題目列表(包括答案和解析)
已知函數(shù)f(x)=ex-ax,其中a>0.
(1)若對一切x∈R,f(x) 1恒成立,求a的取值集合;
(2)在函數(shù)f(x)的圖像上去定點(diǎn)A(x1, f(x1)),B(x2, f(x2))(x1<x2),記直線AB的斜率為k,證明:存在x0∈(x1,x2),使恒成立.
【解析】解:令.
當(dāng)時單調(diào)遞減;當(dāng)時單調(diào)遞增,故當(dāng)時,取最小值
于是對一切恒成立,當(dāng)且僅當(dāng). 、
令則
當(dāng)時,單調(diào)遞增;當(dāng)時,單調(diào)遞減.
故當(dāng)時,取最大值.因此,當(dāng)且僅當(dāng)時,①式成立.
綜上所述,的取值集合為.
(Ⅱ)由題意知,令則
令,則.當(dāng)時,單調(diào)遞減;當(dāng)時,單調(diào)遞增.故當(dāng),即
從而,又
所以因?yàn)楹瘮?shù)在區(qū)間上的圖像是連續(xù)不斷的一條曲線,所以存在使即成立.
【點(diǎn)評】本題考查利用導(dǎo)函數(shù)研究函數(shù)單調(diào)性、最值、不等式恒成立問題等,考查運(yùn)算能力,考查分類討論思想、函數(shù)與方程思想等數(shù)學(xué)方法.第一問利用導(dǎo)函數(shù)法求出取最小值對一切x∈R,f(x) 1恒成立轉(zhuǎn)化為從而得出求a的取值集合;第二問在假設(shè)存在的情況下進(jìn)行推理,然后把問題歸結(jié)為一個方程是否存在解的問題,通過構(gòu)造函數(shù),研究這個函數(shù)的性質(zhì)進(jìn)行分析判斷.
已知,函數(shù)(其中為自然對數(shù)的底數(shù)).
(Ⅰ)求函數(shù)在區(qū)間上的最小值;
(Ⅱ)設(shè)數(shù)列的通項(xiàng),是前項(xiàng)和,證明:.
【解析】本試題主要考查導(dǎo)數(shù)在研究函數(shù)中的運(yùn)用,求解函數(shù)給定區(qū)間的最值問題,以及能結(jié)合數(shù)列的相關(guān)知識,表示數(shù)列的前n項(xiàng)和,同時能構(gòu)造函數(shù)證明不等式的數(shù)學(xué)思想。是一道很有挑戰(zhàn)性的試題。
已知函數(shù),,k為非零實(shí)數(shù).
(Ⅰ)設(shè)t=k2,若函數(shù)f(x),g(x)在區(qū)間(0,+∞)上單調(diào)性相同,求k的取值范圍;
(Ⅱ)是否存在正實(shí)數(shù)k,都能找到t∈[1,2],使得關(guān)于x的方程f(x)=g(x)在[1,5]上有且僅有一個實(shí)數(shù)根,且在[-5,-1]上至多有一個實(shí)數(shù)根.若存在,請求出所有k的值的集合;若不存在,請說明理由.
【解析】本試題考查了運(yùn)用導(dǎo)數(shù)來研究函數(shù)的單調(diào)性,并求解參數(shù)的取值范圍。與此同時還能對于方程解的問題,轉(zhuǎn)化為圖像與圖像的交點(diǎn)問題來長處理的數(shù)學(xué)思想的運(yùn)用。
同學(xué)們學(xué)習(xí)了《必修1》的函數(shù)一章,初步掌握了研究函數(shù)的一些基本方法。在下面的學(xué)習(xí)中我們將接觸三角函數(shù),比如我們要學(xué)習(xí)“正弦三角函數(shù)y=sinx”,請你談?wù)勀阆霃哪菐讉方面來研究這個函數(shù)。(可類比研究指數(shù)函數(shù)與對數(shù)函數(shù)的方法,至少說出4個方面)
1、
2、
3、
4、
a |
x |
a |
a |
2b |
x |
c |
x2 |
a |
x |
a |
x2 |
1 |
x |
1 |
x2 |
1 |
2 |
1.不改變f(x)值域,即不能縮小原函數(shù)定義域。選項(xiàng)B,C,D均縮小了的定義域,故選A。
2.先作出f(x,y)=0關(guān)于軸對稱的函數(shù)的圖象,即為函數(shù)f(-x,y)=0的圖象,又
f(2-x,y)=0即為,即由f(-x,y)=0向右平移2個單位。故選C。
3.命題p為真時,即真數(shù)部分能夠取到大于零的所有實(shí)數(shù),故二次函數(shù)的判別式,從而;命題q為真時,。
若p或q為真命題,p且q為假命題,故p和q中只有一個是真命題,一個是假命題。
若p為真,q為假時,無解;若p為假,q為真時,結(jié)果為1<a<2,故選C.
