- 导数在研究函数中的应用
- 共24261题
已知函数f(x)=x2-cosx,则f(-0.5),f(0),f(0.6)的由大到小关系为______.
正确答案
f(0.6)>f(-0.5)>f(0)
解析
解:∵f(x)=x2-cosx为偶函数,
∴f(-0.5)=f(0.5),
∵f′(x)=2x+sinx,
由x∈(0,1)时,f′(x)>0,
知f(x)在(0,1)为增函数,
所以f(0)<f(0.5)<f(0.6)
所以f(0)<f(-0.5)<f(0.6),即f(0.6)>f(-0.5)>f(0).
故答案为:f(0.6)>f(-0.5)>f(0).
定义在R上的可导函数f(x),已知y=ef‘(x)的图象如图所示,则y=f(x)的增区间是______.
正确答案
(-∞,2)
解析
解:由题意如图f‘(x)≥0的区间是(-∞,2),
故函数y=f(x)的增区间(-∞,2),
故答案为:(-∞,2),
已知函数f(x)的定义域为R,满足f(-x)=f(x),当x∈(-∞,0]时,f′(x)<0,且f(1)=0,则使得f(x)<0的取值范围是______.
正确答案
(-1,1)
解析
解:∵f(-x)=f(x),
∴f(x)为偶函数,
又当x∈(-∞,0]时,f′(x)<0,且f(1)=0,
∴f(x)在(-∞,0]上单调递减,在[0,+∞)上单调递增,f(-1)=0,其图象如下:
∴使f(x)<0的x的取值范围是-1<x<1.
故答案为(-1,1).
函数f(x)在定义域R内可导,若f(x)=f(2-x),且当x∈(-∞,1)时,(x-1)f(x)′<0,设则( )
正确答案
解析
解:x∈(-∞,1)时,x-1<0,由(x-1)•f‘(x)<0,知f'(x)>0,
所以(-∞,1)上f(x)是增函数.
∵f(x)=f(2-x),
∴f(3)=f(2-3)=f(-1)
所以f(-1)<(0)<f(),
因此c<a<b.
故选C.
已知函数g(x)=+lnx在[1,+∞)上为增函数,其中θ∈(0,π),
(1)求θ的取值集合;
(2)f(x)=mx--lnx(m∈R),若y=f(x)-g(x)在[1,+∞)上为单调函数,求m的取值范围.
正确答案
解:(1)由g(x)=+lnx在[1,+∞)上为增函数,得
在[1,+∞)上恒成立,即
,
∵θ∈(0,π),∴sinθ>0,故xsinθ-1≥0在[1,+∞)上恒成立,
只需1•sinθ-1≥0,即sinθ≥1,结合θ∈(0,π),得.
所以,θ的取值集合为{};
(2)由(1)得,f(x)-g(x)=mx-,
,
由于f(x)-g(x)在其定义域内为单调函数,
则mx2-2x+m≥0或mx2-2x+m≤0在[1,+∞)上恒成立,
即或
在[1,+∞)上恒成立,
故m≥1或m≤0.
综上,m的取值范围是(-∞,0]∪[1,+∞).
解析
解:(1)由g(x)=+lnx在[1,+∞)上为增函数,得
在[1,+∞)上恒成立,即
,
∵θ∈(0,π),∴sinθ>0,故xsinθ-1≥0在[1,+∞)上恒成立,
只需1•sinθ-1≥0,即sinθ≥1,结合θ∈(0,π),得.
所以,θ的取值集合为{};
(2)由(1)得,f(x)-g(x)=mx-,
,
由于f(x)-g(x)在其定义域内为单调函数,
则mx2-2x+m≥0或mx2-2x+m≤0在[1,+∞)上恒成立,
即或
在[1,+∞)上恒成立,
故m≥1或m≤0.
综上,m的取值范围是(-∞,0]∪[1,+∞).
已知函数f(x)=.
①求函数f(x)的单调区间;
②设g(x)=xf(x)-ax+1,若g(x)在(0,+∞)是存在极值点,求实数a的取值范围.
正确答案
解:①f′(x)=;
∴x∈(-∞,0)和x∈(0,1)时,f′(x)<0;x∈(1,+∞)时,f′(x)>0;
∴函数f(x)的单调减区间是:(-∞,0),(0,1);单调增区间是:[1,+∞);
②g(x)=ex-ax+1,
∴g′(x)=ex-a;
∵g(x)在(0,+∞)上存在极值点;
∴g′(x)=0在(0,+∞)上有实数解;
∴由g′(x)=0得:ex=a,
∴x=lna;
∵x>0,
∴lna>0,
∴a>1;
∴实数a的取值范围为(1,+∞).
