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新高考數(shù)學(xué)二輪復(fù)習(xí)百題必刷題專題33 參變分離解決導(dǎo)數(shù)(含解析)
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這是一份新高考數(shù)學(xué)二輪復(fù)習(xí)百題必刷題專題33 參變分離解決導(dǎo)數(shù)(含解析),共112頁(yè)。試卷主要包含了單選題,填空題,解答題等內(nèi)容,歡迎下載使用。
?專題33 參變分離解決導(dǎo)數(shù)必刷100題
一、單選題
1.已知函數(shù),若恒成立,則實(shí)數(shù)的取值范圍( ).
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】
依題意可得在上恒成立,構(gòu)造函數(shù),利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性以及最值,即可求出參數(shù)的取值范圍.
【詳解】
解:因?yàn)?,定義域?yàn)椋?br />
因?yàn)楹愠闪?,即在上恒成立?br />
令,則,
令,則恒成立,即在定義域上單調(diào)遞減,又,所以當(dāng)時(shí),當(dāng)時(shí),即當(dāng)時(shí),當(dāng)時(shí),
即在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減,
故在處取得極大值,即最大值,
,所以,即.
故選:A.
2.已知函數(shù),若,使得在恒成立,則的最大值為( )
A.2 B.3 C.4 D.5
【答案】C
【分析】
首先參變分離得,再設(shè)函數(shù),求導(dǎo)數(shù),再設(shè),再求導(dǎo)數(shù),通過(guò)函數(shù)恒正,判斷函數(shù)的單調(diào)性,并判斷的極值點(diǎn)所在的區(qū)間,求得函數(shù)的最小值,同時(shí)求得的最大值.
【詳解】
依題意,,令,則.令,,∴時(shí),,即單調(diào)遞增,
∵,,設(shè)并記其零點(diǎn)為,故.且,所以當(dāng)時(shí),,即,單調(diào)遞減;當(dāng)時(shí),即,單調(diào)遞增,所以,因此,由于且,即,所以,
故選:C
3.已知函數(shù)為增函數(shù),則的取值范圍是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】
函數(shù)為增函數(shù),可得,化為,令,利用導(dǎo)數(shù)研究其單調(diào)性極值與最值即可得出.
【詳解】
∵函數(shù)為增函數(shù),
∴,化為,
令,則,
當(dāng)時(shí),,當(dāng)時(shí),,
可得時(shí),函數(shù)取得極大值即最大值,,
∴.
∴a的取值范圍是.
故選:A.
4.已知函數(shù),,當(dāng)時(shí),不等式恒成立,則實(shí)數(shù)的取值范圍為( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】
由題意得出,構(gòu)造函數(shù),可知函數(shù)在區(qū)間上單調(diào)遞增,可得出對(duì)任意的恒成立,利用參變量分離法可得出,利用導(dǎo)數(shù)求得函數(shù)在區(qū)間上的最小值,由此可求得實(shí)數(shù)的取值范圍.
【詳解】
函數(shù)的定義域?yàn)?,?dāng)時(shí),恒成立,
即,構(gòu)造函數(shù),則,
所以,函數(shù)在區(qū)間上為增函數(shù),
則對(duì)任意的恒成立,,
令,其中,則.
,當(dāng)時(shí),,此時(shí)函數(shù)單調(diào)遞減;
當(dāng)時(shí),,此時(shí)函數(shù)單調(diào)遞增.
所以,函數(shù)的最小值為,.
因此,實(shí)數(shù)的取值范圍是.
故選:D.
5.若關(guān)于的方程在上有兩個(gè)不等的實(shí)數(shù)根,則實(shí)數(shù)的取值范圍為( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】
通過(guò)分離參數(shù)變成,構(gòu)造函數(shù),利用導(dǎo)數(shù)求其單調(diào)區(qū)間和值域,數(shù)形結(jié)合寫(xiě)出的取值范圍.
【詳解】
故
則
設(shè),
故
在上為減函數(shù),.
故時(shí);時(shí).
故在上為增函數(shù),在上為減函數(shù).
,
且時(shí);時(shí)
與的圖象要有兩個(gè)交點(diǎn)
則的取值范圍為.
故選:B
6.已知函數(shù)與函數(shù)的圖像上恰有兩對(duì)關(guān)于x軸對(duì)稱的點(diǎn),則實(shí)數(shù)a的取值范圍為( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】
根據(jù)題意將函數(shù)與的圖像上恰有兩對(duì)關(guān)于軸對(duì)稱的點(diǎn)轉(zhuǎn)化為有兩解,令新的函數(shù),求導(dǎo),然后判斷函數(shù)的單調(diào)性與極值,則可得的取值范圍.
【詳解】
因?yàn)楹瘮?shù)與的圖像上恰有兩對(duì)關(guān)于軸對(duì)稱的點(diǎn),所以,即有兩解,則有兩解,令,則,所以當(dāng)時(shí),;當(dāng)時(shí),;所以函數(shù)在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增;所以在處取得極小值,所以,所以,的取值范圍為.
故選:A.
7.已知函數(shù)函數(shù)存在零點(diǎn),則實(shí)數(shù)的取值范圍( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【分析】
函數(shù)存在零點(diǎn),即方程有解,當(dāng)時(shí),,求得函數(shù)的值域,即為實(shí)數(shù)的取值范圍,當(dāng)時(shí),,求得函數(shù)的值域,即為實(shí)數(shù)的取值范圍,最后取并集即為所求.
【詳解】
解:令,即,
當(dāng)時(shí),,即,
因?yàn)?,所以?br />
則;
當(dāng)時(shí),,即,
令,則,
所以在遞增,在遞減,
所以,,
當(dāng)時(shí),,且,
所以,即,
綜上所述:.
故選:B.
8.已知在區(qū)間上單調(diào)遞增,則實(shí)數(shù)的取值范圍是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】
由題意可知在上恒成立,即在上恒成立,參變分離,構(gòu)造函數(shù),求出的最小值即可.
【詳解】
因?yàn)?,所以?br />
因?yàn)樵趨^(qū)間上單調(diào)遞增,所以在上恒成立,
即在上恒成立,所以,令,則,當(dāng)時(shí),所以在上單調(diào)遞增,又因?yàn)?,且,所以?br />
故選:D.
9.已知函數(shù)在上有兩個(gè)零點(diǎn),則實(shí)數(shù)a的最大值為( )
A. B.1 C. D.
【答案】A
【分析】
由得,,令,作出其在上的簡(jiǎn)圖,數(shù)形結(jié)合可得結(jié)果.
【詳解】
由得,即,.
令,,則,
令,,則,
所以在上單調(diào)遞增,又,
則當(dāng)時(shí),,即;當(dāng)時(shí),,即;
所以,
又,,且,
作出,的簡(jiǎn)圖,
由圖可知,要使的圖象與的圖象有兩個(gè)不同的交點(diǎn),則,
所以,當(dāng)函數(shù)在上有兩個(gè)零點(diǎn)時(shí),實(shí)數(shù)的最大值為.
故選:A.
10.已知a為常數(shù),若曲線y=ax2+3x?ln x存在與直線x+y?1=0垂直的切線,則實(shí)數(shù)a的取值范圍是( )
A. B.
C.[?1,+∞) D.(?∞,?1]
【答案】A
【分析】
根據(jù)題意,曲線存在與直線垂直的切線,轉(zhuǎn)化為有正根,分離參數(shù),求最值,即可得到結(jié)論.
【詳解】
解:令,
由題意,斜率是,則與直線垂直的切線的斜率是1,
有解
函數(shù)的定義域?yàn)椋?br />
有正根,
,
有正根
有正根
,
.
故選:A.
11.已知函數(shù),若存在,使得,則實(shí)數(shù)a的取值范圍為:( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】
由題意可得在上能成立,利用參變分離法進(jìn)行轉(zhuǎn)化,進(jìn)而構(gòu)造函數(shù),求出函數(shù)的最大值即可.
【詳解】
由題意可得在上能成立,
所以在上能成立,
令,則,
令,則,所以在上單調(diào)遞減,且,即,因此在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減,所以,所以,
故選:B.
12.已知函數(shù)()有三個(gè)不同的零點(diǎn),則實(shí)數(shù)的取值范圍是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【分析】
由,得,令,
問(wèn)題轉(zhuǎn)化為“若圖象與圖象有三個(gè)交點(diǎn),求的取值范圍”.
利用導(dǎo)數(shù)研究的單調(diào)性與極值,作出的圖象,數(shù)形結(jié)合可得結(jié)果.
【詳解】
令,顯然,所以,
令(),則問(wèn)題轉(zhuǎn)化為“若圖象與圖象有三個(gè)交點(diǎn),求的取值范圍”.
,令,解得,
當(dāng)或時(shí),,在,單調(diào)遞增,
當(dāng)時(shí),,在單調(diào)遞減,
在處取極小值,作出的簡(jiǎn)圖,
由圖可知,要使直線與曲線有三個(gè)交點(diǎn),則,
故實(shí)數(shù)的取值范圍是.
故選:C.
13.設(shè),在上有3個(gè)根,則實(shí)數(shù)的取值范圍是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【分析】
由方程分離參數(shù)并換元成,利用函數(shù)的圖象與直線有三個(gè)公共點(diǎn)即可得解.
【詳解】
由得,而,
令,于是得,
令,
當(dāng)時(shí),,即在上單調(diào)遞減,
當(dāng)時(shí),,于是得在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減,時(shí),取得極大值,
作出函數(shù)在上的圖象及直線,如圖,
方程在上有3個(gè)根,當(dāng)且僅當(dāng)函數(shù)的圖象與直線有三個(gè)公共點(diǎn),
觀察圖象知,函數(shù)的圖象與直線有三個(gè)公共點(diǎn),
當(dāng)且僅當(dāng),即,
所以實(shí)數(shù)的取值范圍是.
故選:A
14.已知函數(shù),,若,且對(duì)任意恒成立,則的最大值為( )
A.2 B.3 C.4 D.5
【答案】B
【分析】
由不等式,參變分離為,轉(zhuǎn)化為求函數(shù),的最小值,利用導(dǎo)數(shù)求函數(shù)的最小值.
【詳解】
,即.由于對(duì)任意恒成立,
所以,即.令,,.
令,,
所以在上單調(diào)遞增,所以,可得,所以在上單調(diào)遞增.
所以.
又,所以.
故選:B.
15.當(dāng)時(shí),不等式恒成立,則實(shí)數(shù)的取值范圍是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】
根據(jù)題意,當(dāng)時(shí),通過(guò)分離參數(shù)得,換元,令,則,則,構(gòu)造函數(shù)并通過(guò)導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性和最值,從而得出;同理當(dāng)時(shí),得出;當(dāng)時(shí),可知恒成立;綜合三種情況即可求出實(shí)數(shù)的取值范圍.
【詳解】
解:由題可知,時(shí),不等式恒成立,
當(dāng)時(shí),得,
令,則,,
令,,
則,顯然在上,,
所以單調(diào)遞減,,因此;
當(dāng)時(shí),得,
令,則,,
令,,
則,顯然在上,,
所以單調(diào)遞減,,因此;
由以上兩種情況得:.
顯然當(dāng)時(shí),得恒成立,
綜上得:實(shí)數(shù)的取值范圍為.
故選:C.
16.已知,若對(duì)任意,不等式恒成立,則實(shí)數(shù)a的取值范圍是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】
將參數(shù)分離到不等式的一邊,將不等式的另一邊視為函數(shù),然后利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性,從而得到函數(shù)的最值,最后求解實(shí)數(shù)的取值范圍.
【詳解】
由對(duì)任意,不等式恒成立,
得對(duì)任意恒成立,
即對(duì)任意恒成立.
因?yàn)?,所以?br />
令,則,
顯然當(dāng)時(shí),,單調(diào)遞減;
當(dāng)時(shí),單調(diào)遞增.
所以,故,解得.
或:令,則由知,不等式可化為,
故當(dāng)時(shí),恒成立,
即當(dāng)時(shí),恒成立.
令,則,
顯然當(dāng)時(shí),單調(diào)遞增;
當(dāng)時(shí),單調(diào)遞減.
所以,故,解得.
故選:C.
17.若函數(shù)在上單調(diào)遞增,則實(shí)數(shù)的取值范圍是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】
求導(dǎo),由題意可得恒成立,即為,設(shè),即,分,,三種情況,分別求得范圍,可得實(shí)數(shù)的取值范圍.
【詳解】
由函數(shù)得,由題意可得恒成立,即為,
設(shè),即,
當(dāng)時(shí),不等式顯然成立;
當(dāng)時(shí),,由在上單調(diào)遞減,可得時(shí),取得最小值1,可得,
當(dāng)時(shí),,由在上單調(diào)遞減,可得時(shí),取得最小值,可得,
綜上可得實(shí)數(shù)的取值范圍是,
故選:A.
18.設(shè)函數(shù)在上有兩個(gè)零點(diǎn),則實(shí)數(shù)a的取值范圍( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】
令,進(jìn)行參變分離得,設(shè),將問(wèn)題等價(jià)于y = a與在有兩個(gè)交點(diǎn).求導(dǎo),分析導(dǎo)函數(shù)的正負(fù)得出函數(shù)的單調(diào)性,從而作出圖象和最值,運(yùn)用數(shù)形結(jié)合的思想可得選項(xiàng).
【詳解】
令,即,解得,設(shè),
所以在有兩個(gè)零點(diǎn)等價(jià)于y = a與在有兩個(gè)交點(diǎn).
因?yàn)椋?,所以?0,e)上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減,所以.
如圖所示,畫(huà)出的大致圖象。
結(jié)合圖象可知,當(dāng)時(shí), y = a與在有兩個(gè)交點(diǎn),即此時(shí)在有兩個(gè)零點(diǎn).
故選:D.
19.已知關(guān)于x的方程在上有兩解,則實(shí)數(shù)k的取值范圍為( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】
利用參變量分離法可將問(wèn)題轉(zhuǎn)化為在上有兩解,進(jìn)而可將問(wèn)題轉(zhuǎn)化為函數(shù)與在上有兩個(gè)交點(diǎn),利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性,利用數(shù)形結(jié)合即可求出實(shí)數(shù)k的取值范圍.
【詳解】
由已知可得在上有兩解,
令,,則問(wèn)題轉(zhuǎn)化為函數(shù)與在上有兩個(gè)交點(diǎn),
,
令,則,
因?yàn)?,所以恒成立,所以在上單調(diào)遞增,又,
所以當(dāng)時(shí),,則;當(dāng)時(shí),,則,
所以在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增,
所以,又,
所以,實(shí)數(shù)k的取值范圍為.
