资源简介 专题一 微专题4 函数的极值、最值(分值:100分)一、单项选择题(每小题5分,共30分)1.(2024·辽宁省部分重点中学协作体模拟)下列函数中,既是定义域上的奇函数又存在极小值的是( )A.f(x)=xsin xB.f(x)=x+C.f(x)=ex+D.f(x)=|x+1|-|x-1|2.(2024·西安模拟)函数f(x)=在[-3,3]上的最大值和最小值分别是( )A.- B.-C.- D.-3.(2024·银川模拟)若函数f(x)=(x2-ax-2)ex在x=-2处取得极大值,则f(x)的极小值为( )A.-6e2 B.-4eC.-2e2 D.-e4.已知函数f(x)=ln x+ax存在最大值0,则a的值为( )A.-2 B.-C.1 D.e5.(2024·楚雄模拟)若a>b,则函数y=a(x-a)(x-b)2的图象可能是( )6.(2024·咸阳模拟)已知函数f(x)=cos x+x2,若x=0是函数f(x)的唯一极小值点,则a的取值范围为( )A.[1,+∞) B.(-1,1)C.[-1,+∞) D.(-∞,1]二、多项选择题(每小题6分,共12分)7.(2024·杭州模拟)已知函数f(x)=(x+1)ex,则下列结论正确的是( )A.f(x)在区间(-2,+∞)上单调递增B.f(x)的最小值为-C.方程f(x)=2的解有2个D.导函数f'(x)的极值点为-38.(2024·新课标全国Ⅱ)设函数f(x)=2x3-3ax2+1,则( )A.当a>1时,f(x)有三个零点B.当a<0时,x=0是f(x)的极大值点C.存在a,b,使得x=b为曲线y=f(x)的对称轴D.存在a,使得点(1,f(1))为曲线y=f(x)的对称中心三、填空题(每小题5分,共10分)9.(2024·宜宾模拟)已知函数f(x)=x3+ax2+bx+a2在x=-1处有极值8,则f(1)= . 10.如图所示为某“胶囊”形组合体,由中间是底面半径为1,高为2的圆柱,两端是半径为1的半球组成,现欲加工成一个圆柱,使得圆柱的两个底面的圆周落在半球的球面上,则当圆柱的体积最大时,圆柱的底面半径为 . 四、解答题(共31分)11.(14分)(2024·深圳模拟)已知函数f(x)=其中a∈R.(1)若a=1,求f(x)在[-1,1]上的最小值;(5分)(2)求证:f(x)的极大值恒为正数.(9分)12.(17分)(2024·泸州模拟)已知函数f(x)=2x3-ax2+2(a>0).(1)求曲线y=f(x)在点(0,f(0))处的切线方程;(6分)(2)若在区间[-1,1]内存在x1,x2,使得f(x1)f(x2)≥9,求实数a的取值范围.(11分)13.(17分)[旋转函数]在平面直角坐标系中,如果将函数y=f(x)的图象绕坐标原点逆时针旋转α后,所得曲线仍然是某个函数的图象,则称f(x)为“α旋转函数”.(1)判断函数y=x是否为“旋转函数”,并说明理由;(5分)(2)已知函数f(x)=ln(2x+1)(x>0)是“α旋转函数”,求tan α的最大值;(5分)(3)若函数g(x)=m(x-1)ex-xln x-是“旋转函数”,求m的取值范围.(7分)答案精析1.B 2.D 3.C 4.B 5.B 6.A7.ABD 8.AD 9.-4 10.11.(1)解 当a=1时,f(x)=,x∈[-1,1],f'(x)=,令f'(x)=0,得x=,又f==,且f(-1)=4e,f(1)=,∴f(x)min=f= .(2)证明 因为f'(x)= =,令f'(x)=0,解得x1=2,x2=,若a>4,当x<2或x>时,f'(x)<0,当20,所以f(x)在(-∞,2),上单调递减,在上单调递增,故极大值为f=>0;若a=4,则f'(x)≤0,所以函数f(x)在R上单调递减,无极大值;若a<4,当x<或x>2时,f'(x)<0,当0,所以f(x)在,(2,+∞)上单调递减,在上单调递增,故极大值为f(2)=>0.综上,f(x)的极大值恒为正数.12.解 (1)因为f(x)=2x3-ax2+2(a>0),所以f(0)=2,又f'(x)=6x2-2ax,所以f'(0)=0,所以曲线y=f(x)在点(0,f(0))处的切线方程为y=2.(2)因为f'(x)=6x2-2ax=6x,又a>0,所以当0当x<0或x>时,f'(x)>0,所以f(x)在上单调递减,在(-∞,0),上单调递增.则在区间[-1,1]内存在x1,x2,使得f(x1)f(x2)≥9,等价于在区间[-1,1]内存在x,使得[f(x)]2≥9,等价于在区间[-1,1]内存在x,使得|f(x)|≥3,等价于在区间[-1,1]内,|f(x)|的最大值不小于3.不妨令g(x)=|f(x)|,①当≥1,即a≥3时,f(x)在[-1,0)上单调递增,在(0,1]上单调递减,且f(-1)=-a≤-3,f(0)=2,f(1)=4-a≤1,所以g(x)max=|f(x)|max=max{a,2,|4-a|}≥3,符合题意;②当0<<1,即0显然f(x)在x=处取得极小值,此时极小值为f=2->0,而f(-1)=-a∈(-3,0),f(0)=2,f(1)=4-a>0,所以g(x)max=|f(x)|max=max{a,2,|4-a|},要使g(x)max≥3,则必有4-a≥3,解得a≤1,故0综上,a的取值范围为(0,1]∪[3,+∞).13.解 (1)函数y=x不是“旋转函数”,理由如下:y=x的图象绕坐标原点逆时针旋转后与y轴重合,当x=0时,有无数个y与之对应,与函数的概念矛盾,因此函数y=x不是“旋转函数”.(2)由题意可得,函数f(x)=ln(2x+1)(x>0)与函数y=kx+b的图象最多有1个交点,且k=tan,所以ln(2x+1)=kx+b(x>0)最多有一个根,即ln(2x+1)-kx=b(x>0)最多有一个根,因此函数y=ln(2x+1)-kx(x>0)的图象与直线y=b(b∈R)最多有1个交点,即函数y=ln(2x+1)-kx在 (0,+∞)上单调.