2026年高考数学一轮复习 专题08 导数及其应用(原卷版+解析版)

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2026年高考数学一轮复习 专题08 导数及其应用(原卷版+解析版)

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专题08 导数及其应用
    
考点01 导数与切线 5
考点02 导数与单调性 6
考点03 导数与极值、最值 7
考点04 导数与零点 9
熟悉导数的计算和几何意义;掌握导数研究函数的单调性、极值、最值.
1.导数的几何意义
函数y=f(x)在x=x0处的导数的几何意义就是曲线y=f(x)在点P(x0,f(x0))处的切线的斜率,相应的切线方程为y-f(x0)=f′(x0)(x-x0).
2.导数公式
基本初等函数 导函数
f(x)=c(c为常数) f′(x)=0
f(x)=xα(α∈Q且α≠0) f′(x)=αxα-1
f(x)=sin x f′(x)=cosx
f(x)=cos x f′(x)=-sinx
f(x)=ax(a>0且a≠1) f′(x)=axlna
f(x)=ex f′(x)=ex
f(x)=logax(a>0且a≠1) f′(x)=
f(x)=lnx f′(x)=
3.导数的运算法则
(1)[f(x)±g(x)]′=f′(x)±g′(x).
(2)[cf(x)]′=cf′(x).
(3)[f(x)g(x)]′=f′(x)g(x)+f(x)g′(x).
(4)′=(g(x)≠0).
4.复合函数的导数
复合函数y=f(g(x))的导数和函数y=f(u),u=g(x)的导数间的关系为yx′=yu′·ux′.
5.导数与单调性
(1)f′(x)>0 f(x)在(a,b)上单调递增.
(2)f′(x)<0 f(x)在(a,b)上单调递减.
6.函数的极值
(1)函数的极小值:函数y=f(x)在点x=a的函数值f(a)比它在点x=a附近其他点的函数值都小,f′(a)=0;而且在点x=a附近的左侧f′(x)<0,右侧f′(x)>0.则a叫做函数y=f(x)的极小值点,f(a)叫做函数y=f(x)的极小值.
(2)函数的极大值:函数y=f(x)在点x=b的函数值f(b)比它在点x=b附近其他点的函数值都大,f′(b)=0;而且在点x=b附近的左侧f′(x)>0,右侧f′(x)<0.则b叫做函数y=f(x)的极大值点,f(b)叫做函数y=f(x)的极大值.
(3)极小值点、极大值点统称为极值点,极小值和极大值统称为极值.
7.函数的最值
(1)函数f(x)在区间[a,b]上有最值的条件:如果在区间[a,b]上函数y=f(x)的图象是一条连续不断的曲线,那么它必有最大值和最小值.
(2)求y=f(x)在区间[a,b]上的最大(小)值的步骤:
①求函数y=f(x)在区间(a,b)上的极值;
②将函数y=f(x)的各极值与端点处的函数值f(a),f(b)比较,其中最大的一个是最大值,最小的一个是最小值.
1.求导
(1)求导之前,应利用代数运算、三角恒等式等对函数进行化简,然后求导,尽量避免不必要的商的求导,这样可以减少运算量,提高运算速度减少差错.
(2)①若函数为根式形式,可先化为分数指数幂,再求导.
②复合函数求导,应由外到内逐层求导,必要时可进行换元.
2.确定函数单调区间的步骤
(1)确定函数f(x)的定义域.
(2)求f′(x).
(3)解不等式f′(x)>0,解集在定义域内的部分为单调递增区间.
(4)解不等式f′(x)<0,解集在定义域内的部分为单调递减区间.
3.函数极值的两类热点问题
(1)求函数f (x)极值的一般解题步骤
①确定函数的定义域.
②求导数f′(x).
③解方程f′(x)=0,求出函数定义域内的所有根.
④列表检验f′(x)在f′(x)=0的根x0左右两侧值的符号.
(2)根据函数极值情况求参数的两个要领
①列式:根据极值点处导数为0和极值这两个条件列方程组,利用待定系数法求解.
②验证:求解后验证根的合理性.
一、选择题(共4小题)
1.(2024 甲卷)曲线f(x)=x6+3x﹣1在(0,﹣1)处的切线与坐标轴围成的面积为(  )
A. B. C. D.
2.(2023 新高考Ⅱ)已知函数f(x)=aex﹣lnx在区间(1,2)上单调递增,则a的最小值为(  )
A.e2 B.e C.e﹣1 D.e﹣2
3.(2023 甲卷)曲线y在点(1,)处的切线方程为(  )
A.yx B.yx C.yx D.yx
4.(2023 全国)已知函数f(x)=x3+ax2+x+b在x=1处取得极小值1,则b=(  )
A.﹣1 B.0 C.1 D.2
二、多选题(共3小题)
(多选)5.(2025 新高考Ⅱ)已知f(x)是定义在R上的奇函数,且当x>0时,f(x)=(x2﹣3)ex+2,则(  )
A.f(0)=0
B.当x<0时,f(x)=﹣(x2﹣3)e﹣x﹣2
C.f(x)≥2,当且仅当x
D.x=﹣1是f(x)的极大值点
(多选)6.(2024 新高考Ⅰ)设函数f(x)=(x﹣1)2(x﹣4),则(  )
A.x=3是f(x)的极小值点
B.当0<x<1时,f(x)<f(x2)
C.当1<x<2时,﹣4<f(2x﹣1)<0
D.当﹣1<x<0时,f(2﹣x)>f(x)
(多选)7.(2023 新高考Ⅱ)若函数f(x)=alnx(a≠0)既有极大值也有极小值,则(  )
A.bc>0 B.ab>0 C.b2+8ac>0 D.ac<0
三、填空题(共6小题)
8.(2025 新高考Ⅰ)若直线y=2x+5是曲线y=ex+x+a的切线,则a=     .
9.(2025 新高考Ⅱ)若x=2是函数f(x)=(x﹣1)(x﹣2)(x﹣a)的极值点,则f(0)=  .
10.(2024 新高考Ⅰ)若曲线y=ex+x在点(0,1)处的切线也是曲线y=ln(x+1)+a的切线,则a=    .
11.(2024 全国)函数f(x)=ex﹣2x的最小值为    .
12.(2023 乙卷)设a∈(0,1),若函数f(x)=ax+(1+a)x在(0,+∞)上单调递增,则a的取值范围是     .
13.(2023 全国)曲线y=2lnx+x2在(1,1)处切线方程为     .
