2023届新高考数学培优专练 专题24 利用导数解决双变量问题(教师版).docx
- 1.请仔细阅读文档,确保文档完整性,对于不预览、不比对内容而直接下载带来的问题本站不予受理。
- 2.下载的文档,不会出现我们的网址水印。
- 3、该文档所得收入(下载+内容+预览)归上传者、原创作者;如果您是本文档原作者,请点此认领!既往收益都归您。
下载文档到电脑,查找使用更方便
8 0人已下载
| 下载 | 加入VIP,免费下载 |
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 2023届新高考数学培优专练 专题24 利用导数解决双变量问题教师版 2023 新高 数学 培优专练 专题 24 利用 导数 解决 变量 问题 教师版
- 资源描述:
-
1、专题24 利用导数解决双变量问题一、单选题 1设函数,函数,若对于,使成立,则实数的取值范围是( )ABCD【答案】A【分析】由题意只需,对函数求导,判断单调性求出最小值,对函数讨论对称轴和区间的关系,得到函数最小值,利用即可得到实数的取值范围.【详解】若对于,使成立,只需,因为,所以,当时,所以在上是减函数,所以函数取得最小值因为,当时,在上单调递增,函数取得最小值,需,不成立;当时,在上单调递减,函数取得最小值,需,解得,此时;当时,在上单调递减,在上单调递增,函数取得最小值,需,解得或,此时无解;综上,实数的取值范围是,故选:A【点睛】本题考查利用导数研究函数的最值,考查二次函数在区间的
2、最值的求法,考查分类讨论思想和转化思想,属于中档题.2已知函数,且有两个极值点,其中,则的最小值为( )ABCD【答案】A【分析】的两个极值点是的两个根,根据韦达定理,确定的关系,用表示出,用表示出,求该函数的最小值即可.【详解】解:的定义域,令,则必有两根,所以,当时,递减,所以的最小值为故选:A.【点睛】求二元函数的最小值通过二元之间的关系,转化为求一元函数的最小值,同时考查运算求解能力和转化化归的思想方法,中档题.3已知函数,若,其中,则的最大值为( )AB CD【答案】A【分析】由题意转化条件,通过导数判断函数的单调性,以及画出函数的图象,数形结合可知,进而可得,最后通过设函数,利用导
3、数求函数的最大值.【详解】由题意, ,则,当时,单调递减,当时,单调递增,又时,时,作函数的图象如下:由图可知,当时,有唯一解,故,且,设,则,令,解得,易得当时,函数单调递增,当时,函数单调递减,故,即的最大值为.故选:A.【点睛】本题考查利用导数求函数的最值,重点考查转化与化归的思想,变形计算能力,数形结合思想,属于中档题,本题可得关键是判断.4设函数,函数,若对于,使成立,则实数的取值范围是( )ABCD【答案】A【分析】根据对于,使成立,用导数法求得的最小值,用二次函数的性质求得的最小值,再解不等式即可.【详解】因为,所以,当时,所以在上是增函数,所以函数取得最小值.因为,当时,取得最
4、小值,因为对于,使成立,所以,不成立;当时,取得最小值,因为对于,使成立,所以,解得,此时;当时,取得最小值,因为对于,使成立,所以,解得,此时;综上:实数的取值范围是.故选:A【点睛】本题主要考查双变量问题以及导数与函数的最值,二次函数的性质,还考查了分类讨论的思想和运算求解的能力,属于中档题.5已知函数,实数,满足若,使得成立,则的最大值为( )A3B4C5D【答案】A【分析】首先化简函数,和,并判断函数的单调性,由条件转化为子集关系,从而确定值.【详解】, ,当时,解得:,当时,解得:,所以在的单调递增区间是,单调递减区间是,当时取得最小值, ,函数在单调递增,所以,令,解得:或,由条件
5、可知的值域是值域的子集,所以的最大值是,的最小值是,故的最大值是.故选:A【点睛】本题考查函数的性质的综合应用,以及双变量问题转化为子集问题求参数的取值范围,重点考查转化与化归的思想,计算能力,属于中档题型.二、解答题6已知函数()求函数的图象在点处的切线方程;()若存在两个不相等的数,满足,求证:【答案】();()证明见解析.【分析】()首先求函数的导数,利用导数的几何意义,求函数的图象在点处的切线方程;()首先确定函数零点的区间,构造函数,利用导数判断函数的单调性,并得到在上恒成立,并利用单调性,变形得到.【详解】(),所以的图象在点处的切线方程为()令,解得,当时,在上单调递增;当时,
