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

导数与极值-5.3 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-江苏省等高二数学选择必修,平均正确率52.0%

2025-06-22
导数与极值-5.3 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-江苏省等高二数学选择必修,平均正确率52.0%
1、['导数与极值', '利用导数求参数的取值范围']

正确率40.0%已知函数$$f ( x )=\frac{1+\operatorname{l n} x} {x},$$则$${{f}{(}{x}{)}}$$在区间$$\left( a, \ a+\frac{2} {3} \right) ( a > 0 )$$上存在极值的一个充分不必要条件是(

A

A.$$\left( \frac{2} {3}, \, 1 \right)$$

B.$$\left( 0, \ \frac{2} {3} \right)$$

C.$$\left( 0, \enspace\frac{1} {3} \right)$$

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

2、['导数与单调性', '导数与极值']

正确率40.0%已知$$f^{\prime} ( x )$$是函数$${{f}{(}{x}{)}}$$在$${{R}}$$上的导函数,且函数$${{f}{(}{x}{)}}$$在$${{x}{=}{−}{2}}$$处取得极小值,则函数$$y=x f^{\prime} ( x )$$的图象可能是(

A

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3、['导数与极值', '利用导数讨论函数单调性']

正确率40.0%已知函数$$f \left( \begin{matrix} {x} \\ \end{matrix} \right) ~=x l n x$$,则$${{f}{(}{x}{)}}$$极小值为(

C

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

B.$${{e}}$$

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

D.$${{−}{e}}$$

4、['导数与极值', '利用导数求参数的取值范围', '二次函数的图象分析与判断']

正确率60.0%已知函数$$f ( x )=\frac{1} {3} x^{3}-m x^{2}+x+2$$有两个极值点,则实数$${{m}}$$的取值范围是(

D

A.$$(-1, ~ 1 )$$

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

C.$$(-\infty, ~-1 ] \cup[ 1, ~+\infty)$$

D.$$(-\infty, ~-1 ) \cup( 1, ~+\infty)$$

5、['导数与极值', '函数单调性的判断', '函数的单调区间']

正确率80.0%函数$$y=f ( x )$$导函数$$f^{\prime} ( x )$$的图象如图所示,则下列说法正确的是(

D

A.函数$$y=f ( x )$$在$$(-\infty, 0 )$$上单调递增

B.函数$$y=f ( x )$$的递减区间为$$( 3, 5 )$$

C.函数$$y=f ( x )$$在$${{x}{=}{0}}$$处取得极大值

D.函数$$y=f ( x )$$在$${{x}{=}{5}}$$处取得极小值

6、['函数奇偶性的应用', '导数与极值', '函数求解析式']

正确率40.0%已知函数是$${{R}}$$

C

A.$${{−}{2}}$$

B.$${{1}}$$

C.$${{2}}$$

D.$${{0}}$$

7、['导数的四则运算法则', '基本初等函数的导数', '导数与极值', '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%若函数$$f ( x )=e^{-x}+t l n x$$有两个极值点,则$${{t}}$$的取值范围为(

A

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

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

C.$$\left(-\frac{1} {e}, 0 \right)$$

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

8、['导数与极值']

正确率60.0%若$$\operatorname* {l i m}_{\Delta x \to0} \frac{f ( x_{0}+\Delta x )-f ( x_{0} )} {\Delta x}=k,$$则$$\operatorname* {l i m}_{\Delta x \to0} \frac{f ( x_{0}+2 \cdot\Delta x )-f ( x_{0} )} {\triangle x}$$等于(

A

A.$${{2}{k}}$$

B.$${{k}}$$

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

D.以上都不是

9、['导数与极值']

正确率40.0%设$$x=-\frac{1} {2}$$是函数$$f ( x )=\operatorname{l n} ( x+2 )-a x^{2}-3 a^{2} x$$的极小值点,则$${{f}{(}{x}{)}}$$的极大值为(

D

A.$${{2}}$$

B.$${{1}}$$

C.$$\frac{3} {4}$$

D.$$\begin{array} {l l} {\frac{2} {3}} \\ \end{array}$$

10、['导数与极值']

正确率80.0%函数$$y=x+2 \operatorname{c o s} x$$在$$[ 0, \frac{\pi} {2} ]$$上的极大值点为$${{(}{)}}$$

C

A.$$( \frac{\pi} {6}, \frac{\pi} {6}+\sqrt{3} )$$

B.$$\frac{\pi} {3}$$

C.$$\begin{array} {l l} {\frac{\pi} {6}} \\ \end{array}$$

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

1. 首先求函数 $$f(x) = \frac{1 + \ln x}{x}$$ 的导数:

$$f'(x) = \frac{\frac{1}{x} \cdot x - (1 + \ln x) \cdot 1}{x^2} = \frac{1 - 1 - \ln x}{x^2} = -\frac{\ln x}{x^2}.$$

极值点满足 $$f'(x) = 0$$,即 $$\ln x = 0$$,解得 $$x = 1$$。为了在区间 $$\left(a, a + \frac{2}{3}\right)$$ 上存在极值,需要 $$1 \in \left(a, a + \frac{2}{3}\right)$$,即 $$a < 1 < a + \frac{2}{3}$$,解得 $$\frac{1}{3} < a < 1$$。题目要求充分不必要条件,因此选项 D $$\left(\frac{1}{3}, 1\right)$$ 符合。