因为y'=-k,且x>0,∈(0,2),所以y'=-k≤0,k≥,所以k≥2,即tan≥2,tan α≤,即tan α的最大值为.(3)由题意可得函数g(x)=m(x-1)ex-xln x-与函数y=x+b的图象最多有1个交点,所以m(x-1)ex-xln x-=x+b,即m(x-1)ex-xln x--x=b最多有一个根,所以函数y=m(x-1)ex-xln x--x的图象与直线y=b(b∈R)最多有1个交点,即函数y=m(x-1)ex-xln x--x在(0,+∞)上单调.y'=mxex-ln x-x-2,当x→0时,y'→+∞,所以y'≥0 m≥,令φ(x)=,则φ'(x)=,因为t(x)=-ln x-x-1在(0,+∞)上单调递减,且t>0,t(1)<0,所以存在x0∈,使t(x0)=0,即ln x0+x0=-1 ln(x0)=-1 x0=,所以φ(x)在(0,x0)上单调递增,在(x0,+∞)上单调递减,所以φ(x)max=φ(x0)===e,即m≥e,故m的取值范围为[e,+∞).微专题4 函数的极值、最值[考情分析] 利用导数研究函数的极值、最值是重点考查内容,多以选择题、填空题压轴考查,或以解答题的形式出现,难度中等;或者压轴解答题,属综合性问题,难度较大.考点一 利用导数研究函数的极值判断函数的极值点,主要有两点(1)导函数f'(x)的变号零点,即为函数f(x)的极值点.(2)利用函数f(x)的单调性可得函数的极值点.例1 (2024·新课标全国Ⅱ)已知函数f(x)=ex-ax-a3.(1)当a=1时,求曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程;(2)若f(x)有极小值,且极小值小于0,求a的取值范围.[易错提醒] (1)不能忽略函数的定义域.(2)f'(x0)=0是可导函数f(x)在x=x0处取得极值的必要不充分条件,即f'(x)的变号零点才是f(x)的极值点,所以判断f(x)的极值点时,除了找f'(x)=0的实数根x0外,还需判断f(x)在x0左侧和右侧的单调性.(3)函数的极小值不一定比极大值小.跟踪演练1 (1)(多选)(2024·武汉统考)已知函数f(x)及其导函数f'(x)的部分图象如图所示,设函数g(x)=,则g(x) ( )A.在区间(a,b)上单调递减B.在区间(a,b)上单调递增C.在x=a时取极小值D.在x=b时取极小值(2)(2024·秦皇岛模拟)已知0是函数f(x)=x3+ax2+1的极大值点,则a的取值范围为 ( )A.(-∞,0) B.(0,+∞)C. D.考点二 利用导数研究函数的最值1.求函数f(x)在[a,b]上的最大值和最小值的步骤(1)求函数在(a,b)内的极值.(2)求函数在区间端点处的函数值f(a),f(b).(3)将函数f(x)的各极值与f(a),f(b)比较,其中最大的一个为最大值,最小的一个为最小值.2.若函数含有参数或区间含有参数,则需对参数分类讨论,判断函数的单调性,从而得到函数的最值.例2 (2024·宝鸡模拟)已知函数f(x)=ax+x2-xln a-b(a,b∈R,a>1),e是自然对数的底数.(1)当a=e,b=4时,求整数k的值,使得函数f(x)在区间(k,k+1)上存在零点;(2)若x∈[-1,1],且b=0,求f(x)的最小值和最大值.[易错提醒] (1)求函数最值时,不可想当然地认为极值就是最值,要通过比较大小才能下结论.(2)求函数无穷区间(或开区间)上的最值,不仅要研究其极值,还需研究单调性,结合单调性和极值情况,画出函数图象,借助图象得到函数的最值.跟踪演练2 (1)(2024·安徽省皖江名校联盟模拟)已知函数f(x)=(x-1)sin x+(x+1)·cos x,当x∈[0,π]时,f(x)的最大值与最小值的和为 . (2)(2024·浙江省金丽衢十二校联考)已知函数f(x)=若x1考点三 已知函数极值、最值求参数例3 (1)(2024·南充模拟)已知函数f(x)=xex+m-x2-mx在区间[-1-m,1-m]上有且仅有两个极值点,则实数m的取值范围为 ( )A. B.(1,e)C. D.(1,e](2)若函数f(x)=x3+x2-2在区间(a-4,a)上存在最小值,则a的取值范围是 . [易错提醒] 方程、不等式恒成立,有解问题都可用分离参数法.分离参数时,等式或不等式两边符号变化以及除数不能等于0,易忽视.跟踪演练3 (1)(2024·赤峰模拟)已知函数f(x)=xln x-ax有极值-e,则a等于 ( )A.1 B.2C.e D.3(2)(2024·石嘴山模拟)已知函数f(x)=ax2-2x+ln x有两个不同的极值点x1,x2,若不等式f(x1)+f(x2)≤t恒成立,则实数t的最小值为 . 答案精析例1 解 (1)当a=1时,则f(x)=ex-x-1,f'(x)=ex-1,可得f(1)=e-2,f'(1)=e-1,即切点坐标为(1,e-2),切线斜率k=e-1,所以切线方程为y-(e-2)=(e-1)(x-1),即(e-1)x-y-1=0.(2)方法一 因为f(x)的定义域为R,且f'(x)=ex-a,若a≤0,则f'(x)>0对任意x∈R恒成立,可知f(x)在R上单调递增,无极值,不符合题意;若a>0,令f'(x)>0,解得x>ln a,令f'(x)<0,解得x可知f(x)在(-∞,ln a)上单调递减,在(ln a,+∞)上单调递增,则f(x)有极小值f(ln a)=a-aln a-a3,无极大值,由题意可得,f(ln a)=a-aln a-a3<0,即a2+ln a-1>0,令g(a)=a2+ln a-1,a>0,则g'(a)=2a+>0,可知g(a)在(0,+∞)上单调递增,且g(1)=0,不等式a2+ln a-1>0等价于g(a)>g(1),解得a>1,所以a的取值范围为(1,+∞).