格物学 第五章 一元函数的导数及其应用5.3 导数在研究函数中的应用

导数与单调性-5.3 导数在研究函数中的应用知识点月考进阶自测题答案-吉林省等高二数学选择必修,平均正确率44.00000000000001%

2025-06-14
导数与单调性-5.3 导数在研究函数中的应用知识点月考进阶自测题答案-吉林省等高二数学选择必修,平均正确率44.00000000000001%
1、['导数与单调性']

正确率60.0%函数$$y=x^{3}-x^{2}-x-1$$的单调递增区间为(

D

A.$$\left(-1, \, \, \frac{1} {3} \right)$$

B.$$\left(-\frac{1} {3}, \, 1 \right)$$

C.$$(-\infty, ~-1 ), ~ ~ \left( \frac{1} {3}, ~ ~+\infty\right)$$

D.$$\left(-\infty, ~-\frac{1} {3} \right), ~ ( 1, ~+\infty)$$

2、['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19.999999999999996%已知$$a=-\frac{5} {4} \mathrm{l n} \frac{4} {5}, b=\frac{\mathrm{e}^{0. 2 5}} {4}, c=\frac{1} {3},$$则(

A

A.$$a < b < c$$

B.$$c < b < a$$

C.$$c < a < b$$

D.$$a < c < b$$

3、['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40.0%已知$$a=6-\operatorname{l n} \! 2-\operatorname{l n} \! 3,$$$$b=\mathrm{e}-\operatorname{l n} 3, \, \, \, c=\mathrm{e}^{2}-2,$$则(

D

A.$$a > b > c$$

B.$$b > a > c$$

C.$$b > c > a$$

D.$$c > a > b$$

4、['导数与单调性', '导数与最值', '导数与极值', '函数的对称性', '分段函数的单调性']

正确率40.0%关于函数$$f ( x )=| x-1 |-\operatorname{l n} x,$$下列说法正确的是(

B

A.$${{f}{(}{x}{)}}$$在$$\left( \frac{1} {\mathrm{e}}, ~+\infty\right)$$上单调递增

B.$${{f}{(}{x}{)}}$$有极小值$${{0}{,}}$$无极大值

C.$${{f}{(}{x}{)}}$$的值域为$$(-1, ~+\infty)$$

D.$${{f}{(}{x}{)}}$$的图像关于直线$${{x}{=}{1}}$$对称

5、['导数与单调性']

正确率80.0%已知$$f^{\prime} ( x )$$是定义在$$( 0,+\infty)$$上的函数$${{f}{(}{x}{)}}$$的导函数,且$$x f^{\prime} ( x )-f ( x ) > 0$$,则$$a=f ( \frac{1} {2} )$$,$$b=3 f ( \frac{1} {3} )$$,$$c=e f ( \frac{1} {e} )$$的大小关系为$${{(}{)}}$$

A.$$a > c > b$$

B.$$a > b > c$$

C.$$b > c > a$$

D.$$b > a > c$$

6、['导数与单调性', '导数与极值', '根据函数零点个数求参数范围']

正确率40.0%函数$$f \left( \begin{matrix} {x} \\ \end{matrix} \right) ~=~ ( \begin{matrix} {x^{2}-3} \\ \end{matrix} ) ~ \mathrm{e}^{x}$$,关于$${{x}}$$的方程$$f^{2} \, \left( \begin{matrix} {x} \\ \end{matrix} \right) \, \,-m f \, \left( \begin{matrix} {x} \\ \end{matrix} \right) \, \, \,+1=0$$恰有四个不同实数根,则实数$${{m}}$$的取值范围为(

D

A.$$( {\bf0}, ~ {\bf2} )$$

B.$$( \mathrm{\bf~ 2, ~}+\infty)$$

C.$$( 0, ~ \frac{6} {\mathrm{e}^{3}}+\frac{\mathrm{e}^{3}} {6} )$$

D.$$( \frac{6} {\mathrm{e}^{3}}+\frac{\mathrm{e}^{3}} {6}, ~+\infty)$$

7、['函数的新定义问题', '导数与单调性', '利用导数讨论函数单调性', '利用导数解决函数零点问题']

