- 导数在研究函数中的应用
- 共24261题
证明:f(x)=(x2+x)lnx-
x3-
x2在(0,+∞)是减函数.
正确答案
证明:f′(x)=(x+1)lnx-x2+1=(x+1)[lnx-x+1],
令g(x)=lnx-x+1,则g′(x)=-1=
,
令g′(x)>0,解得:0<x<1,令g′(x)<0,解得:x>1,
∴g(x)在(0,1)递增,在(1,+∞)递减,
∴g(x)max=g(1)=ln1-1+1=0,
∴f′(x)≤0,
∴f(x)在(0,+∞)是减函数.
解析
证明:f′(x)=(x+1)lnx-x2+1=(x+1)[lnx-x+1],
令g(x)=lnx-x+1,则g′(x)=-1=
,
令g′(x)>0,解得:0<x<1,令g′(x)<0,解得:x>1,
∴g(x)在(0,1)递增,在(1,+∞)递减,
∴g(x)max=g(1)=ln1-1+1=0,
∴f′(x)≤0,
∴f(x)在(0,+∞)是减函数.
定义函数F(x,y)=(1+x)y,x,y∈(0,+∞).
(1)令函数f(x)=F[1,]的图象为曲线C1求与直线4x+15y-3=0垂直的曲线C1的切线方程;
(2)令函数g(x)=F[1,]的图象为曲线C2,若存在实数b使得曲线C2在x0(x0∈(1,4))处有斜率为-8的切线,求实数a的取值范围;
(3)当x,y∈N*,且x<y时,证明F(x,y)>F(y,x).
正确答案
解:(1)f(x)=F=x3-3x,
由,得x3-3x>1.又
,由f′(x)=0,得x=
,
∵x3-3x>1,∴x=.又f(-
)=
,∴切点为(
).
∴存在与直线4x+15y-3=0垂直的切线,其方程为,即15x-4y+27=0.
(2)g(x)==x3+ax2+bx+1.
由>0,得x3+ax2+bx>0,
由g′(x)=3x2+2ax+b=-8,得b=-3x2-2ax-8,
x3+ax2+bx=x3+ax2+x(-3x2-2ax-8)=-2x3-ax2-8x>0在(1,4)上有解,
∴2x2+ax+8<0在(1,4)上有解,即a在(1,4)上有解,∴a
(1<x<4),
而-2x-=-(2x+
)≤-2
=-8,当且仅当x=2时取等号,∴a<-8.
故实数a的取值范围为(-∞,-8).
证明:(3)F(x,y)>F(y,x)⇔(1+x)y>(1+y)x⇔yln(1+x)>xln(1+y)⇔,
令h(x)=,则
,当x≥2时,
,
∴h′(x)<0,h(x)单调递减.
∴当2≤x<y时,h(x)>h(y),又当x=1且y=2时,h(1)=ln2.
故当x,y∈N*,且x<y时,h(x)>h(y),即F(x,y)>F(y,x).
解析
解:(1)f(x)=F=x3-3x,
由,得x3-3x>1.又
,由f′(x)=0,得x=
,
∵x3-3x>1,∴x=.又f(-
)=
,∴切点为(
).
∴存在与直线4x+15y-3=0垂直的切线,其方程为,即15x-4y+27=0.
(2)g(x)==x3+ax2+bx+1.
由>0,得x3+ax2+bx>0,
由g′(x)=3x2+2ax+b=-8,得b=-3x2-2ax-8,
x3+ax2+bx=x3+ax2+x(-3x2-2ax-8)=-2x3-ax2-8x>0在(1,4)上有解,
∴2x2+ax+8<0在(1,4)上有解,即a在(1,4)上有解,∴a
(1<x<4),
而-2x-=-(2x+
)≤-2
=-8,当且仅当x=2时取等号,∴a<-8.
故实数a的取值范围为(-∞,-8).
证明:(3)F(x,y)>F(y,x)⇔(1+x)y>(1+y)x⇔yln(1+x)>xln(1+y)⇔,
令h(x)=,则
,当x≥2时,
,
∴h′(x)<0,h(x)单调递减.
∴当2≤x<y时,h(x)>h(y),又当x=1且y=2时,h(1)=ln2.
