- 导数在研究函数中的应用
- 共24261题
已知函数。
(1)当时,①求函数
的单调区间;②求函数
的图象在点
处的切线方程;
(2)若函数既有极大值,又有极小值,且当
时,
恒成立,求
的取值范围.
正确答案
(1)函数的单调递增区间是:,单调递减区间是:(1,3);(2)
.
试题分析:(1)①:当m=2时,可以得到f(x)的具体的表达式,进而求得的表达式,根据
即可确定f(x)的单调区间;②:根据①中所得的
的表达式,可以得到
的值,即切线方程的斜率,在由过(0,0)即可求得f(x)在(0,0)处的切线方程;(2) f(x)即有极大值,又有极小值,说明
有两个不同的零点,在
时,
恒成立,
说明<36恒成立,
即,通过判断
在[0,4m]上的单调性,即可求把
用含m的代数式表示出来,从而建立关于m的不等式.
(1)当m=2时,则
1分
①令,解得x=1或x="3" 2分
∴函数的单调递增区间是:,单调递减区间是:(1,3) 4分
②∵,∴函数y=f(x)的图象在点(0,0)处的切线方程为y=3x 6分;
(2)因为函数f(x)既有极大值,又有极小值,则有两个不同的根,则有
又
8分
令,依题意:
即可.
,
,
10分
,又
,
∴g(x)最大值为 12分,
13分
∴m的取值范围为 14分..
已知函数(其中
),
为f(x)的导函数.
(1)求证:曲线y=在点(1,
)处的切线不过点(2,0);
(2)若在区间中存在
,使得
,求
的取值范围;
(3)若,试证明:对任意
,
恒成立.
正确答案
(1)参考解析;(2); (3)参考解析
试题分析:(1)由函数(其中
),求出
,由于求y=
在点(1,
)处的切线方程,由点斜式可得结论.
(2)由,再利用分离变量即可得到
.在再研究函数
的单调性即可得到结论.
(3)由可得
.需证任意
,
恒成立,等价证明
.然后研究函数
,通过求导求出函数的最大值.研究函数
,通过求导得出函数的
.再根据不等式的传递性可得结论.
(1)由得
,
,
所以曲线y=在点(1,
)处的切线斜率为
,
,
曲线y=
切线方程为
,
假设切线过点(2,0),代入上式得:,得到0=1产生矛盾,所以假设错误,
故曲线y=在点(1,
)处的切线不过点(2,0) 4分
(2)由得
,
,所以
在(0,1]上单调递减,故
7分
(3)令,当
=1时,
,所以
..
因此,对任意,
等价于
. 9分
由,
.所以
.
因此,当时,
,
单调递增;
时,
,
单调递减.
所以的最大值为
,故
. 12分
设,
,所以
时
,
单调递增,
,
故时,
,即
.
所以.
因此,对任意,
恒成立 14分
已知函数.
(1)若曲线在点
处的切线与直线
平行,求实数
的值;
(2)若函数在
处取得极小值,且
,求实数
的取值范围.
正确答案
(1)2;(2)
试题分析:(1)利用函数在某点的导数就是该点的切线切线斜率将切线的斜率用表示出来,再根据两直线平行斜率相等及已知,列出关于
的方程,解出参数
的值;(2)求出函数
导数
,利用导数求函数的极值方法,通过分类讨论求出
的极值,结合函数
在
处取得极小值这一条件确定参数
的取值范围,再求出
在此范围下的最大值,利用由
恒成立知
,求出实数
的取值范围.
试题解析:(1),由
(2)由
①当,即
时,函数
在
上单调递增,在
上单调递减,在
上单调递增
即函数在
处取得极小值
②当,即
时,函数
在
上单调递增,无极小值,所以
③当,即
时,函数
在
上单调递增,在
上单调递减,在
上单调递增
即函数在
处取得极小值,与题意不符合
即时,函数
在
处取得极小值,又因为
,所以
.
已知.
(1)若存在单调递减区间,求实数
的取值范围;
(2)若,求证:当
时,
恒成立;
(3)设,证明:
.
正确答案
(1);(2)证明过程详见试题解析;(3)证明过程详见试题解析.
试题分析:(1)当时,
∴
. ∵
有单调减区间,∴
有解.分
两种情况讨论
有解.可得到
的取值范围是
;(2)此问就是要证明函数
在
上的最大值小于或等于
,经过求导讨论单调性得出当
时,
有最大值
,命题得证;(3)利用(2)的结论
,将此问的不等关系
,转化成与(2)对应的函数关系进行证明.
试题解析:(1)当时,
∴.
∵ 有单调减区间,∴
有解,即
∵ ,∴
有解.
(ⅰ)当时符合题意;
(ⅱ)当时,△
,即
。
∴的取值范围是
.
(2)证明:当时,设
,
∴ .
∵,
讨论的正负得下表:
∴当时
有最大值0.
即恒成立.
∴当时,
恒成立.
(3)证明:∵,
∴
由(2)有
∴.
设函数.
