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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,选出每小即答案后,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().
A./(x)=,dB.f(x)=-x2C./(x)=-D.f(x)=-2x
X
【答案】D
【详解】对于A,函数/")=•?在R上单调递增,故A错误:
对于B,函数是偶函数,故B错误;
对于C,函数/(戈)=(的定义域是打卜工0},不是其定义域上的减函数,故C错误:
对于D,函数/'(戈)=-2x定义域为R,是奇函数且在R上单调递减,故D正确.
故选:D.
2.已知/")=]1'丁川八,则/⑹的函数值为()
x+x<0
A.-312B.-174C.-36D.174
【答案】C
【详解】/(6)=-62=-36.
故选:C
3.设20=5人=屈,则?的值为()
ab
A.V2B.yC.2D.10
【答案】C
【详解】因为2"=5〃=而,所以。=log?J适力=logs而",
立二/而+/而=唾而2+唯疝5=唳撩。=2.
故选:c
4.若偶函数/(x)在(-如T]上是增函数,则下列关系式中成立的是()
A./[-|^|</(-!)</(2)B./(2)</[-||</(-1)
C./(2)</(-1)</^D./(-1)</[~|]</(2)
【答案】B
【详解】因为歹=/(1)为偶函数,
所以/⑵=/(一2),
又因为y=/(x)在上是增函数,
所以/(一2)</卜1</(一1),
故〃2)</卜:卜/(-1).
故选:B
5.已知命题p:a>b>Ot命题q:2">2”,则命题,是命题4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y=2X的单调性可知p:。>I>0能推出g:2a>23
即充分性成立;
由q:2">2"可推出。>力,不能推出〃:〃>方>0,即必要性不成立;
因此命题P是命题夕的充分不必要条件.
故选:A
6.新考法|荀子《劝学》中说:“不积度步,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(1+1%产5看作是每天的“进步”率都是1%,一年
后是1.。产;37.7834;而把(1-1%产看作是每天,退步”率都是1%,一年后是0.9产。0.0255:这样,一年后
的“进步值”是“退步值”的3c近481倍.那么当,进步”的值是“退步”的值的2倍,大约经过()天.
0.99湖
(参考数据:lgl01»2.0043,1g99«1.9956,lg2«0.3010)
A.9B.15C.25D.35
【答案】D
【详解】设经过%天“进步”的值是“退步”的值的2倍,则(孤),=2.
,clg2lg2Ig20.30100.3010
所以一孤~t1-01-.101-^101-1^992.0043-1.9956~0.0087
80.99g99
故选:D.
7.函数/(x)=xlnk|的大致图像是()
【答案】A
【详解】易得/(1)的定义域为工工0,
因为/G)=xlnN,所以/(-x)=-xlnH|=-;rlnk|=-/(x),
则f(x)是奇函数,关于原点对称,故C,D错误,
令/仕)=0,解得x=±l,而当xw(O,l)时,/(x)<0,故B错误.
故选:A
8.函数/(x)=lnx+8T的零点个数为()
A.0B.1C.2D.3
【答案】C
【详解】由题设/'(x)=L_]=LN且定义域为。y),
XX
当0<x<l时,/'(x)>0,当x>l时,/'(x)〈0,
所以/(X)在(0,1)上单调递增,在(1,+8)上单调递减,故〃x)W/(l)=7,
当Xf0或+8时/(X)--8,故f(x)在定义域上有2个零点.