考点01 导数与切线
解法指导 1.求切线 (1)找到切线的斜率. (2)点是直线上的一个点,在知道斜率的情况下可以用点斜式把直线方程求出来. 2.导数与切线 (1)处理与切线有关的参数问题,通常利用曲线、切线、切点的三个关系列出参数的方程(组)并解出参数. (2)切点处的导数是切线的斜率. (3)切点在切线上,故满足切线方程. (4)切点在曲线上,故满足曲线方程.
【例1】 (2025 江苏校级一模)将曲线y=e2x(e为自然对数的底数)绕坐标原点顺时针旋转θ后第一次与x轴相切,则tanθ=(  )
A.e B.e2 C.2e D.2e2
【例2】 (2025秋 内江月考)f(x)=x﹣1﹣2lnx,则f(x)在x=1处切线方程为(  )
A.y+x﹣1=0 B.y﹣x+1=0 C.x=1 D.y+2x﹣2=0
【例3】 (2025 北京校级模拟)已知过点A(a,0)作曲线y=(1﹣x)ex的切线有且仅有1条,则a=(  )
A.﹣3 B.3 C.﹣3或1 D.3或1
【例4】 (2025 雨花区校级一模)已知定义在R上的函数f(x)满足2f(x)=f(﹣x)+3ex,则曲线y=f(x)在点(0,f(0))处的切线方程为(  )
A.y=3x+3 B.y=3x﹣3 C.y=x+3 D.y=x﹣3
【例5】 (2025 肇庆一模)曲线y=x(x2﹣1)在x=1处的切线方程为(  )
A.x=1 B.y=1 C.y=2x+1 D.y=2x﹣2
考点02 导数与单调性
解法指导 1.利用导数求解函数单调性的步骤 (1)确定f(x)的定义域. (2)计算导数f′(x). (3)求出f′(x)=0的根. (4)用f′(x)=0的根将f(x)的定义域分成若干个区间,列表考察这若干个区间内f′(x)的符号,进而确定f(x)的单调区间:f′(x)>0,则f(x)在对应区间上是增函数,对应区间为增区间;f′(x)<0,则f(x)在对应区间上是减函数,对应区间为减区间. 2.根据函数单调性求参数的方法 (1)利用集合间的包含关系处理:y=f(x)在(a,b)上单调,则区间(a,b)是相应单调区间的子集. (2)f(x)为增(减)函数的充要条件是对任意的x∈(a,b)都有f′(x)≥0(f′(x)≤0),且在(a,b)内的任一非空子区间上,f′(x)不恒为零,应注意此时式子中的等号不能省略,否则会漏解. (3)若函数y=f(x)在区间(a,b)上不单调,则转化为f′(x)=0在(a,b)上有解(需验证解的两侧导数是否异号). 3.利用导数比较大小 (1)关键是判断已知(或构造后的)函数的单调性. (2)利用其单调性比较大小.
【例6】 (2025 宝应县校级模拟)已知,b=ee﹣1,,则有(  )
A.a<b<c B.a<c<b C.b<a<c D.b<c<a
【例7】 (2025 湖北模拟)下列函数在区间[1,4]上单调递增的是(  )
A. B.
C.f(x)=xlnx D.f(x)=x﹣lnx2
【例8】 (2025 四川校级三模)设函数f(x)=ex﹣e﹣x﹣2x,则不等式f(2x2﹣1)+f(x)≤0的解集为(  )
A.(﹣∞,4] B.(﹣∞,3] C.(﹣∞,2] D.
【例9】 (2025 宿迁模拟)已知函数f(x)=ex+e﹣x﹣cosx,则不等式f(x﹣1)<f(lnx)的解集为(  )
A.(1,+∞) B.(e,+∞) C.(0,1) D.(0,e)
【例10】 (2025 汉中二模)若 x∈R满足ex+a>x﹣1,则实数a的取值范围是(  )
A.﹣1<a<0 B.a≤﹣2 C.﹣e<a<﹣2 D.a>﹣2
考点03 导数与极值、最值
解法指导 1.求函数f(x)极值的步骤 (1)确定函数的定义区间,求导数f′(x). (2)求方程f′(x)=0的根. (3)用函数的导数为0的点,顺次将函数的定义区间分成若干小开区间,并列成表格,检查f′(x)在方程根左右的值的符号,如果左正右负,那么f(x)在这个根处取得极大值;如果左负右正,那么f(x)在这个根处取得极小值;如果左右不改变符号即都为正或都为负,则f(x)在这个根处无极值. 2.求f(x)在[a,b]上最值的步骤 (1)求f(x)在(a,b)内的极值. (2)将f(x)的各极值与f(a)、f(b)比较得出函数f(x)在[a,b]上的最值. 3.极值问题 (1)已知函数极值确定函数解析式中的参数时,要根据极值点的导数为0和极值这两个条件列方程组,利用待定系数法求解,求解后要检验. (2)判断极值点的个数,转化为导数的根的个数. 4.最值问题 (1)求函数f(x)在闭区间[a,b]上的最值时,在得到极值的基础上,结合区间端点的函数值f(a),f(b)与f(x)的各极值进行比较得到函数的最值. (2)若所给函数f(x)含参数,则需通过对参数分类讨论,判断函数的单调性,从而得到函数f(x)的最值.
【例11】 (2025 承德模拟)定义在(0,+∞)上的函数f(x)满足,且f(1)=e2,则f(x)(  )
A.有极大值无极小值
B.有极小值无极大值
C.既有极大值又有极小值
D.既无极大值又无极小值
【例12】 (2025 兴化市校级模拟)设f(x)是一个三次函数,f'(x)为其导函数,如图所示的是y=x f'(x)的图像的一部分,则f(x)的极大值与极小值分别是(  )
A.f(1)与f(﹣1) B.f(﹣1)与f(1)
C.f(2)与f(﹣2) D.f(﹣2)与f(2)
【例13】 (2025 河北模拟)已知函数f(x)=(x﹣a2)(x﹣1)2在x=1处取得极小值,则实数a的取值范围为(  )
A.﹣1<a<1 B.a<﹣1或a>1 C.﹣1<a<0 D.0<a<1
【例14】 (2025 绵阳校级模拟)函数f(x)=﹣x3+3x在区间(a2﹣12,a)上有最小值,则实数a的取值范围是(  )
A.(﹣1,) B.(﹣1,2) C.(﹣1,2] D.(1,4)
【例15】 (2025 芙蓉区校级模拟)已知函数f(x)=ex﹣x,则函数f(x)的最小值为(  )
A. B.1 C.e﹣1 D.e
考点04 导数与零点
解法指导 1.导数与零点 含参数的函数零点个数,可转化为方程解的个数,若能分离参数,可将参数分离出来后,用x表示参数的函数,作出该函数的图象,根据图象特征求参数的范围. 2.利用导数研究函数的零点 (1)函数讨论法:讨论参数范围,借助函数单调性求解. (2)分离参数法:将参数分离,转化成求函数的值域或最值问题加以解决. (3)数形结合法:构造两个函数,利用数形结合的方法求解.