6、, 在上单调递减所以为的极大值点,不妨设,由题可知令,因为,所以,所以单调递减又,所以在上恒成立,即在上恒成立所以,因为,又在上单调递增,所以,所以【点睛】思路点睛:本题是典型的极值点偏移问题,需先分析出原函数的极值点,找到两个根的大致取值范围,再将其中一个根进行对称的转化变形,使得与在同一个单调区间内,进而利用函数的单调性分析.7已知函数,为的导函数.(1)当时,(i)求曲线在点处的切线方程;(ii)求函数的单调区间和极值;(2)当时,求证:对任意的且,有.【答案】(1)(i);(ii)递减区间为,递增区间为;极小值为,无极大值;(2)证明见解析.【分析】(1)(i)确定函数,求出,然后利用
7、导数的几何意义求出切线方程即可;(ii)确定函数,求出,利用导数研究函数的单调性与极值即可;(2)求出,对要证得不等式进行等价转换后,构造新函数,利用导数研究新函数的单调性,结合等价转换后的结果即可证明结论成立.【详解】(1)(i)当时,故.可得,所以曲线在点处的切线方程为,即.(ii)依题意,从而求导可得,整理可得.令,解得.当变化时,的变化情况如下表:10 极小值所以,函数的单调递减区间为,单调递增区间为;的极小值为,无极大值. (2)证明:由,得.对任意的,且,令,则. 令,.当时,由此可得在单调递增,所以当时,即,因为,所以. 由(1)(ii)可知,当时,即,故. 由可得.所以,当时,
8、对任意的,且,有.【点睛】结论点睛:本题考查不等式的恒成立问题,可按如下规则转化:一般地,已知函数,(1)若,总有成立,故;(2)若,有成立,故;(3)若,有成立,故;(4)若,有,则的值域是值域的子集.8已知函数.其中为常数.(1)若函数在定义域内有且只有一个极值点,求实数的取值范围;(2)已知,是函数的两个不同的零点,求证:.【答案】(1);(2)证明见解析.【分析】(1)求出导函数,分类讨论确定的正负,得的单调性,从而得极值点个数,由此可得结论;(2)结合(1)求得函数有两个零点时的范围,设,则,引入函数,由导数确定它是减函数,得,然后利用,再结合的单调性得出证明【详解】(1),当时,在
9、上单调递增,不符合题意,当时,令,得,当时,单调递减,当时,单调递增,所以此时只有一个极值点(2)由(1)知当时,在上单调递增,函数至多有一个零点,不符合题意,当时,令,得,当时,单调递减,当时,单调递增,故当时,函数取得最小值,当时,函数无零点,不合题意,当时,函数仅有一个零点,不合题意,当时,又,所以在上只有一个零点,令,则,故当时,单调递增,当时,单调递减,所以,即,所以,所以,又,所以在上只有一个零点.所以满足题意.不妨设,则,令,则,当时,所以在上单调递减,所以当时,即,因为,所以,所以,又,且在上单调递增,所以,故得证.【点睛】关键点点睛:本题考查用导数研究函数的极值点、零点,证明
10、不等式难点是不等式的证明,首先由零点个数得出参数范围,在不妨设,则,后关键是引入函数,同样用导数得出它的单调性,目的是证得,然后利用这个不等关系变形的单调性得结论9已知函数,设(1)若,求的最大值;(2)若有两个不同的零点,求证:.【答案】(1)最大值为;(2)证明见解析.【分析】(1)首先求出函数的导函数,再判断的符号,即可得到函数的单调区间,从而求出函数的最大值;(2)由题知,即,要证,即可,令,则只需证构造函数,利用导数说明其单调性即可得证;【详解】解:(1)解:当时,所以注意,且当时,单调递增;当时,单调递增减所以的最大值为(2)证明:由题知,即,可得不妨,则上式进一步等价于令,则只需
11、证设,所以在上单调递增,从而,即,故原不等式得证【点睛】本题考查导数在最大值、最小值问题中的应用,考查运算求解能力,推理论证能力;考查化归与转化思想对数学思维的要求比较高,有一定的探索性综合性强,属于难题10已知函数,其中.(1)若在上存在极值点,求a的取值范围;(2)设,若存在最大值,记为,则当时,是否存在最大值?若存在,求出其最大值;若不存在,请说明理由【答案】(1),;(2)(a)存在最大值,且最大值为【分析】(1)求出函数的导数,将题意转换为在上有解,由在上递增,得,求出的范围即可;(2)求出函数的导数,得到,求出(a),根据函数的单调性求出(a)的最大值即可【详解】解:(1),由题意