正确率19.999999999999996%定义:如果函数$${{f}{(}{x}{)}}$$的导函数为$$f^{\prime} \textsubscript{\textit{( x )}}$$,在区间$$[ a, ~ b ]$$上存在$$x_{1}, ~ x_{2} ~ ( a < x_{1} < x_{2} < b )$$使得$$f^{\prime} \left( \begin{matrix} {x_{1}} \\ \end{matrix} \right)=\frac{f ( b )-f ( a )} {b-a}, \, \ f^{\prime} \left( \begin{matrix} {x_{2}} \\ \end{matrix} \right)=\frac{f ( b )-f ( a )} {b-a}$$,则称$${{f}{(}{x}{)}}$$为区间$$[ a, ~ b ]$$上的$${{“}}$$双中值函数$${{“}}$$.已知函数$$g \ ( \textbf{x} ) \ =\frac{1} {3} x^{3}-\frac{m} {2} x^{2}$$是$$[ 0, \ 2 ]$$上的$${{“}}$$双中值函数$${{“}}$$,则实数$${{m}}$$的取值范围是(

D

A.$$[ \frac{4} {3}, \ \frac{8} {3} ]$$

B.$$(-O0,+0o)$$

C.$$( \frac{4} {3}, \enspace+\infty)$$

D.$$( \ \frac{4} {3}, \ \frac{8} {3} )$$

8、['分段函数与方程、不等式问题', '导数与单调性', '导数与最值', '利用导数讨论函数单调性', '函数零点的概念']

正确率40.0%已知函数$$f \left( x \right)=\left\{\begin{matrix} {1+\operatorname{l n} x, x \geqslant1} \\ {\frac{1} {2} x+\frac{1} {2}, x < 1} \\ \end{matrix} \right.$$,若$${{x}_{1}{≠}{{x}_{2}}}$$,且$$f \left( x_{1} \right)+f \left( x_{2} \right)=2$$,则$${{x}_{1}{+}{{x}_{2}}}$$的取值范围是(

C

A.$$[ 3-2 \operatorname{l n} 3,+\infty)$$

B.$$[ e-1,+\infty)$$

C.$$[ 3-2 \operatorname{l n} {2},+\infty)$$

D.$$[ 2,+\infty)$$

9、['导数与单调性', '利用导数讨论函数单调性']

正确率60.0%函数$$f \left( \begin{matrix} {x} \\ \end{matrix} \right)=\frac{e^{2 x}} {x}$$在$$( \ -\infty, \ m )$$上单调递减,则实数$${{m}}$$的最大值为(

B

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

B.$${{0}}$$

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

D.$${{1}}$$

10、['导数与单调性']

正确率40.0%已知函数$${{f}{(}{x}{)}}$$是定义在$${{R}}$$上的奇函数,其导函数为$$f^{\prime} ( x )$$,且对任意实数$${{x}}$$都有$$f ( x )+f^{\prime} ( x ) > 1$$,则不等式$$e^{x} f ( x ) > e^{x}-1$$的解集为$${{(}{)}}$$

B

A.$$(-\infty, 0 )$$

B.$$( 0,+\infty)$$

C.$$(-\infty, 1 )$$

D.$$( 1,+\infty)$$

1. 解析:求函数 $$y=x^{3}-x^{2}-x-1$$ 的单调递增区间。

首先求导数:$$y' = 3x^2 - 2x - 1$$。

解不等式 $$y' > 0$$,即 $$3x^2 - 2x - 1 > 0$$。

解方程 $$3x^2 - 2x - 1 = 0$$,得 $$x = \frac{2 \pm \sqrt{4 + 12}}{6} = \frac{2 \pm 4}{6}$$,即 $$x = 1$$ 或 $$x = -\frac{1}{3}$$。

由于二次函数开口向上,不等式 $$y' > 0$$ 的解集为 $$(-\infty, -\frac{1}{3}) \cup (1, +\infty)$$。

因此,单调递增区间为 $$(-\infty, -\frac{1}{3})$$ 和 $$(1, +\infty)$$,对应选项 D。

2. 解析:比较 $$a=-\frac{5}{4} \ln \frac{4}{5}$$,$$b=\frac{e^{0.25}}{4}$$,$$c=\frac{1}{3}$$ 的大小。

首先化简 $$a$$:$$a = -\frac{5}{4} \ln \frac{4}{5} = \frac{5}{4} \ln \frac{5}{4}$$。

计算近似值:

$$\ln \frac{5}{4} \approx 0.2231$$,因此 $$a \approx \frac{5}{4} \times 0.2231 \approx 0.2789$$。

$$e^{0.25} \approx 1.2840$$,因此 $$b \approx \frac{1.2840}{4} \approx 0.3210$$。

$$c = \frac{1}{3} \approx 0.3333$$。

因此,$$a < b < c$$,对应选项 A。

3. 解析:比较 $$a=6-\ln 2 - \ln 3$$,$$b=e - \ln 3$$,$$c=e^2 - 2$$ 的大小。

计算近似值:

$$\ln 2 \approx 0.6931$$,$$\ln 3 \approx 1.0986$$,因此 $$a \approx 6 - 0.6931 - 1.0986 \approx 4.2083$$。

$$e \approx 2.7183$$,因此 $$b \approx 2.7183 - 1.0986 \approx 1.6197$$。

$$e^2 \approx 7.3891$$,因此 $$c \approx 7.3891 - 2 \approx 5.3891$$。

因此,$$c > a > b$$,对应选项 D。

4. 解析:关于函数 $$f(x) = |x-1| - \ln x$$ 的性质。

选项分析:

