所属成套资源:【查漏补缺】2024年高考数学二轮复习冲刺过关(新高考通用)
培优冲刺03 导数压轴小题归类-【查漏补缺】2024年高考数学复习冲刺过关(新高考通用)
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培优冲刺03 导数压轴小题归类
目录
TOC \ "1-1" \h \u \l "_Tc2954" 题型一:切线条数 PAGEREF _Tc2954 \h 1
\l "_Tc18299" 题型二:公切线 PAGEREF _Tc18299 \h 5
\l "_Tc16457" 题型三:切线逼近型 PAGEREF _Tc16457 \h 7
\l "_Tc25137" 题型四:“切线法”数学思想 PAGEREF _Tc25137 \h 10
\l "_Tc24813" 题型五:多参:双变量“恒成立”转“存在”型 PAGEREF _Tc24813 \h 14
\l "_Tc23306" 题型六:多参:构造单变量型 PAGEREF _Tc23306 \h 16
\l "_Tc24243" 题型七:同构求参 PAGEREF _Tc24243 \h 18
\l "_Tc16108" 题型八:极值型求参 PAGEREF _Tc16108 \h 20
\l "_Tc22804" 题型九:零点型求参 PAGEREF _Tc22804 \h 24
\l "_Tc9427" 题型十:三个零点型求参 PAGEREF _Tc9427 \h 28
\l "_Tc21218" 题型十一:多参:凸凹反转型 PAGEREF _Tc21218 \h 31
\l "_Tc13573" 题型十二:三角函数型 PAGEREF _Tc13573 \h 34
题型一:切线条数
1.(2023·全国·模拟预测)已知函数,点为平面内一点,则下列说法错误的是( )
A.当,时,过点可作曲线的三条切线
B.当,时,过点可作曲线的三条切线
C.若过点不能作曲线的切线,则,
D.若过点可作曲线的两条切线,则,
【答案】D
【分析】设出切点,借助导数的几何意义可得切线方程,将代入切线方程后构造相应函数,对进行分类讨论后结合导数求取方程的解的个数即可得切线条数.
【详解】令点在函数上,且其切线过点,
,,,故点的切线方程为,
由点在该直线上,故有,即,
令,,则
,由,故,
令,则或,
①当时,时,,时,,
(Ⅰ)当,时,,
时,,
故在、上单调递减,在上单调递增,
有,,
故当,时,有三个不同的解,
即过点可作曲线的三条切线,即A正确;
当或时,有两个不同的解,
即过点可作曲线的两条切线,故D错误;
(Ⅱ)当,时,,时,,
故在、上单调递减,在上单调递增,
亦有,,
故当,时,有三个不同的解,
即过点可作曲线的三条切线,
即B正确;
(Ⅲ)当,恒成立,即在上单调递减,即有且仅有唯一解,
故此时可作的切线且只能作唯一一条,当时,对任意的,恒有解,
即过点恒能作曲线的切线,②当,时,,时,,
故在上单调递增,在上单调递增减,有,时,,
故当,时,无解,
即过点不能作曲线的切线,故C正确.
故选:D.
2.(23-24高三上·广东深圳·阶段练习)已知函数,过点作的切线,若(),则直线的条数为( )
A.B.C.D.
【答案】C
【分析】先得到在处的切线方程为,点一定不在上,一定为过的一条切线,再设切点坐标为,,得到切线方程,将代入,化简得到,,构造函数,求导,得到其单调性,从而得到除外,过点作的切线还有一条,得到答案.
【详解】,令,则,
当时,,单调递增,当时,,单调递减,
,故在R上单调递增,又,,故在处的切线方程为,点在上,故上只有点满足,
又因为,所以,故点一定不在上,且一定为过的一条切线,
设切点为,,则切线的斜率为,故切线方程为,
因为在切线上,故整理得,
由可知,恒成立,故,,令,,
则,令,则在上恒成立,故在上单调递增,
又,当时,,当时,,又时,,时,,
故恒成立,在上单调递增,故,只有1个根,即除外,过点作的切线还有一条,共2条.故选:C
3.已知函数,过点作函数的两条切线,切点分别为,下列关于直线斜率的正负,说法正确的是( )
A.B.C.D.不确定
【答案】A
【分析】求导,写出切线方程,代入点,得到两方程与,
结合斜率公式得到,构造函数判定的符号,求出答案.
