1.导数压轴题精选
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2.浙江高考导数压轴100题
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\begin{problem}
(2005年高考全国1卷)
\begin{enumerate}
\item[(1)] 设函数f(x)=xlog2x+(1−x)log2(1−x)(0<x<1),求f(x)的最小值;
\item[(2)] 设正数p1,p2,p3,⋯,p2n满足p1+p2+p3+⋯+p2n=1,证明:
p1log2p1+p2log2p2+p3log2p3+⋯+p2nlog2p2n≥−n.
\item[(3)] (熵不等式)设 p1,p2,p3,⋯,pn和 q1,q2,q3,⋯,qn均为正数且∑nk=1pk=∑nk=1qk.求证:
n∑k=1pklnpk≥n∑k=1pklnqk.
\end{enumerate}
\end{problem}
\begin{solution}
\begin{enumerate}
\item[(1)] 对函数f(x)求导数:
f′(x)=(xlog2x)′+[(1−x)log2(1−x)]′=log2x−log2(1−x)+1ln2−1ln2=log2x−log2(1−x).
于是f′(12)=0.
当x<12时, f′(x)=log2x−log2(1−x)<0, f(x)在区间(0,frac12)是减函数;当x>12时, f′(x)=log2x−log2(1−x)>0, f(x)在区间(frac12,1)是增函数.
所以f(x)在x=12时取得最小值, f(12)=−1.
\item[(2)] \textbf{证法一:}用数学归纳法证明.
\begin{enumerate}
\item[(i)] 当n=1时,由(I)知命题成立.
\item[(ii)] 假定当n=k时命题成立,即若正数p1,p2,p3,⋯,p2k满足p1+p2+p3+⋯+p2k=1,则
p1log2p1+p2log2p2+p3log2p3+⋯+p2klog2p2k≥−k.
当n=k+1时,若正数p1,p2,p3,⋯,p2k+1满足p1+p2+p3+⋯+p2k+1=1,令
x=p1+p2+⋯+p2k,q1=p1x,q2=p2x,⋯,q2k=p2kx.
则q1,q2,q3,⋯,q2k为正数,且q1+q2+⋯+q2k=1.
由归纳假定知q1log2q1+q2log2q2+⋯+q2klog2q2k≥−k.
p1log2p1+p2log2p2+⋯+p2klog2p2k=x(q1log2q1+q2log2q2+⋯+q2klog2q2k+log2x)≥x(−k)+xlog2x,(1)
同理,由p2k+1+p2k+2+⋯+p2k+1=1−x,可得
p2k+1log2k+1+⋯+p2k+1log2k+1≥(1−x)(−k)+(1−x).log2(1−x).(2)
综合(1)、(2)两式
p1log2p1+p2log2p2+⋯+p2k+1log2p2k+1≥[x+(1−x)](−k)+xlog2x+(1−x)log2(1−x)≥−(k+1).
即当n=k+1时命题也成立.
\end{enumerate}
根据(i)、(ii)可知对一切正整数n命题成立.
\textbf{证法二:}令函数g(x)=xlog2x+(c−x)log2(c−x) (常数c>0,x∈(0,c)),那么
g(x)=c[xclog2xc+(1−xc)log2(1−xc)+log2c],
利用(I)知,当xc=12 (即x=c2)时,函数g(x)取得最小值.
于是对任意x1>0,x2>0,都有
x1log2x1+x2log2x2≥2⋅x1+x22log2x1+x22=(x1+x2)[log2(x1+x2)−1].(1)
下面用数学归纳法证明结论.
\begin{enumerate}
\item[(i)] 当n=1时,由(I)知命题成立.
\item[(ii)] 假定当n=k时命题成立,即若正数p1,p2,p3,⋯,p2k满足p1+p2+p3+⋯+p2k=1,有
p1log2p1+p2log2p2+⋯+p2klog2p2k≥−k.
当n=k+1时, p1,p2,p3,⋯,p2k+1满足p1+p2+p3+⋯+p2k+1=1,令
H=p1log2p1+p2log2p2+⋯+p2k+1−1log2p2k+1−1+p2k+1log2p2k+1,
由(1)得到
H≥(p1+p2)[log2(p1+p2)−1]+⋯+(p2k+1−1+p2k+1)[log2(p2k+1−1+p2k+1)−1],
因为(p1+p2)+⋯+(p2k+1−1+p2k+1)=1,由归纳法假设
(p1+p2)log2(p1+p2)+⋯+(p2k+1−1+p2k+1)log2(p2k+1−1+p2k+1)≥−k,
得到
H≥−k−(p1+p2+⋯+p2k+1−1+p2k+1)=−(k+1).
