- 导数在研究函数中的应用
- 共24261题
已知函数。
(1)求函数在区间
上的值域;
(2)是否存在实数a,对任意给定的,在区间
上都存在两个不同的
,使得
成立.若存在,求出a的取值范围;若不存在,请说明理由.
正确答案
(1);(2)不存在.
试题分析:(1)∵,因此可以得到
在
是单调递增的,从而可以得到
在
的值域为
;(2)根据题意以及(1)中所求,问题等价于对任意的
,
在
上总有两个不同的实根,因此
在
不可能是单调函数,通过求得
首先可以预判
的大致的取值范围为
,再由此范围下
的单调性可以得到
在
的极值,从而可以建立关于
的不等式,进而求得
的取值范围.
(1)∵在区间
上单调递增,在区间
上单调递减,且
的值域为
6分;
(2)令,则由(1)可得
,原问题等价于:对任意的
,
在
上总有两个不同的实根,故
在
不可能是单调函数 7分
,其中
,
①当时,
在区间
上单调递减,不合题意 8分,
②当时,
在区间
上单调递增,不合题意 10分,
③当,即
时,
在区间
上单调递减;
在区间
上单调递增,
由上可得,此时必有
且
12分
而上可得
,则
,
综上,满足条件的a不存在 14分.
已知,
且
,
,当
时,
; 当
时,
.
正确答案
;
.
试题分析:在等式两边求导得
,令
得,
,所以
,
,
令,
则,
下式上式,得
,
.
已知函数
(1)求函数在
处的切线的斜率;
(2)求函数的最大值;
(3)设,求函数
在
上的最大值.
正确答案
(1),(2)
(3)
试题分析:(1)根据导数几何意义,函数在处的切线的斜率为函数在
处的导数值,因此由
得
,(2)利用导数求函数最值,需先分析函数单调性. 由
得
得
,即
在
上为增,在
上为减∴
,(3)同(2)一样,利用导数求函数最值,需先分析函数单调性. 由
得
得
,即
在
上为增,在
上为减.与(2)不同之处为,
中是否包含e,需进行讨论. 当
即
时,
,当
即
,
,当
,
.
解(1) 2分
当时,
4分
(2)由得
得
。
即在
上为增,在
上为减 8分
∴ 10分
(3)i)当即
时,
在
上为增,
12分
ii)当即
,
在
上为增,在
为减
14分
iii)当,
在
为减,
综上得, 16分
已知函数.对于任意实数x恒有
(1)求实数的最大值;
(2)当最大时,函数
有三个零点,求实数k的取值范围。
正确答案
(1)3;(2)
试题分析:(1)根据函数求出导函数,再根据所给的不等式,利用恒成立的条件求出实数
的范围,从而确定
的最大值.
(2)由(1)可得的值,从而根据函数
确定函数
的解析式,由于函数
有三个零点,所以通过对函数
求导,了解函数
的图像的走向,以及对函数的极值的正负性作出规定,即可得到所需的结论.
试题解析:(1)
对于
恒有
,即
对于
恒成立
(2)有三个零点
有三个不同的实根
,则
令解得
情况如下表:
由上表知,当时
取得极大值
,当
时
取得极小值
数形结合可知,实数的取值范围为
.
已知函数其中
为自然对数的底数,
.
(1)设,求函数
的最值;
(2)若对于任意的,都有
成立,求
的取值范围.
正确答案
(1)时,
,
;(2)
试题分析:(1)将代入解析式,利用导函数求出驻点
然后在
分析导函数的正负,从而得出函数的单调性求出最值
,
;(2)将对于任意的
,都有
成立转化为对任意
,
恒成立,然后利用参变分离求解即可.
试题解析:(1)当时,
,
. 1分
或
,当
在
上变化时,
,
的变化情况如下表:
4分
∴时,
,
. 5分
(2)命题等价于对任意,
恒成立,
即对任意
恒成立.
则,有
,
又, 9′
只需或
.
综上:的取值范围为
或
. 12′
已知函数
(1)求在点
处的切线方程;
(2)证明:曲线与曲线
有唯一公共点;
(3)设,比较
与
的大小, 并说明理由.
正确答案
(1)
试题分析:(1)首先求出,令
,即可求出
在点
处的切线方程的斜率,代入点斜式即可求出切线方程
(2)令 则
,根据
,讨论
在
上单调递增,所以
,所以
在
上单调递增,
,又,即函数
有唯一零点
,所以曲线
与曲线
有唯一公共点
.
(3)作差得,令
,讨论
,
的单调性,得到
在
上单调递增,而
,所以在
上
,可得
时,
(1) ,则
,
点
处的切线方程为:
,
(2) 令 ,
,则
,
且,
,
因此,当时,
,
单调递减;当
时,
,
单调递增.
所以,所以
在
上单调递增,又
,即函数
有唯一零点
,
所以曲线与曲线
有唯一公共点
.
(3) 设
令且
,则
,所以
在
上单调增,且
,
因此,
在
上单调递增,而
,所以在
上
即当时,
且
,
所以,
所以当时,
已知,函数.
(1)如果时,
恒成立,求m的取值范围;
(2)当时,求证:
.
正确答案
(1),(2)详见解析.
