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1.【2019 年山西省太原市高三模拟】已知 2 a ,函数 1e lnexf x x ax . (1)证明:
f x 有两个极值点; (2)若 1 2 1 2, x x x x 是函数 f x 的两个极值点,证明:
2 12ln f x f x a . 【解析】(1)证明:由题意得 1 1e , 0exf x a xx , 令 1 1e , 0exg x f x a xx , 则 21 1eexg xx 在 0, 上递增,且 1 0g , 当 0,1 x 时, 0, g x g x 递减;当 1, x 时, 0, g x g x 递增, ∴ min1 2 0 g x g a , ∵ 111e 0, 1 2 0ag g aa ,∴ 1 11,1 , 0 x g xa . 当 10, x x 时, 0, g x f x f x 递增; 当 1 ,1x x 时, 0, g x f x f x 递减, ∴1x x 是 f x 的极大值点. ∵ 11 ln 0, 1 2 01 lng a g aa ,∴ 2 21,1 ln , 0 x a g x . 当 21, x x 时, 0, g x f x f x 递减; 当 2 ,x x 时, 0, g x f x f x 递增, ∴2x x 是 f x 的极小值点. ∴ f x 在 0, 上有两个极值点. (2)证明:由(1)得1 211 1 ln x x aa ,且 1 20 g x g x ,
2 ∴2 10 x x , 2 12 2 11 1 2 1 21 11 1 ln , e e , 0ex xx x xa a ax x x x x . ∴ 2 122 1 2 111e e lnex xxf x f x a x xx = 22 11 2 11ln ln[ (1 ln )]xx x a a ax x x . 设 ( ) 1 ln ( 2) a a a a ,则1( ) 1 0 aa , ∴ ( ) a 在 2 a 时单调递减,则 ( ) (2) ln2 1 0 a . ∴ 1 lna a ,则2(1 ln ) a a a . ∴22 1( ) ( ) ln 2ln f x f x a a . 2.【天津市实验中学 2019 届高三第六次阶段考】已知函数21 1( ) ln2f x x a x xa ,其中 0 a . (1)当 2 a 时,求曲线 y f x 在点 1, 1 f 处切线的方程; (2)当 1 a 时,求函数 f x 的单调区间; (3)若10,2a ,证明对任意 1 2 1 21, ,12x x x x , 1 22 21 212f x f xx x恒成立. 【解析】(1)当 2 a 时,则函数2 21 1 1 5( ) 2 ln ln2 2 2 2f x x x x x x x , 则5 1( )2f x xx ,则25 1 1 5(1) 1 1 , (1) 1 1 ln1 22 2 2 2f f , 曲线 y f x 在点 1, 1 f 处切线的方程为1( 2) ( 1)2y x ,即 2 3 0 x y . (2)由函数21 1( ) ln2f x x a x xa ,则1( )1 1"( ) ( 0)x a xaf x x a xa x x , 令 "( ) 0 f x , x a ,1xa ,又 0 a , ①若 0 1 a ,1aa ,当 x 变化时, "( ) f x , ( ) f x 的变化情况如下表:
3 x
(0, ) a
a
1( , ) aa 1a 1( , )a
"( ) f x
+ 0 - 0 + ( ) f x
极大值
极小值
所以( ) f x 在区间 (0, ) a 和1( , )a 内是增函数,在1( , ) aa内是减函数. ②若 1 a ,1aa ,当 x 变化时, "( ) f x , ( ) f x 的变化情况如下表:
x
1(0, )a 1a 1( , ) aa a
( , ) a
"( ) f x
+ 0 - 0 + ( ) f x
极大值
极小值