故選:B
20.函數(shù)在上有兩個(gè)零點(diǎn),則實(shí)數(shù)的取值范圍是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】
分離參數(shù)后將函數(shù)零點(diǎn)個(gè)數(shù)轉(zhuǎn)化為兩個(gè)函數(shù)圖像的交點(diǎn)個(gè)數(shù).
【詳解】
函數(shù)定義域?yàn)椋?br />
由
得
設(shè)
令得,
時(shí),單調(diào)遞增;
時(shí),,單調(diào)遞減;
時(shí),取極大值.
,
要使函數(shù)有兩個(gè)零點(diǎn)即方程右有兩個(gè)不同的根,
即函數(shù)與有兩個(gè)不同交點(diǎn).
即
故選: B.
21.已知對(duì)任意正數(shù)恒成立,則實(shí)數(shù)的最大值為( )
A. B.1 C.2 D.
【答案】C
【分析】
分離參數(shù)后轉(zhuǎn)化為求函數(shù)的最小值.
【詳解】
由對(duì)任意正數(shù)恒成立,
得,
令,則,
由得,
當(dāng)時(shí),;當(dāng)時(shí),.
所以,即(當(dāng)且僅當(dāng)時(shí),取等號(hào).)
所以,
當(dāng)時(shí)等號(hào)成立,
所以,所以的最大值為2.
故選:C.
22.已知是自然對(duì)數(shù)的底數(shù),當(dāng)時(shí),若關(guān)于的不等式的解集非空,則實(shí)數(shù)的取值范圍為( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】
當(dāng)時(shí),關(guān)于的不等式的解集非空,等價(jià)于的解集非空,即存在解,只需,構(gòu)造函數(shù),,求出最大值即可.
【詳解】
當(dāng)時(shí),關(guān)于的不等式的解集非空,等價(jià)于的解集非空,即存在解,只需.
令,,求導(dǎo)得,
當(dāng)時(shí),,則在上單調(diào)遞增;
當(dāng)時(shí),,則在上單調(diào)遞減.
所以,
所以.
故選:C.
23.已知函數(shù)的圖象在處的切線與直線垂直,若對(duì)任意的,不等式恒成立,則實(shí)數(shù)的最大值為( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】
由題意得,可求得,從而可得,則對(duì)任意的,不等式恒成立,分,,三種情況通過(guò)分離變量轉(zhuǎn)化為最值問(wèn)題分別求得的范圍,最后取交集得的范圍,進(jìn)而可得的最大值.
【詳解】
由,得,
因?yàn)楹瘮?shù)的圖象在處的切線與直線垂直,
所以,則,所以,
對(duì),即,
①當(dāng)時(shí),顯然.
②當(dāng)時(shí),恒成立.
令,則.
時(shí),恒成立.
所以當(dāng)時(shí),,單調(diào)遞增;
當(dāng)時(shí),, 單調(diào)遞減,
所以在內(nèi)的最小值為,故.
③當(dāng)時(shí),恒成立.
當(dāng)時(shí),顯然,
由②知,因?yàn)?,所以由?
令,顯然在單調(diào)遞增,又,,
所以存在使得,即.
當(dāng)時(shí),,,單調(diào)遞增;
當(dāng)時(shí),,,單調(diào)遞減,
所以在內(nèi)的最大值為,故.
綜合①②③可知,故實(shí)數(shù)的最大值為3.
故選:C
24.已知函數(shù),若當(dāng)時(shí),有解,則實(shí)數(shù)的取值范圍為( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】
設(shè),可將簡(jiǎn)化,利用參變分離來(lái)求解.
【詳解】
有解,即,設(shè),則,不等式轉(zhuǎn)化成在時(shí)有解,則有解,記,則,再令,
則,那么在時(shí)遞增,所以,于是,在時(shí)遞增,故,記,,于是有解,只需要.
故選:C
25.已知不等式對(duì)恒成立,則取值范圍為( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】
將問(wèn)題轉(zhuǎn)化為對(duì)恒成立,構(gòu)造函數(shù),進(jìn)而通過(guò)導(dǎo)數(shù)方法求出函數(shù)的最小值,即可得到答案.
【詳解】
不等式對(duì)恒成立,即對(duì)恒成立,令,,而在單調(diào)遞增(增+增),且,所以(x0唯一),使得.
則時(shí),,單調(diào)遞減,時(shí),,單調(diào)遞增.所以
根據(jù),
所以,所以.
故選:A.
第II卷(非選擇題)
二、填空題
26.已知函數(shù),,若關(guān)于的不等式在上恒成立,則實(shí)數(shù)的取值范圍是______.
【答案】
【分析】
首先不等式轉(zhuǎn)化為恒成立,利用導(dǎo)數(shù)求,即可求得結(jié)果.
【詳解】
由條件可知,恒成立,即恒成立,
即,
設(shè),,設(shè),
,單調(diào)遞減,
令,設(shè),
即,解得:,
即,得,當(dāng)時(shí),,單調(diào)遞增,
當(dāng)時(shí),,單調(diào)遞減,
所以當(dāng)時(shí),即時(shí),函數(shù)取得最大值,
所以.
故答案為:
27.若函數(shù)在上有兩個(gè)不同的零點(diǎn),則實(shí)數(shù)的取值范圍為_(kāi)__________.
【答案】
【分析】
采用分離參數(shù)法,可得,再令,對(duì)函數(shù)求導(dǎo),利用函數(shù)單調(diào)性,可知在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增,根據(jù)最小值和單調(diào)區(qū)間,作出函數(shù)的圖象,利用數(shù)形結(jié)合,即可求出結(jié)果.
【詳解】
解:令
則,
令,
則由知,
在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增
且,,.
,,
,
作出函數(shù)的圖像,如下圖所示:
所以函數(shù)在上有兩個(gè)零點(diǎn),則實(shí)數(shù)的取值范圍為.
故答案為:.
28.已知函數(shù)在上有兩個(gè)零點(diǎn),則實(shí)數(shù)的取值范圍__________.
【答案】
【詳解】
試題分析:由題設(shè)函數(shù)在上有兩個(gè)零點(diǎn)可得方程在區(qū)間內(nèi)有兩根.即在區(qū)間內(nèi)有兩根,也即直線與函數(shù)的圖象有兩個(gè)交點(diǎn).因,故當(dāng)時(shí),,函數(shù)單調(diào)遞減;當(dāng)時(shí),,函數(shù)單調(diào)遞增,其最小值為,而,且,故當(dāng)時(shí),直線與函數(shù)的圖象有兩個(gè)交點(diǎn).應(yīng)填.
29.已知函數(shù),若不等式有解,則整數(shù)的最小值為_(kāi)_______.
【答案】
【分析】
由函數(shù)解析式及不等式,分離參數(shù)并構(gòu)造函數(shù),經(jīng)過(guò)兩次求導(dǎo),可判斷的單調(diào)性,結(jié)合零點(diǎn)存在定理可知存在使得,再求出的范圍,進(jìn)而由不等式有解,即可求得整數(shù)的最小值.
【詳解】
函數(shù),,
且不等式有解,
所以,即有解,
只需,
令,,
則,設(shè)
則,
即在內(nèi)單調(diào)遞增,
而,
,
所以存在使得,
而當(dāng)時(shí)單調(diào)遞減,當(dāng)時(shí)單調(diào)遞增,
所以在處取得極小值,即為最小值.
此時(shí),
,
設(shè),
恒成立,
單調(diào)遞增,
,即,
又因?yàn)?,?br />
而,所以整數(shù)的最小值為.
故答案為:.
30.已知函數(shù),若不等式對(duì)任意恒成立,則實(shí)數(shù)a的取值范圍是____________.
【答案】
【分析】
原不等式可化為,當(dāng)時(shí),該不等式恒成立,當(dāng)時(shí),不等式可化為,從而構(gòu)造函數(shù),求導(dǎo)并判斷單調(diào)性,可求出,令即可.
【詳解】
由題意,不等式可化為,
當(dāng)時(shí),恒成立;
當(dāng)時(shí),不等式可化為,
令,,則,
求導(dǎo)得,所以在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增,
所以,則,
綜上所述,實(shí)數(shù)a的取值范圍是.
故答案為:.
31.已知,若關(guān)于的不等式恒成立,則實(shí)數(shù)的取值范圍是________.
【答案】
【分析】
首先由,,求的取值范圍,再利用參變分離變形為恒成立,轉(zhuǎn)化為構(gòu)造函數(shù),利用導(dǎo)數(shù)求函數(shù)的最小值,即可求得實(shí)數(shù)的取值范圍.
【詳解】
解:依題意,知,即對(duì)任意恒成立,從而,因此由原不等式,得恒成立.令,則.令,得.當(dāng)時(shí),.函數(shù)在上單調(diào)遞增;當(dāng)時(shí),,函數(shù)在上單調(diào)遞減,所以,故實(shí)數(shù)的取值范圍是.
故答案為:
32.已知函數(shù),,,若對(duì)任意的,,當(dāng)時(shí),恒成立,則實(shí)數(shù)的最大值為_(kāi)_____.
【答案】
【分析】
利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性,將當(dāng)時(shí),恒成立轉(zhuǎn)化為恒成立,構(gòu)造函數(shù),進(jìn)而可得則在上單調(diào)遞增,可得在上恒成立,再通過(guò)參變分離把恒成立問(wèn)題轉(zhuǎn)化為求最值問(wèn)題即可.
【詳解】
因?yàn)?,所以,且,所以,故在上單調(diào)遞增,因?yàn)椋?,?dāng)時(shí),恒成立等價(jià)于恒成立,即恒成立,設(shè),則在上單調(diào)遞增,所以在上恒成立,而,所以在上恒成立,令,則,因?yàn)?,所以,所以在上單調(diào)遞增,所以,所以,故實(shí)數(shù)的最大值為.
33.定義在R上的函數(shù),若存在實(shí)數(shù)x使不等式對(duì)任意恒成立,則實(shí)數(shù)a的取值范圍為_(kāi)_____________.
【答案】
【分析】
利用導(dǎo)數(shù)求出的最小值,進(jìn)而存在實(shí)數(shù)x使不等式對(duì)任意恒成立等價(jià)于不等式對(duì)任意恒成立,然后分類參變分離即可求出結(jié)果.
【詳解】
因?yàn)榇嬖趯?shí)數(shù)x使不等式對(duì)任意恒成立,
所以,
而,則,
令,則,所以在上單調(diào)遞增,且,
所以時(shí),,即,故單調(diào)遞減;時(shí),,即,故單調(diào)遞增;所以在處取得極小值也是最小值,故
,
因?yàn)椴坏仁綄?duì)任意恒成立,
時(shí),不等式恒成立;
時(shí),不等式等價(jià)于;令,則,故在上單調(diào)遞增,故,所以,因此實(shí)數(shù)a的取值范圍為.
故答案為:.
34.已知關(guān)于的不等式恒成立,則實(shí)數(shù)的取值范圍是___________.
【答案】
【分析】
參變分離,可得,設(shè),求導(dǎo)分析單調(diào)性,可得
,即得解
【詳解】
因?yàn)椋?br />
所以不等式可化為,
設(shè),則,
設(shè),由于
故在上單調(diào)遞增,且,
則當(dāng)時(shí),,單調(diào)遞減;
當(dāng)時(shí),,單調(diào)遞增,
所以,則,即.
故答案為:
35.已知函數(shù),對(duì)一切,恒成立,則的取值范圍是________.
【答案】
【分析】
根據(jù)題意,通過(guò)分離參數(shù)法得出在上恒成立,再構(gòu)造函數(shù),利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性和最值,求出,進(jìn)而求得的取值范圍.
【詳解】
解:由題可知,,即,
得在上恒成立,
設(shè),
則,
當(dāng)時(shí),,單調(diào)遞減,
當(dāng)時(shí),,單調(diào)遞增.
∴,
∴,
即的取值范圍是.
故答案為:.
36.已知函數(shù)f(x)=x2-2ln x,若關(guān)于x的不等式f(x)-m≥0在[1,e]上有實(shí)數(shù)解,則實(shí)數(shù)m的取值范圍是________.
【答案】(-∞,e2-2]
【分析】
有解問(wèn)題通過(guò)參變分離,求函數(shù)最值即可.
【詳解】
由f(x)-m≥0得f(x)≥m,
函數(shù)f(x)的定義域?yàn)?0,+∞),
,
當(dāng)x∈[1,e]時(shí),,
此時(shí),函數(shù)f(x)單調(diào)遞增,所以f(1)≤f(x)≤f(e).
即1≤f(x)≤e2-2,
要使f(x)-m≥0在[1,e]上有實(shí)數(shù)解,則有m≤e2-2.
故答案為:(-∞,e2-2]
37.已知函數(shù),若對(duì)任意的,恒成立,求實(shí)數(shù)的取值范圍______.
【答案】
【分析】
利用分離參數(shù)法和構(gòu)造新函數(shù)研究函數(shù),利用單調(diào)性求得零點(diǎn),設(shè),再利用函數(shù)單調(diào)性和零點(diǎn)求得a的取值范圍.
【詳解】
因?yàn)椋詫?duì)任意的,恒成立,等價(jià)于在上恒成立.
令,則只需即可,則,
再令,則,所以在上單調(diào)遞增,
因?yàn)椋?br />
所以有唯一的零點(diǎn),且,
所以當(dāng)時(shí),,當(dāng)時(shí),,
所以在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增,
因?yàn)椋?br />
所以,
即,
設(shè),則,
所以函數(shù)在上單調(diào)遞增,
因?yàn)椋?br />
所以,即,,
所以,則有,
所以實(shí)數(shù)的取值范圍為.
故答案為:.
38.若存在使得當(dāng)時(shí),函數(shù)的圖象始終在軸下方,則實(shí)數(shù)的取值范圍是_______________ .
【答案】
【分析】
先將看作自變量求出的最小值為,進(jìn)而參變分離得到,令,求出的最大值即可求出結(jié)果.
【詳解】
由題意可得,
設(shè),因?yàn)?,所以在上單調(diào)遞增,由題意可知即可,故,
設(shè),則,
令,則或,所以和時(shí),,故單調(diào)遞增,時(shí),,故單調(diào)遞減,故在處取得極大值,在處取得極小值,所以時(shí),,,
,
,
故在上的最大值為,
所以,即,因此實(shí)數(shù)的取值范圍是,
故答案為:.
39.當(dāng)時(shí),恒成立,則的取值范圍為_(kāi)___________.
