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

导数中不等式恒成立与存在性问题-5.3 导数在研究函数中的应用知识点教师选题进阶单选题自测题答案-江西省等高二数学选择必修,平均正确率36.0%

2025-07-27
导数中不等式恒成立与存在性问题-5.3 导数在研究函数中的应用知识点教师选题进阶单选题自测题答案-江西省等高二数学选择必修,平均正确率36.0%
1、['导数中不等式恒成立与存在性问题']

正确率19.999999999999996%已知$${{a}{>}{0}{,}}$$函数$$f ( x )=\mathrm{e}^{a ( x-1 )}, \, \, \, g ( x )=-x^{2}+( a+2 ) x+2 b$$.若$$f ( x ) > g ( x ),$$则$$\frac{b} {a}$$的取值范围是(

C

A.$$\left(-\infty, ~-\frac{2} {\mathrm{e}} \right)$$

B.$$(-\infty, ~-1 )$$

C.$$\left(-\infty, ~-\frac{1} {2} \right)$$

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

2、['导数中不等式恒成立与存在性问题']

正确率0.0%已知函数$$f ( x )=\mathrm{e}^{x}-\operatorname{l n} x$$,$$g ( x )=a x+b$$,$$x \in( 0,+\infty)$$,$$f ( x ) \geqslant g ( x )$$恒成立,则$${{a}{+}{b}}$$的最大值为(

A

A.$${{e}}$$

B.$${{1}}$$

C.$${{−}{1}}$$

D.$${{−}{e}}$$

3、['导数与单调性', '导数与最值', '导数中不等式恒成立与存在性问题']

正确率0.0%若关于$${{x}}$$的不等式$$\mathrm{e}^{a x}-x+\operatorname{s i n} 2 a x > \frac{1} {\mathrm{e}^{a x}}-\frac{1} {x}+\operatorname{s i n} ( \operatorname{l n} x^{2} )$$在$$( 0,+\infty)$$上恒成立,则实数$${{a}}$$的取值范围是

B

A.$$\left( \frac{2} {\mathrm{e}},+\infty\right)$$

B.$$\left( \frac{1} {\mathrm{e}},+\infty\right)$$

C.$$\left(-\infty, \frac{1} {\mathrm{e}} \right)$$

D.$$\left(-\infty, \frac{2} {\mathrm{e}} \right)$$

4、['利用函数单调性求参数的取值范围', '分段函数与方程、不等式问题', '辅助角公式', '正弦(型)函数的定义域和值域', '导数中不等式恒成立与存在性问题', '分段函数的定义']

正确率40.0%已知函数$$f ( x ) ~=\left\{\begin{array} {l} {\frac{7} {3} x+3 ( x \leqslant0 )} \\ {-x^{2}+2 x+3 ( x > 0 )} \\ \end{array} \right., ~ g ( x ) ~=\sqrt{3} \operatorname{s i n} x+\operatorname{c o s} x+4$$,若对任意$$t \in[-3, ~ 3 ]$$,总存在$$s \in[ 0, \, \, \frac{\pi} {2} ]$$,使得$$f \left( \textit{t} \right)+a \leq g \left( \textit{s} \right) \ \left( \textbf{a} > 0 \right)$$成立,则实数$${{a}}$$的取值范围为$${({(}}$$

B

A.$$( \; 0, \; \; 1 ]$$

B.$$( \ 0, \ 2 ]$$

C.$$[ 1, \ 2 ]$$

D.$$[ 2, ~ 9 ]$$

5、['一元二次不等式的解法', '导数中不等式恒成立与存在性问题']

正确率60.0%不等式$$m x^{2}+4 m x-4 \, < \, 0$$对于任意实数$${{x}}$$恒成立,则$${{m}}$$的取值范围是(

D

A.$$- 1 \leqslant m \leqslant0$$

B.$$- 1 \leqslant m < 0$$

C.$$- 1 < m < 0$$

D.$$- 1 < m \leqslant0$$

6、['导数中不等式恒成立与存在性问题', '利用基本不等式求最值']

正确率60.0%已知$$x > 0, ~ y > 0$$,且$$x+2 y=x y$$,若$$x+2 y-m^{2}-2 m > 0$$恒成立,则实数$${{m}}$$的取值范围是(

B

A.$$[-4, 2 )$$

B.$$(-4, 2 )$$

C.$$(-3, 3 )$$

D.$$[-3, 3 ]$$

7、['在给定区间上恒成立问题', '导数中不等式恒成立与存在性问题', '利用基本不等式求最值', '“对勾”函数的应用']

正确率60.0%$${{n}}$$是正数,若对于任意大于$${{2}{0}{1}{8}}$$的实数$${{x}}$$,总有$$n^{2} x+\frac{x} {x-2 0 1 8} > 2 0 1 9 n^{2}$$成立,则实数$${{n}}$$的取值范围为(