所以( ) f x 在1(0, )a和 ( ,) a 内是增函数,在1( , ) aa内是减函数. (3)因102a ,所以 ( ) f x 在1,12 内是减函数,又1 2x x , 不妨设1 20 x x ,则 1 2f x f x ,2 21 2x x . 于是 1 22 21 212f x f xx x,等价于 2 21 2 1 21 12 2f x f x x x , 即 2 21 1 2 21 12 2f x x f x x , 令21 1( ) ( ) ln ( 0)2g x f x x x a x xa , 因1 1"( ) g x ax a 在1,12 内是减函数, 故1 1 1"( ) " 2 2 2 02g x g a aa a ,从而 ( ) g x 在1,12 内是减函数,
4 ∴对任意1 2112x x ,有 1 2g x g x ,即 2 21 1 2 21 12 2f x x f x x , ∴当10,2a 时,对任意 1 2 1 21, ,12x x x x , 1 22 21 212f x f xx x恒成立. 3.【内蒙古 2019 届高三高考一模】已知函数 2 1 ( ) ( ) 2ln f x ax bx x a R . (1)当 0 b 时,讨论函数( ) f x 的单调区间; (2)当1 x y e 时,求证:
ln( 1) ln( 1)x ye y e x . 【解析】(Ⅰ)当 0 b 时,2( ) 2 f x ax 2( 1) axx, ( 0) x , 当 0 a 时, ( ) 0 f x 在 (0, ) 上恒成立. 函数( ) f x 在 (0, ) 单调递减; 当 0 a 时,由 ( ) 0 f x 得10 xa ,由 ( ) 0 f x 得1xa , ( ) f x 的单调递减区间为10,a ,单调递增区间为1,a , 综上,当 0 a 时,( ) f x 的单调递减区间为 (0, ) ,无单调递增区间, 当 0 a 时,( ) f x 的单调递减区间为10,a ,单调递增区间为1,a . (II)证明:1 x y e , 1 1 x y e ,即 ln( 1) ln( 1) 1 x y , 欲证 ln( 1) ln( 1)x ye y e x . 即证明ln( 1) ln( 1)x ye ex y , 令 ( )ln( 1)xeg xx, 则21ln( 1)1( )ln ( 1)xe xxg xx ,显然函数1( ) ln( 1)1h x xx 在 ( 1, ) e 上单调递增, 1( ) 1 0 h xe ,即 ( ) 0 g x , ( ) g x 在 ( 1, ) e 上单调递增, 1 x y e 时, ) ( ) ( x g g y ,即ln( 1) ln( 1)x ye ex y ,
5 当 1 x y e 时, ln( 1) ln( 1)x ye y e x 成立. 4.设函数 ( ) ln ( 1)xf x x a x e ,其中 a R . (1)若 0 a ,讨论 f x 的单调性; (2)若10 ae , (i)证明 f x 恰有两个零点 (ii)设0x 为 f x 的极值点,1x 为 f x 的零点,且1 0x x ,证明0 13 2 x x . 【解析】(1)解:由已知,( ) f x 的定义域为 (0, ) , 且21 1"( ) [ ( 1) ]xx xax ef x ae a x ex x , 因此当 0 a 时,21 0xax e ,从而 "( )0 f x , 所以( ) f x 在 (0, ) 内单调递增. (2)证明:(i)由(I)知,21"( )xax ef xx , 令2( ) 1xg x ax e ,由10 ae ,可知 ( ) g x 在 (0, ) 内单调递减, 又 (1) 1 0 g ae ,且2 21 1 1 1(ln ) 1 (ln ) 1 (ln ) 0 g aa a a a , 故 ( ) 0 g x 在 (0, ) 内有唯一解, 从而 "( ) 0 f x 在 (0, ) 内有唯一解,不妨设为0x , 则011 ln xa ,当0(0, ) x x 时,0( ) ( )"( ) 0g x g xf xx x , 所以( ) f x 在0(0, ) x 内单调递增; 当0( , ) x x 时,0( ) ( )"( ) 0g x g xf xx x , 所以( ) f x 在0( , ) x 内单调递减, 因此0x 是 ( ) f x 的唯一极值点. 令 ( ) ln 1 h x x x ,则当 1 x 时,1"( ) 1 0 h xx ,故 ( ) h x 在 (1, ) 内单调递减, 从而当 1 x 时, ( ) (1) 0 h x h ,所以 ln 1 x x ,
