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2/2專題17導(dǎo)數(shù)與函數(shù)的極值、最值(新高考專用)目錄目錄【知識(shí)梳理】 2【真題自測(cè)】 2【考點(diǎn)突破】 10【考點(diǎn)1】根據(jù)函數(shù)圖象判斷極值 10【考點(diǎn)2】求已知函數(shù)的極值 17【考點(diǎn)3】由函數(shù)的極值求參數(shù) 23【考點(diǎn)4】利用導(dǎo)數(shù)求函數(shù)的最值 31【分層檢測(cè)】 37【基礎(chǔ)篇】 37【能力篇】 49【培優(yōu)篇】 53考試要求:1.借助函數(shù)圖象,了解函數(shù)在某點(diǎn)取得極值的必要和充分條件.2.會(huì)用導(dǎo)數(shù)求函數(shù)的極大值、極小值.3.會(huì)求閉區(qū)間上函數(shù)的最大值、最小值.知識(shí)梳理知識(shí)梳理1.函數(shù)的極值(1)函數(shù)的極小值:函數(shù)y=f(x)在點(diǎn)x=a的函數(shù)值f(a)比它在點(diǎn)x=a附近其他點(diǎn)的函數(shù)值都小,f′(a)=0;而且在點(diǎn)x=a附近的左側(cè)f′(x)<0,右側(cè)f′(x)>0.則a叫做函數(shù)y=f(x)的極小值點(diǎn),f(a)叫做函數(shù)y=f(x)的極小值.(2)函數(shù)的極大值:函數(shù)y=f(x)在點(diǎn)x=b的函數(shù)值f(b)比它在點(diǎn)x=b附近其他點(diǎn)的函數(shù)值都大,f′(b)=0;而且在點(diǎn)x=b附近的左側(cè)f′(x)>0,右側(cè)f′(x)<0.則b叫做函數(shù)y=f(x)的極大值點(diǎn),f(b)叫做函數(shù)y=f(x)的極大值.(3)極小值點(diǎn)、極大值點(diǎn)統(tǒng)稱為極值點(diǎn),極小值和極大值統(tǒng)稱為極值.2.函數(shù)的最大(小)值(1)函數(shù)f(x)在區(qū)間[a,b]上有最值的條件:如果在區(qū)間[a,b]上函數(shù)y=f(x)的圖象是一條連續(xù)不斷的曲線,那么它必有最大值和最小值.(2)求y=f(x)在區(qū)間[a,b]上的最大(小)值的步驟:①求函數(shù)y=f(x)在區(qū)間(a,b)上的極值;②將函數(shù)y=f(x)的各極值與端點(diǎn)處的函數(shù)值f(a),f(b)比較,其中最大的一個(gè)是最大值,最小的一個(gè)是最小值.1.求最值時(shí),應(yīng)注意極值點(diǎn)和所給區(qū)間的關(guān)系,關(guān)系不確定時(shí),需要分類討論,不可想當(dāng)然認(rèn)為極值就是最值.2.函數(shù)最值是“整體”概念,而函數(shù)極值是“局部”概念,極大值與極小值之間沒(méi)有必然的大小關(guān)系.真題自測(cè)真題自測(cè)一、單選題1.(2022·全國(guó)·高考真題)當(dāng)時(shí),函數(shù)取得最大值,則(
)A. B. C. D.12.(2022·全國(guó)·高考真題)已知正四棱錐的側(cè)棱長(zhǎng)為l,其各頂點(diǎn)都在同一球面上.若該球的體積為,且,則該正四棱錐體積的取值范圍是(
)A. B. C. D.3.(2021·全國(guó)·高考真題)設(shè),若為函數(shù)的極大值點(diǎn),則(
)A. B. C. D.二、多選題4.(2023·全國(guó)·高考真題)若函數(shù)既有極大值也有極小值,則(
).A. B. C. D.5.(2023·全國(guó)·高考真題)已知函數(shù)的定義域?yàn)?,,則(
).A. B.C.是偶函數(shù) D.為的極小值點(diǎn)6.(2022·全國(guó)·高考真題)已知函數(shù),則(
)A.有兩個(gè)極值點(diǎn) B.有三個(gè)零點(diǎn)C.點(diǎn)是曲線的對(duì)稱中心 D.直線是曲線的切線三、填空題7.(2022·全國(guó)·高考真題)已知和分別是函數(shù)(且)的極小值點(diǎn)和極大值點(diǎn).若,則a的取值范圍是.8.(2021·全國(guó)·高考真題)函數(shù)的最小值為.參考答案:1.B【分析】根據(jù)題意可知,即可解得,再根據(jù)即可解出.【詳解】因?yàn)楹瘮?shù)定義域?yàn)?,所以依題可知,,,而,所以,即,所以,因此函數(shù)在上遞增,在上遞減,時(shí)取最大值,滿足題意,即有.故選:B.2.C【分析】設(shè)正四棱錐的高為,由球的截面性質(zhì)列方程求出正四棱錐的底面邊長(zhǎng)與高的關(guān)系,由此確定正四棱錐體積的取值范圍.【詳解】∵球的體積為,所以球的半徑,[方法一]:導(dǎo)數(shù)法設(shè)正四棱錐的底面邊長(zhǎng)為,高為,則,,所以,所以正四棱錐的體積,所以,當(dāng)時(shí),,當(dāng)時(shí),,所以當(dāng)時(shí),正四棱錐的體積取最大值,最大值為,又時(shí),,時(shí),,所以正四棱錐的體積的最小值為,所以該正四棱錐體積的取值范圍是.故選:C.[方法二]:基本不等式法由方法一故所以當(dāng)且僅當(dāng)取到,當(dāng)時(shí),得,則當(dāng)時(shí),球心在正四棱錐高線上,此時(shí),,正四棱錐體積,故該正四棱錐體積的取值范圍是3.D【分析】先考慮函數(shù)的零點(diǎn)情況,注意零點(diǎn)左右附近函數(shù)值是否變號(hào),結(jié)合極大值點(diǎn)的性質(zhì),對(duì)進(jìn)行分類討論,畫出圖象,即可得到所滿足的關(guān)系,由此確定正確選項(xiàng).【詳解】若,則為單調(diào)函數(shù),無(wú)極值點(diǎn),不符合題意,故.有和兩個(gè)不同零點(diǎn),且在左右附近是不變號(hào),在左右附近是變號(hào)的.依題意,a為函數(shù)的極大值點(diǎn),在左右附近都是小于零的.當(dāng)時(shí),由,,畫出的圖象如下圖所示:
由圖可知,,故.當(dāng)時(shí),由時(shí),,畫出的圖象如下圖所示:
由圖可知,,故.綜上所述,成立.故選:D【點(diǎn)睛】本小題主要考查三次函數(shù)的圖象與性質(zhì),利用數(shù)形結(jié)合的數(shù)學(xué)思想方法可以快速解答.4.BCD【分析】求出函數(shù)的導(dǎo)數(shù),由已知可得在上有兩個(gè)變號(hào)零點(diǎn),轉(zhuǎn)化為一元二次方程有兩個(gè)不等的正根判斷作答.【詳解】函數(shù)的定義域?yàn)椋髮?dǎo)得,因?yàn)楹瘮?shù)既有極大值也有極小值,則函數(shù)在上有兩個(gè)變號(hào)零點(diǎn),而,因此方程有兩個(gè)不等的正根,于是,即有,,,顯然,即,A錯(cuò)誤,BCD正確.故選:BCD5.ABC【分析】方法一:利用賦值法,結(jié)合函數(shù)奇偶性的判斷方法可判斷選項(xiàng)ABC,舉反例即可排除選項(xiàng)D.方法二:選項(xiàng)ABC的判斷與方法一同,對(duì)于D,可構(gòu)造特殊函數(shù)進(jìn)行判斷即可.【詳解】方法一:因?yàn)?,?duì)于A,令,,故正確.對(duì)于B,令,,則,故B正確.對(duì)于C,令,,則,令,又函數(shù)的定義域?yàn)?,所以為偶函?shù),故正確,對(duì)于D,不妨令,顯然符合題設(shè)條件,此時(shí)無(wú)極值,故錯(cuò)誤.方法二:因?yàn)椋瑢?duì)于A,令,,故正確.對(duì)于B,令,,則,故B正確.對(duì)于C,令,,則,令,又函數(shù)的定義域?yàn)椋詾榕己瘮?shù),故正確,對(duì)于D,當(dāng)時(shí),對(duì)兩邊同時(shí)除以,得到,故可以設(shè),則,當(dāng)肘,,則,令,得;令,得;故在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增,因?yàn)闉榕己瘮?shù),所以在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減,
