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文档简介
模块二函数与导数
(考试时间:120分钟试卷满分:150分)
注意事项:
1.答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮
擦干净后,再选涂其他答案标号。回答非选择题时,将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3.考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
第Ⅰ卷
一、选择题:本大题共9小题,每小题5分,共45分.在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目
要求的.
1.下列函数中,在其定义域上是奇函数又是减函数的是().
1
A.fxx3B.fxx2C.fxD.fx2x
x
【答案】D
3
【详解】对于A,函数fxx在R上单调递增,故A错误;
对于B,函数fxx2是偶函数,故B错误;
1
对于C,函数fx的定义域是x|x0,不是其定义域上的减函数,故C错误;
x
对于D,函数fx2x定义域为R,是奇函数且在R上单调递减,故D正确.
故选:D.
x2,x0
.已知,则的函数值为()
2fx2f6
x2x,x0
A.312B.174C.36D.174
【答案】C
【详解】f66236.
故选:C
11
3.设2a5b10,则的值为()
ab
1
A.B.C.2D.10
22
【答案】C
ab
【详解】因为2510,所以alog210,blog510,
1111
log102log105log10102.
ablog210log510
故选:C
4.若偶函数fx在,1上是增函数,则下列关系式中成立的是()
33
A.ff1f2B.f2ff1
22
33
C.f2f1fD.f1ff2
22
【答案】B
【详解】因为yfx为偶函数,
所以f2f2,
又因为yfx在,1上是增函数,
3
所以f2ff1,
2
3
故f2ff1.
2
故选:B
5.已知命题p:ab0,命题
q:2a2b,则命题
p是命题q
的()
A.充分不必要条件B.必要不充分条件
C.充要条件D.既不充分也不必要条件
【答案】A
【详解】根据题意由指数函数y2x的单调性可知p:ab0能推出q:2a2b,
即充分性成立;
由q:2a2b可推出ab,不能推出p:ab0,即必要性不成立;
因此命题p是命题q的充分不必要条件.
故选:A
6.荀子《劝学》中说:“不积跬步,无以至千里;不积小流,无以成江海.”所以说学习是日积月
累的过程,每天进步一点点,前进不止一小点.我们可以把(11%)365看作是每天的“进步”率都是1%,一年
365
后是1.0136537.7834;而把(11%)看作是每天“退步”率都是1%,一年后是0.993650.0255;这样,一年后
1.01365
的“进步值”是“退步值”的1481倍.那么当“进步”的值是“退步”的值的2倍,大约经过()天.
0.99365
(参考数据:lg1012.0043,lg991.9956,lg20.3010)
A.9B.15C.25D.35
【答案】D
1.01
【详解】设经过x天“进步”的值是“退步”的值的2倍,则()x2,
0.99
lg2lg2lg20.30100.3010
xlog235
所以1.011.01101lg101lg992.00431.99560.0087,
0.99lglg
0.9999
故选:D.
7.函数f(x)xlnx的大致图像是()
A.B.
C.D.
【答案】A
【详解】易得f(x)的定义域为x0,
因为f(x)xlnx,所以f(x)xlnxxlnxf(x),
则f(x)是奇函数,关于原点对称,故C,D错误,
令f(x)0,解得x1,而当x(0,1)时,f(x)0,故B错误.
故选:A
8.函数fxlnx8x的零点个数为()
A.0B.1C.2D.3
【答案】C
11x
【详解】由题设fx1且定义域为(0,),
xx
当0x1时,fx0,当x1时,fx0,
所以f(x)在(0,1)上单调递增,在(1,)上单调递减,故f(x)f(1)7,
当x0或时f(x),故f(x)在定义域上有2个零点.
故选:C
cos(2πx2πa),xa
9.设aR,函数f(x)22,若函数f(x)在区间(0,)内恰有6个零点,
x2(a1)xa5,xa
则a的取值范围是()
95117511911711
A.(2,](,]B.(,2](,]C.(2,][,3)D.(,2)[,3)
4244244444
【答案】A
【详解】⸪函数fx在区间0,内恰有6个零点,且二次函数最多两个零点,
⸫当xa时,fx0至少有四个根,
π
令f(x)cos2πx2πacos2π(xa)0,则2πxa=+kπ,kZ
2
k1k111
解得:xa,⸪x(0,+),⸫0aa,即2ak,
242422
当xa时,f(x)cos2π(xa),
179
①若fx有4个零点,此时52a4,即a;
244
1911
②若fx有5个零点,此时62a5,即a;
244
11113
③若fx有6个零点,此时72a6,即a;
244
当xa时,fxx22a1xa25,
令=4(a1)24(a25)8a160,解得:a2,
①若a2,fx没有零点;②若a=2,x3,fx有1个零点;
③若a2,faa22a(a1)a252a5,且对称轴xa1,
5
当2a50时,即2a,fx有2个零点;
2
5
当2a50时,即a,fx有1个零点
2
综上所述,函数fx在区间0,内恰有6个零点需要满足,
79911
aa1113
4444a
或或44
55
2aa2或aa2
22
9511
解得a2,,
424
故选:A.