【例16】 (2025 石峰区校级模拟)已知函数y=f(x)的表达式为,若函数g(x)=[f(x)]2+2af(x)﹣e2﹣ae恰有4个不同的零点,则实数a的取值范围是(  )
A.(﹣∞,﹣2e) B.(﹣∞,﹣e) C. D.
【例17】 (2025 濮阳二模)已知实数a满足2a+a=2,则函数f(x)=2x3﹣3x2+1﹣a的零点个数为(  )
A.0 B.1 C.2 D.3
【例18】 (2025 曲靖一模)已知x1是函数f(x)=xlnx﹣2025的零点,x2是函数g(x)=lnx+x﹣ln2025的零点,则x1x2的值为(  )
A. B. C. D.2025
【例19】 (2025 灌云县校级模拟)若函数f(x)=|lnx|﹣ax在区间(0,4)上有三个零点,则实数a的取值范围为(  )
A. B. C. D.
【例20】 (2025 历下区校级模拟)已知函数f(x)=xeax+a(1﹣e)x﹣(e﹣1)lnx﹣1恰有2个零点,则实数a的取值范围为(  )
A. B.
C. D.专题08 导数及其应用
    
考点01 导数与切线 10
考点02 导数与单调性 13
考点03 导数与极值、最值 17
考点04 导数与零点 21
熟悉导数的计算和几何意义;掌握导数研究函数的单调性、极值、最值.
1.导数的几何意义
函数y=f(x)在x=x0处的导数的几何意义就是曲线y=f(x)在点P(x0,f(x0))处的切线的斜率,相应的切线方程为y-f(x0)=f′(x0)(x-x0).
2.导数公式
基本初等函数 导函数
f(x)=c(c为常数) f′(x)=0
f(x)=xα(α∈Q且α≠0) f′(x)=αxα-1
f(x)=sin x f′(x)=cosx
f(x)=cos x f′(x)=-sinx
f(x)=ax(a>0且a≠1) f′(x)=axlna
f(x)=ex f′(x)=ex
f(x)=logax(a>0且a≠1) f′(x)=
f(x)=lnx f′(x)=
3.导数的运算法则
(1)[f(x)±g(x)]′=f′(x)±g′(x).
(2)[cf(x)]′=cf′(x).
(3)[f(x)g(x)]′=f′(x)g(x)+f(x)g′(x).
(4)′=(g(x)≠0).
4.复合函数的导数
复合函数y=f(g(x))的导数和函数y=f(u),u=g(x)的导数间的关系为yx′=yu′·ux′.
5.导数与单调性
(1)f′(x)>0 f(x)在(a,b)上单调递增.
(2)f′(x)<0 f(x)在(a,b)上单调递减.
6.函数的极值
(1)函数的极小值:函数y=f(x)在点x=a的函数值f(a)比它在点x=a附近其他点的函数值都小,f′(a)=0;而且在点x=a附近的左侧f′(x)<0,右侧f′(x)>0.则a叫做函数y=f(x)的极小值点,f(a)叫做函数y=f(x)的极小值.
(2)函数的极大值:函数y=f(x)在点x=b的函数值f(b)比它在点x=b附近其他点的函数值都大,f′(b)=0;而且在点x=b附近的左侧f′(x)>0,右侧f′(x)<0.则b叫做函数y=f(x)的极大值点,f(b)叫做函数y=f(x)的极大值.
(3)极小值点、极大值点统称为极值点,极小值和极大值统称为极值.
7.函数的最值
(1)函数f(x)在区间[a,b]上有最值的条件:如果在区间[a,b]上函数y=f(x)的图象是一条连续不断的曲线,那么它必有最大值和最小值.
(2)求y=f(x)在区间[a,b]上的最大(小)值的步骤:
①求函数y=f(x)在区间(a,b)上的极值;
②将函数y=f(x)的各极值与端点处的函数值f(a),f(b)比较,其中最大的一个是最大值,最小的一个是最小值.
1.求导
(1)求导之前,应利用代数运算、三角恒等式等对函数进行化简,然后求导,尽量避免不必要的商的求导,这样可以减少运算量,提高运算速度减少差错.
(2)①若函数为根式形式,可先化为分数指数幂,再求导.
②复合函数求导,应由外到内逐层求导,必要时可进行换元.
2.确定函数单调区间的步骤
(1)确定函数f(x)的定义域.
(2)求f′(x).
(3)解不等式f′(x)>0,解集在定义域内的部分为单调递增区间.
(4)解不等式f′(x)<0,解集在定义域内的部分为单调递减区间.
3.函数极值的两类热点问题
(1)求函数f (x)极值的一般解题步骤
①确定函数的定义域.
②求导数f′(x).
③解方程f′(x)=0,求出函数定义域内的所有根.
④列表检验f′(x)在f′(x)=0的根x0左右两侧值的符号.
(2)根据函数极值情况求参数的两个要领
①列式:根据极值点处导数为0和极值这两个条件列方程组,利用待定系数法求解.
②验证:求解后验证根的合理性.
一、选择题(共4小题)
1.(2024 甲卷)曲线f(x)=x6+3x﹣1在(0,﹣1)处的切线与坐标轴围成的面积为(  )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】先对函数求导,结合导数的几何意义可求切线斜率,进而可求切线的方程,可求.
【解答】解:因为f(x)=x6+3x,
所以f′(x)=6x5+3,
曲线在(0,﹣1)处的切线斜率k=3,
故曲线在(0,﹣1)处的切线方程为y+1=3x,即y=3x﹣1,
则其与坐标轴围成的面积S.
故选:A.
2.(2023 新高考Ⅱ)已知函数f(x)=aex﹣lnx在区间(1,2)上单调递增,则a的最小值为(  )
A.e2 B.e C.e﹣1 D.e﹣2
【答案】C
【分析】对函数f(x)求导,根据题意可得在(1,2)上恒成立,设,利用导数求出函数g(x)的最大值即可得解.
【解答】解:对函数f(x)求导可得,,
依题意,在(1,2)上恒成立,
即在(1,2)上恒成立,
设,则,
易知当x∈(1,2)时,g′(x)<0,
则函数g(x)在(1,2)上单调递减,
则.
故选:C.
3.(2023 甲卷)曲线y在点(1,)处的切线方程为(  )
A.yx B.yx C.yx D.yx
【答案】C
【分析】先对函数求导,然后结合导数的几何意义求出切线斜率,进而可求切线方程.
