2021年2022年各地高考数学真题汇编:函数与导数解答题.pdf

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1、2021、2022年高考数学真题汇编:函数与导数解答题解答题1.(2 02 2,全国甲(文)T 20)已知函数/(x)=d 一工遥(%)=2+。,曲线y =/(x)在点(Xj(x j)处的切线也是曲线y =g(x)的切线.(1)若 X =-1 ,求 4;(2)求 a 的取值范围.2.(2 02 2 全国甲(理)T 21)已 知 函 数=nx+x-a.X(1)若/(x 0,求 a 的取值范围;(2)证明:若/(x)有两个零点对电,则环玉L3.(2 02 2 全国乙(文)T 20)己知函数/(x)=公一工一(。+l)l n x.x(1)当a=O时,求/(%)的最大值;(2)若/(*)恰有一个零点,

2、求 a 的取值范围.4.(2 02 2.全国乙(理)T 2 1)已知函数/(x)=l n(l +x)+ax e 7(1)当a=l 时,求曲线y =/(x)在点(0,/(0)处的切线方程;(2)若/(%)在区间(-1,0),(0,内)各恰有一个零点,求 a 的取值范围.5.(2 02 2 新高考I 卷 T 22)已知函数/(x)=e*-ox 和 g(x)=o r-l n x 有相同 最小值.(1)求“;(2)证明:存在直线y =b,其与两条曲线y =/(x)和 y =g(x)共有三个不同的交点,并且从左到右的三个交点的横坐标成等差数列.6.(2 02 2 新高考口卷 T 22)已知函数/(x)=

3、x e e .(1)当a=l 时,讨论/(x)的单调性;(2)当x 0 时,/(%)l n(n +l).7.(2 02 2 北京卷T 20)已知函数八 幻=,l n(l+x).(1)求曲线y =f(x)在点(0,7(0)处 切线方程;(2)设 g(x)=7(x),讨论函数g(x)在 0,+8)上的单调性;(3)证明:对任意的 s/w(0,+8),有/(.+,)/(s)+/Q).8.(2 02 2 浙江卷 T 22)设函数/(x)=+l n x(x 0).lx(1)求/(x)的单调区间;(2)已知,曲线y =/(x)上不同的三点(%,/(),(2,/(%2),(工 3,/(*3)处的切线都经过点

4、(4 6).证明:(i)若a e,则0 b /(a);IE2 e-a 1 1 2(ii)若 0。e,不 v%,则,2 1-e 6 e-x x3 a6 -。(注:e =2.718 2 8是自然对数底数)9.(2 02 1.全国)已知函数=I n x).(1)讨论/(x)的单调性;(2)设。,匕为两个不相等的正数,且/2 1n a-al n 0=a-b,证明:2 +a10.(2 02 1全国(文)设函数/(x)=a、2+t z x-3 1n x +l ,其中 a().(1)讨论/(x)的单调性;(2)若y =/(x)的图像与x轴没有公共点,求 的取值范围.l,函数/(x)=a*-bx +e 2(x

5、 e R)(1)求函数/(x)的单调区间;(2)若对任意人2 e?,函数/(x)有两个不同的零点,求。的取值范围;(3)当a=e时,证明:对任意0 e 4,函数/(x)有两个不同的零点占,吃 ,bnb/满足(注:e =2.718 2 8 是自然对数的底数)12.(2021全国(理)已知。0且a/1,函数/(x)=(x0).ax(1)当a=2时,求/(x)的单调区间;(2)若曲线y=/(x)与直线y=l有且仅有两个交点,求a的取值范围.13.(2021.全国(理)设函数“X)=ln(a x),已知x=0是函数y=犷(力 的极值点.(1)求 a;x+/(x)(2)设函数g(x)=771.证明:g(

6、x)0,4 2 4解得一,x0 或 xl,3令(x)0,解得或O X 0,再利用导数即可得证.【小 问1详解】Ax)的定义域为(0,+8),令/(x)=0,得 x=l当 x e(0,1),/(x)0,/(x)单调递增/(x)/(I)=e+1 -a,若/(x)2 0,则 e+1-aNO,即 aWe+1所以的取值范围为(-8,e+l【小问2详解】由题知,/(x)一个零点小于1,一个零点大于1不妨设不11要证斗因为X|,6。1),即 证/(百)/X2 kX2 71因为,(X|)=/(W),即证X2 J0即证-lnx+x-x ev-Inx 0,XG(1,+O O)x x即证史一 J 2 lnx垢4 。