故选:C
______fcos(27tx-2jia),x<a
9.巧而思惟设aeR,函数/。)={22<、,若函数/(X)在区间(0,”)内恰有6个零点,
尸2毋[x-2(a+\)x+a~+5,x>a
则〃的取值范围是()
A.(2,(U("4B.(^-,2]U(Y>~r]C.(2,(U[匕3)D.(:,2)U[二3)
4244244444
【答案】A
【详解】•.•函数/(x)在区间(o,+8)内恰有6个零点,且二次函数最多两个零点,
.•.当时,/(x)=0至少有四个根,
令fM-cos(2TLV-2na)=COS[2TT(X-«)]=0,则2兀(x-a)=—+k7t,keZ
72
Alk111
解得:x=^+:+a,xe(0,+oo),.*.0<—iFava,即一2a—<k<—,
242422
当i<a时,/(X)=COS[2TC(X-〃)],
17Q
①若/'(X)有4个零点,此时一54-2〃一:<-4,即
②若/(X)有5个零点,此时一64—2。一;<一5,即
③若/(X)有6个零点,此时6,即?<心.;
当I2q时,j(x)二厂-2(a+l)x++5,
^A=4(67+l)2-4(«2+5)=8«-16=0,解得:a=2,
①若a<2,/(x)没有零点;②若。=2,x=3,f(x)有1个零点;
③若a>2,/(〃)=/-2a(a+l)+/+5=-2。+5,且对称轴x=a+l,
当一2。+520时,BP2<«<|,/(X)有2个零点;
当-2。+5<0时,即/(x)有1个零点
综匕所述,函数/")在区间(0,+句内恰有6个零点需要满足,
r799
-<a-<--<
444
或
J或
55
2<a-<--
22
<
9-/5n■
2
-u--
4JL24
一
故选:A.
第n卷
二、填空题:本大题共6小题,每小题5分,共3()分
10.函数/。)=1平40,当/(x)T=0时,则x的值为.
【答案】e或o
【详解】由/(x)—1二0,则“x)=l,
当工〉0时,/(x)=lnx=l,即1=©;
当时,/(x)=|x-l|=l,即1=0或X=2(舍去).
综上所述,x=e或x=0.
故答案为:e或().
11.设函数/(力二,-2x|-a.2a,其中。>0,若只存在两个整数x,使得/(力<0,则。的取值范围
是.
【答案】(og
【详解】因为〃x)<0即:\x2-2x\<a(x+2),
即7=,一2耳的图像只有两个整数点位于y=4x+2)的卜・方,
只有两个整数x,使得〃力<0,当x=lGJ-:|l2-2xl|=l,
此时y=G(X+2)=3G,令3。=1,解得〃=;,
此时杓两个整数满足/(x)<0
即1=0或x=2,
结合图像可得。的取值范围是卜)、,
故答案为:.
12.若函数/(幻=/+G2—1—9在x=-1处取得极值,则〃2)=
【答案】1
【详解】解:f,(x)=3x2+2ax-\,
因为函数/'(x)=/+a--x-9在X=一1处取得极值,
所以,/(-l)=3-2a-l=0,解得4=1,
此时,f\x)=3.r+2x-l=(3x-l|(x+l),
(n
故当xw-1,-时,/'(x)<(),/(X)单调递减;
当和,,+8卜寸,/(工)>0,/。)单调递增;
所以,函数/(X)在x=-l处取得极小值,满足题意,
所以,/(x)=X*4-x2-x-9
所以/(2)=8+4-2-9=1
故答案为:1
13.已知下列命题:
①命题:MVX€(0,2),3、>1”的否定是:“玉6(0,2),3”/,,;
xx
②若f(x)=2-2~f则PxwR,f(-x)=-f(x);
③若/(x)=x+^j,则%((0,+8),/(xo)=1;
④等差数列{/}的前〃项和为S,,若4=3,则§7=21;
⑤在£45(7中,若A>B,则sinA>sin8.
