


合肥六校联考2024-2025年高二下期期中数学模拟试卷【含答案】
展开 这是一份合肥六校联考2024-2025年高二下期期中数学模拟试卷【含答案】,共19页。试卷主要包含了如图是函数f,设,,,则,已知函数f,下列等式正确的是等内容,欢迎下载使用。
1.如图是函数f(x)的导函数f′(x)的部分图象,则f(x)的一个极大值点为( )
A.x1B.x2C.x3D.x4
2.若函数y=x+alnx在区间[1,+∞)内单调递增,则a的取值范围是( )
A.(﹣∞,﹣2)B.(﹣∞,﹣1)C.[﹣2,+∞)D.[﹣1,+∞)
3.(x+)6的展开式的常数项为( )
A.20B.120C.5D.8
4.现给如图所示的五个区域A,B,C,D,E涂色,有5种不同的颜色可供选择,每个区域只涂一种颜色,相邻区域颜色不相同,则不同的涂色方案种数为( )
A.420B.340C.260D.120
5.已知A,B分别为曲线y=ex+x+1和直线y=2x﹣3上的点,则|AB|的最小值为( )
A.B.C.D.
6.设,,,则( )
A.a<b<cB.a<c<bC.c<b<aD.b<a<c
7.已知函数f(x)是定义域为R的奇函数,f′(x)是f(x)的导函数,f(1)=0,当x<0时,xf′(x)+3f(x)>0,则不等式f(x)<0的解集为( )
A.(﹣∞,﹣1)∪(0,1)B.(﹣1,0)∪(0,1)
C.(﹣∞,﹣1)∪(1,+∞)D.(﹣1,0)∪(1,+∞)
8.若两曲线y=lnx与y=ax2+1存在公切线,则正实数a的取值范围为( )
A. B.(0,2e] C. D.[2e,+∞)
二.多选题(共3小题)
(多选)9.下列等式正确的是( )
A. B.
C. D.
(多选)10.某学校为迎接校园艺术节的到来,决定举行文艺晚会,节目单中有A,B,C,D,E,F,G共7个节目,则下列结论正确的是( )
A.若节目A与节目B相邻,则共有1440种不同的安排方法
B.若节目E与节目F不相邻,则共有3600种不同的安排方法
C.若节目C在节目D之前表演(可以不相邻),则共有2520种不同的安排方法
D.若决定在已排好的节目单中临时添加3个节目,现有节目次序不变,则共有336种不同的安排方法
(多选)11.已知函数,则下列说法中正确的是( )
A.函数f(x)的最大值是
B.f(x)在(1,+∞)上单调递减
C.对任意两个正实数x1,x2,且x1>x2,若f(x1)=f(x2),则x1+x2≥2e
D.若关于x的方程[f(x)]2+mf(x)+m=0有3个不等实数根,则m的取值范围是
三.填空题(共2小题)
12.已知函数f(x)=ex﹣ax的极值点为x=1,则a= .
13.在(x﹣1)(x﹣2)(x﹣3)(x﹣4)(x﹣5)的展开式中,含x4的项的系数是 .
14.若不等式lnx≤k+ex+k恒成立,则实数k的取值范围为 .
四.解答题(共5小题)
15.已知函数f(x)=ax+blnx+1的图象在点(1,f(1))处的切线方程为3x﹣y+2=0.
(1)求a,b的值;
(2)求f(x)的极值.
16.已知,其中a0,a1,a2,…,an∈R,且(1﹣2x)n展开式中仅有第5项的二项式系数最大.
(1)求n值及二项式系数最大项;
(2)求|a0|+|a1|+|a2|+⋯+|an|(用数值作答);
(3)求a0+a2+a4+a6+a8的值(用数值作答).
17.已知函数f(x)=x3+ax2+bx+c(a,b,c∈R),其图象的对称中心为(1,﹣2).
(1)求a﹣b﹣c的值;
(2)判断函数f(x)的零点个数.
18.已知函数.
(1)讨论函数f(x)的单调区间;
(2)当时,证明:;
(3)函数有两个零点x1、x2,求证:.
19.约瑟夫•路易斯•拉格朗日是闻名世界的数学家,拉格朗日中值定理就是他发现的.定理如下:若函数f(x)满足如下条件:
①函数f(x)在区间[a,b]上连续(函数图象没有间断);
②函数f(x)在开区间(a,b)内可导(导数存在).则在区间(a,b)内至少存在一点ξ,使得成立,其中ξ称为“拉格朗日中值点”.