第Ⅱ卷
二、填空题:本大题共6小题,每小题5分,共30分
lnx,x0
10.函数fx,当fx10时,则x的值为.
x1,x0
【答案】e或0
【详解】由fx10,则fx1,
当x0时,fxlnx1,即xe;
当x0时,fxx11,即x0或x2(舍去).
综上所述,xe或x0.
故答案为:e或0.
11.设函数fxx22xax2a,其中a0,若只存在两个整数x,使得fx0,则a的取值范围
是.
1
【答案】0,
3
【详解】因为fx0即:x22xax2,
即yx22x的图像只有两个整数点位于yax2的下方,
只有两个整数x,使得fx0,当x1时:12211,
1
此时yax23a,令3a1,解得a,
3
此时有两个整数满足fx0
即x0或x2,
1
结合图像可得a的取值范围是0,,
3
1
故答案为:0,.
3
12.若函数f(x)x3ax2x9在x1处取得极值,则f2.
【答案】1
【详解】解:f'(x)3x22ax1,
因为函数f(x)x3ax2x9在x1处取得极值,
所以,f'(1)32a10,解得a1,
此时,f'(x)3x22x13x1x1,
1
故当x1,时,f'(x)0,f(x)单调递减;
3
1
当x,1和,时,f'(x)0,f(x)单调递增;
3
所以,函数f(x)在x1处取得极小值,满足题意,
所以,f(x)x3x2x9
所以f284291
故答案为:1
13.已知下列命题:
①命题:“x(0,2),3xx3”的否定是:“x(0,2),3xx3”;
②若f(x)2x2x,则xR,f(x)f(x);
1
③若f(x)x,则x(0,),f(x)1;
x100
④等差数列an的前n项和为Sn,若a43,则S721;
⑤在ABC中,若AB,则sinAsinB.
其中真命题是.(只填写序号)
【答案】①②④⑤
【详解】对于①,全称命题的否定为特称命题,所以命题:“x(0,2),3xx3”的否定是:“x(0,2),3xx3”,
故①正确;
对于②,因为f(x)2x2x,所以f(x)2x2x,所以f(x)f(x),故②正确;
1
111
对于③,x(0,),所以f(x)xx112x111,当今当x01,
00000x1
x01x01x010
2
即x011,所以x00(舍去),
所以f(x0)1,故③错误;
7a1a7
对于④,等差数列an中,S7a,因为a43,所以S721,故④正确;
724
对于⑤,在ABC中,若AB,则ab,所以2RsinA2RsinB,所以sinAsinB,故⑤正确;
故答案为:①②④⑤
x
14.设函数f(x)xlnx,g(x)xe,若存在x1,x2,使得g(x1)f(x2),则|x1x2|的最小值为.
【答案】1
【详解】因为g(x)xex,所以g(x)1ex0恒成立,
所以g(x)xex在R上单调递增,
又因为f(x)xlnxelnxlnxglnx,
且存在x1,x2,使得g(x1)f(x2)glnx2,所以x1lnx2,
所以x1x2=lnx2x2,令hxlnxx1x0,
11x
则hx1,
xx
当0x1时,hx0,hx单调递增;
当x1时,hx0,hx单调递减,
所以hxh10,所以lnxx1,即lnxx1,当x1时取等号.
所以x1x2lnx2x2x2lnx2x2lnx21(当x21时取等号,此时x10,gx1fx21满足题意),
所以|x1x2|的最小值为1.
故答案为:1.
log2x,0x2
15.已知函数fx,若fa1f2a10,则实数a的取值范围是.
2x3,x2
1
【答案】a2
2
【详解】因为当x0,2时,fxlog2x是单调递增函数,此时fxf21,
当x2,时,fx2x3是单调递增函数,此时fxf21,
logx,0x2
所以fx2是定义在0,上的单调递增函数,
2x3,x2
所以若fa1f2a10即fa1f2a1,
1
则a12a10,解得a2.