【解答】解:因为y,
y′,
故函数在点(1,)处的切线斜率k,
切线方程为y(x﹣1),即y.
故选:C.
4.(2023 全国)已知函数f(x)=x3+ax2+x+b在x=1处取得极小值1,则b=(  )
A.﹣1 B.0 C.1 D.2
【答案】C
【分析】根据已知条件,对f(x)求导,利用导数研究函数的单调性,即可求解.
【解答】解:f(x)=x3+ax2+x+b,
则f'(x)=3x2+2ax+1,
∵函数f(x)=x3+ax2+x+b在x=1处取得极小值1,
∴,解得,
故f(x)=x3﹣2x2+x+1,
f'(x)=3x2﹣4x+1,
令f'(x)=0,解得x或x=1,
f(x)在(﹣∞,),在(1,+∞)上单调递增,在(,1)上单调递减,
故f(x)在x=1处取得极小值,
故b=1,符合题意.
故选:C.
二、多选题(共3小题)
(多选)5.(2025 新高考Ⅱ)已知f(x)是定义在R上的奇函数,且当x>0时,f(x)=(x2﹣3)ex+2,则(  )
A.f(0)=0
B.当x<0时,f(x)=﹣(x2﹣3)e﹣x﹣2
C.f(x)≥2,当且仅当x
D.x=﹣1是f(x)的极大值点
【答案】ABD
【分析】求解f(0)判断A;利用函数的解析式判断B;利用函数的值域求解x的范围判断C;求解函数的极值判断D.
【解答】解:f(x)是定义在R上的奇函数,所以f(0)=0,所以A正确;
当x<0时,﹣x>0,函数是奇函数,所以f(x)=﹣f(﹣x)=﹣[((﹣x)2﹣3)e﹣x+2]=﹣(x2﹣3)e﹣x﹣2,所以B正确.
f′(x)=(x2+2x﹣3)ex=(x﹣1)(x+3)ex,
x∈(0,1),f′(x)<0,函数是减函数,x∈(1,+∞),f′(x)>0.函数是增函数,
所以x=1是极小值点,f(1)=2﹣2e,
因为函数是奇函数,所以x=﹣1是极大值点,D正确;
极大值为2e﹣2>2,又因为f()=2,函数图象如下:
由图像可得C不正确.
故选:ABD.
(多选)6.(2024 新高考Ⅰ)设函数f(x)=(x﹣1)2(x﹣4),则(  )
A.x=3是f(x)的极小值点
B.当0<x<1时,f(x)<f(x2)
C.当1<x<2时,﹣4<f(2x﹣1)<0
D.当﹣1<x<0时,f(2﹣x)>f(x)
【答案】ACD
【分析】对于A,对函数f(x)求导,判断其单调性,进而得到极值情况,可判断;对于B,由0<x2<x<1,结合单调性,可判断;对于C,直接计算f(2x﹣1)以及f(2x﹣1)+4与0的关系,可判断;对于D,利用作差法,可判断.
【解答】解:对于A,f′(x)=2(x﹣1)(x﹣4)+(x﹣1)2=3(x﹣1)(x﹣3),
易知当x∈(1,3)时,f′(x)<0,则函数f(x)在(1,3)上单调递减,
当x∈(﹣∞,1)∪(3,+∞)时,f′(x)>0,则函数f(x)在(﹣∞,1),(3,+∞)上单调递增,
故x=3是函数f(x)的极小值点,选项A正确;
对于B,当0<x<1时,0<x2<1,且x2<x,
又f(x)在(0,1)上单调递增,
则f(x2)<f(x),选项B错误;
对于C,由于1<x<2,
一方面,f(2x﹣1)=(2x﹣2)2(2x﹣5)=4(x﹣1)2(2x﹣5)<0,
另一方面,f(2x﹣1)+4=4(x﹣1)2(2x﹣5)+4=4[(x﹣1)2(2x﹣5)+1]=4(x﹣2)2(2x﹣1)>0,
则﹣4<f(2x﹣1)<0,选项C正确;
对于D,由于﹣1<x<0,
则f(2﹣x)﹣f(x)=(x﹣1)2(﹣2﹣x)﹣(x﹣1)2(x﹣4)=(x﹣1)2(2﹣2x)=﹣2(x﹣1)3>0,
即f(2﹣x)>f(x),选项D正确.
故选:ACD.
(多选)7.(2023 新高考Ⅱ)若函数f(x)=alnx(a≠0)既有极大值也有极小值,则(  )
A.bc>0 B.ab>0 C.b2+8ac>0 D.ac<0
【答案】BCD
【分析】将函数有极大、极小值问题转化为导函数对应的方程有两个不等正实根来处理.
【解答】解:函数定义域为(0,+∞),
且f′(x),
由题意,方程f′(x)=0即ax2﹣bx﹣2c=0有两个正根,设为x1,x2,
则有x1+x20,x1x20,Δ=b2+8ac>0,
∴ab>0,ac<0,
∴ab ac=a2bc<0,即bc<0.
故选:BCD.
三、填空题(共6小题)
8.(2025 新高考Ⅰ)若直线y=2x+5是曲线y=ex+x+a的切线,则a=  4  .
【答案】4.
【分析】根据题意,令y′=ex+1=2,求出x的值即可确定切点坐标,进一步将切点坐标代入曲线y=ex+x+a中即可确定a值.
【解答】解:根据题意,y′=ex+1,令y′=ex+1=2,则x=0,
在切线y=2x+5中,当x=0时,y=5,
所以切点坐标为(0,5),
将(0,5)代入曲线y=ex+x+a中,得5=1+a,解得a=4.
故答案为:4.
9.(2025 新高考Ⅱ)若x=2是函数f(x)=(x﹣1)(x﹣2)(x﹣a)的极值点,则f(0)= ﹣4  .
【答案】﹣4.
【分析】将f(x)化为多项式函数,然后求出导数,令f′(2)=0,求出a的值,则结果可求.
【解答】解:由已知得:f(x)=x3﹣(3+a)x2+(3a+2)x﹣2a,
所以f′(x)=3x2﹣2(3+a)x+3a+2,
由题意得f′(2)=3×22﹣2×(3+a)×2+3a+2=0,
解得a=2,经检验a=2符合题意,
所以f(0)=﹣4.
故答案为:﹣4.
10.(2024 新高考Ⅰ)若曲线y=ex+x在点(0,1)处的切线也是曲线y=ln(x+1)+a的切线,则a= ln2  .
【答案】ln2.
【分析】求解切线方程,利用已知条件,求解曲线y=ln(x+1)+a的切点坐标,即可得到a的值.