(1)求函数f(x)=x3+2x在[﹣1,1]上的“拉格朗日中值点”的个数;
(2)对于任意的实数t1,t2,证明:|cst2﹣cst1|≤|t2﹣t1|;
(3)已知函数h(x)=xex﹣x2﹣alnx(a≥0)在区间(0,+∞)上满足拉格朗日中值定理的两个条件,当x2>x1>0时,证明:.
合肥六校联考2024-2025年高二期中数学模拟试卷答案
一.选择题(共8小题)
二.多选题(共3小题)
一.选择题(共8小题)
1.如图是函数f(x)的导函数f′(x)的部分图象,则f(x)的一个极大值点为( )
A.x1B.x2C.x3D.x4
【分析】根据极大值点的定义结合图象判断即可.
【解答】解:由图象可得f(x2)=f(x3)=f(x4)=0,
且在(x1,x2)上,f′(x)>0,f(x)单调递增,在(x2,x3)上,f′(x)<0,f(x)单调递减,
在(x3,+∞)上,f′(x)≥0,f(x)单调递增,所以只有x2是f(x)的极大值点.故选:B.
【点评】本题主要考查利用导数研究函数的极值,属于基础题.
2.若函数y=x+alnx在区间[1,+∞)内单调递增,则a的取值范围是( )
A.(﹣∞,﹣2)B.(﹣∞,﹣1)C.[﹣2,+∞)D.[﹣1,+∞)
【分析】根据函数单调性与导数的关系进行求解即可.
【解答】解:由,
因为函数y=x+alnx在区间[1,+∞)内单调递增,
所以有y′≥0在[1,+∞)上恒成立,即在[1,+∞)上恒成立,
因为x∈[1,+∞),所以由,因为x∈[1,+∞),
所以﹣x∈(﹣∞,﹣1],于是有a≥﹣1.故选:D.
【点评】本题考查利用导数研究函数的单调性,考查运算求解能力,属于基础题.
3.(x+)6的展开式的常数项为( )
A.20B.120C.5D.8
【分析】求出展开式的通项公式,令x的次数为0,进行计算即可.
【解答】解:展开式的通项公式为Tk+1=x6﹣k()k=x6﹣2k,由6﹣2k=0得k=3,
即展开式中的常数项为=20,故选:A.
【点评】本题主要考查二项式定理的应用,求出展开式的通项公式是解决本题的关键.比较基础.
4.现给如图所示的五个区域A,B,C,D,E涂色,有5种不同的颜色可供选择,每个区域只涂一种颜色,相邻区域颜色不相同,则不同的涂色方案种数为( )
A.420B.340C.260D.120
【分析】讨论A,E同色、B,D同色,A,E、B,D一组同色一组不同色,A,B,C,D,E的颜色互不相同,结合排列组合数求对应涂色方法,应用分类加法求不同涂色方案数.
【解答】解:由题意五个区域A,B,C,D,E涂色,有5种不同的颜色可供选择,每个区域只涂一种颜色,相邻区域颜色不相同,
可分情况讨论:
若A,E同色、B,D同色,有,此时C有3种涂法,共有种,
若A,E同色、B,D不同色,有,此时B,C,D有种涂法,共有种,
同理B,D同色、A,E不同色也有120种,
若A,B,C,D,E的颜色互不相同,则有种,综上,共有60+120+120+120=420种.
故选:A.
【点评】本题考查了排列组合的运用,是中档题.
5.已知A,B分别为曲线y=ex+x+1和直线y=2x﹣3上的点,则|AB|的最小值为( )
A.B.C.D.
【分析】设与直线y=2x﹣3平行且与曲线y=ex+x+1相切的直线方程为y=2x+m,由导数的几何意义可得m的值,再由平行线间的距离公式得解.
【解答】解:设与直线y=2x﹣3平行且与曲线y=ex+x+1相切的直线方程为y=2x+m,
切点为(a,b),
由y=ex+x+1,可得y′=ex+1,
则,解得,
易知所求最小值即为直线y=2x﹣3与直线y=2x+2之间的距离,即.故选:A.
【点评】本题考查导数的几何意义及其运用,考查运算求解能力,属于基础题.