方法二 因为f(x)的定义域为R,且f'(x)=ex-a,若f(x)有极小值,则f'(x)=ex-a有零点,令f'(x)=ex-a=0,可得ex=a,可知y=ex与y=a有交点,则a>0,令f'(x)>0,解得x>ln a;令f'(x)<0,解得x可知f(x)在(-∞,ln a)上单调递减,在(ln a,+∞)上单调递增,则f(x)有极小值f(ln a)=a-aln a-a3,无极大值,符合题意,由题意可得,f(ln a)=a-aln a-a3<0,即a2+ln a-1>0,令g(a)=a2+ln a-1,a>0,因为y=a2,y=ln a-1在(0,+∞)上均单调递增,所以g(a)在(0,+∞)上单调递增,且g(1)=0,不等式a2+ln a-1>0等价于g(a)>g(1),解得a>1,所以a的取值范围为(1,+∞).跟踪演练1 (1)BC (2)A例2 解 (1)当a=e,b=4时,f(x)=ex+x2-x-4,∴f'(x)=ex+2x-1,∴f'(0)=0,当x>0时,ex>1,∴f'(x)>0,故f(x)在(0,+∞)上单调递增,同理f(x)在(-∞,0)上单调递减.f(-2)=e-2+2>0,f(-1)=e-1-2<0,f(0)=-3<0,f(1)=e-4<0,f(2)=e2-2>0,故当x>2时,f(x)>0,当x<-2时,f(x)>0,故当x>0时,函数f(x)的零点在(1,2)内,∴k=1满足条件.同理,当x<0时,函数f(x)的零点在(-2,-1)内,∴k=-2满足条件,综上,k=1,-2.(2)由已知f(x)=ax+x2-xln a,f'(x)=axln a+2x-ln a=2x+(ax-1)ln a,①当x>0时,由a>1,可知ax-1>0,ln a>0,∴f'(x)>0;②当x<0时,由a>1,可知ax-1<0,ln a>0,∴f'(x)<0;③当x=0时,f'(x)=0,∴f(x)在[-1,0]上单调递减,在(0,1]上单调递增,∴当x∈[-1,1]时,f(x)min=f(0)=1,f(x)max=max{f(-1),f(1)}.因为f(1)=a+1-ln a,f(-1)=+1+ln a,则f(1)-f(-1)=a--2ln a,设g(t)=t--2ln t(t>0),∵g'(t)=1+-=≥0(当且仅当t=1时取等号),∴g(t)在(0,+∞)上单调递增,而g(1)=0,∴当t>1时,g(t)>0,即a>1时,a--2ln a>0,∴f(1)>f(-1),即f(x)max=f(1)=a+1-ln a.综上,f(x)的最小值为1,最大值为a+1-ln a.跟踪演练2 (1)π-1(2)2ln 2+例3 (1)A [f'(x)=ex+m(1+x)-x-m,因为f(x)在区间[-1-m,1-m]上有且仅有两个极值点,所以f'(x)在区间(-1-m,1-m)上有两个变号零点,即ex+m(1+x)=x+m在区间(-1-m,1-m)上有两个不等实数根.令t=x+m,则x=t-m,上式可化为m=t+1-,其中t∈(-1,1).令g(t)=t+1-,t∈(-1,1),则g'(t)=1-=.令h(t)=et-1+t,则h'(t)=et+1>0,即h(t)为增函数,又h(0)=0,所以当t∈(-1,0)时,g'(t)<0,g(t)单调递减;当t∈(0,1)时,g'(t)>0,g(t)单调递增,所以当t=0时,g(t)取得最小值,因为g(0)=1,g(-1)=e,g(1)=2-,所以m的取值范围为.](2)[1,4)跟踪演练3 (1)B (2)-3(共104张PPT)函数的极值、最值微专题4利用导数研究函数的极值、最值是重点考查内容,多以选择题、填空题压轴考查,或以解答题的形式出现,难度中等;或者压轴解答题,属综合性问题,难度较大.考情分析考点一考点二考点三利用导数研究函数的极值利用导数研究函数的最值已知函数极值、最值求参数专题强化练内容索引利用导数研究函数的极值考点一判断函数的极值点,主要有两点(1)导函数f'(x)的变号零点,即为函数f(x)的极值点.(2)利用函数f(x)的单调性可得函数的极值点. (2024·新课标全国Ⅱ)已知函数f(x)=ex-ax-a3.(1)当a=1时,求曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程;例1当a=1时,则f(x)=ex-x-1,f'(x)=ex-1,可得f(1)=e-2,f'(1)=e-1,即切点坐标为(1,e-2),切线斜率k=e-1,所以切线方程为y-(e-2)=(e-1)(x-1),即(e-1)x-y-1=0.(2)若f(x)有极小值,且极小值小于0,求a的取值范围.方法一 因为f(x)的定义域为R,且f'(x)=ex-a,若a≤0,则f'(x)>0对任意x∈R恒成立,可知f(x)在R上单调递增,无极值,不符合题意;若a>0,令f'(x)>0,解得x>ln a,令f'(x)<0,解得x可知f(x)在(-∞,ln a)上单调递减,在(ln a,+∞)上单调递增,则f(x)有极小值f(ln a)=a-aln a-a3,无极大值,由题意可得,f(ln a)=a-aln a-a3<0,即a2+ln a-1>0,令g(a)=a2+ln a-1,a>0,则g'(a)=2a+>0,可知g(a)在(0,+∞)上单调递增,且g(1)=0,不等式a2+ln a-1>0等价于g(a)>g(1),解得a>1,所以a的取值范围为(1,+∞).方法二 因为f(x)的定义域为R,且f'(x)=ex-a,若f(x)有极小值,则f'(x)=ex-a有零点,令f'(x)=ex-a=0,可得ex=a,可知y=ex与y=a有交点,则a>0,令f'(x)>0,解得x>ln a;令f'(x)<0,解得x可知f(x)在(-∞,ln a)上单调递减,在(ln a,+∞)上单调递增,则f(x)有极小值f(ln a)=a-aln a-a3,无极大值,符合题意,由题意可得,f(ln a)=a-aln a-a3<0,即a2+ln a-1>0,令g(a)=a2+ln a-1,a>0,因为y=a2,y=ln a-1在(0,+∞)上均单调递增,所以g(a)在(0,+∞)上单调递增,且g(1)=0,不等式a2+ln a-1>0等价于g(a)>g(1),解得a>1,所以a的取值范围为(1,+∞).