资源简介 中小学教育资源及组卷应用平台高考解答题专项突破(一)导数与函数的综合问题[考情分析] 高考对本部分的考查一般有三个层次:(1)主要考查求导公式,求导法则与导数的几何意义;(2)导数的简单应用,包括求函数的单调区间、极值、最值等;(3)综合考查,如零点、证明不等式、恒成立问题、求参数取值范围、解决应用问题等,还可能将导数内容和传统内容中有关不等式、数列及函数单调性有机结合,设计综合题.第1课时 利用导数解决不等式恒(能)成立问题考点一 “分离参数法”解决不等式恒(能)成立问题例1 (2024·福建连城县第一中学高三上学期月考)已知函数f(x)=2ax-2ln x.(1)讨论f(x)的单调性;(2)若函数g(x)=x-2,且 x>0,都有g(x)≤f(x),求a的取值范围.【常用结论】 用分离参数法解含参不等式恒成立问题,可以根据不等式的性质将参数分离出来,得到一个一端是参数,另一端是变量表达式的不等式,具体步骤如下: (1)分离参数(注意分离参数时自变量x的取值范围是否影响不等号的方向). (2)转化:①若a>f(x)对x∈D恒成立,则只需a>f(x)max; ②若af(x)有解,则只需a>f(x)min; ④若 x∈D,使得a 1.已知函数f(x)=x2-(a+2)x+2aln x(a∈R).(1)若a>2,讨论函数f(x)的单调性;(2)设函数g(x)=-(a+2)x,若至少存在一个x0∈[e,4],使得f(x0)>g(x0)成立,求实数a的取值范围.考点二 “最值法”解决不等式恒(能)成立问题例2 已知定义在(0,+∞)上的函数f(x)=(x-1)ex-.(1)若a=e,讨论函数f(x)的单调性;(2)若f(x)≤3在(0,2]上恒成立,求实数a的取值范围.在不等式恒成立问题中,如果不能分离参数或分离参数后的函数的最值比较难求,可以把含参不等式整理成f(x,a)>(<)0或f(x,a)≥(≤)0的形式,然后从研究函数的性质入手,通过讨论函数的单调性和极值,直接用参数表达函数的最值,然后根据题意,建立关于参数的不等式,解不等式即得参数的取值范围. (1)如果f(x,a)有最小值g(a),则 ①f(x,a)>0恒成立 g(a)>0;②f(x,a)<0有解 g(a)<0. (2)如果f(x,a)有最大值g(a),则 ①f(x,a)<0恒成立 g(a)<0;②f(x,a)>0有解 g(a)>0. 2.已知函数f(x)=aln (x+1),a∈R.(1)当a=1时,求曲线y=f(x)在x=3处的切线方程;(2)若对任意的x∈[0,+∞),都有f(x)≥x-x2恒成立,求实数a的取值范围.考点三 双变量不等式恒(能)成立问题例3 设f(x)=+xln x,g(x)=x3-x2-3.(1)如果存在x1,x2∈[0,2],使得g(x1)-g(x2)≥M成立,求满足上述条件的最大整数M;(2)如果对于任意的s,t∈,都有f(s)≥g(t)成立,求实数a的取值范围.“双变量”的恒(能)成立问题一定要正确理解其实质,深刻挖掘内含条件,进行等价变换,常见的等价转换有: (1) x1,x2∈D,f(x1)>g(x2) f(x)min>g(x)max; (2) x1∈D1, x2∈D2,f(x1)>g(x2) f(x)min>g(x)min; (3) x1∈D1, x2∈D2,f(x1)>g(x2) f(x)max>g(x)max; (4) x1∈D1, x2∈D2,f(x1)>g(x2) f(x)max>g(x)min. 3.(2024·陕西渭南高三上学期第一次检测)已知函数f(x)=ln x-ax+1(a∈R).(1)求f(x)的单调区间;(2)设g(x)=ln x-+,若对任意的x1∈(0,+∞),存在x2∈(1,+∞),使得f(x1)<g(x2)成立,求实数a的取值范围.课时作业1.(2024·湖南长沙明德中学高三上学期入学考试)已知函数f(x)=aln x++bx且曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程为2x-y+1=0.