格物学 第五章 一元函数的导数及其应用5.2 导数的运算

导数的四则运算法则-5.2 导数的运算知识点课后进阶自测题解析-安徽省等高二数学选择必修,平均正确率50.0%

2025-06-22
导数的四则运算法则-5.2 导数的运算知识点课后进阶自测题解析-安徽省等高二数学选择必修,平均正确率50.0%
1、['正弦(型)函数的单调性', '导数的四则运算法则', '基本初等函数的导数', '导数与单调性', '利用导数讨论函数单调性']

正确率40.0%已知函数$$f \left( \begin{matrix} {x} \\ {x} \\ \end{matrix} \right) \ =\operatorname{s i n} \ ( \begin{matrix} {2 x} \\ {+\frac{\pi} {1 2}} \\ \end{matrix} ) \, \ f^{\prime} \left( \begin{matrix} {x} \\ {x} \\ \end{matrix} \right)$$是$${{f}{(}{x}{)}}$$的导函数,则函数$$y=2 f ~ ( \textbf{x} ) ~+f^{\prime} ~ ( \textbf{x} )$$的一个单调递减区间是(

A

A.$$[ \frac{\pi} {1 2}, ~ \frac{7 \pi} {1 2} ]$$

B.$$[-\frac{5 \pi} {1 2}, ~ \frac{\pi} {1 2} ]$$

C.$$[-\frac{\pi} {3}, \ \frac{2 \pi} {3} ]$$

D.$$[-\frac{\pi} {6}, \ \frac{5 \pi} {6} ]$$

2、['函数奇偶性的应用', '简单复合函数的导数', '导数的四则运算法则', '导数与单调性', '利用导数讨论函数单调性', '不等式比较大小']

正确率19.999999999999996%已知定义在$${{R}}$$上的函数$${{f}{(}{x}{)}}$$满足$$f ( x )=f (-x )$$,且当$$x \in(-\infty, 0 ]$$时,$$f ( x )+x f^{\prime} ( x ) < 0$$成立,若$$a=( 2^{0. 1} ) f ( 2^{0. 1} ), b=( \operatorname{l n} 2 ) f ( \operatorname{l n} 2 ), c=( \operatorname{l o g}_{2} \frac1 8 ) f ( \operatorname{l o g}_{2} \frac1 8 )$$
,则$$a, ~ b, ~ c$$的大小关系是

B

A.$$a > b > c$$

B.$$c > b > a$$

C.$$c > a > b$$

D.$$a > c > b$$

3、['简单复合函数的导数', '导数的四则运算法则', '基本初等函数的导数', '导数与单调性', '不等式比较大小', '二次函数的图象分析与判断']

正确率60.0%已知函数$$f \left( x \right)=x^{2}+2 x f^{\prime} \left( 1 \right)$$,则$${{f}{{(}{−}{1}{)}}}$$与$${{f}{{(}{1}{)}}}$$的大小关系是(

B

A.$$f \left(-1 \right)=f \left( 1 \right)$$

B.$$f \left(-1 \right) > f \left( 1 \right)$$

C.$$f \left(-1 \right) < f \left( 1 \right)$$

D.不能确定

4、['导数的四则运算法则', '基本初等函数的导数', '函数求值', '二次函数的图象分析与判断']

正确率40.0%如图,下面四个图象中,若有函数$$f \left( x \right)=\frac{1} {3} x^{3}+a x^{2}+\left( a^{2}-1 \right) x+1 \left( a \in R \right)$$的导函数$$y=f^{'} ( x )$$的图象,则$$f (-1 )=$$

C

A.$$- \frac{1} {3}$$

B.$$\frac{1} {3}$$

C.$$- \frac{1} {3}$$或$$\frac{5} {3}$$

D.$$\frac{1} {3}$$或$$\frac{5} {3}$$

5、['导数的四则运算法则', '导数与最值', '利用导数讨论函数单调性', '函数的单调区间']

正确率60.0%函数$$f \ ( \textbf{x} ) \ =\frac{e^{x}} {x} \ ( \textbf{x} > 0 )$$的最小值是(

D

A.$$e^{-1}$$

B.$${{1}}$$

C.$${{e}^{2}}$$

D.$${{e}}$$

6、['导数的四则运算法则', '基本初等函数的导数', '函数求值']

正确率60.0%已知$$f ( x )=e^{x}-e^{-x}, \, \, f^{\prime} ( x )$$是$${{f}{(}{x}{)}}$$的导函数,则$$f^{\prime} ( 2 )=( ~ ~ )$$

B

A.$${{0}}$$

B.$$e^{2}+e^{-2}$$

C.$$e^{2}-e^{-2}$$

D.$${{1}}$$

7、['简单复合函数的导数', '导数的四则运算法则', '利用导数求曲线的切线方程(斜率)', '导数的几何意义']