【答案】
【分析】
先分離參數(shù),再構(gòu)造函數(shù),利用導(dǎo)數(shù)判斷函數(shù)的單調(diào)性,分兩種情況討論,再用極限思想結(jié)合洛必達(dá)法則求出答案即可,注意最后取交集.
【詳解】
解:當(dāng)時(shí),恒成立,則,
當(dāng),即時(shí),,對(duì)任意a都成立,
當(dāng),即時(shí),則,
設(shè),,
則,
設(shè),,
則恒成立,
在上單調(diào)遞增,
,
,
在上單調(diào)遞增,
,
根據(jù)洛必達(dá)法則可得
,
,
綜上所述的取值范圍為,.
故答案為:,.
40.關(guān)于不等式恰有一個(gè)整數(shù)解,則實(shí)數(shù)的取值范圍是__________.
【答案】/
【分析】
根據(jù)題意,構(gòu)造函數(shù),通過(guò)討論的范圍可得函數(shù)的單調(diào)性,再結(jié)合圖像與已知條件即可求解.
【詳解】
①當(dāng)時(shí),原不等式不成立;
②當(dāng)時(shí),由恰有一個(gè)整數(shù)解,得恰有一個(gè)整數(shù)解.
令,則,因此函數(shù)在區(qū)間上單調(diào)遞減,易得不可能只有一個(gè)整數(shù)解,故不滿足;
③當(dāng)時(shí),由恰有一個(gè)整數(shù)解,得恰有一個(gè)整數(shù)解.
由②可知,易得函數(shù)在區(qū)間上單調(diào)遞減,在區(qū)間上單調(diào)遞增,故.
又因,且恰有一個(gè)整數(shù)解,所以,即.
綜上,.
故答案為:.
41.已知函數(shù),若對(duì),不等式恒成立,則實(shí)數(shù)的取值范圍___________.
【答案】
【分析】
先求得函數(shù)為定義域上的偶函數(shù),且在為遞減函數(shù),把不等式的恒成立,轉(zhuǎn)化為,進(jìn)而得到且在上恒成立,分別設(shè)函數(shù)和,利用導(dǎo)數(shù)求得函數(shù)的單調(diào)性與最值,即可求解.
【詳解】
由函數(shù)的定義域?yàn)殛P(guān)于原點(diǎn)對(duì)稱,
又由,
所以函數(shù)為定義域上的偶函數(shù),
所以,
即不等式可化為,
當(dāng)時(shí),函數(shù)
根據(jù)初等函數(shù)的單調(diào)性,可得函數(shù)為單調(diào)遞減函數(shù),
所以函數(shù)在上單調(diào)遞增,在區(qū)間上單調(diào)遞減,
由,可得,整理得且,
即且在上恒成立,
設(shè),可得,其中,
當(dāng)時(shí),,單調(diào)遞增;
當(dāng)時(shí),,單調(diào)遞減,
所以.
設(shè),可得,
當(dāng)時(shí),,所以,
綜上可得,實(shí)數(shù)的取值范圍為.
故答案為:.
42.已知函數(shù)().若存在,使得成立,則實(shí)數(shù)a的取值范圍是______.
【答案】
【分析】
由可構(gòu)造函數(shù),則即恒成立,轉(zhuǎn)化為,再求的最值即可.
【詳解】
由得,設(shè),則存在,使得成立,
即成立.所以成立,所以成立,
又令,,所以時(shí), 單調(diào)遞增,當(dāng)時(shí),有最小值,
所以實(shí)數(shù)a的取值范圍是,
故答案為:.
43.已知函數(shù),.若,不等式恒成立,則的取值范圍是______.
【答案】
【分析】
由題意知,,不等式恒成立等價(jià)于對(duì)任意恒成立,經(jīng)過(guò)變形可得只需滿足對(duì)任意恒成立即可,構(gòu)造函數(shù),,則對(duì)任意恒成立等價(jià)于對(duì)任意恒成立,對(duì)函數(shù)進(jìn)行求導(dǎo),利用導(dǎo)數(shù)判斷其單調(diào)性,從而得到關(guān)于與的不等式,利用分離參數(shù)法得到,通過(guò)構(gòu)造函數(shù),利用導(dǎo)數(shù)判斷其單調(diào)性并求其最值即可求解.
【詳解】
因?yàn)?,不等式恒成立?br />
所以對(duì)任意恒成立,
即對(duì)任意恒成立,
所以對(duì)任意恒成立,
令,,
則,
所以,即,
因?yàn)?,?br />
所以在上恒成立,
所以函數(shù)在上單調(diào)遞增,
所以由可得,,即,
因?yàn)?,所以,所以可得?br />
令,則,
令可得,,
當(dāng)時(shí),有;當(dāng)時(shí),有,
所以函數(shù)在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增,
所以函數(shù)有最小值為,所以,即,
因?yàn)?,所以的取值范圍?
故答案為:
44.若對(duì),不等式恒成立,則實(shí)數(shù)的最大值為_(kāi)_____.
【答案】
【分析】
令,即,利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的性質(zhì),由遞增,由零點(diǎn)存在性定理可知存在使,可得,,代入,得關(guān)于的不等式,再通過(guò)構(gòu)造函數(shù),利用函數(shù)的單調(diào)性求得的取值范圍,再由,求的最大值.
【詳解】
令,所有,
有意義,所以,所以在單調(diào)遞增,
因?yàn)楫?dāng)時(shí),,且,
所以使得,
并且當(dāng)時(shí),,當(dāng)時(shí),,
所以函數(shù)在單調(diào)遞減,在單調(diào)遞增,
所以,且
所以,,
所以,
,
所以,
考慮函數(shù),
其中,
根據(jù)復(fù)合函數(shù)單調(diào)性可知在上單調(diào)遞減,
因?yàn)椋越?,得到,所以?br />
因?yàn)樵谏蠁握{(diào)遞增,所以的最大值為.
故答案為:
45.當(dāng)時(shí),不等式恒成立,則實(shí)數(shù)k的取值范圍是__.
【答案】
【分析】
由題意可得對(duì)恒成立,討論,,,運(yùn)用參數(shù)分離和構(gòu)造函數(shù),利用導(dǎo)數(shù)判斷單調(diào)性,求最值,可得所求范圍.
【詳解】
解:當(dāng)時(shí),不等式恒成立,
即為對(duì)恒成立,
①當(dāng)即時(shí),恒成立;
②當(dāng),即時(shí),恒成立,
等價(jià)為,
設(shè),
,
可得時(shí),,遞增;時(shí),,遞減,
可得在處取得最大值,且為,
則;
③當(dāng),即時(shí),恒成立,
等價(jià)為,
設(shè),,
可得時(shí),,遞減,
可得,
則,
綜上可得,k的范圍是.
46.已知函數(shù),存在實(shí)數(shù),使的圖象與的圖象無(wú)公共點(diǎn),則實(shí)數(shù)b的取值范圍為_(kāi)_________.
【答案】
【分析】
因?yàn)榈膱D象與的圖象無(wú)公共點(diǎn)等價(jià)于或恒成立,利用參變分離法,轉(zhuǎn)化為求函數(shù)的最值,構(gòu)造函數(shù),求函數(shù)的導(dǎo)數(shù),利用導(dǎo)數(shù)求最值即可求解.
【詳解】
解:因?yàn)榈膱D象與的圖象無(wú)公共點(diǎn)
等價(jià)于或恒成立,
即或恒成立,
即或恒成立,
設(shè),則,
當(dāng)時(shí),,時(shí),,
所以當(dāng)時(shí),函數(shù)取得極小值同時(shí)也是最小值,
設(shè),易知在上為減函數(shù),
則的最大值為,故的最小值,
①若,則;
②若恒成立,則不成立,
綜上,.
故答案為:.
47.不等式對(duì)于定義域內(nèi)的任意恒成立,則的取值范圍為_(kāi)_________.
【答案】
【分析】
根據(jù)題意,分離參數(shù),轉(zhuǎn)化為只對(duì)于內(nèi)的任意恒成立,令,則只需在定義域內(nèi)即可,利用放縮法,得出,化簡(jiǎn)后得出,即可得出的取值范圍.
【詳解】
解:已知對(duì)于定義域內(nèi)的任意恒成立,
即對(duì)于內(nèi)的任意恒成立,
令,則只需在定義域內(nèi)即可,
,
,當(dāng)時(shí)取等號(hào),
由可知,,當(dāng)時(shí)取等號(hào),
,
當(dāng)有解時(shí),
令,則,
在上單調(diào)遞增,
又,,
使得,
,
則,
所以的取值范圍為.
故答案為:.
48.已知不等式對(duì)恒成立,則實(shí)數(shù)m的最小值為_(kāi)_________.
【答案】
【分析】
先將不等式變形為,
再構(gòu)造函數(shù),利用函數(shù)單調(diào)性可得,,再分離參數(shù)轉(zhuǎn)化為
,然后求出函數(shù)的最大值,即解出.
【詳解】
可變?yōu)椋?br />
再變形可得,,設(shè),原不等式等價(jià)于
,因?yàn)?,所以函?shù)在上單調(diào)遞減,在
上單調(diào)遞增,而,,
當(dāng)時(shí),,所以由可得,,
因?yàn)?,所以?br />
設(shè),,所以函數(shù)在上遞增,在上遞減,所以,即.
當(dāng)時(shí),不等式在恒成立;
當(dāng)時(shí),,無(wú)論是否存在,使得在上恒成立,都可判斷實(shí)數(shù)m的最小值為.
故答案為:.
49.若時(shí),關(guān)于不等式恒成立,則實(shí)數(shù)的最大值是______.
【答案】
【分析】
對(duì)分類討論,當(dāng)時(shí),不等式顯然恒成立. 當(dāng)時(shí),對(duì)不等式進(jìn)行變形為,然后構(gòu)造函數(shù),根據(jù)函數(shù)單調(diào)性化簡(jiǎn)不等式,最后分離參數(shù),即可求出的范圍,進(jìn)而求出的最大值.
【詳解】
當(dāng),時(shí),不等式顯然恒成立.
當(dāng)時(shí), .
由于,即.
所以原不等式恒成立,等價(jià)于恒成立.
構(gòu)造函數(shù),.
易知在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增.
則原不等式等價(jià)于要證.
因?yàn)?,要使?shí)數(shù)的最大,則應(yīng).
即. 記函數(shù),則.
易知,.
故函數(shù)在上單調(diào)遞減,所以.
因此只需.
綜上所述,實(shí)數(shù)的最大值是.
故答案為:
50.已知函數(shù)滿足恒成立,則實(shí)數(shù)的取值范圍是____.
【答案】
【分析】
化簡(jiǎn)不等式,并分離變量可得,根據(jù)函數(shù)與不等式的關(guān)系轉(zhuǎn)化已知條件得,利用換元法及導(dǎo)數(shù)求的最小值,由此可得a的范圍.
【詳解】
∵ 恒成立,
∴ 恒成立.
∴
又
設(shè),則
∴ 時(shí),,函數(shù)為增函數(shù)
時(shí),,函數(shù)為減函數(shù),
又時(shí),
∴
設(shè)
則恒成立,
所以在區(qū)間內(nèi)單調(diào)遞增,
所以,
故
所以實(shí)數(shù)的取值范圍為.
故答案為:.
三、解答題
51.已知函數(shù).
(Ⅰ)當(dāng)時(shí),求函數(shù)的極值;
(Ⅱ)討論函數(shù)的單調(diào)性;
(Ⅲ)令,若對(duì)任意的,,恒有成立,求實(shí)數(shù)k的最大整數(shù).
【答案】(Ⅰ)函數(shù)有極小值1,無(wú)極大值;
(Ⅱ)分類討論,詳見(jiàn)解析;(Ⅲ)7.
【分析】
(Ⅰ)對(duì)函數(shù)進(jìn)行求導(dǎo),根據(jù)導(dǎo)函數(shù)的正負(fù)性判斷其單調(diào)性,結(jié)合極值的定義進(jìn)行求解即可;
(Ⅱ)對(duì)函數(shù)進(jìn)行求導(dǎo),根據(jù)導(dǎo)函數(shù)的正負(fù)性分類討論判斷其單調(diào)性即可;
(Ⅲ)根據(jù)(Ⅱ)求出函數(shù)在時(shí)的最小值,結(jié)合任意性的定義,
問(wèn)題對(duì)任意的,,恒有成立可以轉(zhuǎn)化為,
然后進(jìn)行常變量分離,構(gòu)造新函數(shù),對(duì)新函數(shù)進(jìn)行求導(dǎo),結(jié)合新函數(shù)的單調(diào)性進(jìn)行求解即可.
【詳解】
(Ⅰ)因?yàn)?,所以,函?shù)的定義域?yàn)?
,
當(dāng)時(shí),單調(diào)遞減,
當(dāng)時(shí),單調(diào)遞增,
所以函數(shù)有極小值,其值為,
函數(shù)沒(méi)有極大值.
即函數(shù)有極小值1,無(wú)極大值;
(Ⅱ)函數(shù)的定義域?yàn)?,?br />
(1)當(dāng)時(shí), ,在上單調(diào)遞增.
(2)當(dāng)時(shí),,,單調(diào)遞減,
,,單調(diào)遞增.
綜上所述:當(dāng)時(shí),在上單調(diào)遞增,
當(dāng)時(shí),,單調(diào)遞減,,單調(diào)遞增;
(Ⅲ)由(Ⅱ)知,
恒成立,則只需恒成立,
則,
,
令,則只需,
則,
,,單調(diào)遞減,
,,單調(diào)遞增,
,
即,,
的最大整數(shù)為7.
52.已知函數(shù).
(1)當(dāng)時(shí),求函數(shù)的單調(diào)區(qū)間;
(2)若函數(shù)在區(qū)間上為減函數(shù),求實(shí)數(shù)的取值范圍.
【答案】(1)的單調(diào)增區(qū)間為,單調(diào)減區(qū)間為;(2)
【分析】
(1)當(dāng)時(shí),直接對(duì)求導(dǎo),利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性,解不等式和,即可求出的單調(diào)區(qū)間;
(2)根據(jù)函數(shù)在區(qū)間上為減函數(shù),利用分離參數(shù)法,得出對(duì)恒成立,構(gòu)造函數(shù),根據(jù)導(dǎo)數(shù)確定在區(qū)間上的單調(diào)性,從而求出,即可得出實(shí)數(shù)的取值范圍.
【詳解】
解:(1)由題可知,,的定義域?yàn)椋?br />
當(dāng)時(shí),,
,
令,而,則,解得:,
令,而,則,解得:,
的單調(diào)增區(qū)間為,單調(diào)減區(qū)間為.