易错提醒(1)不能忽略函数的定义域.(2)f'(x0)=0是可导函数f(x)在x=x0处取得极值的必要不充分条件,即f'(x)的变号零点才是f(x)的极值点,所以判断f(x)的极值点时,除了找f'(x)=0的实数根x0外,还需判断f(x)在x0左侧和右侧的单调性.(3)函数的极小值不一定比极大值小.(1)(多选)(2024·武汉统考)已知函数f(x)及其导函数f'(x)的部分图象如图所示,设函数g(x)=则g(x)A.在区间(a,b)上单调递减B.在区间(a,b)上单调递增C.在x=a时取极小值D.在x=b时取极小值跟踪演练1√√结合图象可知,当x0,当a当x>b时,f(x)-f'(x)>0.g'(x)=因为ex>0,故当x当a0,g(x)在区间(a,b)上单调递增;当x>b时,g'(x)=<0,g(x)在区间(b,+∞)上单调递减,故g(x)'在x=a处取得极小值,在x=b处取得极大值.(2)(2024·秦皇岛模拟)已知0是函数f(x)=x3+ax2+1的极大值点,则a的取值范围为A.(-∞,0) B.(0,+∞)C. D.√因为f(x)=x3+ax2+1,所以f'(x)=3x2+2ax=x(3x+2a),令f'(x)=0,可得x=0或x=-当->0,即a<0时,令f'(x)>0,得x<0或x>-;令f'(x)<0,得0所以f(x)在(-∞,0)上单调递减,所以0是函数f(x)的极大值点,满足题意;当-=0,即a=0时,f'(x)=x(3x+0)≥0恒成立,则f(x)在R上单调递增,没有极值点,不满足题意;当-<0,即a>0时,令f'(x)>0,得x<-或x>0;令f'(x)<0,得-所以f(x)在(0,+∞)上单调递增,在上单调递减,所以0是函数f(x)的极小值点,不满足题意.综上,a<0,即a的取值范围为(-∞,0).利用导数研究函数的最值考点二1.求函数f(x)在[a,b]上的最大值和最小值的步骤(1)求函数在(a,b)内的极值.(2)求函数在区间端点处的函数值f(a),f(b).(3)将函数f(x)的各极值与f(a),f(b)比较,其中最大的一个为最大值,最小的一个为最小值.2.若函数含有参数或区间含有参数,则需对参数分类讨论,判断函数的单调性,从而得到函数的最值.(2024·宝鸡模拟)已知函数f(x)=ax+x2-xln a-b(a,b∈R,a>1),e是自然对数的底数.(1)当a=e,b=4时,求整数k的值,使得函数f(x)在区间(k,k+1)上存在零点;例2当a=e,b=4时,f(x)=ex+x2-x-4,∴f'(x)=ex+2x-1,∴f'(0)=0,当x>0时,ex>1,∴f'(x)>0,故f(x)在(0,+∞)上单调递增,同理f(x)在(-∞,0)上单调递减.f(-2)=e-2+2>0,f(-1)=e-1-2<0,f(0)=-3<0,f(1)=e-4<0,f(2)=e2-2>0,故当x>2时,f(x)>0,当x<-2时,f(x)>0,故当x>0时,函数f(x)的零点在(1,2)内,∴k=1满足条件.同理,当x<0时,函数f(x)的零点在(-2,-1)内,∴k=-2满足条件,综上,k=1,-2.(2)若x∈[-1,1],且b=0,求f(x)的最小值和最大值.由已知f(x)=ax+x2-xln a,f'(x)=axln a+2x-ln a=2x+(ax-1)ln a,①当x>0时,由a>1,可知ax-1>0,ln a>0,∴f'(x)>0;②当x<0时,由a>1,可知ax-1<0,ln a>0,∴f'(x)<0;③当x=0时,f'(x)=0,∴f(x)在[-1,0]上单调递减,在(0,1]上单调递增,∴当x∈[-1,1]时,f(x)min=f(0)=1,f(x)max=max{f(-1),f(1)}.因为f(1)=a+1-ln a,f(-1)=+1+ln a,则f(1)-f(-1)=a--2ln a,设g(t)=t--2ln t(t>0),∵g'(t)=1+-=≥0(当且仅当t=1时取等号),∴g(t)在(0,+∞)上单调递增,而g(1)=0,∴当t>1时,g(t)>0,即a>1时,a--2ln a>0,∴f(1)>f(-1),即f(x)max=f(1)=a+1-ln a.综上,f(x)的最小值为1,最大值为a+1-ln a.(1)求函数最值时,不可想当然地认为极值就是最值,要通过比较大小才能下结论.(2)求函数无穷区间(或开区间)上的最值,不仅要研究其极值,还需研究单调性,结合单调性和极值情况,画出函数图象,借助图象得到函数的最值.易错提醒(1)(2024·安徽省皖江名校联盟模拟)已知函数f(x)=(x-1)sin x+(x+1)cos x,当x∈[0,π]时,f(x)的最大值与最小值的和为 . 跟踪演练2π-1f'(x)=sin x+(x-1)cos x+cos x-(x+1)sin x=x(cos x-sin x),当x∈时,f'(x)≥0,f(x)单调递增;当x∈时,f'(x)<0,f(x)单调递减,所以f(x)max=f=又f(0)=1,f(π)=-(π+1),所以f(x)min=-(π+1),故最大值与最小值的和为π-1.(2)(2024·浙江省金丽衢十二校联考)已知函数f(x)=若x12ln 2+设f(x1)=f(x2)=t,如图所示,由f(x)的图象知,t>0,且x1<0则-=-2=t,所以x1=-x2=ln(t+2),则x2-x1=ln(t+2)+.令g(t)=ln(t+2)+(t>0),则g'(t)=-==所以当t∈(0,2)时,g'(t)<0,函数g(t)单调递减;当t∈(2,+∞)时,g'(t)>0,函数g(t)单调递增,所以当t=2时,g(t)取得最小值,为g(2)=2ln 2+即x2-x1的最小值为2ln 2+.已知函数极值、最值求参数考点三(1)(2024·南充模拟)已知函数f(x)=xex+m-x2-mx在区间[-1-m,1-m]上有且仅有两个极值点,则实数m的取值范围为A. B.