- 导数在研究函数中的应用
- 共24261题
设函数f(x)=(x+1)ln(x+1),若对所有的x≥0,都有f(x)≥ax成立,求实数a的取值范围.
正确答案
(-∞,1]
令g(x)=(x+1)ln(x+1)-ax,对函数g(x)求导数:g′(x)=ln(x+1)+1-a
令g′(x)=0,解得x=ea-1-1,
(1)当a≤1时,对所有x>0,g′(x)>0,所以g(x)在[0,+∞)上是增函数,
又g(0)=0,所以对x≥0,都有g(x)≥g(0),
即当a≤1时,对于所有x≥0,都有 f(x)≥ax.
(2)当a>1时,对于0<x<ea-1-1,g′(x)<0,所以g(x)在(0,ea-1-1)是减函数,
又g(0)=0,所以对0<x<ea-1-1,都有g(x)<g(0),
即当a>1时,不是对所有的x≥0,都有f(x)≥ax成立.
综上,a的取值范围是(-∞,1].
已知函数,函数
.
(1)当时,求函数f(x)的最小值;
(2)设函数h(x)=(1-x)f(x)+16,试根据m的取值分析函数h(x)的图象与函数g(x)的图象交点的个数.
正确答案
(1) x=4时,取等号,故函数f(x)的最小值为0.
(2)当或
时,h(x)的图象与g(x)的图象恰有1个交点;
当时,h(x)的图象与g(x)的图象恰有2个交点;
当时,h(x)的图象与g(x(的图象恰有3个交点.
(1) 方法一: ∵ x>1 , ,
当且仅当x=4时,取等号,故函数f(x)的最小值为0;
方法二:∵ x>1,
当且仅当即x=4时,取等号,故函数f(x)的最小值为0.
方法三:求导(略) ……………………………………4分
(2)由于h(x)=(1-x)f(x)+16=
设 F(x)=g(x)-h(x)= (
且
),则
,……………………………6分
令得x=3或x=1(舍)又∵
,
,
,F(3)=6ln3-15+m
根据导数的符号及函数的单调情况、取极值的情况作出的草图如下:………………11分
由此可得:
当或
时,h(x)的图象与g(x)的图象恰有1个交点;
当时,h(x)的图象与g(x)的图象恰有2个交点;
当时,h(x)的图象与g(x(的图象恰有3个交点.
(Ⅰ)设函数,求
的最小值;
(Ⅱ)设正数满足
,证明
正确答案
(Ⅰ)解:对函数求导数:
于是,
当时,
,
在区间
是减函数,
当时,
,
在区间
是增函数,
所以时取得最小值,
,
(II)用数学归纳法证明
(ⅰ)当n=1时,由(Ⅰ)知命题成立
(ⅱ)假设当n=k时命题成立
即若正数满足
,
则
当n=k+1时,若正数满足
,
令
,
,……,
则为正数,且
,
由归纳假定知
①
同理,由,可得
②
综合①、②两式
即当n=k+1时命题也成立
根据(ⅰ)、(ⅱ)可知对一切正整数n命题成立
略
(本题满分16分)已知定义在上的函数
,其中
为常数.
(1)若是函数
的一个极值点,求
的值;
(2)若函数在区
间
上是增函数,求
的取值范围;
(3)若函数,在
处取得最大值,求正数
的取值范围.
正确答案
解:(1)因为是函数
的一个极值点,
所以,即
,………2分
经检验,当时,
是函数
的一个极值点. ………3分
(2)由题,在
恒成立, ………5分
即在
恒成立,所以
, ………6分
又因为在
恒成立上递减,所以当
时,
, ………7分
所以. ………8分
(3)由题,在
上恒成立且等号必能取得,
即-----(*)在
上恒成立且等号必能取得,………10分
当时,不等式(*)显然恒成立且取得了等号 ………11分
当时,不等式(*)可化得
,所以
………12分
考察函数
令,则
,所以
,
因为函数在
上递增,所以当
时,
………14分
所以,又因为
,所以
. ………16分
略
(本小题满分14分)已知是函数
的一个极值点。
(Ⅰ)求;
(Ⅱ)若直线与函数
的图象有3个交点,求
的取值范围;
(Ⅲ)设=(
)
+
+(6-
+2(
),
,若
=0有两个零点
,且
,试探究
值的符号
正确答案
(Ⅰ)=5
(Ⅱ)<
(Ⅲ)的符号为正
本题主要考查函数、导数、不等式等基础知识,考查推理论证能力、运算求解能力,考查
数形结合思想、化归与转化思想、分类与整合思想。
(Ⅰ)因为
=
所以=0,
=5-----
-------------------------------3分
(Ⅱ)由(Ⅰ)知(
)
=
=
=
------------------------5分
当时,
<0,
单调递减;
当或
时,
>0,
单调递增.
的极大值为
=
=
,
极小值为=
=
,
又时,
,
时,
-----------------7分
结合图像可知:当且仅当时
直线与函数
的图象有3个交点
<
------------------------------------9分
(III)的符号为正. 证明如下:
因为=
+(
)
+
+(6-
+2
=有两个零点
,则有
,
两式相减得
即,
于是
-------------------------11分
①当时,令
,则
,且
.
