二、填空题(本大题共4小题,每小题5分,共20分.请把正确答案填在题中横线上)
13.设f(x)=若f(0)是f(x)的最小值,则a的取值范围是(-∞,2].
解析:
由题意,当x>0时,f(x)的极小值为f
(1)=2;当x≤0时,f(x)极小值为f(0)=a,f(0)是f(x)的最小值,则a≤2.
14.(2014·江西卷)若曲线y=xlnx上点P处的切线平行于直线2x-y+1=0,则点P的坐标是(e,e).
解析:
因为y′=lnx+1,设切点(a,b),则k=lna+1=2,a=e,又b=alna=e,所以P(e,e).
15.设函数f(x)=D是由x轴和曲线y=f(x)及该曲线在点(1,0)处的切线所围成的封闭区域,则z=x-2y在D上的最大值为2.
解析:
∵f′(x)=,∴k=f′
(1)=1,
∴切线l:
y=x-1.
因而切线l、曲线f(x)、x轴围成三角形区域,其中最优解是(0,-1),代入得zmax=2.
16.(2015·山东卷)若“∀x∈,tanx≤m”是真命题,则实数m的最小值为1.
解析:
由题意,原命题等价于tanx≤m在区间上恒成立,即y=tanx在上的最大值小于或等于m,又y=tanx在上的最大值为1,所以m≥1,即m的最小值为1.
三、解答题(本大题共6小题,共70分.解答时应写出必要的文字说明、证明过程或演算步骤)
17.(10分)设集合A={x|x2<4},B=.
(1)求集合A∩B;
(2)若不等式2x2+ax+b<0的解集为B,求a,b的值.
解析:
(1)A={x|x2<4}={x|-2<x<2},
B==={x|-3<x<1},
∴A∩B={x|-2<x<1}.
(2)因为2x2+ax+b<0的解集为
B={x|-3<x<1}.
所以-3和1为2x2+ax+b=0的两根.
故所以a=4,b=-6.
18.(12分)已知函数f(x)的图象与函数h(x)=x++2的图象关于点A(0,1)对称.
(1)求f(x)的解析式;
(2)若g(x)=f(x)·x+ax,且g(x)在区间[0,2]上为减函数,求实数a的取值范围.
解析:
(1)∵f(x)的图象与h(x)关于A(0,1)对称,设f(x)图象上任意一点坐标为B(x,y),
其关于A(0,1)对称点B′(x′,y′).
则∴
∵B′(x′,y′)在h(x)上,∴y′=x′++2.
∴2-y=-x-+2,
∴y=x+,即f(x)=x+.
(2)g(x)=x2+ax+1,
∵g(x)在[0,2]上为减函数,
∴-≥2,即a≤-4,
∴a的取值范围为(-∞,-4].
19.(12分)已知函数f(x)=x-+a(2-lnx)(a>0),讨论f(x)的单调性.
解析:
f(x)的定义域是(0,+∞),
f′(x)=1+-=.
设g(x)=x2-ax+2,二次方程g(x)=0的判别式Δ=a2-8.
①当Δ=a2-8<0,即0<a<2时,对一切x>0都有f′(x)>0,此时f(x)在(0,+∞)上是增函数.
②当Δ=a2-8=0,即a=2时,仅对x=有f′(x)=0,对其余的x>0都有f′(x)>0,此时f(x)在(0,+∞)上也是增函数.
③当Δ=a2-8>0,即a>2时,方程g(x)=0有两个不同的实根x1=,x2=,0<x1<x2.
此时f(x)在与上单调递增,在(,)上单调递减.
20.(12分)如图所示,长方体物体E在雨中沿面P(面积为S)的垂直方向做匀速移动,速度为v(v>0),雨速沿E移动方向的分速度为c(c∈R),E移动时单位时间内的淋雨量包括两部分:
①P或P的平行面(只有一个面淋雨)的淋雨量,假设其值与|v-c|×S成正比,比例系数为;②其他面的淋雨量之和,其值为.记y为E移动过程中的总淋雨量,当移动距离d=100,面积S=时,
(1)写出y的表达式;
(2)设0解析:
(1)由题意知,E移动时单位时间内的淋雨量为|v-c|+,
故y==(3|v-c|+10).
(2)由
(1)知,当0y=(3c-3v+10)=-15;
当cy=(3v-3c+10)=+15.
故y=
①当0故当v=10时,ymin=20-.
②当故当v=c时,ymin=.
21.(12分)设f(x)=,其中a为正实数.
(1)当a=时,求f(x)的极值点;
(2)若f(x)为R上的单调函数,求a的取值范围.
解析:
对f(x)求导,得f′(x)=ex.①
(1)当a=时,若f′(x)=0,则4x2-8x+3=0,
解得x1=,x2=.
当x变化时,f′(x)与f(x)变化情况见下表:
∴x1=是极小值点,x2=是极大值点.
(2)若f(x)为R上的单调函数,则f′(x)在R上不变号,结合①与条件a>0,知1+ax2-2ax≥0在R上恒成立,即Δ=4a2-4a=4a(a-1)≤0,由此并结合a>0,知0∴a的取值范围为{a|022.(12分)(2015·江苏卷)已知函数f(x)=x3+ax2+b(a,b∈R).
(1)试讨论f(x)的单调性;
(2)若b=c-a(实数c是与a无关的常数),当函数f(x)有三个不同的零点时,a的取值范围恰好是(-∞,-3)∪(1,)∪(,+∞),求c的值.
解析:
(1)f′(x)=3x2+2ax,令f′(x)=0,
解得x1=0,x2=-.
当a=0时,因为f′(x)=3x2≥0,所以函数f(x)在(-∞,+∞)上单调递增;
当a>0时,x∈(-∞,-)∪(0,+∞)时,f′(x)>0,x∈(-,0)时,f′(x)<0,
所以函数f(x)在(-∞,-),(0,+∞)上单调递增,在(-,0)上单调递减;
当a<0时,x∈(-∞,0)∪(-,+∞)时,f′(x)>0,x∈(0,-)时,f′(x)<0,
所以函数f(x)在(-∞,0),(-,+∞)上单调递增,在(0,-)上单调递减.
(2)由
(1)知,函数f(x)的两个极值为f(0)=b,
f(-)=a3+b,则函数f(x)有三个零点等价于f(0)·f(-)=b(a3+b)<0,从而
或
又b=c-a,所以当a>0时,a3-a+c>0或当a<0时,a3-a+c<0.
设g(a)=a3-a+c,因为函数f(x)有三个零点时,a的取值范围恰好是(-∞,-3)∪(1,)∪(,+∞),
则在(-∞,-3)上g(a)<0,且在(1,)∪(,+∞)上g(a)>0均恒成立,