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2022年高考数学乙卷-文20

  2022-12-16 17:38:06  

(12分)已知函数f(x)=ax1x(a+1)lnx
(1)当a=0时,求f(x)的最大值;
(2)若f(x)恰有一个零点,求a的取值范围.
分析:(1)将a=0代入,对函数f(x)求导,判断其单调性,由此可得最大值;
(2)对函数f(x)求导,分a=0a<00<a<1a=1a>1讨论即可得出结论.
解:(1)当a=0时,f(x)=1xlnx(x>0),则f(x)=1x21x=1xx2
易知函数f(x)(0,1)上单调递增,在(1,+)上单调递减,
f(x)x=1处取得极大值,同时也是最大值,
函数f(x)的最大值为f(1)=1
(2)f(x)=a+1x2a+1x=ax2(a+1)x+1x2=(x1)(ax1)x2
①当a=0时,由(1)可知,函数f(x)无零点;
②当a<0时,易知函数f(x)(0,1)上单调递增,在(1,+)上单调递减,
f(1)=a1<0,故此时函数f(x)无零点;
③当0<a<1时,易知函数f(x)(0,1),(1a,+)上单调递增,在(1,1a)单调递减,
f(1)=a1<0f(1a)=1a+(a+1)lna<0
又由(1)可得,1x+lnx1,即ln1x1x,则lnx<xlnx<x,则lnx<2x
x>1时,f(x)=ax1x(a+1)lnx>ax1x2(a+1)x>ax(2a+3)x
故存在m=(3a+2)2>1a,使得f(m)>0
此时f(x)(0,+)上存在唯一零点;
④当a=1时,f(x)=(x1)2x20,函数f(x)(0,+)上单调递增,
f(1)=0,故此时函数f(x)有唯一零点;
⑤当a>1时,易知函数f(x)(0,1a),(1,+)上单调递增,在(1a,1)上单调递减,
f(1)=a1>0
又由(1)可得,当0<x<1时,lnx>11x,则lnx>11x,则lnx>2(11x)
此时f(x)=ax1x2(a+1)(11x)<1x+2(a+1)x
故存在n=14(a+1)2<1a,使得f(n)<0
故函数f(x)(0,+)上存在唯一零点;
综上,实数a的取值范围为(0,+)
点评:本题考查里利用导数研究函数的单调性,极值及最值,考查函数的零点问题,考查分类讨论思想及运算求解能力,属于难题.

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