【详解】因为,所以,设切点分别为,
则在处的切线方程为,即,
因为该切线过点,所以,即,
且,即,同理,,
且,即,
则,
下面判定的符号:令,则,,
当时,,当时,,
则在上单调递减,在上单调递增,,
若,则,
令,
,即在上单调递减,且,
则,即,因为在上单调递增,则,即,
即.故选:A.
4.若过点可作函数图象的两条切线,则必有( )
A.B.
C.D.
【答案】C
【分析】设切点为,,求导,根据导数的几何意义可得有两个正根,利用判别式及根与系数关系列不等式可得解.
【详解】设切点为,,又,所以切线斜率,
所以切线方程为,又切线过点,则,,
即,由过点可作两条切线,所以有两个正根,
即,整理可得,故选:C.
题型二:公切线
1.若直线与曲线相切,直线与曲线相切,则的值为( )
A.B.1C.eD.
【答案】B
【分析】设出切点,求出,,根据斜率列出方程,得到,,构造,利用函数单调性和图象特征,求出,从而求出答案.
【详解】设直线与曲线相切于点,直线与曲线相切于点,
则,且,所以,,且,所以,
令,,当时,,单调递减,
当时,,单调递增,且,,所以当时,,
因为,,即,
所以,所以,故故选:B
2.已知函数,若总存在两条不同的直线与函数,图象均相切,则实数的取值范围是( )
A.B.C.D.
【答案】A
【分析】设函数,的切点坐标分别为,,根据导数几何意义可得,结合题意可知方程有两个不同的实根,则设,求导确定其单调性与最值情况,即可得实数的取值范围.
【详解】由题意可知:,
设函数上的切点坐标为,函数上的切点坐标为,
且,,则公切线的斜率,可得,则公切线方程为,
代入得,代入可得,整理得,
令,则,若总存在两条不同的直线与函数,图象均相切,则方程有两个不同的实根,设,则,令,解得;令,解得;
则在内单调递增,在单调递减,可得,
且当x趋近于时,趋近于;当x趋近于时,趋近于,
可得,解得,故实数的取值范围为.故选:A.
3.已知两条不同的直线与曲线都相切,则这两直线在y轴上的截距之和为( )
A.-2B.-1C.1D.2
【答案】A
【分析】设曲线上切点为,曲线上切点为,由切线斜率得,消去得,设,利用导数证明其有两解,并且两解的积为1,从而得出曲线上两个切点的横坐标积为1,写出切线方程得出纵截距并求和即得.
【详解】设曲线上切点为,曲线上切点为,
,,因此有,消去得,设,
,易知在上是增函数,,,
因此在也即在上有唯一解,时,,递减,时,,递增,
,,,而,
,因此在和上各有一解.
设的解分别为,即,又,所以也是的解,即,,
所以方程有两解且,于是切线方程为,在轴上截距为,同理另一条切线在轴上截距是,两截距和为.故选:A.
4.若曲线与曲线有公切线,则实数a的取值范围( )
A.B.
C.D.
【答案】D
【分析】分别求出两曲线的切线方程,则两切线方程相同,据此求出a关于切点x的解析式,根据解析式的值域确定a的范围.
【详解】设是曲线的切点,设是曲线的切点,
对于曲线 ,其导数为 ,对于曲线 ,其导数为 ,
所以切线方程分别为:,,两切线重合,
对照斜率和纵截距可得:,解得(),令 (),
,得:,
当 时, ,是减函数,
当 时, ,是增函数,
∴且当x趋于 时,, 趋于 ;当 趋于 时, 趋于;
∴,∴;故选:D.
题型三:切线逼近型
1.已知函数的图象与函数的图象有且仅有两个不同的交点,则实数的取值范围为( )
A.B.
C.D.
