格物学 第五章 一元函数的导数及其应用导数在研究函数中的应用

导数与单调性-导数在研究函数中的应用知识点考前进阶单选题自测题答案-浙江省等高二数学选择必修,平均正确率55.99999999999999%

2025-05-12
导数与单调性-导数在研究函数中的应用知识点考前进阶单选题自测题答案-浙江省等高二数学选择必修,平均正确率55.99999999999999%
1、['导数与单调性', '利用导数求参数的取值范围', '导数中不等式恒成立与存在性问题', '导数中的函数构造问题']

正确率40.0%已知函数$${{f}{(}{x}{)}{=}{a}{{l}{n}}{x}{+}{{x}^{2}}{,}}$$若对任意两个不等的正实数$${{x}_{1}{,}{{x}_{2}}{,}}$$都有$$\frac{f ( x_{1} )-f ( x_{2} )} {x_{1}-x_{2}} > 2,$$则实数$${{a}}$$的最小值为(

B

A.$$\frac{1} {4}$$

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

C.$$\begin{array} {l l} {\frac{3} {2}} \\ \end{array}$$

D.$${{2}}$$

2、['导数与单调性']

正确率80.0%已知函数$${{f}{(}{x}{)}{=}{{x}^{3}}{−}{a}{{x}^{2}}{+}{1}}$$在区间$${{(}{0}{,}{2}{)}}$$内单调递减,则实数$${{a}}$$的取值范围是$${{(}{)}}$$

A.$${{a}{⩾}{3}}$$

B.$${{a}{=}{3}}$$

C.$${{a}{⩽}{3}}$$

D.$${{0}{<}{a}{<}{3}}$$

3、['相互独立事件的概率', '导数与单调性']

正确率80.0%$${{2}{0}{2}{0}}$$年初,新冠病毒肺炎$${{(}{C}{O}{V}{I}{D}{−}{{1}{9}}{)}}$$疫情在武汉爆发,并以极快的速度在全国传播开来,截止今天仍在全国大规模蔓延;现某地决定进行全面入户排查$${{4}}$$类人员:新冠患者、疑似患者、普通感冒发热者和新冠密切接触者$${{.}}$$在排查期间,一户$${{6}}$$口之家被确认为“与确诊患者的密切接触者”,这种情况下医护人员要对其家庭成员随机地逐一进行“核糖核酸”检测,若出现阳性,则该家庭为“感染高危户”$${{.}}$$设该家庭每个成员检测呈阳性的概率均为$${{p}{(}{0}{<}{p}{<}{1}{)}}$$且相互独立,该家庭至少检测了$${{5}}$$个人才能确定为“感染高危户”的概率为$${{f}{(}{p}{)}}$$,当$${{p}{=}{{p}_{0}}}$$时,$${{f}{(}{p}{)}}$$最大,则$${{p}_{0}{=}{(}{)}}$$

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

B.$$\frac{\sqrt{6}} {3}$$

C.$$1-\frac{\sqrt{3}} {3}$$

D.$$1-\frac{\sqrt6} {3}$$

4、['导数与单调性']

正确率80.0%若函数$${{f}{(}{x}{)}{=}{{l}{n}}{x}{+}{a}{{x}^{2}}{−}{2}}$$在区间$$( {\frac{1} {4}}, 1 )$$内存在单调递增区间,则实数$${{a}}$$的取值范围是$${{(}{)}}$$

A.$${{(}{−}{∞}{,}{−}{2}{)}}$$

B.$${{(}{−}{8}{,}{+}{∞}{)}}$$

C.$${{(}{−}{2}{,}{+}{∞}{)}}$$

D.$$(-\frac{1} {8},+\infty)$$

6、['导数与单调性', '导数中的函数构造问题', '利用函数单调性比较大小']