(1,e)C. D.(1,e]√例3f'(x)=ex+m(1+x)-x-m,因为f(x)在区间[-1-m,1-m]上有且仅有两个极值点,所以f'(x)在区间(-1-m,1-m)上有两个变号零点,即ex+m(1+x)=x+m在区间(-1-m,1-m)上有两个不等实数根.令t=x+m,则x=t-m,上式可化为m=t+1-其中t∈(-1,1).令g(t)=t+1-t∈(-1,1),则g'(t)=1-=.令h(t)=et-1+t,则h'(t)=et+1>0,即h(t)为增函数,又h(0)=0,所以当t∈(-1,0)时,g'(t)<0,g(t)单调递减;当t∈(0,1)时,g'(t)>0,g(t)单调递增,所以当t=0时,g(t)取得最小值,因为g(0)=1,g(-1)=e,g(1)=2-所以m的取值范围为.(2)若函数f(x)=x3+x2-2在区间(a-4,a)上存在最小值,则a的取值范围是 . [1,4)由f(x)=x3+x2-2得f'(x)=x2+2x=x(x+2),所以当x<-2或x>0时,f'(x)>0,当-2于是得f(x)在(-∞,-2)和(0,+∞)上单调递增,在(-2,0)上单调递减,当x=0时,f(x)取得极小值f(0)=-2.因为f(x)在区间(a-4,a)上存在最小值,而函数的最值不可能在开区间端点处取得,于是得0∈(a-4,a),且f(a-4)≥f(0),即解得1≤a<4,所以实数a的取值范围为[1,4).易错提醒方程、不等式恒成立,有解问题都可用分离参数法.分离参数时,等式或不等式两边符号变化以及除数不能等于0,易忽视.(1)(2024·赤峰模拟)已知函数f(x)=xln x-ax有极值-e,则a等于A.1 B.2 C.e D.3跟踪演练3√由题目条件可得,函数f(x)的定义域为(0,+∞),f'(x)=ln x+1-a.令f'(x)>0,得x>ea-1;令f'(x)<0,得0所以函数f(x)在区间(0,ea-1)上单调递减,在(ea-1,+∞)上单调递增.则ea-1是函数f(x)的极小值点,无极大值点,故f(ea-1)=ea-1ln ea-1-aea-1=-e,解得a=2.(2)(2024·石嘴山模拟)已知函数f(x)=ax2-2x+ln x有两个不同的极值点x1,x2,若不等式f(x1)+f(x2)≤t恒成立,则实数t的最小值为 . -3函数f(x)=ax2-2x+ln x的定义域为(0,+∞),求导得f'(x)=2ax-2+= .由函数f(x)有两个不同的极值点x1,x2,则a≠0,且x1,x2是方程2ax2-2x+1=0的两个不相等的正实根,于是x1+x2=>0,x1x2=>0,且Δ=4-8a>0,解得0依题意,f(x1)+f(x2)=a-2x1+ln x1+a-2x2+ln x2=a-2ax1x2-2(x1+x2)+ln(x1x2)=-1--ln(2a).令g(a)=-1--ln(2a),0求导得g'(a)=-=>0,所以函数g(a)在上单调递增,则g(a)由不等式f(x1)+f(x2)≤t恒成立,得t≥-3,所以实数t的最小值为-3.专题强化练题号 1 2 3 4 5 6 7 8答案 B D C B B A ABD AD题号 9 10答案 -4对一对12345678910111213答案(1)当a=1时,f(x)=,x∈[-1,1],f'(x)=,令f'(x)=0,得x=,又f==,且f(-1)=4e,f(1)=,∴f(x)min=f= .(2)证明 因为f'(x)=11.12345678910111213答案=,令f'(x)=0,解得x1=2,x2=,若a>4,当x<2或x>时,f'(x)<0,当20,所以f(x)在(-∞,2),上单调递减,在上单调递增,故极大值为f=>0;若a=4,则f'(x)≤0,11.12345678910111213答案所以函数f(x)在R上单调递减,无极大值;若a<4,当x<或x>2时,f'(x)<0,当0,所以f(x)在,(2,+∞)上单调递减,在上单调递增,故极大值为f(2)=>0.综上,f(x)的极大值恒为正数.11.12345678910111213答案(1)因为f(x)=2x3-ax2+2(a>0),所以f(0)=2,又f'(x)=6x2-2ax,所以f'(0)=0,所以曲线y=f(x)在点(0,f(0))处的切线方程为y=2.(2)因为f'(x)=6x2-2ax=6x,又a>0,所以当0当x<0或x>时,f'(x)>0,所以f(x)在上单调递减,在(-∞,0),上单调递增.则在区间[-1,1]内存在x1,x2,使得f(x1)f(x2)≥9,12.12345678910111213答案等价于在区间[-1,1]内存在x,使得[f(x)]2≥9,等价于在区间[-1,1]内存在x,使得|f(x)|≥3,等价于在区间[-1,1]内,|f(x)|的最大值不小于3.不妨令g(x)=|f(x)|,①当≥1,即a≥3时,f(x)在[-1,0)上单调递增,在(0,1]上单调递减,且f(-1)=-a≤-3,f(0)=2,f(1)=4-a≤1,所以g(x)max=|f(x)|max=max{a,2,|4-a|}≥3,符合题意;②当0<<1,即0显然f(x)在x=处取得极小值,此时极小值为f=2->0,12.12345678910111213答案而f(-1)=-a∈(-3,0),f(0)=2,f(1)=4-a>0,所以g(x)max=|f(x)|max=max{a,2,|4-a|},要使g(x)max≥3,则必有4-a≥3,解得a≤1,故0综上,a的取值范围为(0,1]∪[3,+∞).12.12345678910111213答案(1)函数y=x不是“旋转函数”,理由如下:y=x的图象绕坐标原点逆时针旋转后与y轴重合,当x=0时,有无数个y与之对应,与函数的概念矛盾,因此函数y=x不是“旋转函数”.