即当n=k+1时命题也成立.
\end{enumerate}
所以对一切正整数n命题成立.
\item[(3)] 利用不等式tlnt≥t−1,t>0.事实上,
n∑k=1pklnpk−n∑k=1pklnqk=n∑k=1pklnpkqk=∑nk=1qkpkqklnpkqk≥n∑k=1qk(pkqk−1)=n∑k=1(pk−qk)=0.
\end{enumerate}
\end{solution}
\begin{problem}
(2004年高考全国2卷)已知函数f(x)=ln(1+x)−x,g(x)=xlnx.
\begin{enumerate}
\item[(1)] 求函数f(x)的最大值;
\item[(2)] 设0<a<b,证明: 0<g(a)+g(b)−2g(a+b2)<(b−a)ln2.
\end{enumerate}
\end{problem}
\begin{solution}
\begin{enumerate}
\item[(1)] 函数f(x)的定义域是(−1,∞),f′(x)=11+x−1.令f′(x)=0,解得x=0.当−1<x<0时, f′(x)>0;当x>0时, f′(x)<0,又f(0)=0,故当且仅当x=0时, f(x)取得最大值,最大值是0.
\item[(2)] \textbf{证法一.}
g(a)+g(b)−2g(a+b2)=alna+blnb−(a+b)lna+b2=aln2aa+b+bln2ba+b.
由(1)的结论知ln(1+x)−x<0 (x>−1且x≠0),由题设0<a<b,得b−a2a>0,−1<a−b2b<0,因此
ln2aa+b=−ln(1+b−a2a)>−b−a2a,ln2ba+b=−ln(1+a−b2b)>−a−b2b.
所以
aln2aa+b+bln2ba+b>−b−a2−a−b2=0.
又
2aa+b<a+b2b,aln2aa+b+bln2ba+b<alna+b2b+bln2ba+b=(b−a)ln2ba+b<(b−a)ln2.
综上, 0<g(a)+g(b)−2g(a+b2)<(b−a)ln2.
\textbf{证法二.} g(x)=xlnx,g′(x)=lnx+1,设F(x)=g(a)+g(x)−2g(a+x2),则F′(x)=g′(x)−2[g(a+x2)]′=lnx−lna+x2.当0<x<a时F′(x)<0,因此F(x)在(0,a)内为减函数;当x>a时F′(x)>0,因此F(x)在(a,+∞)上为增函数.从而,当x=a时, F(x)有极小值F(a).因为F(a)=0,b>a,所以F(b)>0,即0<g(a)+g(b)−2g(a+b2).
设G(x)=F(x)−(x−a)ln2,则G′(x)=lnx−lna+x2−ln2=lnx−ln(a+x).当x>0时G′(x)<0,因此G(x)在(0,+∞)上为减函数.因为G(a)=0,b>a,所以G(b)<0,即g(a)+g(b)−2g(a+b2)<(b−a)ln2.
\end{enumerate}
\end{solution}
\documentclass[a4paper]{ctexart}
\usepackage[margin=1in]{geometry}
\title{导数与圆锥曲线练习题}
%\author{高思一对一高端VIP部:曾熊\quad 老师}
\date{2020年9月24日}
\usepackage{amsmath,ntheorem,amssymb,amsfonts}
\theorembodyfont{\upshape}
\theoremseparator{.}
%\theoremstyle{break}
\newtheorem{problem}{问题}
\everymath{\displaystyle}%%公式都不缩小
\allowdisplaybreaks[4]%%公式跨页
\newenvironment{solution}{\par\noindent\textbf{{解:}}}
\begin{document}
\maketitle
\section{导数}
\begin{problem}
已知函数f(x)=ex−ax2(a∈R).
\begin{enumerate}
\item[(I)] 若曲线y=f(x)在(1,f(1))处的切线与x轴平行,求a;
\item[(II)] 已知f(x)在[0,1]上的最大值不小于2,求a的取值范围;
\item[(III)] 写出f(x)所有可能的零点个数及相应的a的取值范围.
\end{enumerate}
\end{problem}
%\begin{solution}
%\end{solution}
\begin{problem}
设函数f(x)=ex−1−x−ax2.