【答案】A
【分析】令,,,可将问题转化为方程组有且只有一组实数根.后通过研究曲线,及曲线过原点与的切线,可得答案.
【详解】令,则
,令,则
,令,则.
令在上单调递增;
在上单调递减;
又,,则有且只有两根,分别为.
则函数的图象与函数的图象有且仅有两个不同的交点,
等价于方程组有且只有一组实数根.
令,则,
当时,,则此时在上递增,又.
即,则有且只有一组实数根.当时,方程组有且只有一组实数根,
等价于函数图象与直线图象有两个交点,
临界情况为两条直线与图象相切.
当与相切,设对应切点为,因
,则相应切线方程为;
当与相切,设对应切点为,则相应切线方程为,则.
综上,.故选:A
2.已知函数,若函数有4个零点,则的取值范围为( )
A.B.
C.D.
【答案】D
【分析】由题意可知:函数的零点个数即为与的交点个数,利用导数求过原点的切线,结合图象分析求解.
【详解】作出的图象,如图所示令,可得,
由题意可知:函数的零点个数即为与的交点个数,若,则,可得,
设切点坐标为,切线斜率为,则切线方程为,
代入点,可得,解得,此时切线斜率为;
若,则,可得,
设切点坐标为,切线斜率为,
则切线方程为,代入点,可得,解得,此时切线斜率为;
结合图象可知的取值范围为.故选:D.
3.若函数有两个零点,则实数的取值范围是( )
A.B.C.D.
【答案】B
【分析】将问题转化为函数与的图象有2个交点,则利用导数的几何意义求出直线与曲线相切时的直线的斜率,再结合图形可求出实数的取值范围.
【详解】有两个零点,即有两个正实根,
即函数与的图象有2个交点.
直线过定点,当该直线与曲线相切时,设切点为,
又,则,即,
令,则,所以在上单调递增,
又,故有唯一零点,故,
所以当直线与曲线相切时,切点为,则切线斜率为1.
要使函数与的图象有2个交点,则需满足,
所以.
故选:B.
4.已知函数,对于定义域内的任意恒有,则的最大值为( )
A.B.C.D.
【答案】A
【分析】将不等式进行等价转化为恒成立,,原不等式等价于:,进而得到当且仅当直线与曲线相切时取得最值,利用导数的几何意义进而求解,.
【详解】不等式可化为,
因为,将不等式两边同时除以得,
令,原不等式等价于:,
设,,对求导可得,
则函数单调递减且下凸,要使恒成立,
则直线与曲线相切时取最值,如图,
当直线与曲线相切时,设切点为,
则,且,整理可得,,
解得:,此时,故选:A.
题型四:“切线法”数学思想
1.已知为函数图象上一动点,则的最大值为( )
A.B.C.1D.
【答案】A
【分析】先观察出函数关于对称,在根据所求的式子可以判断时比的值要大,所以只需研究的情况即可,把所求的式子经过换元,适当的变形转化为复合函数问题,其中一个内层函数又是两点斜率问题,借助数形结合思想和导数的几何意义即可求出最值.
【详解】由函数解析式可知函数关于对称,设,不妨设
则,当,,
即当时的值要大于时的值,所以只需研究的情况即可,
当时,,设,
则,
根据复合函数单调性可知:时,递增,当,递减.
,所以的几何意义是函数上一点与点的斜率,
设过点的切线与函数的交点坐标(即切点)为,,
所以切线的斜率,切线方程为,把点代入切线方程整理得:
,所以或,设,,
所以在单调递增,所以,
即不合题意,所以,此时切线的斜率,
如图:
根据数形结合思想可知的范围为,所以当时,最大,
此时.故选:A
2.已知实数满足,其中是自然对数的底数,则的最小值为
A.B.C.D.
【答案】D
【分析】由已知得点在直线上,点在曲线上,的几何意义就是直线到曲线上点的距离最小值的平方,由此能求出的最小值.