(1)求实数a,b的值及函数f(x)的单调区间;(2)若关于x的不等式f(x)-2≥x+恒成立,求实数m的取值范围.2.(2023·河南省部分名校高三二模)已知函数f(x)=mx2+(m-1)x-ln x(m∈R),g(x)=x2-+1.(1)讨论f(x)的单调性;(2)当m>0时,若对于任意x1∈(0,+∞),总存在x2∈[1,+∞),使得f(x1)≥g(x2),求m的取值范围.3.(2023·甘肃武威教育局第一次联考)已知函数f(x)=.(1)求f(x)在(-3,+∞)上的极值;(2)若 x∈(-3,+∞),-3≤ax2-2x,求a的最小值.4.已知函数f(x)=-ax(a∈R).(1)讨论f(x)的单调性;(2)若对任意x∈[0,+∞),f(x)≥-sinx恒成立,求a的取值范围.5.(2024·河南省实验中学高三第一次月考)已知函数f(x)=aex+x+1.(1)讨论f(x)的单调性;(2)当x>1时,f(x)>ln +x,求实数a的取值范围.6.(2023·安徽舒城中学高三仿真模拟(三))已知f(x)=aln x+x2-2x(a∈R且a≠0),g(x)=cosx+xsinx.(1)求g(x)在[-π,π]上的最小值;(2)如果对任意x1∈[-π,π],存在x2∈,使得-a≤g(x1)成立,求实数a的取值范围.21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 (共 2 页)21世纪教育网(www.21cnjy.com)中小学教育资源及组卷应用平台[考情分析] 高考对本部分的考查一般有三个层次:(1)主要考查求导公式,求导法则与导数的几何意义;(2)导数的简单应用,包括求函数的单调区间、极值、最值等;(3)综合考查,如零点、证明不等式、恒成立问题、求参数取值范围、解决应用问题等,还可能将导数内容和传统内容中有关不等式、数列及函数单调性有机结合,设计综合题.第1课时 利用导数解决不等式恒(能)成立问题考点一 “分离参数法”解决不等式恒(能)成立问题例1 (2024·福建连城县第一中学高三上学期月考)已知函数f(x)=2ax-2ln x.(1)讨论f(x)的单调性;(2)若函数g(x)=x-2,且 x>0,都有g(x)≤f(x),求a的取值范围.解 (1)f′(x)=2a-=(x>0),当a≤0时,f′(x)<0,所以函数f(x)在(0,+∞)上单调递减,当a>0时,当0时,f′(x)>0,所以函数f(x)在上单调递减,在上单调递增.综上所述,当a≤0时,函数f(x)在(0,+∞)上单调递减;当a>0时,函数f(x)在上单调递减,在上单调递增.(2)g(x)≤f(x),即2ax-2ln x≥x-2(x>0),即a≥-+,令h(x)=-+(x>0),则h′(x)=+=(x>0),当00,当x>e2时,h′(x)<0,所以函数h(x)在(0,e2)上单调递增,在(e2,+∞)上单调递减,所以h(x)max=h(e2)=+,所以a≥+.所以a的取值范围是.【常用结论】 用分离参数法解含参不等式恒成立问题,可以根据不等式的性质将参数分离出来,得到一个一端是参数,另一端是变量表达式的不等式,具体步骤如下: (1)分离参数(注意分离参数时自变量x的取值范围是否影响不等号的方向). (2)转化:①若a>f(x)对x∈D恒成立,则只需a>f(x)max; ②若af(x)有解,则只需a>f(x)min; ④若 x∈D,使得a 1.已知函数f(x)=x2-(a+2)x+2aln x(a∈R).(1)若a>2,讨论函数f(x)的单调性;(2)设函数g(x)=-(a+2)x,若至少存在一个x0∈[e,4],使得f(x0)>g(x0)成立,求实数a的取值范围.解 (1)函数f(x)=x2-(a+2)x+2aln x的定义域是(0,+∞),f′(x)==.当a>2时,由f′(x)>0,得0a;由f′(x)<0,得2∴函数f(x)在(0,2)和(a,+∞)上单调递增,在(2,a)上单调递减.