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1、2022年高中數(shù)學(xué) 第1章 導(dǎo)數(shù)及其應(yīng)用知能基礎(chǔ)測試 新人教B版選修2-2
一、選擇題(本大題共12個(gè)小題,每小題5分,共60分.在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,只有一項(xiàng)是符合題目要求的.)
1.曲線y=x2-2x在點(diǎn) 處的切線的傾斜角為( )
A.-1 B.45°
C.-45° D.135°
[答案] D
[解析] y′=x-2,所以斜率k=1-2=-1,因此傾斜角為135°.故選D.
2.下列求導(dǎo)運(yùn)算正確的是( )
A.′=1+ B.(log2x)′=
C.(3x)′=3x·log3e D.(x2cosx)′=-2xsinx
[答案] B
[解析] ′=1-,所以
2、A不正確;
(3x)′=3xln3,所以C不正確;(x2cosx)′=2xcosx+x2·(-sinx),所以D不正確;(log2x)′=,所以B對(duì).故選B.
3.如圖,一個(gè)正五角星薄片(其對(duì)稱軸與水面垂直)勻速地升出水面,記t時(shí)刻五角星露出水面部分的圖形面積為S(t)(S(0)=0),則導(dǎo)函數(shù)y=S′(t)的圖像大致為( )
[答案] A
[解析] 由圖象知,五角星露出水面的面積的變化率是增→減→增→減,其中恰露出一個(gè)角時(shí)變化不連續(xù),故選A.
4.已知函數(shù)f(x)=x4-2x3+3m,x∈R,若f(x)+9≥0恒成立,則實(shí)數(shù)m的取值范圍是( )
A.m≥ B.m>
3、C.m≤ D.m<
[答案] A
[解析] 因?yàn)楹瘮?shù)f(x)=x4-2x3+3m,所以f′(x)=2x3-6x2.令f′(x)=0,得x=0或x=3.經(jīng)檢驗(yàn)知x=3是函數(shù)的一個(gè)最小值點(diǎn),所以函數(shù)的最小值點(diǎn)為f(3)=3m-.不等式f(x)+9≥0恒成立,即f(x)≥-9恒成立,所以3m-≥-9,解得m≥.
5.直線y=4x與曲線y=x3在第一象限內(nèi)圍成的封閉圖形的面積為( )
A.2 B.4
C.2 D.4
[答案] D
[解析] 如圖所示
由解得或
∴第一象限的交點(diǎn)坐標(biāo)為(2,8)
由定積分的幾何意義得S=(4x-x3)dx=(2x2-)|=8-4=4.
6.
4、已知f(x)=xlnx,若f′(x0)=2,則x0=( )
A.e2 B.e
C. D.ln2
[答案] B
[解析] f(x)的定義域?yàn)?0,+∞),f′(x)=lnx+1,
由f′(x0)=2,得lnx0+1=2,解得x0=e.
7.(xx·會(huì)寧縣期中)曲線f(x)=x3+x-2的一條切線平行于直線y=4x-1,則切點(diǎn)P0的坐標(biāo)為( )
A.(0,-1)或(1,0) B.(1,0)或(-1,-4)
C.(-1,-4)或(0,-2) D.(1,0)或(2,8)
[答案] B
[解析] 由y=x3+x-2,得y′=3x2+1,
由已知得3x2+1=4,解之得x=±1.
5、
當(dāng)x=1時(shí),y=0;當(dāng)x=-1時(shí),y=-4.
∴切點(diǎn)P0的坐標(biāo)為(1,0)或(-1,-4).
8.函數(shù)f(x)=x3-2x+3的圖象在x=1處的切線與圓x2+y2=8的位置關(guān)系是( )
A.相切 B.相交且過圓心
C.相交但不過圓心 D.相離
[答案] C
[解析] 切線方程為y-2=x-1,即x-y+1=0.圓心到直線的距離為=<2,所以直線與圓相交但不過圓心.故選C.