【详解】实数满足,,
点在直线上,点在曲线上,
的几何意义就是直线到曲线上点的距离最小值的平方,
考查曲线平行于直线的切线,,令,
解得,切点为,
该切点到直线的距离,就是所求的直线与曲线间的最小距离,故的最小值为.故选:D
3.若==1,则(x1-x2)2+(y1-y2)2的最小值为( )
A.B.
C.D.e4+5e2+5
【答案】C
【分析】问题转化为曲线()上的点与直线上的点之间的距离的平方,由曲线的单调性及同一平面直角坐标系中画出两解析式图象,得到曲线的切线与直线平行时,此时切点到直线的距离的平方即为所求,求出切点坐标,利用点到直线距离公式求得答案.
【详解】由得:(),,则表示曲线()上的点与直线上的点之间的距离的平方,(),当时,,此时单调递减,当时,,此时单调递增,且,在同一平面直角坐标系中画出两解析式,如图所示:
当曲线的切线与直线平行时,此时切点到直线的距离即为曲线()上的点与直线上的点之间的距离的最小值,令,解得:,其中,所以切点为,其中,则即为答案.
故选:C
4.已知点是曲线上任意一点,则的最大值为( )
A.B.C.D.
【答案】D
【分析】
判断直线与曲线的位置关系,利用式子表示的几何意义,转化为点与点确定的直线同直线夹角正弦最值求解即可.
【详解】依题意,,令直线,显然过点,
由,得,显然,
即直线与曲线相离,且,则曲线上的点在直线上方,
过作于,则,而,
因此,
令过点的直线与曲线相切的切点为,由,求导得,
则此切线斜率,解得,即切点为,
而点在曲线的对称轴上,曲线在过点的两条切线所夹含原点的区域及内部,
当点的坐标为时,锐角最大,最大,最大,
此时,,
所以的最大值为.
故先:D
题型五:多参:双变量“恒成立”转“存在”型
1.已知函数,若恒成立,则的最大值是( )
A.B.1C.2D.
【答案】B
【分析】根据题意,转化为恒成立,令,求得,得出函数的单调性与最小值,转化为,令,利用导数求得函数的单调性与最值,即可求解.
【详解】因为函数,当时,函数为单调递减函数,为单调递增函数,显然不能恒成立,所以,
由恒成立,即恒成立,即恒成立,
令,可得,
令,即,可得,即,
当时,,单调递减;
当时,,单调递增,
所以当时,函数取得最小值,
所以,
则,
令,可得,
当时,,单调递增;
当时,,单调递减,
当时,函数取得最大值,最大值为,所以,
即的最大值为.故选:B.
2.已知正数满足,则( )
A.B.C.1D.
【答案】A
【分析】不等式可化为,分别构造函数,利用导数求出函数的最大、最小值,由不等式左边最小值等于右边的最大值,建立方程即可得解.
【详解】由,
设,则,
当时,,当时,,
所以在上单调递减,在上单调递增,
则,故,
当且仅当,即时取等号;
设,则,
当时,当时,
所以在上单调递增,在上单调递减,
所以,故,
当且仅当时取等号,
又,则,
此时,则.
故选:A
3.已知,为实数,,,若恒成立,则的取值范围为( )
A.B.C.D.
【答案】D
【分析】根据给定条件,结合恒成立不等式可得函数有相同零点,并用a表示出ab,再构造函数,求出最小值作答.
【详解】依题意,函数与在上都单调递增,且函数的值域是R,
,不等式恒成立,当且仅当函数与有相同的零点,
因此,由得,由得,于是得,
则,令,,求导得,
当时,,当时,,因此函数在上递减,在上递增,
当时,,从而得,
所以的取值范围为.
故选:D
4.已知m,n为实数,,若对恒成立,则的最小值是( )
A.B.0C.1D.2
【答案】B
【分析】利用导数的性质,结合构造函数法进行求解即可.
【详解】,
当时,恒成立,则单调递增,,显然不恒成立,
当时,时,,函数单调递减;时,,函数单调递增,
∴,
∵恒成立,∴,∴,
∴,令,
在区间上单调递减,在区间上单调递增,
∴.故选:B
题型六:多参:构造单变量型
1.已知,且,其中e为自然对数的底数,则下列选项中一定成立的是( )
A.B.