(2)至少存在一个x0∈[e,4],使得f(x0)>g(x0)成立,即当x∈[e,4]时,x2+2aln x>0有解.∵当x∈[e,4]时,ln x≥1,∴2a>-有解,令h(x)=-,x∈[e,4],则2a>h(x)min.∵h′(x)=-=-<0,∴h(x)在[e,4]上单调递减,∴h(x)min=h(4)=-,∴2a>-,即a>-,∴实数a的取值范围为.考点二 “最值法”解决不等式恒(能)成立问题例2 已知定义在(0,+∞)上的函数f(x)=(x-1)ex-.(1)若a=e,讨论函数f(x)的单调性;(2)若f(x)≤3在(0,2]上恒成立,求实数a的取值范围.解 (1)f′(x)=xex-ax=x(ex-a),当a=e时,f′(x)=x(ex-e).在(0,1)上,f′(x)<0,f(x)单调递减;在(1,+∞)上,f′(x)>0,f(x)单调递增.(2)函数f(x)的导数为f′(x)=x(ex-a).①若a≤1,则在(0,2]上,f′(x)>0恒成立,f(x)单调递增,因此f(x)max=f(2)=e2-2a>3,不符合题意;②若10,因此f(x)在(0,ln a)上单调递减,在(ln a,2]上单调递增,又因为当x从右侧趋近于0时,f(x)趋近于-1,小于3,所以只需f(2)≤3即可,即e2-2a≤3,解得≤a③若a≥e2,则在(0,2]上,f′(x)≤0恒成立,f(x)单调递减,因此f(x)<-1<3,符合题意.综上所述,实数a的取值范围是.在不等式恒成立问题中,如果不能分离参数或分离参数后的函数的最值比较难求,可以把含参不等式整理成f(x,a)>(<)0或f(x,a)≥(≤)0的形式,然后从研究函数的性质入手,通过讨论函数的单调性和极值,直接用参数表达函数的最值,然后根据题意,建立关于参数的不等式,解不等式即得参数的取值范围. (1)如果f(x,a)有最小值g(a),则 ①f(x,a)>0恒成立 g(a)>0;②f(x,a)<0有解 g(a)<0. (2)如果f(x,a)有最大值g(a),则 ①f(x,a)<0恒成立 g(a)<0;②f(x,a)>0有解 g(a)>0. 2.已知函数f(x)=aln (x+1),a∈R.(1)当a=1时,求曲线y=f(x)在x=3处的切线方程;(2)若对任意的x∈[0,+∞),都有f(x)≥x-x2恒成立,求实数a的取值范围.解 (1)当a=1时,f(x)=ln (x+1),所以切点为(3,ln 4).因为f′(x)=,所以切线的斜率为k=f′(3)=,所以曲线y=f(x)在x=3处的切线方程为y-ln 4=(x-3),化简得x-4y+8ln 2-3=0.(2)对任意的x∈[0,+∞),都有f(x)≥x-x2恒成立,即aln (x+1)-x+x2≥0恒成立.令h(x)=aln (x+1)-x+x2(x≥0),则h′(x)=-1+x=(x≥0).①当a≥1时,h′(x)≥0恒成立,所以函数h(x)在[0,+∞)上单调递增,因此h(x)min=h(0)=0,所以a≥1符合条件.②当a<1时,由h′(x)=0,x≥0,解得x=,当x∈(0,)时,h′(x)<0;当x∈(,+∞)时,h′(x)>0,h(x)min=h()综上可知,实数a的取值范围为[1,+∞).考点三 双变量不等式恒(能)成立问题例3 设f(x)=+xln x,g(x)=x3-x2-3.(1)如果存在x1,x2∈[0,2],使得g(x1)-g(x2)≥M成立,求满足上述条件的最大整数M;(2)如果对于任意的s,t∈,都有f(s)≥g(t)成立,求实数a的取值范围.解 (1)存在x1,x2∈[0,2],使得g(x1)-g(x2)≥M成立,等价于g(x)max-g(x)min≥M.由g(x)=x3-x2-3,得g′(x)=3x2-2x=3x.由g′(x)>0,得x<0或x>,由g′(x)<0,得0又x∈[0,2],所以g(x)在上单调递减,在上单调递增,又g(0)=-3,g=-,g(2)=1,所以g(x)min=g=-,g(x)max=g(2)=1.