解析
解:①f′(x)=;
∴x∈(-∞,0)和x∈(0,1)时,f′(x)<0;x∈(1,+∞)时,f′(x)>0;
∴函数f(x)的单调减区间是:(-∞,0),(0,1);单调增区间是:[1,+∞);
②g(x)=ex-ax+1,
∴g′(x)=ex-a;
∵g(x)在(0,+∞)上存在极值点;
∴g′(x)=0在(0,+∞)上有实数解;
∴由g′(x)=0得:ex=a,
∴x=lna;
∵x>0,
∴lna>0,
∴a>1;
∴实数a的取值范围为(1,+∞).
已知函数f(x)满足f(x)=x3+f-x+C(其中f
为f(x)在点x=
处的导数,C为常数).
(1)求f的值;
(2)求函数f(x)的单调区间;
(3)设函数g(x)=[f(x)-x3]•ex,若函数g(x)在x∈[-3,2]上单调,求实数C的取值范围.
正确答案
解:(1)由,
得.
取,得
,
解之,得,
(2)因为f(x)=x3-x2-x+C.
从而,列表如下:
∴f(x)的单调递增区间是和(1,+∞);f(x)的单调递减区间是.
(3)函数g(x)=(f(x)-x3)•ex=(-x2-x+C)•ex,
有g′(x)=(-2x-1)ex+(-x2-x+C)ex=(-x2-3 x+C-1)ex,
当函数在区间x∈[-3,2]上为单调递增时,
等价于h(x)=-x2-3 x+C-1≥0在x∈[-3,2]上恒成立,
只要h(2)≥0,解得c≥11,
当函数在区间x∈[-3,2]上为单调递减时,
等价于h(x)=-x2-3 x+C-1≤0在x∈[-3,2]上恒成立,
即△=9+4(c-1)≤0,解得c≤-,
所以c的取值范围是c≥11或c≤-.
解析
解:(1)由,
得.
取,得
,
解之,得,
(2)因为f(x)=x3-x2-x+C.
从而,列表如下:
∴f(x)的单调递增区间是和(1,+∞);f(x)的单调递减区间是.
(3)函数g(x)=(f(x)-x3)•ex=(-x2-x+C)•ex,
有g′(x)=(-2x-1)ex+(-x2-x+C)ex=(-x2-3 x+C-1)ex,
当函数在区间x∈[-3,2]上为单调递增时,
等价于h(x)=-x2-3 x+C-1≥0在x∈[-3,2]上恒成立,
只要h(2)≥0,解得c≥11,
当函数在区间x∈[-3,2]上为单调递减时,
等价于h(x)=-x2-3 x+C-1≤0在x∈[-3,2]上恒成立,
即△=9+4(c-1)≤0,解得c≤-,
所以c的取值范围是c≥11或c≤-.
设函数f(x)=lnx-ax.
(Ⅰ)求f(x)的单调区间;
(Ⅱ)若a=,g(x)=x(f(x)+1),(x>1)且g(x)在区间(k,k+1)内存在极值,求整数k的值.
正确答案
解:(Ⅰ)∵x>0,所以当a≤0时,f′(x)=-a>0,f(x)在(0,+∞)是增函数…(4分)
当a>0时,f(x)在(0,)上f′(x)=
-a>0,f(x)在(
,+∞)上f′(x)=
-a<0,
故f(x)在(0,)上是增函数,f(x)在(
,+∞)上是减函数.
(Ⅱ)当a=时,g(x)=x(f(x)+1)=x(lnx-
x+1)=xlnx+x-
x2,(x>1)
∴g′(x)=lnx-x+2…(6分)
令F(x)=g′(x)=lnx-x+2,
则f′(X)=-1<0,∴F(x)在(1,+∞)内单调递减.…(8分)
∵F(1)=1>0.F(2)=ln2>0,F(3)=g′(3)=ln3-3+2=ln3-1>0.
F(4)=g′(4)=ln4-4+2=ln4-2<0,(9分)
∴F(x)即g′(x)在(3,4)内有零点,即g′(x)在(3,4)内存在极值.…(11分)
又∵g(x)在(k,k+1)上存在极值,且k∈Z,
∴k=3.…(12分)
解析
解:(Ⅰ)∵x>0,所以当a≤0时,f′(x)=-a>0,f(x)在(0,+∞)是增函数…(4分)
当a>0时,f(x)在(0,)上f′(x)=
-a>0,f(x)在(
,+∞)上f′(x)=
-a<0,
故f(x)在(0,)上是增函数,f(x)在(
,+∞)上是减函数.
(Ⅱ)当a=时,g(x)=x(f(x)+1)=x(lnx-
x+1)=xlnx+x-
x2,(x>1)
∴g′(x)=lnx-x+2…(6分)
令F(x)=g′(x)=lnx-x+2,
则f′(X)=-1<0,∴F(x)在(1,+∞)内单调递减.…(8分)
∵F(1)=1>0.F(2)=ln2>0,F(3)=g′(3)=ln3-3+2=ln3-1>0.
F(4)=g′(4)=ln4-4+2=ln4-2<0,(9分)
∴F(x)即g′(x)在(3,4)内有零点,即g′(x)在(3,4)内存在极值.…(11分)
又∵g(x)在(k,k+1)上存在极值,且k∈Z,
∴k=3.…(12分)
已知函数f(x)=e2x+1-ax+1,a∈R.