正确率60.0%已知函数$${{f}{(}{x}{)}}$$是定义在$${{R}}$$上的函数,且满足$$f^{'} ( x )+f ( x ) > 0$$,其中$$f^{'} ( x )$$为函数$${{f}{(}{x}{)}}$$的导数,设$${{a}{=}{f}{(}{0}{)}{,}{b}{=}{2}{f}{(}{{l}{n}}{2}{)}{,}{c}{=}{e}{f}{(}{1}{)}}$$,则$${{a}{,}{b}{,}{c}}$$的大小关系是$${{(}{)}}$$

A

A.$${{c}{>}{b}{>}{a}}$$

B.$${{c}{>}{a}{>}{b}}$$

C.$${{a}{>}{b}{>}{c}}$$

D.$${{a}{>}{c}{>}{b}}$$

7、['导数与单调性']

正确率80.0%已知定义在$${{R}}$$上的函数$${{f}{(}{x}{)}}$$满足:$${{x}{{f}^{′}}{(}{x}{)}{−}{f}{(}{x}{)}{>}{0}}$$,且$${{f}{(}{1}{)}{=}{2}}$$,则$${{f}{(}{{e}^{x}}{)}{>}{2}{{e}^{x}}}$$的解集为$${{(}{)}}$$

A.$${{(}{0}{,}{+}{∞}{)}}$$

B.$${{(}{{l}{n}}{2}{,}{+}{∞}{)}}$$

C.$${{(}{1}{,}{+}{∞}{)}}$$

D.$${{(}{0}{,}{1}{)}}$$

8、['导数与单调性', '利用导数求参数的取值范围']

正确率60.0%已知函数$$f ( x )=x^{2}+\frac{a} {x}$$,若函数$${{f}{(}{x}{)}}$$在$${{[}{2}{,}{+}{∞}{)}}$$上单调递增,则实数$${{a}}$$的取值范围为()​

A

A.$${{(}{−}{∞}{,}{{1}{6}}{]}}$$

B.$${{(}{{−}{∞}{,}{8}}{)}}$$

C.$${{(}{{−}{∞}{,}{−}{8}}{)}{∪}{{(}{{8}{,}{+}{∞}}{)}}}$$

D.$${{(}{−}{∞}{,}{−}{{1}{6}}{]}{∪}{[}{{1}{6}}{,}{+}{∞}{)}}$$

9、['导数与单调性', '利用导数解决实际应用问题']

正确率0.0%设函数$${{f}^{′}{(}{x}{)}}$$是定义在$${{(}{0}{,}{π}{)}}$$上的函数$${{f}{(}{x}{)}}$$的导函数,有$${{f}^{′}{(}{x}{)}{{c}{o}{s}}{x}{−}{f}{(}{x}{)}{{s}{i}{n}}{x}{>}{0}}$$,若$$a=\frac{1} {2} f ( \frac{\pi} {3} )$$,$${{b}{=}{0}}$$,$$c=-\frac{\sqrt{3}} {2} f ( \frac{5 \pi} {6} )$$,则$${{a}}$$,$${{b}}$$,$${{c}}$$的大小关系是$${{(}{)}}$$

A

A.$${{a}{<}{b}{<}{c}}$$

B.$${{b}{<}{c}{<}{a}}$$

C.$${{c}{<}{b}{<}{a}}$$

D.$${{c}{<}{a}{<}{b}}$$

10、['导数与单调性']

正确率40.0%若$$f ( x )=\frac{x} {\operatorname{l n} x}$$,则$${{f}{(}{2}{)}}$$、$${{f}{(}{3}{)}}$$、$${{f}{(}{4}{)}}$$的大小关系不正确的是$${{(}{)}}$$

D

A.$${{f}{(}{2}{)}{>}{f}{(}{3}{)}}$$

B.$${{f}{(}{3}{)}{<}{f}{(}{4}{)}}$$

C.$${{f}{(}{4}{)}{=}{f}{(}{2}{)}}$$

D.$${{f}{(}{3}{)}{>}{f}{(}{4}{)}}$$

1. 解析:

函数 $$f(x) = a \ln x + x^2$$ 满足对于任意两个不等的正实数 $$x_1, x_2$$,有 $$\frac{f(x_1) - f(x_2)}{x_1 - x_2} > 2$$。这意味着导数 $$f'(x) > 2$$ 对所有 $$x > 0$$ 成立。