正确率60.0%曲线$$y=-x^{3}+2 x+3$$在点$$( 1, 4 )$$处的切线方程为$${{(}{)}}$$

A

A.$$x+y-5=0$$

B.$$x-y+3=0$$

C.$$\sqrt3 x+y-4+\sqrt3=0$$

D.$$\sqrt{3} x-y+4-\sqrt{3}=0$$

8、['导数的四则运算法则', '利用导数求曲线的切线方程(斜率)']

正确率60.0%函数$$f \left( \begin{matrix} {x} \\ \end{matrix} \right)=\frac{2 x-5} {x^{2}+1}$$的图象在$$( 0, ~ f ( 0 ) ~ )$$处的切线斜率为(

D

A.$$\frac{1} {2}$$

B.$$- \frac{1} {2}$$

C.$${{−}{2}}$$

D.$${{2}}$$

9、['导数的四则运算法则', '导数与最值', '导数与极值']

正确率60.0%已知函数$$f ( x )=-x^{3}+a x^{2}-4$$在$${{x}{=}{2}}$$处取得极值,若$$m \in[-1, ~ 1 ],$$则$${{f}{(}{m}{)}}$$的最小值为(

A

A.$${{−}{4}}$$

B.$${{−}{2}}$$

C.$${{0}}$$

D.$${{2}}$$

10、['导数的四则运算法则', '利用导数讨论函数单调性']

正确率40.0%已知$$f^{\prime} ( x )$$是函数$${{f}{(}{x}{)}}$$的导函数,且对任意的实数$${{x}}$$都有$$f^{\prime} ( x )=e^{x} ( 2 x+3 )+f ( x ) ( e$$是自然对数的底数$$), ~ f ( 0 )=1$$,若不等式$$f ( x )-k < 0$$的解集中恰有两个整数,则实数$${{k}}$$的取值范围是(

C

A.$$[-\frac{1} {e}, 0 )$$

B.$$\left[-\frac{1} {e^{2}}, 0 \right]$$

C.$$(-\frac{1} {e^{2}}, 0 ]$$

D.$$\left(-\frac{1} {e^{2}}, 0 \right)$$

1. 解析:

首先,题目给出的函数是 $$f(x) = \sin(2x + \frac{\pi}{12})$$,其导数为 $$f'(x) = 2\cos(2x + \frac{\pi}{12})$$。我们需要分析函数 $$y = 2f(x) + f'(x)$$ 的单调性。

将 $$f(x)$$ 和 $$f'(x)$$ 代入得:

$$y = 2\sin(2x + \frac{\pi}{12}) + 2\cos(2x + \frac{\pi}{12})$$

可以化简为:

$$y = 2\sqrt{2}\sin(2x + \frac{\pi}{12} + \frac{\pi}{4}) = 2\sqrt{2}\sin(2x + \frac{\pi}{3})$$

求导数:

$$y' = 4\sqrt{2}\cos(2x + \frac{\pi}{3})$$

单调递减区间满足 $$y' \leq 0$$,即 $$\cos(2x + \frac{\pi}{3}) \leq 0$$。解得:

$$2x + \frac{\pi}{3} \in \left[\frac{\pi}{2} + 2k\pi, \frac{3\pi}{2} + 2k\pi\right]$$

取 $$k = 0$$,得 $$x \in \left[\frac{\pi}{12}, \frac{7\pi}{12}\right]$$,对应选项 A。

答案:A

2. 解析:

题目条件表明 $$f(x)$$ 是偶函数,且当 $$x \leq 0$$ 时,$$f(x) + xf'(x) < 0$$。可以构造函数 $$g(x) = xf(x)$$,其导数为:

$$g'(x) = f(x) + xf'(x)$$

当 $$x \leq 0$$ 时,$$g'(x) < 0$$,说明 $$g(x)$$ 在 $$(-\infty, 0]$$ 上单调递减。由于 $$f(x)$$ 是偶函数,$$g(x)$$ 是奇函数,因此在 $$[0, +\infty)$$ 上 $$g(x)$$ 单调递减。

比较 $$a = 2^{0.1}f(2^{0.1})$$,$$b = \ln 2 f(\ln 2)$$,$$c = \log_2 \frac{1}{8} f(\log_2 \frac{1}{8}) = -3f(-3)$$。

由于 $$2^{0.1} > \ln 2 > 0$$,且 $$g(x)$$ 在 $$[0, +\infty)$$ 单调递减,故 $$a < b$$。又因为 $$g(-3) = -3f(-3) = g(3)$$,而 $$3 > 2^{0.1}$$,故 $$c > b > a$$。

答案:B

3. 解析:

函数为 $$f(x) = x^2 + 2x f'(1)$$。首先求导数:

$$f'(x) = 2x + 2f'(1)$$

在 $$x = 1$$ 处:

$$f'(1) = 2(1) + 2f'(1) \Rightarrow f'(1) = -2$$

因此,$$f(x) = x^2 - 4x$$。计算 $$f(-1)$$ 和 $$f(1)$$:

$$f(-1) = (-1)^2 - 4(-1) = 5$$

$$f(1) = (1)^2 - 4(1) = -3$$

故 $$f(-1) > f(1)$$。

答案:B

4. 解析:

函数为 $$f(x) = \frac{1}{3}x^3 + ax^2 + (a^2 - 1)x + 1$$,导数为:

$$f'(x) = x^2 + 2ax + (a^2 - 1)$$

观察导函数图像,发现其在 $$x = 0$$ 和 $$x = 2$$ 处有零点,故:

$$f'(0) = a^2 - 1 = 0 \Rightarrow a = \pm 1$$

$$f'(2) = 4 + 4a + a^2 - 1 = 0 \Rightarrow a^2 + 4a + 3 = 0 \Rightarrow a = -1 \text{ 或 } -3$$

结合两者,$$a = -1$$。代入 $$f(x)$$ 计算 $$f(-1)$$:

$$f(-1) = -\frac{1}{3} + 1 + 0 + 1 = \frac{5}{3}$$

但若 $$a = 1$$,则 $$f'(2) \neq 0$$,不满足图像条件。因此唯一解为 $$a = -1$$。

答案:D

5. 解析:

函数为 $$f(x) = \frac{e^x}{x}$$,求导数:

$$f'(x) = \frac{e^x x - e^x}{x^2} = \frac{e^x (x - 1)}{x^2}$$

令 $$f'(x) = 0$$,得 $$x = 1$$。当 $$x \in (0, 1)$$ 时 $$f'(x) < 0$$,当 $$x \in (1, +\infty)$$ 时 $$f'(x) > 0$$,故 $$x = 1$$ 是最小值点。

最小值为 $$f(1) = e$$。

答案:D

6. 解析:

函数为 $$f(x) = e^x - e^{-x}$$,导数为:

$$f'(x) = e^x + e^{-x}$$

因此,$$f'(2) = e^2 + e^{-2}$$。

答案:B

7. 解析:

曲线为 $$y = -x^3 + 2x + 3$$,导数为:

$$y' = -3x^2 + 2$$

在点 $$(1, 4)$$ 处的斜率为:

$$y'(1) = -3(1)^2 + 2 = -1$$

切线方程为:

$$y - 4 = -1(x - 1) \Rightarrow x + y - 5 = 0$$

答案:A

8. 解析:

函数为 $$f(x) = \frac{2x - 5}{x^2 + 1}$$,导数为:

$$f'(x) = \frac{2(x^2 + 1) - (2x - 5)(2x)}{(x^2 + 1)^2} = \frac{2x^2 + 2 - 4x^2 + 10x}{(x^2 + 1)^2} = \frac{-2x^2 + 10x + 2}{(x^2 + 1)^2}$$

在 $$x = 0$$ 处的导数为:

$$f'(0) = \frac{2}{1} = 2$$

答案:D

9. 解析:

函数为 $$f(x) = -x^3 + ax^2 - 4$$,导数为:

$$f'(x) = -3x^2 + 2ax$$

在 $$x = 2$$ 处取得极值,故:

$$f'(2) = -12 + 4a = 0 \Rightarrow a = 3$$

因此,$$f(x) = -x^3 + 3x^2 - 4$$。在区间 $$[-1, 1]$$ 上求最小值:

$$f'(x) = -3x^2 + 6x = -3x(x - 2)$$

在 $$[-1, 1]$$ 上 $$f'(x) \geq 0$$,故函数单调递增。最小值为 $$f(-1) = -(-1)^3 + 3(-1)^2 - 4 = 1 + 3 - 4 = 0$$。

答案:C

10. 解析:

题目给出微分方程 $$f'(x) = e^x (2x + 3) + f(x)$$,初始条件 $$f(0) = 1$$。解此方程:

将方程改写为:

$$f'(x) - f(x) = e^x (2x + 3)$$

积分因子为 $$e^{-x}$$,两边乘以积分因子得:

$$\frac{d}{dx}(f(x) e^{-x}) = 2x + 3$$

积分得:

$$f(x) e^{-x} = x^2 + 3x + C$$

由 $$f(0) = 1$$ 得 $$C = 1$$,故:

$$f(x) = e^x (x^2 + 3x + 1)$$

不等式 $$f(x) < k$$ 即 $$e^x (x^2 + 3x + 1) < k$$。分析整数解:

当 $$x = -1$$ 时,$$f(-1) = e^{-1} (1 - 3 + 1) = -\frac{1}{e}$$;

当 $$x = 0$$ 时,$$f(0) = 1$$;

当 $$x = 1$$ 时,$$f(1) = e(1 + 3 + 1) = 5e$$。

要使解集中恰有两个整数,需 $$-\frac{1}{e} \leq k < 0$$(解为 $$x = -1$$ 和 $$x = 0$$)。

答案:A

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