- 导数在研究函数中的应用
- 共24261题
已知函数f(x)=2ax--(2+a)lnx(a≥0)
(Ⅰ)当时,求
的极值;
(Ⅱ)当a>0时,讨论的单调性;
(Ⅲ)若对任意的a∈(2,3),x1,x2∈[1,3],恒有成立,求实数m的取值范围。
正确答案
(Ⅰ)的极大值为
,无极小值;(Ⅱ)①当
时,
在
和
上是增函数,在
上是减函数;②当
时,
在
上是增函数;③当
时,
在
和
上是增函数,在
上是减函数 ; (Ⅲ)
试题分析:(Ⅰ)当时,求
的极值,首先确定函数的定义域为
,对函数
求导函数
,确定函数的单调性,即可求得函数
的极值;(Ⅱ)当a>0时,讨论
的单调性,首先对函数
求导函数
,并分解得
,再进行分类讨论,利用
,确定函数单调减区间;
,确定函数的单调增区间;(Ⅲ)若对任意的a∈(2, 3),x1, x2∈[1, 3],恒有
成立,只要求出
的最大值即可,因此确定函数
在
上单调递减,可得
的最大值与最小值,从而得
,进而利用分离参数法,可得
,从而可求实数
的取值范围
试题解析:(Ⅰ)当时,
2分
由,解得
,可知
在
上是增函数,在
上是减函数 4分
∴的极大值为
,无极小值 5分
(Ⅱ),
①当时,
在
和
上是增函数,在
上是减函数; 7分
②当时,
在
上是增函数; 8分
③当时,
在
和
上是增函数,在
上是减函数 9分
(Ⅲ)当时,由(2)可知
在
上是增函数,
∴ 10分
由对任意的a∈(2, 3),x1, x2∈[1, 3]恒成立,
∴ 11分
即对任意
恒成立,
即对任意
恒成立, 12分
由于当时,
,∴
14分
已知函数,
.
(1)求函数的最小值;
(2)若,证明:当
时,
.
正确答案
(1)h(0)=0;(2)证明过程详见解析.
试题分析:本题主要考查导数的运算、利用导数判断函数的单调性、利用导数求函数的最值、不等式的基本性质等基础知识,考查学生的分析问题解决问题的能力、转化能力、计算能力,考查学生的函数思想.第一问,先得到表达式,对
求导,利用“
单调递增;
单调递减”解不等式求函数
的单调区间,利用函数的单调性确定最小值所在的位置;第二问,先将
和
代入到所求的式子中,得到①式,再利用第一问的结论
,即
,即得到
,通过
且
得
,在上式中两边同乘
得到②式,若
成立则所求证的表达式成立,所以构造函数φ(t)=(1-t)k-1+kt,证明
即可.
(1)h(x)=f(x)-g(x)=ex-1-x,h¢(x)=ex-1.
当x∈(-∞,0)时,h¢(x)<0,h(x)单调递减;
当x∈(0,+∞)时,h¢(x)>0,h(x)单调递增.
当x=0时,h(x)取最小值h(0)=0. 4分
(2)即
. ①
由(1)知,,即
,
又,则
.
所以. ② 7分
设φ(t)=(1-t)k-1+kt,t∈[0,1].
由k>1知,当t∈(0,1)时,φ¢(t)=-k(1-t)k-1+k=k[1-(1-t)k]>0,
φ(t)在[0,1]单调递增,当t∈(0,1)时,φ(t)>φ(0)=0.
因为,所以
,
因此不等式②成立,从而不等式①成立. 12分
已知函数,
,
,其中
,且
.
⑴当时,求函数
的最大值;
⑵求函数的单调区间;
⑶设函数若对任意给定的非零实数
,存在非零实数
(
),使得
成立,求实数
的取值范围.
正确答案
⑴-1; ⑵详见解析; ⑶
试题分析:⑴令g′(x)=0求出根,判断g′(x)在
左右两边的符号,得到g(x)在
上单调递增,在
上单调递减,可知g(x)最大值为g(1),并求出最值;
⑵解不等式得出函数
的单调增区间,导数小于零求出单调递减区间,注意单调区间与定义域取交集;
⑶不等式恒成立就是求函数的最值,注意对参数的讨论.
