- 导数在研究函数中的应用
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已知
(1)求函数的单调区间;
(2)求函数在
上的最小值;
(3)对一切的,
恒成立,求实数
的取值范围.
正确答案
(1)单调递减区间是,单调递增区间是
; (2)
;(3)
.
试题分析:(1)求导得,在
中,由
解得减区间
,由
解得增区间
;(2)当
时,无解,当
时,
,当
时,
;(3)
,即,
利用分离变量法得
,构造函数
,则
知
时
有最大值
,可得
的范围
.
解:(1)令
解得
的单调递减区间是
,
令解得
的递增区间是
4分
(2) (ⅰ)0,t无解;
(ⅱ)0时,
;
(ⅲ),即
时,
在
单调递增,
,
, 8分
(3)由题意:即
,
, 可得
,
设,
则,
令,得
(舍),
当时,
;当
时,
,
当
时,
取得最大值,
,
,
的取值范围是
. 12分
设是函数
(
)的两个极值点
(1)若,求函数
的解析式;
(2)若,求
的最大值。
正确答案
(1) ;(2)4
试题分析:(1)求出f′(x),因为x1、x2是函数f(x)的两个极值点,而x1=-1,x2=2所以得到f′(-1)=0,f′(2)=0代入求出a、b即可得到函数解析式;
(2)因为x1、x2是导函数f′(x)=0的两个根,利用根与系数的关系对已知进行变形得到a和b的等式,求出b的范围,设h(a)=3a2(6-a),求出其导函数,利用导数研究函数的增减性得到h(a)=的极大值,开方可得b的最大值.
试题解析:
(1)∵是函数
的极值点,
∴∴
4分
(2)中
对
∴的两个不相等的实根
由韦达定理知,
6分
∴|x1|+|x2|=|x1-x2|= 8分
∴即
9分
令
;
11分
∴b≤4
12分
已知函数,函数
.
(I)试求f(x)的单调区间。
(II)若f(x)在区间上是单调递增函数,试求实数a的取值范围:
(III)设数列是公差为1.首项为l的等差数列,数列
的前n项和为
,求证:当
时,
.
正确答案
(Ⅰ)的单调递增区间是
;
的单调递减区间是
;
(Ⅱ).(Ⅲ)见解析.
试题分析:(Ⅰ) 利用导数值非负,得的单调递增区间是
;利用导数值非正,得到
的单调递减区间是
;
(Ⅱ)利用在
是单调递增函数,则
恒成立,只需
恒成立,转化成
,利用
,得到
.
(Ⅲ)依题意不难得到,
=1+
++
,
根据时,
=
+
在
上为增函数,
可得,从而
;
构造函数,利用“导数法”得到
, 从而不等式
成立.
应用“累加法”证得不等式.
本题解答思路比较明确,考查方法较多,是一道相当典型的题目.
试题解析:(Ⅰ)=
,所以,
,
因为,
,所以
,令
,
,
所以的单调递增区间是
;
的单调递减区间是
;4分
(Ⅱ)若在
是单调递增函数,则
恒成立,即
恒成立
即,因为
,所以
故
. .7分
(Ⅲ)设数列是公差为1首项为1的等差数列,所以
,
=1+
++
,
当时,由(Ⅱ)知:
=
+
在
上为增函数,
=
-1,当
时,
,所以
+
,即
所以;
令,则有
,当
,有
则,即
,所以
时,
所以不等式成立.
令且
时,
将所得各不等式相加,得
即
(
且
). 13分
已知函数.
(Ⅰ)当时,求曲线
在
处的切线方程;
(Ⅱ)设函数,求函数
的单调区间;
(Ⅲ)若在上存在一点
,使得
<
成立,求
的取值范围.
正确答案
(Ⅰ)曲线在点
处的切线方程为
;(Ⅱ)当
时,
所以在
上单调递减,在
上单调递增;②当
时,函数
在
上单调递增.(Ⅲ)所求
的范围是:
或
.
试题分析:(Ⅰ)当时,求曲线
在
处的切线方程,由导数的几何意义可得,对函数
求导得
,令
,求出
,得切线斜率,由点斜式可写出曲线
在
处的切线方程;(Ⅱ)设函数
,求函数
的单调区间,求函数
的单调区间,首先确定定义域
,可通过单调性的定义,或求导确定单调区间,由于
,含有对数函数,可通过求导来确定单调区间,对函数
求导得
,由此需对参数
讨论,有范围判断导数的符号,从而得单调性;(Ⅲ)若在
上存在一点
,使得
<
成立,既不等式
<
有解,即在
上存在一点
,使得
,即函数
在
上的最小值小于零,结合(Ⅱ),分别讨论它的最小值情况,从而可求出
的取值范围.
试题解析:(Ⅰ)的定义域为
,
当时,
,
,
,
,切点
,斜率
∴曲线在点
处的切线方程为
(Ⅱ),
①当时,即
时,在
上
,在
上
,
所以在
上单调递减,在
上单调递增;
②当,即
时,在
上
,所以,函数
在
上单调递增.
(Ⅲ)在上存在一点
,使得
成立,即在
上存在一点
,使得
,即函数
在
上的最小值小于零.
由(Ⅱ)可知:①当,即
时,
在
上单调递减,
所以的最小值为
,由
可得
,
因为,所以
;
②当,即
时,
在
上单调递增,
所以最小值为
,由
可得
;
③当,即
时,可得
最小值为
,
因为,所以,
故此时不存在
使
成立.
综上可得所求的范围是:
或
.
已知函数,函数
⑴当时,求函数
的表达式;
⑵若,函数
在
上的最小值是2 ,求
的值;
(3)⑵的条件下,求直线与函数
的图象所围成图形的面积.
