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

利用导数讨论函数单调性-5.3 导数在研究函数中的应用知识点专题进阶自测题答案-上海市等高二数学选择必修,平均正确率46.0%

2025-07-26
利用导数讨论函数单调性-5.3 导数在研究函数中的应用知识点专题进阶自测题答案-上海市等高二数学选择必修,平均正确率46.0%
1、['利用导数讨论函数单调性', '等比数列前n项和的应用', '函数零点个数的判定']

正确率40.0%设$$f_{n} \left( \begin{matrix} {x} \\ {x} \\ \end{matrix} \right) \ =1+x+x^{2}+\ldots+x^{n} \left( \begin{matrix} {x} \\ {x} \\ \end{matrix} > 0 \right)$$,其中$$n \in{\bf N}, ~ n \geqslant2$$,则函数$$G_{n} ~ ( \textbf{x} ) ~=f_{n} ~ ( \textbf{x} ) ~-2$$在$$( \frac{1} {2^{n}}, \ 1 )$$内的零点个数是(

B

A.$${{0}}$$

B.$${{1}}$$

C.$${{2}}$$

D.与$${{n}}$$有关

2、['导数与极值', '利用导数讨论函数单调性', '根据函数零点个数求参数范围', '利用导数解决函数零点问题', '等差数列的性质']

正确率19.999999999999996%设函数$$f ( x )=( x-t_{1} ) ( x-t_{2} ) ( x-t_{3} )$$,其中$$t_{1}, t_{2}, t_{3} \in R$$,且$$t_{1}, t_{2}, t_{3}$$是公差为$${{d}}$$的等差数列. 若曲线$$y=f ( x )$$ 与直线$$y=-( x-t_{2} )-6 \sqrt{3}$$ 有三个互异的公共点,则 $${{d}}$$ 的取值范围(

A

A.$$(-\infty,-\sqrt{1 0} ) \bigcup\, ( \sqrt{1 0},+\infty)$$

B.$$(-\infty,-2 \sqrt{1 0} ) \bigcup\, ( 2 \sqrt{1 0},+\infty)$$

C.$$(-\infty,-2 \sqrt{e} ) \bigcup\, ( 2 \sqrt{e},+\infty)$$

D.$$(-\infty,-\sqrt{e} ) \bigcup( \sqrt{e},+\infty)$$

3、['导数与最值', '利用导数讨论函数单调性', '利用基本不等式求最值']

正确率19.999999999999996%函数$$f ( x )=e^{2} x+\frac{1} {x}, ~ g ( x )=\frac{e x} {e^{x-1}}$$,对任意$$x_{1}, ~ x_{2} \in~ ( 0, ~+\infty)$$,不等式$$( \ k+1 ) \ g \ ( \alpha_{1} ) \leq k f \ ( \alpha_{2} ) \ \ ( \ k > 0 )$$恒成立,则实数$${{k}}$$的取值范围是(

A

A.$$[ 1, ~+\infty)$$

B.$$( 2, ~+\infty]$$

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

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

4、['函数奇偶性的应用', '利用函数单调性解不等式', '利用导数讨论函数单调性', '导数中的函数构造问题']

正确率40.0%定义在$${{R}}$$上的偶函数$${{f}{(}{x}{)}}$$,满足$$f ( 2 )=0$$,若$$x \mathrm{\ l i n ~ ( 0,+\ l i n f t y ~ )}$$时,$$F ( x ) \mathrm{=} \mathtt{x f} ( x )$$单调递增,则不等式$$F ( x ) > 0$$的解集是$${{(}{)}}$$

B

A.$$(-2, 0 ) \backslash\operatorname* {c u p} \left( 0, 2 \right)$$

B.$$(-2, 0 ) \backslash\mathrm{c u p ~} ( 2,+\infty)$$

C.$$( \setminus\mathrm{i n f t y,-2 )} \setminus\operatorname* {c u p} ( 0, 2 )$$

D.$$(-\mathrm{i n f t y ~,-2 )} \backslash\mathrm{c u p ~ ( 2,+\Delta~ i n f t y ~ )}$$

5、['函数奇、偶性的图象特征', '函数图象的识别', '利用导数讨论函数单调性']

正确率60.0%函数$$y=4 \operatorname{c o s} x-\mathrm{e}^{| x |}$$的图象可能是(

A

A.svg异常

B.svg异常

C.svg异常

D.svg异常

6、['利用导数讨论函数单调性', '利用函数单调性比较大小']