故当x,y∈N*,且x<y时,h(x)>h(y),即F(x,y)>F(y,x).
已知函数f(x)=+2x,x=2是f(x)的一个极值点.
(Ⅰ)求f(x)的单调递增区间;
(Ⅱ)当x∈[-1,3]时,求f(x)的最大值.
正确答案
解:(I)f′(x)=x2-2bx+2,
∵x=2是f(x)的一个极值点,
∴f′(2)=22--4b+2=0,
解得b=,
∴f′(x)=x2-3x+2,
令f′(x)>0,
解得x<1或x>2.
∴函数f(x)的单调递增区间是(-∞,1),(2,+∞);
(Ⅱ) 由(1)知:f(x)在[-1,1],[2,3]递增,在[1,2]递减,
∴
∴.
解析
解:(I)f′(x)=x2-2bx+2,
∵x=2是f(x)的一个极值点,
∴f′(2)=22--4b+2=0,
解得b=,
∴f′(x)=x2-3x+2,
令f′(x)>0,
解得x<1或x>2.
∴函数f(x)的单调递增区间是(-∞,1),(2,+∞);
(Ⅱ) 由(1)知:f(x)在[-1,1],[2,3]递增,在[1,2]递减,
∴
∴.
若函数f(x)=kx+xcosx在区间(0,)上单调递增,则k的最小值是( )
正确答案
解析
解:f′(x)=k+cosx-xsinx,x∈(0,),
令f′(x)>0,得:k>xsinx-cosx,
令g(x)=xsinx-cosx,x∈(0,),
∴g′(x)=2sinx+xcosx>0,
∴g(x)在(0,)单调递增,
∴k≥g()=
,
故选:D.
设函数f(x)=+ln(1+x).
(Ⅰ)求函数f(x)的单调区间;
(Ⅱ)证明:当x∈(0,1)时,f(x)<(ln2-1)x3+x2+1.
注:函数ln(1+x)的导函数为(x>-1).
正确答案
解:(Ⅰ)函数f(x)的定义域为(-1,+∞),
f′(x)=-+
=
,
故当x∈(-1,0)时,f′(x)<0,
当x∈(0,+∞)时,f′(x)>0,
故f(x)的单调减区间为(-1,0),单调增区间为(0,+∞);
(Ⅱ)证明:当x∈(0,1)时,
令h(x)=f(x)-[(ln2-1)x3+x2+1],
则h′(x)=-3(ln2-1)x2-x
=x(-3(ln2-1)x-1),
∵0<x<1,
∴x>0,-3(ln2-1)x-1<
-1<0,
∴h′(x)<0,
故h(x)在(0,1)上是减函数,
故h(x)<h(1)=+ln2-(ln2-1+
+1)=0,
故f(x)-[(ln2-1)x3+x2+1]<0,
即f(x)<(ln2-1)x3+x2+1.
解析
解:(Ⅰ)函数f(x)的定义域为(-1,+∞),
f′(x)=-+
=
,
故当x∈(-1,0)时,f′(x)<0,
当x∈(0,+∞)时,f′(x)>0,
故f(x)的单调减区间为(-1,0),单调增区间为(0,+∞);
(Ⅱ)证明:当x∈(0,1)时,
令h(x)=f(x)-[(ln2-1)x3+x2+1],
则h′(x)=-3(ln2-1)x2-x
=x(-3(ln2-1)x-1),
∵0<x<1,
∴x>0,-3(ln2-1)x-1<
-1<0,
∴h′(x)<0,
故h(x)在(0,1)上是减函数,
故h(x)<h(1)=+ln2-(ln2-1+
+1)=0,
故f(x)-[(ln2-1)x3+x2+1]<0,
即f(x)<(ln2-1)x3+x2+1.
已知可导函数f(x)(x∈R)满足f′(x)>f(x),则当a>0时,f(a)和eaf(0)大小关系为( )
正确答案
解析
解:由题意知,可设函数f(x)=e2x,
则导函数f′(x)=2•e2x,显然满足f‘(x)>f(x),
f(a)=e2a,eaf(0)=ea,当a>0时,显然 e2a>ea ,即f(a)>eaf(0),
故选 B.