4.圖像法解方程,也可代入各區(qū)間的一個數(shù)(特值法或代入法),選C;
5.函數(shù)f(x)的對稱軸為2,結(jié)合其單調(diào)性,選A;
6.從反面考慮,注意應(yīng)用特例,選B;
7.設(shè)tan=x (x>0),則+=,解出x=2,再用萬能公式,選A;
8.利用是關(guān)于n的一次函數(shù),設(shè)S=S=m,=x,則(,p)、(,q)、
(x,p+q)在同一直線上,由兩點(diǎn)斜率相等解得x=0,則答案:0;
9.設(shè)cosx=t,t∈[-1,1],則a=t-t-1∈[-,1],所以答案:[-,1];
10.設(shè)高h(yuǎn),由體積解出h=2,答案:24;
11.設(shè)長x,則寬,造價y=4×120+4x×80+×80≥1760,答案:1760。
12.運(yùn)用條件知:=2,且
==16
13.依題意可知,從而可知,所以有
,又為正整數(shù),取,則
,所以,從而,所以,又,所以,因此有最小值為。
下面可證時,,從而,所以, 又,所以,所以,綜上可得:的最小值為11。
14.分析:這是有關(guān)函數(shù)定義域、值域的問題,題目是逆向給出的,解好本題要運(yùn)用復(fù)合函數(shù),把f(x)分解為u=ax+2x+1和y=lgu 并結(jié)合其圖象性質(zhì)求解.
切實(shí)數(shù)x恒成立. a=0或a<0不合題意,
解得a>1.
當(dāng)a<0時不合題意; a=0時,u=2x+1,u能取遍一切正實(shí)數(shù);
a>0時,其判別式Δ=22-4×a×1≥0,解得0<a≤1.
所以當(dāng)0≤a≤1時f(x)的值域是R.
15.分析:此問題由于常見的思維定勢,易把它看成關(guān)于x的不等式討論。然而,若變換一個角度以m為變量,即關(guān)于m的一次不等式(x-1)m-(2x-1)<0在[-2,2]上恒成立的問題。對此的研究,設(shè)f(m)=(x-1)m-(2x-1),則問題轉(zhuǎn)化為求一次函數(shù)(或常數(shù)函數(shù))f(m)的值在[-2,2]內(nèi)恒為負(fù)值時參數(shù)x應(yīng)該滿足的條件。
解:問題可變成關(guān)于m的一次不等式:(x-1)m-(2x-1)<0在[-2,2] 恒成立,設(shè)f(m)=(x-1)m-(2x-1), 則
解得x∈(,)
說明 本題的關(guān)鍵是變換角度,以參數(shù)m作為自變量而構(gòu)造函數(shù)式,不等式問題變成函數(shù)在閉區(qū)間上的值域問題。本題有別于關(guān)于x的不等式2x-1>m(x-1)的解集是[-2,2]時求m的值、關(guān)于x的不等式2x-1>m(x-1)在[-2,2]上恒成立時求m的范圍。
一般地,在一個含有多個變量的數(shù)學(xué)問題中,確定合適的變量和參數(shù),從而揭示函數(shù)關(guān)系,使問題更明朗化;蛘吆袇(shù)的函數(shù)中,將函數(shù)自變量作為參數(shù),而參數(shù)作為函數(shù),更具有靈活性,從而巧妙地解決有關(guān)問題。
16.分析: ①問利用公式a與S建立不等式,容易求解d的范圍;②問利用S是n的二次函數(shù),將S中哪一個值最大,變成求二次函數(shù)中n為何值時S取最大值的函數(shù)最值問題。
解:① 由a=a+2d=12,得到a=12-2d,所以
S=12a+66d=12(12-2d)+66d=144+42d>0,
S=13a+78d=13(12-2d)+78d=156+52d<0。
解得:-<d<-3。
② S=na+n(n1-1)d=n(12-2d)+n(n-1)d
=[n-(5-)]-[(5-)]
因?yàn)閐<0,故[n-(5-)]最小時,S最大。由-<d<-3得6<(5-)<6.5,故正整數(shù)n=6時[n-(5-)]最小,所以S最大。
說明: 數(shù)列的通項(xiàng)公式及前n項(xiàng)和公式實(shí)質(zhì)上是定義在自然數(shù)集上的函數(shù),因此可利用函數(shù)思想來分析或用函數(shù)方法來解決數(shù)列問題。也可以利用方程的思想,設(shè)出未知的量,建立等式關(guān)系即方程,將問題進(jìn)行算式化,從而簡潔明快。由次可見,利用函數(shù)與方程的思想來解決問題,要求靈活地運(yùn)用、巧妙的結(jié)合,發(fā)展了學(xué)生思維品質(zhì)的深刻性、獨(dú)創(chuàng)性。
本題的另一種思路是尋求a>0、a<0 ,即:由d<0知道a>a>…>a,由S=13a<0得a<0,由S=6(a+a)>0得a>0。所以,在S、S、…、S中,S的值最大。