试题分析:(1)转化为恒成立,求
的最大值;通过导数确定函数的单调性,利用单调性求出函数的最大值,
;令
,通过求其导数,通过导数的正负,判定函数的单调性,从而求出其最大值;
(2)首先利用分析法将所要证不等式,逐步分析,找到证明其成立的充分条件,即,设函数
,利用导数找到其最小值,证明其最小值也大于0,则不等式成立.中档偏难.
试题解析:(1),
,
.
令(
),
,
递减,
,∴m的取值范围是
. 5分
(2)证明:当时,
的定义域
,
∴,要证
,只需证
又∵,∴只需证
, 8分
即证
∵递增,
,
∴必有,使
,即
,
且在上,
;在
上,
,
∴
∴,即
12分
设函数.
(Ⅰ)当时,求曲线
在
处的切线方程;
(Ⅱ)当时,求函数
的单调区间;
(Ⅲ)在(Ⅱ)的条件下,设函数,若对于
,
,使
成立,求实数
的取值范围.
正确答案
(Ⅰ) (Ⅱ)函数
的单调递增区间为
;单调递减区间为
(Ⅲ)
函数的定义域为
,
…………2分
(Ⅰ)当时,
,
∴
在
处的切线方程为
………5分
(Ⅱ)
所以当,或
时,
,当
时,
故当时,函数
的单调递增区间为
;
单调递减区间为…………8分
(Ⅲ)当时,由(Ⅱ)知函数
在区间
上为增函数,
所以函数在
上的最小值为
若对于使
成立
在
上的最小值不大于
在[1,2]上的最小值
(*)…………10分
又
①当时,
在上
为增函数,
与(*)矛盾
②当时,
,
由及
得,
…………12分
③当时,
在上
为减函数,
, 此时
综上所述,的取值范围是
…………14分
已知函数
(1)求的最小值;
(2)设,
.
(ⅰ)证明:当时,
的图象与
的图象有唯一的公共点;
(ⅱ)若当时,
的图象恒在
的图象的上方,求实数
的取值范围.
正确答案
(1)0;(2)(ⅱ)
试题分析:(1)先求的导数
,利用
求出
的单调区间,从而判断出函数
在何处取得最小值以及最小值是多少.(2)(ⅰ)当
时,
的图象与
的图象交点的个数等于函数
的零点的个数;可利用导数探究函数
的单调性,作函数有一零的证据之一;(ⅱ)当
时,
的图象恒在
的图象上方,等价于
在
上恒成立,利用
的导数研究其单调性,注意参变量
,对函数单调性及最值的影响,适时进行分类讨论.
试题解析:(1)求导数,得f ′(x)=ex-1.
令f ′(x)=0,解得x=0.
当x<0时,f ′(x)<0,∴f(x)在(-∞,0)上是减函数;
当x>0时,f ′(x)>0,∴f(x)在(0,+∞)上是增函数.
故f(x)在x=0处取得最小值f(0)=0. 4分
(2)设h(x)=f(x)-g(x)=ex-1-x-ax2,则h′(x)=ex-1-2ax.[
(ⅰ)当a=时,y=ex-1-x的图象与y=ax2的图象公共点的个数等于
h(x)=ex-1-x-x2零点的个数.
∵h(0)=1-1=0,∴h(x)存在零点x=0.
由(1),知ex≥1+x,∴h′(x)=ex-1-x≥0,
∴h(x)在R上是增函数,∴h(x)在R上有唯一的零点.
故当a=时,y=f(x)的图象与y=g(x)的图象有唯一的公共点. 9分
(ⅱ)当x>0时,y=f(x)的图象恒在y=g(x)的图象的上方
⇔当x>0时,f(x)>g(x),即h(x)=ex-1-x-ax2>0恒成立.
由(1),知ex≥1+x(当且仅当x=0时等号成立),
故当x>0时,ex>1+x.
h′(x)=ex-1-2ax>1+x-1-2ax=(1-2a)x,
从而当1-2a≥0,即a≤时,h′(x)≥0(x>0),
∴h(x)在(0,+∞)上是增函数,又h(0)=0,
于是当x>0时,h(x)>0.
由ex>1+x(x≠0),可得e-x>1-x(x≠0),
从而当a>时,h′(x)=ex-1-2ax<ex-1+2a(e-x-1)=e-x(ex-1)(ex-2a),
故当x∈(0,ln2a)时,h′(x)<0,
此时h(x)在(0,ln2a)上是减函数,又h(0)=0,
于是当x∈(0,ln2a)时,h(x)<0.
综上可知,实数a的取值范围为(-∞,]. 14分
已知函数
(I)求的单调区间;
(II)若存在使
求实数a的范围.
正确答案
(I)时,单调减区间为(0,1),单调增区间为
;
时,单调减区间为
,单调增区间为
.(II)
试题分析:(I) 首先求函数的导数,然后分或
求出使
>0或
<0的区间即可.(II) 存在
使
等价于
,分
或
,分别求出满足
的a的取值即可.
试题解析:函数定义域为 2分
(I)当时,
在(0,1)上递减,
上递增 4分
当时,
即在(0,1),
递减,在
上递增 8分
(Ⅱ)存在使
等价于
当时,
当 l时,
则显然存在
使
11分
综上, 12分
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