顯然,此時(shí)是的極大值,故D錯(cuò)誤.故選:.6.AC【分析】利用極值點(diǎn)的定義可判斷A,結(jié)合的單調(diào)性、極值可判斷B,利用平移可判斷C;利用導(dǎo)數(shù)的幾何意義判斷D.【詳解】由題,,令得或,令得,所以在,上單調(diào)遞增,上單調(diào)遞減,所以是極值點(diǎn),故A正確;因,,,所以,函數(shù)在上有一個(gè)零點(diǎn),當(dāng)時(shí),,即函數(shù)在上無(wú)零點(diǎn),綜上所述,函數(shù)有一個(gè)零點(diǎn),故B錯(cuò)誤;令,該函數(shù)的定義域?yàn)?,,則是奇函數(shù),是的對(duì)稱中心,將的圖象向上移動(dòng)一個(gè)單位得到的圖象,所以點(diǎn)是曲線的對(duì)稱中心,故C正確;令,可得,又,當(dāng)切點(diǎn)為時(shí),切線方程為,當(dāng)切點(diǎn)為時(shí),切線方程為,故D錯(cuò)誤.故選:AC.7.【分析】法一:依題可知,方程的兩個(gè)根為,即函數(shù)與函數(shù)的圖象有兩個(gè)不同的交點(diǎn),構(gòu)造函數(shù),利用指數(shù)函數(shù)的圖象和圖象變換得到的圖象,利用導(dǎo)數(shù)的幾何意義求得過(guò)原點(diǎn)的切線的斜率,根據(jù)幾何意義可得出答案.【詳解】[方法一]:【最優(yōu)解】轉(zhuǎn)化法,零點(diǎn)的問(wèn)題轉(zhuǎn)為函數(shù)圖象的交點(diǎn)因?yàn)椋苑匠痰膬蓚€(gè)根為,即方程的兩個(gè)根為,即函數(shù)與函數(shù)的圖象有兩個(gè)不同的交點(diǎn),因?yàn)榉謩e是函數(shù)的極小值點(diǎn)和極大值點(diǎn),所以函數(shù)在和上遞減,在上遞增,所以當(dāng)時(shí),,即圖象在上方當(dāng)時(shí),,即圖象在下方,圖象顯然不符合題意,所以.令,則,設(shè)過(guò)原點(diǎn)且與函數(shù)的圖象相切的直線的切點(diǎn)為,則切線的斜率為,故切線方程為,則有,解得,則切線的斜率為,因?yàn)楹瘮?shù)與函數(shù)的圖象有兩個(gè)不同的交點(diǎn),所以,解得,又,所以,綜上所述,的取值范圍為.[方法二]:【通性通法】構(gòu)造新函數(shù),二次求導(dǎo)=0的兩個(gè)根為因?yàn)榉謩e是函數(shù)的極小值點(diǎn)和極大值點(diǎn),所以函數(shù)在和上遞減,在上遞增,設(shè)函數(shù),則,若,則在上單調(diào)遞增,此時(shí)若,則在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增,此時(shí)若有和分別是函數(shù)且的極小值點(diǎn)和極大值點(diǎn),則,不符合題意;若,則在上單調(diào)遞減,此時(shí)若,則在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減,令,則,此時(shí)若有和分別是函數(shù)且的極小值點(diǎn)和極大值點(diǎn),且,則需滿足,,即故,所以.【整體點(diǎn)評(píng)】法一:利用函數(shù)的零點(diǎn)與兩函數(shù)圖象交點(diǎn)的關(guān)系,由數(shù)形結(jié)合解出,突出“小題小做”,是該題的最優(yōu)解;法二:通過(guò)構(gòu)造新函數(shù),多次求導(dǎo)判斷單調(diào)性,根據(jù)極值點(diǎn)的大小關(guān)系得出不等式,解出即可,該法屬于通性通法.8.1【分析】由解析式知定義域?yàn)椋懻?、、,并結(jié)合導(dǎo)數(shù)研究的單調(diào)性,即可求最小值.【詳解】由題設(shè)知:定義域?yàn)?,∴?dāng)時(shí),,此時(shí)單調(diào)遞減;當(dāng)時(shí),,有,此時(shí)單調(diào)遞減;當(dāng)時(shí),,有,此時(shí)單調(diào)遞增;又在各分段的界點(diǎn)處連續(xù),∴綜上有:時(shí),單調(diào)遞減,時(shí),單調(diào)遞增;∴故答案為:1.考點(diǎn)突破考點(diǎn)突破【考點(diǎn)1】根據(jù)函數(shù)圖象判斷極值一、單選題1.(21-22高三·北京西城·開學(xué)考試)如圖所示,已知直線與曲線相切于兩點(diǎn),函數(shù),則對(duì)函數(shù)描述正確的是(
)A.有極小值點(diǎn),沒(méi)有極大值點(diǎn) B.有極大值點(diǎn),沒(méi)有極小值點(diǎn)C.至少有兩個(gè)極小值點(diǎn)和一個(gè)極大值點(diǎn) D.至少有一個(gè)極小值點(diǎn)和兩個(gè)極大值點(diǎn)2.(21-22高二下·北京西城·期末)設(shè)函數(shù)的極小值為-8,其導(dǎo)函數(shù)的圖象過(guò)點(diǎn)(-2,0),如圖所示,則=(
)A. B.C. D.二、多選題3.(2022·山東臨沂·模擬預(yù)測(cè))設(shè)函數(shù),其中R,則(
)A.當(dāng)時(shí),有2個(gè)極值點(diǎn)B.當(dāng)時(shí)有1個(gè)極值點(diǎn)C.當(dāng)時(shí),有0個(gè)極值點(diǎn).D.若,成立,則4.(2023·湖北武漢·模擬預(yù)測(cè))已知函數(shù)和的圖像都是上連續(xù)不斷的曲線,如果,當(dāng)且僅當(dāng)時(shí),那么下列情形可能出現(xiàn)的是(
)A.1是的極大值,也是的極大值 B.1是的極大值,也是的極小值C.1是的極小值,也是的極小值 D.1是的極小值,也是的極大值三、填空題5.(2021·四川成都·模擬預(yù)測(cè))已知函數(shù)的定義域?yàn)椋洳糠肿宰兞颗c函數(shù)值的對(duì)應(yīng)情況如表:x0245312.513的導(dǎo)函數(shù)的圖象如圖所示.給出下列四個(gè)結(jié)論:①在區(qū)間上單調(diào)遞增;②有2個(gè)極大值點(diǎn);③的值域?yàn)?;④如果時(shí),的最小值是1,那么t的最大值為4.其中,所有正確結(jié)論的序號(hào)是.6.(2023·陜西寶雞·二模)若函數(shù)無(wú)極值點(diǎn),則實(shí)數(shù)a的取值范圍是.參考答案:1.C【分析】由題設(shè),令與切點(diǎn)橫坐標(biāo)為且,由圖存在使,則有三個(gè)不同零點(diǎn),結(jié)合圖象判斷的符號(hào),進(jìn)而確定單調(diào)性,即可確定答案.【詳解】由題設(shè),,則,又直線與曲線相切于兩點(diǎn)且橫坐標(biāo)為且,所以的兩個(gè)零點(diǎn)為,由圖知:存在使,綜上,有三個(gè)不同零點(diǎn),由圖:上,上,上,上,所以在上遞減,上遞增,上遞減,上遞增.故至少有兩個(gè)極小值點(diǎn)和一個(gè)極大值點(diǎn).故選:C.2.B【分析】由題設(shè),根據(jù)所過(guò)的點(diǎn)可得,結(jié)合圖象求出極小值點(diǎn)并代入求參數(shù),即可得解析式,注意驗(yàn)證所得參數(shù)是否符合題設(shè).