(2)由于,的定義域?yàn)椋?br />
因?yàn)楹瘮?shù)在區(qū)間上為減函數(shù),
對(duì)恒成立,
即對(duì)恒成立,
令,則,
可知,當(dāng)時(shí),,即,
即在區(qū)間上,故在區(qū)間上單調(diào)遞增,
則,
所以,
即實(shí)數(shù)的取值范圍為.
53.已知函數(shù)的圖象在點(diǎn)處的切線與直線平行.
(1)若函數(shù)在[e,2e]上是減函數(shù),求實(shí)數(shù)a的最小值;
(2)設(shè),若存在∈[e,e2],使成立,求實(shí)數(shù)a的取值范圍.
【答案】(1);(2).
【分析】
根據(jù),解得,
(1)轉(zhuǎn)化為a≥在[e,2e]上恒成立,利用函數(shù)h(x)=在[e,2e]上遞減,求出的最大值即可得解;
(2)等價(jià)于存在,使成立,設(shè),則滿足即可,利用導(dǎo)數(shù)求出的最小值即可得解.
【詳解】
∵f′(x)=b-a-aln x,∴f′(1)=b-a,∴b-a=1-a,∴b=1.則f(x)=x-axln x.
(1)∵y=f(x)在[e,2e]上為減函數(shù),∴f′(x)=1-a-aln x≤0在[e,2e]上恒成立,
即a≥在[e,2e]上恒成立.
∵函數(shù)h(x)=在[e,2e]上遞減,∴,所以.
∴.
(2)
存在,使成立,即成立
因?yàn)椋缘葍r(jià)于存在,使成立
設(shè),則滿足即可
因?yàn)?br />
,
,;
,在單調(diào)遞減
-
綜上,實(shí)數(shù)a的取值范圍為.
54.設(shè)函數(shù).
(1)討論函數(shù)的單調(diào)性;
(2)若函數(shù)在時(shí)恒成立,求實(shí)數(shù)的取值范圍;
【答案】(1)在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增;(2).
【分析】
(1)求出導(dǎo)函數(shù).可得當(dāng)時(shí),,函數(shù)在上單調(diào)遞減;當(dāng)時(shí),令求得值,把定義域分段,由導(dǎo)函數(shù)在不同區(qū)間段內(nèi)的符號(hào)可得原函數(shù)的單調(diào)性;
(2)由已知轉(zhuǎn)化為在上恒成立,令,利用的單調(diào)性可求得得的取值范圍.
【詳解】
(1)
當(dāng)時(shí),,∴在上單調(diào)遞減;
當(dāng)時(shí),令,則,
∴當(dāng)時(shí),;當(dāng)時(shí),,
∴在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增;
(2)函數(shù);在時(shí)恒成立,
即在上恒成立,
令,則,
令,則,
∴當(dāng)時(shí),;當(dāng)時(shí),,
∴在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減,
∴,∴,
∴的取值范圍為.
55.已知函數(shù).
(1)討論函數(shù)的單調(diào)性;
(2)設(shè),當(dāng)時(shí),,實(shí)數(shù)的取值范圍.
【答案】(1)分類討論,答案見(jiàn)解析;(2).
【分析】
(1)求導(dǎo)后,求得函數(shù)的導(dǎo)函數(shù)的零點(diǎn),根據(jù)二次函數(shù)的性質(zhì),對(duì)實(shí)數(shù)a進(jìn)行分類討論,判定導(dǎo)數(shù)的正負(fù)值區(qū)間,從而得到函數(shù)的單調(diào)性和單調(diào)區(qū)間;(2)利用分離參數(shù)法,并構(gòu)造函數(shù),利用導(dǎo)數(shù)研究其單調(diào)性,求得最小值,進(jìn)而根據(jù)不等式恒成立的意義得到的取值范圍.
【詳解】
解:(1),
令,得,.
當(dāng)時(shí),恒成立,且僅在時(shí)取等號(hào),故在上單調(diào)遞減;
當(dāng)時(shí),在區(qū)間和上,在區(qū)間上,
所以的單調(diào)遞減區(qū)間為,,的單調(diào)遞增區(qū)間為;
當(dāng)時(shí),在區(qū)間 ,上,在區(qū)間上.
所以的單調(diào)遞減區(qū)間為,,單調(diào)遞增區(qū)間為.
(2)當(dāng)時(shí),由題意可知,在上恒成立,
即在上恒成立,
設(shè),則,
設(shè),則,
當(dāng)時(shí),,當(dāng)時(shí),,
∴在,上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增,
∴,
∴在上單調(diào)遞增,,
∴實(shí)數(shù)的取值范圍是.
56.已知函數(shù),.
(1)若曲線在處的切線與直線垂直,求實(shí)數(shù)的值;
(2)設(shè),若對(duì)任意兩個(gè)不等的正數(shù),,都有恒成立,求實(shí)數(shù)的取值范圍;
(3)若上存在一點(diǎn),使得成立,求實(shí)數(shù)的取值范圍.
【答案】(1);(2);(3).
【分析】
(1)先根據(jù)導(dǎo)數(shù)的幾何意義得,即可得的值;
(2)設(shè),構(gòu)造函數(shù),則轉(zhuǎn)化為在上為增函數(shù),即在上恒成立,參變分離得:,最后根據(jù)二次函數(shù)最值求實(shí)數(shù)的取值范圍;
(3)先化簡(jiǎn)不等式,并構(gòu)造函數(shù),求導(dǎo)數(shù),按導(dǎo)數(shù)零點(diǎn)與定義區(qū)間的大小關(guān)系討論函數(shù)的單調(diào)性,根據(jù)單調(diào)性確定函數(shù)的最小值,根據(jù)最小值小于即可得實(shí)數(shù)的取值范圍.
【詳解】
(1)由,得.
由題意,,所以.
(2).
因?yàn)閷?duì)任意兩個(gè)不等的正數(shù),,都有恒成立,設(shè),則即恒成立.
問(wèn)題等價(jià)于函數(shù),
即在上為增函數(shù),
所以在上恒成立.即在上恒成立.
所以,即實(shí)數(shù)的取值范圍是.
(3)不等式等價(jià)于,
整理得.構(gòu)造函數(shù),
由題意知,在上存在一點(diǎn),使得.
.
因?yàn)?,所以,令,?
①當(dāng),即時(shí),在上單調(diào)遞增.只需,解得.
②當(dāng)即時(shí),在處取最小值.
令即,可得.
令,即,不等式可化為.
因?yàn)?,所以不等式左端大?,右端小于等于1,所以不等式不能成立.
③當(dāng),即時(shí),在上單調(diào)遞減,只需,解得.
綜上所述,實(shí)數(shù)的取值范圍是.
57.已知函數(shù),.
(1)求函數(shù)在處的切線方程;
(2)若實(shí)數(shù)為整數(shù),且對(duì)任意的時(shí),都有恒成立,求實(shí)數(shù)的最小值.
【答案】(1);(2)1.
【分析】
(1)利用導(dǎo)數(shù)的幾何意義求出函數(shù)在處的切線方程;
(2)等價(jià)于在上恒成立,設(shè),利用二次求導(dǎo)求出函數(shù)的最大值,即得解.
【詳解】
(1),
,
,,
在處的切線方程為
即.
(2),即在上恒成立,
在上恒成立,
設(shè),
則,
顯然,,
設(shè),則,
故在上單調(diào)遞減,
由,,
由零點(diǎn)定理得,使得,
即,
且時(shí),,則,
時(shí),,則.
在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減,
,
又由,,
則,
由恒成立,且m為整數(shù),可得m的最小值為1.
58.已知函數(shù).
(1)當(dāng)時(shí),求的極值;
(2)若對(duì)任意,都有恒成立,求整數(shù)a的最大值.
【答案】(1)的極大值為,無(wú)極小值;(2)4.
【分析】
(1)將代入,先求導(dǎo),求出導(dǎo)數(shù)的零點(diǎn),結(jié)合導(dǎo)數(shù)正負(fù)判斷原函數(shù)增減性即可得到答案.
(2)由題意分離參數(shù)得,設(shè),則所求問(wèn)題轉(zhuǎn)化為求,求出,結(jié)合零點(diǎn)存在定理,得出函數(shù)的單調(diào)性,得出其最值,再得出其范圍,即可求出的最小整數(shù);
【詳解】
(1)當(dāng)時(shí),,定義域?yàn)?
,注意到
當(dāng)時(shí),單調(diào)遞增
當(dāng)時(shí),單調(diào)遞減
∴的單調(diào)遞增區(qū)間為,遞減區(qū)間為
在時(shí)取得極大值且極大值為,無(wú)極小值.
(2)原不等式恒成立
變形有
即在恒成立.
設(shè)原問(wèn)題等價(jià)于
,令
則,在單調(diào)遞增
由零點(diǎn)存在定理有在存使即
當(dāng)時(shí),單調(diào)遞減
當(dāng)時(shí),單調(diào)遞增
,利用
,的最大值為4.
59.設(shè)函數(shù),
(I)求函數(shù)的單調(diào)區(qū)間;
(Ⅱ)設(shè)對(duì)于任意,且,都有恒成立,求實(shí)數(shù)的取值范圍.
【答案】(I)的單調(diào)遞減區(qū)間是,單調(diào)遞增區(qū)間是;(Ⅱ).
【分析】
(I)對(duì)函數(shù)求導(dǎo),然后計(jì)算與,即可得單調(diào)區(qū)間;(Ⅱ)將轉(zhuǎn)化為,然后根據(jù)題意,設(shè),可知函數(shù)在上單調(diào)遞減,即得成立,然后參變分離求解.
【詳解】
(I)易知的定義域?yàn)镽,
,當(dāng)時(shí),在上單調(diào)遞增,
當(dāng)時(shí),在上單調(diào)遞減.
的單調(diào)遞減區(qū)間是,單調(diào)遞增區(qū)間是.
(Ⅱ)當(dāng),時(shí),恒成立,即恒成立,設(shè),由題意可知,在上單調(diào)遞減,
即在上恒成立;
,
設(shè),則在上單調(diào)遞減,
,即
60.已知函數(shù),,,若函數(shù)的最小值為(為自然對(duì)數(shù)的底數(shù)).
(1)求實(shí)數(shù)的值;
(2)方程在有解,求的取值范圍.
【答案】(1);(2);
【分析】
(1)求導(dǎo)然后分類討論與兩種情況,求出最小值即可計(jì)算的值;(2)參變分離將等式轉(zhuǎn)化為,設(shè),然后求導(dǎo)判斷單調(diào)性,求解最值,即可得的取值范圍.
【詳解】
(1),當(dāng)時(shí),函數(shù)在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減,此時(shí)函數(shù)有最大值,與題意不符;當(dāng)時(shí),函數(shù)在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增,所以,可得;
(2)在有解,即在有解,即在有解,設(shè),恒成立,所以在上單調(diào)遞增,,所以,得,
所以的取值范圍為.
61.已知函數(shù),.
(1)若函數(shù)在處的切線恰好與直線垂直,求實(shí)數(shù)的值;
(2)討論的單調(diào)性;
(3)若函數(shù)存在極值,在上恒成立時(shí),求實(shí)數(shù)的取值范圍.
【答案】(1);(2)答案見(jiàn)解析;(3).
【分析】
(1)對(duì)求導(dǎo),求出斜率,根據(jù)直線垂直的斜率公式列式,進(jìn)而求出的值;
(2)利用求導(dǎo)后二次函數(shù)對(duì)稱軸與的關(guān)系分類討論,分別求出的單調(diào)性;
(3)利用參變分離將不等式恒成立,轉(zhuǎn)化為 恒成立,設(shè),求導(dǎo)判斷單調(diào)性與最大值,從而解得的取值范圍.
【詳解】
解:(1)由題意可知,函數(shù)的定義域?yàn)椋?br />
.
,因?yàn)樵谔幍那芯€與直線垂直,則,解得.
(2)由(1)可知,,
令,對(duì)稱軸為,
當(dāng),即時(shí),在上恒成立,所以函數(shù)在上單調(diào)遞增;
當(dāng),即時(shí),令,得恒成立,
所以,,
所以在上恒成立,即函數(shù)在上單調(diào)遞減;
在上恒成立,即函數(shù)在上單調(diào)遞增.
綜上所述,當(dāng)時(shí),函數(shù)在上單調(diào)遞增;
當(dāng)時(shí),函數(shù)在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增.
(3)由(2)可知,函數(shù)存在極值,則.
對(duì)于,不等式恒成立,等價(jià)于恒成立.
令,則恒成立.令,,則.令,則,
所以在上單調(diào)遞減,因?yàn)椋?br />
所以當(dāng)時(shí),,在上單調(diào)遞增;
當(dāng)時(shí),,在上單調(diào)遞減,
所以,即,解得.
62.已知函數(shù).
(1)若函數(shù)在處取得極值,求的值并確定在處是取得極大值還是極小值﹔
(2)若對(duì)恒成立,求的取值范圍.
【答案】(1);在處取得極小值;(2).
【分析】
(1)先求解出,然后根據(jù)求解出的值,將的值帶回,根據(jù)與的大小關(guān)系確定的單調(diào)性,由此確定出是極大值還是極小值;
(2)根據(jù)條件得到,然后通過(guò)分析的正負(fù)將問(wèn)題轉(zhuǎn)化為“對(duì)恒成立”,再通過(guò)構(gòu)造新函數(shù)并分析其單調(diào)性確定出最大值,由此的范圍可求.
【詳解】
解:,
解得
當(dāng)或時(shí),,單調(diào)遞增;
當(dāng)時(shí),,單調(diào)遞減.
在處取得極小值.
由,得,
設(shè),
當(dāng)時(shí),,單調(diào)遞減;
當(dāng)時(shí),,單調(diào)遞增,
,
對(duì)恒成立,
原問(wèn)題等價(jià)于對(duì)恒成立,
令,
則當(dāng)時(shí),,此時(shí)單調(diào)遞增;
當(dāng)時(shí),,此時(shí)單調(diào)遞減;
.
63.已知函數(shù)().
(1)若,討論函數(shù)的單調(diào)性;
(2)設(shè)函數(shù),若至少存在一個(gè),使得成立,求實(shí)數(shù)的取值范圍.
【答案】(1)答案見(jiàn)解析;(2).
【分析】
(1)求導(dǎo)可得,分,,三種情況討論,即可;
(2)參變分離,可轉(zhuǎn)化為當(dāng)時(shí),有解,求的最小值即可.
