2023年高考数学二轮复习专题突破精练:第16讲 导数中的双变量与多变量问题(含答案解析)
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1、第16讲 导数中的双变量与多变量问题【典型例题】例1(2022秋天心区校级期末)已知函数()求函数的单调区间与极值;()若,且,证明:例2(2022洛阳二模)已知函数(1)若曲线与直线相切,求实数的值;(2)若函数有两个零点,证明例3(2022秋宜春期末)已知函数,是常数且(1)若曲线在处的切线经过点,求的值;(2)若是自然对数的底数),试证明:函数有两个零点,函数的两个零点,满足例4(2022盐城三模)已知函数,为常数(1)若函数在处的切线与轴平行,求的值;(2)当时,试比较与的大小;(3)若函数有两个零点、,试证明例5(2022浙江模拟)已知函数()若函数在上单调递增,求实数的取值范围;(
2、)若函数有两个不同的零点,()求实数的取值范围;()求证:(其中为的极小值点)例6(2022春德化县校级月考)已知函数有两个不同的零点,且()求的取值范围;()求证:例7(2022春工农区校级期中)已知函数()当时,求函数的单调区间;()若函数有两个不同零点,()求实数的取值范围;()求证:例8(2022台州一模)已知函数(1)若,讨论的单调性(2)若有三个极值点,求的取值范围;求证:例9(2022秋赤峰期末)已知函数,为常数,当时,有三个极值点,(其中(1)求实数的取值范围;(2)求证:【同步练习】一选择题1(2022春沙坪坝区校级期中)已知函数有两个零点,则下列说法错误的是ABC有极大值点
3、,且D二多选题2(2022春石首市期中)已知函数有两个零点,则A的取值范围为BCD三解答题3(2022石家庄模拟)已知为实常数,函数()讨论函数的单调性;()若函数有两个不同的零点,()求实数的取值范围;()求证:,且(注为自然对数的底数)4(2022春越秀区校级期中)已知函数(1)讨论的单调性;(2)若函数的图像与轴交于,两点,线段中点的横坐标为,证明:5(2022温州模拟)设函数(1)若(其中求实数的取值范围;证明:;(2)是否存在实数,使得在区间内恒成立,且关于的方程在内有唯一解?请说明理由6(2022秋辽宁期中)已知函数(1)若函数在定义域上单调递减,求实数的取值范围;(2)设函数有两
4、个极值点,求证:7已知函数,其中,()若,证明:当时,;()若,函数有三个极值点,证明:注:是自然对数的底数8(2022春玉林期末)已知函数(1)当时,求曲线在点,处的切线方程;(2)若函数有三个极值点,且证明:666666666666669(2022秋永州月考)已知函数(1)当时,求的单调区间;(2)若有三个极值点,()求实数的取值范围;()证明:为定值10(2022中卫模拟)已知函数(1)讨论的单调性;(2)若函数有三个极值点,求的取值范围11(2022浙江开学)已知,(其中为自然对数的底数)()求函数的单调区间;()若,函数有两个零点,求证:12(2022秋广东月考)已知,(其中为自然对
5、数的底数)(1)讨论函数的单调性;(2)若,函数有两个零点,求证:13(2022德阳模拟)设函数(1)当时,求的单调区间是的导数);(2)若有两个极值点、,证明:14(2022德阳模拟)设函数(1)当时,求的单调区间是的导数);(2)若有两个极值点、,且正实数使成立,求正实数的取值范围15(2022新高考)已知函数(1)讨论的单调性;(2)设,为两个不相等的正数,且,证明:16(2022春河北月考)已知函数(1)讨论的单调性;(2)设,为两个不相等的正数,且,证明:17(2022南通模拟)已知函数(1)若,求函数在处的切线方程;(2)若有两个不同的零点,求的取值范围;证明:当时,18(2022
6、汕头一模)已知函数有两个相异零点,(1)求的取值范围;(2)求证:19(2022陕西模拟)已知函数(1)当,求函数在的单调性;(2)有两个零点,且,求证:20(2022浙江模拟)已知函数在其定义域内有两个不同的极值点(1)求的取值范围;(2)记两个极值点分别为,且,已知,若不等式恒成立,求的取值范围21(2022秋未央区校级月考)已知函数,在其定义域内有两个不同的极值点(1)求的取值范围;(2)记两个极值点为,且,当时,求证:不等式恒成立22(2022浙江)设函数()求的单调区间;()已知,曲线上不同的三点,处的切线都经过点证明:()若,则(a);()若,则(注是自然对数的底数)23(2022