(1)求的单调区间;
(2)设函数,若当
时,
恒成立,求
的取值范围.
正确答案
(1) 当时,
,所以
在
上是增函数当
时,
在
上是增函数,在
上是减函数;(2)
试题分析:(1)根据导数公式求出,对于含有的参数
要进行讨论,
或
两种情况;(2)设
,将
恒成立,转化成
恒成立,所以求
,将
分解因式,讨论
的范围,确定
的正负,讨论
的单调性,确定
恒成立的条件,确定
的范围,此题考察了导数的应用,属于中等偏上的系统,两问都考察到了分类讨论
的范围,这是我们在做题时考虑问题不全面,容易丢分的环节.
试题解析:(1)解:因为,其中
. 所以
, 2分
当时,
,所以
在
上是增函数 4分
当时,令
,得
所以在
上是增函数,在
上是减函数. 6分
(2)解:令,则
,
根据题意,当时,
恒成立. 8分
所以
(1)当时,
时,
恒成立.
所以在
上是增函数,且
,所以不符题意 10分
(2)当时,
时,
恒成立.
所以在
上是增函数,且
,所以不符题意 12分
(3)当时,
时,恒有
,故
在
上是减函数,
于是“对任意
都成立”的充要条件是
,
即,解得
,故
.
综上所述,的取值范围是
. 15分
已知函数.(
)
(1)当时,试确定函数
在其定义域内的单调性;
(2)求函数在
上的最小值;
(3)试证明:.
正确答案
(1)当时,
,
,
则, 1分
∵当时,
,当
时,
∴函数在
上单调递减,在
上单调递增。 3分
(2)∵,
①当时,∵
,∴
函数在
上单调递减,∴
5分
②当时,令
得
当即
时,对
,有
;即函数
在
上单调递减;
对,有
,即函数
在
上单调递增;
∴; 7分
当即
时,对
有
,即函数
在
上单调递减;
∴; 8分
综上得 9分
(3)注意,
令,(
)则
,
∴要证只需证
(
),
试题分析:(1)当时,
,
,
则, 1分
∵当时,
,当
时,
∴函数在
上单调递减,在
上单调递增。 3分
(2)∵,
①当时,∵
,∴
函数在
上单调递减,∴
5分
②当时,令
得
当即
时,对
,有
;即函数
在
上单调递减;
对,有
,即函数
在
上单调递增;
∴; 7分
当即
时,对
有
,即函数
在
上单调递减;
∴; 8分
综上得 9分
(3), 10分
令,(
)则
,
∴要证只需证
(
), 12分
由(1)知当时,
∴,即
, 13分
∵,∴上式取不到等号
即,∴
. 14分
点评:典型题,利用导数研究函数的单调性、极值、最值,是导数的应用中的基本问题。本题(III)应用分析法证明不等式,通过构造函数,确定函数的最值,使问题得解。本题总体难度较大。
已知函数,函数
是函数
的导函数.
(1)若,求
的单调减区间;
(2)若对任意,
且
,都有
,求实数
的取值范围;
(3)在第(2)问求出的实数的范围内,若存在一个与
有关的负数
,使得对任意
时
恒成立,求
的最小值及相应的
值.
正确答案
(1)单调减区间为(2)
(3)当
时,
的最小值为
(1)当时,
,
……………1分
由解得
………………2分
当
时函数
的单调减区间为
;…………3分
(2)易知
依题意知
……………………………………………………5分
因为,所以
,即实数
的取值范围是
;…………6分
(3)解法一:易知,
.
显然,由(2)知抛物线的对称轴
…………7分
①当即
时,
且
令解得
………………8分
此时取较大的根,即
……………9分
,
…………………10分
②当即
时,
且
令解得
………………11分
此时取较小的根,即
…………12分
,
当且仅当
时取等号……13分
由于,所以当
时,
取得最小值
………………14分
解法二:对任意时,“
恒成立”等价于“
且
”
由(2)可知实数的取值范围是
故的图象是开口向上,对称轴
的抛物线…7分
①当时,
在区间
上单调递增,
∴,
要使最小,只需要
………8分
若即
时,无解
若即
时,………………9分
解得(舍去) 或
故(当且仅当
时取等号)…………10分
②当时,
在区间
上单调递减,在
递增,
则
,…………………11分
要使最小,则
即
………………………………………………………12分
解得(舍去)
或(当且仅当
时取等号)…13分
综上所述,当时,
的最小值为
.………………………………14分
设函数f(x)=x2-(a-2)x-alnx.
(1)求函数f(x)的单调区间;
(2)若函数f(x)有两个零点,求满足条件的最小正整数a的值;
(3)若方程f(x)=c有两个不相等的实数根x1、x2,求证:f′>0.
正确答案
(1)单调增区间为,单调减区间为
(2)3(3)见解析
(1)解:f′(x)=2x-(a-2)- (x>0).
当a≤0时,f′(x)>0,函数f(x)在(0,+∞)上单调递增,
所以函数f(x)的单调增区间为(0,+∞).
当a>0时,由f′(x)>0,得x> ;由f′(x)<0,得0
.