(1)若曲线y=f(x)在点(0,f(0))处的切线与直线x+ey+1=0垂直,求a的值;
(2)求函数f(x)的单调区间;
(3)设a<2e3,当x∈[0,1]时,都有f(x)≥1成立,求实数a的取值范围.
正确答案
解:f′(x)=2e2x+1-a,
(1)由题意知:f′(0)=2e-a=e,得a=e;
(2)当a≤0时,f′(x)>0,
∴f(x)在R上单调递增,
当a>0时,由:f′(x)=2e2x+1-a>0,得,
∴f(x)在上单调递增,
由:f′(x)=2e2x+1-a<0,得x<,
∴f(x)在(-∞,)上单调递减,
综上:当a≤0时,f(x)的单调递增为R,
当a>0时,f(x)的单调递增为,单调递减区间为(-∞,
),
(3)由f(x)≥1得,e2x+1≥ax,当x=0时,不等式成立,当x∈(0,1]时,a≤,
令,则
,易知,当
时g′(x)<0,当
时g′(x)>0,
∴g(x)在上单调递减,在
上单调递增,
∴g(x)的最小值为,
∴a的取值范围为(-∞,2e2].
解析
解:f′(x)=2e2x+1-a,
(1)由题意知:f′(0)=2e-a=e,得a=e;
(2)当a≤0时,f′(x)>0,
∴f(x)在R上单调递增,
当a>0时,由:f′(x)=2e2x+1-a>0,得,
∴f(x)在上单调递增,
由:f′(x)=2e2x+1-a<0,得x<,
∴f(x)在(-∞,)上单调递减,
综上:当a≤0时,f(x)的单调递增为R,
当a>0时,f(x)的单调递增为,单调递减区间为(-∞,
),
(3)由f(x)≥1得,e2x+1≥ax,当x=0时,不等式成立,当x∈(0,1]时,a≤,
令,则
,易知,当
时g′(x)<0,当
时g′(x)>0,
∴g(x)在上单调递减,在
上单调递增,
∴g(x)的最小值为,
∴a的取值范围为(-∞,2e2].
已知函数f(x)=( e是自然对数的底数).
(1)求函数f(x)的单调区间;
(2)当x1≠x2,f(x1)=f(x2)时,证明:x1+x2>0.
正确答案
解:(1)由f(x)=(x≠-1)得:
,x≠-1,
令f′(x)>0得:x>0,令f′(x)<0得:x<0,x≠-1,
所以函数f(x)的单调增区间为(0,+∞),单调减区间为(-∞,-1),(-1,0).
(2)由(1)知,当x∈(-∞,-1)时,f(x)<0;当x∈(-1,+∞)时,f(x)>0,
则f(x)在(-1,0)为减函数,在(0,+∞)为增函数,
若f(x1)=f(x2),x1≠x2,则必有x1,x2∈(-1,+∞),
不妨设x1∈(-1,0),x2∈(0,+∞).
若证x1+x2>0,即证x2>-x1>0,只需证:f(x2)>f(-x1)
即:f(x1)>f(-x1),设g(x)=f(x)-f(-x),x∈(-1,0),
即在x∈(-1,0)上恒成立,
即(1-x)e2x-(1+x)>0.
设h(x)=(1-x)e2x-(1+x),x∈(-1,0)h′(x)=e2x(1-2x)-1,(h′(x)′=-4xe2x>0,
∴h′(x)是(-1,0)上的增函数,故h′(x)<h′(0)=0,
∴h(x)是(-1,0)上是减函数,故h(x)>h(0)=0,所以原命题成立.
解析
解:(1)由f(x)=(x≠-1)得:
,x≠-1,
令f′(x)>0得:x>0,令f′(x)<0得:x<0,x≠-1,
所以函数f(x)的单调增区间为(0,+∞),单调减区间为(-∞,-1),(-1,0).
(2)由(1)知,当x∈(-∞,-1)时,f(x)<0;当x∈(-1,+∞)时,f(x)>0,
则f(x)在(-1,0)为减函数,在(0,+∞)为增函数,
若f(x1)=f(x2),x1≠x2,则必有x1,x2∈(-1,+∞),
不妨设x1∈(-1,0),x2∈(0,+∞).
若证x1+x2>0,即证x2>-x1>0,只需证:f(x2)>f(-x1)
即:f(x1)>f(-x1),设g(x)=f(x)-f(-x),x∈(-1,0),
即在x∈(-1,0)上恒成立,
即(1-x)e2x-(1+x)>0.
设h(x)=(1-x)e2x-(1+x),x∈(-1,0)h′(x)=e2x(1-2x)-1,(h′(x)′=-4xe2x>0,
∴h′(x)是(-1,0)上的增函数,故h′(x)<h′(0)=0,
∴h(x)是(-1,0)上是减函数,故h(x)>h(0)=0,所以原命题成立.
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