17.分析:異面直線PB和AC的距離可看成求直線PB上任意一點(diǎn)到AC的距離的最小值,從而設(shè)定變量,建立目標(biāo)函數(shù)而求函數(shù)最小值。
M
A
H
B
D C
解:在PB上任取一點(diǎn)M,作MD⊥AC于D,MH⊥AB于H,
設(shè)MH=x,則MH⊥平面ABC,AC⊥HD 。
∴MD=x+[(2r-x)sinθ]=(sin+1)x-4rsinθx+4rsinθ=(sinθ+1)[x-]+
即當(dāng)x=時,MD取最小值為兩異面直線的距離。
說明:本題巧在將立體幾何中“異面直線的距離”變成“求異面直線上兩點(diǎn)之間距離的最小值”,并設(shè)立合適的變量將問題變成代數(shù)中的“函數(shù)問題”。一般地,對于求最大值、最小值的實(shí)際問題,先將文字說明轉(zhuǎn)化成數(shù)學(xué)語言后,再建立數(shù)學(xué)模型和函數(shù)關(guān)系式,然后利用函數(shù)性質(zhì)、重要不等式和有關(guān)知識進(jìn)行解答。比如再現(xiàn)性題組第8題就是典型的例子。
18.分析:已知了一個積式,考慮能否由其它已知得到一個和式,再用方程思想求解。
解: 由A、B、C成等差數(shù)列,可得B=60°;
由△ABC中tanA+tanB+tanC=tanA?tanB?tanC,得
tanA+tanC=tanB(tanA?tanC-1)= (1+)
設(shè)tanA、tanC是方程x-(+3)x+2+=0的兩根,解得x=1,x=2+
設(shè)A<C,則tanA=1,tanC=2+, ∴A=,C=
由此容易得到a=8,b=4,c=4+4。
說明:本題的解答關(guān)鍵是利用“△ABC中tanA+tanB+tanC=tanA?tanB?tanC”這一條性質(zhì)得到tanA+tanC,從而設(shè)立方程求出tanA和tanC的值,使問題得到解決。
19.分析:當(dāng)x∈(-∞,1]時f(x)=lg有意義的函數(shù)問題,轉(zhuǎn)化為1+2+4a>0在x∈(-∞,1]上恒成立的不等式問題。
解:由題設(shè)可知,不等式1+2+4a>0在x∈(-∞,1]上恒成立,
即:()+()+a>0在x∈(-∞,1]上恒成立。
設(shè)t=(), 則t≥, 又設(shè)g(t)=t+t+a,其對稱軸為t=-
∴ t+t+a=0在[,+∞)上無實(shí)根, 即 g()=()++a>0,得a>-
所以a的取值范圍是a>-。
說明:對于不等式恒成立,引入新的參數(shù)化簡了不等式后,構(gòu)造二次函數(shù)利用函數(shù)的圖像和單調(diào)性進(jìn)行解決問題,其中也聯(lián)系到了方程無解,體現(xiàn)了方程思想和函數(shù)思想。一般地,我們在解題中要抓住二次函數(shù)及圖像、二次不等式、二次方程三者之間的緊密聯(lián)系,將問題進(jìn)行相互轉(zhuǎn)化。
在解決不等式()+()+a>0在x∈(-∞,1]上恒成立的問題時,也可使用“分離參數(shù)法”: 設(shè)t=(), t≥,則有a=-t-t∈(-∞,-],所以a的取值范圍是a>-。其中最后得到a的范圍,是利用了二次函數(shù)在某區(qū)間上值域的研究,也可屬應(yīng)用“函數(shù)思想”。
20.解:f(x)=cosqsinx-(sinxcosq-cosxsinq)+(tanq-2)sinx-sinq
=sinqcosx+(tanq-2)sinx-sinq
因?yàn)?i>f(x)是偶函數(shù),
所以對任意xÎR,都有f(-x)=f(x),
即sinqcos(-x)+(tanq-2)sin(-x)-sinq=sinqcosx+(tanq-2)sinx-sinq,
即(tanq-2)sinx=0,
所以tanq=2
由
解得或
此時,f(x)=sinq(cosx-1).
當(dāng)sinq=時,f(x)=(cosx-1)最大值為0,不合題意最小值為0,舍去;
當(dāng)sinq=時,f(x)=(cosx-1)最小值為0,
當(dāng)cosx=-1時,f(x)有最大值為,
自變量x的集合為{x|x=2kp+p,kÎZ}.
21.解:(1);.,
若上是增函數(shù),則恒成立,即
若上是減函數(shù),則恒成立,這樣的不存在.
綜上可得:.
(2)(證法一)設(shè),由得,于是有,(1)-(2)得:,化簡可得
,,,故,即有.
(證法二)假設(shè),不妨設(shè),由(1)可知在
上單調(diào)遞增,故,
這與已知矛盾,故原假設(shè)不成立,即有.
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