7、x _ 2(x/e%下面证明x l时,-xex 0,lnx-x一一 1,x(1 A(1 1则 gx)=p-Je-ev+xexr i V eA D x-(eI x x J 冗 x设(x)=(xl),9(x)=(g _所以9(x)9(l)=e,而 1 0所 以 史 0,所以g(x)0X所以g(x)在(1,+C。)单调递增e 1即 g(x)g(l)=0,所以x ev X令 h(x)-1nx1、1 1 1 2 x-x2-(幻=J 1+2 =0 2x 2 k x)2 x所以(x)在(1,y)单调递减即/z(x)力(1)=0,所以j e*3 I f 1综上,-x cA-2 I n x x【口小单-小-4

8、1 x-)x x)I x)、x7:卜=、。0L”o2 x24)0,所以玉工2 1 调性,求得函数的极值,即可得解.x3.【答案】(1)-1(2)(0,-KQ)【解析】【分析】(1)由导数确定函数的单调性,即可得解;(2)求导得广(同=3-1)2(1),按照。40、0 6Z1 结合导数讨论函数的单【小 问1详解】当a =0时,/(%)=-l nx,x 0,则/=J=,X X X X当x e(0,1)时,#(x)0,“X)单调递增;当x e(l,+o o)时,/x)0 ,则 r(x)=a +-=3 四%。,x x x x当时,a x-l 0,所以当x 0,l)时,/0,/(x)单调递增:当x e(

9、l,+8)时,/彳x)0,/(x)单调递减;所以,()3=/(1)=。1 0,此时函数无零点,不合题意;当 0 a 1,在(0,1),(:,+8)上,fx)0,单调递增;在(1,5)上,,%x)0,/(x)单调递减;又/=-1 1时,-0,x)单调递增;在()上,户 )0,又/U=T-a +(a +l)l na,当 趋近正无穷大时,/(士 趋近负无穷,所以/(x)在(0)有一个零点,在(:,+()无零点,所以/(力 有唯一零点,符合题意;综上,a的取值范围为(0,+8).4.【答案】(1)y =2 x(2)【解析】【分析】(1)先算出切点,再求导算出斜率即可(2)求导,对。分类讨论,对x分(-

10、l,0),(0,-Ko)两部分研究【小 问1详解】/(x)的定义域为(-1,+8)X当 a =l 时,/(x)=l n(l +x)+-r,/(0)=0,所以切点为(0,0)e1 1 _ rf(x)=-+Y,/(0)=2,所以切线斜率为21 +x e所以曲线y =/(x)在点(0,/(0)处的切线方程为y =2 x【小问2详解】/(x)=l n(l +x)+e/(1)+硬3 3小玛1 +x ev(l+x)ex设 g(x)=e*+a(l x 2)1 若 a 0,当 x e(1,0),g(x)=e*+a(1 f)o,即八%)0所以f M在(-1,0)上单调递增,/(x)0所以g(x)在(0,+8)上

11、单调递增所以g(x)g(0)=1 +a.0,即f(x)0所以f(x)在(0,+o o)上单调递增,f (x)/(O)=0故f M在(0,+o o)上没有零点,不合题意3 若。0,所以 g(x)在(0,+a)上单调递增g(0)=l +a 0所以存在m e(0,1),使得g(m)=0,即f(m)=0当 x e(0,m),f(x)0 J(x)单调递增所以当xe。附 J(x)+co,f(x)T+0 0所以/(x)在(m,y o)上有唯一零点又(0,m)没有零点,即f(x)在(0,+8)上有唯一零点(2)当 x e(-1,0),g(x)=e*+a (1 -炉)设 (x)=g (x)=e*-laxh(x)