6.设,,,则( )
A.a<b<cB.a<c<bC.c<b<aD.b<a<c
【分析】利用ex≥x+1以及lnx≤x﹣1,得到a>b以及c>b,进而求解结论.
【解答】解:∵ex≥x+1,当且仅当x=0时取等号,
∴,∴,即a>b,
又lnx≤x﹣1,则,则,则,,
即b为最小值.故选:D.
【点评】本题考查了数的大小比较以及函数知识的综合应用,属于中档题.
7.已知函数f(x)是定义域为R的奇函数,f′(x)是f(x)的导函数,f(1)=0,当x<0时,xf′(x)+3f(x)>0,则不等式f(x)<0的解集为( )
A.(﹣∞,﹣1)∪(0,1)B.(﹣1,0)∪(0,1)
C.(﹣∞,﹣1)∪(1,+∞)D.(﹣1,0)∪(1,+∞)
【分析】当x<0时,xf′(x)+3f(x)>0,可得g(x)=x3f(x)在(﹣∞,0)上单调递增,结合函数f(x)是定义域为R的奇函数,f(1)=0,从而得到不等式,求出答案.
【解答】解:令g(x)=x3f(x),则g′(x)=3x2f(x)+x3f′(x)=x2[3f(x)+xf′(x)],
∵当x<0时,xf′(x)+3f(x)>0,则g′(x)>0,故g(x)在(﹣∞,0)上单调递增,
∵函数f(x)是定义域为R的奇函数,
∴f(﹣x)=﹣f(x),∴g(﹣x)=(﹣x)3f(﹣x)=x3f(x)=g(x),
∴g(x)是定义域为R的偶函数,∴g(x)在(0,+∞)上单调递减,
又∵f(1)=0,∴g(1)=g(﹣1)=0,
∴当x∈(﹣∞,﹣1)时,g(x)=x3f(x)<0,则f(x)>0;
当x∈(﹣1,0)时,g(x)=x3f(x)>0,则f(x)<0;
当x∈(0,1)时,g(x)=x3f(x)>0,则f(x)>0;
当x∈(1,+∞)时,g(x)=x3f(x)<0,则f(x)<0.
∴不等式f(x)<0的解集为(﹣1,0)∪(1,+∞).故选:D.
【点评】本题主要考查利用导数研究函数的单调性,考查运算求解能力,属于中档题.
8.若两曲线y=lnx与y=ax2+1存在公切线,则正实数a的取值范围为( )
A.B.(0,2e]
C.D.[2e,+∞)
【分析】根据导数的几何意义,直线的点斜式方程,构建函数模型,通过函数思想,即可求解.
【解答】解:设两曲线的公切线切曲线y=lnx于点(x1,lnx1),切曲线y=ax2+1于点(x2,+1),
又(lnx)′=,(ax2+1)′=2ax,∴则y=lnx在(x1,lnx1)处的切线方程为:
,∴根据题意可得,
∴,∴,
∴,∴,x1>0,
设g(x)=x2(2﹣lnx),x>0,∴g′(x)=x(3﹣2lnx),x>0,
∴令g′(x)=0,可得x=,∴当x∈(0,)时,g′(x)>0,g(x)单调递增;
当x∈(,+∞)时,g′(x)<0,g(x)单调递减,∴g(x)的最大值为g()=,
∴,a>0,∴,∴正实数a的取值范围为[,+∞).故选:C.
【点评】本题考查导数的综合应用,函数的公切线问题的求解,函数思想,属中档题.
二.多选题(共3小题)
(多选)9.下列等式正确的是( )
A. B.
C. D.
【分析】利用组合数与排列数的性质及其计算公式即可判断出正误.
【解答】解:由组合数的性质可得:,
==++……+==,故A,B正确,
∵,故C错误,
由排列数的计算公式可得:+m=n(n﹣1)•…[n﹣(m﹣1)]+mn(n﹣1)(n﹣2)•…•[n﹣(m﹣2)]=n(n﹣1)•…[n﹣(m﹣2)][n﹣m+1+m]=,故D正确,
故选:ABD.
【点评】本题考查了排列与组合数的计算公式,考查了推理能力与计算能力,属于基础题.