【詳解】由題設(shè),,則,故,所以,令,可得或,由圖知:且處有極小值,所以,即,,經(jīng)驗(yàn)證滿足題設(shè),故.故選:B3.BD【分析】求導(dǎo),記,結(jié)合圖象討論可知函數(shù)的單調(diào)性,結(jié)合分析可得答案.【詳解】的定義域?yàn)楫?dāng)時(shí),單調(diào)遞增,顯然無(wú)極值,故A錯(cuò)誤;記由,即,解得所以當(dāng)時(shí),,即,所以在定義域內(nèi)單調(diào)遞增,此時(shí)無(wú)極值,當(dāng)或時(shí),記的兩根為,且則時(shí),因?yàn)椋杂蓤D可知?jiǎng)t時(shí),,單調(diào)遞增,時(shí),,單調(diào)遞減所以此時(shí)在處有極大值,故B正確;當(dāng)時(shí),因?yàn)?,由圖可知或時(shí),,時(shí),,所以在處有極大值,在處有極小值,故C錯(cuò)誤;當(dāng)時(shí),因?yàn)?,由圖可知時(shí),時(shí),所以在上單調(diào)遞減,在單調(diào)遞增因?yàn)椋杂缮峡芍?,成立,必然有在上單調(diào)遞增,所以,故D正確.故選:BD4.ABC【分析】由題意構(gòu)造函數(shù)圖象滿足題干依次判定選項(xiàng)即可.【詳解】對(duì)于A選項(xiàng),構(gòu)造如圖所示圖象,則A選項(xiàng)正確;
對(duì)于B選項(xiàng),構(gòu)造如圖所示圖象,則B選項(xiàng)正確;
對(duì)于C選項(xiàng),構(gòu)造如圖所示圖象,則C選項(xiàng)正確;
對(duì)于D選項(xiàng),因?yàn)?是的極小值,則在1的附近存在,使得,又1也是的極大值,則在1的附近存在,使得,所以在1的附近存在與,使得,不合題意,故D錯(cuò)誤.故選:ABC.5.③④【分析】畫出函數(shù)圖象,數(shù)形結(jié)合作出判斷.【詳解】根據(jù)函數(shù)的導(dǎo)函數(shù)的圖象與表格,整理出函數(shù)的大致圖象,如圖所示.對(duì)于①,在區(qū)間上單調(diào)遞減,故①錯(cuò)誤;對(duì)于②,有1個(gè)極大值點(diǎn),2個(gè)極小值點(diǎn),故②錯(cuò)誤;對(duì)于③,根據(jù)函數(shù)的極值和端點(diǎn)值可知,的值域?yàn)?,故③正確;對(duì)于④,如果時(shí),的最小值是1,那么t的最大值為4,故④正確.綜上所述,所有正確結(jié)論的序號(hào)是③④.故答案為:③④6.【分析】若函數(shù)無(wú)極值點(diǎn),則導(dǎo)數(shù)無(wú)變號(hào)零點(diǎn),令,根據(jù)的正負(fù)得出其單調(diào)性,即可根據(jù)導(dǎo)數(shù)無(wú)變號(hào)零點(diǎn)列不等式求解,即可得出答案.【詳解】,則,若函數(shù)無(wú)極值點(diǎn),則無(wú)變號(hào)零點(diǎn),令,則,當(dāng)時(shí),,,,則,則,當(dāng)時(shí),,,,則,則,則在上單調(diào)遞減,上單調(diào)遞增,即在上單調(diào)遞減,上單調(diào)遞增,在處取得最小值,若無(wú)變號(hào)零點(diǎn),則,解得:,故答案為:.反思提升:由圖象判斷函數(shù)y=f(x)的極值,要抓住兩點(diǎn):(1)由y=f′(x)的圖象與x軸的交點(diǎn),可得函數(shù)y=f(x)的可能極值點(diǎn);(2)由導(dǎo)函數(shù)y=f′(x)的圖象可以看出y=f′(x)的值的正負(fù),從而可得函數(shù)y=f(x)的單調(diào)性.兩者結(jié)合可得極值點(diǎn).【考點(diǎn)2】求已知函數(shù)的極值一、單選題1.(2024·寧夏銀川·一模)若函數(shù)在處取得極大值,則的極小值為(
)A. B. C. D.2.(2024·四川成都·二模)函數(shù),下列說(shuō)法不正確的是(
)A.當(dāng)時(shí),恒成立B.當(dāng)時(shí),存在唯一極小值點(diǎn)C.對(duì)任意在上均存在零點(diǎn)D.存在在上有且只有一個(gè)零點(diǎn)二、多選題3.(23-24高二下·江蘇南京·階段練習(xí))已知,,則(
)A.函數(shù)在上的最大值為3 B.,C.函數(shù)在上沒(méi)有零點(diǎn) D.函數(shù)的極值點(diǎn)有2個(gè)4.(2024·全國(guó)·模擬預(yù)測(cè))已知?jiǎng)t方程可能有(
)個(gè)解.A.3 B.4 C.5 D.6三、填空題5.(2023·全國(guó)·模擬預(yù)測(cè))已知定義在R上的奇函數(shù)滿足當(dāng)時(shí),(為的導(dǎo)函數(shù)),且,則的極大值為.6.(2023·西藏拉薩·一模)已知函數(shù),函數(shù)的圖象與軸的交點(diǎn)關(guān)于軸對(duì)稱,當(dāng)時(shí),函數(shù);當(dāng)函數(shù)有三個(gè)零點(diǎn)時(shí),函數(shù)的極大值為.參考答案:1.C【分析】由題意求出的值,進(jìn)而求出,再解出極小值即可.【詳解】因?yàn)楹瘮?shù)在處取得極大值,則,且,即,所以;所以,,令,則或,由,,,所以在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減.所以函數(shù)在處取得極大值,.故選:C.2.C【分析】對(duì)于A:代入,直接函數(shù)性質(zhì)判斷;對(duì)于B:代入,求導(dǎo)研究函數(shù)單調(diào)性來(lái)判斷;對(duì)于CD:求出在上的單調(diào)性和極值,再來(lái)判斷即可.【詳解】對(duì)于A:當(dāng)時(shí),,當(dāng)時(shí),,則,當(dāng),,則,不能取等號(hào),所以恒成立,A正確;對(duì)于B:當(dāng)時(shí),,則令,則,由選項(xiàng)A得恒成立,則在上單調(diào)遞增,又,故存在使得,所以在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增,故存在唯一極小值點(diǎn),B正確;對(duì)于CD:令,當(dāng),顯然不是零點(diǎn),當(dāng)時(shí),令,得,則令,則,當(dāng)時(shí),,單調(diào)遞減,當(dāng)時(shí),,單調(diào)遞增此時(shí)有極小值,當(dāng)時(shí),,單調(diào)遞增,當(dāng)時(shí),,單調(diào)遞減,此時(shí)有極大值,故選項(xiàng)C中任意均有零點(diǎn),錯(cuò)誤;選項(xiàng)D中,存在在上有且只有一個(gè)零點(diǎn),此時(shí),故選:C.【點(diǎn)睛】方法點(diǎn)睛:一:對(duì)于不等式恒成立問(wèn)題可以構(gòu)造函數(shù),轉(zhuǎn)化為函數(shù)最值問(wèn)題來(lái)解決;二:對(duì)于零點(diǎn)問(wèn)題,可以轉(zhuǎn)化為函數(shù)圖象的交點(diǎn)個(gè)數(shù)問(wèn)題來(lái)解決.3.AC【分析】求函數(shù)的導(dǎo)數(shù),得,.因?yàn)樵谏线f增,根據(jù)函數(shù)零點(diǎn)的存在性判斷零點(diǎn)在之間,設(shè)為,再代入計(jì)算可以求出函數(shù)在上的最值,判斷AB的真假;求的導(dǎo)數(shù),得,,利用其單調(diào)性得至多一解,可判斷D;再根據(jù)函數(shù)零點(diǎn)的存在性,可判斷C的真假.