9.f′(x)是f(x)的導(dǎo)函數(shù),f′(x)的圖象如圖所示,則f(x)的圖象可能是( )
[答案] D
[解析] 由圖可知,當(dāng)b>x>a時(shí),f′(x)>0,故在[a,b]上,f(x)為增函數(shù)
6、.且又由圖知f′(x)在區(qū)間[a,b]上先增大后減小,即曲線上每一點(diǎn)處切線的斜率先增大再減小,故選D.
10.曲線y=ex在點(diǎn)(4,e2)處的切線與坐標(biāo)軸所圍三角形的面積為( )
A.e2 B.4e2
C.2e2 D.e2
[答案] D
[解析] ∵y′=e,
∴在點(diǎn)(4,e2)處的切線方程為y=e2x-e2,
令x=0得y=-e2,令y=0得x=2,
∴圍成三角形的面積為e2.故選D.
11.已知函數(shù)f(x)的導(dǎo)函數(shù)f ′(x)=a(x-b)2+c的圖象如圖所示,則函數(shù)f(x)的圖象可能是( )
[答案] D
[解析] 由導(dǎo)函數(shù)圖象可知,當(dāng)x<0
7、時(shí),函數(shù)f(x)遞減,排除A,B;當(dāng)00,函數(shù)f(x)遞增.因此,當(dāng)x=0時(shí),f(x)取得極小值,故選D.
12.(xx·甘肅省會(huì)寧一中高二期中)對(duì)于任意的兩個(gè)實(shí)數(shù)對(duì)(a,b)和(c,d),規(guī)定:(a,b)=(c,d),當(dāng)且僅當(dāng)a=c,b=d;運(yùn)算“?”為:(a,b)?(c,d)=(ac-bd,bc+ad);運(yùn)算“⊕”為:(a,b)⊕(c,d)=(a+c,b+d),設(shè)p,q∈R,若(1,2)?(p,q)=(5,0),則(1,2)⊕(p,q)=( )
A.(4,0) B.(2,0)
C.(0,2) D.(0,-4)
[答案] B
[解析] 由(1,2)
8、⊕(p,q)=(5,0)得
?,
所以(1,2)⊕(p,q)=(1,2)⊕(1,-2)=(2,0).
二、填空題(本大題共4個(gè)小題,每小題4分,共16分.將正確答案填在題中橫線上)
13.經(jīng)過點(diǎn)(2,0)且與曲線y=相切的直線方程為______________.
[答案] x+y-2=0
[解析] 設(shè)切點(diǎn)為,則=-,解得x0=1,所以切點(diǎn)為(1,1),斜率為-1,直線方程為x+y-2=0.
14.若函數(shù)f(x)=在(0,+∞)上為增函數(shù),則實(shí)數(shù)a的取值范圍是________.
[答案] a≥0
[解析] f′(x)=′=a+,
由題意得,a+≥0對(duì)x∈(0,+∞)恒成立,
9、
即a≥-,x∈(0,+∞)恒成立.∴a≥0.
15.(xx·安徽理,15)設(shè)x3+ax+b=0,其中a,b均為實(shí)數(shù).下列條件中,使得該三次方程僅有一個(gè)實(shí)根的是________.(寫出所有正確條件的編號(hào))
①a=-3,b=-3;②a=-3,b=2;③a=-3,b>2;④a=0,b=2;⑤a=1,b=2.
[答案]?、佗邰堍?
[解析] 令f(x)=x3+ax+b,求導(dǎo)得f′(x)=3x2+a,當(dāng)a≥0時(shí),f′(x)≥0,所以f(x)單調(diào)遞增,且至少存在一個(gè)數(shù)使f(x)<0,至少存在一個(gè)數(shù)使f(x)>0,所以f(x)=x3+ax+b必有一個(gè)零點(diǎn),即方程x3+ax+b=0僅有一根,故④⑤正確
10、;當(dāng)a<0時(shí),若a=-3,則f′(x)=3x2-3=3(x+1)(x-1),易知,f(x)在(-∞,-1),(1,+∞)上單調(diào)遞增,在[-1,1]上單調(diào)遞減,所以f(x)極大=f(-1)=-1+3+b=b+2,f(x)極?。絝(1)=1-3+b=b-2,要使方程僅有一根,則f(x)極大=f(-1)=-1+3+b=b+2<0或者f(x)極?。絝(1)=1-3+b=b-2>0,解得b<-2或b>2,故①③正確.所以使得三次方程僅有一個(gè)實(shí)根的是①③④⑤.
