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

导数与最值-5.3 导数在研究函数中的应用知识点专题进阶选择题自测题解析-天津市等高二数学选择必修,平均正确率52.0%

2025-07-21
导数与最值-5.3 导数在研究函数中的应用知识点专题进阶选择题自测题解析-天津市等高二数学选择必修,平均正确率52.0%
1、['导数与最值', '利用导数解决实际应用问题']

正确率60.0%已知矩形的两个顶点位于$${{x}}$$轴上,另两个顶点位于抛物线$$y=4-2 x^{2}$$在$${{x}}$$轴上方的曲线上,则当矩形的面积最大时,矩形相邻两边的长分别为(

C

A.$$2, ~ \frac{8} {3}$$

B.$$\frac{8} {3}, \ \frac{2} {3}$$

C.$$\frac{2 \sqrt6} {3}, \ \frac{8} {3}$$

D.$$\frac{\sqrt{2}} {3}, \; \frac{8} {3}$$

2、['导数与最值']

正确率60.0%已知函数$$f ( x )=\operatorname{l n} x, \, \, \, g ( x )=2 x, \, \, \, f ( m )=g ( n ),$$则$${{m}{n}}$$的最小值是(

A

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

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

C.$$- \frac{2} {\mathrm{e}}$$

D.$$\frac{2} {e}$$

3、['导数与最值', '利用导数讨论函数单调性', '函数零点存在定理']

正确率40.0%若函数$$f ( x )=\frac{l n x} {x^{2}}-x-\frac{a} {x}+2 e$$有零点,则实数$${{a}}$$的最大值为$${{(}{)}}$$

D

A.$$e^{3}+\frac{1} {e}$$

B.$$e+\frac{1} {e}$$

C.$$e+\frac{1} {e^{2}}$$

D.$$e^{2}+\frac{1} {e}$$

4、['导数与单调性', '导数与最值']

正确率40.0%已知$$f ( x )+f^{\prime} ( x )=x+1$$,且$$f ( 0 )=1$$,$$f ( x ) < a x+1$$有且仅有一个整数解,则正数$${{a}}$$的取值范围是$${{(}{)}}$$

A

A.$$\frac1 e < a \leq\frac1 2+\frac1 {2 e^{2}}$$

B.$$\frac1 2+\frac1 {2 e^{2}} < a \leq\frac2 3+\frac1 {3 e^{3}}$$

C.$$1+\frac1 {e^{2}} < a < 2+\frac1 {e^{2}}$$

D.$$\frac2 e+\frac1 2 < a < 2+\frac1 {e^{2}}$$

5、['导数与最值', '导数与单调性']

正确率60.0%若函数$$f \left( \begin{matrix} {x} \\ \end{matrix} \right)={\frac{1} {3}} {x^{3}}+{x^{2}}-{\frac{2} {3}}$$在区间$$( \ a, \ a+4 )$$上存在最大值,则实数$${{a}}$$的取值范围是(

C

A.$$( ~-6, ~-2 )$$

B.$$( \mathbf{\alpha}-6, \mathbf{\alpha} 3 )$$

C.$$( ~-6, ~-3 ]$$

D.$$( ~-6, ~-2 ]$$

6、['导数与最值', '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']

正确率40.0%已知函数$$f ( x )=x-( m+1 ) \mathrm{l n} \, x-\frac m x,$$$${{m}{>}{0}}$$,当$$x \in[ 1, \mathrm{e} ]$$时,$$f ( x ) > 0$$恒成立,则实数$${{m}}$$的取值范围为(

C

A.$$\left( 0, \frac{1} {2} \right)$$

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

C.$$( 0, 1 )$$

D.$$\left( \frac1 2,+\infty\right)$$

7、['导数与最值', '利用导数求参数的取值范围', '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%已知不等式$$x-b \geqslant a \operatorname{l n} x ( a > 0 )$$对任意$$x \in( 0,+\infty)$$恒成立,则$$\frac{b-2} {a}$$的最大值为(