其中真命题是.(只填写序号)
【答案】①②④⑤
【详解谢于①,全称命题的否定为特称命题,所以命题:“£(0,2),3,>/,的否定是:“*€(0,2),3'33
故①正确:
对于②,因为/(x)=2'-27,所以〃T)=2T-23所以〃T)=-/(X),故②正确;
对于③,•♦•x°w(0,+8),所以/(与)=%+—1_^=/+1+—1^722(福+)J—L]_1=:,当今当玉,+1="
%+1%+1VI/+11*。+
即&+1)2=1,所以X。二0(舍去),
所以故③错误;
对于④,等差数列{〃“}中,邑=7(%;%)=7%,因为4=3,所以反=21,故④正确:
对于⑤,在电48。中,若力>B,则。>6,所以2Rsin4>2RsinB,所以sin/1>sin8,故⑤正确;
故答案为:①②④⑤
14.设函数/'(x)=x+lnx,g(x)=x+et若存在内户2,使得且(现)=/(%2),则I芭-的最小值为
【答案】1
【详解】因为g(x)=K+e、,所以g(x)=l+e”>0恒成立,
所以g(x)=x+e,在R上单调递增,
又因为/(x)=x+lnx=eh"+lnx=g(lnx),
且存在EE,使得g(xJ=/(X2)=g(ln%2),所以斗=加占,
所以归一引呻门超_引,令fj(x)=\nx-x+\(x>0),
则“(x)」-i=kz,
XX
当0<x<l时,/(x)>0,M*)单调递增;
当工>1时,h'(x)<0,A(x)单调递减,
所以川力工川1)=0,所以InxVx_1,即Inx—xNl,当x=l时取等号.
所以|再-=M超一引=卜2-Inx2|=x2-lnx2>1(当/=1时取等号,此时X=0,g($)=/&)=1满足题意),
所以|西-/|的最小值为1.
故答案为:L
15.已知函数/(x)=:2,若〃4+1)-/(加-1)20,则实数。的取值范围是______.
Zx—,x>2
【答案】《<心2
2
【详解】因为当xe(0,2]时,/3二唾2》是单调递增函数,此时/(x)W/(2)=l,
当zc(2,+e)时,/(x)=2x-3是单调递增函数,此时/(%)>/⑵=1,
所以是定义在(o,+8)上的单调递增函数,
所以若/(。+1)-/(2”1)20即/(。+】)之/(2。-1),
则。+122。-1>0,解得』<a«2.
2
故答案为:^<«<2
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)
16.(14分)已知函数/(x)=at-'-(a+l)lnx.
x
⑴讨论/(x)的单调性;
(2)若/(x)在(0』内的最大值为2,求”的值;
(3)若/(力之工-!,求a的取值范闱.
e+1।
【答案】(1)答案见解析(2)〃=c;(3)—r,+8.
Le-1)
【详解】(1)求导得/,(x)=4+1一卓=("一?5'7)->0),
当a«0时,ax-1<0,则/(x)>0,得0vx<l,f(x)<0,得x>l,
所以/(x)在(0』)上单调递增,在(1,+8)上单调递减;
当”>0时,令/(X)=0,解得X=1或L
a
当0<4<1时,1<—,则/'(工)>0,得0vx<l或x>—,f(x)<0,得
aaa
在(OJ)和(L+3)上单调递增;
内单调递减,
当“=1时,1=5,/(x)>0,则F(x)在区间(0,+8)上单调递增;
当4>1时,1>L则/(X)>。,得0<X<—或X>1,f(x)<0>^―<x<1,
aaa
综上,a«0时,/(力在(0,1)上单调递增,在(1,+动上单调递减;
0<〃<1时,〃可在03)内单调递减,在(0,1)和(,+3)上单调递增;
。=1时,/(力在区间(0,+8)上单调递增;
Q>1时,/(X)在区间(一1)内单调递减,在(og)和(1,+8)上单调递地.(5分)
(2)由(1)知,当时,/(x)在(0』内单调递增,
则/("max=/⑴=。-1=2,解得〃=3与〃VI矛盾;
当4>1时,/(力在(0,1上单调递增,在上单调递减,
所以/(r)gx=/(:)=l_a_(a+l)ln:=2,
即a—(a+l)lna+l=0,
☆g(x)=x_(x+l)lnx+l(x〉l),则g'(x)=-hw_,<0,
则g(x)在(1,y)上单调递减,
Xg(e)=e-(e+l)lne+l=0,故《=。;
综二,。二e.(10分)
(3)由/(x)2x—可得ax---(a+1)IRV>x—,
XXX
gp<7(x-lm)>x+lav,
令Mx)=x-lnx,则1(x)=l=―,
则〃(x)>0得x>l;〃'(x)<0得0<x<l,
则h(x)在(0』)上单调递减,在(1,+功上单调递增,
则力(x"〃(l)=l>0,则"Tnx>0,
、x+lru,./xx+lnr
故一「,令A(x)=——
x-Ilirx-ln.r
2(l-ln.v)
则上'(x)=令l(x)=o,解得x=e,
(x-lav)2
则当0<x<c时,A(x)>(),当1>«时・,k\x)<0,
则MM在(0,e)上单调递增,在(c,+8)上单调递减,
则M')max="(e)=言,所以。2言,
故”的取值范围为I"二,+3).(14分)
Lc-1)
17.(15分)己知函数/(》)=仆2T,其中awR,。了0.