故g(x)max-g(x)min=≥M,则满足条件的最大整数M=4.(2)对于任意的s,t∈,都有f(s)≥g(t)成立,等价于在上,f(x)min≥g(x)max.由(1)可知在上,g(x)的最大值为g(2)=1.故在上,f(x)=+xln x≥1恒成立,等价于a≥x-x2ln x恒成立.设h(x)=x-x2ln x,则h′(x)=1-2xln x-x,令φ(x)=1-2xln x-x,φ′(x)=-(2ln x+3),当x∈时,φ′(x)<0,可知h′(x)在上是减函数,又h′(1)=0,所以当1<x<2时,h′(x)<0;当<x<1时,h′(x)>0,所以函数h(x)=x-x2ln x在上单调递增,在(1,2]上单调递减,所以h(x)max=h(1)=1,即实数a的取值范围是[1,+∞).“双变量”的恒(能)成立问题一定要正确理解其实质,深刻挖掘内含条件,进行等价变换,常见的等价转换有: (1) x1,x2∈D,f(x1)>g(x2) f(x)min>g(x)max; (2) x1∈D1, x2∈D2,f(x1)>g(x2) f(x)min>g(x)min; (3) x1∈D1, x2∈D2,f(x1)>g(x2) f(x)max>g(x)max; (4) x1∈D1, x2∈D2,f(x1)>g(x2) f(x)max>g(x)min. 3.(2024·陕西渭南高三上学期第一次检测)已知函数f(x)=ln x-ax+1(a∈R).(1)求f(x)的单调区间;(2)设g(x)=ln x-+,若对任意的x1∈(0,+∞),存在x2∈(1,+∞),使得f(x1)<g(x2)成立,求实数a的取值范围.解 (1)函数f(x)的定义域为(0,+∞),f′(x)=-a=,当a≤0时,f′(x)>0,f(x)在(0,+∞)上单调递增.当a>0时,在上,f′(x)>0,f(x)单调递增;在上,f′(x)<0,f(x)单调递减.综上,当a≤0时,f(x)的单调递增区间是(0,+∞);当a>0时,f(x)的单调递增区间是,单调递减区间是.(2)g′(x)=--×==,在(1,3)上,g′(x)>0,g(x)单调递增;在(3,+∞)上,g′(x)<0,g(x)单调递减,所以g(x)max=g(3)=ln 3-.因为对任意的x1∈(0,+∞),存在x2∈(1,+∞),使得f(x1)<g(x2)成立,等价于f(x)max<g(x)max,由(1)知,当a≤0时,f(x)无最值;当a>0时,f(x)max=f=-ln a,所以-ln a<ln 3-,所以ln a>ln ,解得a>.故实数a的取值范围为.课时作业1.(2024·湖南长沙明德中学高三上学期入学考试)已知函数f(x)=aln x++bx且曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程为2x-y+1=0.(1)求实数a,b的值及函数f(x)的单调区间;(2)若关于x的不等式f(x)-2≥x+恒成立,求实数m的取值范围.解 (1)将x=1代入2x-y+1=0,得y=3,所以切点为(1,3).f′(x)=-+b,所以 所以f(x)=ln x++2x.f′(x)=-+2==(x>0),令f′(x)=0,解得x=,x=-1(舍去).所以当x∈时,f′(x)<0,f(x)为减函数;当x∈时,f′(x)>0,f(x)为增函数.(2)因为f(x)-2≥x+恒成立,即ln x++2x-2≥x+恒成立,化简为m≤x2+2xln x-4x+2恒成立.设g(x)=x2+2xln x-4x+2,则m≤g(x)min即可.g′(x)=2x+2ln x+2-4=2x+2ln x-2(x>0),因为g′(x)在(0,+∞)上为增函数,且g′(1)=0,所以当x∈(0,1)时,g′(x)<0,g(x)为减函数,当x∈(1,+∞)时,g′(x)>0,g(x)为增函数.g(x)min=g(1)=-1,即m≤-1.