C.D.
【答案】B
【分析】构造,,求导研究其单调性,判断出D选项,利用同角三角函数关系得到AB选项,构造差函数,得到,从而判断出C选项.
【详解】构造,,则恒成立,则,
当时,,,当时,,
所以在单调递增,在单调递减,因为,所以,,
又,所以,D错误,
因为,所以,,
所以,所以,A错误,B正确.
令,则,
当时,恒成立,所以在上单调递增,
当时,,即,因为,所以
因为,所以,因为在单调递减,所以,即
因为在上单调递减,所以,C错误
故选:B
2.已知正实数,满足,则的最大值为( )
A.0B.1C.2D.3
【答案】A
【分析】由已知得,构造,结合的单调性知,故将化为,利用导数求的最大值即可.
【详解】∵,∴即,
设,则,且,所以在上,单调递增,
正实数,,∴,即,所以等价于,即,
∴,设,∴,∴,
设,,所以单调递减,且,
所以在上,,,单调递增,在上,,,单调递减,
所以,即最大值为0,故选:A.
3.若实数满足,则( )
A.-4B.-3C.-2D.-1
【答案】A
【分析】根据给定等式构造函数,探讨函数的对称性及单调性,由此计算得解.
【详解】令函数,求导得,
则函数在R上单调递增,
又
,因此函数的图象关于点对称,
由,得,即,
所以.
故选:A
4.已知,且,其中e为自然对数的底数,则下列选项中一定成立的是( )
A.B.C.D.
【答案】C
【分析】通过构造函数,利用函数的单调性以及式子的结构特征进行分析.
【详解】因为,所以,令,所以,对函数求导:
, 由有:,
由有:,所以在单调递增,在
单调递减,因为,由有:,故A错误;
因为,所以,由有:,故D错误;
因为,所以,
因为,所以,所以,故C正确;
令 有:=,当,.所以在单调递增,当时,,
即,又,所以,因为,所以,因为在内单调递减,所以,即,故B错误.
故选:C.
题型七:同构求参
1.已知,对任意的,不等式恒成立,则的取值范围为( )
A.B.C.D.
【答案】B
【分析】对已知不等式进行变形,通过构造函数法,利用导数的性质、参变量分离法进行求解即可.
【详解】由题意,不等式即,进而转化为,
令,则,
当时,,所以在上单调递增.
则不等式等价于恒成立.
因为,所以,
所以对任意恒成立,即恒成立.
设,可得,
当单调递增,当单调递减.
所以有最大值,于是,解得.
故选:B
2.已知关于x的不等式在上恒成立,则正数m的最大值为( )
A.B.0C.eD.1
【答案】C
【分析】将不等式变形得到,构造,研究其单调性得到,取对数后参变分离得到,构造,求导后得到,从而得到,求出,得到答案.
【详解】变形为,
即,
其中,,故,
令,则有,
因为在上恒成立,故在上单调递增,
故,两边取对数得:,则,
令,则,故当时,,
当时,,
故在上单调递增,在上单调递减,
在处取得极大值,也是最大值,,
所以,解得:,故正数m的最大值为.
故选:C
3.已知不等式对恒成立,则实数a的最小值为( )
A.B.C.D.
【答案】C
【分析】先利用同构变形得到,构造函数,,
结合其单调性和求解的是a的最小值,考虑两种情况,进行求解,最终求得实数a的最小值.
【详解】因为,所以,
即,构造函数,所以,
令,解得:,令,解得:,故在上单调递减,在上单调递增,
当时,与1的大小不定,但当实数a最小时,只需考虑其为负数的情况,此时
因为当时,单调递减,故,两边取对数得:,
令,则,令得:,令得:,
所以在单调递增,在单调递减,所以故a的最小值是.故选:C
4.已知关于的不等式恒成立,其中为自然对数的底数,,则( )
A.既有最小值,也有最大值B.有最小值,没有最大值
C.有最大值,没有最小值D.既没有最小值,也没有最大值
【答案】B
【分析】对不等式进行变形,构造新函数,结合单调性与同构得到,从而利用导函数研究,求出最大值,从而求出,得到答案.