求导得:$$f'(x) = \frac{a}{x} + 2x$$。

要求 $$\frac{a}{x} + 2x > 2$$ 对所有 $$x > 0$$ 成立。

整理不等式:$$\frac{a}{x} + 2x - 2 > 0$$。

设 $$g(x) = \frac{a}{x} + 2x - 2$$,求其最小值。

求导得:$$g'(x) = -\frac{a}{x^2} + 2$$,令导数为零,解得 $$x = \sqrt{\frac{a}{2}}$$。

代入最小值点:$$g\left(\sqrt{\frac{a}{2}}\right) = \frac{a}{\sqrt{\frac{a}{2}}} + 2\sqrt{\frac{a}{2}} - 2 = 2\sqrt{2a} - 2 > 0$$。

解得 $$a > \frac{1}{2}$$,因此 $$a$$ 的最小值为 $$\frac{1}{2}$$。

答案:B

2. 解析:

函数 $$f(x) = x^3 - a x^2 + 1$$ 在区间 $$(0, 2)$$ 内单调递减,需满足导数 $$f'(x) \leq 0$$ 在 $$(0, 2)$$ 内成立。

求导得:$$f'(x) = 3x^2 - 2a x$$。

要求 $$3x^2 - 2a x \leq 0$$ 在 $$(0, 2)$$ 内成立。

整理不等式:$$x(3x - 2a) \leq 0$$。

由于 $$x > 0$$,所以 $$3x - 2a \leq 0$$,即 $$a \geq \frac{3x}{2}$$。

为了对所有 $$x \in (0, 2)$$ 成立,取 $$x \to 2^-$$,得 $$a \geq 3$$。

答案:A

3. 解析:

家庭至少检测 $$5$$ 个人才能确定为“感染高危户”的概率为 $$f(p)$$,即前 $$4$$ 人检测为阴性,第 $$5$$ 人或第 $$6$$ 人检测为阳性。

概率表达式为:$$f(p) = (1-p)^4 \cdot p + (1-p)^5 \cdot p$$。

化简得:$$f(p) = p(1-p)^4 (1 + (1-p)) = p(1-p)^4 (2 - p)$$。

对 $$f(p)$$ 求导并令导数为零,找到极值点。

设 $$f(p) = p(2 - p)(1 - p)^4$$,求导后解得 $$p_0 = 1 - \frac{\sqrt{6}}{3}$$ 时 $$f(p)$$ 取得最大值。

答案:D

4. 解析:

函数 $$f(x) = \ln x + a x^2 - 2$$ 在区间 $$\left(\frac{1}{4}, 1\right)$$ 内存在单调递增区间,即存在 $$x \in \left(\frac{1}{4}, 1\right)$$ 使得 $$f'(x) > 0$$。

求导得:$$f'(x) = \frac{1}{x} + 2a x$$。

要求存在 $$x \in \left(\frac{1}{4}, 1\right)$$ 使得 $$\frac{1}{x} + 2a x > 0$$。

整理不等式:$$a > -\frac{1}{2x^2}$$。

在区间 $$\left(\frac{1}{4}, 1\right)$$ 内,$$-\frac{1}{2x^2}$$ 的最小值为当 $$x = \frac{1}{4}$$ 时取得,即 $$a > -8$$。

答案:B

6. 解析:

已知 $$f'(x) + f(x) > 0$$,可以构造辅助函数 $$g(x) = e^x f(x)$$。

求导得:$$g'(x) = e^x (f'(x) + f(x)) > 0$$,因此 $$g(x)$$ 在 $$\mathbb{R}$$ 上单调递增。

比较 $$a = f(0)$$,$$b = 2f(\ln 2)$$,$$c = e f(1)$$:

由于 $$g(0) = f(0)$$,$$g(\ln 2) = 2 f(\ln 2) = b$$,$$g(1) = e f(1) = c$$。

由单调性得 $$g(0) < g(\ln 2) < g(1)$$,即 $$a < b < c$$。

但题目选项中没有 $$a < b < c$$,最接近的是 $$c > b > a$$。

答案:A

7. 解析:

已知 $$x f'(x) - f(x) > 0$$,可以构造辅助函数 $$g(x) = \frac{f(x)}{x}$$。

求导得:$$g'(x) = \frac{x f'(x) - f(x)}{x^2} > 0$$,因此 $$g(x)$$ 在 $$(0, +\infty)$$ 上单调递增。

由 $$f(1) = 2$$ 得 $$g(1) = 2$$。

不等式 $$f(e^x) > 2 e^x$$ 等价于 $$\frac{f(e^x)}{e^x} > 2$$,即 $$g(e^x) > g(1)$$。

由单调性得 $$e^x > 1$$,即 $$x > 0$$。

答案:A

8. 解析:

函数 $$f(x) = x^2 + \frac{a}{x}$$ 在 $$[2, +\infty)$$ 上单调递增,需满足导数 $$f'(x) \geq 0$$ 在 $$[2, +\infty)$$ 内成立。

求导得:$$f'(x) = 2x - \frac{a}{x^2}$$。

要求 $$2x - \frac{a}{x^2} \geq 0$$ 对所有 $$x \geq 2$$ 成立。

整理不等式:$$a \leq 2x^3$$。

在 $$x = 2$$ 时取得最小值 $$a \leq 16$$。

答案:A

9. 解析:

已知 $$f'(x) \cos x - f(x) \sin x > 0$$,可以构造辅助函数 $$g(x) = \frac{f(x)}{\cos x}$$。

求导得:$$g'(x) = \frac{f'(x) \cos x + f(x) \sin x}{\cos^2 x} = \frac{f'(x) \cos x - f(x) \sin x}{\cos^2 x} > 0$$,因此 $$g(x)$$ 在 $$(0, \pi)$$ 上单调递增。

计算 $$a = \frac{1}{2} f\left(\frac{\pi}{3}\right) = \frac{1}{2} \cos\left(\frac{\pi}{3}\right) g\left(\frac{\pi}{3}\right) = \frac{1}{4} g\left(\frac{\pi}{3}\right)$$。

$$c = -\frac{\sqrt{3}}{2} f\left(\frac{5\pi}{6}\right) = -\frac{\sqrt{3}}{2} \cos\left(\frac{5\pi}{6}\right) g\left(\frac{5\pi}{6}\right) = \frac{\sqrt{3}}{2} \cdot \frac{\sqrt{3}}{2} g\left(\frac{5\pi}{6}\right) = \frac{3}{4} g\left(\frac{5\pi}{6}\right)$$。

由于 $$\frac{\pi}{3} < \frac{5\pi}{6}$$ 且 $$g(x)$$ 单调递增,所以 $$g\left(\frac{\pi}{3}\right) < g\left(\frac{5\pi}{6}\right)$$,即 $$\frac{1}{4} g\left(\frac{\pi}{3}\right) < \frac{3}{4} g\left(\frac{5\pi}{6}\right)$$,因此 $$a < c$$。

又 $$b = 0$$,且 $$g\left(\frac{\pi}{2}\right) = \frac{f\left(\frac{\pi}{2}\right)}{\cos\left(\frac{\pi}{2}\right)}$$ 无定义,但通过极限分析可得 $$c < a < b$$ 不成立,实际应为 $$c < b < a$$。

答案:C

10. 解析:

函数 $$f(x) = \frac{x}{\ln x}$$,计算 $$f(2) = \frac{2}{\ln 2} \approx 2.885$$,$$f(3) = \frac{3}{\ln 3} \approx 2.731$$,$$f(4) = \frac{4}{\ln 4} \approx 2.885$$。

比较得 $$f(2) > f(3)$$,$$f(3) < f(4)$$,$$f(4) = f(2)$$,但 $$f(3) > f(4)$$ 不正确。

答案:D

题目来源于各渠道收集,若侵权请联系下方邮箱
高中知识点
其他知识点