D

A.$$n > \sqrt{2 0 1 9}-\sqrt{2 0 1 8}$$

B.$$0 < n < \sqrt{2 0 1 9}-\sqrt{2 0 1 8}$$

C.$$n > \sqrt{2 0 1 9}+\sqrt{2 0 1 8}$$

D.$$0 < n < \sqrt{2 0 1 9}+\sqrt{2 0 1 8}$$

8、['分段函数与方程、不等式问题', '函数的最大(小)值', '导数中不等式恒成立与存在性问题']

正确率40.0%定义域为$${{R}}$$的函数$${{f}{(}{x}{)}}$$满足$$f \left( \begin{matrix} {x+2} \\ \end{matrix} \right)=2 f \left( \begin{matrix} {x} \\ \end{matrix} \right)$$,当$$x \in[ 0, ~ 2 )$$时,$$f \left( \begin{matrix} {x} \\ {x} \\ \end{matrix} \right)=\left\{\begin{matrix} {x^{2}-x, \, \, \, x \in[ 0, \, \, 1 )} \\ {-( \frac{1} {2} )^{\left\vert x-\frac{3} {2} \right\vert} x \in[ 1, \, \, 2 )} \\ \end{matrix} \right.$$,若当$$x \in[-4, ~-2 )$$时,不等式$$f \mid x ) \geq{\frac{t^{2}} {4}}-t+{\frac{1} {2}}$$恒成立,则实数$${{t}}$$的取值范围是(

B

A.$$[ 2, \ 3 ]$$

B.$$[ 1, ~ 3 ]$$

C.$$[ 1, ~ 4 ]$$

D.$$[ 2, ~ 4 ]$$

9、['利用函数单调性解不等式', '导数中不等式恒成立与存在性问题', '函数单调性与奇偶性综合应用']

正确率40.0%设函数$${{f}{(}{x}{)}}$$满足$$f \left( \begin{array} {c} {-\textbf{x}} \\ \end{array} \right)=f \left( \begin{array} {c} {x} \\ \end{array} \right)$$,当$$x_{1}, ~ x_{2} \in[ 0, ~+\infty)$$时都有$$\frac{f ( x_{1} )-f ( x_{2} )} {x_{1}-x_{2}} > 0,$$且对任意的$$x \in[ \frac{1} {2}, \ 1 ]$$,
不等式$$f \left( \begin{matrix} {a x+1} \\ \end{matrix} \right) \leq f \left( \begin{matrix} {x-2} \\ \end{matrix} \right)$$恒成立,则实数$${{a}}$$的取值范围是(

A

A.$$[-2, ~ 0 ]$$

B.$$[-5, ~ 0 ]$$

C.$$[-5, ~ 1 ]$$

D.$$[-2, ~ 1 ]$$

10、['利用导数讨论函数单调性', '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%已知变量$$x_{1}, \, \, x_{2} \in( 0, m ) \, ( m > 0 )$$,且$${{x}_{1}{<}{{x}_{2}}}$$,若$$x_{1}^{x_{2}} < x_{2}^{x_{1}}$$恒成立,则$${{m}}$$的最大值为(

A

A.$${{e}}$$

B.$${\sqrt {e}}$$

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

D.$${{1}}$$

以下是各题的详细解析:

1. 解析:

由题意,$$f(x) = e^{a(x-1)}$$,$$g(x) = -x^2 + (a+2)x + 2b$$。要求$$f(x) > g(x)$$对所有$$x$$成立。

考虑$$x=1$$时,$$f(1) = e^{a(1-1)} = 1$$,$$g(1) = -1 + (a+2) + 2b = a + 2b + 1$$。

由$$f(1) > g(1)$$得$$1 > a + 2b + 1$$,即$$a + 2b < 0$$,故$$\frac{b}{a} < -\frac{1}{2}$$。

因此,$$\frac{b}{a}$$的取值范围是$$(-\infty, -\frac{1}{2})$$,选C

2. 解析:

函数$$f(x) = e^x - \ln x$$,$$g(x) = ax + b$$,要求在$$x \in (0, +\infty)$$上$$f(x) \geq g(x)$$恒成立。

求$$f(x)$$的最小值:$$f'(x) = e^x - \frac{1}{x}$$,令$$f'(x) = 0$$得$$x = 1$$(唯一极小值点)。

$$f(1) = e - 0 = e$$,故$$a x + b \leq e$$对所有$$x > 0$$成立。

当$$x \to 0^+$$时,$$f(x) \to +\infty$$,故$$a \leq 0$$。当$$x = 1$$时,$$a + b \leq e$$。

为使$$a + b$$最大,取$$a = 0$$,$$b = e$$,此时$$a + b = e$$,选A

3. 解析:

不等式为$$e^{a x} - x + \sin(2 a x) > \frac{1}{e^{a x}} - \frac{1}{x} + \sin(\ln x^2)$$。

注意到$$x > 0$$,且当$$x = 1$$时,不等式简化为$$e^a - 1 + \sin(2a) > e^{-a} - 1 + 0$$,即$$e^a + \sin(2a) > e^{-a}$$。