所以函数f(x)的单调增区间为,单调减区间为
.
(2)解:由(1)得,若函数f(x)有两个零点,则a>0,且f(x)的最小值f <0,即-a2+4a-4aln
<0.因为a>0,所以a+4ln
-4>0.
令h(a)=a+4ln-4,显然h(a)在(0,+∞)上为增函数,且h(2)=-2<0,h(3)=4ln
-1=ln
-1>0,所以存在a0∈(2,3),h(a0)=0.
当a>a0时,h(a)>0;当00时,h(a)<0.所以满足条件的最小正整数a=3.
又当a=3时,f(3)=3(2-ln3)>0,f(1)=0,所以a=3时,f(x)有两个零点.
综上所述,满足条件的最小正整数a的值为3.
(3)证明:因为x1、x2是方程f(x)=c的两个不等实根,由(1)知a>0.
不妨设0-(a-2)x1-alnx1=c,
-(a-2)x2-alnx2=c.
两式相减得-(a-2)x1-alnx1-
+(a-2)·x2+alnx2=0,
即+2x1-
-2x2=ax1+alnx1-ax2-alnx2=a(x1+lnx1-x2-lnx2).
所以a=.
因为f′=0,当x∈
时,f′(x)<0,当x∈
时,f′(x)>0,
故只要证>
即可,即证明x1+x2>
,
即证明-
+(x1+x2)(lnx1-lnx2)<
+2x1-
-2x2,
即证明ln <
.设t=
(0
令g(t)=lnt-,则g′(t)=
.
因为t>0,所以g′(t)≥0,当且仅当t=1时,g′(t)=0,
所以g(t)在(0,+∞)上是增函数.
又g(1)=0,所以当t∈(0,1),g(t)<0总成立.所以原题得证.
设函数定义在
上,
,导函数
,
.
(1)求的单调区间和最小值;
(2)讨论与
的大小关系;
(3)是否存在,使得
对任意
成立?若存在,求出
的取值范围;若不存在,请说明理由.
正确答案
(1)区间在是函数
的减区间;区间在
是函数
的增区间;最小值是
(2)当时,
=0,∴
;
当时,
=0,∴
.
(3)不存在,见解析
(1)先求出原函数,再求得
,然后利用导数判断函数的单调性(单调区间),并求出最小值;(2)作差法比较,构造一个新的函数,利用导数判断函数的单调性,并由单调性判断函数的正负;(3)存在性问题通常采用假设存在,然后进行求解;注意利用前两问的结论.
(1)∵,∴
(
为常数),又∵
,所以
,即
,
∴;
,
∴,令
,即
,解得
,
当时,
,
是减函数,故区间在
是函数
的减区间;
当时,
,
是增函数,故区间在
是函数
的增区间;
所以是
的唯一极值点,且为极小值点,从而是最小值点,
所以的最小值是
.
(2),设
,
则,
当时,
,即
,
当时,
,
,
因此函数在
内单调递减,
当时,
=0,∴
;
当时,
=0,∴
.
(3)满足条件的不存在.证明如下:
证法一 假设存在,使
对任意
成立,
即对任意有
①
但对上述的,取
时,有
,这与①左边的不等式矛盾,
因此不存在,使
对任意
成立.
证法二 假设存在,使
对任意
成立,
由(1)知,的最小值是
,
又,而
时,
的值域为
,
∴当时,
的值域为
,
从而可以取一个值,使
,即
,
∴,这与假设矛盾.
∴不存在,使
对任意
成立.
设,函数
.
(1)当时,求
在
内的极大值;
(2)设函数,当
有两个极值点
时,总有
,求实数
的值.(其中
是
的导函数.)
正确答案
(1)1;(2) .
试题分析:(1)当时,求
, 令
,求
,利用
的单调性,求
的最大值,利用
的最大值的正负,确定
的正负,从而确定
的单调性,并确定
的正负,即
的正负,得到
的单调性,确定极大值,此题确定极大值需要求二阶导数,偏难;(2)先求
函数,再求
,由方程
有两个不等实根
, 确定
的范围,再将
代入
,再整理不等式,讨论
,
,
三种情况,反解
,从而利于恒成立求出
的范围.属于较难试题.
试题解析:(1)当时,
,
则, 2分
令,则
,
显然在
内是减函数,
又因,故在
内,总有
,
所以在
上是减函数 4分
又因, 5分
所以当时,
,从而
,这时
单调递增,
当时,
,从而
,这时
单调递减,
所以在
的极大值是
. 7分
(2)由题可知,
则. 8分
根据题意,方程有两个不同的实根
,
(
),
所以,即
,且
,因为
,所以
.
由,其中
,可得
注意到,
所以上式化为,
即不等式对任意的
恒成立 10分
(i)当时,不等式
恒成立,
;
(ii)当时,
恒成立,即
.
令函数,显然,
是
上的减函数,
所以当时,
,所以
; 12分
(iii)当时,
恒成立,即
.
由(ii),当时,
,所以
14分
综上所述,. 15分
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