- 导数在研究函数中的应用
- 共24261题
已知函数.
(1)如果存在零点,求
的取值范围
(2)是否存在常数,使
为奇函数?如果存在,求
的值,如果不存在,说明理由。
正确答案
(1).(2)
试题分析:(1)函数的零点与方程的知识,通过极限的思维得到的两边的范围,(2)由于定义为R,所以根据f(0)=0,解出
的值,再把
代入用奇函数的定义论证.
试题解析:解:(1)令得
,
由于
欲使有零点,
(2) 易知函数定义域为R.
如果为奇函数,则
,可得
此时
∴,
所以,当时
为奇函数.
设函数.
(1)求的单调区间及最大值;
(2)恒成立,试求实数
的取值范围.
正确答案
(1)单调递增区间是,单调递减区间是
,
;(2)
.
试题分析:(1)本题函数是分式型的,用公式
求
,再令
,
,
,求出函数的单调区间;(2)要
恒成立,即
恒成立,构造新函数
,利用分类讨论,导数法,求出函数
的最小值,根据
恒成立,则有
求出实数
的取值范围.
试题解析:(1),由
,解得
,当
时,
,
单调递增;当
时,
,
单调递减.
所以,函数的单调递增区间是
,单调递减区间是
,其最大值为
. 5分
(2)由恒成立,
可知恒成立,
令, 7分
①当时,
,
所以,
因此在
上单调递增,
②当时,
,
所以,
因为,所以
,
,
,
因此在
上单调递减, 10分
综上①②可知在
时取得最小值
,
因为,
,即
恒成立,
所以. 14分
已知函数若函数
在x = 0处取得极值.
(1) 求实数的值;
(2) 若关于x的方程在区间[0,2]上恰有两个不同的实数根,求实数
的取值范围;
(3) 证明:对任意的自然数n,有恒成立.
正确答案
(1);(2)
;(3)见解析.
试题分析:(1)先有已知条件写出的解析式,然后求导,根据导数与函数极值的关系得到
,解得
的值;(2)由
构造函数
,则
在
上恰有两个不同的实数根等价于
在
恰有两个不同实数根,对函数
求导,根据函数的单调性与导数的关系找到函数
的单调区间,再由零点的存在性定理得到
,解不等式组即可;(3) 证明不等式
,即是证明
.对函数
求导,利用导数研究函数的单调性,找到其在区间
上的最大值
,则有
成立,那么不等式
成立,利用二次函数的图像与性质可得
的单调性与最小值,根据
,那么
,所给不等式得证.
试题解析:(1) 由题意知则
, 2分
∵时,
取得极值,∴
,故
,解得
.
经检验符合题意. 4分
(2)由知
由 ,得
, 5分
令,
则在
上恰有两个不同的实数根等价于
在
恰有两个不同实数根.
, 7分
当时,
,于是
在
上单调递增;
当时,
,于是
在
上单调递减.依题意有
,即
,
.9分
(3) 的定义域为
,由(1)知
,
令得,
或
(舍去), 11分
∴当时,
,
单调递增;
当时,
,
单调递减. ∴
为
在(-1,+∞)上的最大值.
∴,故
(当且仅当
时,等号成立) 12分
对任意正整数,取
得,
,
令 则
在
为增函数,
所以,即
恒成立.
对任意的自然数,有
恒成立. 14分
已知函数.
(1)是否存在点,使得函数
的图像上任意一点P关于点M对称的点Q也在函数
的图像上?若存在,求出点M的坐标;若不存在,请说明理由;
(2)定义,其中
,求
;
(3)在(2)的条件下,令,若不等式
对
且
恒成立,求实数
的取值范围.
正确答案
(1)存在,且点的坐标为
;(2)
;(3)
的取值范围是
.
试题分析:(1)先假设点的坐标,根据图象对称的定义列式求出点
的坐标即可;(2)利用(1)中条件
的条件,并注意到定义
中第
项与倒数第
项的和
这一条件,并利用倒序相加法即可求出
的表达式,进而可以求出
的值;(3)先利用
和
之间的关系求出数列
的通项公式,然后在不等式
中将
与含
的代数式进行分离,转化为
恒成立的问题进行处理,最终利用导数或作差(商)法,通过利用数列
的单调性求出
的最小值,最终求出实数
的取值范围.
试题解析:(1)假设存在点,使得函数
的图像上任意一点P关于点M对称的点Q也在函数
的图像上,则函数
图像的对称中心为
.
由,得
,
即对
恒成立,所以
解得
所以存在点,使得函数
的图像上任意一点
关于点M对称的点
也在函数
的图像上.
(2)由(1)得.
令,则
.
因为①,
所以②,
由①+②得,所以
.
所以.
(3)由(2)得,所以
.
因为当且
时,
.
所以当且
时,不等式
恒成立
.
设,则
.
当时,
,
在
上单调递减;
当时,
,
在
上单调递增.
因为,所以
,
所以当且
时,
.
由,得
,解得
.
所以实数的取值范围是
.
已知函数的图象过原点,
,
,函数y=f(x)与y=g(x)的图象交于不同两点A、B。
(1)若y=F(x)在x=-1处取得极大值2,求函数y=F(x)的单调区间;
(2)若使g(x)=0的x值满足,求线段AB在x轴上的射影长的取值范围;
正确答案
(I)F(x)的单调递减区间为[-1,1],单调递增区间为
(II)
的图象过原点则d=0
。
(1)
(I)y=F(x)在x=-1处取得极大值2
(2)
(3)
由(1)(2)(3)得a="3," b="0," c=-3
由得
由得
∴F(x)的单调递减区间为[-1,1],单调递增区间为
(II)
由得
设A(x1, y1),B(x2, y2)则
线段AB在x轴上射影长
由g(x)=0得
由
已知
(1)若存在使得
≥0成立,求
的范围
(2)求证:当>1时,在(1)的条件下,
成立
正确答案
(1);(2)证明过程详见解析.