12、=e*-2 a 0所以g(x)在(-1,0)单调递增g(-l)+2 a 0e所以存在 e(1,0),使得g()=0当x e(-l,),g(x)O,g(x)单调递增 g(x)g(0)=l +a 0e所以存在 f e(-l,n),使得 g(t)=0,即 f(t)=0当x e(-1,/),/(x)单调递增,当x e(f,0),/(x)单调递减有了 1,/(X)0 0而/(0)=0,所以当 x e 亿 0),/(x)()所以f(x)在(1/)上有唯一零点,0)上无零点即f(x)在(-1,0)上有唯一零点所以。0,此时/(x)无最小值,故。0.8(%)=0 -1 1 1%的定义域为(0,+8),而g(x

13、)=a-4=竺x x当x l na时,f(x)l na时,f M 0,故在(I na,欣)上为增函数,故/(0向=/(l na)=a-a l na.当0 c x,时,g(x)0,故g(x)在,,+cc上为增函数,a a)故 g(X)mi n=g(L =l _l n.a)a因为f M =e-a x和g(x)=以T n x有相同的最小值,1a-1故l-l n=a-a l n Q,整理得到-=lna f 其中Q0,a1 +ai2 1 -a2-1设 g(。)=:-l na,a 0,则 g S)=-一一 二 -0,1 +a (1 +Q)a a(l +)故g(。)为(,+。)上的减函数,而g(l)=。,故

14、g()=0的唯一解为a =l,故:=l na的解为a =l.综上,a=l.【小问2详解】由(1)可得/(x)=e*-x和g(x)=x-l nx的最小值为l-l nl =l-l n;=l.当b l时,考虑e*-x =b的解的个数、x l nx =b的解的个数.S(x)=e x h,Sf(x)el 1,当尤 0时,S(x)0时,S,(x)0,故S(x)在(-8,0)上为减函数,在(0,+8)上为增函数,所以 S(x L=S(0)=l 方0,S(t)=-2 b,设e)=e-2 ,其中/?1,则/()=e-20,故M在(1,+8)上为增函数,故 (l)=e-2 0,故S(b)0,故S(x)=eX-x

15、A有两个不同的零点,即e=x =。的解的个数为2.设T(x)=x-l nx-Z?,T,(x)=-,当0 x l时,T)1 时,r(x)o,故T(x)在(0,1)上为减函数,在(1,转)上为增函数,所以 T(x L=T(l)=l0,T(e)=e-2/?0,T(x)=x-l nx-匕有两个不同的零点即x-l nx =Z?的解的个数为2.当6=1,由(1)讨论可得x-l nx =Z?、e-x =Z?仅有一个零点,当方1.设(x)=e*+In x-2x ,其中 x 0,故(x)=e+!-2,X设s(x)=e*-x-1,%0,则s(x)=e*-l 0,故s(x)在(0,+8)上为增函数,故s(x)s(0

16、)=0即e*x+l,所以(x)x+-l N 2-l 0,所以(x)在(0,+o 5)上为增函数,1 _ 7?而/?=e_ 20,/2()=ee,-3-r e-3-re e e故/z(x)在(O,+8)上有且只有一个零点与,1且:当。x x()时,/i(x)O BP ex-x x-l n x E P/(x)(H|Je*-x x l n A I(x)g(x),因此若存在直线y =b与曲线y =x)、y =g(x)有三个不同 交点,故0=/(%)=g(Xo)l,此时e*-x =b有两个不同的零点再,/(王O CX。),此时x-l n x =Z?有两个不同的零点工(),工4(0入0 1 1,xn=x,

17、b故 ,即 X+%=2%.X=x0-b6.【答案】/(X)的减区间为(8,0),增区间为(0,+8).(2)a -2(3)见解析【小 问1详解】当a =l时,/(x)=(x-l)ex,则r(x)=x e,当x 0时,fx)0,故/(x)的减区间为(-8,0),增区间为(0,+8).【小问2详解】设(x)=x ea v-e*+1,则/z(0)=0,又/2Z(x)=(1+a x)e -ev,设 g(x)=(l+tz x)e e*,贝I g,(x)=(2。+2x)e:,则g(0)=2a-l 0,因为g(x)为连续不间断函数,故存在x()e(,+8),使得Wx e(O,%(),总有g x)0,故g(x