6 从而1ln1 1 1 1 1 1(ln ) lnln (ln 1) lnln ln 1 (ln ) 0af a e ha a aa a a a , 又因为0( ) (1) 0 f x f ,所以 ( ) f x 在0( , ) x 内有唯一零点, 又( ) f x 在0(0, ) x 内有唯一零点 1,从而, ( ) f x 在 (0, ) 内恰有两个零点. (ii)由题意,01"( ) 0( ) 0f xf x ,即01201 11ln ( 1)xxax ex a x e , 从而1 0 11201lnx xxx ex,即1 020 11ln1x xx xex, 因为当 1 x 时, ln 1 x x ,又1 01 x x ,故1 0220 101( 1)1x xx xe xx , 两边取对数,得1 020ln lnx xe x , 于是0 1 0 02ln 2( 1) x x x x ,整理得0 13 2 x x , 5.【安徽省 1 号卷 A10 联盟 2019 届高考最后一卷】已知函数, 1ln 1 , f x m x m Rx
(1)若函数 f x 有 2 个零点,求 m 的取值范围; (2)若 21g x f x xx 有两个极值点1 2, x x ,且1 2x x ,求证: 211ln22g xx
【解析】(1)令 1ln 1 0 f x m xx ,故 1ln 1 m xx
若 0 m ,函数 f x 无零点,不合题意 则 0 m
1ln 1 x xm
令 ln 1 h x x x , 1,0 0, x
则 ln 11xh x xx 当 1,0 x 时, ln 1 0 x , 01xx
0 h x
当 0, x 时, ln 1 0 x , 01xx
0 h x
作出函数 h x 的图像如图所示:
7
则10m 时, h x 与1ym 有两个交点 即 0 m 时, f x 有 2 个零点 即 m 的取值范围为 0,
(2)由题意得:
2 21ln 1 g x f x x m x xx , 1,0 0, x
则 22 21x x mg xx 令 22 2 t x x x m
g x 有两个极值点
4 8 01 0112 2mt mba ,解得:102m
则1 2, x x 是方程 0 t x 的两根
1 21 x x ,22 22 2 0 x x m
21 1 22 2mx 且22 22 2 m x x
2102x
2 22 2 221 22 2 ln 11x x x xg xx x 令 2 22 2 ln 11x x x xk xx ,1,02x 则 222ln 11xk x xx , 232 6 21x xk xx
8 142k , 0 2k
01,02x ,使得 00 k x
故当01,2x x 时, 0 k x ;当 0 ,0x x 时, 0 k x
即 k x在01,2x 上单调递减;在 ,0x 0 上单调递增 又 0 0k ,11 2ln2 02k 当1,02x 时, 0 k x
函数 k x 在1,02 上单调递增
1 10 ln22 2k k x k 即 211ln22g xx
6.【黑龙江省哈尔滨市第三中学 2019 届高三第二次模拟】已知函数 ( ) ln( )xf x e x m ,其中 1 m . (1)设 0 x 是函数( ) f x 的极值点,讨论函数 ( ) f x 的单调性; (2)若 ( ) y f x 有两个不同的零点1x 和2x ,且1 20 x x , (i)求参数 m 的取值范围; (ii)求证:2 12 1ln( 1) 1x xe x x e . 【解析】(1)
1"xf x ex m , 若 0 x 是函数( ) f x 的极值点,则 1" 0 1 0 fm ,得 1 m ,经检验满足题意, 此时 1"1xf x ex , " f x 为增函数, 所以当 ( 1,0), "( ) 0 x f x ,( ) f x 单调递减; 当 (0, ), "( ) 0 x f x ,( ) f x 单调递增 (2)(i)
1 m , 1"xf x ex m , 记 " h x f x ,则 21" 0xh x ex m ,