试题分析:本题主要考查导数的运算,利用导数研究函数的单调性、最值、不等式等基础知识,考查函数思想,考查综合分析和解决问题的能力.第一问,将已知条件转化为,所以重点是求函数
的最小值,对所设
求导,判断函数的单调性,判断最小值所在位置,所以
;第二问,将所求证的表达式进行转化,变成
,设函数
,则需证明
,由第一问可知
且
,所以利用不等式的性质可知
,所以判断函数
在
为增函数,所以最小值为
,即
.
试题解析:(
)
(1)即存在使得
1分
∴ 令
∴ 3分
令,解得
∵时,
∴
为减
时,
∴
为增
∴ 5分
∴
∴ 6分
(2)即(
)
令,则
7分
由(1)可知
则 10分
∴在
上单调递增
∴成立
∴>0成立 12分
设函数F(x )=x2+aln(x+1)
(I)若函数y=f(x)在区间[1,+∞)上是单调递增函数,求实数a的取值范围;
(II)若函数y=f(x)有两个极值点x1,x2且,求证:
.
正确答案
(Ⅰ); (II)见解析.
试题分析:(Ⅰ)利用导数,先对函数进行求导,让,在[1,+∞)上是恒成立的,求解可得a的取值范围;(II)令
,依题意方程
在区间
有两个不等的实根,记
,则有
,得
,然后找
的表达式,利用导数求此函数单调性,可得结论.
试题解析:(Ⅰ)在区间
上恒成立,
即区间
上恒成立, 1分
. 3分
经检验, 当时,
,
时,
,
所以满足题意的a的取值范围为. 4分
(Ⅱ)函数的定义域,
,依题意方程
在区间
有两个不等的实根,记
,则有
,得
. 6分
法一:,
,
,
,令
, 8分
,
,
,
因为,存在
,使得
,
,
,
,所以函数
在
为减函数, 10分
即
12分
法二:6分段后面还有如下证法,可以参照酌情给分.
【证法2】为方程
的解,所以
,
∵,
,
,∴
,
先证,即证
(
),
在区间内,
,
内
,所以
为极小值,
,
即,∴
成立; 8分
再证,即证
,
,
令,
10分
,
,
,
,
,
∴,
在
为增函数.
.
综上可得成立. 12分
已知函数f(x)=lnx-ax2+(2-a)x
(1)讨论f(x)的单调性;(2)设a>0,证明:当0<x<时,f
>f
;
(3)若函数y=f(x)的图象与x轴交于A,B两点,线段AB中点的横坐标为x0,证明f′(x0)<0.
正确答案
解:(1)f(x)的定义域为(0,+∞),f′(x)=-2ax+(2-a)= …1分
①若a≤0,则f′(x)>0,所以f(x)在(0,+∞)单调递增.…………2分
②若a>0,则由f′(x)=0得x=,且当x∈(0,
)时,f′(x)>0,当x>
时,
f′(x)<0.所以f(x)在(0, )单调递增
,在(
,
)单调递减.…………4分
(2)设函数g(x)=f-f
,则g(x)=ln(1+ax)-ln(1-ax)-2ax,
g′(x)=+
-2a …………………………6分
当0<x<时,g′(x)>0,…………7分 而g(0)=0,所以g(x)>0.
故当0<x<时,f
>f
. …………………………9分
(3)当a≤0时,函数y=f(x)的图象与x轴至多有一个交点,故a>0,…………10分
从而f(x)的最大值为,且
.…………………………11分
不妨设,则
.
由(2)得
,而f(x)在(
,
)单调递减.
∴……14分于是
.由(1)知,
.…………15分
略
(本题满分16分)
已知函数.
(1)求函数在点
处的切线方程;
(2)若在区间
上恒成立,求
的取值范围;
(3)当时,求证:在区间
上,满足
恒成立的函数
有无穷多个.
正确答案
(1)因为 ,
所以在点
处的切线的斜率为
,……2分
所以在点
处的切线方程为
, 4分
(2) 令<0,对
恒成立,
因为 (*)
………………………………………………………………6分
①当时,有
,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;
②当时,有
,同理可知,
在区间
上,有
∈
,
也不合题意; …………………………………………… 8分
③当时,有
,此时在区间
上恒有
,
从而在区间
上是减函数;
要使在此区间上恒成立,只须满足
,
所以. ………………………………………11分
综上可知的范围是
. ………………………………………12分
(3)当时,
记.
因为,所以
在
上为增函数,
所以, ………………………………14分
设, 则
,所以在区间
上,
满足恒成立的函数
有无穷多个. …………………16分
略
已知:函数(
是常数)是奇函数,且满足
,
(Ⅰ)求的值;
(Ⅱ)试判断函数在区间
上的单调性并说明理由;
(Ⅲ)试求函数在区间
上的最小值.
正确答案
(Ⅰ) ,
.
(Ⅱ)函数在区间
上为减函数.
(Ⅲ)是函数的最小值点,即函数
在
取得最小值
.
(Ⅰ)∵函数是奇函数,则
即 ∴
…………………………2分
由得
解得
∴,
. …………………………5分
(Ⅱ)由(Ⅰ)知, ∴
, ………………6分
当时
,
…………………………8分
∴,即函数
在区间
上为减函数. …………………………9分
(Ⅲ)由=0,
得
…………………………11分
∵当,
,∴
,
即函数在区间
上为增函数 …………………………13分
∴是函数的最小值点,即函数
在
取得最小值
. ………14分
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