18、)在(0,朝)为增函数,故g(x)g(0)=0,故(x)在(0,不)为增函数,故(x)(O)=-l,与题设矛盾.若0 0,总有l n(l +x)x成立,证明:设S(x)=l n(l+x)-x,故S,(x)=d l =F0,故S(x)在(0,+o o)上为减函数,故S(x)S(O)=O即l n(l +x)x成立.由上述不等式有十川迎+狗_e*e -e=e2a r-er 故/(x)WO总成立,即(x)在(0,+8)上为减函数,所以(%)(0)=-1.当a 40时,有(x)=e e+a x e 1 1+0=0,所以(x)在(0,+8)上为减函数,所以(x)0,总 有 起 夕 _/+1,r=e,x =

19、2In,/一 c故2n r产-1即2l n r f-l对任意的”1恒成立.t所以对任意的GN*,有21n整理得到:l n(+l)-l n In 2-In 1+In 3-In 2+In (H+1)-In H故不等式成立.7.【答案】(1)y =x(2)g(x)在 0,+8)上单调递增.(3)证明见解析【小 问1详解】解:因为/(x)=e*l n(l +x),所以 0)=0,即切点坐标为(0,0),又尸(x)=e(l n(l +x)+J),切线斜率/=/(0)=1.切线方程为:丫=%【小问2详解】解:因为8。)=/(幻=6(111(1+幻+/一),1 +X2 I所以 g (X)=ev(l n(l

20、+x)+-万),1 +x (1+x)2 1令 h(x)=l n(l +x)+-3,1 +X(1+X),1 2 2%2+1则(%)=-+-=-0,1 +x(1+x)2(1+4 (l +x)3在 0,+)上单调递增,/?(%)力(0)=10.g(x)o 在 0,+8)上恒成立,.g(x)0,+o。)上单调递增.【小问3详解】解:原不等式等价于f(s+t)-/(s)f(t)/(0),令机(x)=/(x+f)-/(x),(无,f0),即证机(x)m(0),m(x)=f(x+,)一 /(x)=ev+/l n(l +x +Z)e l n(l +x),em(x)=e l n(l +x +,)d-e v l

21、n(l +x)-=g(x +,)一g(x),1+x+r 1+x由(2)知且(幻=/0)=炉(111(1 +%)+一)在0,+00)上单调递增,1 +x,g(x +,)g(x),/.m (x)0.,*)在(0,+幻)上单调递增,又因为x,t0,:.m(x)m(O),所以命题得证.8.【答案】/(x)的减区间为(0,l j,增区间为(J,+(2)(i )见解析;(i i)见解析.【分析】(1)求出函数的导数,讨论其符号后可得函数的单调性.(2)(i)由题设构造关于切点横坐标的方程,根据方程有3个不同的解可证明不等式成立,,X,a 2(加一 13)(/一加+12)(i i)%=,=一 1,则题设不等

22、式可转化为4+4 2 -与-)-,%e m 36 根(G+A)-m+2 结合零点满足的方程进一步转化为In根+-一-0,利用导数可7 2(m +l)证该不等式成立.【小 问1详解】小)T+B22xx-2e当0 x ,fx)|,/彳)0,故/(x)的减区间为0,卜/(X)的增区间为|9,+812 7【小问2详解】(i)因为过(区。)有三条不同的切线,设切点为(4/(七)=1,2,3,故 了 (%)=/(%)(七 一 a),故方程/(x)-=/(x)(x-a)有3个不同的根,e(1 e、/x 1 e=T(x-e)(x-。),当0 x&时,g,x)0;当e x 0,故g(x)在(O,e),(a,+8

23、)上为减函数,在(e,a)上为增函数,因为g(x)有3个不同的零点,故g(e)0,Z 7 A整理得到:人 鼠+1110=/(),止 匕 时 b f (a)1|-F1 -|-F In 6/|-1 =-In ci 7 2(e J 2e 12a J 2e 2 2 2a设 (a)=三 I n a,则 (a)=W)上的减函数,故-lne=O,故0Z?一/(a)|一 1)(ii)当0 a e时,同(i)中讨论可得:故g(x)在(O,a),(e,+)。)上为减函数,在(a,e)上为增函数,不妨设X j x2 x3,则。玉 a e.,因为g(x)有3个不同的零点,故g(a)0,故(-l n e +Z7OK|-