(1)若a=0,求f(x)的单调区间;
(2)若当x≥0时f(x)≥0,求a的取值范围.
\end{problem}
拓展:函数不等式: ex≥x+1(x∈R),ln(x+1)≤x(x>−1)与sinx≤x≤tanx(0<x<π2).
泰勒公式:
ex=1+x+x22!+x33!+⋯+xnn!+⋯
\begin{problem}
%(2020年全国I卷理数)
己知函数f(x)=ex+ax2−x.
(1)当a=1时,讨论f(x)的单调性;
(2)当x⩾0时, f(x)⩾12x3+1,求a的取值范围.
\end{problem}
\begin{problem}
%(2017年全国III卷)
已知函数f(x)=x−1−alnx.
(1)若f(x)⩾0,求a的值;
(2)设m为整数,且对于任意正整数n, (1+12)(1+122)⋯(1+12n)<m,求m最小值.
\end{problem}
\begin{problem}
已知函数f(x)=xlnx.
(1)求函数f(x)的最小值;
(2)若对一切x∈(0,+∞),都有f(x)⩽x2−ax+2恒成立,求实数a的取值范围;
(3)试判断函数y=lnx与g(x)=1ex−2ex的图象是否有公共点?若有,求出公共点的个数;若无,请说明理由.
\end{problem}
\begin{problem}
%(2016年全国I卷理数)
已知函数f(x)=(x−2)ex+a(x−1)2有两个零点.
(I)求a的取值范围;
(II)设x1,x2是f(x)的两个零点,求证: x1+x2<2.
\end{problem}
\begin{problem}
%(2017年北京理数)
已知函数f(x)=excosx−x.
(I)求曲线y=f(x)在点(0,f(0))处的切线方程;
(II)求函数f(x)在区间[0,π2]上的最大值和最小值.
\end{problem}
\begin{problem}
%(2014年北京理数)
已知函数f(x)=xcosx−sinx,x∈[0,π2].
(1)求证: f(x)⩽0;
(2)若a<sinxx<b在(0,π2)上恒成立,求a的最大值与b的最小值.
\end{problem}
\begin{problem}
%(2010年湖北理数)
已知函数f(x)=ax+bx+c(a>0)的图象在点(1,f(1))处的切线方程为y=x−1.
(1)用a表示出b、c;
(2)若不等式f(x)>lnx在x∈(1,+∞)上恒成立,求实数a的取值范围;
(3)证明不等式: 1+12+13+⋯+1n>ln(n+1)+n2(n+1)(n∈N∗).
\end{problem}
\begin{problem}
设函数f(x)=1−xax+lnx在[1,+∞)上是增函数.
(1)求正实数a的取值范围;
(2)设b>0,a>1,求证: 1a+b<lna+bb<a+bb.
\end{problem}
\begin{problem}
已知函数f(x)=2lnx+1x−mx(m∈R).
(I)当m=−1时,求曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程;
(II)若f(x)在(0,+∞)上为单调递减,求m的取值范围;
(III)设0<a<b,求证: 2a+b<lnb−lnab−a<1√ab.
\end{problem}
拓展: (对数平均值不等式)设0<a<b,则
a<21a+1b<√ab<b−alnb−lna<a+b2<√a2+b22.
%https://www.sohu.com/a/279335998_120009991
\begin{problem}
%(2004年高考全国2卷)
已知函数f(x)=ln(1+x)−x,g(x)=xlnx.
\begin{enumerate}
\item[(1)] 求函数f(x)的最大值;
\item[(2)] 设0<a<b,证明: 0<g(a)+g(b)−2g(a+b2)<(b−a)ln2.
\end{enumerate}
\end{problem}
%2015年广东
\begin{problem}
%(2019年全国II卷理数)
已知函数f(x)=lnx−x+1x−1.
(1)讨论f(x)的单调性,并证明f(x)有且仅有两个零点;
(2)设x0是f(x)的一个零点,证明曲线y=lnx在点A(x0,lnx0)处的切线也是曲线y=ex的切线.
\end{problem}
\begin{problem}
%(2005年湖南理数)
已知函数f(x)=lnx,g(x)=12ax2+bx,a≠0.
(I)若b=2,且函数h(x)=f(x)−g(x)存在单调递减区间,求a的取值范围.