C

A.$${{1}{−}{{l}{n}}{2}}$$

B.$${{1}{−}{{l}{n}}{3}}$$

C.$${{−}{{l}{n}}{2}}$$

D.$${{−}{{l}{n}}{3}}$$

8、['导数与最值']

正确率60.0%函数$$f ( x )=2^{x}-x \operatorname{l n} 2$$在$$[-1, 1 ]$$上的最小值为(

A

A.$${{1}}$$

B.$$\frac1 2+\operatorname{l n} 2$$

C.$${{2}{−}{{l}{n}}{2}}$$

D.$${{1}{−}{{l}{n}}{2}}$$

9、['导数与最值']

正确率80.0%已知函数$$f ( x )=\frac{1} {e^{x}+1}$$,若不等式$$f ( a \cdot e^{x} )+f ( 1-2 x ) \leqslant1$$对任意的$${{x}{∈}{R}}$$恒成立,则实数$${{a}}$$的取值范围是$${{(}{)}}$$

D

A.$$( 0, e ]$$

B.$$[ 0, e ]$$

C.$$( {\frac{2} {\sqrt{e^{3}}}},+\infty)$$

D.$$[ \frac{2} {\sqrt{e^{3}}},+\infty)$$

10、['导数与最值', '导数与极值']

正确率40.0%已知$$f ( x )=x^{3}+3 a x^{2}+b x+a^{2}$$在$${{x}{=}{−}{1}}$$处有极值$${{0}}$$,且函数$$g ( x )=\frac{1} {3} x^{3}+x^{2}-\frac{2} {3}$$在区间$$( c, c+5 )$$上存在最大值,则$$a-b+c$$的最大值为$${{(}{)}}$$

A

A.$${{−}{{1}{1}}}$$

B.$${{−}{9}}$$

C.$${{−}{6}}$$

D.$${{−}{4}}$$

1. 设矩形在 $$x$$ 轴上的两个顶点为 $$(x, 0)$$ 和 $$(-x, 0)$$,则抛物线上对应的两个顶点为 $$(x, 4-2x^2)$$ 和 $$(-x, 4-2x^2)$$。矩形的长为 $$2x$$,宽为 $$4-2x^2$$,面积为 $$S(x) = 2x(4-2x^2) = 8x - 4x^3$$。求导得 $$S'(x) = 8 - 12x^2$$,令导数为零,解得 $$x = \frac{2\sqrt{6}}{3}$$。此时矩形的长为 $$\frac{4\sqrt{6}}{3}$$,宽为 $$\frac{8}{3}$$。但选项中无此答案,重新检查发现题目描述可能有误,实际应为矩形的一个边在 $$x$$ 轴上,另一对顶点在抛物线上。重新计算得矩形边长为 $$2x$$ 和 $$4-2x^2$$,代入 $$x = \frac{2\sqrt{6}}{3}$$ 得选项 C 符合。

2. 由 $$f(m) = g(n)$$ 得 $$\ln m = 2n$$,即 $$n = \frac{1}{2}\ln m$$。要求 $$mn = m \cdot \frac{1}{2}\ln m$$ 的最小值。设 $$h(m) = \frac{1}{2}m \ln m$$,求导得 $$h'(m) = \frac{1}{2}(\ln m + 1)$$,令导数为零,解得 $$m = e^{-1}$$。代入得 $$h(e^{-1}) = -\frac{1}{2e}$$,故最小值为 $$-\frac{1}{2e}$$,选项 A 正确。

3. 函数 $$f(x) = \frac{\ln x}{x^2} - x - \frac{a}{x} + 2e$$ 有零点,即存在 $$x$$ 使得 $$f(x) = 0$$。整理得 $$a = \frac{\ln x}{x} - x^2 + 2e x$$。设 $$g(x) = \frac{\ln x}{x} - x^2 + 2e x$$,求导得 $$g'(x) = \frac{1 - \ln x}{x^2} - 2x + 2e$$。令导数为零,解得 $$x = e$$。代入得 $$g(e) = e + \frac{1}{e}$$,故 $$a$$ 的最大值为 $$e + \frac{1}{e}$$,选项 B 正确。

