资源简介 第4节 导数与函数的单调性(二)课标要求 1.会根据函数的单调性求参数的范围. 2.会利用函数的单调性解不等式、比较函数值的大小.考点一 利用单调性求参数范围例1 (1)已知函数f(x)=x2+,若函数f(x)在[2,+∞)上单调递增,则实数a的取值范围为( )A.(-∞,8) B.(-∞,16]C.(-∞,-8] D.(-∞,-16)(2)若函数f(x)=x+aln x在(1,2)上存在单调递减区间,则实数a的取值范围是 . 答案 (1)B (2)(-∞,-1)解析 (1)根据题意,函数f(x)=x2+,其导数f'(x)=2x-,若函数f(x)在[2,+∞)上单调递增,则f'(x)=2x-≥0在[2,+∞)上恒成立,即a≤2x3在[2,+∞)上恒成立,所以只需a≤(2x3)min,又(2x3)min=16,故a≤16.(2)因为f(x)在(1,2)上存在单调递减区间,则f'(x)=1+<0在(1,2)上有解.当x∈(1,2)时,a<-x有解,又当x∈(1,2)时,(-x)max=-1(此时x=1),所以实数a的取值范围是(-∞,-1).感悟提升 由函数的单调性求参数的取值范围的方法(1)函数在区间(a,b)上单调,实际上就是在该区间上f'(x)≥0(或f'(x)≤0)恒成立.(2)函数在区间(a,b)上存在单调区间,实际上就是f'(x)>0 (或f'(x)<0)在该区间上存在解集.训练1 (1)(2023·新高考Ⅱ卷)已知函数f(x)=aex-ln x在区间(1,2)上单调递增,则a的最小值为( )A.e2 B.eC.e-1 D.e-2(2)(2026·沧州模拟)若函数f(x)=2x--tln x在(1,3)上不单调,则实数t的取值范围是 . 答案 (1)C (2)(2,7)解析 (1)因为函数f(x)=aex-ln x,所以f'(x)=aex-.因为函数f(x)=aex-ln x在(1,2)上单调递增,所以f'(x)≥0在(1,2)上恒成立,即aex-≥0在(1,2)上恒成立,易知a>0,则0<≤xex在(1,2)上恒成立.设g(x)=xex,则g'(x)=(x+1)ex.当x∈(1,2)时,g'(x)>0,g(x)单调递增,所以在(1,2)上,g(x)>g(1)=e,所以≤e,即a≥=e-1,故选C.(2)函数f(x)=2x--tln x,求导得f'(x)=2+ -,依题意,f'(x)在(1,3)上有变号零点,由f'(x)=0,得t=2x+,函数t=2x+上单调递减,2所以实数t的取值范围是(2,7).考点二 利用函数单调性比较大小例2 已知函数f(x)=xsin x,x∈R,则f,f(1),f的大小关系为 . 答案 f解析 由题意易得f(x)是偶函数,所以f=f.又当x∈时,f'(x)=sin x+xcos x>0,所以f(x)在上单调递增,所以f即f感悟提升 利用导数比较大小,其关键在于利用题目条件判断已知(或构造后的)函数的单调性,利用其单调性比较大小.训练2 (2026·合肥调研)已知函数f(x)=cos x+ex,且a=f(2),b=f,c=f(ln 2),则a,b,c的大小关系是( )A.aC.c答案 D解析 f'(x)=-sin x+ex,当x>0时,f'(x)>0,所以f(x)在(0,+∞)上单调递增,因为2>ln 2>ln,所以f考点三 利用单调性解不等式例3 (2026·深圳调研)已知函数f(x)=x-sin x,则不等式f(x2+4x)+f(3)<0的解集为 . 答案 (-3,-1)解析 因为f(-x)=-x-sin(-x)=-f(x),且f(x)的定义域为R,所以f(x)=x-sin x为奇函数,又f'(x)=1-cos x≥0,且不恒等于0,所以函数f(x)=x-sin x在R上为增函数,不等式f(x2+4x)+f(3)<0,即f(x2+4x)等价于x2+4x<-3,解得-3所以不等式的解集为(-3,-1).