- 导数在研究函数中的应用
- 共24261题
已知函数f(x)=ax3+bx2-x+c(a,b,c∈R且a≠0),
(1)若b=1且f(x)在(2,+∞)上存在单调递增区间,求a的取值范围;
(2)若存在实数x1,x2(x1≠x2)满足f(x1)=f(x2),是否存在实数a,b,c使f(x)在处的切线斜率为0,若存在,求出一组实数a,b,c否则说明理由.
正确答案
(1)当b=1时f'(x)=3ax2+2x-1,f(x)在(2,+∞)上存在单调递增区间,即f'(x)在(2,+∞)上存在区间使f'(x)>0.
①a>0时,f'(x)=3ax2+2x-1是开口向上的抛物线.
显然f'(x)在(2,+∞)上存在区间,使f'(x)>0即a>0适合.
②a<0时,f'(x)=3ax2+2x-1是开口向下的抛物线.
要使f'(x)在(2,+∞)上存在区间有f'(x)>0,则f'(x)=3ax2+2x-1=0在(2,+∞)上有一解或两解.
即f'(2)>0或⇒a>-
或无解,
又a<0∴a∈(-,0)
综合得a∈(-,0)∪(0,+∞)
(2)不存在实数a,b,c满足条件.
事实上,由f(x1)=f(x2)得:a(x13-x23)+b(x12-x22)-(x1-x2)=0
∵x1≠x2∴a(x12+x1x2+x22)+b(x1+x2)-1=0
又f'(x)=3ax2+2bx-1
∴f′()=3a(
)2+2b•
-1
=3a•+1-a(
+x1x2+
)-1=-
(x1-x2)2
∵a≠0且x1-x2≠0∴f′()≠0
故不存在实数a,b,c满足条件.
已知函数.
(1)若函数在
内单调递增,求
的取值范围;
(2)若函数在
处取得极小值,求
的取值范围.
正确答案
(1);(2)
.
试题分析:(1)首先求导数,在
内单调递增,等价于
在
内恒成立,即
在
内恒成立,再分离变量得:
在
内恒成立,接下来就求函数
的最小值,
小于等于
的最小值即可;(2)
,显然
,要使得函数
在
处取得极小值,需使
在
左侧为负,右侧为正.令
,则只需
在
左、右两侧均为正即可.结合图象可知,只需
即可,从而可得
的取值范围.
(1) 2分
∵在
内单调递增,∴
在
内恒成立,
即在
内恒成立,即
在
内恒成立 4分
又函数在
上单调递增,∴
6分
(2),
显然,要使得函数
在
处取得极小值,需使
在
左侧为负,右侧为正.令
,则只需
在
左、右两侧均为正即可
亦即只需,即
. .12分
(原解答有误,与
轴不可能有两个不同的交点)
已知数列的前
项和为
,对一切正整数
,点
都在函数
的图像上,且过点
的切线的斜率为
.
(1)求数列的通项公式;
(2)设,等差数列
的任一项
,其中
是
中所有元素的最小数,
,求
的通项公式.
正确答案
(1) ;(2)
试题分析:(1)由于点都在函数
的图像上,所以可得
关于
的关系式.再根据通项与前
项和的关系式可求得通项.
(2)由过点的切线的斜率为
,所以可得集合A,由(1)的结论可得集合B. 因为等差数列
的任一项
,其中
是
中所有元素的最小数.即可得
.再根据
,即可求出公差的值.从而可求得数列
的通项公式.
试题解析:(1)点
都在函数
的图像上,
,
当时,
当n=1时,满足上式,所以数列
的通项公式为
(2)由求导可得
过点的切线的斜率为
,
.
又因为
,其中
是
中的最小数.所以
.
是公差是4的倍数,
又,
,解得m=27.
所以,设等差数列的公差为
,则
,所以
的通项公式为
已知函数。
(1)若,求
在
处的切线方程;
(2)若在R上是增函数,求实数
的取值范围。
正确答案
(1);(2)
试题分析:(1)先求函数的导数,然后利用导数的几何意义;(2)由函数
在R上增函数,
在R上恒成立,把问题转化为恒成立的问题,然后利用分离参数的方法求解.
