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

导数中不等式恒成立与存在性问题-导数在研究函数中的应用知识点考前进阶选择题自测题解析-河北省等高二数学选择必修,平均正确率36.0%

2025-05-12
导数中不等式恒成立与存在性问题-导数在研究函数中的应用知识点考前进阶选择题自测题解析-河北省等高二数学选择必修,平均正确率36.0%
1、['函数奇、偶性的定义', '单调性的定义与证明', '导数中不等式恒成立与存在性问题', '函数单调性的判断', '函数单调性与奇偶性综合应用']

正确率40.0%函数$${{f}{(}{x}{)}}$$满足$${{f}{(}{−}{x}{)}{=}{f}{(}{x}{)}}$$,当$${{x}_{1}{,}{{x}_{2}}{∈}{[}{0}{,}{+}{∞}{)}}$$时都有$$\frac{f ( x_{1} )-f ( x_{2} )} {x_{1}-x_{2}} > 0,$$且对任意的$$x \in\left[ \frac{1} {2}, 1 \right]$$,不等式$${{f}{(}{a}{x}{+}{1}{)}{⩽}{f}{(}{x}{−}{2}{)}}$$恒成立,则实数$${{a}}$$的取值范围是(

A

A.$${{[}{−}{2}{,}{0}{]}}$$

B.$${{[}{−}{5}{,}{0}{]}}$$

C.$${{[}{−}{5}{,}{1}{]}}$$

D.$${{[}{−}{2}{,}{1}{]}}$$

2、['函数奇偶性的应用', '导数中不等式恒成立与存在性问题']

正确率40.0%$${{f}{(}{x}{)}}$$是定义在$${{R}}$$上的偶函数,且$${{x}{⩾}{0}}$$时,$${{f}{(}{x}{)}{=}{{x}^{3}}}$$.若对任意的$${{x}{∈}{[}{2}{t}{−}{1}{,}{2}{t}{+}{3}{]}}$$,不等式$${{f}{(}{3}{x}{−}{t}{)}{⩾}{8}{f}{(}{x}{)}}$$恒成立,则实数$${{t}}$$的取值范围为(

B

A.$${{t}{⩽}{−}{3}}$$或$${{t}{⩾}{1}}$$

B.$${{t}{⩽}{−}{3}}$$或$${{t}{⩾}{1}}$$或$${{t}{=}{0}}$$

C.$${{t}{⩽}{−}{3}}$$

D.$${{t}{⩾}{0}}$$

3、['利用函数单调性求参数的取值范围', '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']

正确率40.0%已知$${{f}{(}{x}{)}{=}{x}{{e}^{x}}{,}{g}{(}{x}{)}{=}{−}{(}{x}{+}{1}{{)}^{2}}{+}{a}{,}}$$若存在$${{x}_{1}{,}{{x}_{2}}{∈}{R}{,}}$$使得$${{f}{(}{{x}_{2}}{)}{⩽}{g}{(}{{x}_{1}}{)}}$$成立,则实数$${{a}}$$的取值范围是(

C

A.$${{[}{−}{e}{,}{+}{∞}{)}}$$

B.$${{(}{−}{∞}{,}{−}{e}{]}}$$

C.$$[-\frac{1} {\mathrm{e}},+\infty)$$

D.$$\left(-\infty,-\frac{1} {\mathrm{e}} \right]$$

4、['导数与最值', '导数与单调性', '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%已知$${{f}{(}{x}{)}{=}{{x}^{3}}{+}{x}}$$是定义在$${{R}}$$上的函数,且对于任意$${{x}{∈}{(}{0}{,}{π}{)}}$$,不等式$${{f}{(}{x}{{s}{i}{n}}{x}{−}{1}{)}{+}{f}{(}{{c}{o}{s}}{x}{−}{a}{)}{⩽}{0}}$$恒成立,则整数$${{a}}$$的最小值为                     (

A

A.$${{1}}$$

B.$${{2}}$$

C.$${{3}}$$

D.$${{4}}$$

5、['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19.999999999999996%设实数$${{m}{>}{0}}$$.且不等式$$m x l n x-\mathit{(} \textup{x}+m \mathit{)} \, \mathit{e}^{\frac{x=m} {m}} \leqslant0$$对$${{x}{>}{0}}$$恒成立,则$${{m}}$$的最大值是(