正确率40.0%已知$${{f}{(}{x}{)}}$$为定义在$$(-\infty,+\infty)$$上的可导函数,且$$f ( x ) > f^{\prime} ( x )$$对于$${{x}{∈}{R}}$$恒成立$${{(}{e}}$$为自然对数的底$${{)}}$$,则

C

A.$$e^{2 0 1 3} \cdot f ( 2 0 1 4 ) > e^{2 0 1 4} \cdot f ( 2 0 1 3 )$$

B.$$e^{2 0 1 3} \cdot f ( 2 0 1 4 )=e^{2 0 1 4} \cdot f ( 2 0 1 3 )$$

C.$$e^{2 0 1 3} \cdot f ( 2 0 1 4 ) < e^{2 0 1 4} \cdot f ( 2 0 1 3 )$$

D.$$e^{2 0 1 3} \cdot f ( 2 0 1 4 )$$与$$e^{2 0 1 4} \cdot f ( 2 0 1 3 )$$与大小不确定

7、['导数与单调性', '利用导数讨论函数单调性']

正确率60.0%对于$${{R}}$$上可导的任意函数$${{f}{(}{x}{)}}$$,若满足$$( x-2 ) f^{\prime} ( x ) > 0$$,则必有

D

A.$$f ( 2 ) < f (-3 ) < f ( 0 )$$

B.$$f (-3 ) < f ( 0 ) < f ( 2 )$$

C.$$f ( 0 ) < f ( 2 ) < f (-3 )$$

D.$$f ( 2 ) < f ( 0 ) < f (-3 )$$

8、['导数与最值', '利用导数讨论函数单调性']

正确率60.0%函数$$f ( x )=e^{x}+x$$在$$[-1, 1 ]$$上的最大值是(

B

A.$${{e}}$$

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

C.$${{−}{e}{+}{1}}$$

D.$${{e}{−}{1}}$$

9、['导数与最值', '利用导数讨论函数单调性']

正确率60.0%函数$$y=1-x e^{x}$$的最大值是

C

A.$${_{2}}$$

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

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

D.不存在

10、['利用导数讨论函数单调性']

正确率60.0%函数$$f \left( \begin{matrix} {x} \\ \end{matrix} \right) ~=e^{2 x}+2 \operatorname{c o s} x-4$$在$$[ 0, ~ 2 \pi]$$上是(

C

A.在$$[ 0, \ \pi]$$上是减函数,$$[ 0, ~ 2 \pi]$$上是增函数

B.$$[ 0, \ \pi]$$在上是增函数,$$[ 0, ~ 2 \pi]$$上是减函数

C.增函数

D.减函数

1. 解析:

函数 $$G_n(x) = f_n(x) - 2 = 1 + x + x^2 + \ldots + x^n - 2$$ 在区间 $$(\frac{1}{2^n}, 1)$$ 内的零点个数分析如下:

1. 计算 $$G_n(1) = n + 1 - 2 = n - 1 \geq 1$$(因为 $$n \geq 2$$)。

2. 计算 $$G_n\left(\frac{1}{2^n}\right) = \frac{1 - \left(\frac{1}{2^n}\right)^{n+1}}{1 - \frac{1}{2^n}} - 2$$。由于 $$\frac{1}{2^n} \ll 1$$,近似为 $$1 + \frac{1}{2^n} + \left(\frac{1}{2^n}\right)^2 - 2 \approx -1$$。

3. 由于 $$G_n(x)$$ 是严格递增函数(导数 $$G_n'(x) = 1 + 2x + \ldots + nx^{n-1} > 0$$),且 $$G_n\left(\frac{1}{2^n}\right) < 0$$ 而 $$G_n(1) > 0$$,由介值定理可知存在唯一零点。故选 B

2. 解析:

设 $$t_2 = a$$,则 $$t_1 = a - d$$,$$t_3 = a + d$$。函数 $$f(x) = (x - a + d)(x - a)(x - a - d)$$ 与直线 $$y = -(x - a) - 6\sqrt{3}$$ 有三个交点,即方程 $$f(x) + (x - a) + 6\sqrt{3} = 0$$ 有三个实数解。

化简得 $$(x - a)^3 - d^2(x - a) + (x - a) + 6\sqrt{3} = 0$$,令 $$u = x - a$$,则 $$u^3 + (1 - d^2)u + 6\sqrt{3} = 0$$。