【詳解】
(1).
當(dāng)時(shí),,∴在上單調(diào)遞增;
當(dāng)時(shí),由,得或,由,得,
∴在和上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減;
當(dāng)時(shí),由,得或,由,得,
∴在和上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減.
綜上所述,當(dāng)時(shí),在上單調(diào)遞增;
當(dāng)時(shí),在和上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減;
當(dāng)時(shí),在和上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減.
(2)若至少存在一個(gè),使得成立,則當(dāng)時(shí),有解.
∵當(dāng)時(shí),,∴有解,
令,,則.
∵,
∴在上單調(diào)遞減,∴,
∴,即,
∴實(shí)數(shù)的取值范圍.
64.已知函數(shù).
(1)當(dāng)時(shí),證明:;
(2)若在上單調(diào)遞增,求實(shí)數(shù)的取值范圍.
【答案】(1)證明見(jiàn)解析;(2).
【分析】
(1)對(duì)函數(shù)求導(dǎo)得,探討函數(shù)的單調(diào)性,確定的零點(diǎn),進(jìn)而求出的最小值即可得解;
(2)將給定條件轉(zhuǎn)化為恒成立的不等式,再分離參數(shù)并構(gòu)造函數(shù),,然后利用導(dǎo)數(shù)探求的最值即可得解.
【詳解】
(1)函數(shù)定義域,求導(dǎo)得:,
因,則在上單調(diào)遞增,而,則當(dāng)時(shí),,當(dāng)時(shí),,
于是得在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增,則有,
所以當(dāng)時(shí),;
(2)因在上單調(diào)遞增,則在上恒成立,
由(1)知,,則,即對(duì)恒成立,
顯然,則對(duì)恒成立,令,,
則,
令,,則,則在上單調(diào)遞增,
即有,則,于是得在上單調(diào)遞增,從而有,則,
所以實(shí)數(shù)的取值范圍是.
65.已知函數(shù),其中.
(1)當(dāng)時(shí),求的單調(diào)區(qū)間;
(2)若在內(nèi)有極值,試判斷極值點(diǎn)的個(gè)數(shù)并求的取值范圍.
【答案】(1)單調(diào)遞增區(qū)間為,單調(diào)遞減區(qū)間為;(2)答案見(jiàn)解析,的取值范圍為.
【分析】
(1)求導(dǎo)可得,由于當(dāng)時(shí),恒成立,只需討論的正負(fù);
(2)轉(zhuǎn)化為在內(nèi)有解,參變分離可得,令,求導(dǎo)分析單調(diào)性可得在的值域?yàn)?,可得?dāng)時(shí),有解,再設(shè),分析極值情況即可.
【詳解】
(1)根據(jù)題意,函數(shù)的定義域?yàn)椋?br />
則有,
當(dāng)時(shí),對(duì)于任意,恒成立,
令;令;
所以函數(shù)的單調(diào)遞增區(qū)間為,單調(diào)遞減區(qū)間為.
(2)若函數(shù)在內(nèi)有極值,則在內(nèi)有解;
令,解之可得,,
令,則有,
當(dāng)時(shí),恒成立,即得在上單調(diào)遞減,
又因?yàn)?,所以在的值域?yàn)椋?br />
所以當(dāng)時(shí),有解,
設(shè),則,;
所以函數(shù)在上單調(diào)遞減,因?yàn)椋?),
所以在區(qū)間上有唯一解,
即得當(dāng)時(shí),在上單調(diào)遞減;
當(dāng),時(shí),在,上單調(diào)遞增,
即得當(dāng)時(shí),在內(nèi)有極值且唯一;
當(dāng)時(shí),在區(qū)間上,恒有單調(diào)遞增,沒(méi)有極值,不符合題意.
故的取值范圍為.
66.已知函數(shù),.
(1)若在處取得極值,求的值;
(2)若在區(qū)間上單調(diào)遞增,求的取值范圍;
(3)若函數(shù)有一個(gè)零點(diǎn),求的取值范圍.
【答案】(1);(2);(3).
【分析】
(1)求出導(dǎo)函數(shù),根據(jù),求出的值,注意檢驗(yàn)即可;
(2)在區(qū)間上單調(diào)遞增等價(jià)于在恒成立,參變分離即可求出結(jié)果;
(3)在有1個(gè)根等價(jià)于方程在有1個(gè)根,構(gòu)造函數(shù),,數(shù)形結(jié)合即可求出結(jié)果.
【詳解】
(1)因?yàn)?,則,
由于,則,∴,
當(dāng)時(shí),
因?yàn)榈亩x域?yàn)?,則時(shí),,
當(dāng)時(shí),,單調(diào)遞減,當(dāng)時(shí),,單調(diào)遞增,所以在處取得極小值,所以符合題意,故.
(2),∴在恒成立,
即在恒成立,∴的取值范圍為.
(3)在有1個(gè)根
即方程在有1個(gè)根,
令,,則
當(dāng)時(shí),,單調(diào)遞減,當(dāng)時(shí),,單調(diào)遞增,且 ,,時(shí),,
當(dāng)即時(shí),1個(gè)根;當(dāng)即時(shí),1個(gè)根,
綜上:的取值范圍為.
67.已知函數(shù),(其中e為自然對(duì)數(shù)的底數(shù)).
(1)當(dāng)時(shí),討論函數(shù)的單調(diào)性;
(2)當(dāng)時(shí),若不等式恒成立,求實(shí)數(shù)的取值范圍.
【答案】(1)函數(shù)在上單調(diào)遞增;(2).
【分析】
(1)將代入解析式,并求得,令并求得;由的符號(hào)可判斷的單調(diào)性,進(jìn)而求得,即可由符號(hào)判斷函數(shù)的單調(diào)性;
(2)根據(jù)不等式及函數(shù)的解析式,代入后化簡(jiǎn)變形,并令,轉(zhuǎn)化為關(guān)于的不等式,分離常數(shù)后構(gòu)造函數(shù),求得后,再構(gòu)造函數(shù),求得;由的符號(hào)可判斷的單調(diào)性,進(jìn)而可知存在使得,從而判斷出的單調(diào)性與極值點(diǎn),結(jié)合函數(shù)解析式求得,即可由恒成立問(wèn)題求得的取值范圍.
【詳解】
(1)當(dāng)時(shí),函數(shù),
則,
令,
則,令,解得,
所以當(dāng)時(shí),,在時(shí)單調(diào)遞減,
當(dāng)時(shí),,在時(shí)單調(diào)遞增,
即,
所以,
即函數(shù)在上單調(diào)遞增.
(2)當(dāng)時(shí),不等式恒成立,
代入可得,
因?yàn)?,化?jiǎn)可得,即,
令,所以
則不等式可化為,
變形可得,
令,
則,
令,則,
令,解得,
當(dāng)時(shí),,則在內(nèi)單調(diào)遞減,
當(dāng)時(shí),,則在內(nèi)單調(diào)遞增,
而,
,,
所以存在使得,
從而當(dāng)時(shí),則在時(shí)單調(diào)遞增;
當(dāng)時(shí),,則在時(shí)單調(diào)遞減;
當(dāng)時(shí),,則在時(shí)單調(diào)遞增;
當(dāng)時(shí),,則在時(shí)單調(diào)遞減.
則在或處取得最大值,
而,,
因?yàn)?,?br />
則,
綜上可知,的取值范圍為.
68.已知函數(shù),.
(1)若在處的切線為,求的值;
(2)若存在,使得,求實(shí)數(shù)的取值范圍.
【答案】(1) ;(2)
【分析】
(1)因?yàn)樵谔幍那芯€為,即:,所以 .
(2)通過(guò)分離參數(shù),轉(zhuǎn)化為,進(jìn)而求導(dǎo),判斷單調(diào)性,即可得出答案.
【詳解】
(1)由題意得: ,又因?yàn)樵谔幍那芯€為
所以,所以 .
(2)存在,使得 ,
又因?yàn)?,所?
所以在上有解.
設(shè) ,即:在上有解在上有解.
設(shè)
所以又因?yàn)?,所?, .故
所以, ,所以在上單調(diào)遞增.即在上單調(diào)遞增.
又因?yàn)?,所以,故
所以在上恒大于0.所以在上單調(diào)遞增.
故
所以
69.已知函數(shù).
(1)求的最小值;
(2)若不等式對(duì)任意的恒成立,求實(shí)數(shù)的取值范圍.
【答案】(1)1;(2).
【分析】
(1)先對(duì)函數(shù)求導(dǎo)得,并令,再求導(dǎo)得,注意到,所以得單調(diào)區(qū)間,根據(jù)單調(diào)性即可解決.
(2)方法1,先驗(yàn)證是不等式成立,再對(duì)時(shí),利用分離參數(shù)法和洛必達(dá)法則求解即可;方法2,直接移項(xiàng),構(gòu)造函數(shù),求二階導(dǎo),再分類討論求解即可.
【詳解】
解:(1),,,
∴在上為增函數(shù),又,
∴,,單調(diào)遞減;
,,單調(diào)遞增,
.
(2)方法1:(分離參數(shù)法)
當(dāng)時(shí),成立,
當(dāng),,
設(shè)()
設(shè),(),
∴單調(diào)遞增,
又,∴,,
∴單調(diào)遞增,∴.
,∴.
方法2:設(shè),
則,
,
∵,∴,∴單調(diào)遞增,
①當(dāng)時(shí),,即,
單調(diào)遞增,恒成立,
②當(dāng)時(shí),,,
,使,
,單調(diào)遞減,
,不合題意.
由①②知實(shí)數(shù)的取值范圍是.
70.設(shè)函數(shù).
(1)討論的單調(diào)性;
(2)若存在極值,對(duì)于任意,都有恒成立,求的取值范圍.
【答案】(1)答案見(jiàn)解析;(2).
【分析】
(1)計(jì)算,然后分類討論,,判斷函數(shù)的單調(diào)性即可.
(2)結(jié)合(1)可知,然后使用分離參數(shù)的方法,并構(gòu)造函數(shù),通過(guò)研究函數(shù)的性質(zhì)即可.
【詳解】
(1),,
①當(dāng)時(shí),,
即,所以在上是增函數(shù);
②當(dāng)時(shí),令,
則,
∴,,
所以當(dāng)時(shí),,
當(dāng)時(shí),,
所以在上是減函數(shù),在上是增函數(shù);
(2)由存在極值知,
“對(duì)于任意,都有恒成立”等價(jià)于
“對(duì)于任意,都有恒成立”,
設(shè),,
則,,
設(shè),,
則,, 所以在上是減函數(shù),
又,所以當(dāng)時(shí),,當(dāng)時(shí),,
所以在上是增函數(shù),在上是減函數(shù),
所以,∴,∴.
71.設(shè)函數(shù).
(1)當(dāng)時(shí),求函數(shù)的最大值;
(2)令,()其圖象上任意一點(diǎn)處切線的斜率恒成立,求實(shí)數(shù)的取值范圍;
(3)當(dāng),,方程有唯一實(shí)數(shù)解,求正數(shù)的值.
【答案】(1);(2);(3).
【分析】
(1)對(duì)函數(shù)求導(dǎo),根據(jù)導(dǎo)數(shù)大于0或小于0,確定函數(shù)的單調(diào)區(qū)間,進(jìn)而求出函數(shù)的最大值.
(2)求出,根據(jù),列不等式,分離參數(shù)可得,進(jìn)而求出結(jié)果.
(3)有唯一正實(shí)數(shù)解,構(gòu)造函數(shù),對(duì)函數(shù)求導(dǎo),確定函數(shù)的單調(diào)區(qū)間,進(jìn)而求出函數(shù)的最小值為0,進(jìn)而求出m值.
【詳解】
(1)依題意,知的定義城為,
當(dāng)時(shí),,
,令,解得.
當(dāng)時(shí),,此時(shí)單調(diào)遞增;
當(dāng)時(shí),,此時(shí)單調(diào)遞減,
所以的極大值為,此即為最大值.
(2),則有,在上恒成立,
所以,.
當(dāng)時(shí),取得最大值,所以.
(3)因?yàn)榉匠逃形ㄒ粚?shí)數(shù)解,所以有唯一正實(shí)數(shù)解,
設(shè),則,令,,
因?yàn)?,,所以(舍去),?br />
當(dāng)時(shí),,在上單調(diào)遞減;
當(dāng)時(shí),,在上單調(diào)遞增;
故時(shí),,取最小值
因?yàn)橛形ㄒ徽龑?shí)數(shù)解,所以,
則即
所以,因?yàn)?,所?
設(shè)函數(shù),因?yàn)楫?dāng)時(shí),是增函數(shù),所以至多有一解,
因?yàn)?,所以方程?)的解為,即,解得.
72.已知函數(shù).
(1)求的解析式及單調(diào)區(qū)間;
(2)若存在實(shí)數(shù),使得成立,求整數(shù)的最小值.
【答案】(1);單調(diào)遞增區(qū)間為,單調(diào)遞減區(qū)間為;(2)0.
【分析】
(1)首先求函數(shù)導(dǎo)數(shù),并賦值,求函數(shù)的解析式,并利用導(dǎo)數(shù)求函數(shù)的單調(diào)區(qū)間;(2)由題意轉(zhuǎn)化為,設(shè)函數(shù),利用導(dǎo)數(shù)求函數(shù)的最小值,根據(jù)求的最小值.
【詳解】
(1),
令,得.
令,得.
則,,且在上單調(diào)遞增,,
且當(dāng)時(shí),;當(dāng)時(shí),,
則,且單調(diào)遞增區(qū)間為,單調(diào)遞減區(qū)間為.
(2)因?yàn)?,所?
令,則,易知在上單調(diào)遞增.
又,,
則存在唯一的,使得,
且當(dāng)時(shí),;當(dāng)時(shí),,
則函數(shù)在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增,
所以.
又,,即,
則.
因?yàn)椋?
因?yàn)榇嬖趯?shí)數(shù),使得成立,
所以,又,則整數(shù)的最小值為0.
73.已知函數(shù)的圖象在點(diǎn)處的切線方程為.(本題可能用的數(shù)據(jù):,是自然對(duì)數(shù)的底數(shù))
(1)求函數(shù)的解析式;
(2)若對(duì)任意,不等式恒成立,求整數(shù)t的最大值.
【答案】(1);(2)最大值為8.
【分析】
(1)求出導(dǎo)函數(shù),然后求在處的切線方程與已知作比較可得答案;
(2)令(,轉(zhuǎn)化為,然后求可得答案.