(多选)10.某学校为迎接校园艺术节的到来,决定举行文艺晚会,节目单中有A,B,C,D,E,F,G共7个节目,则下列结论正确的是( )
A.若节目A与节目B相邻,则共有1440种不同的安排方法
B.若节目E与节目F不相邻,则共有3600种不同的安排方法
C.若节目C在节目D之前表演(可以不相邻),则共有2520种不同的安排方法
D.若决定在已排好的节目单中临时添加3个节目,现有节目次序不变,则共有336种不同的安排方法
【分析】利用捆绑法,插空法等求得每个选项的排列数可判断其正确性.
【解答】解:若节目A与节目B相邻,共有种不同的安排方法,故A正确;
若节目E与节目F不相邻,共有种不同的安排方法,故B正确;
因为节目C在节目D之前表演与节目D在节目C之前表演的情况是一样的,
所以共有=2520种不同的安排方法,故C正确;
添加第一个节目有8种情况,添加第二个节目有9种情况,添加第三个节目有10种情况,
共有8×9×10=720种不同的安排方法,故D错误.故选:ABC.
【点评】本题考查了排列、组合及简单计数问题,重点考查了相邻问题及分步乘法计数原理,属中档题.
(多选)11.已知函数,则下列说法中正确的是( )
A.函数f(x)的最大值是
B.f(x)在(1,+∞)上单调递减
C.对任意两个正实数x1,x2,且x1>x2,若f(x1)=f(x2),则x1+x2≥2e
D.若关于x的方程[f(x)]2+mf(x)+m=0有3个不等实数根,则m的取值范围是
【分析】对于A,B,直接求导得出函数单调性,继而可得函数最值情况即可判断;
对于C,通过分析得出要证x1>2e﹣x2>2e﹣e=e,只需证f(x1)=f(x2)<f(2e﹣x2),从而构造函数即可判断;
对于D,画出函数图象,通过数形结合分析得出,此时m=t1t2<0,进一步将m的范围转换成复合型二次函数的值域来求即可.
【解答】解:对于A:f′(x)==,
令f′(x)=0,得x=e,
所以当x∈(0,e)时,f′(x)>0,f(x)单调递增,
当x∈(e,+∞)时,f′(x)<0,f(x)单调递减,
所以f(x)max=f(e)=,故A正确;
对于B:由A选项可知函数f(x)在(1,e)上单调递增,在(e,+∞)上单调递减,故B错误;
对于C,由题意0<x2<e<x1,
,所以1<x2<e<x1,所以要证x1>2e﹣x2>2e﹣e=e,
只需证f(x1)=f(x2)<f(2e﹣x2),
令,
要使f(x2)<f(2e﹣x2),只需F(x)<0,
令G(x)=(2e﹣x)lnx﹣xln(2e﹣x),1<x<e,
要使F(x)<0,只需G(x)<0,
而G'(x)=,1<x<e,
注意到,
即G'(x)>0,所以G(x)单调递增,所以G(x)<G(e)=e﹣e=0,所以F(x)<0,
所以f(x2)<f(2e﹣x2),故原命题,即x1+x2>2e成立,故C正确;
对于D,令f(x)=t,若关于x的方程[f(x)]2+mf(x)+m=0有3个不等实数根,
则关于t的方程t2+mt+m=0有两个不相等的实数根t1,t2,
Δ=m2﹣4m>0⇒m>4或m<0,
由韦达定理可得t1+t2=﹣m,t1t2=m,
若t=0是方程的根,则m=0,这与Δ>0矛盾,
所以或,当时,,
解得,但事实上此时t1t2=m>0,矛盾;所以只能,
此时m=t1t2<0,又t1+t2=﹣m,t1t2=m,所以t1(﹣m﹣t1)=m,
即,所以的取值范围是(﹣∞,﹣e2﹣e),
从而m的取值范围是,故D正确.故选:ACD.
【点评】本题考查了导数的综合运用、转化思想及数形结合思想,属于难题.
三.填空题(共2小题)
12.已知函数f(x)=ex﹣ax的极值点为x=1,则a= e .
【分析】由极值点处的导数值为0,求得a,再验证x=1是否为极值点.
【解答】解:由f(x)=ex﹣ax,可得f'(x)=ex﹣a,
又f(x)的极值点为x=1,
则有f'(1)=e1﹣a=0,解得a=e,当a=e时,f'(x)=ex﹣e,
当x>1时,f'(x)>0,f(x)在(1,+∞)上单调递增,
当x<1时,f'(x)<0,f(x)在(﹣∞,1)上单调递减,则x=1为极小值点,符合题意.