⑴若/(1)=-2,求:实数。的值;
⑵若。=1时,求不等式/(可/1的解集:
(3)求不等式/(x)>3的解集;
【答案】(1)-1(2)[-夜,夜卜3)答案见解析
【详解】(1)由/(1)=。-1=—2,则。=一1.(3分)
(2)当a=l时,/(x)=x2-l,
由则解得一及
所以不等式/(X)W1的解集为卜、2亚].(8分)
(3)由/(x)>3,贝11加-1>3,即尔>4.
当”>0时,x2>~,解得了<—辿或工>也;
aaa
当。<0时,av2<0,不等式无解.
当”0时,不等式/(x)>3的解集为。.(15分)
18.(15分)已知函数/(1)=。"+讹-'一;5+1).—+(0-1)》一(4+1),其中aeR.
(1)当〃=0时,求曲线丁二/(外在x=T处的切线方程;
⑵当。=1时,证明对于任意的实数x,总有〃x)20;
⑶若x=0是/(x)的极值点,求。的值.
121
【答案】(1)»=-工+—一:7(2)证明见解析(3)a=l
ee2
【详解】(1)当。=0时,f(x)=ex-^x2-x-\,f\x)=ex-x-\,
则r(-i)=L
e2e
门131121
所以曲线》=/(》)在x=—l处的切线方程为,——-=-(X+l),^y=-x+—-.(4分)
ke2Jeee2
(2)当。=1时,/(幻=6*+67-/-2,
则/(X)=e*—e-*-2x,令g(x)=ev-『-2x,
则g'(x)=e'+e-x-2>Rey-2=0,当且仅当x=0时等号成立.
所以/'*)在R上单调递增.
Xr(o)=o,所以当x<o时,/'G)vo;当x>o时,rw>0.
所以/(X)在(F,0)上单调递减,在(0,+8)上单调递增.
所以〃x)N/(0)=0.(9分)
(3)f\x)=ev-aQ~x~(a+l)x+(a-1),则/'(0)=0.
当时,可证e、2x+l恒成立,
令9(x)=e,-x-1,则”(x)=cv-l,
当1<0时,(x)<0,函数8(x)=e'-X-1在(一8,0)上单调递减,
当1>0时,(p(x)>0,函数0(x)=e"-x-1在(0,+<»)上单调递增,
所以e(x)之夕(0),所以所以e'Nx+1,当且仅当x=0时取到等号,
所以er>-x+1»-ae~x>ax-a>
所以/'(工)之工+1+0¥—。一(。+1)工+(。-1)=0.
可得/(x)在R上单调递增,与题意矛盾,舍去;
当G>0时,令h(x)=ev-4尸-(q+l)x+(q-1),
则r(x)=ex+aex-(tz+1),且似0)=0.
令°(x)=e'+aex一5+1),贝ij(p\x)=e'-aex.
显然,e(x)在R上单调递增.
令°’(x)=cr-ac~x=0,解得x=gIna.
①当“w(O,l)时,;lna<0,
可得当xe(glna,+8)时,(p(x)>0,故"(x)在(;lna,+oo上单调递增.
又/⑼=0,
(1A
故当xw-lna,0时,/f(0)<0,
(2)
当Z€(0,+oo)时,/?*(x)>0.
所以r(x)在上单调递减,在(0,一)卜.单调递增.
又/'(0)=0,所以当xc(glna,+o))时,f\x)>0,〃x)在(加收)上单调递增,故x=0不是极值点,
不合题意;
②当aw(1,+8)时,-In«>0,
2
可得当xe(-8,glna)时,*(x)<0,
故人’(月在卜8,;1114上单调递减.