2
1
故答案为:a2
2
三、解答题:(本大题共5小题,共75分,解答应写出文字说明,证明过程或演算步骤)
1
16.(14分)已知函数f(x)ax(a1)lnx.
x
(1)讨论f(x)的单调性;
(2)若f(x)在0,1内的最大值为2,求a的值;
1
(3)若fxx,求a的取值范围.
x
e1
【答案】(1)答案见解析(2)ae;(3),.
e1
1a1x1ax1
【详解】(1)求导得fxa(x0),
x2xx2
当a0时,ax-1<0,则f'(x)0,得0x1,f'(x)0,得x1,
所以fx在0,1上单调递增,在1,上单调递减;
1
当a0时,令f'(x)0,解得x1或,
a
111
当0a1时,1,则fx0,得0x1或x,f'(x)0,得1x,
aaa
11
则fx在1,内单调递减,在0,1和,上单调递增;
aa
1
当a1时,1,f'(x)0,则fx在区间(0,)上单调递增;
a
111
当a1时,1,则f'(x)0,得0x或x1,f'(x)0,得x1,
aaa
11
则fx在区间,1内单调递减,在0,和1,上单调递增,
aa
综上,a0时,fx在0,1上单调递增,在1,上单调递减;
11
0a1时,fx在1,内单调递减,在0,1和,上单调递增;
aa
a1时,fx在区间(0,)上单调递增;
11
a1时,fx在区间,1内单调递减,在0,和1,上单调递增.(5分)
aa
(2)由(1)知,当a1时,fx在0,1内单调递增,
则,解得与矛盾;
fxmaxf1a12a3a1
11
当a1时,fx在0,上单调递增,在,1上单调递减,
aa
11
所以fxf1aa1ln2,即a(a1)lna10,
maxaa
1
令gxxx1lnx1(x1),则gxlnx0,
x
则gx在(1,)上单调递减,
又geee1lne10,故ae;
综上,ae.(10分)
111
(3)由fxx可得axa1lnxx,
xxx
即axlnxxlnx,
1x1
令hxxlnx,则hx1,
xx
则hx0得x1;hx0得0x1,
则hx在0,1上单调递减,在1,上单调递增,
则hxh110,则xlnx0,
xlnxxlnx
故a,令kx,
xlnxxlnx
21lnx
'
则kx2,令k(x)0,解得xe,
xlnx
则当0xe时,k'(x)0,当xe时,k'(x)0,
则kx在0,e上单调递增,在e,+上单调递减,
e1e1
则kxke,所以a,
maxe1e1
e1
故a的取值范围为,.(14分)
e1
17.(15分)已知函数fxax21,其中aR,a0.
(1)若f(1)=-2,求:实数a的值;
(2)若a1时,求不等式fx≤1的解集;
(3)求不等式fx3的解集;
【答案】(1)1(2)2,2(3)答案见解析
【详解】(1)由f1a12,则a1.(3分)
(2)当a1时,fxx21,
由fx≤1,则x211,解得2x2,
≤
所以不等式fx1的解集为2,2.(8分)
(3)由fx3,则ax213,即ax24,
242a2a
当a0时,x,解得x或x;
aaa
当a0时,ax20,不等式无解.
2a2a
综上所述,当a0时,不等式fx3的解集为,,;
aa
当a0时,不等式fx3的解集为.(15分)
1
18.(15分)已知函数f(x)exaex(a1)x2(a1)x(a1),其中aR.
2
(1)当a0时,求曲线yf(x)在x1处的切线方程;
(2)当a1时,证明对于任意的实数x,总有f(x)0;
(3)若x0是f(x)的极值点,求a的值.
121
【答案】(1)yx(2)证明见解析(3)a1
ee2
1
【详解】(1)当a0时,f(x)exx2x1,f(x)exx1,
2
111
则f(1),f(1),
e2e
111121
所以曲线yf(x)在x1处的切线方程为y(x1),即yx.(4分)
e2eee2
(2)当a1时,f(x)exexx22,
则f(x)exex2x,令g(x)exex2x,
则g(x)exex22exex20,当且仅当x0时等号成立.
所以f(x)在R上单调递增.
又f(0)0,所以当x0时,f(x)0;当x0时,f(x)0.
所以f(x)在(,0)上单调递减,在0,上单调递增.
所以fxf00.(9分)
(3)f(x)exaex(a1)x(a1),则f(0)0.
当a0时,可证exx1恒成立,
令(x)exx1,则(x)ex1,
当x0时,(x)0,函数(x)exx1在,0上单调递减,
当x0时,(x)0,函数(x)exx1在0,上单调递增,
所以(x)(0),所以exx10,所以exx1,当且仅当x0时取到等号,
所以exx1,aexaxa.