试题解析:⑴当时,
∴
令,则
, ∴
在
上单调递增,在
上单调递减
∴ (4分)
⑵,
,(
)
∴当时,
,∴函数
的增区间为
,
当时,
,
当时,
,函数
是减函数;当
时,
,函数
是增函数.
综上得,当时,
的增区间为
;
当时,
的增区间为
,减区间为
(10分)
⑶当,
在
上是减函数,此时
的取值集合
;
当时,
,
若时,
在
上是增函数,此时
的取值集合
;
若时,
在
上是减函数,此时
的取值集合
.
对任意给定的非零实数,
①当时,∵
在
上是减函数,则在
上不存在实数
(
),使得
,则
,要在
上存在非零实数
(
),使得
成立,必定有
,∴
;
②当时,
在
时是单调函数,则
,要在
上存在非零实数
(
),使得
成立,必定有
,∴
.
综上得,实数的取值范围为
. (14分).
设
求及
的单调区间
设,
两点连线的斜率为
,问是否存在常数
,且
,当
时有
,当
时有
;若存在,求出
,并证明之,若不存在说明理由.
正确答案
(1)在
上单调递增,
在
上单调递减
(2)=
为所求.
试题分析:解;(1)
,当
时
当时
在
上单调递增,
在
上单调递减. 5分
(2)
设
在
上单调递减
令
解得
则当时,
即
当时,
即 8分
现在证明:
考察:
设
,当
时,
,
递减
所以,当时,
,
即
即 12分
再考察:
设
,当
时,
,
递增
所以,当时,
,
得,取
为所求. 14分
点评:主要是考查了函数单调性,以及函数最值的运用和不等式的证明,属于难度题。
函数
(1)当x>0时,求证:
(2)是否存在实数a使得在区间[1.2)上恒成立?若存在,求出a的取值条件;
(3)当时,求证:f(1)+f(2)+f(3)+…+
.
正确答案
(1)证明不等式成立,要构造函数,证明最小值大于零即可。
(2)
(3)由第一问得知则
,结合放缩法来得到。
试题分析:解:(1)明:设
则,则
,即
在
处取到最小值, 则
,即原结论成立. ……3分
(2)由得
,即
当时,
,由题意
;
当时
,令
,
另,
则
单调递增,所以
因为,所以
,即
单调递增,而
,此时
.
所以的取值范围为
. 8分
(3)由第一问得知则
10分
则
又,即证
)
14分
点评:主要是考查了导数在研究函数单调性以及函数的最值和不等式的证明中的运用,属于难度题。
已知函数,其中常数
.
(1)求的单调区间;
(2)如果函数在公共定义域D上,满足
,那么就称
为
与
的“和谐函数”.设
,求证:当
时,在区间
上,函数
与
的“和谐函数”有无穷多个.
正确答案
(1),
的单调递增区间是
和
,单调递减区间是
,单调递增区间是
,
,单调递增区间是
和
,单调递减区间是
(2)作差构造新函数证明.
试题分析:(1)
,常数
)
令,则
,
①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
②当时,
,故
的单调递增区间是
③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
(2)令,
令,则
,
因为,所以
,且
从而在区间上,
,即
在
上单调递减
所以
又,所以
,即
设(
,则
所以在区间上,函数
与
的“和谐函数”有无穷多个
点评:本题主要以新定义为载体,综合考查了函数的单调性、函数的最值方程的根的情况、二次函数的最值的求解,考查了利用已学知识解决新问题的能力,考查了推理运算的能力,本题综合性较强.