【詳解】對(duì)A,B,因?yàn)椋?所以,.設(shè),,則,因?yàn)椋栽谏虾愠闪?所以在上單調(diào)遞增,且,,所以,使得.所以在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增.又,,,因?yàn)?,所以,因?yàn)?,所?故A正確,B錯(cuò)誤;對(duì)D,又,.所以,.設(shè),則,,所以在恒成立.所以在上單調(diào)遞增,所以至多一個(gè)解,故D錯(cuò)誤;對(duì)C,又因?yàn)椋?,所以只有一解,在區(qū)間內(nèi).所以在上單調(diào)遞增,且,所以在上無(wú)零點(diǎn).故C正確.故選:AC4.ABCD【分析】方程得或,作出函數(shù)圖象,數(shù)形結(jié)合判斷解的個(gè)數(shù).【詳解】,有,當(dāng)時(shí),單調(diào)遞減;當(dāng)時(shí),單調(diào)遞增,當(dāng)時(shí),有極小值.,由二次函數(shù)的性質(zhì)可知,在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減,當(dāng)時(shí),有極大值.由的圖象如圖所示,
由得或,由圖象可知有3個(gè)解,可能有1,2,3,4個(gè)解,若,則有3個(gè)解;若,則方程可能有4,5,6,7個(gè)解.故選:ABCD.【點(diǎn)睛】方法點(diǎn)睛:函數(shù)零點(diǎn)的求解與判斷方法:(1)直接求零點(diǎn):令,如果能求出解,則有幾個(gè)解就有幾個(gè)零點(diǎn).(2)零點(diǎn)存在性定理:利用定理不僅要函數(shù)在區(qū)間上是連續(xù)不斷的曲線,且,還必須結(jié)合函數(shù)的圖象與性質(zhì)(如單調(diào)性、奇偶性)才能確定函數(shù)有多少個(gè)零點(diǎn).(3)利用圖象交點(diǎn)的個(gè)數(shù):將函數(shù)變形為兩個(gè)函數(shù)的差,畫兩個(gè)函數(shù)的圖象,看其交點(diǎn)的橫坐標(biāo)有幾個(gè)不同的值,就有幾個(gè)不同的零點(diǎn).5.4【分析】利用導(dǎo)數(shù)判斷函數(shù)單調(diào)性,并結(jié)合函數(shù)的奇偶性求解函數(shù)的極大值即可.【詳解】因?yàn)楫?dāng)時(shí),,所以,又,故.由可知,時(shí),,單調(diào)遞減,時(shí),單調(diào)遞增,故在上的極小值為,又為奇函數(shù),所以的極大值為.故答案為:46./【分析】因式分解得,然后根據(jù)零點(diǎn)互為相反數(shù)可得解析式;當(dāng)函數(shù)有三個(gè)零點(diǎn)時(shí),求出解析式后利用導(dǎo)數(shù)求極值即可.【詳解】,當(dāng)時(shí),函數(shù)有兩個(gè)零點(diǎn),其中一個(gè)為,另一個(gè)必為1,于是;當(dāng)有3個(gè)零點(diǎn)時(shí),因?yàn)楹瘮?shù)的圖象與軸的交點(diǎn)關(guān)于軸對(duì)稱,所以0是函數(shù)的零點(diǎn),從而1也是函數(shù)的零點(diǎn),于是,由,得,當(dāng)或時(shí),;當(dāng)時(shí),.所以,當(dāng)時(shí),函數(shù)有極大值,極大值為.故答案為:;.反思提升:運(yùn)用導(dǎo)數(shù)求函數(shù)f(x)極值的一般步驟:(1)確定函數(shù)f(x)的定義域;(2)求導(dǎo)數(shù)f′(x);(3)解方程f′(x)=0,求出函數(shù)定義域內(nèi)的所有根;(4)列表檢驗(yàn)f′(x)在f′(x)=0的根x0左右兩側(cè)值的符號(hào);(5)求出極值.【考點(diǎn)3】由函數(shù)的極值求參數(shù)一、單選題1.(2024·遼寧葫蘆島·一模)已知函數(shù)在上無(wú)極值,則的取值范圍是(
)A. B. C. D.2.(2024·全國(guó)·模擬預(yù)測(cè))已知函數(shù)在上恰有兩個(gè)極值點(diǎn),則實(shí)數(shù)的取值范圍是(
)A. B.C. D.二、多選題3.(2024·全國(guó)·模擬預(yù)測(cè))已知函數(shù).若過(guò)原點(diǎn)可作函數(shù)的三條切線,則(
)A.恰有2個(gè)異號(hào)極值點(diǎn) B.若,則C.恰有2個(gè)異號(hào)零點(diǎn) D.若,則4.(2024·江蘇徐州·一模)已知函數(shù),,則下列說(shuō)法正確的是(
)A.當(dāng)時(shí),有唯一零點(diǎn)B.當(dāng)時(shí),是減函數(shù)C.若只有一個(gè)極值點(diǎn),則或D.當(dāng)時(shí),對(duì)任意實(shí)數(shù),總存在實(shí)數(shù),使得三、填空題5.(2023·四川遂寧·模擬預(yù)測(cè))已知函數(shù),函數(shù)的兩相鄰對(duì)稱中心之間的距離為1,且為函數(shù)的一個(gè)極大值點(diǎn).若方程在上的所有根之和等于2024,則滿足條件中整數(shù)的值構(gòu)成的集合為6.(2024·陜西銅川·三模)若函數(shù)有兩個(gè)極值點(diǎn),則實(shí)數(shù)的取值范圍為.參考答案:1.D【分析】求導(dǎo)數(shù)確定單調(diào)性,討論x的取值范圍可得結(jié)果.【詳解】由題意得,,故,因?yàn)楹瘮?shù)在上無(wú)極值,所以在R上恒成立,當(dāng)時(shí),,設(shè),則,當(dāng)時(shí),得,當(dāng)時(shí),得,則在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增,從而,故,當(dāng)時(shí),,則.綜上,.故選:D.2.A【分析】根據(jù)函數(shù)有兩個(gè)極值點(diǎn)的個(gè)數(shù),轉(zhuǎn)化為導(dǎo)數(shù)在上有兩個(gè)變號(hào)零點(diǎn),再進(jìn)行參數(shù)的討論即可.【詳解】解法一
由題意得.因?yàn)楹瘮?shù)在上恰有兩個(gè)極值點(diǎn),則在上有兩個(gè)變號(hào)零點(diǎn).當(dāng)時(shí),在上恒成立,不符合題意.當(dāng)時(shí),令,則,當(dāng)時(shí),,所以在上單調(diào)遞增,當(dāng)時(shí),,所以在上單調(diào)遞減,又,,所以,則,故選A.解法二
由題意得.因?yàn)楹瘮?shù)在上恰有兩個(gè)極值點(diǎn),則在上有兩個(gè)變號(hào)零點(diǎn).令,得,令,則直線與曲線在上有兩個(gè)不同的交點(diǎn),因?yàn)?,?dāng)時(shí),,所以在上單調(diào)遞增,當(dāng)時(shí),,所以在上單調(diào)遞減,又,當(dāng)趨近于0時(shí),趨近于,當(dāng)趨近于時(shí),趨近于,所以可作出函數(shù)的大致圖象如圖所示,若直線與曲線在上有兩個(gè)不同的交點(diǎn),則,故實(shí)數(shù)的取值范圍是.故選:A.【點(diǎn)睛】方法點(diǎn)睛:本題考查已知函數(shù)極值點(diǎn)個(gè)數(shù)求參數(shù)范圍.對(duì)于函數(shù)零點(diǎn)個(gè)數(shù)的相關(guān)問(wèn)題,常常利用導(dǎo)數(shù)和數(shù)形結(jié)合思想來(lái)求解.