【解答】解:曲线y=ex+x,可得y′=ex+1,
在点(0,1)处切线的斜率为:e0+1=2,
切线方程为:y﹣1=2x,即y=2x+1.
曲线y=ex+x在点(0,1)处的切线也是曲线y=ln(x+1)+a的切线,
设y=ln(x+1)+a的切点的横坐标为x,可得切线的斜率为:2,可得x,
x代入y=2x+1,可得切点坐标为:(,0),
切点在曲线y=ln(x+1)+a上,所以0=ln(1)+a,解得a=ln2.
故答案为:ln2.
11.(2024 全国)函数f(x)=ex﹣2x的最小值为 2﹣2ln2  .
【答案】见试题解答内容
【分析】f′(x)=ex﹣2,令f′(x)=ex﹣2=0,解得x=ln2.利用单调性即可得出.
【解答】解:f′(x)=ex﹣2,令f′(x)=ex﹣2=0,解得x=ln2.
可得:函数f(x)在(﹣∞,ln2)上单调递减,在(ln2,+∞)上单调递增.
∴x=ln2时,函数f(x)取得极小值即最小值,
f(ln2)=2﹣2ln2.
故答案为:2﹣2ln2.
12.(2023 乙卷)设a∈(0,1),若函数f(x)=ax+(1+a)x在(0,+∞)上单调递增,则a的取值范围是  [,1)  .
【答案】a的取值范围是[,1).
【分析】由函数f(x)=ax+(1+a)x在(0,+∞)上单调递增,可得导函数f′(x)≥0在(0,+∞)上恒成立,再参变量分离求解即可得出答案.
【解答】解:∵函数f(x)=ax+(1+a)x在(0,+∞)上单调递增,
∴f′(x)=axlna+(1+a)xln(1+a)≥0在(0,+∞)上恒成立,
即(1+a)xln(1+a)≥﹣axlna,化简可得在(0,+∞)上恒成立,
而在(0,+∞)上1,
故有,由a∈(0,1),化简可得ln(1+a)≥ln,
即1+a,a2+a﹣1≥0,
解答,
故a的取值范围是[,1).
故答案为:[,1).
13.(2023 全国)曲线y=2lnx+x2在(1,1)处切线方程为  y=4x﹣3  .
【答案】y=4x﹣3.
【分析】利用导数几何意义可求得切线斜率,由此可得切线方程.
【解答】解:由y=2lnx+x2可得y′,x>0,
曲线在点(1,1)处的切线斜率为k=4,
所以所求切线方程为y﹣1=4(x﹣1)即y=4x﹣3.
故答案为:y=4x﹣3.
考点01 导数与切线
解法指导 1.求切线 (1)找到切线的斜率. (2)点是直线上的一个点,在知道斜率的情况下可以用点斜式把直线方程求出来. 2.导数与切线 (1)处理与切线有关的参数问题,通常利用曲线、切线、切点的三个关系列出参数的方程(组)并解出参数. (2)切点处的导数是切线的斜率. (3)切点在切线上,故满足切线方程. (4)切点在曲线上,故满足曲线方程.
【例1】 (2025 江苏校级一模)将曲线y=e2x(e为自然对数的底数)绕坐标原点顺时针旋转θ后第一次与x轴相切,则tanθ=(  )
A.e B.e2 C.2e D.2e2
【答案】C
【分析】设直线y=kx与曲线y=e2x相切,设切点为(x0,y0),根据导数的几何意义求出切点,再由题意可得即可得解.
【解答】解:设直线y=kx与曲线y=e2x相切,设切点为(x0,y0),
求导得y′=2e2x,
则曲线y=e2x在点(x0,y0)处切线的斜率为,
又y0,y0=kx0,
解得,
所以k=2e,
所以切点为,
将曲线y=e2x(e为自然对数的底数) 绕坐标原点顺时针旋转θ后第一次与x轴相切,
则.
故选:C.
【例2】 (2025秋 内江月考)f(x)=x﹣1﹣2lnx,则f(x)在x=1处切线方程为(  )
A.y+x﹣1=0 B.y﹣x+1=0 C.x=1 D.y+2x﹣2=0
【答案】A
【分析】求函数f(x)在x=1处的导数值,结合导数的几何意义及点斜式可得切线方程.
【解答】解:因为f(x)=x﹣1﹣2lnx,所以,
所以f(1)=0,f′(1)=﹣1,
所以所求切线方程为y=﹣1(x﹣1),即x+y﹣1=0.
故选:A.
【例3】 (2025 北京校级模拟)已知过点A(a,0)作曲线y=(1﹣x)ex的切线有且仅有1条,则a=(  )
A.﹣3 B.3 C.﹣3或1 D.3或1
【答案】C
【分析】求出导函数,转化求解切线方程,可得方程t2﹣(a+1)t+1=0有两个相等的解,再由判别式等于0求解.
【解答】解:设切点为(t,(1﹣t)et),y′=﹣xex,∴,
则切线方程为y﹣et+tet=﹣tet(x﹣t),切线过点A(a,0),代入得﹣et+tet=﹣tet(a﹣t),
∴t2﹣(a+1)t+1=0,即方程t2﹣(a+1)t+1=0有两个相等的实数根,
则Δ=(a+1)2﹣4=a2+2a﹣3=0,解得a=﹣3或a=1.
故选:C.
【例4】 (2025 雨花区校级一模)已知定义在R上的函数f(x)满足2f(x)=f(﹣x)+3ex,则曲线y=f(x)在点(0,f(0))处的切线方程为(  )
A.y=3x+3 B.y=3x﹣3 C.y=x+3 D.y=x﹣3
【答案】C
【分析】利用方程组法求出函数解析式,然后利用导数求切线斜率,由点斜式可得切线方程.
【解答】解:因为2f(x)=f(﹣x)+3ex,所以2f(﹣x)=f(x)+3e﹣x,
联立可解得f(x)=e﹣x+2ex,所以f(0)=3,所以f′(x)=﹣e﹣x+2ex,f′(0)=1.
所以曲线y=f(x)在点(0,f(0))处的切线方程为y﹣3=x,
故所求的切线方程为y=x+3.
故选:C.
【例5】 (2025 肇庆一模)曲线y=x(x2﹣1)在x=1处的切线方程为(  )
A.x=1 B.y=1 C.y=2x+1 D.y=2x﹣2
【答案】D
【分析】利用导数的几何意义求出斜率,再代入直线的点斜式方程化简即可.
【解答】解:因为y=x(x2﹣1),所以当x=1时,y=0,即切点坐标为(1,0),
又y′=3x2﹣1,所以y′|x=1=2,
所以曲线y=x(x2﹣1)在x=1处的切线方程为y﹣0=2(x﹣1),即y=2x﹣2.