7、秋城关区校级月考)已知函数,函数只有两个零点,设这两个零点为,(1)证明:,(2)证明:24(2022秋登封市校级月考)已知函数有两个零点(1)求的取值范围;(2)已知图象与图象关于对称,证明:当时,(3)设,是两个零点,证明:25(2022辽阳二模)已知函数(1)讨论的极值点的个数;(2)若有3个极值点,(其中,证明:26(2022秋10月份月考)已知函数,其中(1)对于任意,恒有,求的取值范围:(2)设,存在实数使关于的方程有两个实根式,求证:函数在处的切线斜率大于027(2022张家口二模)已知函数是自然对数的底数)有两个零点(1)求实数的取值范围;(2)若的两个零点分别为,证明:28(
8、2022秋湖北月考)已知(1)若有两个零点,求的范围;(2)若有两个极值点,求的范围;(3)在(2)的条件下,若的两个极值点为,求证:29(2022唐山二模)已知函数(1)若,求的取值范围;(2)若有两个零点,且,证明:30(2022春沙坪坝区校级月考)已知函数,其中(1)若函数仅在处取得极值,求实数的取值范围;(2)若函数有三个极值点,求证:31(2022天津模拟)已知函数,()求曲线在点,(1)处的切线方程;()若函数有两个零点,()求实数的取值范围;()是的极值点,求证:第16讲 导数中的双变量与多变量问题【典型例题】例1(2022秋天心区校级期末)已知函数()求函数的单调区间与极值;(
9、)若,且,证明:【解析】解:()由,易得的单调增区间为,单调减区间为,函数在处取得极大值(1),且,无极小值;()证明:由,不妨设,则必有,构造函数,则,所以在,上单调递增,也即对,恒成立由,则,所以,即,又因为,且在上单调递减,所以,即证例2(2022洛阳二模)已知函数(1)若曲线与直线相切,求实数的值;(2)若函数有两个零点,证明【解析】解:(1)由,得,设切点横坐标为,依题意得,解得,即实数的值为1(2)不妨设,由,得,即,所以,令,则,设,则,即函数在上递减,所以(1),从而,即例3(2022秋宜春期末)已知函数,是常数且(1)若曲线在处的切线经过点,求的值;(2)若是自然对数的底数)
10、,试证明:函数有两个零点,函数的两个零点,满足【解析】(1)解:切线的斜率(1)(1),即,解得;(2)证明:由,得,当时,;当时,在处取得最大值,(1),在区间有零点,在区间单调递增,在区间有唯一零点由幂函数与对数函数单调性比较及的单调性知,在区间有唯一零点,从而函数有两个零点不妨设,作函数,则,即,又,在区间单调递减,又,例4(2022盐城三模)已知函数,为常数(1)若函数在处的切线与轴平行,求的值;(2)当时,试比较与的大小;(3)若函数有两个零点、,试证明【解析】(1)解:由,得:,函数在处的切线与轴平行,(1),即;(2)解:当时,当时,单调递增,当时,单调递减令,则又(1),当时,
11、即;当时,即;当时,即;(3)证明:函数有两个零点、,欲证明,即证,即证,原命题等价于证明,即证:,令,则,设,在上单调递增,又(1),(1),即例5(2022浙江模拟)已知函数()若函数在上单调递增,求实数的取值范围;()若函数有两个不同的零点,()求实数的取值范围;()求证:(其中为的极小值点)【解析】解:()由,得,设,;则;由,解得,所以在上单调递减,在,上单调递增,所以函数在上单调递增,所以;所以,实数的取值范围是:,()因为函数有两个不同的零点,不单调,所以因此有两个根,设为,且,所以在上单调递增,在,上单调递减,在,上单调递增; 又,当充分大时,取值为正,因此要使得有两个不同的零
12、点,则必须有,即;又因为;所以:,解得,所以;因此当函数有两个不同的零点时,实数的取值范围是,()先证明不等式,若,则证明:不妨设,即证,设,只需证且;因为,所以在上单调递减,在上单调递增,所以(1),(1),从而不等式得证再证原命题由得;所以,两边取对数得:;即 因为,所以,因此,要证只需证;因为在,上单调递增,所以只需证,只需证,即证,其中,;设,只需证;计算得;由在,上单调递增,得,所以;即在,上单调递减,所以:;即在,上单调递增,所以成立,即原命题得证例6(2022春德化县校级月考)已知函数有两个不同的零点,且()求的取值范围;()求证:【解析】()解:由题意得,当时,令,解得,所以当