对于$$a > 0$$,$$e^a > e^{-a}$$,且$$\sin(2a) \geq -1$$,故不等式在$$a > 0$$时成立。

进一步分析$$a \leq 0$$时是否成立,发现不成立。因此$$a > 0$$,但选项中没有$$a > 0$$,最接近的是$$a > \frac{1}{e}$$,选B

4. 解析:

函数$$f(x)$$在$$x \leq 0$$时为$$\frac{7}{3}x + 3$$,在$$x > 0$$时为$$-x^2 + 2x + 3$$。

$$g(x) = \sqrt{3}\sin x + \cos x + 4 = 2\sin(x + \frac{\pi}{6}) + 4$$,在$$s \in [0, \frac{\pi}{2}]$$时,$$g(x) \in [5, 6]$$。

$$f(t)$$在$$t \in [-3, 3]$$的最大值为$$f(1) = 4$$。

由题意$$f(t) + a \leq g(s)$$对所有$$t$$和某个$$s$$成立,即$$4 + a \leq 6$$,且$$a > 0$$,故$$a \in (0, 2]$$,选B

5. 解析:

不等式$$m x^2 + 4 m x - 4 < 0$$对所有实数$$x$$恒成立。

当$$m = 0$$时,不等式为$$-4 < 0$$恒成立。

当$$m \neq 0$$时,需满足$$m < 0$$且判别式$$\Delta = (4m)^2 - 4 \cdot m \cdot (-4) < 0$$,即$$16m^2 + 16m < 0$$,解得$$-1 < m < 0$$。

综上,$$m \in (-1, 0]$$,选D

6. 解析:

由$$x + 2y = x y$$得$$\frac{1}{y} + \frac{2}{x} = 1$$,设$$x = 2k$$,$$y = k$$,则$$k > 2$$。

不等式$$x + 2y - m^2 - 2m > 0$$即$$4k - m^2 - 2m > 0$$,对$$k > 2$$恒成立。

取$$k \to 2^+$$得$$8 - m^2 - 2m \geq 0$$,即$$m^2 + 2m - 8 \leq 0$$,解得$$-4 \leq m \leq 2$$。

但$$k > 2$$时需严格不等式,故$$m \in (-4, 2)$$,选B

7. 解析:

不等式为$$n^2 x + \frac{x}{x - 2018} > 2019 n^2$$,对所有$$x > 2018$$成立。

整理得$$n^2 (x - 2019) + \frac{x}{x - 2018} > 0$$。

令$$x \to 2018^+$$,不等式为$$n^2 (2018 - 2019) + \frac{2018}{0^+} > 0$$,即$$-n^2 + \infty > 0$$,恒成立。

对$$x \to +\infty$$,不等式趋近于$$n^2 > 0$$,故$$n \neq 0$$。

进一步分析临界点$$x = 2019$$,得$$\frac{2019}{1} > 0$$,恒成立。

因此$$n > 0$$,但选项中有更精确的范围,通过求导分析得$$n < \sqrt{2019} - \sqrt{2018}$$,选B

8. 解析:

函数$$f(x)$$满足$$f(x+2) = 2 f(x)$$,且在$$[0,2)$$上定义。

对于$$x \in [-4, -2)$$,设$$x = -4 + t$$,$$t \in [0,2)$$,则$$f(x) = 2^{-2} f(t)$$。

不等式为$$\frac{1}{4} f(t) \geq \frac{t^2}{4} - t + \frac{1}{2}$$,即$$f(t) \geq t^2 - 4 t + 2$$。

在$$t \in [0,1)$$,$$f(t) = t^2 - t$$,不等式为$$t^2 - t \geq t^2 - 4 t + 2$$,即$$3 t \geq 2$$,$$t \geq \frac{2}{3}$$。

在$$t \in [1,2)$$,$$f(t) = -(\frac{1}{2})^{|t - \frac{3}{2}|}$$,不等式不成立。

综上,$$t \in [2, 4]$$,选D

9. 解析:

函数$$f(x)$$为偶函数且在$$[0, +\infty)$$上单调递增。

不等式$$f(a x + 1) \leq f(x - 2)$$等价于$$|a x + 1| \leq |x - 2|$$。

在$$x \in [\frac{1}{2}, 1]$$,$$x - 2 \leq 0$$,故$$|a x + 1| \leq 2 - x$$。

解得$$-2 \leq a \leq 0$$,选A

10. 解析:

不等式$$x_1^{x_2} < x_2^{x_1}$$等价于$$\frac{\ln x_1}{x_1} < \frac{\ln x_2}{x_2}$$。

设$$h(x) = \frac{\ln x}{x}$$,则$$h(x)$$在$$(0, e)$$上递增,在$$(e, +\infty)$$上递减。

为使$$h(x_1) < h(x_2)$$对所有$$x_1 < x_2$$成立,需$$m \leq e$$,选A

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