故选:D.
考点02 导数与单调性
解法指导 1.利用导数求解函数单调性的步骤 (1)确定f(x)的定义域. (2)计算导数f′(x). (3)求出f′(x)=0的根. (4)用f′(x)=0的根将f(x)的定义域分成若干个区间,列表考察这若干个区间内f′(x)的符号,进而确定f(x)的单调区间:f′(x)>0,则f(x)在对应区间上是增函数,对应区间为增区间;f′(x)<0,则f(x)在对应区间上是减函数,对应区间为减区间. 2.根据函数单调性求参数的方法 (1)利用集合间的包含关系处理:y=f(x)在(a,b)上单调,则区间(a,b)是相应单调区间的子集. (2)f(x)为增(减)函数的充要条件是对任意的x∈(a,b)都有f′(x)≥0(f′(x)≤0),且在(a,b)内的任一非空子区间上,f′(x)不恒为零,应注意此时式子中的等号不能省略,否则会漏解. (3)若函数y=f(x)在区间(a,b)上不单调,则转化为f′(x)=0在(a,b)上有解(需验证解的两侧导数是否异号). 3.利用导数比较大小 (1)关键是判断已知(或构造后的)函数的单调性. (2)利用其单调性比较大小.
【例6】 (2025 宝应县校级模拟)已知,b=ee﹣1,,则有(  )
A.a<b<c B.a<c<b C.b<a<c D.b<c<a
【答案】C
【分析】函数,则a=f(3),b=f(e),c=f(4),确定函数f(x)的单调性,通过单调性可确定大小.
【解答】解:把a,b,c变形得,,,
所以构造函数,则a=f(3),b=f(e),c=f(4),
又,
令,则在(1,+∞)上恒成立,
所以g(x)在区间(1,+∞)上单调递增,
因为,
所以f′(x)>0在[e,+∞)上恒成立,
所以函数在[e,+∞)上单调递增,
所以f(e)<f(3)<f(4),即b<a<c.
故选:C.
【例7】 (2025 湖北模拟)下列函数在区间[1,4]上单调递增的是(  )
A. B.
C.f(x)=xlnx D.f(x)=x﹣lnx2
【答案】C
【分析】对A,根据解析式判断单调性得解;对B,C,D,求导,利用判断导数正负得解.
【解答】解:对于A,的定义域为(﹣∞,2)∪(2,+∞),f(x)在(1,2)上单调递增,在(2,4)上单调递增,故A错误.
对于B,在[1,4]上单调递减,不满足在[1,4]上单调递增,故B错误.
对于C,f′(x)=lnx+1>0,满足在[1,4]上单调递增,故C正确.
对于D,在(1,2)上单调递减,在(2,4)上单调递增,故D错误.
故选:C.
【例8】 (2025 四川校级三模)设函数f(x)=ex﹣e﹣x﹣2x,则不等式f(2x2﹣1)+f(x)≤0的解集为(  )
A.(﹣∞,4] B.(﹣∞,3] C.(﹣∞,2] D.
【答案】D
【分析】先用定义判断出函数为奇函数,用导数符号判断出函数为递增函数,然后利用奇偶性和单调性解不等式可解得.
【解答】解:因为f(x)=ex﹣e﹣x﹣2x的定义域为R,
并且f(﹣x)=e﹣x﹣ex+2x=﹣f(x),
所以f(x)为奇函数,
所以f(2x2﹣1)+f(x)≤0 f(2x2﹣1)≤﹣f(x) f(2x2﹣1)≤f(﹣x),
又因为导函数,当且仅当x=0时,等号成立,
所以f(x)在R上单调递增,
所以2x2﹣1≤﹣x,即2x2+x﹣1≤0,解得,
因此原不等式的解集为.
故选:D.
【例9】 (2025 宿迁模拟)已知函数f(x)=ex+e﹣x﹣cosx,则不等式f(x﹣1)<f(lnx)的解集为(  )
A.(1,+∞) B.(e,+∞) C.(0,1) D.(0,e)
【答案】C
【分析】利用导数确定函数f(x)在[0,+∞)的单调性,再结合偶函数的性质求解不等式.
【解答】解:函数f(x)的定义域为R,关于原点对称,
且f(﹣x)=e﹣x+ex﹣cos(﹣x)=f(x),
故函数f(x)是偶函数,
令g(x)=f′(x)=ex﹣e﹣x+sinx,
求导得,
则函数f′(x)在R上递增,
当x>0时,f′(x)>f′(0)=0,
函数f(x)在[0,+∞)上单调递增,
不等式f(x﹣1)<f(lnx),即f(|x﹣1|)<f(|lnx|),可得|x﹣1|<|lnx|,
则(x﹣1﹣lnx)(x﹣1+lnx)<0,
令函数h(x)=x﹣1﹣lnx,求导得,
当x∈(0,1)时,h′(x)<0,h(x)单调递减,
当x∈(1,+∞)时,h′(x)>0,h(x)单调递增,
当x>0,x≠1时,h(x)>h(1)=0,
令函数φ(x)=x﹣1+lnx,求导得,
函数φ(x)在(0,+∞)上递增,
当0<x<1时,φ(x)<φ(1)=0,(x﹣1﹣lnx)(x﹣1+lnx)<0成立,
当x≥1时,φ(x)≥0,(x﹣1﹣lnx)(x﹣1+lnx)<0不成立,
综上,不等式f(x﹣1)<f(lnx)的解集为(0,1).
故选:C.
【例10】 (2025 汉中二模)若 x∈R满足ex+a>x﹣1,则实数a的取值范围是(  )
A.﹣1<a<0 B.a≤﹣2 C.﹣e<a<﹣2 D.a>﹣2
【答案】D
【分析】令f(x)=ex+a﹣x+1,对其求导,结合导数与单调性关系可求函数最小值,然后由不等式恒成立与最值关系的转化即可求解.
【解答】解:令f(x)=ex+a﹣x+1,
则f′(x)=ex+a﹣1,
当x≥﹣a时,f′(x)≥0,f(x)单调递增,当x<﹣a时,f′(x)<0,f(x)单调递减,
故x=﹣a时,函数取得最小值f(﹣a)=2+a,
由题意可得,2+a>0,即a>﹣2.
故选:D.