故实数m的取值范围为(-∞,-1].2.(2023·河南省部分名校高三二模)已知函数f(x)=mx2+(m-1)x-ln x(m∈R),g(x)=x2-+1.(1)讨论f(x)的单调性;(2)当m>0时,若对于任意x1∈(0,+∞),总存在x2∈[1,+∞),使得f(x1)≥g(x2),求m的取值范围.解 (1)f′(x)=mx+m-1-=,x>0.当m≤0时,f′(x)<0恒成立,f(x)在(0,+∞)上单调递减;当m>0时,由f′(x)>0,解得x∈,即f(x)在上单调递增,由f′(x)<0,解得x∈,即f(x)在上单调递减.(2)当m>0时,由(1)知f(x)min=f=ln m+1-,g′(x)=2x+e-x>0(x≥1)恒成立,g(x)在[1,+∞)上单调递增,所以g(x)min=g(1)=2-,由题意知f(x)min≥g(x)min,即ln m+1-≥2-.设h(m)=ln m+1-,则h′(m)=+>0,所以h(m)为增函数,又h(e)=2-,所以m≥e,即m的取值范围是[e,+∞).3.(2023·甘肃武威教育局第一次联考)已知函数f(x)=.(1)求f(x)在(-3,+∞)上的极值;(2)若 x∈(-3,+∞),-3≤ax2-2x,求a的最小值.解 (1)f′(x)=,令f′(x)=0,得x=-2,当x∈(-3,-2)时,f′(x)<0,f(x)单调递减,当x∈(-2,+∞)时,f′(x)>0,f(x)单调递增,故f(-2)=为极小值,f(x)无极大值.所以f(x)在(-3,+∞)上的极小值为,无极大值.(2)由题意知-3=-3,令g(x)=-3-ax2+2x,g′(x)=--2ax+2,g(0)=0,g′(0)=0,令h(x)=g′(x)=--2ax+2,则h′(x)=-2a,设u(x)=h′(x)=-2a,则u′(x)=-,当-3当x>0时,u′(x)为负,u(x)=h′(x)在(0,+∞)上单调递减,故u(0)=h′(0)=1-2a为极大值.若1-2a≤0,即a≥,此时h′(x)≤0,则h(x)=g′(x)在(-3,+∞)上单调递减,又g′(0)=0,所以当-30,g(x)在(-3,0)上单调递增,当x>0时,g′(x)<0,g(x)在(0,+∞)上单调递减,故g(0)=0为极大值,所以g(x)≤0,则当a≥时,符合条件;若1-2a>0,即a<,此时h′(0)>0,所以存在-30,则h(x)=g′(x)在(x1,0)上单调递增,又h(0)=g′(0)=0,则在区间(x1,0)上,g′(x)所以在区间(x1,0)上,g(x)单调递减,则g(x)>g(0)=0,不满足条件.综上所述,a的最小值为.4.已知函数f(x)=-ax(a∈R).(1)讨论f(x)的单调性;(2)若对任意x∈[0,+∞),f(x)≥-sinx恒成立,求a的取值范围.解 (1)由题意,得f(x)的定义域为R,且f′(x)=-a,当a≤0时,f′(x)≥0恒成立,所以f(x)在R上单调递增.当a>0时,由f′(x)>0,得x<-或x>;由f′(x)<0,得-所以f(x)在(-∞,-)上单调递增,在(-,)上单调递减,在(,+∞)上单调递增.(2)f(x)≥-sinx +sinx-ax≥0,设g(x)=+sinx-ax(x≥0),则g′(x)=+cosx-a,设h(x)=+cosx-a(x≥0),则h′(x)=x-sinx,设m(x)=x-sinx(x≥0),则m′(x)=1-cosx≥0,所以h′(x)在[0,+∞)上单调递增,所以h′(x)≥h′(0)=0,所以g′(x)在[0,+∞)上单调递增,当a≤1时,g′(0)=1-a≥0,所以g′(x)≥0在[0,+∞)上恒成立,故g(x)在[0,+∞)上单调递增,结合g(0)=0知g(x)≥0恒成立,符合题意;当a>1时,g′(0)=1-a<0,g′(2a)=a(2a-1)+cos2a>0,所以g′(x)在(0,2a)上有一个零点x0,且当x∈[0,x0)时,g′(x)<0,所以g(x)在[0,x0)上单调递减,结合g(0)=0知,当x∈(0,x0)时,g(x)<0,从而f(x)<-sinx,不符合题意.