设,
则,
则在
上为增函数.而
,所以
,
即. 又因为
,所以
. ------12分
②当时,同理可得:
. --------------------------13分
综上所述:的符号为正------------------------------------14分
已知函数f(x)=-x2+8x,g(x)=6lnx+m.(Ⅰ)求f(x)在区间[t,t+1]上的最大值h(t);(Ⅱ)是否存在实数m,使得y=f(x)的图象与y=g(x)的图象有且只有三个不同的交点?若存在,求出m的取值范围;,若不存在,说明理由。
正确答案
(Ⅰ) f(x)=2x(x-5)=2x2-10x(x∈R) (Ⅱ) 见解析
(I)∵f(x)是二次函数,且f(x)<0的解集是(0,5),∴可设f(x)=ax(x-5)(a>0),
∴f(x)在区间[-1,4]上的最大值是f(-1)=6a,
由已知,得6a=12,∴a=2,∴f(x)=2x(x-5)=2x2-10x(x∈R).
(II)方程f(x)+=0等价于方程2x3-10x2+37=0,
设h(x)=2x3-10x2+37,则h¢(x)=6x2-20x=2x(3x-10),
当x∈(0,)时,h¢(x)<0,h(x)是减函数;当x∈(,+∞)时,h¢(x)>0,h(x)是增函数,
∵h(3)=1>0,h()=-<0,h(4)=5>0,∴方程h(x)=0在区间(3,)、(,4)内分别有惟一实数根,而在(0,3),(4,+∞)内没有实数根,所以存在惟一的自然数m=3,使得方程f(x)+=0在区间(m,m+1)内有且只有两个不同的实数根.
设函数f(x)=+ax-lnx(a∈R).
(Ⅰ)当a=1时,求函数f(x)的极值;
(Ⅱ)当a≥2时,讨论函数f(x)的单调性;
(Ⅲ)若对任意及任意
,
∈[1,2],恒有
成立,求实数m的取值范围.
正确答案
(Ⅰ),无极大值;(Ⅱ)当
时,
单调递减 ,当
时,
单调递减,在
上单调递增;(Ⅲ)
.
试题分析:(Ⅰ)当时,求函数
的极值,只需对函数
求导,求出导数等零点,及在零点两边的单调性,注意, 求函数
的极值不要忽略求函数的定义域;(Ⅱ)讨论函数
的单调性,只需判断
的导数
在区间上的符号,因此,此题先求导,在判断符号时,发现参数
的取值对
有影响,需对参数讨论,分
,与
两种情况,从而确定单调区间;(Ⅲ)对任意
及任意
,
∈[1,2],恒有
成立,只需求出
的最大值即可.
试题解析:(Ⅰ)函数的定义域为,当
时,
令
,当
时,
;当
时,
,
单调递减,在
单调递增,
,无极大值 ;
(Ⅱ)
,
,①当
即
时,
上是减函数,②当
,即
时,令
,得
,令
,得
综上,当时,
单调递减 ,当
时,
单调递减,在
上单调递增;
(Ⅲ)由(Ⅱ)知,当时,
上单调递减,当
时,
有最大值,当
时,
有最小值,
,
,
而经整理得
.
(本题满分12分)已知是直线
上三点,向量
满足:
,且函数
定义域内可导。
(1)求函数的解析式;
(2)若,证明:
;
(3)若不等式对
及
都恒成立,求实数
的取值范围。
正确答案
解:(1)∵是直线
上三点,且
∴ ………………………………. 1分
故 ………………………………. 2分
∴ ∴
,
……………………. 3分
故 ………………………………. 4分
(2)令
由 ………………………………. 6分
∵ ∴
∴
在
上是增函数,
故,即
………………………………. 8分
(3)原不等式等价于 …………………. 9分
令
为偶函数,当
时,
∴
在
上是减函数
∴当时,
………………………………. 10分
∴ 对
恒成立 ………………………………. 11分
令
则由及
,解得
或
所以的取值范围为
………………………………. 12分
略
函数(
)的图象关于原点对称,
、
分别为函数
的极大值点和极小值点,且|AB|=2,
.
(Ⅰ)求的值;
(Ⅱ)求函数的解析式;
(Ⅲ)若恒成立,求实数
的取值范围.
正确答案
(Ⅰ) =0
(Ⅱ)
(Ⅲ)
(Ⅰ) =0
(Ⅱ)
则
|AB|=2
又
(Ⅲ) 时,求
的最小值是-5
已知函数.
(1)求的极值(用含
的式子表示);
(2)若的图象与
轴有3个不同交点,求
的取值范围.
正确答案
(1)的极大值
,极小值为
;(2)
试题分析:(1)由函数极值的定义及求法,1、求定义域,2、求导数,然后令导数等于0,解出导函数根,再由,得出
的取值范围,则
在此区间内单调递增,又由
,得出
的取值范围,则
在此区间内单调递减(也可由的取值范围来判断
或
),先减后增,则在拐点处取得极小值,先增后减,则在拐点处取得极大值。(2)有3个不同交点,而函数有一个极大值,一个极小值,只有当极小值小于0,极大值大于0才能满足题意,所以题目得解。
试题解析:(1)令,
得:或-3 2分
当或
时,
;
当时,
;
故在区间
,
单调递增;在区间
单调递减 4分
于是的极大值
,极小值为
6分
(2)若的图象与
轴有3个不同交点,则
8分
即 10分
得 12分
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