【详解】变形为:,
即,
令()则上式可化为:,
其中,所以()单调递增,
故,即,令,
则,当时,,当时,,
所以在处取得极大值,也是最大值,
故,所以,解得:,
综上:有最小值,无最大值.
故选:B
题型八:极值型求参
1.已知函数存在极小值点,且,则实数的取值范围为( )
A.B.C.D.
【答案】D
【分析】
根据给定条件,利用导数结合零点存在性定理探讨极小值点,并求出极小值,利用导数求出的解集,再利用导数求出的范围.
【详解】函数的定义域为,求导得,
当时,函数在上单调递减,,
,则存在,使得,
当时,,递增,当时,,递减,
函数在取得极大值,无极小值,不符合题意;
当时,令,求导得,显然在上单调递增,
当时,,函数递减,当时,,函数递增,
于是,
当,即时,,函数在上单调递增,函数无极值,
当时,,而,
存在,使得,当时,,函数递增,
当时,,函数递减,函数在取得极大值,
又,令,求导得,
函数在上单调递减,,则,
存在,使得,当时,,函数递减,
当时,,函数递增,函数在取得极小值,因此,
由,得,,
即有,令,求导得,
函数在上单调递减,而,即有,于是,
显然,令,求导得,即函数在上单调递减
因此,即,又,则,
所以实数的取值范围为.
故选:D
2.若函数有两个极值点,且,则下列结论中不正确的是( )
A. B.的范围是
C. D.
【答案】B
【分析】原函数的极值点即为导函数的零点,求导后等价于与有两个交点,结合单调性等函数特征画出图像判断出,且;利用推导,则可得;而等价于,构造合适的函数进行分析.
【详解】,有两个极值点且,
∴,有两个零点,且在各自两边异号,
∴与有两个交点,,
记,则,易知:时,时,
∴在上递增,在上递减,
∴有最大值,且时,时,
又当趋向于正无穷时,趋向于正无穷的速率远远超过趋向于正无穷的速率,所以趋向于0,且,由上可得的图像如下,
∴当且仅当时与有两个交点,
且,故A正确,B不正确.
又,
∴,故 C正确.
令,则,∴,则,,
∴要证,只需证,
只需证,
令,则,
∴在上单调递减,即时,不等式得证,故D正确.
故选:B
3.已知函数有两个极值点、,则实数的取值范围是( )
A.B.C.D.
【答案】A
【分析】求出函数的定义域与导函数,令,依题意可得 在区间上有两个不相等实数根,求出函数的导函数,对分类讨论,解得即可.
【详解】解:因为定义域为,,令,
函数有两个极值点,则在区间上有两个不相等的实数根,,
当时,,则函数在区间单调递增,因此在区间上不可能有两个不相等的实数根,应舍去;当时,令,解得,令,解得,即在上单调递增;
令,解得,即在上单调递减.当时,函数取得极大值即最大值.
而当时,,当时,,要使在区间上有两个不相等实数根,
则,解得,实数的取值范围是.故选:A
4.已知函数,若存在两个极值点,,当取得最小值时,实数的值为( )
A.0B.1C.2D.3
【答案】D
【分析】结合已知条件,分析出,然后转化为,通过求在上的最小值来确定的最小值,进而即可求解.
【详解】由题意可知,有两个变号零点,即有两个不同的正根,,
不妨令,则,当时,,故在上单调递减,
此时最多只有一个零点,不合题意;
当时,;,故在上单调递增,在单调递减,
因为,,且由对数函数性质可知,当足够大时,,所以由零点存在基本定理可知,,因为,,
所以,不妨令,由,从而,
因为,令,则,从而在单调递增,且,
故对于,,即在单调递增,从而当取得最小值是,也取得最小值,即取得最小值,不妨令,,则,令,则对于恒成立,故在上单调递增,因为,,
所以存在唯一的,使得,
故;,从而在上单调递减,在单调递增,
故,此时也取得最小值,即,故.
故选:D.