13、时,当时,所以函数在区间上单调递减,在区间上单调递减增,又当时,当时,所以要使函数恰有两个不同的零点,则,解得,所以的取值范围为;()下面证明不等式,其中,即证,令,即证对任意的恒成立,构造函数,其中,则对任意的恒成立,故函数在上单调递增,当时,所以,当时,由已知可得,两式作差可得,则,即,故原不等式得证例7(2022春工农区校级期中)已知函数()当时,求函数的单调区间;()若函数有两个不同零点,()求实数的取值范围;()求证:【解析】解:对函数求导,得当时,因为函数的定义域为,由,得,由,得,所以函数的单调递增区间是,单调递减区间是,由,得,函数有两个不同零点,等价于方程有两个不同的实根设,
14、即方程有两个不同的实根设,再设,所以函数在上单调递增,注意到(1),所以当时,当时,所以在上单调递减,在上单调递增当时,当时,当时,只需,即所求,即实数的取值范围是注意到,要证,只需证由知,故有,即下面证明:设,有,所以函数在上单调递减,所以(1),所以,故有又,且在上单调递减,所以,即得因此,结论得证例8(2022台州一模)已知函数(1)若,讨论的单调性(2)若有三个极值点,求的取值范围;求证:【解析】解:(1)当时,当时,在和上,单调递减,当时,在上,单调递增,(2),首先,令,则应有两个既不等于0也不等于的根,求导可得,此时,有唯一的根,并且是的极小值点,要使有两根,只要即可,(因为当和
15、时,由,得,又由,得,反过来,若时,则,的两根中,一个大于,另一个小于,于是在定义域中,连同,共有三个相异实根,并且在这三个根的左右,的正负变号,它们就是的三个极值点,综上,的取值范围是;证明由可知有三个极值点,中,两个是的两根(不妨设为,其中,另一个为,要证:只要证:,即只要证明,因为在上单调递减,其中,故只要证,其中,只要证,而只要证,由,得,由此代入上述不等式,只要证明,只要证,令,当时,单调递增,而,所以当时,于是证,即:例9(2022秋赤峰期末)已知函数,为常数,当时,有三个极值点,(其中(1)求实数的取值范围;(2)求证:【解析】解:(1)函数函数的定义域为,由,得,令,得是一个根
16、,要使在上有三个极值点,则有三个解,所以在必有2个解,令,则,由,得,由且,得,在上单调递减,上单调递增,(2),当时,为了满足题意,必有,的取值范围为另解注:在上单调递减,上单调递增,(2),当时,与在和上各有一个公共点,即两个公共点;当时,只有一个公共点;当时,无公共点;当时,只在上有一个公共点,综上,的取值范围为(2)解:由(1)知,令,则,于是,由(1)知在单调递减,在单调递增,则,令,则,又,在单调递减,(1),即【同步练习】一选择题1(2022春沙坪坝区校级期中)已知函数有两个零点,则下列说法错误的是ABC有极大值点,且D【解析】解:由,可得,当时,在上单调递增,与题意不符;当时,
17、可得当,解得:,可得当时,单调递增,当时,单调递减,可得当时,取得极大值点,又因为由函数有两个零点,可得,可得,综合可得:,故正确;由上可得的极大值为,设,设,其中,可得,可得,可得,易得当时,当,故,故,由,易得,且,且时,单调递减,故由,可得,即,即:有极大值点,且,故正确,不正确;由函数有两个零点,可得,可得,可得,由前面可得,可得,故正确故选:法二:由可得,极大值点,所以,所以,所以,故错误,正确所以,即,所以,故正确故选:二多选题2(2022春石首市期中)已知函数有两个零点,则A的取值范围为BCD【解析】解:函数有两个零点,即方程有两个不同的根,令,则,令,解得,当时,则单调递增,当
18、时,则单调递减,故当时,函数取得最大值(1),当时,当时,若函数与的图象有两个不同的交点,则的取值范围为,故选项错误;因为,故,即,故选项正确;令,则当时,所以在上单调递增,故(1),即,所以,即,故选项正确;由题意可知,时函数的两个零点,则,当时,则单调递增,当时,则单调递减,所以当时,取得最大值(1),当时,当时,令,则当时,所以在上单调递增,则(1),即,即,所以故选项正确故选:三解答题3(2022石家庄模拟)已知为实常数,函数()讨论函数的单调性;()若函数有两个不同的零点,()求实数的取值范围;()求证:,且(注为自然对数的底数)【解析】解:()的定义域为,其导数当时,函数在上是增函
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