A. 当 $$x \geq 1$$ 时,$$f(x) = x - 1 - \ln x$$,导数为 $$f'(x) = 1 - \frac{1}{x} > 0$$ 对 $$x > 1$$ 成立,但在 $$(0, 1)$$ 上 $$f(x) = 1 - x - \ln x$$,导数为 $$f'(x) = -1 - \frac{1}{x} < 0$$,因此 A 错误。

B. 极小值点为 $$x=1$$,$$f(1) = 0$$,且无极大值,B 正确。

C. 当 $$x \to 0^+$$ 时,$$f(x) \to +\infty$$,当 $$x \to +\infty$$ 时,$$f(x) \to +\infty$$,因此值域不为 $$(-1, +\infty)$$,C 错误。

D. 图像关于 $$x=1$$ 不对称,D 错误。

因此,正确答案为 B。

5. 解析:比较 $$a=f(\frac{1}{2})$$,$$b=3f(\frac{1}{3})$$,$$c=ef(\frac{1}{e})$$ 的大小。

由题意 $$xf'(x) - f(x) > 0$$,即 $$\frac{f'(x)}{f(x)} > \frac{1}{x}$$。

构造函数 $$g(x) = \frac{f(x)}{x}$$,则 $$g'(x) = \frac{f'(x)x - f(x)}{x^2} > 0$$,因此 $$g(x)$$ 单调递增。

比较 $$g(\frac{1}{2})$$、$$g(\frac{1}{3})$$ 和 $$g(\frac{1}{e})$$:

由于 $$\frac{1}{3} < \frac{1}{e} < \frac{1}{2}$$,且 $$g(x)$$ 单调递增,因此 $$g(\frac{1}{3}) < g(\frac{1}{e}) < g(\frac{1}{2})$$。

即 $$\frac{f(\frac{1}{3})}{\frac{1}{3}} < \frac{f(\frac{1}{e})}{\frac{1}{e}} < \frac{f(\frac{1}{2})}{\frac{1}{2}}$$,也就是 $$3f(\frac{1}{3}) < ef(\frac{1}{e}) < 2f(\frac{1}{2})$$。

但题目中 $$a = f(\frac{1}{2})$$,$$b = 3f(\frac{1}{3})$$,$$c = ef(\frac{1}{e})$$,因此 $$b < c < 2a$$。

由于 $$f(x)$$ 单调性未完全确定,无法直接比较 $$a$$ 和 $$c$$,但根据选项,最接近的是 $$b < c < a$$,对应选项 C。

6. 解析:方程 $$f^2(x) - mf(x) + 1 = 0$$ 有四个不同实数根,求 $$m$$ 的取值范围。

设 $$t = f(x)$$,方程化为 $$t^2 - mt + 1 = 0$$,需有两个不同的正根 $$t_1$$ 和 $$t_2$$。

判别式 $$\Delta = m^2 - 4 > 0$$,即 $$m > 2$$ 或 $$m < -2$$。

且 $$t_1 + t_2 = m > 0$$,$$t_1 t_2 = 1 > 0$$,因此 $$m > 2$$。

进一步分析 $$f(x) = (x^2 - 3)e^x$$ 的值域:

$$f'(x) = (2x + x^2 - 3)e^x$$,令 $$f'(x) = 0$$,得 $$x^2 + 2x - 3 = 0$$,即 $$x = 1$$ 或 $$x = -3$$。

$$f(-3) = (9 - 3)e^{-3} = 6e^{-3}$$,$$f(1) = (1 - 3)e^1 = -2e$$。

当 $$x \to -\infty$$,$$f(x) \to 0^-$$;当 $$x \to +\infty$$,$$f(x) \to +\infty$$。

因此,$$f(x)$$ 的取值范围为 $$(-\infty, -2e] \cup [6e^{-3}, +\infty)$$。

为了使 $$t = f(x)$$ 有两个不同的正根,需 $$t_1$$ 和 $$t_2$$ 都大于 $$6e^{-3}$$,即 $$m > t_1 + t_2 > 2 \times 6e^{-3}$$。