【詳解】
(1)函數(shù)的定義域?yàn)?,?br />
所以有,解之得,
故函數(shù)的解析式為:;
(2)當(dāng)時(shí),則,
令(),則由題意知對(duì)任意的,,
而,,
再令(),則,
所以在上為增函數(shù),
又,,
所以存在唯一的,使得,即,
當(dāng)時(shí),,,所以在上單調(diào)遞減,
當(dāng)時(shí),,,所以在上單調(diào)遞增,
所以,
所以,
又,所以,
因?yàn)閠為整數(shù),所以t的最大值為8.
74.已知函數(shù),且恒成立.
(1)求實(shí)數(shù)的值;
(2)記,若,且當(dāng)時(shí),不等式恒成立,求的最大值.
【答案】(1);(2)3.
【分析】
(1)由條件可得是的極大值點(diǎn),從而,可得答案.
(2)由條件,根據(jù)條件可得對(duì)任意的恒成立,令,求出的導(dǎo)函數(shù),得出單調(diào)區(qū)間,利用函數(shù)的隱零點(diǎn),分析得出答案
【詳解】
(1)解:的定義域是,
因?yàn)?,恒成?,所以是的極大值點(diǎn),
所以,
因?yàn)椋?,所以?br />
(2)依題意得,,,
∴,
因?yàn)?,所以?duì)任意的恒成立,
令,則,
令,則,
所以函數(shù)在上單調(diào)遞增.
因?yàn)椋?br />
所以方程在上存在唯一的實(shí)數(shù)根,且,
則,
所以, ①
當(dāng)時(shí),,即;
當(dāng)時(shí),,即,
所以函數(shù)在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增.
所以,
把①代入得,,,
所以,
故整數(shù)的最大值是3.
75.已知函數(shù).
(1)若函數(shù)在區(qū)間上為增函數(shù),求的取值范圍;
(2)當(dāng)且時(shí),不等式在上恒成立,求的最大值.
【答案】(1);(2).
【分析】
(1)對(duì)函數(shù)求導(dǎo),通過(guò)導(dǎo)數(shù)大于等于0恒成立來(lái)判斷參數(shù)a的取值范圍.
(2)在定義域內(nèi),通過(guò)參變分離的辦法,構(gòu)造函數(shù),通過(guò)研究新函數(shù)的最值來(lái)求參數(shù)的最大值.
【詳解】
解:(1)∵,又函數(shù)在區(qū)間上為增函數(shù)
∴當(dāng)時(shí),恒成立.
∴.
∴的取值范圍為.
(2)當(dāng)時(shí),.
故不等式,
∴
即對(duì)任意恒成立,
令,則,
令,()則
∴在上單增.
又,,
∴存在,使,即當(dāng)時(shí)
即.當(dāng)時(shí),,即
∴在上單減,在上單增.
令,即.
∴,
∴且,即.
76.已知函數(shù),.
(1)討論函數(shù)的單調(diào)性;
(2)當(dāng)時(shí),不等式恒成立,求的取值范圍.
【答案】(1)答案見(jiàn)解析;(2).
【分析】
(1)求出函數(shù)的導(dǎo)函數(shù),分,,,討論即可得出函數(shù)的單調(diào)性;
(2)分離參數(shù),借助導(dǎo)數(shù),判定函數(shù)的單調(diào)性,求函數(shù)最值即可.
【詳解】
解:(1)因?yàn)?,?br />
所以.
①當(dāng)時(shí),令,得.
在上單調(diào)遞減;
令,得,
在上單調(diào)遞增.
②當(dāng)時(shí),令,得.
在上單調(diào)遞減;
令,得或.
在和上單調(diào)遞增.
③當(dāng)時(shí),在時(shí)恒成立,
在單調(diào)遞增.
④當(dāng)時(shí),令,得.
在上單調(diào)遞減;
令,得或.
在和上單調(diào)遞增.
綜上所述:
當(dāng)時(shí),在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增;
當(dāng)時(shí),在上單調(diào)遞減,在和上單調(diào)遞增;
當(dāng)時(shí),在上單調(diào)遞增;
當(dāng)時(shí),在上單調(diào)遞減,在和上單調(diào)遞增.
(2)不等式,
等價(jià)于.
時(shí),.
設(shè)函數(shù),則.
當(dāng)時(shí),,此時(shí)單調(diào)遞減;
當(dāng)時(shí),,此時(shí)單調(diào)遞增.
,
.
綜上,的取值范圍為.
77.已知函數(shù),.
(1)當(dāng)時(shí),討論函數(shù)的單調(diào)性;
(2)當(dāng)時(shí),對(duì)任意的,不等式恒成立,求實(shí)數(shù)的取值范圍.
【答案】(1)答案見(jiàn)解析;(2).
【分析】
(1)當(dāng)時(shí),對(duì)進(jìn)行求導(dǎo)得,再對(duì) 進(jìn)行分類討論,判斷的符號(hào),進(jìn)而判斷的單調(diào)性;
(2)對(duì)任意的,不等式恒成立,轉(zhuǎn)化為對(duì)任意的,恒成立,令,對(duì)其求導(dǎo)得,再令,分析的單調(diào)性,進(jìn)而得出的取值范圍.
【詳解】
(1)的定義域是,
當(dāng)時(shí),,
當(dāng)時(shí),所以在上單調(diào)遞增.
當(dāng),令,得,故在上單調(diào)遞增;
令,得,故在上單調(diào)遞減.
因此,當(dāng)時(shí),在上單調(diào)遞增;當(dāng)時(shí),在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減.
(2)當(dāng)時(shí),,
對(duì)任意的,不等式恒成立,即對(duì)任意的,恒成立.
令,則對(duì)任意的,不等式恒成立,
.
令,則,
令,得,令,得,所以在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增,有最小值.
若,即,則,
令,得,令,得,所以在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增,有最小值,因?yàn)?,所以不等式恒成立?br />
若,即,有,與矛盾.
因此,實(shí)數(shù)的取值范圍是.
78.已知函數(shù).
(1)證明:當(dāng)時(shí),無(wú)零點(diǎn);
(2)若恒成立,求實(shí)數(shù)的取值范圍.
【答案】(1)證明見(jiàn)解析;(2).
【分析】
(1)求出的導(dǎo)函數(shù),判斷正負(fù),再求導(dǎo)函數(shù)的最小值大于零,可得答案;
(2)常數(shù)分離,求的最大值,再求的單調(diào)性,再構(gòu)造函數(shù)用導(dǎo)數(shù)判斷單調(diào)性.
【詳解】
(1)函數(shù)的定義域?yàn)?,?dāng)時(shí),,
,
令,則,
∴在上單調(diào)遞增,又,,
∴存在,使得,即,
當(dāng)時(shí),,單調(diào)遞減,
當(dāng)時(shí),,單調(diào)遞增,
∴,
∴當(dāng)時(shí),函數(shù)無(wú)零點(diǎn).
(2)恒成立,即恒成立,∴恒成立.
令,則;
令,則,
∴函數(shù)在上單調(diào)遞增,
又,,
∴存在,使得,
當(dāng)時(shí),,單調(diào)遞減;
當(dāng)時(shí),,單調(diào)遞增,∴,
∵,∴,∴,
∴,∴,
∴,
令,則,∴函數(shù)在上單調(diào)遞增,
∵,∴,
∴,
∴,
∴實(shí)數(shù)的取值范圍為.
79.已知函數(shù).
(1)當(dāng)時(shí),求曲線在上的單調(diào)區(qū)間;
(2)若對(duì)恒成立,求實(shí)數(shù)m的取值范圍.
【答案】(1)答案見(jiàn)解析;(2)
【分析】
(1)先求解出,然后分類討論:、,根據(jù)的正負(fù)確定出的單調(diào)區(qū)間;
(2)將問(wèn)題轉(zhuǎn)化為“對(duì)恒成立”,通過(guò)構(gòu)造函數(shù)并分析其單調(diào)性確定出最小值,由此得到,從而求解出的取值范圍.
【詳解】
(1)因?yàn)?,所以?br />
當(dāng)時(shí),對(duì)恒成立,所以的單調(diào)遞增區(qū)間為;
當(dāng)時(shí),時(shí),,時(shí),,
所以的單調(diào)遞減區(qū)間,單調(diào)遞增區(qū)間,
綜上:當(dāng)時(shí),的單調(diào)遞增區(qū)間為,
當(dāng)時(shí),的單調(diào)遞減區(qū)間為,單調(diào)遞增區(qū)間為;
(2)因?yàn)閷?duì)恒成立,
所以對(duì)恒成立,
所以對(duì)恒成立,
所以對(duì)恒成立,
設(shè),所以,
令,所以對(duì)恒成立,
所以在上單調(diào)遞增,且,,
所以有唯一零點(diǎn)且,
當(dāng)時(shí),,單調(diào)遞減;當(dāng)時(shí),,單調(diào)遞增;
所以,
又因?yàn)?,所以?br />
設(shè),則,當(dāng)時(shí),,單調(diào)遞增,
又,所以,
所以,所以,所以,
所以,所以,即.
80.已知函數(shù)
(1)若,求的極值;
(2)若恒成立,求實(shí)數(shù)a的取值范圍.
【答案】(1)極小值,無(wú)極大值;(2).
【分析】
(1)由,得到,然后利用、可得答案;
(2)根據(jù)恒成立,,令求的最大值可得答案.
【詳解】
(1)∵當(dāng)時(shí),,
∴,
令,
,由于,所以,
所以在上單調(diào)遞增,且時(shí),
∴當(dāng),,當(dāng)時(shí),,
故在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增,
∴時(shí)取極小值,,無(wú)極大值.
(2)∵,
∴,令,
,
令,
∵,在上是單調(diào)遞減函數(shù),且,
所以當(dāng)時(shí),,即,的單調(diào)遞增函數(shù),
當(dāng)時(shí),,即,的單調(diào)遞減函數(shù),所以
,
可得,即.
81.已知函數(shù)().
(Ⅰ)若為整數(shù),且在上恒成立,求的最大值;
(Ⅱ)若函數(shù)的兩個(gè)極值點(diǎn)分別為,,且,證明:.
【答案】(Ⅰ);(Ⅱ)證明見(jiàn)解析.
【分析】
(Ⅰ)由題易得,令,利用導(dǎo)數(shù)研究的最小值即可得解;
(Ⅱ),令,易知,為方程有兩不同實(shí)根,而,所以在區(qū)間上單調(diào)遞增,且,由零點(diǎn)存在定理可知, 在區(qū)間上存在唯一零點(diǎn),所以,解不等式可得,最后結(jié)合導(dǎo)數(shù)及函數(shù)的性質(zhì)可證得結(jié)論.
【詳解】
(Ⅰ)由且,
得,令,則,
令,因?yàn)樵谏蠁握{(diào)遞增,且,,所以存在唯一零點(diǎn),
滿足,且在單調(diào)遞減,在單調(diào)遞增,
,
因?yàn)闉檎麛?shù),所以的最大值為;
(Ⅱ),
令,則,為方程有兩不同實(shí)根,,所以在區(qū)間上單調(diào)遞增,
而且,
因此在區(qū)間上存在唯一零點(diǎn),即,
在區(qū)間上單調(diào)遞減,在區(qū)間上單調(diào)遞增,
所以,
解得,所以,
因?yàn)?,?br />
由的單調(diào)性得:,
所以,
所以(對(duì)數(shù)不等式).
82.已知函數(shù).
(1)若,證明;
(2)若對(duì)任意,,都有,求實(shí)數(shù)a的取值范圍.
【答案】(1)證明見(jiàn)解析;(2).
【分析】
(1)把變形整理得到,然后構(gòu)造函數(shù),通過(guò)研究函數(shù)的單調(diào)性即可得證;
(2)恒成立問(wèn)題通過(guò)參變分離來(lái)求取值范圍.
【詳解】
證明:(1)要證,需證,
因,即證,即證,
設(shè),則,
即證在上單調(diào)遞增
,設(shè),
則,令,得,
當(dāng)時(shí),,單調(diào)遞減;
當(dāng)時(shí),,單調(diào)遞增.
∴,即在上恒成立,
∴在上單調(diào)遞增
∴當(dāng)時(shí),
解:(2)由,得,
∵,∴.
設(shè),
則,
∵,∴當(dāng)時(shí),,單調(diào)遞減;
當(dāng)時(shí),,單調(diào)遞增.
∴,
∴
又對(duì)任意都成立,則
即實(shí)數(shù)的取值范圍是.
83.已知函數(shù),其中為自然對(duì)數(shù)的底數(shù).
(1)求函數(shù)的最小值;
(2)若不等式對(duì)于任意恒成立,求實(shí)數(shù)的取值范圍.
【答案】(1)0;(2).
【分析】
(1)觀察到函數(shù)的零點(diǎn)為,當(dāng)時(shí),由與同號(hào)性質(zhì)知,顯然最小值為0;
(2)分離參數(shù)將恒成立問(wèn)題轉(zhuǎn)化為函數(shù)最值問(wèn)題求解.
【詳解】
(1),
當(dāng)時(shí),,,,即;
當(dāng)時(shí),,,,即.
綜上,函數(shù)的最小值為.
(2)不等式,即,所以,
設(shè)(),則問(wèn)題等價(jià)于,,
,
設(shè), 則, ,
在上單調(diào)遞增,又,,
存在唯一,使,則,即.
當(dāng)時(shí),,即,則函數(shù)在上單調(diào)遞減,
當(dāng)時(shí),,即,則函數(shù)在上單調(diào)遞增.
.
,即實(shí)數(shù)的取值范圍為.
84.已知函數(shù).
(1)當(dāng)時(shí),討論的單調(diào)性;
(2)若曲線與直線有交點(diǎn),求證:.
【答案】(1)在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增;(2)證明見(jiàn)解析.
【分析】
(1)首先求導(dǎo)令求得參數(shù),接著討論導(dǎo)函數(shù)的正負(fù)得到原函數(shù)的單調(diào)性即可;(2)令,從而將函數(shù)圖像有交點(diǎn)轉(zhuǎn)化為在有零點(diǎn),參變分離得,再轉(zhuǎn)化為圖像有交點(diǎn)的問(wèn)題,令求導(dǎo)判斷函數(shù)的單調(diào)性求出最值,最后證明即可.