(2)由题意可得,函数f(x)=ln(2x+1)(x>0)与函数y=kx+b的图象最多有1个交点,且k=tan,所以ln(2x+1)=kx+b(x>0)最多有一个根,即ln(2x+1)-kx=b(x>0)最多有一个根,因此函数y=ln(2x+1)-kx(x>0)的图象与直线y=b(b∈R)最多有1个交点,即函数y=ln(2x+1)-kx在(0,+∞)上单调.因为y'=-k,13.12345678910111213答案且x>0,∈(0,2),所以y'=-k≤0,k≥,所以k≥2,即tan≥2,tan α≤,即tan α的最大值为.(3)由题意可得函数g(x)=m(x-1)ex-xln x-与函数y=x+b的图象最多有1个交点,所以m(x-1)ex-xln x-=x+b,即m(x-1)ex-xln x--x=b最多有一个根,所以函数y=m(x-1)ex-xln x--x的图象与直线y=b(b∈R)最多有1个交点,13.12345678910111213答案即函数y=m(x-1)ex-xln x--x在(0,+∞)上单调.y'=mxex-ln x-x-2,当x→0时,y'→+∞,所以y'≥0 m≥,令φ(x)=,则φ'(x)=,因为t(x)=-ln x-x-1在(0,+∞)上单调递减,且t>0,t(1)<0,所以存在x0∈,使t(x0)=0,即ln x0+x0=-1 ln(x0)=-1 x0=,所以φ(x)在(0,x0)上单调递增,在(x0,+∞)上单调递减,所以φ(x)max=φ(x0)===e,即m≥e,故m的取值范围为[e,+∞).13.12345678910111213答案一、单项选择题123456789101112131.(2024·辽宁省部分重点中学协作体模拟)下列函数中,既是定义域上的奇函数又存在极小值的是A.f(x)=xsin x B.f(x)=x+C.f(x)=ex+ D.f(x)=|x+1|-|x-1|√素养提升答案12345678910111213对于A,x∈R,f(-x)=(-x)sin(-x)=xsin x=f(x),故f(x)为偶函数,不符合题意;对于B,x∈(-∞,0)∪(0,+∞),f(-x)=-x-=-f(x),故f(x)为奇函数,令f'(x)=1-=0,得x=±1,当x∈(0,1)时,f'(x)<0,f(x)单调递减,当x∈(1,+∞)时,f'(x)>0,f(x)单调递增,故f(x)存在极小值f(1)=2,故B正确;答案12345678910111213对于C,x∈R,f(-x)=e-x+=ex+=f(x),故f(x)为偶函数,不符合题意;对于D,f(x)=无极值,不符合题意.答案123456789101112132.(2024·西安模拟)函数f(x)=在[-3,3]上的最大值和最小值分别是A.- B.-C.- D.-√答案12345678910111213f'(x)=x∈[-3,3],令f'(x)>0,解得-1令f'(x)<0,解得x∈[-3,-1)∪(1,3],即f(x)在[-3,-1)和(1,3]上单调递减.又f(-3)=-f(-1)=-f(1)=f(3)=所以函数f(x)在[-3,3]上的最大值为最小值为-.答案123456789101112133.(2024·银川模拟)若函数f(x)=(x2-ax-2)ex在x=-2处取得极大值,则f(x)的极小值为A.-6e2 B.-4e C.-2e2 D.-e√答案12345678910111213f'(x)=[x2+(2-a)x-2-a]ex(x∈R),因为函数f(x)在x=-2处取得极大值,则f'(-2)=0,即4-2(2-a)-2-a=0,所以a=2,所以f(x)=(x2-2x-2)ex,f'(x)=(x2-4)ex=(x+2)(x-2)ex,令f'(x)=0,则x=2或x=-2,当x∈(-∞,-2)∪(2,+∞)时,f'(x)>0,答案12345678910111213当x∈(-2,2)时,f'(x)<0,所以f(x)在(-∞,-2),(2,+∞)上单调递增,在(-2,2)上单调递减.所以函数f(x)在x=-2处取得极大值,在x=2处取得极小值,极小值为f(2)=-2e2.答案4.已知函数f(x)=ln x+ax存在最大值0,则a的值为A.-2 B.- C.1 D.e12345678910111213√答案12345678910111213答案因为f'(x)=+a,x>0,所以当a≥0时,f'(x)>0恒成立,故函数f(x)单调递增,不存在最大值;当a<0时,令f'(x)=0,得x=-所以当x∈时,f'(x)>0,函数f(x)单调递增,当x∈时,f'(x)<0,函数f(x)单调递减,所以f(x)max=f=ln-1=0,解得a=-.5.(2024·楚雄模拟)若a>b,则函数y=a(x-a)(x-b)2的图象可能是12345678910111213答案√12345678910111213方法一 对比各个选项可知a≠0,由三次函数图象与性质,可得x=a,x=b(a>b)是函数y=a(x-a)(x-b)2的零点.令y'=a(x-b)2+2a(x-a)(x-b)=a(x-b)(3x-2a-b)=0,可知x1=bb),且x1,x2都是函数y=a(x-a)(x-b)2的极值点,则x=b既是零点又是极值点,由此可以排除A,D;答案12345678910111213若a>0,则函数y=a(x-a)(x-b)2的图象先增后减再增,具体为y=a(x-a)(x-b)2在(-∞,b)上单调递增,在上单调递增,可知B符合;若a<0,则函数y=a(x-a)(x-b)2的图象与x轴的交点都在x轴负半轴上,可知C不符合.答案12345678910111213方法二 设f(x)=a(x-a)(x-b)2,f(0)=-a2b2≤0,故排除A,C;由f(x)=0,得x=a或x=b,由选项B,D的图象知b<0当x答案123456789101112136.(2024·咸阳模拟)已知函数f(x)=cos x+x2,若x=0是函数f(x)的唯一极小值点,则a的取值范围为A.[1,+∞) B.(-1,1)C.[-1,+∞) D.