- 导数在研究函数中的应用
- 共24261题
已知函数(
为自然对数的底数).
(Ⅰ)求函数的单调区间;
(Ⅱ)当时,若
对任意的
恒成立,求实数
的值;
(Ⅲ)求证:.
正确答案
(Ⅰ)时,
单调递增区间为
;
时,
单调递减区间为
,
单调递增区间为;(Ⅱ)
;(Ⅲ)证明见解析
试题分析:(Ⅰ)利用导数分析函数的单调性,根据和
分类讨论得出函数的单调区间;(Ⅱ)先由(Ⅰ)中
时的单调性可知
,即
,构造函数
,由导函数分析可得
在
上增,在
上递减,则
,由
对任意的
恒成立,故
,得
;(Ⅲ)先由(Ⅱ)
,即
,从而问题等价转化为证
.
试题解析:(Ⅰ) 1分
时,
,
在
上单调递增。 2分
时,
时,
,
单调递减,
时,
,
单调递增. 4分
(Ⅱ)由(Ⅰ),时,
5分
即,记
在
上增,在
上递减
故,得
8分
(Ⅲ)由(Ⅱ),即
,则
时,
要证原不等式成立,只需证:,即证:
下证 ① 9分
①中令,各式相加,得
成立,
故原不等式成立. 14分
方法二:时,
时,
时,
已知函数=
,
=
,若曲线
和曲线
都过点P(0,2),且在点P处有相同的切线
.
(Ⅰ)求,
,
,
的值;
(Ⅱ)若≥-2时,
≤
,求
的取值范围.
正确答案
(Ⅰ); (Ⅱ)
的取值范围为[1,
].
试题分析:(Ⅰ)先由过点得出
,再求在点
导数,由导数几何意义知
,从而解得
;
(Ⅱ)设=
=
(
)
=
, 由题设可得
≥0,即
, 令
=0得,
=
,
="-2," 对
分3中情况讨论得出结果.
试题解析:(Ⅰ)由已知得,
而=
,
=
,∴
=4,
=2,
=2,
="2;"
(Ⅱ)由(Ⅰ)知,,
, 设函数
=
=
(
),
=
=
, 由题设可得
≥0,即
, 令
=0得,
=
,
="-2,"
(1)若,则-2<
≤0,∴当
时,
<0,当
时,
>0,即
在
单调递减,在
单调递增,故
在
=
取最小值
,而
=
=
≥0, ∴当
≥-2时,
≥0,即
≤
恒成立,
(2)若,则
=
, ∴当
≥-2时,
≥0,∴
在(-2,+∞)单调递增,而
="0," ∴当
≥-2时,
≥0,即
≤
恒成立,
(3)若,则
=
=
<0, ∴当
≥-2时,
≤
不可能恒成立,
综上所述,的取值范围为[1,
].
为圆周率,
为自然对数的底数.
(1)求函数的单调区间;
(2)求,
,
,
,
,
这6个数中的最大数与最小数;
(3)将,
,
,
,
,
这6个数按从小到大的顺序排列,并证明你的结论.
正确答案
(1)单调增区间为,单调减区间为
;(2)最大数为
,最小数为
;(3)
,
,
,
,
,
.
试题分析:(1)先求函数的定义域,用导数法求函数
的单调区间;(2)利用(1)的结论结合函数根据函数
、
、
的性质,确定
,
,
,
,
,
这6个数中的最大数与最小数;(3)由(1),(2)的结论只需比较
与
和
与
的大小,
时,
,即
,在上式中,令
,又
,则
,即得
,整理得
,估算
的值,比较
与3的大小,从而确定
与
的大小关系,再根据
,确定
与
的大小关系,最后确定6个数从小到大的顺序.
(1)函数的定义域为
,因为
,所以
,
当,即
时,函数
单调递增;
当,即
时,函数
单调递减;
故函数的单调增区间为
,单调减区间为
.
(2)因为,所以
,
,即
,
,
于是根据函数、
、
在定义域上单调递增,
所以,
,
故这6个数的最大数在与
之中,最小数在
与
之中,
由及(1)的结论得
,即
,
由得
,所以
,
由得
,所以
,
综上,6个数中的最大数为,最小数为
.