故答案为:e.
【点评】本题考查函数极值的判定,属基础题.
13.在(x﹣1)(x﹣2)(x﹣3)(x﹣4)(x﹣5)的展开式中,含x4的项的系数是 ﹣15 .
【分析】由题意,根据含x4的项,是由5个括号中4个括号提供x、剩下一个括号提供常数构成的,进行求解即可.
【解答】解:含x4的项,是由(x﹣1)(x﹣2)(x﹣3)(x﹣4)(x﹣5)的5个括号中有4个括号出x、
仅1个括号出常数构成的,
故展开式中含x4的项的系数是(﹣1)+(﹣2)+(﹣3)+(﹣4)+(﹣5)=﹣15.
故答案为:﹣15.
【点评】本题考查利用分步计数原理和分类加法原理求出特定项的系数,属于基础题.
14.若不等式lnx≤k+ex+k恒成立,则实数k的取值范围为 [﹣1,+∞) .
【分析】利用f(x)=ex+x在R上单调递增,将不等式恒成立转化为k≥lnx﹣x恒成立,构造函数f(x)=lnx﹣x,利用导数求出其最大值得k的取值范围,再得k的最小值.
【解答】解:令f(x)=ex+x,易知f(x)在R上单调递增,
由lnx≤k+ex+k得x+lnx≤x+k+ex+k,即可得elnx+lnx≤x+k+ex+k,
即f(lnx)≤f(x+k),
所以x+k≥lnx,即k≥lnx﹣x,
令g(x)=lnx﹣x,则,
易得x∈(0,1),g′(x)>0,当x∈(1,+∞),g′(x)<0,
所以g(x)在(0,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减,
可得g(x)在x=1处取得极大值,也是最大值;因此f(x)≤f(1)=﹣1,可得k≥﹣1.
即实数k的取值范围为[﹣1,+∞).故答案为:[﹣1,+∞).
【点评】本题主要考查不等式恒成立问题,利用导数研究函数的最值,解题的关键在于根据不等式结构利用函数同构构造函数f(x)=ex+x,再由导数判断出函数单调性即可得出结果,属于中档题.
四.解答题(共6小题)
15.已知函数f(x)=ax+blnx+1的图象在点(1,f(1))处的切线方程为3x﹣y+2=0.
(1)求a,b的值;
(2)求f(x)的极值.
【分析】(1)求导函数,根据导数的几何意义及切点坐标列方程求解即可;
(2)求导得函数的单调区间,即可确定极大值和极小值.
【解答】解:(1)由题意知,所以,
解得a=4,b=﹣1;
(2)由(1)知,令f′(x)=0,所以,
所以当时,f′(x)>0,当时,f′(x)<0,
所以f(x)在上单调递减,在上单调递增,
又,所以f(x)的极小值为2+2ln2,无极大值.
【点评】本题考查利用导数研究函数的最值,属于中档题.
16.已知,其中a0,a1,a2,…,an∈R,且(1﹣2x)n展开式中仅有第5项的二项式系数最大.
(1)求n值及二项式系数最大项;
(2)求|a0|+|a1|+|a2|+⋯+|an|(用数值作答);
(3)求a0+a2+a4+a6+a8的值(用数值作答).
【分析】(1)根据题意结合二项式系数最大时求出n的值,再计算T5即可;
(2)利用赋值法,令x=﹣1,求出即可;
(3)利用赋值法,分别令x=1和x=﹣1,得出两式,相加即可得.
【解答】解:,其中a0,a1,a2,…,an∈R,
(1)因为(1﹣2x)n展开式中仅有第5项的二项式系数最大,
当n为偶数时,仅有中间一项的二项式系数最大,即,所以n=8,
故.即n=8,二项式系数最大项为第5项:1120x4;
(2)令x=﹣1,得,
所以|a0|+|a1|+|a2|+⋯+|an|=6561.
(3)令x=1,得a0+a1+a2+⋯+a8=1,
令x=﹣1,得.
两式相加可得.
【点评】本题主要考查二项式定理的应用,考查计算能力,属于中档题.
17.已知函数f(x)=x3+ax2+bx+c(a,b,c∈R),其图象的对称中心为(1,﹣2).