为使三次方程有三个实数解,判别式需满足 $$\Delta = 4(1 - d^2)^3 + 243 > 0$$,解得 $$d^2 > 10$$,即 $$d \in (-\infty, -\sqrt{10}) \cup (\sqrt{10}, +\infty)$$。故选 A

3. 解析:

不等式 $$(k + 1)g(x_1) \leq k f(x_2)$$ 对所有 $$x_1, x_2 > 0$$ 恒成立,需满足 $$(k + 1) \min g(x) \leq k \min f(x)$$。

1. 求 $$f(x) = e^2 x + \frac{1}{x}$$ 的最小值:$$f'(x) = e^2 - \frac{1}{x^2}$$,极小值点为 $$x = \frac{1}{e}$$,$$f\left(\frac{1}{e}\right) = 2e$$。

2. 求 $$g(x) = \frac{e x}{e^{x - 1}} = e x e^{-x + 1}$$ 的最小值:$$g'(x) = e (1 - x) e^{-x + 1}$$,极大值点为 $$x = 1$$,$$g(1) = e$$。

代入不等式得 $$(k + 1)e \leq k \cdot 2e$$,解得 $$k \leq 1$$。故选 D

4. 解析:

由题意,$$F(x) = x f(x)$$ 在 $$(0, +\infty)$$ 单调递增,且 $$f(x)$$ 为偶函数,故 $$F(-x) = -x f(-x) = -x f(x) = -F(x)$$,即 $$F(x)$$ 为奇函数。

由 $$F(2) = 2 f(2) = 0$$ 和单调性可知:

- 当 $$x > 2$$ 时,$$F(x) > F(2) = 0$$;

- 当 $$0 < x < 2$$ 时,$$F(x) < F(2) = 0$$;

- 由奇函数性质,$$F(x) > 0$$ 的解集为 $$(-2, 0) \cup (2, +\infty)$$。故选 B

5. 解析:

函数 $$y = 4 \cos x - e^{|x|}$$ 的特性:

- 当 $$x = 0$$ 时,$$y = 4 - 1 = 3$$;

- 当 $$x \to \pm\infty$$ 时,$$e^{|x|} \to +\infty$$,故 $$y \to -\infty$$;

- 函数为偶函数,图像关于 $$y$$ 轴对称。

结合选项分析,图像应在 $$x = 0$$ 处取得最大值,并向两侧递减至负无穷。故选 D(假设 D 选项描述符合此特性)。

6. 解析:

由 $$f(x) > f'(x)$$,构造辅助函数 $$h(x) = \frac{f(x)}{e^x}$$,则 $$h'(x) = \frac{f'(x) - f(x)}{e^x} < 0$$,即 $$h(x)$$ 单调递减。

因此 $$h(2014) < h(2013)$$,即 $$\frac{f(2014)}{e^{2014}} < \frac{f(2013)}{e^{2013}}$$,整理得 $$e^{2013} f(2014) < e^{2014} f(2013)$$。故选 C

7. 解析:

由 $$(x - 2)f'(x) > 0$$ 可知:

- 当 $$x > 2$$ 时,$$f'(x) > 0$$,$$f(x)$$ 单调递增;

- 当 $$x < 2$$ 时,$$f'(x) < 0$$,$$f(x)$$ 单调递减。

因此 $$f(-3) > f(0) > f(2)$$。故选 D

8. 解析:

函数 $$f(x) = e^x + x$$ 的导数为 $$f'(x) = e^x + 1 > 0$$,故 $$f(x)$$ 在 $$[-1, 1]$$ 上单调递增。

最大值在 $$x = 1$$ 处取得,$$f(1) = e + 1$$。故选 B

9. 解析:

函数 $$y = 1 - x e^x$$ 的导数为 $$y' = -e^x (1 + x)$$,令 $$y' = 0$$ 得 $$x = -1$$。

在 $$x = -1$$ 处取得极大值 $$y(-1) = 1 - (-1)e^{-1} = 1 + \frac{1}{e}$$。故选 C

10. 解析:

函数 $$f(x) = e^{2x} + 2 \cos x - 4$$ 的导数为 $$f'(x) = 2 e^{2x} - 2 \sin x$$。

由于 $$e^{2x} \geq 1$$ 且 $$|\sin x| \leq 1$$,故 $$f'(x) \geq 2 - 2 = 0$$,仅在 $$x = 0$$ 时等号成立。因此 $$f(x)$$ 在 $$[0, 2\pi]$$ 上单调递增。故选 C

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