12、得,在上有根(不为重根),即在上有解,由在上递增,得,检验,时,在上存在极值点,;(2)中,若,即在上满足,在上递减, ,不存在最大值,则;方程有2个不相等的正实数根,令其为,且不妨设,则,在递减,在递增,在递减,对任意,有,对任意,有,(a),将,代入上式,消去,得:(a),由在递增,得,设,即在,递增,(e),(a)存在最大值为【点睛】本题考查了函数的单调性、最值问题,考查导数的应用以及转化思想,是一道综合题11已知函数,其中.(1)若函数的图象与直线在第一象限有交点,求的取值范围.(2)当时,若有两个零点,求证:.【答案】(1);(2)证明见解析.【分析】(1)根据题意设,问题转化为方程
13、,在有解,求导,分类讨论若,若,若时,分析单调性,进而得出结论.(2)运用分析法和构造函数法,结合函数的单调性,不等式的性质,即可得证.【详解】解:(1)设,则由题设知,方程,在有解,而.设,则.若,由可知,且,从而,即在上单调递减,从而恒成立,因而方程在上无解.若,则,又时,因此,在上必存在实根,设最小的正实根为,由函数的连续性可知,上恒有,即在上单调递减,也即,在上单调递减,从而在上恒有,因而在上单调递减,故在上恒有,即,注意到,因此,令时,则有,由零点的存在性定理可知函数在,上有零点,符合题意.若时,则由可知,恒成立,从而在上单调递增,也即在上单调递增,从而恒成立,故方程在上无解.综上可
14、知,的取值范围是.(2)因为有两个零点,所以(2),即,设,则要证,因为,又因为在上单调递增,所以只要证明,设,则,所以在上单调递减,(2),所以,因为有两个零点,所以,方程即构造函数,则,记,则在上单调递增,在上单调递减,所以,且,设,所以递增,当时,当时,所以,即,所以,同理,所以,所以,所以,由得:,综上:.【点睛】本题考查导数的综合应用,不等式的证明,关键是运用分类讨论,构造函数的思想去解决问题,属于难题.12已知函数.(1)若在单调递增,求a的值;(2)当时,设函数的最小值为,求函数的值域.【答案】(1)1;(2).【分析】(1)由在单调递增,利用导数知在上恒成立即可求参数a的值;(
15、2)由有,利用二阶导数可知在上单调递增,进而可知,使得,则有的单调性得最小值,结合并构造函数可求取值范围,进而利用导数研究的单调性即可求范围;【详解】(1),又在单调递增,即在上恒成立,(i)当时,则需,故,即;(ii)当时,则;(iii)当时,则需,故,即;综上所述:;(2),有,在上单调递增,又,使得,当时,函数单调递减,当时,函数单调递增,故的最小值为,由得,因此,令,则,在上单调递增,又,取值范围为,令(),则,函数在上单调递增,又,即函数的值域为.【点睛】本题考查了利用导数研究函数的单调性求参数,由原函数得到最值,构造中间函数并根据其导数讨论单调性,求最值的取值范围;中间函数需要根据
16、步骤中的研究对象及目的确定;13已知函数.(1)讨论函数的单调性;(2)若存在两个极值点,求证:.【答案】(1)答案不唯一,具体见解析;(2)证明见解析.【分析】(1)求出导函数,根据二次函数的与的关系来分类讨论函数的单调性,并注意一元二次方程根的正负与定义域的关系;(2)由是两个极值点得到对应的韦达定理形式,然后利用条件将转变为关于函数,再运用的关系将不等式转化为证,构造函数,分析函数的单调性,得出最值,不等式可得证.【详解】(1)解:函数的定义域为,则.当时,对,所以函数在上单调递增;当时,所以对,所以函数在上单调递增;当时,令,得或,所以函数在,上单调递增;令,得,所以在上单调递减.(2
展开阅读全文
课堂库(九科星学科网)所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。


2019届人教A版数学必修二同步课后篇巩固探究:2-1-1 平面 WORD版含解析.docx