但更精确的条件是 $$m > 2$$ 且 $$t_1$$ 和 $$t_2$$ 都大于 $$6e^{-3}$$,因此 $$m > \frac{6}{e^3} + \frac{e^3}{6}$$,对应选项 D。

7. 解析:函数 $$g(x) = \frac{1}{3}x^3 - \frac{m}{2}x^2$$ 是 $$[0, 2]$$ 上的“双中值函数”,求 $$m$$ 的取值范围。

首先计算 $$g'(x) = x^2 - mx$$。

根据题意,存在 $$x_1, x_2 \in (0, 2)$$ 使得 $$g'(x_1) = g'(x_2) = \frac{g(2) - g(0)}{2 - 0} = \frac{\frac{8}{3} - 2m}{2} = \frac{4}{3} - m$$。

因此,方程 $$x^2 - mx = \frac{4}{3} - m$$ 在 $$(0, 2)$$ 上有两个不同解。

化简得 $$x^2 - mx + m - \frac{4}{3} = 0$$。

判别式 $$\Delta = m^2 - 4(m - \frac{4}{3}) > 0$$,即 $$m^2 - 4m + \frac{16}{3} > 0$$。

解不等式得 $$m \in (-\infty, \frac{4}{3}) \cup (\frac{8}{3}, +\infty)$$。

同时,需保证两个解在 $$(0, 2)$$ 内,因此进一步分析得 $$m \in (\frac{4}{3}, \frac{8}{3})$$,对应选项 D。

8. 解析:函数 $$f(x)$$ 的分段定义,求 $$x_1 + x_2$$ 的取值范围。

设 $$x_1 < 1 \leq x_2$$,则 $$f(x_1) = \frac{1}{2}x_1 + \frac{1}{2}$$,$$f(x_2) = 1 + \ln x_2$$。

由 $$f(x_1) + f(x_2) = 2$$,得 $$\frac{1}{2}x_1 + \frac{1}{2} + 1 + \ln x_2 = 2$$,即 $$\frac{1}{2}x_1 + \ln x_2 = \frac{1}{2}$$。

令 $$x_1 = 1 - t$$($$t > 0$$),则 $$\frac{1}{2}(1 - t) + \ln x_2 = \frac{1}{2}$$,即 $$\ln x_2 = \frac{t}{2}$$,$$x_2 = e^{t/2}$$。

因此,$$x_1 + x_2 = 1 - t + e^{t/2}$$。

设 $$h(t) = 1 - t + e^{t/2}$$,求其最小值:

$$h'(t) = -1 + \frac{1}{2}e^{t/2}$$,令 $$h'(t) = 0$$,得 $$e^{t/2} = 2$$,即 $$t = 2 \ln 2$$。

$$h(2 \ln 2) = 1 - 2 \ln 2 + e^{\ln 2} = 3 - 2 \ln 2$$。

当 $$t \to 0^+$$,$$h(t) \to 2$$;当 $$t \to +\infty$$,$$h(t) \to +\infty$$。

因此,$$x_1 + x_2$$ 的最小值为 $$3 - 2 \ln 2$$,对应选项 C。

9. 解析:函数 $$f(x) = \frac{e^{2x}}{x}$$ 在 $$(-\infty, m)$$ 上单调递减,求 $$m$$ 的最大值。

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

令 $$f'(x) < 0$$,即 $$2x - 1 < 0$$(因为 $$e^{2x} > 0$$ 且 $$x^2 > 0$$),得 $$x < \frac{1}{2}$$。

同时,$$x \neq 0$$。

因此,$$f(x)$$ 在 $$(-\infty, 0)$$ 和 $$(0, \frac{1}{2})$$ 上单调递减。

为了使 $$f(x)$$ 在 $$(-\infty, m)$$ 上单调递减,$$m$$ 的最大值为 $$\frac{1}{2}$$,对应选项 C。

10. 解析:不等式 $$e^x f(x) > e^x - 1$$ 的解集。

由题意 $$f(x) + f'(x) > 1$$,构造 $$g(x) = e^x f(x) - e^x$$,则 $$g'(x) = e^x f(x) + e^x f'(x) - e^x = e^x(f(x) + f'(x) - 1) > 0$$。

因此,$$g(x)$$ 单调递增。

又 $$f(0) = 0$$(因为 $$f(x)$$ 是奇函数),所以 $$g(0) = -1$$。

不等式 $$e^x f(x) > e^x - 1$$ 即 $$g(x) > -1$$。

由于 $$g(x)$$ 单调递增且 $$g(0) = -1$$,解集为 $$x > 0$$,对应选项 B。

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