求解這類問(wèn)題的步驟:(1)構(gòu)造函數(shù),并求其定義域,這是解決此類題的關(guān)鍵點(diǎn)和難點(diǎn);(2)求導(dǎo),得函數(shù)的單調(diào)區(qū)間和極值點(diǎn);(3)數(shù)形結(jié)合,挖掘隱含條件,確定函數(shù)圖象與軸的交點(diǎn)情況,進(jìn)而求解.3.BD【分析】利用函數(shù)導(dǎo)數(shù)的符號(hào)可判斷AC,設(shè)切點(diǎn),利用導(dǎo)數(shù)求出切線方程,代入原點(diǎn)方程有三解,轉(zhuǎn)化為利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)極值,由數(shù)形結(jié)合求解即可判斷BD.【詳解】因?yàn)椋栽谏蠁握{(diào)遞增,故AC錯(cuò)誤;設(shè)過(guò)原點(diǎn)的函數(shù)的切線的切點(diǎn)為,則切線的斜率,所以切線方程為,即,因?yàn)檫^(guò)原點(diǎn),所以,化簡(jiǎn)得,即方程有3個(gè)不等實(shí)數(shù)根,令,則,當(dāng)時(shí),或時(shí),,時(shí),,所以在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減,所以極大值,極小值為,如圖,所以與相交有三個(gè)交點(diǎn)需滿足,故B正確;同理,當(dāng)時(shí),可知極大值,極小值為,如圖,
可得時(shí),與相交有三個(gè)交點(diǎn),故D正確.故選:BD4.ABD【分析】對(duì)于A:求導(dǎo),確定單調(diào)性,然后利用零點(diǎn)存在定理判斷;對(duì)于B:求導(dǎo),利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)單調(diào)性;對(duì)于C:直接驗(yàn)證時(shí)的極值情況;對(duì)于D:求導(dǎo),作出的圖象,觀察圖象可得.【詳解】對(duì)于A:當(dāng)時(shí),,令,得,令,得,即在上單調(diào)遞增,又,,由零點(diǎn)存在定理可得在上有唯一零點(diǎn),即有唯一零點(diǎn),A正確;對(duì)于B:,令,得,設(shè),則,當(dāng)時(shí),,單調(diào)遞增,當(dāng)時(shí),,單調(diào)遞減,所以,又當(dāng)時(shí),,所以恒成立,即當(dāng)時(shí),是減函數(shù),B正確;對(duì)于C:當(dāng)時(shí),由B知,即,所以,即在上單調(diào)遞減,無(wú)極值,C錯(cuò)誤;對(duì)于D:當(dāng)時(shí),,,令,得,令,則,當(dāng),即時(shí),單調(diào)遞增,當(dāng),即時(shí),單調(diào)遞減,所以,即恒成立,所以單調(diào)遞減,又,所以,所以在上單調(diào)遞減,且當(dāng)時(shí),,當(dāng)時(shí),,可得的大致圖象如下:由圖可知對(duì)任意實(shí)數(shù),總存在實(shí)數(shù),使得,D正確;故選:ABD.5.【分析】先根據(jù)題意求出;再作出和的圖象,分析函數(shù)圖像的特點(diǎn)及交點(diǎn)情況;最后列出關(guān)系式求解即可.【詳解】函數(shù)的兩相鄰對(duì)稱中心之間的距離為1,且為函數(shù)的一個(gè)極大值點(diǎn),而,解得,則.在同一個(gè)坐標(biāo)系內(nèi)作出和的圖象,如圖所示:
顯然和的圖象均關(guān)于點(diǎn)對(duì)稱,則它們圖象的交點(diǎn)也關(guān)于點(diǎn)對(duì)稱.又因?yàn)閰^(qū)間的中點(diǎn)是,方程在上的所有根之和等于2024.所以函數(shù)和的圖象的交點(diǎn)為偶數(shù)個(gè),交點(diǎn)橫坐標(biāo)按從小到大記為.則,,即即,解得.所以函數(shù)和圖象在有個(gè)交點(diǎn),506對(duì)交點(diǎn).由圖象可知函數(shù)和圖象在區(qū)間上無(wú)交點(diǎn),在,,……上各有兩個(gè)交點(diǎn),且的周期為.故,解得所以滿足條件中整數(shù)的值構(gòu)成的集合為故答案為:.【點(diǎn)睛】關(guān)鍵點(diǎn)點(diǎn)睛:本題主要考查方程根與函數(shù)圖像交點(diǎn)之間的關(guān)系,解題關(guān)鍵是先求出函數(shù)的解析式;再數(shù)形結(jié)合分析函數(shù)圖像的特點(diǎn)及交點(diǎn)情況;最后結(jié)合函數(shù)是周期函數(shù)及無(wú)限接近軸的特點(diǎn),即可列出關(guān)系式.6.【分析】將導(dǎo)數(shù)方程參變分離,轉(zhuǎn)化為與由兩個(gè)交點(diǎn)的問(wèn)題,利用導(dǎo)數(shù)討論的單調(diào)性,觀察變化趨勢(shì),作出草圖,由圖象即可得解.【詳解】的定義域?yàn)椋?,令,?令,則.令,則,即,即.當(dāng)時(shí),單調(diào)遞增;當(dāng)時(shí),單調(diào)遞減.,又當(dāng)趨近于0時(shí),趨近于;當(dāng)趨近于時(shí),趨近于0,作出的草圖如圖,由圖可知,當(dāng)時(shí),方程有兩個(gè)正根,從而函數(shù)有兩個(gè)極值點(diǎn).【點(diǎn)睛】思路點(diǎn)睛:關(guān)于函數(shù)零點(diǎn)個(gè)數(shù)求參數(shù)問(wèn)題,通常參變分離,轉(zhuǎn)化為兩個(gè)函數(shù)圖象相交問(wèn)題,借助導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)單調(diào)性,作出草圖即可得解,其中需要注意觀察函數(shù)的變化趨勢(shì).反思提升:1.已知函數(shù)極值,確定函數(shù)解析式中的參數(shù)時(shí),要注意:根據(jù)極值點(diǎn)的導(dǎo)數(shù)為0和極值這兩個(gè)條件列方程組,利用待定系數(shù)法求解.【考點(diǎn)4】利用導(dǎo)數(shù)求函數(shù)的最值一、單選題1.(2022·福建福州·三模)已知函數(shù),以下結(jié)論中錯(cuò)誤的是(
)A.是偶函數(shù) B.有無(wú)數(shù)個(gè)零點(diǎn)C.的最小值為 D.的最大值為2.(2024·浙江金華·三模)若存在直線與曲線,都相切,則a的范圍為(
)A. B. C. D.二、多選題3.(2024·河南南陽(yáng)·模擬預(yù)測(cè))已知函數(shù),則(
)A.若曲線在處的切線方程為,則B.若,則函數(shù)的單調(diào)遞增區(qū)間為C.若,則函數(shù)在區(qū)間上的最小值為D.若,則的取值范圍為4.(2022·全國(guó)·模擬預(yù)測(cè))已知函數(shù),則下列說(shuō)法正確的是(