9 知 " f x 在区间 , m 内单调递增. 又∵ 1" 0 1 0 fm , 1" 1 1 0mf m e , ∴ " f x 在区间 1 ,0 m 内存在唯一的零点0x , 即 0001" 0xf x ex m ,于是001xex m, 0 0ln x x m . 当0m x x 时, " 0, f x f x 单调递减; 当0x x 时, " 0, f x f x 单调递增. 若 ( ) y f x 有两个不同的零点1x 和2x ,且1 20 x x , 易知, ( ) , , ( ) x m f x x f x ,所以 (0) 1 ln 0 f m ,解得 m e . (ii)当 m e 时有 ( ) ln( )xf x e x e ,令 ( ) ln( ) 0xf x e x e . 由(i)中的单调性知,存在3( ) (0) 0 f x f ,当3( ,0), ( ) 0 x x f x . 1 1 1( 1) ln( 1) ln( 1) ln1.7 ln 02 2 1.7ef e ee ,所以31 x . 下证当 m e 时,11 x . 由 ( ) ln( ) ln( )x xf x e x m e x e , 所以3 33 3 3( ) ln( ) ln( ) 0x xf x e x m e x e , 由(i)知,当1 2( , ), ( ) 0 x x x f x ,得1 31 x x .. 所以2 11 x x ,令2 11 t x x 要证2 12 1ln( 1) 1x xe x x e ,即证 ln( 1) 1te t e . 令1( ) ln( 1), "( )1t th t e t h t et 单调递增,且1"(1) 02h e , 所以 "( ) 0, ( ) h t h t 单调递增,所以 ( ) (1) ln2 1 h t h e e .得证. 7.【四川省绵阳市 2019 届高三下学期第三次诊断】已知函数 21f x x axlnx ax 2 a R2 有两个不同的极值点 x 1 ,x 2 ,且 x 1 <x 2 . (1)求实数 a 的取值范围; (2)求证:x 1 x 2 <a 2 .
10 【解析】(1)∵函数 21f x x xlnx x 2 R2a a a ,∴x>0,f′(x)=x-alnx, ∵函数 21f x x xlnx x 2 R2a a a 有两个不同的极值点 x 1 ,x 2 ,且 x 1 <x 2 . ∴f′(x)=x-alnx=0 有两个不等根, 令 g(x)=x-alnx,则 g" x 1xa =xxa ,(x>0), ①当 a≤0 时,得 g′(x)>0,则 g(x)在(0,+∞)上单调递增, ∴g(x)在(0,+∞)上不可能有两个零点. ②当 a>0 时,由 g′(x)>0,解得 x>a,由 g′(x)<0,解得 0<x<a, 则 g(x)在(0,a)上单调递减,在(a,+∞)上单调递增, 要使函数 g(x)有两个零点,则 g(a)=a-alna<0, 解得 a>e,∴实数 a 的取值范围是(e,+∞). (2)由 x 1 ,x 2 是 g(x)=x-alnx=0 的两个根, 则2 21 1lnx xlnx xaa ,两式相减,得 a(lnx 2 -lnx 1 )=x 2 -x 1 ), 即 a=2 12 1x xlnx lnx,即证 x 1 x 2 <22 1221(x x )x(ln )x, 即证222 2 11 2 1x (x x )(ln )x x x =2 11 2x x2x x , 由 x 1 <x 2 ,得21xx=t>1,只需证 ln 2 t-t-12 0t , 设 g(t)=ln 2 t-t-12t ,则 g′(t)=22 1lnt 1t t =1 12lnt tt t , 令 h(t)=2lnt-t+t1,∴h′(t)=22 11t t =-(11t )
2 <0, ∴h(t)在(1,+∞)上单调递减,∴h(t)<h(1)=0, ∴g′(t)<0,即 g(t)在(1,+∞)上是减函数,∴g(t)<g(1)=0, 即 ln 2 t<t-2+t1在(1,+∞)上恒成立,∴x 1 x 2 <a 2 .
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