(-∞,1]√答案12345678910111213f'(x)=-sin x+ax,令g(x)=f'(x)=-sin x+ax,则g'(x)=-cos x+a,当a≥1时,g'(x)=-cos x+a≥0,故g(x)在R上单调递增,又g(0)=-sin 0+0=0,故当x>0时,g(x)>0,当x<0时,g(x)<0,故f(x)在(-∞,0)上单调递减,在(0,+∞)上单调递增,故x=0是函数f(x)的唯一极小值点,符合题意;当a<1时,g'(0)=-cos 0+a=-1+a<0,故一定存在m>0,使g(x)在(0,m)上单调递减,此时x=0不是函数f(x)的极小值点,故a<1时不符合题意.综上所述,a的取值范围为[1,+∞).答案123456789101112137.(2024·杭州模拟)已知函数f(x)=(x+1)ex,则下列结论正确的是A.f(x)在区间(-2,+∞)上单调递增B.f(x)的最小值为-C.方程f(x)=2的解有2个D.导函数f'(x)的极值点为-3√答案二、多项选择题√√12345678910111213由f(x)=(x+1)ex,可得f'(x)=(x+2)ex,令f'(x)<0,x∈(-∞,-2),令f'(x)>0,x∈(-2,+∞),故f(x)在(-∞,-2)上单调递减,在(-2,+∞)上单调递增,故f(x)的最小值为f(-2)=-故A,B正确;若讨论方程f(x)=2的解,即讨论g(x)=(x+1)ex-2的零点,易知g(-2)=--2<0,g(1)=2e-2>0,故g(1)g(-2)<0,故由零点存在定理得存在x0∈(-2,1),使x0为g(x)的一个零点,答案12345678910111213而当x→-∞时,g(x)→-2,显然g(x)在(-∞,-2)内无零点,故g(x)=(x+1)ex-2只有一个零点,即f(x)=2只有一个解,故C错误;令h(x)=f'(x)=(x+2)ex,故h'(x)=(x+3)ex,令h'(x)=0,解得x=-3,而h'(0)>0,h'(-4)<0,故-3是h'(x)的变号零点,即-3是h(x)的极值点,故导函数f'(x)的极值点为-3,故D正确.答案8.(2024·新课标全国Ⅱ)设函数f(x)=2x3-3ax2+1,则A.当a>1时,f(x)有三个零点B.当a<0时,x=0是f(x)的极大值点C.存在a,b,使得x=b为曲线y=f(x)的对称轴D.存在a,使得点(1,f(1))为曲线y=f(x)的对称中心12345678910111213√答案√A选项,f'(x)=6x2-6ax=6x(x-a),由于a>1,故当x∈(-∞,0)∪(a,+∞)时,f'(x)>0,故f(x)在(-∞,0),(a,+∞)上单调递增,当x∈(0,a)时,f'(x)<0,f(x)单调递减,则f(x)在x=0处取到极大值,在x=a处取到极小值,由f(0)=1>0,f(a)=1-a3<0,则f(0)f(a)<0,根据零点存在定理f(x)在(0,a)上有一个零点,又f(-1)=-1-3a<0,12345678910111213答案f(2a)=4a3+1>0,则f(-1)f(0)<0,f(a)f(2a)<0,则f(x)在(-1,0),(a,2a)上各有一个零点,于是当a>1时,f(x)有三个零点,A选项正确;B选项,f'(x)=6x(x-a),由于a<0,当x∈(a,0)时,f'(x)<0,f(x)单调递减,当x∈(0,+∞)时,f'(x)>0,f(x)单调递增,此时f(x)在x=0处取到极小值,B选项错误;C选项,假设存在这样的a,b,使得x=b为f(x)的对称轴,12345678910111213答案即存在这样的a,b使得f(x)=f(2b-x),即2x3-3ax2+1=2(2b-x)3-3a(2b-x)2+1,根据二项式定理,等式右边(2b-x)3展开式中含有x3的项为2(2b)0(-x)3=-2x3,于是等式左右两边x3的系数不相等,原等式不可能恒成立,于是不存在这样的a,b,使得x=b为f(x)的对称轴,C选项错误;12345678910111213答案D选项,方法一 (利用对称中心的表达式化简)f(1)=3-3a,若存在这样的a,使得(1,3-3a)为f(x)的对称中心,则f(x)+f(2-x)=6-6a,事实上,f(x)+f(2-x)=2x3-3ax2+1+2(2-x)3-3a(2-x)2+1=(12-6a)x2+(12a-24)x+18-12a,于是6-6a=(12-6a)x2+(12a-24)x+18-12a,即解得a=2,即存在a=2使得(1,f(1))是f(x)的对称中心,D选项正确.12345678910111213答案方法二 (直接利用拐点结论)任何三次函数都有对称中心,对称中心的横坐标是二阶导数的零点,f(x)=2x3-3ax2+1,f'(x)=6x2-6ax,f″(x)=12x-6a,由f″(x)=0得x=于是该三次函数的对称中心为由题意(1,f(1))也是对称中心,故=1,即a=2,即存在a=2使得(1,f(1))是f(x)的对称中心,D选项正确.12345678910111213答案三、填空题123456789101112139.(2024·宜宾模拟)已知函数f(x)=x3+ax2+bx+a2在x=-1处有极值8,则f(1)= . 答案-412345678910111213f'(x)=3x2+2ax+b,若函数f(x)在x=-1处有极值8,则f(-1)=8且f'(-1)=0,即解得当a=3,b=3时,f'(x)=3x2+6x+3=3(x+1)2≥0,此时x=-1不是极值点,故舍去;答案12345678910111213当a=-2,b=-7时,f'(x)=3x2-4x-7=(3x-7)(x+1),当x>或x<-1时,f'(x)>0,当-1故a=-2,b=-7符合题意,故f(x)=x3-2x2-7x+4,故f(1)=-4.答案1234567891011121310.如图所示为某“胶囊”形组合体,由中间是底面半径为1,高为2的圆柱,两端是半径为1的半球组成,现欲加工成一个圆柱,使得圆柱的两个底面的圆周落在半球的球面上,则当圆柱的体积最大时,圆柱的底面半径为 . 