感悟提升 利用函数的单调性解不等式的关键是首先判断函数的单调性,易错之处忽视函数的定义域.训练3 (2026·金华质检)设函数f(x)=ex--2x,若f(a-3)+f(2a2)≤0,则实数a的取值范围为 . 答案 解析 根据题意,函数f(x)的定义域为R,f'(x)=ex+-2,易知f'(x)≥0恒成立,则函数f(x)在R上为增函数,又f(-x)=e-x-ex+2x=-f(x),所以f(x)为奇函数,则原不等式等价于f(a-3)≤-f(2a2),即f(a-3)≤f(-2a2)等价于a-3≤-2a2,解得-≤a≤1.一、单选题1.若函数f(x)=-x3+ax有三个单调区间,则实数a的取值范围是( )A.[1,+∞) B.(-∞,0]C.(0,+∞) D.(-∞,1]答案 C解析 f'(x)=-x2+a,∵函数f(x)=-x3+ax有三个单调区间,∴f'(x)=-x2+a=0有两个不相等的实数根,∴a>0.2.已知函数f(x)=ax3+x2+x+4,则“a≥0”是“f(x)在R上单调递增”的( )A.充要条件B.充分不必要条件C.必要不充分条件D.既不充分也不必要条件答案 C解析 由题意知,f'(x)=ax2+2x+1,若f(x)在R上单调递增,则f'(x)≥0恒成立,则解得a≥1,故“a≥0”是“f(x)在R上单调递增”的必要不充分条件.3.(2026·南通质检)已知函数f(x)=2x-sin x,则下列结论正确的是( )A.f(2.7)B.f(π)C.f(e)D.f(2.7)答案 D解析 f'(x)=2-cos x,因为cos x∈[-1,1],所以f'(x)>0恒成立,所以f(x)在(0,+∞)上单调递增,因为2.74.已知函数f(x)=x2-2x+ln x.若f(a+1)≥f(2a-1),则a的取值范围是( )A.(-∞,-1] B.(-1,2]C.[2,+∞) D.答案 D解析 因为f(x)=x2-2x+ln x,x∈(0,+∞),所以f'(x)=x-2+≥0,所以f(x)是增函数,所以若f(a+1)≥f(2a-1),则a+1≥2a-1>0,解得5.函数f(x)=x2-9ln x在区间[m,m+1]上单调递减,则实数m的取值范围是( )A.[0,2) B.[0,2]C.(0,2] D.(0,2)答案 C解析 函数f(x)=x2-9ln x的导数f'(x)=x-,x>0,令f'(x)≤0,解得0因为函数f(x)=x2-9ln x在区间[m,m+1]上单调递减,则[m,m+1] (0,3],即解得06.已知函数f(x)=x3+2x-sin x,若f(2a2)+f(a-1)≤0,则实数a的取值范围为( )A.∪[1,+∞)B.C.(-∞,-1]∪D.答案 D解析 函数f(x)=x3+2x-sin x的定义域为R,f(-x)=(-x)3+2(-x)-sin(-x)=-f(x),故函数f(x)是奇函数.又f'(x)=3x2+2-cos x>0恒成立,所以函数f(x)在R上单调递增,不等式f(2a2)+f(a-1)≤0,即f(2a2)≤-f(a-1),从而f(2a2)≤f(-a+1)等价于2a2≤-a+1,解得-1≤a≤,所以实数a的取值范围为.7.(2026·湖北名校联考)函数f(x)=sin-2ax在R上不单调,则a的取值范围是( )A. B.C. D.答案 D解析 f'(x)=cos-2a,因为函数f(x)在R上不单调,所以函数f'(x)有零点,所以方程cos-2a=0有实数根,所以直线y=2a与函数g(x)=cos的图象有交点(且交点非函数g(x)图象的最高点或最低点),因为函数g(x)的值域为,所以a∈.故选D.二、多选题8.