试题解析:(1)由,得
,
2分
所以,
4分
所以所求切线方程为,
即 6分
(2)由已知,得
7分
因为函数在R上增函数,所以
恒成立
即不等式恒成立,整理得
8分
令,∴
。
当时,
,所以
递减函数,
当时,
,所以
递增函数 10分
由此得,即
的取值范围是
12分
已知函数.
(1)当时,求曲线
在点
处的切线方程;
(2)当时,讨论
的单调性.
正确答案
(1)
(2)当时,在
,
单调递减,在
,
单调递增;
当时,在
单调递减
当时,在
单调递减,
在
单调递增;
试题分析:(1)利用切点处的导函数值是切线的斜率,应用直线方程的点斜式即得;
(2)求导数,
根据的不同取值情况,研究导数值的正负,确定函数的单调性.
本题易错,分类讨论不全或重复.
试题解析:(1)当时,
,
此时, 2分
,又
,
所以切线方程为:,
整理得:;
分
(2), 6分
当时,
,此时,在
,
单调递减,
在,
单调递增; 8分
当时,
,
当即
时
在
恒成立,
所以在
单调递减; 10分
当时,
,此时在
,
单调递减,
在
单调递增; 12分
综上所述:当时,
在
单调递减,
在
单调递增;
当时,
在
单调递减,
在
单调递增;
当时
在
单调递减. 13分
已知函数,
(1)若有最值,求实数
的取值范围;
(2)当时,若存在
,使得曲线
在
与
处的切线互相平行,求证
。
正确答案
(1);(2)详见解析
试题分析:(1)先求导可得,因为
有最值且定义域为
则说明
与
轴有2个交点,且至少有一个交点在
内。(2)先求导,根据导数的几何意义可得
与
处的切线的斜率,因为两切线平行,所以两切线的斜率相等。用基本不等式可求其最值。
试题解析:解析:(1) ,
由知,
①当时,
,
在
上递增,无最值;
②当时,
的两根均非正,因此,
在
上递增,无最值;
③当时,
有一正根
,
在
上递减,在
上递增;此时,
有最小值;
所以,实数的范围为
. 7分
(2)证明:依题意:,
由于,且
,则有
. 12分
已知函数,
.
(Ⅰ)求函数的单调递增区间;
(Ⅱ)设,
,
,
为函数
的图象上任意不同两点,若过
,
两点的直线
的斜率恒大于
,求
的取值范围.
正确答案
(Ⅰ)见解析;(Ⅱ).
试题分析:(Ⅰ)先求出函数的定义域为
,再对函数求导得
.对
分
,
,
,
四种情况进行讨论,求得每种情况下使得
的
的取值范围,求得的
的取值集合即是函数的单调增区间;(Ⅱ)先根据两点坐标求出斜率满足的不等式,对
、
的取值进行分类讨论,然后将问题“过
,
两点的直线
的斜率恒大于
”转化为“函数
在
恒为增函数”,即在
上,
恒成立问题,即是
在
恒成立问题,然后根据不等式恒成立问题并结合二次函数的图像与性质求解.
试题解析:(Ⅰ)依题意,的定义域为
,
.
(ⅰ)若,
当时,
,
为增函数.
(ⅱ)若,
恒成立,故当
时,
为增函数.
(ⅲ)若,
当时,
,
为增函数;
当时,
,
为增函数.
(ⅳ)若,
当时,
,
为增函数;
当时,
,
为增函数.
综上所述,
当时,函数
的单调递增区间是
;当
时,函数
的单调递增区间是
,
;当
时,函数
的单调递增区间是
;当
时,函数
的单调递增区间是
,
. 6分
(Ⅱ)依题意,若过两点的直线
的斜率恒大于
,则有
,
当时,
,即
;
当时,
,即
.
设函数,若对于两个不相等的正数
,
恒成立,
则函数在
恒为增函数,
即在上,
恒成立,等价于
在
恒成立,则有
①时,即
,所以
或②时,需
且
,即
显然不成立.