16.已知函數(shù)f(x)=x3-3x,若過點(diǎn)A(1,m)(m≠-2)可作曲線y=f(x)的三條切線,則實(shí)數(shù)m的取值范圍為________.
[答
11、案] (-3,-2)
[解析] f ′(x)=3x2-3,設(shè)切點(diǎn)為P(x0,y0),則切線方程為y-(x-3x0)=(3x-3)(x-x0),∵切線經(jīng)過點(diǎn)A(1,m),∴m-(x-3x0)=(3x-3)(1-x0),∴m=-2x+3x-3,m′=-6x+6x0,∴當(dāng)01時(shí),此函數(shù)單調(diào)遞減,當(dāng)x0=0時(shí),m=-3,當(dāng)x0=1時(shí),m=-2,∴當(dāng)-3
12、4分.解答應(yīng)寫出文字說明、證明過程或演算步驟)
17.(本題滿分12分)設(shè)f(x)=alnx++x+1,其中a∈R,曲線y=f(x)在點(diǎn)(1,f(1))處的切線垂直于y軸.
(1)求a的值;
(2)求函數(shù)f(x)的極值.
[解析] (1)因?yàn)閒(x)=alnx++x+1,
故f′(x)=-+.
由于曲線y=f(x)在點(diǎn)(1,f(1))處的切線垂直于y軸,故該切線斜率為0,即f′(1)=0,從而a-+=0,
解得a=-1.
(2)由(1)知f(x)=-lnx=+x+1(x>0),
f′(x)=--+=
=.
令f′(x)=0,解得x1=1,x2=-
(因?yàn)閤2=-不在定義
13、域內(nèi),舍去).
當(dāng)x∈(0,1)時(shí),f′(x)<0,故f(x)在(0,1)上為減函數(shù);
當(dāng)x∈(1,+∞)時(shí),f′(x)>0,故f(x)在(1,+∞)上為增函數(shù).
故f(x)在x=1處取得極小值f(1)=3.
18.(本題滿分12分)已知函數(shù)f(x)=ax3+cx+d(a≠0)是R上的奇函數(shù),當(dāng)x=1時(shí),f(x)取得極值-2.
(1)求函數(shù)f(x)的解析式;
(2)求函數(shù)f(x)的單調(diào)區(qū)間和極大值;
(3)證明:對(duì)任意x1、x2∈(-1,1),不等式|f(x1)-f(x2)|<4恒成立.
[解析] (1)∵f(x)是R上的奇函數(shù),
∴f(-x)=-f(x),
即-ax3-c
14、x+d=-ax3-cx-d,∴d=-d,
∴d=0(或由f(0)=0得d=0).
∴f(x)=ax3+cx,f ′(x)=3ax2+c,
又當(dāng)x=1時(shí),f(x)取得極值-2,
∴
即解得
∴f(x)=x3-3x.
(2)f ′(x)=3x2-3=3(x+1)(x-1),令f ′(x)=0,得x=±1,
當(dāng)-11時(shí),f ′(x)>0,函數(shù)f(x)單調(diào)遞增;
∴函數(shù)f(x)的遞增區(qū)間是(-∞,-1)和(1,+∞);遞減區(qū)間為(-1,1).
因此,f(x)在x=-1處取得極大值,且極大值為f(-1)=2.
15、(3)由(2)知,函數(shù)f(x)在區(qū)間[-1,1]上單調(diào)遞減,且f(x)在區(qū)間[-1,1]上的最大值為M=f(-1)=2.最小值為m=f(1)=-2.∴對(duì)任意x1、x2∈(-1,1),
|f(x1)-f(x2)|
16、3)dx+ (x+3)dx=(-x2-3x)|+(x2+3x)|=5.