题型九:零点型求参
1.已知定义在上的函数满足,且当时,,若方程有三个不同的实数根,则实数a的取值范围是( )
A.B.C.D.
【答案】D
【分析】由题设,求分段函数的解析式并画出图象,将方程有三个不同实根转化为和有三个不同的交点问题,由数形结合思想结合导数研究函数的交点情况,进而求参数的范围.
【详解】∵当时,,∴当时,,综上,,
当时,,则在上单调递减,
当时,,则在上单调递增,∵有三个不同的实数根,
∴的图象和直线有三个不同的交点,作的大致图象如图所示,
当直线和的图象相切时,设切点为,∴,可得,,
代入,可得,当过点时,.
由图知,实数的取值范围为.故选:D.
2.函数有两个零点,下列说法错误的是( )
A.B.C.D.
【答案】D
【分析】将问题转化为与有两个交点,数形结合即可判断A选项,并求出的取值范围;利用极值点偏移构造新函数,结合,即可判断D选项;对进行变形,利用表示,结合原不等式构造新函数,再求导确定最值即可判断B选项;由,结合的取值范围,即可判断C选项.
【详解】对于A,因为函数有两个零点,所以方程有两个根,
即,即与有两个交点,设,所以,
当时,解得:,此时函数单调递增,当时,解得:,此时函数单调递减,
所以是函数定义域内的唯一极大值点,则,
当时,恒成立,此时,当时,,此时,当时,,此时,画出函数图象如下图所示:
结合图象可得当时,与有两个交点,即函数有两个零点,故A选项正确;
对于D,因为,结合图像可知,因为,由可得,由可得,所以函数的单调递增区间为,单调递减区间为,则必有,则由得,,令,其中
则,则函数在上单调递减,所以,即,又,可得:,因为函数的单调递减区间为,所以,即
,故D选项错误;
对于B,,两式相减有,要证,即证,
又,即证:,又,考虑函数和函数的图象,如下图:
将的图象沿作对称变换,得,
令,且
设,则,
,当时,有;当时,有,
即在时单调递增,在时单调递减,,则在上恒成立,
在上单调递减,又,当时,,时,,
即当时,,即,,
当时,,即,,
又,即,,即,故B选项正确;
对于C,因为,所以,又因为,则,所以,又,可得,故C选项正确.故选:D.
3.在关于的不等式(其中为自然对数的底数)的解集中,有且仅有两个大于2的整数,则实数的取值范围为( )
A.B.
C.D.
【答案】D
【分析】将不等式转化为,分别研究两个函数的性质,确定的取值范围,构造函数,利用放缩法进一步缩小的取值范围,列出不等式组,求出结果.
【详解】由,化简得:,
设,,则原不等式即为.若,则当时,,,
原不等式的解集中有无数个大于2的整数,∴.∵,,∴.
当,即时,设,则.
设,则在单调递减,所以,所以在单调递减,∴,
∴当时,,∴在上为减函数,即,
∴当时,不等式恒成立,原不等式的解集中没有大于2的整数.
要使原不等式的解集中有且仅有两个大于2的整数,则,即,解得.
则实数的取值范围为.故选:D
4.若函数存在零点,则的最小值为( )
A.B.C.D.
【答案】B
【分析】函数存在零点,转化为方程在内有解,设函数,则有解,得到在内有解,问题转化为求在上的最小值,利用导数分析函数的单调性,可求函数的最小值.
【详解】由得,
设,则,∴在上单调递增,
∴,∴,,,即.
所以存在零点等价于方程有解,令,则,
当时,;当时,,所以在上为减函数,在上为增函数,
所以.故选:B
题型十:三个零点型求参
1.已知方程有4个不同的实数根,分别记为,则的取值范围为( )
A.B.C.D.
【答案】A
【分析】将问题转化为,进而构造函数,求导确定函数的单调性,结合二次方程根的分布可得,进而可求解.
【详解】易知不是方程的根,故当时,可化为,
令,得.设,则,令,可得或,令,可得,故在和上单调递减,在上单调递增,,
作出的大致图象,如图,数形结合可得方程有两个不相等的实数根,设为,,
则,且,则,解得,不妨设,
则,
由,可得.故选:A.