)A.當(dāng)時(shí),函數(shù)當(dāng)且僅當(dāng)在時(shí)取極小值B.當(dāng)時(shí),函數(shù)有無(wú)數(shù)個(gè)零點(diǎn)C.,D.若在區(qū)間上的最小值是0,則三、填空題5.(2024·廣東廣州·模擬預(yù)測(cè))若,關(guān)于的不等式恒成立,則正實(shí)數(shù)的最大值為.6.(23-24高三下·陜西西安·階段練習(xí))已知函數(shù).設(shè)k為正數(shù),對(duì)于任意x,若,二者中至少有一個(gè)大于2,則的取值范圍是.參考答案:1.C【分析】由奇偶性定義可判斷出A正確;令可確定B正確;根據(jù)定義域?yàn)?,,可知若最小值為,則是的一個(gè)極小值點(diǎn),根據(jù)可知C錯(cuò)誤;由時(shí),取得最大值,取得最小值可確定D正確.【詳解】對(duì)于A,定義域?yàn)?,,為偶函?shù),A正確;對(duì)于B,令,即,,解得:,有無(wú)數(shù)個(gè)零點(diǎn),B正確;對(duì)于C,,若的最小值為,則是的一個(gè)極小值點(diǎn),則;,,不是的極小值點(diǎn),C錯(cuò)誤;對(duì)于D,,;則當(dāng),,即時(shí),取得最大值,D正確.故選:C.2.A【分析】利用導(dǎo)數(shù)分別求得與相切的切線方程,可得,進(jìn)而可得有解,從而利用導(dǎo)數(shù)可求的范圍.【詳解】設(shè)直線與相切與點(diǎn),因?yàn)?,所以切線方程,即,設(shè)直線與相切與點(diǎn),因?yàn)?,所以切線方程,即,,所以有解,令,,所以函數(shù)在,上單調(diào)遞減,在,上單調(diào)遞增,因?yàn)?,,所以,所以,的范圍?故選:A.【點(diǎn)睛】思路點(diǎn)睛:本題考查曲線公切線相關(guān)問(wèn)題的求解,求解曲線公切線的基本思路是假設(shè)切點(diǎn)坐標(biāo),利用導(dǎo)數(shù)的幾何意義分別求得兩曲線的切線方程,根據(jù)切線方程的唯一性構(gòu)造方程組來(lái)進(jìn)行求解.3.BD【分析】由,可判定A錯(cuò)誤;當(dāng),利用導(dǎo)數(shù)求得的單調(diào)遞增區(qū)間,可判定B正確;當(dāng),利用導(dǎo)數(shù)求得函數(shù)的的單調(diào)性,求得在上的最小值為,可判定C錯(cuò)誤;根據(jù)題意,分和、,結(jié)合函數(shù)的單調(diào)性,以及,可判定D正確.【詳解】對(duì)于A中,因?yàn)楹瘮?shù),可得,則,所以,解得,所以A錯(cuò)誤;對(duì)于B中,若,則,當(dāng)時(shí),可得,所以的單調(diào)遞增區(qū)間為,所以B正確;對(duì)于C中,若,則,令,解得或(舍去),當(dāng),即時(shí),在上,可得,在上是增函數(shù),所以函數(shù)在上的最小值為;當(dāng),即時(shí),當(dāng)時(shí),,單調(diào)遞減;當(dāng)時(shí),,單調(diào)遞增,所以函數(shù)在上的最小值為,所以C錯(cuò)誤;對(duì)于D中,因?yàn)?,?dāng)時(shí),,所以函數(shù)在上是增函數(shù),則,所以成立;當(dāng)時(shí),由C項(xiàng)知:當(dāng)時(shí),,則成立;當(dāng)時(shí),,即在區(qū)間上存在使得,則不成立,綜上,實(shí)數(shù)的取值范圍為,所以D正確.故選:BD.【點(diǎn)睛】方法技巧:利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的極值、最值等問(wèn)題的求解策略:1、求函數(shù)在閉區(qū)間上的最值時(shí),在得到函數(shù)的極值的基礎(chǔ)上,結(jié)合區(qū)間端點(diǎn)的函數(shù)值與的各極值進(jìn)行比較得到函數(shù)的最值;2、若所給函數(shù)含有參數(shù),則需通過(guò)對(duì)參數(shù)分離討論,判斷函數(shù)的單調(diào)性,從而的函數(shù)的最值;3、若函數(shù)在區(qū)間上有唯一的極值點(diǎn),這個(gè)極值點(diǎn)就是函數(shù)的最值點(diǎn),此結(jié)論在導(dǎo)數(shù)的實(shí)際問(wèn)題中經(jīng)常使用.4.AC【分析】A.首先判斷函數(shù)是偶函數(shù),并且判斷函數(shù)的單調(diào)性,即可判斷;B.令,求解方程,即可判斷選項(xiàng);C.恒成立,即,,轉(zhuǎn)化為,轉(zhuǎn)化為求函數(shù)的最值,即可判斷選項(xiàng);D.,,參變分離后,轉(zhuǎn)化為利用導(dǎo)數(shù)判斷函數(shù),的單調(diào)性,即可判斷選項(xiàng).【詳解】對(duì)于A,函數(shù)是偶函數(shù),當(dāng)時(shí),,當(dāng)時(shí),,令,,,,在上單調(diào)遞增,又是偶函數(shù),故A正確;對(duì)于B,當(dāng)時(shí),,函數(shù)有且僅有一個(gè)零點(diǎn),故B錯(cuò)誤;對(duì)于C,假設(shè)恒成立,函數(shù)是偶函數(shù),則必有,,即,∴,令,,,,故C正確;對(duì)于D,函數(shù)在區(qū)間上的最小值是0,∴,,故當(dāng),;當(dāng)時(shí),,令,,再令,,∴,即,∴在上單調(diào)遞增,∴,故D錯(cuò)誤.故選:AC.5.【分析】先將不等式同構(gòu)變形為,構(gòu)造函數(shù),求導(dǎo)判單調(diào)性轉(zhuǎn)化為解不等式0或,令,求導(dǎo)求得最大值小于等于0即可求解.【詳解】,即,令,則.設(shè),其中,則,令,得,所以當(dāng)時(shí),單調(diào)遞減,當(dāng)時(shí),單調(diào)遞增,所以,又,所以存在,使得,所以若,則或,即0或恒成立,當(dāng),故不可能,,所以在上,單調(diào)遞增,在上,單調(diào)遞減,所以,所以只有才能滿足要求,即,又,解得,所以正實(shí)數(shù)的最大值為.故答案為:【點(diǎn)睛】方法點(diǎn)睛:函數(shù)隱零點(diǎn)的處理思路:第一步:用零點(diǎn)存在性定理判定導(dǎo)函數(shù)零點(diǎn)的存在性,其中難點(diǎn)是通過(guò)合理賦值,敏銳捕捉零點(diǎn)存在的區(qū)間,有時(shí)還需結(jié)合函數(shù)單調(diào)性明確零點(diǎn)的個(gè)數(shù).第二步:虛設(shè)零點(diǎn)并確定取值范圍,抓住零點(diǎn)方程實(shí)施代換,如指數(shù)與對(duì)數(shù)互換,超越函數(shù)與簡(jiǎn)單函數(shù)的替換,利用同構(gòu)思想等解決,需要注意的是,代換可能不止一次.6.【分析】通過(guò)導(dǎo)數(shù)求解函數(shù)在定義域的單調(diào)性及極值點(diǎn),再向左平移個(gè)單位長(zhǎng)度即可.【詳解】由題意可知,函數(shù)的定義域?yàn)椋瑢?dǎo)函數(shù)為,令,解得或,令,解得,所以函數(shù)在和單調(diào)遞增,函數(shù)在單調(diào)遞減,所以的極大值為,極小值為,如圖①所示.函數(shù)的圖象如圖②所示,令,解得或或,所以當(dāng)或或時(shí),,當(dāng)時(shí),,所以或時(shí),.因?yàn)闉檎龜?shù),且向左平移個(gè)單位長(zhǎng)度得,如圖③所示,當(dāng)時(shí),在或成立,即,二者至少有一個(gè)大于2,所以向左平移個(gè)單位長(zhǎng)度,,二者至少有一個(gè)大于2,所以的取值范圍為:.故答案為:.反思提升:1.利用導(dǎo)數(shù)求函數(shù)f(x)在[a,b]上的最值的一般步驟:(1)求函數(shù)在(a,b)內(nèi)的極值.(2)求函數(shù)在區(qū)間端點(diǎn)處的函數(shù)值f(a),f(b).(3)將函數(shù)f(x)的各極值與f(a),f(b)比較,其中最大的一個(gè)為最大值,最小的一個(gè)為最小值.2.求函數(shù)在無(wú)窮區(qū)間(或開區(qū)間)上的最值,不僅要研究其極值情況,還要研究其單調(diào)性,并通過(guò)單調(diào)性和極值情況,畫出函數(shù)的大致圖象,然后借助圖象觀察得到函數(shù)的最值.分層檢測(cè)分層檢測(cè)【基礎(chǔ)篇】一、單選題1.(2024·全國(guó)·模擬預(yù)測(cè))設(shè)為函數(shù)(其中)的兩個(gè)不同的極值點(diǎn),若不等式成立,則實(shí)數(shù)的取值范圍為(