所以fxx1axaa1xa10.
可得f(x)在R上单调递增,与题意矛盾,舍去;
当a0时,令h(x)exaex(a1)x(a1),
则h(x)exaex(a1),且h(0)0.
令(x)exaex(a1),则(x)exaex.
显然,(x)在R上单调递增.
1
令(x)exaex0,解得xlna.
2
1
①当a(0,1)时,lna0,
2
11
可得当xlna,时,(x)0,故h(x)在lna,上单调递增.
22
又h(0)0,
1
故当xlna,0时,h(0)0,
2
当x(0,)时,h(x)0.
1
所以f(x)在lna,0上单调递减,在(0,)上单调递增.
2
11
又f(0)0,所以当xlna,时,f(x)0,f(x)在lna,上单调递增,故x0不是极值点,
22
不合题意;
1
②当a(1,)时,lna0,
2
1
可得当x,lna时,(x)0,
2
1
故h(x)在,lna上单调递减.
2
又h(0)0,故当x(,0)时,h(x)0,
1
当x0,lna时,h(x)0.
2
1
所以f(x)在,0上单调递增,在0,lna上单调递减.
2
1
又f(0)0,所以当x,lna时,f(x)0,
2
1
f(x)在,lna上单调递减,故x0不是极值点,不合题意;
2
1
③当a1时,lna0,
2
可得当x(,0)时,(x)0,
当x(0,)时,(x)0.
所以h(x)在,0上单调递减,在0,上单调递增.
又h(0)0,所以h(x)0,则f(x)在R上单调递增.
又f(0)0,所以当x,0时,f(x)0,
当x0,时,f(x)0.
所以f(x)在,0上单调递减,在0,上单调递增.
所以x0是f(x)的一个极小值点,满足题意.
综上,当且仅当a1时,x0是f(x)的极值点.(15分)
31
19.(15分)已知函数fx2x2ax10,gxx2x,(aR)
4
(1)当a1时,求f2的值;
(2)若对任意xR,都有fxgx成立,求实数a的取值范围;
(3)若x10,2,x20,1,使得不等式fx1gx2成立,求实数a的取值范围.
【答案】(1)16;(2)2a4;(3)a25.
【详解】(1)由题设fx2x2x10,则f222221016;(2分)
319
(2)由题设2x2ax10x2x恒成立,即x2(1a)x0恒成立,
44
9
所以,只需(1a)241a22a8(a2)(a4)0,可得2a4;(6分)
4
()由题设,在,,有成立,
3x10,2x20,1fx1mingx2min
31115115
对于gxx2x(x)2,x0,1,易知gxg(),
422min22
aa2
对于fx2x2ax102(x)210,x0,2,
48
a15
当0,a0时,f(x)f(0)10,显然10,满足;
42
aaa2a215
当02,0a8时,f(x)f()10,只需10,可得0a25;
44882
a15
当2,a8时,f(x)f(2)182a,只需182a,无解;
42
综上,a25.(15分)
20.(16分)已知函数fxx21aln1x,
(1)若曲线yfx在点0,1处的切线与直线3x2y10垂直,求实数a的值;
(2)当a4时,讨论函数单调性
(3)当a2时,若对任意x1,,不等式fxx2bexlnb恒成立,求b的最小值;
(4)若fx存在两个不同的极值点x1,x2,x1x2,且fx1mx2,求实数m取值范围.
243
【答案】(1)(2)在区间1,上单调递增,在区间1,1上单调递减(3)(4)m|mln2
3e2
a
【详解】(1)由fxx21aln1x得:fx2x,
1x
3
则f0a,又由直线3x2y10的斜率为,
2
32
根据题意可知:a1a;(4分)
23
42x22x4
(2)由(1)可知fx2x(x1),
1x1x
令fx0,得x1,故函数fx在区间1,上单调递增,
令fx0,得1x1,故函数fx在区间1,1上单调递减,
综上,函数fx在区间1,上单调递增,在区间1,1上单调递减;(9分)
(3)当a2时,不等式可化为x212ln1xx2bexlnb,
22
变形为x22x12ln1xbexlnbxx1ln1xbexlnbex
1
同构函数gttlnt,求导得gt10,
t
2
所以gttlnt在0,上是增函数,而原不等式可化为gx1gbex,
2
2x1
根据单调性可得:x1bexb,x1,
ex
2
22x1exx1exx21
x1hx
再构造hx,则2x,x1,
exexe
2
x21x1
当x1,1时,hx0,则hx在x1,1上单调递增,
exex
2
x21x1
当x1,时,hx0,则hx在
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