20.(本題滿分12分)某銀行準(zhǔn)備新設(shè)一種定期存款業(yè)務(wù),經(jīng)預(yù)測:存款量與存款利率的平方成正比,比例系數(shù)為k(k>0),借款的利率為4.8%.又銀行吸收的存款能全部放貸出去.
(1)若存款利率為x,x∈(0,0.048),試寫出存款量g(x)及銀行應(yīng)支付給儲(chǔ)戶的利息h(x)與存款利率x之間的關(guān)系式;
(2)存款利率定為多少時(shí),銀行可獲得最大收益?
[解析] (1)由題意,存款量g(x)=kx2.銀行應(yīng)支付的利息h(x)=xg(x)=kx3.
(2)設(shè)銀行可獲得收益為y,則y=0.048kx2-kx3.
∴y′=0
17、.096kx-3kx2.
令y′=0,得x=0(舍去)或x=0.032。
當(dāng)x∈(0,0.032)時(shí),y′>0;當(dāng)x∈(0.032,0.048)時(shí),y′<0.
∴當(dāng)x=0.032時(shí),y取得最大值.
即當(dāng)存款利率為3.2%時(shí),銀行可獲最大收益.
21.(本題滿分12分)設(shè)函數(shù)f(x)=2x3-3(a+1)x2+6ax+8,其中a∈R.
(1)若f(x)在x=3處取得極值,求常數(shù)a的值;
(2)若f(x)在(-∞,0)上為增函數(shù),求a的取值范圍.
[解析] (1)f′(x)=6x2-6(a+1)x+6a=6(x-a)(x-1).
因f(x)在x=3處取得極值,
所以f′(3
18、)=6(3-a)(3-1)=0,解得a=3.
經(jīng)檢驗(yàn)知當(dāng)a=3時(shí),x=3為f(x)的極值點(diǎn).
(2)令f′(x)=6(x-a)(x-1)=0得x1=a,x2=1.
當(dāng)a<0時(shí),若x∈(-∞,a)∪(1,+∞),則f′(x)>0,所以f(x)在(-∞,a)和(1,+∞)上為增函數(shù).
當(dāng)0≤a<1時(shí),f(x)在(-∞,0)上為增函數(shù).
當(dāng)a≥1時(shí),若x∈(-∞,1)∪(a,+∞),則f′(x)>0,
所以f(x)在(-∞,1)和(a,+∞)上為增函數(shù),從而f(x)在(-∞,0)上為增函數(shù).
綜上可知,當(dāng)a≥0時(shí),f(x)在(-∞,0)上為增函數(shù).
22.(本題滿分14分)(xx·福
19、建理,20)已知函數(shù)f(x)=ln (1+x),g(x)=kx(k∈R).
(1)證明:當(dāng)x>0時(shí),f(x)<x;
(2)證明:當(dāng)k<1時(shí),存在x0>0,使得對(duì)任意的x∈(0,x0),恒有f(x)>g(x).
[解析] (1)令F(x)=f(x)-x=ln(1+x)-x,x∈[0,+∞),則有F′(x)=-1=-.
當(dāng)x∈(0,+∞)時(shí),F(xiàn)′(x)<0,所以F(x)在[0,+∞)上單調(diào)遞減;
故當(dāng)x>0時(shí),F(xiàn)(x)<F(0)=0,即當(dāng)x>0時(shí),f(x)<x.
(2)令G(x)=f(x)-g(x)=ln(1+x)-kx,x∈[0,+∞),
則有G′(x)=-k=.
當(dāng)k≤0時(shí)G′(x)>0,所以G(x)在[0,+∞)上單調(diào)遞增,
G(x)>G(0)=0,
故對(duì)任意正實(shí)數(shù)x0均滿足題意.
當(dāng)0<k<1時(shí),令G′(x)=0,得x==-1>0.
取x0=-1,對(duì)任意x∈(0,x0),恒有G′(x)>0,從而G(x)在[0,x0)上單調(diào)遞增,G(x)>G(0)=0,即f(x)>g(x).