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2024年高考数学新高考Ⅰ-18

  2024-08-27 15:41:48  

(17分)已知函数f(x)=lnx2x+ax+b(x1)3
(1)若b=0,且f(x)0,求a的最小值;
(2)证明:曲线y=f(x)是中心对称图形;
(3)若f(x)>2当且仅当1<x<2,求b的取值范围.
答案:(1)2
(2)[23+)
分析:(1)由{x2x>02x2,解得函数f(x)的定义域,当b=0时,f(x)=lnx2x+ax,求导,结合基本不等式,即可得出答案.
(2)计算f(2x)+f(x),即可得出答案.
(3)根据题意可得f(x)=lnx2x2x+b(x1)3>21<x<2恒成立,求导分析单调性,最值,即可得出答案.
解:(1)由{x2x>02x2,解得0<x<2
所以函数f(x)的定义域为(0,2)
b=0时,f(x)=lnx2x+ax
所以f(x)=1x+12x+a0,对0<x<2恒成立,
1x+12x+a=2x(2x)+a2+a,当且仅当x=1时取“=”,
所以只需2+a0,即a2
所以a的最小值为2
(2)证明:x(0,2)f(2x)+f(x)=ln2xx+a(2x)+b(1x)3+lnx2x+ax+b(x1)3=2a
所以f(x)关于点(1,a)中心对称.
(3)因为f(x)>2当且仅当1<x<2
所以f(1)=2,即a=2
所以f(x)=lnx2x2x+b(x1)3>21<x<2恒成立,
f(x)=1x+12x2+3b(x1)2=2(x1)2x(2x)+3b(x1)2=(x1)2[2x(2x)+2b]
g(x)=2x(2x)+3b
所以必有g(1)=2+3b0,得到b23(必要性),
否则b<23,存在x(1,δ)使f(x)<0f(x)(1,2)上单调递减,
所以f(x)<f(1)=2
b23 时,对x(1,2)f(x)lnx2x2x23(x1)3=h(x)
h(x)=2(x1)2x(2x)2(x1)2=2(x1)2[1x(2x)1]>0,对x(1,2)恒成立,
所以h(x)>h(1)=2符合题意,
综上所述:b23
所以b的取值范围为[23+)
点评:本题考查导数的综合应用,解题中注意转化思想的应用,属于中档题.

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