)A. B. C. D.2.(2024·江西鷹潭·二模)已知函數(shù),,則下列命題不正確的是(
)A.有且只有一個(gè)極值點(diǎn) B.在上單調(diào)遞增C.存在實(shí)數(shù),使得 D.有最小值3.(2024·四川雅安·三模)已知函數(shù),則下列說(shuō)法中正確的個(gè)數(shù)是(
)①當(dāng)時(shí),函數(shù)有且只有一個(gè)零點(diǎn);②當(dāng)時(shí),函數(shù)為奇函數(shù),則正數(shù)的最小值為;③若函數(shù)在上單調(diào)遞增,則的最小值為;④若函數(shù)在上恰有兩個(gè)極值點(diǎn),則的取值范圍為.A.1 B.2 C.3 D.44.(23-24高二下·湖北武漢·階段練習(xí))若函數(shù)的導(dǎo)數(shù)的最小值為0,則函數(shù)的零點(diǎn)為(
)A.0 B. C. D.二、多選題5.(2024·全國(guó)·模擬預(yù)測(cè))已知函數(shù)(其中)的部分圖象如圖所示,則(
)A. B. C. D.6.(2024·全國(guó)·模擬預(yù)測(cè))已知函數(shù)在定義域內(nèi)既存在極大值點(diǎn)又存在極小值點(diǎn),則(
)A. B.C. D.對(duì)于任意非零實(shí)數(shù),總存在實(shí)數(shù)滿足題意7.(2024·江西·二模)若恒成立,則實(shí)數(shù)的取值可以是(
)A.0 B. C. D.三、填空題8.(2024·廣東·模擬預(yù)測(cè))在的極值點(diǎn)個(gè)數(shù)為個(gè).9.(2022·北京海淀·一模)已知函數(shù),給出下列四個(gè)結(jié)論:①是偶函數(shù);②有無(wú)數(shù)個(gè)零點(diǎn);③的最小值為;④的最大值為1.其中,所有正確結(jié)論的序號(hào)為.10.(2024·四川成都·三模)已知函數(shù),若存在最小值,且最小值為,則實(shí)數(shù)的值為四、解答題11.(2024·全國(guó)·模擬預(yù)測(cè))已知函數(shù)的單調(diào)遞增區(qū)間為.(1)求函數(shù)的圖象在點(diǎn)處的切線方程;(2)若函數(shù)有兩個(gè)零點(diǎn),求實(shí)數(shù)的取值范圍.12.(2024·陜西咸陽(yáng)·三模)已知函數(shù).(1)當(dāng)時(shí),求函數(shù)極值;(2)若對(duì)任意,恒成立,求實(shí)數(shù)的取值范圍.參考答案:1.A【分析】導(dǎo)函數(shù)為二次函數(shù),為對(duì)應(yīng)的一元二次方程的兩根,由,代入函數(shù)解析式,結(jié)合韋達(dá)定理化簡(jiǎn),可解出實(shí)數(shù)的取值范圍.【詳解】因?yàn)?,所以.又函?shù)有兩個(gè)不同的極值點(diǎn),所以解法一:由,得,即.將的值代入(*)式,得,解得,故選:A.解法二:函數(shù)為奇函數(shù),圖象的對(duì)稱中心為,則函數(shù)圖象的對(duì)稱中心為設(shè),,比較系數(shù),有,解得所以函數(shù)圖象的對(duì)稱中心為,即若存在兩個(gè)相異的極值點(diǎn),則其對(duì)稱中心為點(diǎn)和點(diǎn)的中點(diǎn),即.由題設(shè)得,即,即,所以解得.故選:A.2.C【分析】由條件可得函數(shù)可以看作為函數(shù)與函數(shù)的復(fù)合函數(shù),然后求導(dǎo)判斷其單調(diào)性與極值,即可得到結(jié)果.【詳解】由得,令,則函數(shù)可以看作為函數(shù)與函數(shù)的復(fù)合函數(shù),因?yàn)闉樵龊瘮?shù),所以與單調(diào)性、圖象變換等基本一致,,由得,列表如下:-0+由表知,在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增,在時(shí),取得極小值(最小值),所以在上單調(diào)遞增,即B正確;在時(shí),取得唯一極值(極小值,也是最小值),即A、D都正確,C錯(cuò)誤.故選:C3.B【分析】利用輔助角公式化簡(jiǎn)函數(shù),由圖象分析判斷①;由正弦函數(shù)的性質(zhì)判斷②③;由極大值的意義結(jié)合正弦函數(shù)的性質(zhì)判斷④.【詳解】依題意,,函數(shù),對(duì)于①:,令,即,作出函數(shù)和函數(shù)的圖象,如圖,
觀察圖象知,兩個(gè)函數(shù)在上只有一個(gè)零點(diǎn),,當(dāng)時(shí),,當(dāng)時(shí),,因此函數(shù)與函數(shù)的圖象有且只有一個(gè)交點(diǎn),①正確;對(duì)于②:為奇函數(shù),則,,即正數(shù)的最小值為,②正確;對(duì)于③:當(dāng)時(shí),,由在上單調(diào)遞增,得,解得,正數(shù)有最大值,③錯(cuò)誤;對(duì)于④:當(dāng)時(shí),,而在上恰有兩個(gè)極值點(diǎn),由正弦函數(shù)的性質(zhì)得,解得,因此的取值范圍是,④錯(cuò)誤.綜上,共2個(gè)正確,故選:B.4.B【分析】由,確定,由的最小值為0,得出的解析式,進(jìn)一步求出函數(shù)的零點(diǎn).【詳解】因?yàn)楹瘮?shù)的導(dǎo)數(shù),所以,c為常數(shù),設(shè),則恒成立,在R上單調(diào)遞增,又,所以當(dāng)時(shí),即,所以在單調(diào)遞減,當(dāng)時(shí),即,所以在單調(diào)遞增,所以在處取得最小值,即,故,所以,故,令,解得,函數(shù)的零點(diǎn)為.故選:B.5.AB【分析】先利用求導(dǎo)公式得到,再根據(jù)函數(shù)的一個(gè)極值點(diǎn)位于區(qū)間得到,得到的大小關(guān)系,即可判斷A,B,C選項(xiàng)的正誤;根據(jù)題圖得到,然后對(duì)取特殊值,說(shuō)明即可得到D錯(cuò)誤.【詳解】選項(xiàng)A,B,C:由題意知,令,解得或或,由題圖可知函數(shù)的一個(gè)極值點(diǎn)位于區(qū)間,因此,又,所以,故,因此A,B正確,C錯(cuò)誤.選項(xiàng)D:由題圖可知,若取,則,解得,因此D錯(cuò)誤.故選:AB6.AD【分析】根據(jù)給定條件,分類討論,逐項(xiàng)判斷即可.【詳解】由題意,得.令,得.令,則.當(dāng)時(shí),,此時(shí)單調(diào)遞增;當(dāng)時(shí),,此時(shí)單調(diào)遞減.,當(dāng)時(shí),,當(dāng)時(shí),在定義域內(nèi)既存在極大值點(diǎn)又存在極小值點(diǎn).故A正確,B不正確.當(dāng)時(shí),由知,當(dāng)時(shí),,故C不正確.對(duì)于任意非零實(shí)數(shù),總存在實(shí)數(shù),使得成立,故D正確.故選:AD.7.ABD【分析】分類討論的取值范圍,構(gòu)造函數(shù),結(jié)合導(dǎo)函數(shù)與函數(shù)單調(diào)性、最值的關(guān)系即可求解.