2. 函数 $$f(x)$$ 在 $$x = -2$$ 处取得极小值,故 $$f'(-2) = 0$$,且在 $$x = -2$$ 左侧导数小于 0,右侧导数大于 0。考虑函数 $$y = x f'(x)$$:

- 当 $$x = -2$$ 时,$$y = -2 \cdot f'(-2) = 0$$。 - 当 $$x < -2$$ 时,$$f'(x) < 0$$,故 $$y = x f'(x) > 0$$。 - 当 $$-2 < x < 0$$ 时,$$f'(x) > 0$$,故 $$y = x f'(x) < 0$$。

观察选项,只有选项 C 符合这一特征。

3. 函数 $$f(x) = x \ln x$$ 的导数为:

$$f'(x) = \ln x + 1.$$

令 $$f'(x) = 0$$,解得 $$x = \frac{1}{e}$$。当 $$x < \frac{1}{e}$$ 时,$$f'(x) < 0$$;当 $$x > \frac{1}{e}$$ 时,$$f'(x) > 0$$,故 $$x = \frac{1}{e}$$ 是极小值点。极小值为:

$$f\left(\frac{1}{e}\right) = \frac{1}{e} \ln \frac{1}{e} = -\frac{1}{e}.$$

选项 C 正确。

4. 函数 $$f(x) = \frac{1}{3}x^3 - m x^2 + x + 2$$ 的导数为:

$$f'(x) = x^2 - 2m x + 1.$$

有两个极值点等价于 $$f'(x) = 0$$ 有两个不同的实数解,即判别式大于 0:

$$(2m)^2 - 4 \cdot 1 \cdot 1 > 0 \Rightarrow 4m^2 - 4 > 0 \Rightarrow m^2 > 1 \Rightarrow m < -1 \text{ 或 } m > 1.$$

选项 D 正确。

5. 根据导函数图像:

- 在 $$(-\infty, 0)$$ 上,$$f'(x)$$ 先正后负,故 $$f(x)$$ 先增后减,选项 A 错误。 - 在 $$(3, 5)$$ 上,$$f'(x) < 0$$,故 $$f(x)$$ 递减,选项 B 正确。 - 在 $$x = 0$$ 处,$$f'(x)$$ 由正变负,故 $$f(x)$$ 取得极大值,选项 C 正确。 - 在 $$x = 5$$ 处,$$f'(x)$$ 由负变正,故 $$f(x)$$ 取得极小值,选项 D 正确。

但题目要求选择一个正确选项,可能是 B。

6. 题目不完整,无法解析。

7. 函数 $$f(x) = e^{-x} + t \ln x$$ 的导数为:

$$f'(x) = -e^{-x} + \frac{t}{x}.$$

有两个极值点等价于 $$f'(x) = 0$$ 有两个解,即 $$\frac{t}{x} = e^{-x}$$ 有两个解。设 $$g(x) = x e^{-x}$$,则需 $$t$$ 为 $$g(x)$$ 的极大值。$$g'(x) = e^{-x} - x e^{-x} = e^{-x}(1 - x)$$,极大值在 $$x = 1$$ 处取得,$$g(1) = \frac{1}{e}$$。因此 $$t \in \left(0, \frac{1}{e}\right)$$,选项 A 正确。

8. 根据导数的定义:

$$\lim_{\Delta x \to 0} \frac{f(x_0 + 2 \Delta x) - f(x_0)}{\Delta x} = 2 \cdot \lim_{\Delta x \to 0} \frac{f(x_0 + 2 \Delta x) - f(x_0)}{2 \Delta x} = 2k.$$

选项 A 正确。

9. 函数 $$f(x) = \ln(x + 2) - a x^2 - 3a^2 x$$ 的导数为:

$$f'(x) = \frac{1}{x + 2} - 2a x - 3a^2.$$

已知 $$x = -\frac{1}{2}$$ 是极小值点,故 $$f'\left(-\frac{1}{2}\right) = 0$$:

$$\frac{1}{-\frac{1}{2} + 2} - 2a \left(-\frac{1}{2}\right) - 3a^2 = 0 \Rightarrow \frac{2}{3} + a - 3a^2 = 0.$$

解得 $$a = \frac{1}{3}$$。再求 $$f(x)$$ 的极大值点:

$$f'(x) = \frac{1}{x + 2} - \frac{2}{3}x - \frac{1}{3}.$$

令 $$f'(x) = 0$$,解得 $$x = 1$$。验证 $$x = 1$$ 为极大值点,极大值为:

$$f(1) = \ln 3 - \frac{1}{3} \cdot 1^2 - \frac{1}{3} \cdot 1 = \ln 3 - \frac{2}{3}.$$

但选项中没有此结果,可能是题目描述有误。

10. 函数 $$y = x + 2 \cos x$$ 的导数为:

$$y' = 1 - 2 \sin x.$$

令 $$y' = 0$$,解得 $$\sin x = \frac{1}{2}$$,即 $$x = \frac{\pi}{6}$$。验证 $$x = \frac{\pi}{6}$$ 为极大值点,选项 C 正确。

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