如图为y=f(x)的导函数f'(x)的图象,给出下列四个说法,其中正确的是( )A.f(x)有三个单调区间B.f(-2)C.f(-1)D.f(x)在[-1,2]上单调递增,在(2,4]上单调递减答案 CD解析 对于A,由图象可以看出,f'(x)的符号是先负后正,再负再正,所以函数f(x)有四个单调区间,故A错误;对于B,当x∈[-2,-1]时,f'(x)≤0,函数f(x)单调递减,所以f(-2)>f(-1),故B错误;对于C,当x∈[-1,2]时,f'(x)≥0,函数f(x)单调递增,所以f(-1)对于D,当x∈(2,4]时,f'(x)≤0,函数f(x)单调递减,显然D正确.9.已知函数f(x)=ln x,且a=f ,b=f,c=f(),则( )A.a>b B.b>aC.c>b D.c>a答案 ACD解析 由f(x)=ln x,得f'(x)=ln x+,当x∈(0,1)时,f'(x)<0,f(x)单调递减,因为c=f,0<<<<1,所以f>f >f ,故c>a>b.三、填空题10.已知函数f(x)是R上的偶函数,且在(0,+∞)上有f'(x)>0,若f(-1)=0,则关于x的不等式xf(x)<0的解集是 . 答案 (-∞,-1)∪(0,1)解析 在(0,+∞)上f'(x)>0,所以f(x)在(0,+∞)上单调递增,又f(x)为偶函数,所以f(-1)=f(1)=0,且f(x)在(-∞,0)上单调递减,f(x)的示意图如图所示,所以xf(x)<0的解集为(-∞,-1)∪(0,1).11.(2026·鄂州模拟)已知函数f(x)=(x2+1-ax在[0,+∞)上单调递减,则a的取值范围为 . 答案 [1,+∞)解析 对f(x)=(x2+1-ax求导得f'(x)=(x2+1·2x-a=-a,依题意,得 x∈[0,+∞),f'(x)≤0恒成立,即a≥恒成立,而当x≥0时,<1,则a≥1,所以a的取值范围为[1,+∞).12.已知函数f(x)=aex-ln x在区间(1,2)上存在单调递增区间,则实数a的取值范围为 . 答案 解析 f(x)在(1,2)上存在单调递增区间,则原问题等价于f'(x)>0在(1,2)上有解,即a>在(1,2)上有解.令g(x)=xex,因为g(x)在(1,2)上单调递增,故在(1,2)上单调递减,所以∈,所以a>.四、解答题13.已知函数f(x)=ln x-ax2-2x(a≠0).(1)若f(x)在[1,4]上单调递减,求实数a的取值范围;(2)若f(x)在[1,4]上存在单调递减区间,求实数a的取值范围.解 (1)因为f(x)在[1,4]上单调递减,所以当x∈[1,4]时,f'(x)=-ax-2≤0恒成立,即a≥恒成立.设G(x)=,x∈[1,4],所以a≥G(x)max,而G(x)=-1,因为x∈[1,4],所以∈,所以G(x)max=-(此时x=4),所以a≥-,又因为a≠0,所以实数a的取值范围是∪(0,+∞).(2)因为f(x)在[1,4]上存在单调递减区间,则f'(x)<0在[1,4]上有解,所以当x∈[1,4]时,a>有解,又当x∈[1,4]时,=-1(此时x=1),所以a>-1,又因为a≠0,所以实数a的取值范围是(-1,0)∪(0,+∞).14.已知函数f(x)=x-λex+,其中λ为实数.若函数f(x)是定义域上的单调函数,求λ的取值范围.解 由题意知,函数f(x)的定义域为R,f'(x)=1-λex-=1-λ.若f(x)在R上单调递增,则f'(x)=1-λ≥0在x∈R时恒成立,由于ex+≥2(当且仅当x=0时等号成立),所以≥λ在x∈R时恒成立,又∈,所以λ≤0.若f(x)在R上单调递减,则f'(x)=1-λ≤0在x∈R时恒成立,由于ex+≥2(当且仅当x=0时等号成立),所以λ≥在x∈R时恒成立,又∈,所以λ≥.