考点03 导数与极值、最值
解法指导 1.求函数f(x)极值的步骤 (1)确定函数的定义区间,求导数f′(x). (2)求方程f′(x)=0的根. (3)用函数的导数为0的点,顺次将函数的定义区间分成若干小开区间,并列成表格,检查f′(x)在方程根左右的值的符号,如果左正右负,那么f(x)在这个根处取得极大值;如果左负右正,那么f(x)在这个根处取得极小值;如果左右不改变符号即都为正或都为负,则f(x)在这个根处无极值. 2.求f(x)在[a,b]上最值的步骤 (1)求f(x)在(a,b)内的极值. (2)将f(x)的各极值与f(a)、f(b)比较得出函数f(x)在[a,b]上的最值. 3.极值问题 (1)已知函数极值确定函数解析式中的参数时,要根据极值点的导数为0和极值这两个条件列方程组,利用待定系数法求解,求解后要检验. (2)判断极值点的个数,转化为导数的根的个数. 4.最值问题 (1)求函数f(x)在闭区间[a,b]上的最值时,在得到极值的基础上,结合区间端点的函数值f(a),f(b)与f(x)的各极值进行比较得到函数的最值. (2)若所给函数f(x)含参数,则需通过对参数分类讨论,判断函数的单调性,从而得到函数f(x)的最值.
【例11】 (2025 承德模拟)定义在(0,+∞)上的函数f(x)满足,且f(1)=e2,则f(x)(  )
A.有极大值无极小值
B.有极小值无极大值
C.既有极大值又有极小值
D.既无极大值又无极小值
【答案】D
【分析】设函数,则,进而可得f(x)=(lnx+c)e2x,结合已知求得c=1,利用二次求导可判断f(x)的极值.
【解答】解:由,得,
设函数,则g′(x),则,c为常数,
所以f(x)=(lnx+c)e2x,又f(1)=e2,
则c=1,f(x)=(lnx+1)e2x,.
设,,
当时,h′(x)≤0,当时,h′(x)>0,
则h(x)在单调递减,在单调递增,
所以h(x)min,即f′(x)>0.
所以f(x)在(0,+∞)上单调递增,既无极大值又无极小值.
故选:D.
【例12】 (2025 兴化市校级模拟)设f(x)是一个三次函数,f'(x)为其导函数,如图所示的是y=x f'(x)的图像的一部分,则f(x)的极大值与极小值分别是(  )
A.f(1)与f(﹣1) B.f(﹣1)与f(1)
C.f(2)与f(﹣2) D.f(﹣2)与f(2)
【答案】D
【分析】根据图像可知x∈(﹣∞,﹣2)时f(x)递增,x∈(﹣2,2)时f(x)递减,x∈(2,+∞)时f(x)递增,即可求解.
【解答】解:易知f'(﹣2)=0,f'(2)=0,
当x∈(﹣∞,﹣2)时,由图可知x f'(x)<0,∴f'(x)>0,即当x∈(﹣∞,﹣2)时f(x)递增,
当x∈(﹣2,0)时,由图可知x f'(x)>0,∴f'(x)<0;当x∈(0,2)时,由图可知x f'(x)<0,∴f'(x)<0,故当x∈(﹣2,2)时f(x)递减,
当x∈(2,+∞)时,由图可知x f'(x)>0,∴f'(x)>0,即当x∈(2,+∞)时f(x)递增,
故f(x)的极大值与极小值分别是f(﹣2)与f(2).
故选:D.
【例13】 (2025 河北模拟)已知函数f(x)=(x﹣a2)(x﹣1)2在x=1处取得极小值,则实数a的取值范围为(  )
A.﹣1<a<1 B.a<﹣1或a>1 C.﹣1<a<0 D.0<a<1
【答案】A
【分析】求出导函数,令f′(x)=0,可得x的值,根据极小值的定义可得在x=1两侧导数需满足左负右正,结合二次函数的图像与性质可得关于a的不等式,求解即可.
【解答】解:函数f(x)=(x﹣a2)(x﹣1)2,
则f′(x)=(x﹣1)2+2(x﹣a2)(x﹣1)=(x﹣1)(3x﹣1﹣2a2),
令f′(x)=0,可得x=1或x,
因为函数f(x)在x=1处取得极小值,
所以在x=1两侧导数需满足左负右正,
所以1,解得﹣1<a<1.
故选:A.
【例14】 (2025 绵阳校级模拟)函数f(x)=﹣x3+3x在区间(a2﹣12,a)上有最小值,则实数a的取值范围是(  )
A.(﹣1,) B.(﹣1,2) C.(﹣1,2] D.(1,4)
【答案】C
【分析】求函数f(x)=﹣x3+3x的导数,研究其最小值取到的位置,由于函数在区间(a2﹣12,a)上有最小值,故最小值点的横坐标是集合(a2﹣12,a)的元素,由此可以得到关于参数a的等式,解之求得实数a的取值范围
【解答】解:由题 f'(x)=3﹣3x2,
令f'(x)>0解得﹣1<x<1;令f'(x)<0解得x<﹣1或x>1
由此得函数在(﹣∞,﹣1)上是减函数,在(﹣1,1)上是增函数,在(1,+∞)上是减函数,
∵f(0)=0,∴函数f(x)=﹣x3+3x在R上的图象大体如下:
故函数在x=﹣1处取到极小值﹣2,判断知此极小值必是区间(a2﹣12,a)上的最小值
∴a2﹣12<﹣1<a,解得﹣1<a,
又当x=2时,f(2)=﹣2,故有a≤2
综上知a∈(﹣1,2]
故选:C.
【例15】 (2025 芙蓉区校级模拟)已知函数f(x)=ex﹣x,则函数f(x)的最小值为(  )
A. B.1 C.e﹣1 D.e
【答案】B
【分析】利用导数求出f(x)的单调区间,从而可得函数f(x)的最小值.
【解答】解:函数f(x)的定义域为R,且f'(x)=ex﹣1,令f'(x)=0,可得x=0.
当x<0时,f'(x)<0,函数f(x)单调递减;
当x>0时,f'(x)>0,函数f(x)单调递增.
故.
故选:B.
考点04 导数与零点
解法指导 1.导数与零点 含参数的函数零点个数,可转化为方程解的个数,若能分离参数,可将参数分离出来后,用x表示参数的函数,作出该函数的图象,根据图象特征求参数的范围. 2.利用导数研究函数的零点 (1)函数讨论法:讨论参数范围,借助函数单调性求解. (2)分离参数法:将参数分离,转化成求函数的值域或最值问题加以解决. (3)数形结合法:构造两个函数,利用数形结合的方法求解.
【例16】 (2025 石峰区校级模拟)已知函数y=f(x)的表达式为,若函数g(x)=[f(x)]2+2af(x)﹣e2﹣ae恰有4个不同的零点,则实数a的取值范围是(  )
A.(﹣∞,﹣2e) B.(﹣∞,﹣e) C. D.