(II)设函数f(x)的图象C1与函数g(x)的图象C2交于点P,Q,过线段PQ的中点作x轴的垂线分别交C1,C2于点M,N.证明C1在点M处的切线与C2在点N处的切线不平行.
\end{problem}
\begin{problem}
%(云南师大附中2019-2020学年高三适应性)
已知f(x)=ex,g(x)=lnx,若点A为函数f(x)上的任意一点,点B为函数g(x)上的任意一点.
(1)求A,B两点之间距离的最小值;
(2)若A,B为函数f(x)与函数g(x)公切线的两个切点,求证:这样的点B有且仅有两个,且满足条件的两个点B的横坐标互为倒数.
\end{problem}
\section{圆锥曲线}
\begin{problem}
%(2011年北京)
已知椭圆G:x24+y2=1,过点(m,0)作圆x2+y2=1的切线l交椭圆G于A,B两点.
(I)求椭圆G的焦点坐标和离心率;
(II)将|AB|表示为m的函数,并求|AB|的最大值.
\end{problem}
\begin{problem}
%(2009年北京)
已知双曲线C:x2a2−y2b2=1(a>0,b>0)的离心率为√3,右准线方程为x=√33.
(I)求双曲线C的方程;
(II)设直线l是圆O:x2+y2=2上动点P(x0,y0)(x0y0≠0)处的切线, l与双曲线C交于不同的两点A,B,证明∠AOB的大小为定值.
\end{problem}
\begin{problem}
%(2011年华约)
已知双曲线C:x2a2−y2b2=1(a>0,b>0), F1,F2分别为C的左右焦点. P为C右支上一点,且使∠F1PF2=π3,又△F1PF2的面积为3√3a2.
(I)求C的离心率e;
(II)设A为C的左顶点, Q为第一象限内C上的任意一点,问是否存在常数λ(λ>0),使得
∠QF2A=λ∠QAF2恒成立.若存在,求出λ的值;若不存在,请说明理由.
\end{problem}
\begin{problem}
%(2020年全国I卷)
已知A,B分别为椭圆E:x2a2+y2=1(a>1)的左、右顶点, G为E上顶点, −−→AG⋅−−→GB=8. P为直线x=6上的动点, PA与E的另一交点为C, PB与E的另一交点为D.
(1)求E的方程;
(2)证明:直线CD过定点.
\end{problem}
\begin{problem}
%(2020年新高考I卷)
已知椭圆C:x2a2+y2b2=1(a>b>0)的离心率为√22,且过点A(2,1).
(1)求C的方程.
(2)点M,N在C上,且AM⊥AN,AD⊥MN, D为垂足,证明:存在定点Q,使得|DQ|为定值.
\end{problem}
\begin{problem}
%(2020年北京市海淀区高考数学一模试卷)
已知椭圆C:x2a2+y2b2=1(a>b>0)的离心率为√32, A1(−a,0),A2(a,0),B(0,b), △A1BA2的面积为2.
(I)求椭圆C的方程;
(II)设M是椭圆C上一点,且不与顶点重合,若直线A1B与直线A2M交于点P,直线A1M与直线A2B交于点Q.求证: △BPQ为等腰三角形.
\end{problem}
\begin{problem}
(2017年北京市东城区高三第一学期期末)
已知椭圆C:x2a2+y2b2=1(a>b>0)经过点M(2,0),离心率为12. A,B是椭圆C上两点,且直线OA,OB的斜率之积为−34, O为坐标原点.
(I)求椭圆C的方程;
(II)若射线OA上的点P满足|PO|=3|OA|,且PB与椭圆交于点Q,求|BP||BQ|的值.
\end{problem}
%https://wenku.baidu.com/view/ccabfd4c7275a417866fb84ae45c3b3567ecddaf.html
\begin{problem}
(2020年北京高考)
已知椭圆C:x2a2+y2b2=1过点A(−2,−1),且a=2b.
(I)求椭圆C的方程;
(II)过点B(−4,0)的直线l交椭圆C于点M,N,直线MA,NA分别交直线x=−4于点P,Q.求|PB||BQ|的值.
\end{problem}
%(2020年北京高考)已知α,β∈R,则"存在k∈Z使得a=kπ+(−1)kβ"是"sinα=sinβ"的
%A.充分而不必要条件 B.必要而不充分条件 C.充分必要条件 D.既不充分也不必要条件
八皇后-高斯
骑士遍历-欧拉
\begin{problem}
\end{problem}
\end{document}
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