综上所述,a的取值范围为(-∞,1].5.(2024·河南省实验中学高三第一次月考)已知函数f(x)=aex+x+1.(1)讨论f(x)的单调性;(2)当x>1时,f(x)>ln +x,求实数a的取值范围.解 (1)依题意,得f′(x)=aex+1.当a≥0时,f′(x)>0,所以f(x)在(-∞,+∞)上单调递增.当a<0时,令f′(x)>0,可得x<-ln (-a);令f′(x)<0,可得x>-ln (-a),所以f(x)在(-∞,-ln (-a))上单调递增,在(-ln (-a),+∞)上单调递减.综上所述,当a≥0时,f(x)在(-∞,+∞)上单调递增;当a<0时,f(x)在(-∞,-ln (-a))上单调递增,在(-ln (-a),+∞)上单调递减.(2)因为当x>1时,f(x)>ln +x,所以aex+x+1>ln +x,即eln aex+x+1>ln (x-1)-ln a+x,即ex+ln a+ln a+x>ln (x-1)+x-1,即ex+ln a+x+ln a>eln (x-1)+ln (x-1).令h(x)=ex+x,则有h(x+ln a)>h(ln (x-1))对任意x∈(1,+∞)恒成立.因为h′(x)=ex+1>0,所以h(x)在(-∞,+∞)上单调递增,故只需x+ln a>ln (x-1),即ln a>ln (x-1)-x对任意x∈(1,+∞)恒成立.令F(x)=ln (x-1)-x,则F′(x)=-1=,令F′(x)=0,得x=2.当x∈(1,2)时,F′(x)>0;当x∈(2,+∞)时,F′(x)<0,所以F(x)在(1,2)上单调递增,在(2,+∞)上单调递减,所以F(x)≤F(2)=-2.因此ln a>-2,所以a>.即实数a的取值范围为.6.(2023·安徽舒城中学高三仿真模拟(三))已知f(x)=aln x+x2-2x(a∈R且a≠0),g(x)=cosx+xsinx.(1)求g(x)在[-π,π]上的最小值;(2)如果对任意x1∈[-π,π],存在x2∈,使得-a≤g(x1)成立,求实数a的取值范围.解 (1)g′(x)=-sinx+sinx+xcosx=xcosx,显然g(x)为偶函数,当x>0时,当x∈时,xcosx>0,g′(x)>0,∴g(x)在上单调递增;当x∈时,xcosx<0,g′(x)<0,∴g(x)在上单调递减,又g(0)=1,g=,g(π)=-1,∴g(x)在(0,π]上的最小值为-1.由偶函数图象的对称性可知,g(x)在[-π,π]上的最小值为-1.(2)先证ln x≤x-1,设h(x)=ln x-x+1,则h′(x)=-1=,令h′(x)>0,得01,∴h(x)在(0,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减.h(x)≤h(1)=0,故ln x≤x-1 ①恒成立.由题意可得 x2∈,使得-a≤-1成立,即a(x2-ln x2)≥x-x2成立.由①可知x2-ln x2≥1>0,参变分离得a≥.设φ(x)=,x∈,即只需a≥φ(x)min即可.φ′(x)==,由①知ln x≤x-1,得-ln x≥1-x,∴x-ln x+1≥x+1-x+1=2-x=>0,令φ′(x)>0,得1∴φ(x)在上单调递减,在(1,e)上单调递增.∴φ(x)min=φ(1)=-,∴a≥-,又已知a≠0,故实数a的取值范围为∪(0,+∞).21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 (共 2 页)21世纪教育网(www.21cnjy.com) 展开更多...... 收起↑ 资源列表 高考解答题专项突破(一) 第1课时 利用导数解决不等式恒(能)成立问题(原卷版).docx 高考解答题专项突破(一) 第1课时 利用导数解决不等式恒(能)成立问题(解析版).doc