已知函数f(x)=-lnx,则有下列结论中错误的是( )
正确答案
解析
解:函数f(x)=-lnx的定义域为(0,+∞),
f′(x)=(
-1)-lnx
=-;
∵f(1)=0,故A正确;
∵令y=lnx+x+1,
则存在x0∈(0,),使lnx0+x0+1=0;
又∵y=lnx+x+1是增函数,
故函数f(x)=-lnx在(0,x0)上是增函数,在(x0,+∞)上是减函数;
故当x=x0时,f(x)有最大值为f(x0)=ln(x0)(-1)=x0;故B正确;
由以上分析知,C正确;
D不正确;
故选D.
判断并证明函数f(x)=2-3x的单调性.
正确答案
解:法一:函数f(x)在R上单调递减,
证明如下:∵f′x)=-3<0,
∴函数f(x)在R上递减;
法二:设x1>x2,
∴f(x1)-f(x2)=2-3x1-2+3x2=3(x2-x1 )<0,
∴函数f(x)在R上递减.
解析
解:法一:函数f(x)在R上单调递减,
证明如下:∵f′x)=-3<0,
∴函数f(x)在R上递减;
法二:设x1>x2,
∴f(x1)-f(x2)=2-3x1-2+3x2=3(x2-x1 )<0,
∴函数f(x)在R上递减.
已知函数f(x)=x2+alnx(a为常数).
(1)若a=-4,讨论f(x)的单调性;
(2)若a≥-4,求f(x)在[1,e]上的最小值及相应的x的值;
(3)若对任意x∈[1,e],f(x)≤(a+2)x都成立,求实数a的取值范围.
正确答案
解:(1)f(x)=x2-4lnx(x>0),f‘(x)=2x-
∴当x∈(0,时,f(x)是减函数;
当x∈[,+∞),f(x)是增函数.
(2)a≥-4时,f(x)=x2+alnx,x∈[1,e],f'(x)=.
若a≥-2,f'(x)≥0恒成立,f(x)在[1,e]上递增,
则当x=1时,f(x)取最小值f(1)=1;
若-4≤a<-2,f(x)在[1,]递减,在[
,e]上递增,
则当x=时,f(x)取最小值f(
)=-
+
aln(-
).
(3)对x∈[1,e],f(x)≤(a+2)x成立,
即x2+alnx≤(a+2)x,
即a(x-lnx)≥x2-2x,
而x∈[1,e],x>lnx,
故,记
,x∈[1,e],
≥0(仅当x=1时取等号)
∴
∴所求a的取值范围是[,+∞].
解析
解:(1)f(x)=x2-4lnx(x>0),f‘(x)=2x-
∴当x∈(0,时,f(x)是减函数;
当x∈[,+∞),f(x)是增函数.
(2)a≥-4时,f(x)=x2+alnx,x∈[1,e],f'(x)=.
若a≥-2,f'(x)≥0恒成立,f(x)在[1,e]上递增,
则当x=1时,f(x)取最小值f(1)=1;
若-4≤a<-2,f(x)在[1,]递减,在[
,e]上递增,
则当x=时,f(x)取最小值f(
)=-
+
aln(-
).
(3)对x∈[1,e],f(x)≤(a+2)x成立,
即x2+alnx≤(a+2)x,
即a(x-lnx)≥x2-2x,
而x∈[1,e],x>lnx,
故,记
,x∈[1,e],
≥0(仅当x=1时取等号)
∴
∴所求a的取值范围是[,+∞].
设F(x)=f(x)g(x)是R上的奇函数,当x<0时,f′(x)g(x)+f(x)g′(x)<0,且g(2)=0,则不等式F(x)<0的解集是( )
正确答案
解析
解:∵f′(x)g(x)+f(x)g′(x)<0,
即[f(x)g(x)]′<0
故F(x)在(-∞,0)上单调递减,
又∵F(x)=f(x)g(x)是R上的奇函数,
∴F(x)的图象关于原点对称,
所以F(x)在(0,+∞)上时也是单调减函数,
∵f(2)g(2)=0,
∴f(-2)g(-2)=0.
即F(-2)=0且F(2)=0
∴当x>0时,F(x)<0=F(2),则x>2,
当x<0时,F(x)<0=F(-2),-2<x<0,
综上所述:不等式F(x)<0的解集是(-2,0)∪(2,+∞).
故选A.
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