综上所述,λ的取值范围是(-∞,0]∪.(共38张PPT)数学高考总复习第三章 一元函数的导数及其应用第4节 导数与函数的单调性(二)1.会根据函数的单调性求参数的范围.2.会利用函数的单调性解不等式、比较函数值的大小.课标要求内容索引考点聚焦突破0102课时对点精练考点聚焦突破01例1 (1)已知函数f(x)=x2+,若函数f(x)在[2,+∞)上单调递增,则实数a的取值范围为( )A.(-∞,8) B.(-∞,16]C.(-∞,-8] D.(-∞,-16)B根据题意,函数f(x)=x2+,其导数f'(x)=2x-,若函数f(x)在[2,+∞)上单调递增,则f'(x)=2x-≥0在[2,+∞)上恒成立,即a≤2x3在[2,+∞)上恒成立,所以只需a≤(2x3)min,又(2x3)min=16,故a≤16.考点一 利用单调性求参数范围(2)若函数f(x)=x+aln x在(1,2)上存在单调递减区间,则实数a的取值范围是 . (-∞,-1)因为f(x)在(1,2)上存在单调递减区间,则f'(x)=1+<0在(1,2)上有解.当x∈(1,2)时,a<-x有解,又当x∈(1,2)时,(-x)max=-1(此时x=1),所以实数a的取值范围是(-∞,-1).感悟提升由函数的单调性求参数的取值范围的方法(1)函数在区间(a,b)上单调,实际上就是在该区间上f'(x)≥0(或f'(x)≤0)恒成立.(2)函数在区间(a,b)上存在单调区间,实际上就是f'(x)>0 (或f'(x)<0)在该区间上存在解集.训练1 (1)(2023·新高考Ⅱ卷)已知函数f(x)=aex-ln x在区间(1,2)上单调递增,则a的最小值为( )A.e2 B.eC.e-1 D.e-2C因为函数f(x)=aex-ln x,所以f'(x)=aex-.因为函数f(x)=aex-ln x在(1,2)上单调递增,所以f'(x)≥0在(1,2)上恒成立,即aex-≥0在(1,2)上恒成立,易知a>0,则0<≤xex在(1,2)上恒成立.设g(x)=xex,则g'(x)=(x+1)ex.当x∈(1,2)时,g'(x)>0,g(x)单调递增,所以在(1,2)上,g(x)>g(1)=e,所以≤e,即a≥=e-1,故选C.(2)(2026·沧州模拟)若函数f(x)=2x--tln x在(1,3)上不单调,则实数t的取值范围是 . 函数f(x)=2x--tln x,求导得f'(x)=2+ -,依题意,f'(x)在(1,3)上有变号零点,由f'(x)=0,得t=2x+,函数t=2x+上单调递减,2所以实数t的取值范围是(2,7).(2,7)例2 已知函数f(x)=xsin x,x∈R,则f,f(1),f的大小关系为 . f由题意易得f(x)是偶函数,所以f=f.又当x∈时,f'(x)=sin x+xcos x>0,所以f(x)在上单调递增,所以f即f考点二 利用函数单调性比较大小感悟提升利用导数比较大小,其关键在于利用题目条件判断已知(或构造后的)函数的单调性,利用其单调性比较大小.训练2 (2026·合肥调研)已知函数f(x)=cos x+ex,且a=f(2),b=f,c=f(ln 2),则a,b,c的大小关系是( )A.aC.cDf'(x)=-sin x+ex,当x>0时,f'(x)>0,所以f(x)在(0,+∞)上单调递增,因为2>ln 2>ln,所以f例3 (2026·深圳调研)已知函数f(x)=x-sin x,则不等式f(x2+4x)+f(3)<0的解集为 . (-3,-1)因为f(-x)=-x-sin(-x)=-f(x),且f(x)的定义域为R,所以f(x)=x-sin x为奇函数,又f'(x)=1-cos x≥0,且不恒等于0,所以函数f(x)=x-sin x在R上为增函数,不等式f(x2+4x)+f(3)<0,即f(x2+4x)等价于x2+4x<-3,解得-3所以不等式的解集为(-3,-1).