【詳解】由題知,,①當(dāng)時(shí),在恒成立,②當(dāng)時(shí),由,則,即恒成立,設(shè),則,令得,所以當(dāng)時(shí),,則在單調(diào)遞減,當(dāng)時(shí),,則在單調(diào)遞增,所以,則,所以,即滿足題意;③當(dāng)時(shí),設(shè),則,令,,當(dāng)時(shí),,則在單調(diào)遞減,當(dāng)時(shí),,則在單調(diào)遞增,所以在單調(diào)遞增,且,,所以,使得;當(dāng)時(shí),,即,設(shè),則,所以在上單調(diào)遞減,所以當(dāng)時(shí),;當(dāng)時(shí),即,設(shè),則,設(shè),,設(shè),則,可知在內(nèi)單調(diào)遞增,所以,即,所以,所以,所以在上單調(diào)遞增,所以當(dāng)時(shí),,又因?yàn)楫?dāng)時(shí),,所以當(dāng)時(shí),,解得,又,所以,綜上,,故選:ABD【點(diǎn)睛】關(guān)鍵點(diǎn)點(diǎn)睛:當(dāng)時(shí),,使得,當(dāng)時(shí),設(shè),求得最小值;當(dāng)時(shí),設(shè),求得最小值,令即可.8.2【分析】利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性與極值,結(jié)合三角函數(shù)的性質(zhì)計(jì)算即可判定.【詳解】由,令,則或,顯然當(dāng)時(shí),,則或,滿足的根為或,端點(diǎn)值不能做為極值點(diǎn),舍去;滿足的根有兩個(gè),根據(jù)正弦函數(shù)的性質(zhì)可知時(shí),,時(shí),,即在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增,所以在的極值點(diǎn)個(gè)數(shù)為2個(gè).故答案為:29.①②④【分析】根據(jù)偶函數(shù)定義、零點(diǎn)的定義,結(jié)合導(dǎo)數(shù)的性質(zhì)逐一判斷即可.【詳解】因?yàn)椋栽摵瘮?shù)是偶函數(shù),因此結(jié)論①正確;令,所以結(jié)論②正確;,因?yàn)?,,所以函?shù)的最小值不可能為,因此結(jié)論③不正確;,當(dāng)時(shí)取等號(hào),即時(shí)取等號(hào),因?yàn)?,?dāng)且僅當(dāng)時(shí)取等號(hào),所以有,當(dāng)且僅當(dāng)時(shí)取等號(hào),所以有,當(dāng)且僅當(dāng)時(shí)取等號(hào),因此有,所以結(jié)論④正確,故答案為:①②④【點(diǎn)睛】關(guān)鍵點(diǎn)睛:利用函數(shù)極值與最值的關(guān)系進(jìn)行判斷是解題的關(guān)鍵.10.【分析】求得,令,得到,令,利用導(dǎo)數(shù)求得函數(shù)的單調(diào)性和極大值,分和,兩種情況討論,轉(zhuǎn)化為,求得,即可求解.【詳解】因?yàn)楹瘮?shù),可得,令,可得,令,可得,當(dāng)時(shí),可得,此時(shí)單調(diào)遞增,當(dāng)時(shí),可得,此時(shí)單調(diào)遞減,所以,函數(shù)的極大值為,當(dāng)且僅當(dāng)時(shí),,所以,可得,如圖所示,當(dāng)時(shí),有兩個(gè)實(shí)數(shù)根,記為,當(dāng)時(shí),;當(dāng)時(shí),,所以在處取得極大值,不符合題意;當(dāng)時(shí),有一個(gè)實(shí)數(shù)根,記為,當(dāng)時(shí),;當(dāng)時(shí),,所以在處取得極小值,也是最小值,綜上可得,在內(nèi)取得最小值,即時(shí),函數(shù)取得最小值,所以,即,即,解得或(舍去),所以.故答案為:.
【點(diǎn)睛】方法點(diǎn)睛:已知函數(shù)零點(diǎn)(方程根)的個(gè)數(shù),求參數(shù)的取值范圍問(wèn)題的三種常用方法:1、直接法,直接根據(jù)題設(shè)條件構(gòu)建關(guān)于參數(shù)的不等式(組),再通過(guò)解不等式(組)確定參數(shù)的取值范圍2、分離參數(shù)法,先分離參數(shù),將問(wèn)題轉(zhuǎn)化成求函數(shù)值域問(wèn)題加以解決;3、數(shù)形結(jié)合法,先對(duì)解析式變形,在同一平面直角坐標(biāo)系中作出函數(shù)的圖象,然后數(shù)形結(jié)合求解.結(jié)論拓展:與和相關(guān)的常見同構(gòu)模型①,構(gòu)造函數(shù)或;②,構(gòu)造函數(shù)或;③,構(gòu)造函數(shù)或.11.(1)(2)【分析】(1)由的單調(diào)遞增區(qū)間為,得出函數(shù)在處取到極值,即可求解;(2)由(1),令得,令得,若有兩個(gè)零點(diǎn),則直線與函數(shù)的圖象有兩個(gè)交點(diǎn),此時(shí),令的單調(diào)性即可求解.【詳解】(1)由題,的定義域?yàn)椋?,由于函?shù)的單調(diào)遞增區(qū)間為,因此函數(shù)在處取得極值,故,解得.因此,令,解得,當(dāng)時(shí),,在單調(diào)遞增,當(dāng)時(shí),,在單調(diào)遞減,符合題意,故,所以函數(shù)的圖象在點(diǎn)處的切線方程為,即.(2)由(1)知,則,令,得.令,則,整理得.因?yàn)樵谏蠁握{(diào)遞增,在上單調(diào)遞減,且當(dāng)時(shí),,當(dāng)時(shí),,所以函數(shù)的最大值為,即.若有兩個(gè)零點(diǎn),則直線與函數(shù)的圖象有兩個(gè)交點(diǎn),此時(shí),令,則,所以函數(shù)在上單調(diào)遞增,且當(dāng)時(shí),,易知若有兩個(gè)零點(diǎn),則直線與函數(shù)的圖象有一個(gè)交點(diǎn),因此,所以實(shí)數(shù)的取值范圍是.12.(1)極大值,無(wú)極小值;(2).【分析】(1)把代入,并求出函數(shù),再利用導(dǎo)數(shù)探討極值即可得解.(2)變形給定不等式,證明并分離參數(shù),構(gòu)造函數(shù),利用導(dǎo)數(shù)求出最小值即得.【詳解】(1)函數(shù)的定義域?yàn)椋?dāng)時(shí),,求導(dǎo)得,由,得,由,得,由,得,因此在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減,所以在處取得極大值,無(wú)極小值.(2)函數(shù),,,設(shè),,求導(dǎo)得,函數(shù)在上單調(diào)遞減,則,即,因此,令,,求導(dǎo)得,令,,求導(dǎo)得,當(dāng)時(shí),,當(dāng)時(shí),,即在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增,則,即,因此函數(shù)在上是增函數(shù),,所以,即實(shí)數(shù)的取值范圍為.【點(diǎn)睛】關(guān)鍵點(diǎn)點(diǎn)睛:涉及不等式恒成立問(wèn)題,將給定不等式等價(jià)轉(zhuǎn)化,構(gòu)造函數(shù),利用導(dǎo)數(shù)探求函數(shù)單調(diào)性、最值是解決問(wèn)題的關(guān)鍵.【能力篇】一、單選題1.(2024·四川綿陽(yáng)·三模)若函數(shù)有唯一極值點(diǎn),則下列關(guān)系式一定成立的是(
)A.a(chǎn)>0,b<0B.a(chǎn)<0,b>0C.二、多選題2.(2024·山東棗莊·模擬預(yù)測(cè))若函數(shù),則(
)A.的圖象關(guān)于對(duì)稱 B.在上單調(diào)遞增C.的極小值點(diǎn)為 D.有兩個(gè)零點(diǎn)三、填空題3.(2024·全國(guó)·模擬預(yù)測(cè))函數(shù)在定義域內(nèi)為增函數(shù),則實(shí)數(shù)k的取值范圍為
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