(1)求a﹣b﹣c的值;
(2)判断函数f(x)的零点个数.
【分析】(1)由已知可得y=f(x+1)+2为奇函数,然后结合奇函数的定义代入即可求解;
(2)先对函数求导,结合导数与单调性关系对c的范围进行分类讨论,然后结合函数零点存在定理即可求解.
【解答】解:(1)因为f(x)的图象的对称中心为(1,﹣2),
所以y=f(x+1)+2为奇函数,图象关于原点对称,
所以f(﹣x+1)+2=﹣f(x+1)﹣2,即f(x+1)+f(﹣x+1)=﹣4,
所以(1+x)3+a(1+x)2+b(1+x)+c+(1﹣x)3+a(1﹣x)2+b(1﹣x)+c=﹣4,
整理得,(6+2a)x2+2a+2b+2c=﹣6,所以6+2a=0,2a+2b+2c=﹣6,
解得a=﹣3,b+c=0,所以a﹣b﹣c=﹣3;
(2)由(1)得,f(x)=x3﹣3x2﹣cx+c,f′(x)=3x2﹣6x﹣c,Δ=36+12c,
当c≤﹣3时,f(x)单调递增,f(1)=﹣f<0,
f(c2)=c6﹣3c4﹣c3+c≥9c4﹣3c4﹣c3+c=6c4﹣c3+c=4c4+c4﹣c3+c4+c>0,
此时,函数f(x)有且仅有一个零点;
当﹣3<c<0时,f′(x)=3x2﹣6x﹣c=0有两个正根x1<x2,x1+x2=2,x1x2=﹣,
又3﹣6x1﹣c=0,
故函数f(x)在(﹣∞,x1)上单调递增,在(x1,x2)上单调递减,在(x2,+∞)上单调递增,
因为f(x1)=﹣3﹣(x1﹣1)(3﹣6x1)=﹣2x1(﹣3x1+3)<0,f(3)=﹣2c>0,
故函数f(x)有且仅有一个零点;
当c=0时,f(x)=x3﹣3x2有两个零点;
当c>0时,f′(x)=3x2﹣6x﹣c=0有两个根x1<0<x2,x1+x2=2,x1x2=﹣<0,
故函数f(x)在(﹣∞,x1)上单调递增,在(x1,x2)上单调递减,在(x2,+∞)上单调递增,
所以f(x1)>f(0)=c>0,f(x2)<f(1)=﹣2<0,
故f(x)有且仅有3个零点,综上,c>0时,函数有3个零点;c=0时,函数有2个零点;
﹣c<0时,函数有1个零点.
【点评】本题主要考查了导数与单调性关系的应用,函数对称性的应用,函数性质及零点存在定理在零点个数判断中的应用,属于中档题.
18.已知函数.
(1)讨论函数f(x)的单调区间;
(2)当时,证明:;
(3)函数有两个零点x1、x2,求证:.
【分析】(1)求得,对实数a的取值进行分类讨论,利用函数的单调性与导数的关系可得出函数f(x)的增区间和减区间;
(2)当时,即证不等式lnx+x≤ex+lnx+1﹣2,令t=x+lnx+1∈R,即证不等式et﹣t﹣1≥0,构造函数g(t)=et﹣t﹣1,利用导数求函数g(t)的最小值,即可证得结论成立;
(3)设x1>x2>0,由已知等式推导出,将所证不等式等价变形为,令,即证,令,其中t>1,令导数分析函数p(t)的单调性,即可证得结论成立.
【解答】解:(1)函数f(x)的定义域为(0,+∞),
,
当a≤0时,由f′(x)<0可得0<x<2,f(x)单调递减,由f′(x)>0则x>2,f(x)单调递增,
此时,函数f(x)的减区间为(0,2),增区间为(2,+∞);
当0<a<2时,由f′(x)<0可得a<x<2,f(x)单调递减,由f′(x)>0可得0<x<a或x>2,f(x)单调递增,此时函数f(x)的减区间为(a,2),增区间为(0,a)、(2,+∞);
当a=2时,对任意的x>0,,此时函数f(x)的增区间为(0,+∞);
当a>2时,由f′(x)<0可得2<x<a,f(x)单调递减,由f′(x)>0可得0<x<2或x>a,f(x)单调递增,此时,函数f(x)的减区间为(2,a),增区间为(0,2)、(a,+∞).
