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2024年高考数学新高考Ⅱ-16

  2024-08-27 15:58:54  

(15分)已知函数f(x)=exaxa3
(1)当a=1时,求曲线y=f(x)在点(1f(1))处的切线方程;
(2)若f(x)有极小值,且极小值小于0,求a的取值范围.
分析:(1)当a=1时,f(x)=exx1f(x)=ex1,利用导数的几何意义能求出曲线y=f(x)在点(1f(1))处的切线方程.
(2)f(x)=exa,当a0时,f(x)>0,函数f(x)R上单调递增,此时函数f(x)无极值,从而a>0,令f(x)=exa=0,得x=lna,求出函数f(x)的增区间为(lna,+),减区间为(,lna),从而f(x)=f(lna)=aalnaa3<0,进而1lnaa2<0,令g(a)=a2lna+1g(a)=2a1a<0,利用导数性质能求出a的取值范围.
解:(1)函数f(x)=e^{x}-ax-a^{3}
\thereforea=1时,f(x)=e^{x}-x-1f\prime (x)=e^{x}-1
\therefore f(1)=e-2\therefore切点坐标为(1,e-2)
切线的斜率为k=f\prime(1)=e-1
\therefore曲线y=f(x)在点(1f(1))处的切线方程为:
y-(e-2)=(e-1)(x-1),整理得:y=(e-1)x-1
(2)\because函数f(x)=e^{x}-ax-a^{3}\therefore f\prime (x)=e^{x}-a
a\leqslant 0时,f\prime (x) > 0,函数f(x)R上单调递增,此时函数f(x)无极值,
\therefore a > 0
f\prime (x)=e^{x}-a=0,得x=\ln a
x < \ln a时,f\prime (x) < 0,当x > \ln a时,f\prime (x) > 0
\therefore函数f(x)的增区间为(\ln a,+\infty ),减区间为(-\infty ,\ln a)
\therefore f{{(x)}_{}}=f\left( \ln a \right)=a-a\ln a-{{a}^{3}} < 0
\therefore 1-\ln a-a^{2} < 0
g(a)=-a^{2}-\ln a+1{g}'(a)=-2a-\frac{1}{a} < 0
g(a)在(0,+\infty )上单调递减,
\because g(1)=0\therefore g(a) < 0等价于a > 1
\therefore a的取值范围是(1,+\infty )
点评:本题考查导数的几何意义、函数的单调性、切线方程、极值等基础知识,考查运算求解能力,是中档题.

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