考点三 利用单调性解不等式感悟提升利用函数的单调性解不等式的关键是首先判断函数的单调性,易错之处忽视函数的定义域.训练3 (2026·金华质检)设函数f(x)=ex--2x,若f(a-3)+f(2a2)≤0,则实数a的取值范围为 . 根据题意,函数f(x)的定义域为R,f'(x)=ex+-2,易知f'(x)≥0恒成立,则函数f(x)在R上为增函数,又f(-x)=e-x-ex+2x=-f(x),所以f(x)为奇函数,则原不等式等价于f(a-3)≤-f(2a2),即f(a-3)≤f(-2a2)等价于a-3≤-2a2,解得-≤a≤1.课时对点精练02一、单选题1.若函数f(x)=-x3+ax有三个单调区间,则实数a的取值范围是( )A.[1,+∞) B.(-∞,0]C.(0,+∞) D.(-∞,1]Cf'(x)=-x2+a,∵函数f(x)=-x3+ax有三个单调区间,∴f'(x)=-x2+a=0有两个不相等的实数根,∴a>0.2.已知函数f(x)=ax3+x2+x+4,则“a≥0”是“f(x)在R上单调递增”的( )A.充要条件 B.充分不必要条件C.必要不充分条件 D.既不充分也不必要条件C由题意知,f'(x)=ax2+2x+1,若f(x)在R上单调递增,则f'(x)≥0恒成立,则解得a≥1,故“a≥0”是“f(x)在R上单调递增”的必要不充分条件.3.(2026·南通质检)已知函数f(x)=2x-sin x,则下列结论正确的是( )A.f(2.7)C.f(e)Df'(x)=2-cos x,因为cos x∈[-1,1],所以f'(x)>0恒成立,所以f(x)在(0,+∞)上单调递增,因为2.74.已知函数f(x)=x2-2x+ln x.若f(a+1)≥f(2a-1),则a的取值范围是( )A.(-∞,-1] B.(-1,2]C.[2,+∞) D.D因为f(x)=x2-2x+ln x,x∈(0,+∞),所以f'(x)=x-2+≥0,所以f(x)是增函数,所以若f(a+1)≥f(2a-1),则a+1≥2a-1>0,解得5.函数f(x)=x2-9ln x在区间[m,m+1]上单调递减,则实数m的取值范围是( )A.[0,2) B.[0,2]C.(0,2] D.(0,2)C函数f(x)=x2-9ln x的导数f'(x)=x-,x>0,令f'(x)≤0,解得0因为函数f(x)=x2-9ln x在区间[m,m+1]上单调递减,则[m,m+1] (0,3],即解得06.已知函数f(x)=x3+2x-sin x,若f(2a2)+f(a-1)≤0,则实数a的取值范围为( )A.∪[1,+∞) B.C.(-∞,-1]∪ D.D函数f(x)=x3+2x-sin x的定义域为R,f(-x)=(-x)3+2(-x)-sin(-x)=-f(x),故函数f(x)是奇函数.又f'(x)=3x2+2-cos x>0恒成立,所以函数f(x)在R上单调递增,不等式f(2a2)+f(a-1)≤0,即f(2a2)≤-f(a-1),从而f(2a2)≤f(-a+1)等价于2a2≤-a+1,解得-1≤a≤,所以实数a的取值范围为.7.(2026·湖北名校联考)函数f(x)=sin-2ax在R上不单调,则a的取值范围是( )A. B.C. D.Df'(x)=cos-2a,因为函数f(x)在R上不单调,所以函数f'(x)有零点,所以方程cos-2a=0有实数根,所以直线y=2a与函数g(x)=cos的图象有交点(且交点非函数g(x)图象的最高点或最低点),因为函数g(x)的值域为,所以a∈.故选D.8.