2.已知函数,()的三个零点分别为,,,其中,的取值范围为()
A.B.
C.D.
【答案】D
【分析】构造,结合零点个数及单调性求出,求出且,利用基本不等式得到,从而得到答案.
【详解】∵,令,即,()
令,(),则,则,(),
令,(),要想除1外再有两个零点,则在上不单调,
则,解得:或,当时,在恒成立,
则在单调递增,不可能有两个零点,当时,设,即的两根为,且,
则有,故,令,解得:或,令,解得:,
所以在,上单调递增,在上单调递减,因为,所以,
又因为,若,则,因为,所以,
所以,
因为,故.
检验:当时,(),,此时在上单调递增,又,即,此时为临界情况,;
综上:的取值范围为.故选:D.
3.已知函数的三个零点分别为,其中,则的取值范围为( )
A.B.C.D.
【答案】C
【分析】对函数进行整理,构造,结合零点个数及单调性求出,求出且,利用基本不等式得到,从而得到答案.
【详解】,显然,令,(),即,()令,(),则
,(),
令,(),
要想除1外再有两个零点,则在上不单调,则,解得:或,
当时,在恒成立,则在单调递增,不可能有两个零点,舍去
当时,设即的两根为,且,则有,故,
令,解得:或,令,解得:,
所以在,上单调递增,在上单调递减,
因为,所以,
又因为,若,则,因为,所以,
所以
,因为,所以,故.
检验:当时,(),,此时在上单调递增,又,即,此时为临界情况,
综上:的取值范围为.故选:C
4.已知函数有三个零点、、且,则的取值范围是( )
A.B.C.D.
【答案】D
【分析】令,将原函数的零点转化为方程的根,令,转化为,再令,得到使时的根的个数,再分类讨论的范围与根的关系,结合函数与方程性质及零点的关系即可得.
【详解】令,得,整理得,
令,原方程化为,设, 则,令,解得,且,当时,,则单调递增,当时,,则单调递减,
则在时,有最大值为,则当时,有一个解,当时,有两个解,
当时,有一个解,当时,无解,因为原方程为,
由题可知有三个零点,因此方程有两个不等实根、,设,则有,,
若,则,故舍去,若,则,,
有,即有,,代入得,矛盾,故舍去,若则,,
,设,则,得到,
所以.故选:D.
题型十一:多参:凸凹反转型
1.已知正数满足,则( )
A.B.C.1D.
【答案】A
【分析】不等式可化为,分别构造函数,利用导数求出函数的最大、最小值,由不等式左边最小值等于右边的最大值,建立方程即可得解.
【详解】由,
设,则,
当时,,当时,,
所以在上单调递减,在上单调递增,
则,故,
当且仅当,即时取等号;
设,则,
当时,当时,
所以在上单调递增,在上单调递减,
所以,故,
当且仅当时取等号,又,则,
此时,则.故选:A
2.已知大于1的正数,满足,则正整数的最大值为( )
A.7B.8C.9D.11
【答案】C
【分析】等价于,令,,分别求,的导数,判断函数的单调性,可求得有最大值,有最小值,根据题意,即求,代入为,等价于,令,即求的最大的正整数.对求导求单调性,可知单调递减,代入数值计算即可求出结果.
解:由题干条件可知:等价于,
令,,则 , ,
当时,,当时,
所以在上单调递增,在上单调递减,则有最大值.
令,,则,当时,此题无解,所以,
则,当,当,
所以在上单调递减,在上单调递增,则有最小值.
若成立,只需,即,即,
两边取对数可得:.时,等式成立,当时,有,
令,本题即求的最大的正整数.
恒成立,则在上单调递减,
,,,
所以的最大正整数为9.。故选:C.
3.已知实数,满足,则的值为
A.B.C.D.
【答案】A
【分析】
设,,得,变形为,令,,求导求最值得,结合取等条件求出x,y即可
【详解】
设,,则
,
令,(m)=m0,m>1,(m)1,(m)
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