(3)由(2)知,,
,又由(2)知,
,
故只需比较与
和
与
的大小,
由(1)知,当时,
,即
,
在上式中,令,又
,则
,即得
①
由①得,,
即,亦即
,所以
,
又由①得,,即
,所以
,
综上所述,,即6个数从小到大的顺序为
,
,
,
,
,
.
已知函数.
(1)求函数的极值;
(2)定义:若函数在区间
上的取值范围为
,则称区间
为函数
的“域同区间”.试问函数
在
上是否存在“域同区间”?若存在,求出所有符合条件的“域同区间”;若不存在,请说明理由.
正确答案
(1),
;(2)不存在,详见解析.
试题分析:(1)先求出函数的定义域与导数,求出极值点后,利用图表法确定函数
的单调性,从而确定函数
的极大值与极小值;(2)结合(1)中的结论可知,函数
在区间
上单调递增,根据定义得到
,
,问题转化为求方程
在区间
上的实数根,若方程的根的个数小于
,则不存在“域同区间”;若上述方程的根的个数不少于
,则存在“域同区间”,并要求求出相应的根,从而确定相应的“域同区间”.
试题解析:(1),定义域为
,
且,
令,解得
或
,列表如下:
故函数在
处取得极大值,即
,
函数在
处取得极小值,即
;
(2)由(1)知,函数在区间
上单调递增,
假设函数在区间
上存在“域同区间”
,则有
,
,
则方程在区间
上至少有两个不同的实数根,
构造新函数,定义域为
,
,令
,解得
,
,
当时,
;当
时,
,
故函数在区间
上单调递减,在区间
上单调递增,
因为,
,
,故函数
在区间
上存在唯一零点,
即方程在区间
上只存在唯一实数根,
故函数在区间
上不存在“域同区间”.
设函数.
(1)当时,求曲线
在
处的切线方程;
(2)当时,求函数
的单调区间;
(3)在(2)的条件下,设函数,若对于
[1,2],
[0,1],使
成立,求实数
的取值范围.
正确答案
(1) ;(2)递增区间为(1,2),递减区间为(0,1),
;(3)
.
试题分析:(1)将代入,分别得到
,
,再由点斜式得到
在
处的切线方程为
;(2)将
代入得到
,从而得到递增区间为(1,2),递减区间为(0,1),
;(3)先将题设条件转化为
在[0,1]上的最小值不大于
在[1,2]上的的最小值.再得到
,然后讨论
的范围,又
在[1,2]上最小值为
.由单调性及
从而得到
的取值范围为
.
试题解析:(1)函数的定义域为
,
当时,
,
,
,故
.
所以在
处的切线方程为
.
(2)当时,
.
故当或
时,
;当
时,
.
所以函数的递增区间为(1,2),递减区间为(0,1),.
(3)由(2)知,在(1,2)上为增函数,
所以在[1,2]上的最小值为
,
若对于[1,2],
[0,1],使
成立
在[0,1]上的最小值不大于
在[1,2]上的的最小值.
又,
当时,
在[0,1]上为增函数,
与题设不符.
当时,
,由
及
,得
;
当时,
在[0,1]上为减函数,
及
得
.
综上所述,的取值范围为
.
已知函数试讨论
的单调性.
正确答案
当时
的减区间为
,增区间为
;当
时,
减函数为
,增区间为
和
;当
时;
增区间为
,无减区间;当
时,
的减区间为
,增区间为
和
;当
时,
的减区间为
,增区间为
.
试题分析:若要讨论的单调性,先求出函数的定义域为
,接着求导
,这是一个含参的二次函数形式,讨论函数的单调性,则分
三种情况,当
时分
三种情况讨论.最后汇总一下分类讨论的情况.
试题解析:函数的定义域为,
.
当时
,
的减区间为
,增区间为
;
当时,令
得
;
当时,
的减区间为
,增区间为
;
当时,
减函数为
,增区间为
和
当时,
增区间为
,无减区间;
当时,
的减区间为
,增区间为
和
;
当时,
,
的减区间为
,增区间为
.
综上,当时
的减区间为
,增区间为
;
当时,
减函数为
,增区间为
和
;
当时;
增区间为
,无减区间;
当时,
的减区间为
,增区间为
和
;
当时,
的减区间为
,增区间为
.