24、a-a-1n a+h 0,le 2e2 7 2e a 2a2 T)2a整理得到:-F1 /?-bln。,2e 2e因为玉 工2工3,故。玉。工2?%3,a+e又 g(x)=l-Xea i,H-z In x+。,2x2设 上,a+exa+e-=WG(O,1),则方程 1 一e+-ln%+b=O 即为:x2xeZ 7r+r +lnz+/?=O 即为一(?+1),+5/+lnf+b=0,e e e记:=力2 3 ,X,x2 x3则4,4,4为(z+l),+万广+ln,+b=。有三个不同的根,m=1,G 西 ae-a即证2+6e2e e-Q即证:13-zw62,I+2 3 -m-m6口、13-wV 2

25、 1-m 八即证:U)+q J,i+3-+-J0,即证:(m-13)(m2 m+12)36m+q)而一(+1)a+In:+Z 7 0 且一(+1)&+q+In G +Z 7 =0,故11 14.1 1 1/3+曰(彳 _)_(加 +1)_/3)=0,-2 2 In f-In t,故4+1 2=x m m t1-13故即证:2 l n -g (;-13)(/n2-m +12)X-0即证:化+1)1町(-3乂疗-/+12)0k-72记 夕 的=(八1刖%1,则“=/卜一92 1 n l0,)k-(%T)V k)i 222设(&)=&2 1 ,则(左)=1 +二 _ _ -=0即d伏)0,k k k

26、 k k故 夕 在(1,+00)上为增函数,故夕(左)0(根),所以(Z+l)ln攵(w-13)(m2-W+12)(/n+l)ln/(m-13乂疗一加+12)k-72 m-1 72记 co(m)=In m H-,0 m 1,、)72(/n+l),(根1)-(3加 一20,49/+72)(2-1)一(3 加+3)72w(/+l)72/M(m+l)-所以6y(加)在(0,1)为增函数,故0(加)(1)=0,4.(w 13)(/n-zn+12)(m+lllnzn(m-13)(/W m+12)故 In m+-;-n,72(加+1)m-1 72故原不等式得证:9.【解析】函数的定义域为(0,+8),x

27、r(x)=l-ln x-l=-lnx,当xe(0,l)时,/r(x)0,当xe(l,+8)时,/(x)0,故/(x)的递增区间为(0,1),递减区间为(1,+8).(2)因为blna alnb=a人,故Z?(lna+1)=a(lnZ?+l),即、1=,a b故=设由(1)可知不妨设0 玉La J yb)a b因为x e(0,l)时,/(x)=x(l-lnx)0,xe(e,+oo)时,/(x)=x(l-lnx)0,故1 cZ 2,若 2 2,玉+2必成立.若 当 2 ,即证玉 2-,而0 2-/(2-赴),即证:%)/(2-),其中设 g(x)=/(x)-(2-x),l x 2,则g (x)=/

28、(X)+/(2-x)=-l n x-l n(2-x)=-l n x(2-x),因为 1 c x 2,故0 x(2-x)0,所以g (x)0,故g(x)在(1,2)为增函数,所以g(x)g =0,故/(x)/(2-x),即/()/(2-w)成立,所 以 玉+2成立,综上,玉+2成立.、e”人 l n a +1 In b+1 1 一.设尢2=比|,则,1,结合-=;,一 二%,7 =为 可得:a banXy(l-l n xl)=x2(l-l n x2),即:l l n玉-In x J ,故In%,要证:%+4 2 e,即证(r +l)%e,即证l n(r +l)+l n%1,即证:l n +l)+

29、-1,即证:(r-l)l n(/+l)f l n/c O,则 S()=l n a +l)+g _ l _ l n f =l n(l +;J _p先证明一个不等式:l n(x+l)4 x.1 _y设(x)=l n(x+l)x,贝=-1 =当一 1 c x 0;当x 0时,M(x)1时,+故S (f)0恒成立,故S(f)在。,+8)上为减函数,故S(/)S(1)=O,故(f-+1)/In f 0成立,即X+e成立.综上所述,2 卜 0,x 0,故2奴+3 0,当oxL时,ru)o;a a所以/(X)的减区间为(o,J ,增 区 间 为+8)(2)因为/(1)=+。+1 0且y =/(x)的图与x轴

