2022年高考数学乙卷-理21 |
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2022-12-16 17:38:30 |
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(12分)已知函数f(x)=ln(1+x)+axe−x. (1)当a=1时,求曲线y=f(x)在点(0,f(0))处的切线方程; (2)若f(x)在区间(−1,0),(0,+∞)各恰有一个零点,求a的取值范围. 分析:(1)将a=1代入,对函数f(x)求导,求出f′(0)及f(0),由点斜式得答案; (2)对函数f(x)求导,分a⩾0及a<0讨论,当a⩾0时容易判断不合题意,当a<0时,令g(x)=1+a(1−x2)ex,利用导数判断g(x)的性质,进而判断得到函数f(x)的单调性并结合零点存在性定理即可得解. 解答:解:(1)当a=1时,f(x)=ln(1+x)+xe−x,则f′(x)=11+x+e−x−xe−x, ∴, 又f(0)=0, \therefore所求切线方程为y=2x; (2){f}'(x)=\dfrac{1}{1+x}+\dfrac{a(1-x)}{{e}^{x}}, 若a\geqslant 0,当-1 < x < 0时,f\prime (x) > 0,f(x)单调递增,则f(x) < f(0)=0,不合题意; 故a < 0,{f}'(x)=\dfrac{1}{1+x}(1+\dfrac{a(1-{x}^{2})}{{e}^{x}}),令g(x)=1+\dfrac{a(1-{x}^{2})}{{e}^{x}},注意到g(1)=1,g(0)=1+a,{g}'(x)=\dfrac{a(x-1+\sqrt{2})(x-1-\sqrt{2})}{{e}^{x}}, 令g\prime (x) < 0,解得-1 < x < 1-\sqrt{2}或x > 1+\sqrt{2},令g\prime (x) > 0,解得1-\sqrt{2} < x < 1+\sqrt{2}, \therefore g(x)在(-1,1-\sqrt{2}),(1+\sqrt{2},+\infty )单调递减,在(1-\sqrt{2},1+\sqrt{2})单调递增,且x > 1时,g(x) > 0, ①若g(0)=1+a\geqslant 0,当x > 0时,g(x) > 0,f(x)单调递增,不合题意; ②若g(0)=1+a < 0,g(0)g(1) < 0,则存在x_{0}\in (0,1),使得g(x_{0})=0, 且当x\in (0,x_{0})时,g(x) < g(x_{0})=0,f(x)单调递减,则f(x_{0}) < f(0)=0, 当x > 1时,f(x) > \ln (1+x)+a > 0,f(e^{-a}-1) > 0,则由零点存在性定理可知f(x)在(x_{0},e^{-a}-1)上存在一个根, 当1-\sqrt{2} < x < 0时,g(x) < 0,f(x)单调递减,f(1-\sqrt{2}) > f(0)=0, 当-1 < x < 1-\sqrt{2}时,f(x) < \ln (1+x)-ae < 0,f(e^{ae}-1) < 0,则由零点存在性定理可知f(x)在({e}^{ae}-1,1-\sqrt{2})上存在一个根. 综上,实数a的取值范围为(-\infty ,-1). 点评:本题考查导数的几何意义,考查利用导数研究函数的单调性,零点问题,考查分类讨论思想及运算求解能力,属于难题.
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