【詳解】
(1)因?yàn)椋?br />
所以,
則,
所以,
令,
顯然,在上單調(diào)遞增,
又,
所以當(dāng)時(shí),,函數(shù)在上單調(diào)遞減,
當(dāng)時(shí),,函數(shù)在上單調(diào)遞增;
(2)證明:令,
當(dāng)時(shí),曲線與直線有交點(diǎn)即函數(shù)在有零點(diǎn),
由得,,
令
所以直線與圖像 有交點(diǎn)
則
,
令,
顯然在上單調(diào)遞減,且,
所以在上單調(diào)遞增,在在上單調(diào)遞減,
故在處取最大值為,
當(dāng)時(shí),,當(dāng)時(shí),,
要使直線與圖像 有交點(diǎn),
只需,
又因?yàn)?,所?
85.已知函數(shù).
(I)當(dāng)時(shí),討論函數(shù)在上的單調(diào)性;
(II)若恒成立,求實(shí)數(shù)的取值范圍.
【答案】(I)在上單調(diào)遞增;(II).
【分析】
(I)代入的值求解出,構(gòu)造新函數(shù)分析分子的正負(fù),通過(guò)對(duì)求導(dǎo)得到,由分析出的單調(diào)性,從而取值正負(fù)情況可分析出,從而在上的單調(diào)性可知;
(II)利用參變分離的方法將問(wèn)題轉(zhuǎn)化為“恒成立”,構(gòu)造新函數(shù),求解出,然后構(gòu)造函數(shù),分析出的取值正負(fù)從而確定出的單調(diào)性并分析的取值特點(diǎn),由此確定出的單調(diào)性和極值,再結(jié)合的取值正負(fù)及可確定出的最大值,由此可求的取值范圍.
【詳解】
解:(I)當(dāng)時(shí),,
則.
令,
則,
當(dāng)時(shí),,為增函數(shù);
當(dāng)時(shí),,為減函數(shù).
因?yàn)椋?br />
所以當(dāng)時(shí),,則,
所以在上單調(diào)遞增.
(II)
由可得.
令,
則.
令,
所以,
所以當(dāng)時(shí),,為增函數(shù);
當(dāng)時(shí),,為減函數(shù),
所以.
因?yàn)?,所以使得?br />
又因?yàn)?,所以?dāng)時(shí),,所以,為減函數(shù);
當(dāng)時(shí),,所以,為增函數(shù);
當(dāng)時(shí),,所以,為減函數(shù),
所以的極大值為.
又因?yàn)椋?br />
設(shè),,
則
當(dāng)時(shí),,
,
所以當(dāng)時(shí),;
所以當(dāng)時(shí),,
當(dāng)時(shí),,
所以,所以.
86.已知函數(shù)(,e為自然對(duì)數(shù)的底數(shù)),.
(1)若,求函數(shù)在處的切線方程;
(2)若函數(shù)存在零點(diǎn),求實(shí)數(shù)a的最小值;
(3)若函數(shù)的最小值為2,求實(shí)數(shù)a的取值范圍.
【答案】(1);(2);(3).
【分析】
(1)當(dāng)時(shí),求出切點(diǎn)坐標(biāo),再根據(jù)導(dǎo)數(shù)的幾何意義求出切線斜率即可求解;
(2)分離參數(shù)得,從而將原問(wèn)題轉(zhuǎn)化為求的最小值;
(3)設(shè),原函數(shù)可化為,由的最小值為,所以原問(wèn)題可轉(zhuǎn)化為當(dāng)時(shí),有解,從而分離參數(shù)得,求出的值域即為實(shí)數(shù)a的取值范圍.
【詳解】
解:(1)依題意,,則,
∴,又切點(diǎn)為,
所以切線方程為;
(2)由,得,
設(shè),則,
故的單調(diào)遞減區(qū)間為,單調(diào)遞增區(qū)間為,
所以的最小值為,即a的最小值為.
(3)依題意,,
設(shè),則,
故函數(shù)可化為,
由,可得的單調(diào)遞減區(qū)間為,單調(diào)遞增區(qū)間為,
所以的最小值為,故函數(shù)的值域?yàn)椋?br />
問(wèn)題轉(zhuǎn)化為當(dāng)時(shí),有解,
即,得,
設(shè),則,
故的單調(diào)遞減區(qū)間為,單調(diào)遞增區(qū)間為,
所以的最小值為,
故實(shí)數(shù)的取值范圍為.
87.已知函數(shù),為自然對(duì)數(shù)的底數(shù),.
(1)討論的單調(diào)性;
(2)若,且,求整數(shù)的最大值.
【答案】(1)答案見(jiàn)解析;(2)1.
【分析】
(1)求導(dǎo),對(duì)參數(shù)分類討論,求得單調(diào)區(qū)間;
(2),即,設(shè),通過(guò)導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的最值,此時(shí)需要再次求導(dǎo)來(lái)判斷導(dǎo)函數(shù)的單調(diào)性,來(lái)判斷導(dǎo)函數(shù)與0的關(guān)系,從而求得原函數(shù)取最小值時(shí)滿足的條件,此時(shí)存在一個(gè)隱零點(diǎn),滿足,將導(dǎo)數(shù)的隱零點(diǎn)代入化簡(jiǎn)得到.然后通過(guò)導(dǎo)數(shù)求得的取值范圍,從而求得參數(shù)a的最大值.
【詳解】
解:(1)的定義域?yàn)?,?br />
當(dāng)時(shí),恒成立,在上單調(diào)遞增;
當(dāng)時(shí),令,,單調(diào)遞增,
令,,單調(diào)遞減,
綜上:當(dāng)時(shí),的單調(diào)遞增區(qū)間為;
當(dāng)時(shí),的單調(diào)遞增區(qū)間為,單調(diào)遞減區(qū)間為.
(2)由題意:,即,
設(shè),則,
設(shè),由,
知在內(nèi)為增函數(shù),
,,
,,
則在內(nèi),為減函數(shù);在內(nèi),為增函數(shù),
,則,
,
因?yàn)楹瘮?shù)在內(nèi)為增函數(shù)(),
,,
則.
設(shè),在(內(nèi)為增函數(shù),
,,
,則.
的取值范圍是,
整數(shù)的最大值為.
88.已知.
(1)若,求的單調(diào)區(qū)間;
(2)已知函數(shù)有兩個(gè)極值點(diǎn)(),若恒成立,試求的取值范圍.
【答案】(1)單調(diào)遞增區(qū)間是,單調(diào)遞減區(qū)間是;(2).
【分析】
(1)求出導(dǎo)函數(shù),結(jié)合導(dǎo)數(shù)與函數(shù)單調(diào)性的關(guān)系即可求解.
(2)根據(jù)題意可得是方程的兩個(gè)不等正實(shí)根,利用韋達(dá)定理得,故,然后分離參數(shù)只需恒成立,,從而令,,利用導(dǎo)數(shù)求出的最小值即可求解.
【詳解】
(1)時(shí),,
所以,
,得(舍)或,
當(dāng)時(shí),,函數(shù)單調(diào)遞增,
當(dāng)時(shí),,函數(shù)單調(diào)遞減,
所以函數(shù)的單調(diào)遞增區(qū)間是,函數(shù)的單調(diào)遞減區(qū)間是
(2)由(1)得,
若有兩個(gè)極值點(diǎn),則是方程的兩個(gè)不等正實(shí)根,
則,故,
要使恒成立,只需恒成立.即
因?yàn)椋?br />
,
設(shè),,
,
,,即
所以,單調(diào)遞減,當(dāng)
由題意,要使恒成立,只需滿足,即
所以實(shí)數(shù)的取值范圍.
89.已知函數(shù).
(1)若存在極值,求的取值范圍.
(2)當(dāng)時(shí),證明:.
【答案】(1);(2)證明見(jiàn)解析.
【分析】
(1)求導(dǎo)以后,存在極值等價(jià)于有根,且根的兩側(cè)異號(hào),參變分離后構(gòu)造函數(shù),通過(guò)研究函數(shù)的最值即可求解;
(2)(方法一)求導(dǎo)得,結(jié)合的單調(diào)性以及零點(diǎn)存在性定理即可求出在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增.且以及,然后求出的最小值的范圍,即可得出結(jié)論;
(方法二)由不等式的性質(zhì)可知當(dāng)時(shí),;當(dāng)時(shí),,因此只需要證明時(shí)即可,由于,所以利用放縮法即可證明.
【詳解】
(1)解:,
由,得,設(shè)函數(shù),則,
當(dāng)時(shí),;當(dāng)時(shí),.
故,
當(dāng)時(shí),,不存在極值,所以,
故的取值范圍是.
(2)證明:(方法一)因?yàn)椋?,?br />
易知在上為增函數(shù),
且,,
所以,,且在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增.
又,所以,
則.
因?yàn)?,所以?br />
即,故.
(方法二)因?yàn)?,所以?br />
當(dāng)時(shí),;
當(dāng)時(shí),
當(dāng)時(shí),易證,
所以,
因?yàn)椋?br />
所以,
又
故.
90.設(shè)函數(shù).
(1)若函數(shù)在定義域內(nèi)是單調(diào)遞增函數(shù),求實(shí)數(shù)的取值范圍;
(2)若,則
(i)證明:方程在內(nèi)存在唯一的根;
(ii)設(shè)函數(shù)表示中的較小值),求的最大值.
【答案】(1);(2)(i)證明見(jiàn)解析;(ii).
【分析】
(1)求導(dǎo)后將問(wèn)題轉(zhuǎn)化為對(duì)恒成立,分離常數(shù)后構(gòu)造函數(shù)利用求導(dǎo)求得函數(shù)的單調(diào)性求得函數(shù)的最小值從而求得結(jié)果;(2)(i)根據(jù)題意,由導(dǎo)數(shù)的幾何意義可得(1),又,所以,設(shè),由函數(shù)零點(diǎn)判定定理可得存在,使,進(jìn)而分析函數(shù)的單調(diào)性,即可得答案;(ii)根據(jù)題意,分析可得的表達(dá)式,分段求出的導(dǎo)數(shù),分析其單調(diào)性,據(jù)此分析可得答案.
【詳解】
解:(1),
∴,
若函數(shù)在定義域內(nèi)是單調(diào)遞增函數(shù),則對(duì)恒成立;
即對(duì)恒成立;
設(shè)
,
由得,
由得
則在遞減,在遞增;
即,得.
(2)(i)設(shè),
當(dāng),時(shí),,又(2),
所以存在,使.
因?yàn)椋?br />
當(dāng)時(shí),,
,所以,所以,
所以,
所以當(dāng)時(shí),單調(diào)遞增,
所以方程在內(nèi)存在唯一的實(shí)根.
(ii)由(1)知,方程在內(nèi)存在唯一的實(shí)根,且時(shí),,
又當(dāng),時(shí),,當(dāng)時(shí),,
所以當(dāng),時(shí),,
所以當(dāng),時(shí),,
所以,
當(dāng)時(shí),若,,則;
若,,由,可知,
故當(dāng),時(shí),.
當(dāng),時(shí),由,
可得當(dāng),時(shí),,單調(diào)遞增;
時(shí),,單調(diào)遞減.
可知(2),且(2).
綜上可得,函數(shù)的最大值為.
91.已知函數(shù).
(1)判斷函數(shù)的單調(diào)性;
(2)若在上恒成立,求的取值范圍.
【答案】(1)單調(diào)遞增區(qū)間為,單調(diào)遞減區(qū)間為 ;
(2).
【分析】
(1)求導(dǎo)函數(shù),結(jié)合定義域由求得遞增區(qū)間,由求得遞減區(qū)間;
(2)由即.令,利用導(dǎo)數(shù)求出的最小值即可得出結(jié)果.
【詳解】
(1),().
當(dāng)時(shí),,單調(diào)遞增;當(dāng)時(shí),,單調(diào)遞減,
故單調(diào)遞增區(qū)間為,單調(diào)遞減區(qū)間為.
(2)由得,即,
令,,
令,,在單調(diào)遞增,
又,,所以有唯一的零點(diǎn),
且當(dāng)時(shí),,即,單調(diào)遞減,
當(dāng)時(shí),,即,單調(diào)遞增,
所以,又,則,
所以,
所以,即的取值范圍是.
92.已知函數(shù).
(1)若函數(shù)和直線相切,求b的值:
(2)令,當(dāng)時(shí),判斷零點(diǎn)的個(gè)數(shù)并證明.
【答案】(1); (2)兩個(gè)零點(diǎn),證明見(jiàn)解析.
【分析】
(1)設(shè)切點(diǎn)坐標(biāo)為,求得函數(shù)的導(dǎo)數(shù)得到,求得切點(diǎn)坐標(biāo)為,代入,即可求解;
(2)求得,得到是的一個(gè)零點(diǎn),設(shè),求得,分,和三種情況討論,利用導(dǎo)數(shù)求得函數(shù)的單調(diào)性,結(jié)合單調(diào)性和零點(diǎn)的存在定理,即可求解.
【詳解】
(1)由題意,函數(shù),可得,
設(shè)切點(diǎn)坐標(biāo)為,可得切線的斜率,可得,
所以,即切點(diǎn)坐標(biāo)為,
將點(diǎn)代入,可得,解得.
(2)由,可得,
當(dāng)時(shí),,所以是的一個(gè)零點(diǎn),
設(shè),可得,
當(dāng)時(shí),,
所以在上時(shí)單調(diào)遞增函數(shù),所以,
所以在上單調(diào)遞增,所以,
所以在上沒(méi)有零點(diǎn);
當(dāng)時(shí),因?yàn)?,可得,所以?br />
可得,所以在上沒(méi)有零點(diǎn);
當(dāng)時(shí),,可得,
所以在上單調(diào)遞增,
又由,
所以在內(nèi)存在唯一,使得,
所以在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增,
又因?yàn)椋栽趦?nèi)有一個(gè)零點(diǎn),
綜上可得,函數(shù)有兩個(gè)零點(diǎn).
93.已知函數(shù),.
(1)若在處取得極值,且滿足函數(shù)有三個(gè)零點(diǎn),求的取值范圍;
(2)若,對(duì)任意,恒成立,求實(shí)數(shù)的取值范圍.
【答案】(1);(2).
【分析】
(1)利用,可得,分析的單調(diào)性、極值、邊界情況,列出不等式組即得解;
(2)轉(zhuǎn)化為,令,求導(dǎo)分析單調(diào)性,可得,即得解
【詳解】
(1),
由已知得,得,,
經(jīng)檢驗(yàn),時(shí),當(dāng)時(shí),取得極小值,成立.
,
令,
得或,
由得或,此時(shí)為增函數(shù),
由得,此時(shí)為減函數(shù),
即當(dāng)時(shí),函數(shù)取得極大值,當(dāng)時(shí),取得極小值,
即,,
所以函數(shù)有三個(gè)不同零點(diǎn),
且時(shí),,時(shí),
因此,只需,即,解得,
的范圍是.