如图为y=f(x)的导函数f'(x)的图象,给出下列四个说法,其中正确的是( )A.f(x)有三个单调区间B.f(-2)C.f(-1)D.f(x)在[-1,2]上单调递增,在(2,4]上单调递减CD对于A,由图象可以看出,f'(x)的符号是先负后正,再负再正,所以函数f(x)有四个单调区间,故A错误;二、多选题对于B,当x∈[-2,-1]时,f'(x)≤0,函数f(x)单调递减,所以f(-2)>f(-1),故B错误;对于C,当x∈[-1,2]时,f'(x)≥0,函数f(x)单调递增,所以f(-1)对于D,当x∈(2,4]时,f'(x)≤0,函数f(x)单调递减,显然D正确.9.已知函数f(x)=ln x,且a=f ,b=f,c=f(),则( )A.a>b B.b>aC.c>b D.c>aACD由f(x)=ln x,得f'(x)=ln x+,当x∈(0,1)时,f'(x)<0,f(x)单调递减,因为c=f,0<<<<1,所以f>f >f ,故c>a>b.10.已知函数f(x)是R上的偶函数,且在(0,+∞)上有f'(x)>0,若f(-1)=0,则关于x的不等式xf(x)<0的解集是 . 在(0,+∞)上f'(x)>0,所以f(x)在(0,+∞)上单调递增,又f(x)为偶函数,所以f(-1)=f(1)=0,且f(x)在(-∞,0)上单调递减,f(x)的示意图如图所示,所以xf(x)<0的解集为(-∞,-1)∪(0,1).三、填空题(-∞,-1)∪(0,1)11.(2026·鄂州模拟)已知函数f(x)=(x2+1-ax在[0,+∞)上单调递减,则a的取值范围为 . [1,+∞)对f(x)=(x2+1-ax求导得f'(x)=(x2+1·2x-a=-a,依题意,得 x∈[0,+∞),f'(x)≤0恒成立,即a≥恒成立,而当x≥0时,<1,则a≥1,所以a的取值范围为[1,+∞).12.已知函数f(x)=aex-ln x在区间(1,2)上存在单调递增区间,则实数a的取值范围为 . f(x)在(1,2)上存在单调递增区间,则原问题等价于f'(x)>0在(1,2)上有解,即a>在(1,2)上有解.令g(x)=xex,因为g(x)在(1,2)上单调递增,故在(1,2)上单调递减,所以∈,所以a>.13.已知函数f(x)=ln x-ax2-2x(a≠0).(1)若f(x)在[1,4]上单调递减,求实数a的取值范围;因为f(x)在[1,4]上单调递减,所以当x∈[1,4]时,f'(x)=-ax-2≤0恒成立,即a≥恒成立.设G(x)=,x∈[1,4],所以a≥G(x)max,而G(x)=-1,四、解答题因为x∈[1,4],所以∈,所以G(x)max=-(此时x=4),所以a≥-,又因为a≠0,所以实数a的取值范围是∪(0,+∞).因为f(x)在[1,4]上存在单调递减区间,则f'(x)<0在[1,4]上有解,所以当x∈[1,4]时,a>有解,又当x∈[1,4]时,=-1(此时x=1),所以a>-1,又因为a≠0,所以实数a的取值范围是(-1,0)∪(0,+∞).(2)若f(x)在[1,4]上存在单调递减区间,求实数a的取值范围.14.已知函数f(x)=x-λex+,其中λ为实数.若函数f(x)是定义域上的单调函数,求λ的取值范围.由题意知,函数f(x)的定义域为R,f'(x)=1-λex-=1-λ.若f(x)在R上单调递增,则f'(x)=1-λ≥0在x∈R时恒成立,由于ex+≥2(当且仅当x=0时等号成立),所以≥λ在x∈R时恒成立,又∈,所以λ≤0.若f(x)在R上单调递减,则f'(x)=1-λ≤0在x∈R时恒成立,由于ex+≥2(当且仅当x=0时等号成立),所以λ≥在x∈R时恒成立,又∈,所以λ≥.综上所述,λ的取值范围是(-∞,0]∪. 展开更多...... 收起↑ 资源列表 第4节 导数与函数的单调性(二).docx 第4节 导数与函数的单调性(二).pptx