综上所述,当0<a<2时,函数f(x)的减区间为(a,2),增区间为(0,a)、(2,+∞);
当a=2时,f(x)的增区间为(0,+∞),无减区间;
当a>2时,函数f(x)的减区间为(2,a),增区间为(0,2)、(a,+∞);
当a≤0时,函数f(x)的减区间为(0,2),增区间为(2,+∞);
(2)证明:当时,,要证明,
即证,
令t=x+lnx+1,即证t﹣1≤et﹣2,即证et﹣t﹣1≥0,
因为函数t=x+lnx+1在(0,+∞)上单调递增,当x→0+时,t→﹣∞;当x→+∞时,t→+∞,
所以函数t=x+lnx+1的值域为R,
令g(t)=et﹣t﹣1,其中t∈R,则g′(t)=et﹣1,
由g′(t)<0可得t<0,由g′(t)>0可得t>0,
所以函数g(t)的减区间为(﹣∞,0),增区间为(0,+∞),则g(t)min=g(0)=0,
故g(t)≥g(0)=0,即et﹣t﹣1≥0,故原不等式得证.
(3)证明:,
因为函数h(x)有两个零点x1、x2,不妨设x1>x2>0,
则,所以,
整理可得,即,
要证,即证,
即证,令,即证,
令,t>1,则,
所以函数p(t)在(1,+∞)上为增函数,则p(t)>p(1)=0,
即,即.
【点评】本题主要考查了导数与单调性关系,不等式恒成立的证明,体现了分类讨论及转化思想的应用,属于中档题.
19.约瑟夫•路易斯•拉格朗日是闻名世界的数学家,拉格朗日中值定理就是他发现的.定理如下:若函数f(x)满足如下条件:
①函数f(x)在区间[a,b]上连续(函数图象没有间断);
②函数f(x)在开区间(a,b)内可导(导数存在).则在区间(a,b)内至少存在一点ξ,使得成立,其中ξ称为“拉格朗日中值点”.
(1)求函数f(x)=x3+2x在[﹣1,1]上的“拉格朗日中值点”的个数;
(2)对于任意的实数t1,t2,证明:|cst2﹣cst1|≤|t2﹣t1|;
(3)已知函数h(x)=xex﹣x2﹣alnx(a≥0)在区间(0,+∞)上满足拉格朗日中值定理的两个条件,当x2>x1>0时,证明:.
【分析】(1)先求f′(x),再根据“拉格朗日中值点”的定义令,解方程即可求解;
(2)设φ(x)=csx,分t1=t2和t1≠t2两种情况讨论,利用拉格朗日中值定理有,结合|sint0|≤1即可求证;
(3)对函数二次求导,利用拉格朗日中值定理,结合函数的单调性即可证明.
【解答】解:(1)因为f(x)=x3+2x,所以f′(x)=3x2+2,
设x0为f(x)在[﹣1,1]上的“拉格朗日中值点”,
则f′(x0)==3=2+3,解得,,
所以f(x)在[﹣1,1]上的“拉格朗日中值点”的个数为2.
(2)证明:设φ(x)=csx,有φ′(x)=﹣sinx,
易知函数φ(x)在R上满足拉格朗日中值定理的两个条件,
当t1=t2时,显然有|cst2﹣cst1|=|t2﹣t1|=0,
当t1≠t2时,不妨设t1<t2,由拉格朗日中值定理可知,存在t1<t0<t2,使得==﹣sint0
又由|sint0|≤1,有,
可得|cst2﹣cst1|≤|t2﹣t1|,
即不等式|cst2﹣cst1|≤|t2﹣t1|成立.
(3)证明:由x2>x1>0,有,
又由,设,
有,
根据导数与单调性关系可得函数λ(x)单调递增,
由拉格朗日中值定理可知,存在,
使得,
同理可知,存在,
使得,
又由η1<η2和函数λ(x)单调递增,有h′(η2)>h′(η1),
有,
可得,
故不等式成立.
【点评】本题主要考查了导数与单调性关系的应用,属于中档题.
声明:试题解析著作权属菁优网所有,未经书面同意,不得复制发布日期:2025/4/26 7:48:39;用户:王雨生;邮箱:[email protected];学号:1024491
题号
1
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6
7
8
答案
B
D
A
A
A
D
D
C
题号
9
10
11
答案
ABD
ABC
ACD
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