30、没有公共点,所以y=/(x)的图象在x轴的上方,由(1)中函数的单调性可得/(x)min =/(:)=3-3 1 n =3 +3 1 n a ,故 3 +3 1 n a 0 即。一.e1 1【解析】(l)/(x)=a*-6 x+e 2,/(x)=a n a-b ,若Z?W 0,则/(x)=l n a-b 2 0,所以/(x)在R上单调递增;若/?0,当x e 18,1 0 g。V时,/(x)0,/(x)单调递增.综上可得,8 W 0时,f(x)在R上单调递增;匕 0时,函 数 的 单 调 减 区 间 为 单 调 增 区 间 为(l o g“3,+8I m a J I In af M有2个不同零

31、点O陵一灰+e 2=0有2个不同解O-加+e 2=0有2个不同的解,令f=x l n a,则d-+e2=0=-=e +c,/o,In。In a t汨/d+e?e+e)(-I)-/TU g)=-,g =-A-=-,t t r记(。=/(,一1)一/,/)=dQ l)+d.l=d.z 0,又(2)=0,所以,(0,2)时,h(t)0,b b则g 在(0 单 调 递 减,(2,y)单调递增,.L g(2)=g o 2e2,2,/.In 2 1 e4,%x 2注意到函数y=幺 土/在 区 间(0,2)上单调递减,在区间(2,+8)上单调递增,X八,2故菁 2%,又由 一-5,beXl+e1 2e2丁,

32、由、hnb e2 5一.e2要i止 X?-X j H-,八帝 In b H,2e b h+e2 1ex-J 丁 且 关 于 人 的 函 数g(b)=ln/?+1在人/上单调递增,2/2 所以只需证%ln-+一,(工2 5),4 2*-)2 c应 e 2 K只需证In e*-In二 一一齿(),x2 2 exex只需证In x-l n 2 0,2 exA-4 xv 5时为正,2 e 由于(x)=,+4 xex-4 ex=-+4 e-J C(x-l)0,故函数(x)单调递增,X X又/z(5)=In 5 ;In 2 =In-0 ,故/z(x)=In x-In 2 在 x 5 时为正,e 2 e e

33、从而题中的不等式得证.1 2.【解析】,/、X2,(222*7 2.2、In 2%2 (2-x l n 2)(1)当 a =2 时,f(x)=J(x)=-T2-=-不-,2 (2 J 42 9 2令/(%)=0得 彳=;7,当时,/(x)0,当=时,f(x)0,In 2 In 2 In 2函数/(x)在(。,白 上单调递增;*,+8)上单调递减;(2)f(x)=!ax=xa 幻1 1 =。1 1 1工0=,设 函 数8(无)=,ax x a x则 g (X)=L学,令 g (x)=o,得=6,在(O,e)内g(x)O,g(x)单调递增;在(e,+)上 g(x)O,g(x)单调递减;,g(x)3

34、 =g(e)=:又g(l)=O,当x趋近于+8时,g(x)趋近于0,所以曲线y=/(力 与直线y=1有且仅有两个交点,即曲线y=g(x)与直线y=-有两个交点的充分必要条件是。(生9L这即是0 g(a)y1=E(Q-X)H 又x =0是函数y=4(x)的极值点,所以y(O)=l n=O,解得a =l;(2)由(1)得 f(x)=l n(l x),g(x)%+_ x+l n(l r)xfx x l n(l-x),x l 且 x w O,/、x+l n(l x),、/、当 次(0,1)时,要 证 g(%)=-7-壮 0,l n(l-x)0 ,.x l n(l-x)工1。(1 一1),化简得x +(

35、l-x)l n(l-x)。;/、/、x+l n(l-、/、同理,当 X(ro,0)时,要证 g(九)=;-1,v x 0 ,/x l n(l-x).x l n(l-x)x l n(l-x),化简得工+(1-61 1 1(1 一 1)0;令 M x)=x +(l x)1 n(l x),再令.=1 一X,则 w(0,l)U(l,+o o),X=-t,令 g(r)=lT+nf,g(f)=-l +l n/+l =l n/,当,()/)时,g(x)v O,g(x)单减,假设g 能 取 到,则 g(l)=O,故 g(/)g(l)=O;当(1,+0 0)时,g(%)0,g(%)单增,假设g 能 取到,则 g(l)=。,故 g(f)g(l)=。;综上所述,g(x)=:;旨)1 在x e(-8,0)U(0,1)恒成立

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