又伍0)=0,故当xc(-oo,0)时,Z/(x)>0,
当ze0,ginq)时,h\x)<0.
所以/'(x)在(-8,())上单调递增,在(o,fna)上单调递减.
又八0)=0,所以当xd一叫gina)时,/(x)<0,
人工)在上单调递减,故x=0不是极值点,不合题意;
③当a=l时,—\na=0,
可得当xe(-8,0)时,/(x)<0,
当1e(0,+oo)时,<p[x)>0.
所以方(x)在(-8,0)上单调递减,在(0,+8)上单调递增.
又/(0)=0,所以力(x)20,则八外在R上单调递增.
又八0)=0,所以当xw(-8,0)时,/V)<0,
当X€(0,+oo)时,/V)>o.
所以/(X)在(-8,0)上单调递减,在(0,+8)上单调递增.
所以x=0是"X)的一个极小值点,满足题意.
综上,当且仅当。=1时,x=0是/(X)的极值点.(15分)
3I
19.(15分)已知函数/(x)=2f一心+10,g(x)=x2-x+—,(awR)
(1)当。=1时,求/(2)的值;
(2)若对任意xeR,都有〃x)>g(x)成立,求实数a的取值范围;
⑶若依e(O,2),3x2e[0,l],使得不等式/(xj〉g(w)成立,求实数a的取值范围.
【答案】(1)16;(2)-2<。<4;(3)“<2
【详解】(1)由题设/(X)=2/7+H),则/(2)=2X22—2+10=16;(2分)
(2)由题设2——4丫+10>/一工+£11恒成立,即/+。一。m+o二>。恒成立,
44
9
所以,只需A=(l-〃)2-4xlx—=/一2。-8=(4+2)(。一4)<0,可得一2<。<4;(6分)
4
⑶由题设,在”(0,2),X2e[0,l],有/(xJmi/gHL成立,
'g(X)=2-X+YX-^)2+y♦xw[o,l],易知g(x)min=gg)=£,
对于/3=2/“+10=2(工-髀10-3xe(0,2),
当;40,aWO时,/(x)>/(0)=10,显然IO〉],满足;
42
221c
当0<二<2,0<。<8时,f(x)>/,(-)=10-—,只需可得0<a<2石;
44882
当―2,。之8时,〃x)"⑵=18—2%只需18-2心与,无解:
42
综上,。<2石.(15分)
20.(16分)已知函数/(x)=x2-l+aln(l+x),
(1)若曲线y=/(x)在点(0,-1)处的切线与直线3x-2y+l=0垂直,求实数〃的值;
(2)当。=-4时,讨论函数单调性
(3)当a=2时,若对任意xc(-l,+g),不等式/(x)+x+2W加Fl助恒成立,求6的最小值:
(4)若/(x)存在两个不同的极值点且/(*)<〃/,求实数加取值范围.
【答案】(1)—(2)在区间(1,+功上单调递增,在区间(T1)上单调递减⑶+
3eI2
【详解】(1)由/(x)=/—l+a】n(l+x)得:f(x)=2x+-^-i
则「⑼=〃,又由直线3x-2y+1=。的斜率为|,
根据题意可知:!3t7=-l=>a=-21;(4分)
2
(2)由(1)可知/(x)=2x+,-4=?r+?r-4(、>一1),
l+x1+X
令r(x)>。,得工>1,故函数/(x)在区间(1,也)匕单调递增,
令r(x)<0,得-lev,故函数/(X)在区间(-1,1)上单调递减,
综二,函数/(X)在区间(1,+8)上单调递增,在区间上单调递减;(9分)
(3)当。=2时,不等式可化为.一-1+2111(1+.1)+工+2(加,+1118,
变形为X?+2x+l+21n(l+x)(加+ln/?+x<=>(x+「+Ir(1+》?<b^b®
同构函数g(/)=/+lnf,求导得g《)=l+;>0,
所以g(f)=/+ln/在(0,+e)上是增函数,而原不等式可化为g
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