(2),,
對(duì)任意,,即,
變形得,,
令,,則,
,所以,
所以在上單調(diào)遞增,從而,
因此.
94.已知函數(shù)(其中,為自然對(duì)數(shù)的底數(shù)).
(1)當(dāng)時(shí),討論函數(shù)的單調(diào)性;
(2)當(dāng)時(shí),,求的取值范圍.
【答案】(1)分類討論,答案見(jiàn)解析;(2).
【分析】
(1)求導(dǎo)可得,由得,,,分,,三種情況討論單調(diào)性即得解;
(2)參變分離可得對(duì)任意的恒成立,令,求導(dǎo)分析單調(diào)性,求出即可.
【詳解】
(1)由題意知,,
當(dāng)時(shí),由得,,,
①若,即時(shí),恒成立,故在上單調(diào)遞增;
②若,即時(shí),
令或;令
故的單調(diào)遞增區(qū)間為和,單調(diào)遞減區(qū)間為;
③若,即時(shí),
令或;令
故的單調(diào)遞增區(qū)間為和,單調(diào)遞減區(qū)間為;
綜上:當(dāng)時(shí),在上單調(diào)遞增;
當(dāng)時(shí),的單調(diào)遞增區(qū)間為和,單調(diào)遞減區(qū)間為;
當(dāng)時(shí),的單調(diào)遞增區(qū)間為和,單調(diào)遞減區(qū)間為;
(2)由題意知,對(duì)任意的恒成立,
即對(duì)任意的恒成立,
令,則,
令,
則在上單調(diào)遞減,
又,,
故在上有唯一的實(shí)根,不妨設(shè)該實(shí)根為,
故當(dāng)時(shí),,單調(diào)遞增;
當(dāng)時(shí),,單調(diào)遞減,
故為的極大值點(diǎn),
故,又,
代入上式得,
故的取值范圍為.
95.已知函數(shù).
(1)討論函數(shù)的單調(diào)性;
(2)若不等式對(duì)任意恒成立,求實(shí)數(shù)的取值范圍..
【答案】(1)當(dāng)時(shí),在區(qū)間上單調(diào)遞增,在區(qū)間上單調(diào)遞減;當(dāng)時(shí),在區(qū)間上單調(diào)遞增;(2)
【分析】
(1)函數(shù)求導(dǎo)對(duì)參數(shù)進(jìn)行討論得到函數(shù)單調(diào)性
(2)對(duì)進(jìn)行符號(hào)討論,研究單調(diào)性解決恒成立問(wèn)題;也可分離參數(shù)
不等式恒成立問(wèn)題轉(zhuǎn)化為函數(shù)最值問(wèn)題,構(gòu)造函數(shù),利用導(dǎo)數(shù)求最值可解.
【詳解】
(1)由題意,函數(shù)的定義域?yàn)?
則.
(i)當(dāng),那時(shí),
令,得,得,得,得.
又因?yàn)?,所以;令,得?br />
所以函數(shù)在區(qū)間上單調(diào)遞增,在區(qū)間上單調(diào)遞減;
(ii)當(dāng),即時(shí),,
又由,得,所以.即對(duì)任意恒成立,所以函數(shù)在區(qū)間上單調(diào)遞增;
綜上,當(dāng)時(shí),函數(shù)在區(qū)間上單調(diào)遞增,在區(qū)間上單調(diào)遞減;
當(dāng)時(shí),函數(shù)在區(qū)間上單調(diào)遞增.
(2)方法一,由(1)可知,
①當(dāng)時(shí),函數(shù)在區(qū)間上單調(diào)遞增,所以函數(shù)在區(qū)間上單調(diào)遞增.
所以函數(shù)在區(qū)間上的最小值為,
最大值為;
②當(dāng)時(shí),函數(shù)在區(qū)間上單調(diào)遞增,在區(qū)間上單調(diào)遞減;
(i)當(dāng),即時(shí),函數(shù)在區(qū)間上單調(diào)遞減,所以函數(shù)在區(qū)間上的最小值為,最大值;
(ii)當(dāng),即時(shí),函數(shù)在區(qū)間上單調(diào)遞增,在區(qū)間上單調(diào)遞減;所以函數(shù)在區(qū)間上最大值為;
而最小值需要比較與的大??;
因?yàn)椋?br />
所以當(dāng),即,也即時(shí),,此時(shí)函數(shù)在區(qū)間上的最小值為;
當(dāng),即時(shí),,
此時(shí)函數(shù)在區(qū)間上的最小值為;
當(dāng),即時(shí),,此時(shí)函數(shù)在區(qū)間上的最小值為;
(iii)當(dāng),即時(shí),函數(shù)在區(qū)間上單調(diào)遞增,所以函數(shù)在區(qū)間上的最小值為,最大值為;
若不等式對(duì)任意恒成立,則且.
綜上所述,當(dāng)時(shí),函數(shù)的區(qū)間上的最小值為,
最大值為;此時(shí),且,解得;
當(dāng)時(shí),函數(shù)在區(qū)間上的最小值為,
此時(shí),不符合題意,舍去;
當(dāng)時(shí),函數(shù)在區(qū)間上的最小值為,
最大值為;此時(shí),且,
解得.但此時(shí),與前提條件不符合,故無(wú)解,舍去;
當(dāng)時(shí),函數(shù)在區(qū)間上的最小值為,此時(shí)最小值,而,不符合題意,舍去.
綜上所述,實(shí)數(shù)的取值范圍是.
方法二 已知.
由,∴,
令,則,
顯然當(dāng)時(shí),,在上單調(diào)遞增,
∴.
由,∴,
令,則.
令,顯然在上單調(diào)遞減.
∵,,∴在上必存在一點(diǎn),使得,
∴當(dāng)時(shí),,即,∴在上單調(diào)遞增,
當(dāng)時(shí),,即,∴在上單調(diào)遞減.
∴在上的最小值只可能在端點(diǎn)處的取得.
∵,,∴.∴.
綜上所述.
96.函數(shù),其中,為常數(shù).
(1)若時(shí),討論函數(shù)的單調(diào)性;
(2)若時(shí),不等式在上恒成立,求實(shí)數(shù)的取值范圍;
(3)若,當(dāng)時(shí),試比較與的大小.
【答案】(1)答案見(jiàn)解析;(2);(3).
【分析】
(1)代入的值,求得導(dǎo)函數(shù),對(duì)進(jìn)行分類討論,根據(jù)導(dǎo)數(shù)的正負(fù)確定單調(diào)區(qū)間即可.
(2)代入的值,根據(jù)不等式分離參數(shù),通過(guò)構(gòu)造函數(shù),再求,根據(jù)其單調(diào)性求得最大值即可得的取值范圍.
(3)要證明不等式成立,根據(jù)分析法得到只需證明成立即可.通過(guò)構(gòu)造函數(shù),利用導(dǎo)數(shù)研究其單調(diào)性與最值,根據(jù)最小值即可得證.
【詳解】
(1)定義域?yàn)椋?,
當(dāng)時(shí),, ,
在定義域上單調(diào)遞增;
當(dāng)時(shí),時(shí),,單調(diào)遞增;
當(dāng)時(shí),.單調(diào)遞減;
綜上可知:當(dāng)時(shí),的增區(qū)間為,無(wú)減區(qū)間;
當(dāng)時(shí),增區(qū)間為,減區(qū)間為;
(2) 對(duì)任意恒成立.即等價(jià)于,,令.
,,
在上單調(diào)遞增,
,
.
故的取值范圍為.
(3)要證明,即證明,只要證,
即證,只要證明即可,
令,在上是單調(diào)遞增,,
在有唯一實(shí)根設(shè)為,
且,
當(dāng)時(shí),單調(diào)遞減
當(dāng)時(shí),,單調(diào)遞增
從而當(dāng)時(shí),取得最小值,由得:
,即,
,
故當(dāng)時(shí),證得:.
97.已知函數(shù).
(1)若曲線在處的切線與直線平行,求的值;
(2)若對(duì)于任意,,且,都有恒成立,求實(shí)數(shù)的取值范圍;
(3)若對(duì)于任意,且有成立,求整數(shù)的最大值.
【答案】(1);(2);(3).
【分析】
(1)求導(dǎo),根據(jù)兩直線平行的條件可求得.
(2)由已知得,記,可得在上單調(diào)遞增.由導(dǎo)函數(shù)的正負(fù)與原函數(shù)的單調(diào)性之間的關(guān)系將問(wèn)題轉(zhuǎn)化為在上恒成立,記,再求導(dǎo),得出導(dǎo)函數(shù)取得正負(fù)的區(qū)間,得出其原函數(shù)的最值,由不等式的恒等式的思想可得所求的范圍.
(3)由已知不等式進(jìn)行參變分離得對(duì)于任意恒成立,令,討論其導(dǎo)函數(shù)取得正負(fù)的區(qū)間,得出原函數(shù)的單調(diào)性,從而求得其最值,可得結(jié)論.
【詳解】
(1)由題意得:,又曲線在處的切線與直線平行,
所以,解得.
(2)因?yàn)?,所以?br />
記,又因?yàn)?,,且,所以在上單調(diào)遞增.
所以在上恒成立,即在上恒成立,
記,所以,令,解得.
當(dāng)時(shí),,單調(diào)遞減,當(dāng)時(shí),,單調(diào)遞增,
所以當(dāng)時(shí),取得最小值,
所以;
(3)若對(duì)于任意,且有成立,所以對(duì)于任意恒成立,
即對(duì)于任意恒成立,令,則,
又在上單調(diào)遞增,且,
,
所以必存在,使得,即,
所以當(dāng)時(shí),,單調(diào)遞減,
當(dāng)時(shí),,單調(diào)遞增,
所以當(dāng)時(shí),取得最小值,
因?yàn)?,所以,又因?yàn)?,所以的最大整?shù)為,
所以的最大整數(shù)為.
98.已知函數(shù).
(1)若,證明:函數(shù)存在兩個(gè)零點(diǎn);
(2)若恒成立,求a的取值范圍.
【答案】(1)證明見(jiàn)解析;(2).
【分析】
(1)將代入,然后求導(dǎo),利用導(dǎo)數(shù)分析原函數(shù)的單調(diào)性及極值最值,根據(jù)零點(diǎn)的存在性定理分析函數(shù)的個(gè)數(shù);
(2)不等式可化為,即,令
,求導(dǎo)得,構(gòu)造函數(shù),求導(dǎo)分析可知遞增,可證得當(dāng)時(shí),當(dāng)時(shí),,則函數(shù)在上遞減,在上遞增,故,從而得到.
【詳解】
解:(1)證明:時(shí),.
令,得.
當(dāng)時(shí),,在上單調(diào)遞增,
當(dāng)時(shí),,在上單調(diào)遞減,于是.
注意到,
因此在上存在一個(gè)零點(diǎn);
又,
因此在上存在一個(gè)零點(diǎn),
故函數(shù)存在兩個(gè)零點(diǎn).
(2)不等式可化為,
即.
令,
則.
設(shè),則,
因此單調(diào)遞增,
又,因此時(shí),即,
從而在上單調(diào)遞減,
時(shí),即,
從而在上單調(diào)遞增,
因此的最小值為,從而a的取值范圍是.
99.已知函數(shù).
(Ⅰ)當(dāng)時(shí),求曲線在點(diǎn)處的切線方程;
(Ⅱ)若,討論函數(shù)的單調(diào)性;
(Ⅲ)當(dāng)時(shí),恒成立,求的取值范圍.
【答案】(Ⅰ);(Ⅱ)答案見(jiàn)解析;(Ⅲ).
【分析】
(Ⅰ)根據(jù)導(dǎo)數(shù)幾何意義求出導(dǎo)數(shù)即為斜率,根據(jù)點(diǎn)斜式寫(xiě)出直線方程;
(Ⅱ)由題意得,討論根據(jù)判定其單調(diào)區(qū)間;
(Ⅲ)法一:由題意得,討論根據(jù)單調(diào)性判定是否成立即可得出答案;
法二:原命題等價(jià)于在上恒成立,用參變分離法求出函數(shù)最值.
【詳解】
(Ⅰ)當(dāng)時(shí),
,
,
所以切線方程為:,即:;
(Ⅱ)由題,可得
由于,的解為,
(1)當(dāng),即時(shí),,則在上單調(diào)遞增;
(2)當(dāng),即時(shí),
在區(qū)間上,在區(qū)間上,,
所以的單調(diào)增區(qū)間為;單調(diào)減區(qū)間為.
(3)當(dāng),即時(shí),
在區(qū)間 上,
在區(qū)間上,,
則在上單調(diào)遞增,上單調(diào)遞減.
(Ⅲ)解法一:
(1)當(dāng)時(shí),因?yàn)椋?,,所以?br />
則在上單調(diào)遞增,成立
(2)當(dāng)時(shí),,
所以在上單調(diào)遞增,所以成立.
(3)當(dāng)時(shí),在區(qū)間上,;在區(qū)間,,
所以在上單調(diào)遞減,上單調(diào)遞增,所以,不符合題意.
綜上所述,的取值范圍是.
解法二:
當(dāng)時(shí),恒成立,等價(jià)于“當(dāng)時(shí),恒成立”.
即在上恒成立.
當(dāng)時(shí),,所以.
當(dāng)時(shí), ,所以恒成立.
設(shè),則
因?yàn)椋?,所以在區(qū)間上單調(diào)遞增.
所以,所以.
綜上所述,的取值范圍是.
100.已知函數(shù),對(duì)于,恒成立.
(1)求實(shí)數(shù)a的取值范圍;
(2)證明:當(dāng)時(shí),.
【答案】(1);(2)證明見(jiàn)解析.
【分析】
(1)利用參數(shù)分離法可知,構(gòu)造函數(shù),即,利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的最小值即可得解;
(2)由(1)得恒成立,將不等式的證明轉(zhuǎn)化為證,構(gòu)造函數(shù),即證,利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性及最值即可.
【詳解】
(1)由恒成立,得對(duì)恒成立.
令,,令,得
當(dāng),,單調(diào)遞增;當(dāng),,單調(diào)減,
所以.
故所求實(shí)數(shù)a的取值范圍為.
(2)證明:由(1)得恒成立,
要證,只需證即可.
令,
令,易知在單調(diào)遞增,且,,
故存在,使得.
當(dāng)時(shí),,,單調(diào)遞減;
當(dāng)時(shí),,,單調(diào)遞增,
又,,.
故當(dāng)時(shí),.
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