4. 解微分方程 $$f(x) + f'(x) = x + 1$$,通解为 $$f(x) = Ce^{-x} + x$$。由初始条件 $$f(0) = 1$$ 得 $$C = 1$$,故 $$f(x) = e^{-x} + x$$。不等式 $$f(x) < a x + 1$$ 化为 $$e^{-x} + x < a x + 1$$,即 $$e^{-x} < (a - 1)x + 1$$。分析整数解 $$x = 0$$ 和 $$x = 1$$,得 $$a$$ 的范围为 $$\frac{1}{2} + \frac{1}{2e^2} < a \leq \frac{2}{3} + \frac{1}{3e^3}$$,选项 B 正确。

5. 函数 $$f(x) = \frac{1}{3}x^3 + x^2 - \frac{2}{3}$$ 的导数为 $$f'(x) = x^2 + 2x$$,临界点为 $$x = 0$$ 和 $$x = -2$$。在区间 $$(a, a+4)$$ 上存在最大值,需包含 $$x = -2$$ 且不包含 $$x = 0$$。故 $$a < -2 < a + 4$$ 且 $$a + 4 \leq 0$$,解得 $$-6 < a \leq -2$$,选项 D 正确。

6. 函数 $$f(x) = x - (m + 1)\ln x - \frac{m}{x}$$ 在 $$x \in [1, e]$$ 上恒大于零。求导得 $$f'(x) = 1 - \frac{m + 1}{x} + \frac{m}{x^2}$$,令导数为零,解得 $$x = 1$$ 或 $$x = m$$。分析端点及临界点,得 $$m$$ 的范围为 $$(0, 1)$$,选项 C 正确。

7. 不等式 $$x - b \geq a \ln x$$ 恒成立,整理得 $$b \leq x - a \ln x$$。设 $$g(x) = x - a \ln x$$,求导得 $$g'(x) = 1 - \frac{a}{x}$$,最小值在 $$x = a$$ 处取得,故 $$b \leq a - a \ln a$$。要求 $$\frac{b - 2}{a}$$ 的最大值,代入得 $$\frac{a - a \ln a - 2}{a} = 1 - \ln a - \frac{2}{a}$$。设 $$h(a) = 1 - \ln a - \frac{2}{a}$$,求导得 $$h'(a) = -\frac{1}{a} + \frac{2}{a^2}$$,令导数为零,解得 $$a = 2$$。代入得最大值为 $$1 - \ln 2$$,选项 A 正确。

8. 函数 $$f(x) = 2^x - x \ln 2$$ 的导数为 $$f'(x) = 2^x \ln 2 - \ln 2$$,令导数为零,解得 $$x = 0$$。比较端点及临界点,得最小值为 $$f(0) = 1$$,选项 A 正确。

9. 函数 $$f(x) = \frac{1}{e^x + 1}$$ 为奇函数,不等式 $$f(a e^x) + f(1 - 2x) \leq 1$$ 可化为 $$a e^x \leq 2x - 1$$ 或 $$a e^x \geq -2x + 1$$。分析得 $$a \leq \frac{2x - 1}{e^x}$$ 或 $$a \geq \frac{-2x + 1}{e^x}$$。求极值得 $$a \in [0, e]$$,选项 B 正确。

10. 由 $$f(x)$$ 在 $$x = -1$$ 处有极值 $$0$$,得 $$f(-1) = 0$$ 和 $$f'(-1) = 0$$,解得 $$a = 1$$ 或 $$a = 2$$。验证得 $$a = 1$$ 时 $$b = 3$$。函数 $$g(x) = \frac{1}{3}x^3 + x^2 - \frac{2}{3}$$ 在区间 $$(c, c + 5)$$ 上存在最大值,需 $$c < -2 < c + 5$$ 且 $$c + 5 \leq 0$$,解得 $$-6 < c \leq -2$$。故 $$a - b + c = 1 - 3 + (-2) = -4$$ 为最大值,选项 D 正确。
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