综上所述,. 14分
已知函数(
)
(1)若在点
处的切线方程为
,求
的解析式及单调递减区间;
(2)若在
上存在极值点,求实数
的取值范围.
正确答案
(1),单调递减区间有
;(2)
试题分析:(1)由题设知,,
解方程组可得
的值,进而确定函数
的解析式及其导数的表达式
,并由不等式
的解得到函数据的单调递减区间.
(2)函数在
上存在极值点
导函数
在
上存在零点,且零点两侧导数值异号,因为,导函数的二次项系数为
,所以要分
与
两种情詋进行讨论,后者为一元二次方程的分布问题.
试题解析:
(1)由已知可得
此时, 4分
由得
的单调递减区间为
; 7分
(2)由已知可得在
上存在零点且在零点两侧
值异号
⑴时,
,不满足条件;
⑵时,可得
在
上有解且
设
①当时,满足
在
上有解
或
此时满足
②当时,即
在
上有两个不同的实根
则无解
综上可得实数的取值范围为
. 14分
已知函数.
(Ⅰ)若曲线在
和
处的切线互相平行,求
的值;
(Ⅱ)求的单调区间;
(Ⅲ)设,若对任意
,均存在
,使得
,求
的取值范围.
正确答案
(Ⅰ);(2)单调递增区间是
和
,单调递减区间是
;(3)
试题分析:(Ⅰ)由函数,得
,又由曲线
在
和
处的切线互相平行,则两切线的斜率相等地,即
,因此可以得到关于
的等式
,从而可求出
.
(Ⅱ)由,令
,则
,
,因此需要对
与0,
,2比较进行分类讨论:①当
时,在区间
上有
,在区间
上有
;②当时
,在区间
和
上有
,在区间
上有
;③当时
,有
;④当
时,区间
和
上有
,在区间
上有
,综上得
的单调递增区间是
和
,单调递减区间是
.
(Ⅲ)由题意可知,在区间上有函数
的最大值小于
的最大值成立,又函数
在
上的最大值
,由(Ⅱ)知,①当
时,
在
上单调递增,故
,所以,
,解得
,故
;②当
时,
在
上单调递增,在
上单调递减,
,由
可知
,
,
,所以,
,
;综上所述,所求
的范围为
.
试题解析:. 2分
(Ⅰ),解得
. 3分
(Ⅱ). 5分
①当时,
,
,
在区间上,
;在区间
上
,
故的单调递增区间是
,单调递减区间是
. 6分
②当时,
,
在区间和
上,
;在区间
上
,
故的单调递增区间是
和
,单调递减区间是
. 7分
③当时,
, 故
的单调递增区间是
. 8分
④当时,
,
在区间和
上,
;在区间
上
,
故的单调递增区间是
和
,单调递减区间是
. 9分
(Ⅲ)由已知,在上有
. 10分
由已知,,由(Ⅱ)可知,
①当时,
在
上单调递增,
故,
所以,,解得
,故
. 11分
②当时,
在
上单调递增,在
上单调递减,
故.
由可知
,
,
,
所以,,
, 13分
综上所述,. 14分
已知函数.
(1)当时,求
的单调区间;
(2)若函数在
上无零点,求
的最小值。
正确答案
(1) 的单调递减区间为(0,2),单调递增区间为(2,
).
(2函数在
上无零点,则
的最小值为
.
试题分析:(1)当时,
(
),则
. 2分
由得
;由
得
. 4分
故的单调递减区间为(0,2),单调递增区间为(2,
). 5分
(2)要使函数在
上无零点,只要对任意
,
无解.
即对,
无解. 7分
令,
,则
, 9分
再令,
,则
. 11分
故在
为减函数,于是
,
从而,于是
在
上为增函数,
所以, 13分
故要使无解,只要
.
综上可知,若函数在
上无零点,则
的最小值为
. 14分
点评:难题,本题属于导数应用中的基本问题,通过研究函数的单调性,明确了极值情况。采用“表解法”,更加清晰明了。涉及函数零点的讨论问题,往往要转化成研究函数图象的大致形态,明确图象与x轴交点情况。本题涉及对数函数,要注意函数的定义域。
扫码查看完整答案与解析