(本小题满分13分)已知函数(x>0)在x = 1处
取得极值–3–c,其中a,b,c为常数。
(1)试确定a,b的值;(6分)
(2)讨论函数f(x)的单调区间;(4分)
(3)若对任意x>0,不等式恒成立,求c的取值范围。(3分)
正确答案
解:(I)由题意知,因此
,从而
.
又对求导得
.
由题意,因此
,解得
.
(II)由(I)知(
),令
,解得
.
当时,
,此时
为减函数;
当时,
,此时
为增函数.
因此的单调递减区间为
,而
的单调递增区间为
.
(III)由(II)知,在
处取得极小值
,此极小值也是最小值,
要使(
)恒成立,只需
.
即,从而
,解得
或
.
所以的取值范围为
.
解:(I)由题意知,因此
,从而
.
又对求导得
.
由题意,因此
,解得
.
(II)由(I)知(
),令
,解得
.
当时,
,此时
为减函数;
当时,
,此时
为增函数.
因此的单调递减区间为
,而
的单调递增区间为
.
(III)由(II)知,在
处取得极小值
,此极小值也是最小值,
要使(
)恒成立,只需
.
即,从而
,解得
或
.
所以的取值范围为
.
设函数.
(1)当时,求函数
的最小值;
(2)证明:对,都有
;
正确答案
(1)在
时取得最小值,即
.
(2)
(1)时,
,(
),
则.令
,得
.
当时,
,
在
是减函数,
当时,
,
在
是增函数,
所以 在
时取得最小值,即
. (6分)
(2)因为 ,所以
.
所以当时,函数
有最小值.
x1,x2∈R+,不妨设
,则
. (13分)
设函数
(1)若关于x的不等式在
有实数解,求实数m的取值范围;
(2)设,若关于x的方程
至少有一个解,求p的最小值.
(3)证明不等式:
正确答案
(1)(2)p的最小值为0(3)见解析
试题分析:
(1)存在性问题,只需要即可,再利用导数法求解f(x)的最大值(即求导,求单调性,求极值9与端点值比较得出最值).
(2) p的最小值为函数g(x)的最小值,利用导数求函数的最小值即可(即求导,求单调性,求极值9与端点值比较得出最值).
(3)利用第二问结果可以得到与不等式有关的恒等式.令
.把n=1,2,3,,得n个不等式左右相加,左边利用对数除法公式展开即可用裂项求和法得到不等式的左边,即证得原式
试题解析:
(1)依题意得
,而函数
的定义域为
∴在
上为减函数,在
上为增函数,则
在
上为增函数
,即实数m的取值范围为
4分
(2) 则
显然,函数在
上为减函数,在
上为增函数,则函数
的最小值为
所以,要使方程至少有一个解,则
,即p的最小值为0 8分
(3)由(2)可知: 在
上恒成立
所以,当且仅当x=0时等号成立
令,则
代入上面不等式得:
即, 即
所以,,
,
,,
将以上n个等式相加即可得到: 12分
已知函数,
,其中
.
(Ⅰ)求的极值;
(Ⅱ)若存在区间,使
和
在区间
上具有相同的单调性,求
的取值范围.
正确答案
(Ⅰ)极小值为;没有极大值(Ⅱ)
(Ⅰ)解:的定义域为
,………………1分
且 . ………………2分
① 当时,
,故
在
上单调递减.
从而没有极大值,也没有极小值. ………………3分
② 当时,令
,得
.
和
的情况如下:
故的单调减区间为
;单调增区间为
.
从而的极小值为
;没有极大值.………………5分
(Ⅱ)解:的定义域为
,且
.………………6分
③ 当时,显然
,从而
在
上单调递增.
由(Ⅰ)得,此时在
上单调递增,符合题意. ………………8分
④ 当时,
在
上单调递增,
在
上单调递减,不合题意.……9分
⑤ 当时,令
,得
.
和
的情况如下表:
当时,
,此时
在
上单调递增,由于
在
上单调递减,不合题意. ………………11分
当时,
,此时
在
上单调递减,由于
在
上单调递减,符合题意.
综上,的取值范围是
. ………………13
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