已知,
,
,其中
。
(1)若与
的图像在交点(2,
)处的切线互相垂直,
求的值;
(2)若是函数
的一个极值点,
和1是
的两个零点,
且∈(
,求
;
(3)当时,若
,
是
的两个极值点,当|
-
|>1时,
求证:|-
|
正确答案
(1)(2)
=3(3)
试题分析:(1),
,由
与
的图像在交点(2,
)处的切线互相垂直,可得
解之即可;
(2)由题=
,
,由题知可解得
,故
=6
-(
-
),
=
,
讨论的单调性可得
∈(3,4),故
=3;
(3)当时,
=
,
讨论的单调性,|
-
|=
极大值-
极小值=F(-
)―F(1)
=―
)+
―1,
设
讨论函数,求出其最小值,即得|
-
|>3-4
(1)解:,
由题知,即
解得
(2)=
,
=
,
由题知,即
解得
=6,
=-1
∴=6
-(
-
),
=
∵>0,由
>0,解得0<
<2;由
<0,解得
>2
∴在(0,2)上单调递增,在(2,+∞)单调递减,
故至多有两个零点,其中
∈(0,2),
∈(2, +∞)
又>
=0,
=6(
-1)>0,
=6(
-2)<0
∴∈(3,4),故
=3
(3)当时,
=
,
=
,
由题知=0在(0,+∞)上有两个不同根
,
,则
<0且
≠-2,
此时=0的两根为-
,1,
由题知|--1|>1,则
+
+1>1,
+4
>0
又∵<0,∴
<-4,此时-
>1
则与
随
的变化情况如下表:
∴|-
|=
极大值-
极小值=F(-
)―F(1)
=―
)+
―1,
设,则
,,∵
<-4,∴
>―
,∴
>0,
∴在(―∞,―4)上是增函数,
<
从而在(―∞,―4)上是减函数,∴
>
=3-4
所以|-
|>3-4
已知函数(
为小于
的常数).
(1)当时,求函数
的单调区间;
(2)存在使不等式
成立,求实数
的取值范围.
正确答案
(1)的单调递增区间为
,递减区间为
和
;(2)
.
试题分析:先求出导函数,(1)将
代入得到
,进而由
及
可求出函数
的单调增区间与减区间;(2)先将存在
使不等式
成立等价转化成
;然后由
,得
或
,进而对
分
、
、
三种情况,分别求出函数
在
上的最大值, 进而求解不等式
得出
的取值范围结合各自
的条件求得各种情况下
的取值范围,最后这三种情况的
的取值范围的并集即可.
(1) 当时,
所以由,由
或
所以的单调递增区间为
,递减区间为
和
(2) ,令
,得
或
①当时,即
时,
在
上单调递增
则,解得
,所以
满足题意
②当时,即
时
在
上单调递增,
上单调递减
故,解得
,所以当
时满足题意
③当时,即
时,
在
上单调递减
故,解得
,所以
时满足题意
综上所述.
(本小题满分12分)
已知函数.
(1)求的极值;
(2)若在
上恒成立,求
的取值范围;
(3)已知,且
,求证:
.
正确答案
(1)
(2)当时由(1)知
由恒成立即
上恒成立
(3)由题意得
又由(1)(2)知上单增
①
②
则①×②×
得
即
略
已知函数,
,其中
,
为自然对数的底数.
(1)若在
处的切线
与直线
垂直,求
的值;
(2)求在
上的最小值;
(3)试探究能否存在区间,使得
和
在区间
上具有相同的单调性?若能存在,说明区间
的特点,并指出
和
在区间
上的单调性;若不能存在,请说明理由.
正确答案
(1);(2)
(3)当时,不能存在区间
,使得
和
在区间
上具有相同的单调性;当
时,存在区间
,使得
和
在区间
上均为减函数.
试题分析:(1)切点处的导数值,即为切线的斜率,根据在
处的切线
与直线
垂直,斜率乘积为
,建立
的方程;
(2)遵循求导数、求驻点、讨论区间单调性、确定极值(最值);
(3)求的定义域为
,及导数
.
根据时,
,知
在
上单调递减.
重点讨论的单调性.
注意到其驻点为,故应讨论:
①, ②
的情况,作出判断.
综上,当时,不能存在区间
,使得
和
在区间
上具有相同的单调性;当
时,存在区间
,使得
和
在区间
上均为减函数.
试题解析:(1),
,
在
处的切线
与直线
垂直,
3分
(2)的定义域为
,且
.
令,得
. 4分
若,即
时,
,
在
上为增函数,
;5分
若,即
时,
,
在
上为减函数,
; 6分
若,即
时,
由于时,
;
时,
,
所以
综上可知 8分
(3)的定义域为
,且
.
时,
,
在
上单调递减. 9分
令,得
①若时,
,在
上
,
单调递增,由于
在
上单调递减,所以不能存在区间
,使得
和
在区间
上具有相同的单调性; 10分
②若时,
,在
上
,
单调递减;
在上
,
单调递增.由于
在
上单调递减,
存在区间
,使得
和
在区间
上均为减函数.
综上,当时,不能存在区间
,使得
和
在区间
上具有相同的单调性;当
时,存在区间
,使得
和
在区间
上均为减函数. 13分
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