D

A.$${{e}}$$

B.$$\frac{e^{2}} {2}$$

C.$${{2}{e}}$$

D.$${{e}^{2}}$$

6、['导数中不等式恒成立与存在性问题']

正确率60.0%已知命题$${{“}{∀}{x}{∈}{R}}$$,都有$$4 x^{2}+( a-2 ) x+\frac{1} {4} > 0 "$$是真命题,则实数$${{a}}$$的取值范围是(

D

A.$${{(}{−}{∞}{,}{0}{)}}$$

B.$${{[}{0}{,}{4}{]}}$$

C.$${{[}{4}{,}{+}{∞}{)}}$$

D.$${{(}{0}{,}{4}{)}}$$

7、['导数中不等式恒成立与存在性问题', '利用导数解决函数零点问题', '导数中的函数构造问题']

正确率19.999999999999996%函数$${{f}{(}{x}{)}{=}{{e}^{x}}{−}{x}{−}{2}{,}{k}}$$为整数,且当$${{x}{>}{0}}$$时,$${({x}{−}{k}{)}{{f}^{′}}{(}{x}{)}{+}{x}{+}{1}{>}{0}}$$恒成立,则$${{k}}$$的最大值是(

A

A.$${{2}}$$

B.$${{3}}$$

C.$${{4}}$$

D.$${{5}}$$

8、['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$${{x}_{1}{,}{{x}_{2}}{∈}{{(}{0}{,}{m}{)}}{{(}{m}{>}{0}{)}}}$$,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.$${{1}}$$

9、['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19.999999999999996%已知函数$${{f}{(}{x}{)}{=}{{x}^{2}}{l}{n}{x}{−}{a}{(}{{x}^{2}}{−}{1}{)}{(}{a}{∈}{R}{)}}$$,若$${{f}{(}{x}{)}{⩾}{0}}$$在$${{x}{∈}{(}{0}{,}{1}{]}}$$时恒成立,则实数$${{a}}$$的取值范围是(

D

A.$${{[}{2}{,}{+}{∞}{)}}$$

B.$${{[}{1}{,}{+}{∞}{)}}$$

C.$$[ \frac{\sqrt{2}} {4}, ~+\infty)$$

D.$$[ \frac{1} {2}, ~+\infty)$$

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']

正确率40.0%设函数$$f ( x )=\frac{e^{2 x}} {x}-m x ( e$$为自然对数的底数)在$$( \frac{1} {2}, 2 )$$上单调递增,则实数$${{m}}$$的取值范围为$${{(}{)}}$$

D

A.$${{(}{−}{∞}{,}{0}{)}}$$

B.$$(-\infty, \frac{3 e^{4}} {4} )$$

C.$$(-\infty, \frac{3 e^{4}} {4} ]$$

D.$${{(}{−}{∞}{,}{0}{]}}$$

1. 解析:函数$$f(x)$$为偶函数且在$$[0, +\infty)$$上单调递增。不等式$$f(ax+1) \leq f(x-2)$$恒成立,等价于$$|ax+1| \leq |x-2|$$。由于$$x \in \left[\frac{1}{2}, 1\right]$$,$$x-2 \leq 0$$,故不等式化为$$|ax+1| \leq 2-x$$。分两种情况讨论:

(1) 当$$ax+1 \geq 0$$时,得$$ax+1 \leq 2-x$$,即$$a \leq \frac{1-x}{x}$$。

(2) 当$$ax+1 \leq 0$$时,得$$-ax-1 \leq 2-x$$,即$$a \geq \frac{x-3}{x}$$。

求$$a$$的范围需满足上述两种情况在$$x \in \left[\frac{1}{2}, 1\right]$$时恒成立。计算极值得$$a \in [-2, 0]$$,故选A。

2. 解析:函数$$f(x)$$为偶函数,且$$x \geq 0$$时$$f(x)=x^3$$。不等式$$f(3x-t) \geq 8f(x)$$等价于$$|3x-t|^3 \geq 8|x|^3$$,即$$|3x-t| \geq 2|x|$$。对$$x \in [2t-1, 2t+3]$$,分情况讨论:

(1) 若$$t=0$$,不等式恒成立。

(2) 若$$t \neq 0$$,需$$3x-t \geq 2x$$或$$3x-t \leq -2x$$,解得$$x \geq t$$或$$x \leq \frac{t}{5}$$。为使不等式对所有$$x$$成立,需区间$$[2t-1, 2t+3]$$完全在$$x \leq \frac{t}{5}$$或$$x \geq t$$之外,解得$$t \leq -3$$或$$t \geq 1$$。综上,选B。

3. 解析:问题转化为$$g(x_1)$$的最小值不小于$$f(x_2)$$的最小值。$$f(x)=xe^x$$的最小值为$$-e^{-1}$$(在$$x=-1$$处取得),$$g(x)=-(x+1)^2+a$$的最大值为$$a$$。故需$$a \geq -e^{-1}$$,选C。

4. 解析:函数$$f(x)=x^3+x$$为奇函数且单调递增。不等式$$f(x\sin x-1)+f(\cos x-a) \leq 0$$等价于$$f(x\sin x-1) \leq -f(\cos x-a)=f(a-\cos x)$$,即$$x\sin x-1 \leq a-\cos x$$。整理得$$a \geq x\sin x + \cos x -1$$。求$$x \in (0, \pi)$$时$$x\sin x + \cos x -1$$的最大值,通过导数分析可得最大值约为2.07,故整数$$a$$的最小值为3,选C。

5. 解析:不等式$$mx\ln x - (x+m)e^{\frac{x}{m}} \leq 0$$对$$x>0$$恒成立。令$$x=m$$,得$$m^2\ln m - 2m e \leq 0$$,即$$m\ln m \leq 2e$$。分析函数$$m\ln m$$,其在$$m=e$$处取得最大值$$e$$,故$$m \leq e$$。验证$$m=e$$时不等式成立,选A。

6. 解析:命题$$4x^2+(a-2)x+\frac{1}{4}>0$$对所有$$x \in \mathbb{R}$$成立,需判别式$$\Delta=(a-2)^2-4 \times 4 \times \frac{1}{4} < 0$$,即$$(a-2)^2-4 < 0$$,解得$$0 < a < 4$$,选D。

7. 解析:$$f'(x)=e^x-1$$,不等式$$(x-k)(e^x-1)+x+1>0$$对$$x>0$$恒成立。当$$x \to 0^+$$时,不等式趋近于$$1-k+1>0$$,即$$k<2$$。当$$x \to +\infty$$时,$$e^x$$主导,需$$x-k>0$$,即$$k \leq 0$$。综合得$$k \leq 1$$,但需验证$$k=2$$是否成立。实际$$k$$的最大值为2,选A。

8. 解析:不等式$$x_1^{x_2} < x_2^{x_1}$$等价于$$\frac{\ln x_1}{x_1} < \frac{\ln x_2}{x_2}$$。研究函数$$f(x)=\frac{\ln x}{x}$$,其在$$(0,e)$$单调递增,在$$(e,+\infty)$$单调递减。为使$$x_1 < x_2$$时$$f(x_1) < f(x_2)$$恒成立,需$$m \leq e$$,选A。

9. 解析:不等式$$x^2\ln x - a(x^2-1) \geq 0$$在$$x \in (0,1]$$恒成立。令$$x \to 0^+$$,得$$a \geq 0$$。对$$x \in (0,1]$$,整理得$$a \leq \frac{x^2\ln x}{x^2-1}$$。求函数$$\frac{x^2\ln x}{x^2-1}$$的最小值,通过导数分析可得最小值为$$\frac{1}{2}$$,故$$a \geq \frac{1}{2}$$,选D。

10. 解析:函数$$f(x)=\frac{e^{2x}}{x}-mx$$在$$\left(\frac{1}{2},2\right)$$单调递增,需$$f'(x)=\frac{2e^{2x}x - e^{2x}}{x^2}-m \geq 0$$。整理得$$m \leq \frac{e^{2x}(2x-1)}{x^2}$$。求$$\frac{e^{2x}(2x-1)}{x^2}$$在$$\left(\frac{1}{2},2\right)$$的最小值,在$$x=\frac{1}{2}$$处趋近于0,在$$x=1$$处为$$e^2$$,在$$x=2$$处为$$\frac{3e^4}{4}$$。故$$m \leq 0$$,选D。

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