-m,+∞)时,ln (x+m)≤ln (x+2),故只需证明当m=2时,f(x)=ex-ln (x+2)>0.当m=2时,函数y=ex与函数y=- eq \f(1,x+2)在(-2,+∞)上单调递增,所以函数f′(x)=ex- eq \f(1,x+2)在(-2,+∞)上单调递增,又f′(-1)<0,f′(0)>0,故f′(x)=0在(-2,+∞)上有唯一实数根,记为x=x0,且x0∈(-1,0),当x∈(-2,x0)时,f′(x)<0,f(x)单调递减;当x∈(x0,+∞)时,f′(x)>0,f(x)单调递增,从而当x=x0时,f(x)取得最小值,由f′(x0)=0得ex0= eq \f(1,x0+2),即ln (x0+2)=-x0,故f(x)≥f(x0)= eq \f(1,x0+2)+x0= eq \f((x0+1)2,x0+2)>0.综上,当m≤2时,f(x)>0.
13.【解答】 (1) f(x)的定义域为(-∞,+∞),f′(x)=2ae2x+(a-2)ex-1=(aex-1)(2ex+1).(ⅰ) 若a≤0,则f′(x)<0,所以f(x)在(-∞,+∞)上单调递减.(ⅱ) 若a>0,则由f′(x)=0得x=-ln a.当x∈(-∞,-ln a)时,f′(x)<0;当x∈(-ln a,+∞)时,f′(x)>0,所以f(x)在(-∞,-ln a)上单调递减,在(-ln a,+∞)上单调递增.
(2) (ⅰ) 若a≤0,由(1)知,f(x)至多有一个零点.(ⅱ) 若a>0,由(1)知,当x=-ln a时,f(x)取得最小值,最小值为f(-ln a)=1- eq \f(1,a)+ln a.①当a=1时,由于f(-ln a)=0,故f(x)只有一个零点;②当a∈(1,+∞)时,由于1- eq \f(1,a)+ln a>0,即f(-ln a)>0,故f(x)没有零点;③当a∈(0,1)时,1- eq \f(1,a)+ln a<0,即f(-ln a)<0.又f(-2)=ae-4+(a-2)e-2+2>-2e-2+2>0,故f(x)在(-∞,-ln a)上有一个零点.设正整数n0满足n0>ln eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(3,a)-1)),则f(n0)=en0(aen0+a-2)-n0>en0-n0>2n0-n0>0.由于ln eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(3,a)-1))>-ln a,因此f(x)在(-ln a,+∞)上有一个零点.综上,a的取值范围为(0,1).
x
(-∞,1)
1
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1,\f(5,3)))
eq \f(5,3)
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(5,3),+∞))
f′(x)
+
0
-
0
+
f(x)
↗
极大值
↘
极小值
↗
x
(-∞,-2)
-2
(-2,+∞)
f′(x)
-
0
+
f(x)
↘
- eq \f(1,e2)
↗
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