答案12345678910111213设该几何体的内接圆柱的底面半径为x(0该内接圆柱的体积为V(x)=πx2·2(1+),则V'(x)=4πx(1+)+2πx2·= .令V'(x)=0,则有2+2-3x2=0 ,解得x=当x∈时,V'(x)>0,V(x)单调递增;当x∈时,V'(x)<0,V(x)单调递减,所以当x=时,圆柱的体积有最大值.答案1234567891011121311.(2024·深圳模拟)已知函数f(x)=其中a∈R.(1)若a=1,求f(x)在[-1,1]上的最小值;答案四、解答题12345678910111213答案当a=1时,f(x)=x∈[-1,1],f'(x)=令f'(x)=0,得x=又f==且f(-1)=4e,f(1)=∴f(x)min=f= .12345678910111213(2)求证:f(x)的极大值恒为正数.答案12345678910111213答案因为f'(x)==令f'(x)=0,解得x1=2,x2=若a>4,当x<2或x>时,f'(x)<0,当20,所以f(x)在(-∞,2)上单调递减,在上单调递增,故极大值为f=>0;12345678910111213答案若a=4,则f'(x)≤0,所以函数f(x)在R上单调递减,无极大值;若a<4,当x<或x>2时,f'(x)<0,当0,所以f(x)在(2,+∞)上单调递减,在上单调递增,故极大值为f(2)=>0.综上,f(x)的极大值恒为正数.1234567891011121312.(2024·泸州模拟)已知函数f(x)=2x3-ax2+2(a>0).(1)求曲线y=f(x)在点(0,f(0))处的切线方程;答案因为f(x)=2x3-ax2+2(a>0),所以f(0)=2,又f'(x)=6x2-2ax,所以f'(0)=0,所以曲线y=f(x)在点(0,f(0))处的切线方程为y=2.12345678910111213答案(2)若在区间[-1,1]内存在x1,x2,使得f(x1)f(x2)≥9,求实数a的取值范围.12345678910111213答案因为f'(x)=6x2-2ax=6x又a>0,所以当0时,f'(x)>0,所以f(x)在上单调递减,在(-∞,0)上单调递增.则在区间[-1,1]内存在x1,x2,使得f(x1)f(x2)≥9,等价于在区间[-1,1]内存在x,使得[f(x)]2≥9,等价于在区间[-1,1]内存在x,使得|f(x)|≥3,等价于在区间[-1,1]内,|f(x)|的最大值不小于3.不妨令g(x)=|f(x)|,12345678910111213答案①当≥1,即a≥3时,f(x)在[-1,0)上单调递增,在(0,1]上单调递减,且f(-1)=-a≤-3,f(0)=2,f(1)=4-a≤1,所以g(x)max=|f(x)|max=max{a,2,|4-a|}≥3,符合题意;②当0<<1,即0上单调递减,显然f(x)在x=处取得极小值,此时极小值为f=2->0,而f(-1)=-a∈(-3,0),f(0)=2,f(1)=4-a>0,12345678910111213答案所以g(x)max=|f(x)|max=max{a,2,|4-a|},要使g(x)max≥3,则必有4-a≥3,解得a≤1,故0综上,a的取值范围为(0,1]∪[3,+∞).1234567891011121313.[旋转函数]在平面直角坐标系中,如果将函数y=f(x)的图象绕坐标原点逆时针旋转α后,所得曲线仍然是某个函数的图象,则称f(x)为“α旋转函数”.(1)判断函数y=x是否为“旋转函数”,并说明理由;答案思维创新12345678910111213答案函数y=x不是“旋转函数”,理由如下:y=x的图象绕坐标原点逆时针旋转后与y轴重合,当x=0时,有无数个y与之对应,与函数的概念矛盾,因此函数y=x不是“旋转函数”.12345678910111213答案(2)已知函数f(x)=ln(2x+1)(x>0)是“α旋转函数”,求tan α的最大值;12345678910111213答案由题意可得,函数f(x)=ln(2x+1)(x>0)与函数y=kx+b的图象最多有1个交点,且k=tan所以ln(2x+1)=kx+b(x>0)最多有一个根,即ln(2x+1)-kx=b(x>0)最多有一个根,因此函数y=ln(2x+1)-kx(x>0)的图象与直线y=b(b∈R)最多有1个交点,即函数y=ln(2x+1)-kx在(0,+∞)上单调.12345678910111213答案因为y'=-k,且x>0∈(0,2),所以y'=-k≤0,k≥所以k≥2,即tan≥2,tan α≤即tan α的最大值为.12345678910111213答案(3)若函数g(x)=m(x-1)ex-xln x-是“旋转函数”,求m的取值范围.12345678910111213答案由题意可得函数g(x)=m(x-1)ex-xln x-与函数y=x+b的图象最多有1个交点,所以m(x-1)ex-xln x-=x+b,即m(x-1)ex-xln x--x=b最多有一个根,所以函数y=m(x-1)ex-xln x--x的图象与直线y=b(b∈R)最多有1个交点,即函数y=m(x-1)ex-xln x--x在(0,+∞)上单调.y'=mxex-ln x-x-2,当x→0时,y'→+∞,12345678910111213答案所以y'≥0 m≥令φ(x)=则φ'(x)=因为t(x)=-ln x-x-1在(0,+∞)上单调递减,且t>0,t(1)<0,所以存在x0∈使t(x0)=0,即ln x0+x0=-1 ln(x0)=-1 x0=所以φ(x)在(0,x0)上单调递增,在(x0,+∞)上单调递减,所以φ(x)max=φ(x0)===e,即m≥e,故m的取值范围为[e,+∞). 展开更多...... 收起↑ 资源列表 专题一 微专题4 函数的极值、最值 学案(含答案).docx 专题一 微专题4 函数的极值、最值 练习(含解析).docx 专题一 微专题4 函数的极值、最值.pptx