【答案】B
【分析】先利用导数研究函数f(x)的性质,确定方程f(x)=t的解的情况,然后结合二次方程根的分布知识求参数范围即可.
【解答】解:,
x>0时,,当x∈(0,1)时,f'(x)<0,f(x)递减,
x∈(0,+∞)时,f'(x)>0,f(x)递增,
x→+∞时,f(x)→+∞,x→0+时,f(x)→+∞,f(1)=e是极小值,
x<0时,,f(x)在(﹣∞,0)上是增函数,
x→﹣∞时,f(x)→0,x→0﹣时,f(x)→+∞,且f(x)>0,
作出函数f(x)的大致图象,如图,
由图象知t≤0时,f(x)=t无实解,0<t<e时,f(x)=t有一解,t=e时,f(x)=t有两解,t>e时,f(x)=t有三解,
方程[f(x)]2+2af(x)﹣e2﹣ae=0有四解,
则方程t2+2at﹣e2﹣ae=0有两解t1,t2且0<t1<e<t2,
记g(t)=t2+2at﹣e2﹣ae,
则,
解得a<﹣e,
所以实数a的取值范围是(﹣∞,﹣e).
故选:B.
【例17】 (2025 濮阳二模)已知实数a满足2a+a=2,则函数f(x)=2x3﹣3x2+1﹣a的零点个数为(  )
A.0 B.1 C.2 D.3
【答案】D
【分析】利用导数研究函数的单调性且f(0)=1﹣a,f(1)=﹣a,再利用指数函数、一次函数的性质确定参数a的范围,结合零点存在性定理判断零点个数.
【解答】解:由题设f′(x)=6x(x﹣1),
当x<0或x>1时,f′(x)>0,f(x)单调递增,
当0<x<1时,f′(x)<0,f(x)单调递减,
且f(0)=1﹣a,f(1)=﹣a,
由2a+a=2,即2a=2﹣a,而y=2a在R上递增,y=2﹣a在R上递减,
显然20=1<2﹣0=2,21=2>2﹣1=1,
故0<a<1,
所以f(0)>0>f(1),
又x趋向﹣∞时f(x)趋向﹣∞,x趋向+∞时f(x)趋向+∞,
综上,f(x)共有3个零点.
故选:D.
【例18】 (2025 曲靖一模)已知x1是函数f(x)=xlnx﹣2025的零点,x2是函数g(x)=lnx+x﹣ln2025的零点,则x1x2的值为(  )
A. B. C. D.2025
【答案】D
【分析】根据零点性质结合导数构造函数求解.
【解答】解:因为x1是f(x)=xlnx﹣2025的零点,所以x1lnx1﹣2025=0,可得x1lnx1=2025①.
因为x2是g(x)=lnx+x﹣ln2025的零点,所以lnx2+x2﹣ln2025=0,即lnx2+x2=ln2025.
设t=lnx2,则,那么t+et=ln2025.
对y=xlnx求导,y′=lnx+1,当x时,y′>0,函数y=xlnx单调递增;
当时,y′<0,函数y=xlnx单调递减.
对y=lnx+x求导,,函数y=lnx+x在(0,+∞)上单调递增.
由x1lnx1=2025,lnx2+x2=ln2025,且y=xlnx与y=lnx+x的单调性可知,
x1与x2满足.
那么.
又因为lnx2+x2=ln2025,其2025,所以x1x2=2025.
故选:D.
【例19】 (2025 灌云县校级模拟)若函数f(x)=|lnx|﹣ax在区间(0,4)上有三个零点,则实数a的取值范围为(  )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】本题可通过将函数f(x)=|lnx|﹣ax在区间(0,4)上有三个零点转化为y=|lnx|与y=ax在(0,4)上有三个交点,再分区间讨论并结合导数研究函数单调性来求解a的取值范围.
【解答】解:函数f(x)=|lnx|﹣ax在区间(0,4)上有三个零点等价于函数y=|lnx|与y=ax在(0,4)上有三个交点,
当0<x≤1时,y=|lnx|=﹣lnx在(0,1]上单调递减,y=ax是过原点的直线,要使两函数图象有交点,需a>0;
当1<x<4时,y=|lnx|=lnx,
令lnx=ax,
得,
令,
则,
令g′(x)>0,
解得1<x<e,
令g′(x)<0,
解得e<x<4,
所以当1<x<e时,g(x)单调递增;当e<x<4时,g(x)单调递减,
所以g(x)在x=e处取得最大值,
又,,
要使函数y=|lnx|与y=ax在(0,4)上有三个交点,
则y=|lnx|=﹣lnx与y=ax在(0,1]上需有一个交点、在(1,4)上需有两个交点,
则需满足g(4)<a<g(e),
所以.
综上,实数a的取值范围为.
故选:B.
【例20】 (2025 历下区校级模拟)已知函数f(x)=xeax+a(1﹣e)x﹣(e﹣1)lnx﹣1恰有2个零点,则实数a的取值范围为(  )
A. B.
C. D.
【答案】D
【分析】先利用同构将函数进行化简,在利用单调性与交点个数转化成切线处理问题.
【解答】解:令f(x)=0,得xeax+a(1﹣e)x﹣(e﹣1)lnx﹣1=0,即eax+lnx+(1﹣e)(lnx+ax)﹣1=0,
令ax+lnx=t,则et+(1﹣e)t﹣1=0,
令h(x)=ex+(1﹣e)x﹣1,则h′(x)=ex+1﹣e.
令h′(x)>0,可得x>ln(e﹣1),令h′(x)<0,可得x<ln(e﹣1),
∴h(x)在(﹣∞,ln(e﹣1))上单调递减,在(ln(e﹣1),+∞)上单调递增,
又0<ln(e﹣1)<1,h(0)=h(1)=0,则h(x)=0有且只有两个根,分别为0,1.
当a≥0时,函数f(x)恰有2个零点等价于y=ax+lnx的图象与直线y=0和y=1共有2个交点.
令p(x)=lnx+ax,则,则p(x)在区间(0,+∞)上单调递增,
又x→0,p(x)→﹣∞,x→+∞,p(x)→+∞,即p(x)∈R,则y=ax+lnx的图象与直线y=0和y=1各有1个交点,符合题意.
当a<0时,函数f(x)恰有2个零点,等价于函数y=lnx的图象与直线y=﹣ax,y=1﹣ax的图象共有2个交点,
如图1,当y=﹣ax与y=lnx相切,设对应切点为(x3,y3),∵,
则相应切线方程为,则,解得;
如图2,当y=1﹣ax与y=lnx相切,设对应切点为(x4,y4),
则相应切线方程为lnx4﹣1=1﹣ax,则,解得a,
则.
综上,.
故选:D.

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