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2020届高考数学一轮复习通用版讲义导数与函数的单调性

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∵f(x)=ln x-

x

, 1+2x

2

11+2x-2x4x+3x+1

∴f′(x)=x-=.

?1+2x?2x?1+2x?2∵x>0,∴4x2+3x+1>0,x(1+2x)2>0. ∴当x>0时,f′(x)>0. ∴f(x)在(0,+∞)内为增函数. 答案:增

9.已知函数f(x)=x2-5x+2ln x,则函数f(x)的单调递增区间是________.

2

2x2-5x+222x-5x+2

解析:对f(x)求导可得f′(x)=2x-5+=(x>0).令f′(x)==

xxx

?2x-1??x-2?11

0,?和(2,>0(x>0),解得x>2或0

1

0,?和(2,+∞) 答案:??2?π?10.若f(x)=xsin x+cos x,则f(-3),f??2?,f(2)的大小关系为________(用“<”表示). 解析:由偶函数的定义知函数f(x)为偶函数, 因此f(-3)=f(3).

因为f′(x)=sin x+xcos x-sin x=xcos x, π

,π?时,f′(x)≤0. 当x∈?2??π

,π?上是减函数, 所以f(x)在区间?2??π?

所以f??2?>f(2)>f(3)=f(-3). π?答案:f(-3)<f(2)<f??2?

11.已知函数f(x)=1-ln x+a2x2-ax(a∈R),讨论函数f(x)的单调性. 解:函数f(x)的定义域为(0,+∞),

2a2x2-ax-1?2ax+1??ax-1?12

f′(x)=-x+2ax-a==. xx①若a=0,则f′(x)<0,f(x)在(0,+∞)上单调递减. 1

②若a>0,则当x=a时,f′(x)=0, 1

当0

当x>a时,f′(x)>0.

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11

0,?上单调递减,在?,+∞?上单调递增. 故f(x)在??a??a?③若a<0,则当x=-当0-1

时,f′(x)=0, 2a

1

时,f′(x)<0; 2a

1

时,f′(x)>0. 2a

11

0,-?上单调递减,在?-,+∞?上单调递增. 故f(x)在?2a???2a?综上所述,当a=0时,f(x)在(0,+∞)上单调递减;

110,a?上单调递减,在?a,+∞?上单调递增; 当a>0时,f(x)在?????11

0,-?上单调递减,在?-,+∞?上单调递增. 当a<0时,f(x)在?2a???2a?1

12.已知函数f(x)=aln x+x2+(a+1)x+3.

2(1)当a=-1时,求函数f(x)的单调递减区间;

(2)若函数f(x)在区间(0,+∞)上是增函数,求实数a的取值范围. 1

解:(1)当a=-1时,f(x)=-ln x+x2+3,定义域为(0,+∞),

2x2-11

则f′(x)=-+x=. xx

??f′?x?<0,

由?得0<x<1. ?x>0,?

所以函数f(x)的单调递减区间为(0,1).

(2)法一:因为函数f(x)在(0,+∞)上是增函数, a

所以f′(x)=+x+a+1≥0在(0,+∞)上恒成立,

x

所以x2+(a+1)x+a≥0,即(x+1)(x+a)≥0在(0,+∞)上恒成立. 因为x+1>0,所以x+a≥0对x∈(0,+∞)恒成立, 所以a≥0,故实数a的取值范围是[0,+∞). 法二:因为函数f(x)在(0,+∞)上是增函数, a

所以f′(x)=x+x+a+1≥0在(0,+∞)上恒成立, 即x2+(a+1)x+a≥0在(0,+∞)上恒成立. 令g(x)=x2+(a+1)x+a, 因为Δ=(a+1)2-4a≥0恒成立,

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a+1??-≤0,2所以?即a≥0, ??g?0?≥0,所以实数a的取值范围是[0,+∞).

B级——创高分自选

f?x?1.(2018·广东一模)已知函数y=x在其定义域上单调递减,则函数f(x)的图象可能是

e( )

f?x?

解析:选A ∵函数y=x在其定义域上单调递减,

e

f′?x?-f?x?f?x?

∴?ex?′=≤0在定义域上恒成立,且不恒为0,即f(x)≥f′(x)恒成立.结

ex??合图象知A正确.

2.(2018·南昌摸底)已知函数f(x)是定义在R上的偶函数,设函数f(x)的导函数为f′(x),若对任意x>0都有2f(x)+xf′(x)>0成立,则( )

A.4f(-2)<9f(3) C.2f(3)>3f(-2)

B.4f(-2)>9f(3) D.3f(-3)<2f(-2)

解析:选A 设g(x)=x2f(x)?g′(x)=2xf(x)+x2f′(x)=x[2f(x)+xf′(x)],则当x>0时,g′(x)>0,所以g(x)在(0,+∞)上是增函数,易得g(x)是偶函数,则4f(-2)=g(-2)=g(2)

3.已知函数f(x)=ex-ax-1. (1)求f(x)的单调递增区间;

(2)是否存在实数a,使f(x)在(-2,3)上单调递减?若存在,求出a的取值范围;若不存在,请说明理由.

解:f′(x)=ex-a,

(1)若a≤0,则f′(x)=ex-a>0, 即f(x)在R上单调递增;

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若a>0,令ex-a≥0,解得x≥ln a. 即f(x)在[ln a,+∞)上单调递增, 因此当a≤0时,f(x)的单调递增区间为R, 当a>0时,f(x)的单调递增区间是[ln a,+∞). (2)存在实数a满足条件.

因为f′(x)=ex-a≤0在(-2,3)上恒成立, 所以a≥ex在(-2,3)上恒成立.

又因为-2

当a=e3时,在(-2,3)上f′(x)=ex-e3<0, 即f(x)在(-2,3)上单调递减,所以a≥e3.

故存在实数a∈[e3,+∞),使f(x)在(-2,3)上单调递减.

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