正确答案
⑴当时,函数
⑵
(3)
试题分析:(1)对x的取值分类讨论,化简绝对值,求出得到
和
导函数相等,代入到
中得到即可;
(2)根据基本不等式得到的最小值即可求出
;
(3)根据(2)知先联立直线与函数解析式求出交点,利用定积分求直线和函数图象围成面积的方法求出即可.
⑴∵,
∴当时,
; 当
时,
∴当时,
; 当
时,
.
∴当时,函数
.
⑵∵由⑴知当时,
,
∴当时,
当且仅当
时取等号.
∴函数在
上的最小值是
,∴依题意得
∴
.
⑶由解得
∴直线与函数
的图象所围成图形的面积
=
定义在定义域内的函数
,若对任意的
都有
,则称函数
为“妈祖函数”,否则称“非妈祖函数”.试问函数
,(
)是否为“妈祖函数”?如果是,请给出证明;如果不是,请说明理由.
正确答案
函数,(
)是“妈祖函数”.
试题分析:首先要正确理解“妈祖函数”的定义,解题时要求出,(
)
的最值,利用作出判断
试题解析:(1)因为,函数
,
,当
,即
;
当时,
; 当
时,
,
故在
内的极小值是
;
在
内的极大值是
,
,所以函数
,(
)的最小值是
,最大值是
,故
,所以函数
,(
)是“妈祖函数”.
已知
(1)求的单调增区间
(2)若在
内单调递增,求
的取值范围.
正确答案
(1)时
的单调增区间为
;
时
的单调增区间为
.(2)
试题分析:本题主要考察函数的单调性与导数的关系 ,通过求导研究函数的单调性是导数的基本应用.
试题解析:(1)∵,
,令
∴
时,
的单调增区间为
;
时
的单调增区间为
;
(2)由(1)知,,令
∴
时,
在
内单调递增;
时
的单调增区间为
,要使
在
内单调递增,则
,综上可知
已知函数
(Ⅰ)当在区间
上的最大值和最小值;
(Ⅱ)若在区间上,函数
的图象恒在直线
下方,求
的取值范围.
正确答案
(Ⅰ),
(Ⅱ)
(Ⅰ)当时,
∴
(2’)对于
,有
,∴
在区间
上为增函数。∴
,
(5’)
(Ⅱ)令,则
的定义域为
。(6’)
在区间上,函数
的图象恒在直线
下方等价于
在区间
上恒成立。
∵=
=
(8’)
①若,令
,解得
。当
,即
时,在
上有
,
此时在区间
上是增函数,并且在该区间上有
,不合题意;
当,即
,同理可知,
在区间
上,有
,也不合题意;(10’)
②若时,则有
,此时在区间
上恒有
,从而
在区间
上是减函数;
要使<0,在此区间上恒成立,只须满足
,由此求得
的范围是
。(12’)
综合①②可知,当时,函数
的图象恒在直线
下方。
已知函数f(x)=x3+x-16.
(1)求曲线y=f(x)在点(2,-6)处的切线方程.
(2)如果曲线y=f(x)的某一切线与直线y=-x+3垂直,求切点坐标与切线的方程.
正确答案
(1) y=13x-32 (2) 切点坐标为(1,-14)或(-1,-18) y=4x-18或y=4x-14
(1)可判定点(2,-6)在曲线y=f(x)上.
∵f'(x)=(x3+x-16)'=3x2+1,
∴在点(2,-6)处的切线的斜率为k=f'(2)=13,
∴切线的方程为y=13(x-2)+(-6),
即y=13x-32.
(2)∵切线与直线y=-x+3垂直,
∴切线的斜率k=4.
设切点的坐标为(x0,y0),则f'(x0)=3+1=4,
∴x0=±1,
∴或
∴切点坐标为(1,-14)或(-1,-18),
切线方程为y=4(x-1)-14或y=4(x+1)-18.
即y=4x-18或y=4x-14.
已知函数,
.
(1)若,求证:当
时,
;
(2)若在区间
上单调递增,试求
的取值范围;
(3)求证:.
正确答案
(1)详见解析;(2);(3)详见解析.
试题分析:(1)将代入函数解析式,利用导数函数
在区间
上的单调性,进而由单调性证明
;(2)解法一是“将函数
在区间
上单调递增”转化为“不等式
在区间
上恒成立”,然后利用参数分离法等价转化为“不等式
在区间
上恒成立”,最终转化为
;解法二是先将问题转化为
在区间
上恒成立,对参数
进行分类讨论,围绕
,从而对参数
进行求解;(3)先将不等式等价转化证明
,在(2)中,令
得到
,然后在(2)中得到
,两边取对数得到
,在令
,得到
,再结合放缩法得到
,需注意第一个不等式不用放缩法,即
,利用累加法便可得到
,从而证明相应的不等式.
试题解析:(1),则
,
,
在
上单调递增,
,
故函数在
上单调递增,所以
;
(2)解法一:,下求使
恒成立的
的取值范围.
当时,由
,得
在
上恒成立,
令,则有
,则
,令
,解得
,
列表如下:
故函数在
处取得极小值,亦即最小值,即
,
,
故实数的取值范围是
;
解法二:,下求使
恒成立的
的取值范围.
若,显然
,则
在区间
上单调递增;
记,则
,
当时,
,
,
,则
在
上单调递增,
于是,
在
上单调递增;
当时,
在
上单调递减,在
上单调递增,
于是,
由得
,则
,
综上所述,的取值范围是
;
(3)由(1)知,对于,有
,
,
则,从而有
,
于是
,
故.
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