- 导数在研究函数中的应用
- 共24261题
设函数.
(Ⅰ)求函数单调递增区间;
(Ⅱ)当时,求函数
的最大值和最小值.
正确答案
(Ⅰ);(Ⅱ)
,0
试题分析:(Ⅰ)因为通过对函数求导可得
,所以要求函数
的单调递增区间即要满足
,即解
可得x的范围.本小题要处理好两个关键点:三角的化一公式;解三角不等式.
(Ⅱ)因为由(Ⅰ)可得函数在上
递增,又因为
所以可得
是单调增区间,
是单调减区间.从而可求结论.
试题解析:(Ⅰ) 2分
4分
6分
单调区间为
8分
(Ⅱ) 由知(Ⅰ)知,
是单调增区间,
是单调减区间 10分
所以,
12分
已知函数.
(Ⅰ)讨论函数的单调区间;
(Ⅱ)当时,若函数
在区间
上的最大值为28,求
的取值范围.
正确答案
(Ⅰ)当时,
在
内单调递增,
在
内单调递减;当
时,
在
单调递增;当
时,
在
内单调递增,
在
内单调递减;(Ⅱ)即
的取值范围是
.
试题分析:(Ⅰ)讨论函数的单调区间,它的解题方法有两种:一是利用定义,二是导数法,本题由于是三次函数,可用导数法求单调区间,只需求出
的导函数,判断
的导函数的符号,从而求出
的单调区间;但本题求导后令
,得
,由于不知
的大小,因此需要对
进行分类讨论,从而确定在各种情况下的单调区间;(Ⅱ)当
时,若函数
在区间
上的最大值为28,求
的取值范围,这是函数在闭区间上的最值问题,像这一类问题的处理方法为,先求出
的极值点,然后分别求出极值点与区间端点处的函数值,比较谁大谁为最大值,比较谁小谁为最小值,但本题是给出最大值,确定区间端点的取值范围,只需找出包含最大值28的
的取值范围,
,故故区间
内必须含有
,即
的取值范围是
.
试题解析:(Ⅰ),令
得
,
(ⅰ)当,即
时,
,
在
单调递增,
(ⅱ)当,即
时,当
,或
时,
,
在
、
内单调递增,当
时
,
在
内单调递减,
(ⅲ)当,即
时,当
时
,
在
内单调递增
当时
,
在
内单调递减 ,
综上,当时,
在
内单调递增,
在
内单调递减;当
时,
在
单调递增;当
时,
在
内单调递增,
在
内单调递减;
(Ⅱ)当时,
,
,令
得
,将
,
,
变化情况列表如下:
由此表可得:,
,
又,故区间
内必须含有
,即
的取值范围是
.
已知函数,
,
为自然对数的底数.
(I)求函数的极值;
(2)若方程有两个不同的实数根,试求实数
的取值范围;
正确答案
(I)极大值,极小值
;(2)
。
试题分析:(I)利用导函数求解单调区间,根据单调区间求解极大极小值。先减后增,极小值;先增后减,极大值。(2)结合(I),并考虑与
两个方向图像的变化,数形结合即可得解。
试题解析: 2分
令,解得
或
,列表如下 4分
由表可得当时,函数
有极大值
;
当时,函数
有极小值
; 8分
(2)由(1)及当,
;
,
大致图像为如下图(大致即可)问题“方程
有两个不同的实数根”转化为函数
的图像与
的图像有两个不同的交点, 10分
故实数的取值范围为
. 13分
已知函数f(x)=x3-ax-1.
(1)若a=3时,求f(x)的单调区间;
(2)若f(x)在实数集R上单调递增,求实数a的取值范围;
(3)是否存在实数a,使f(x)在(-1,1)上单调递减?若存在,求出a的取值范围;若不存在,说明理由.
正确答案
(1)f(x)的单调增区间为(-∞,-1)∪(1,+∞),单调减区间为(-1,1)(2)a≤0.(3)存在实数a使f(x)在(-1,1)上单调递减,且a≥3.
(1)当a=3时,f(x)=x3-3x-1,∴f′(x)=3x2-3,
令f′(x)>0即3x2-3>0,解得x>1或x<-1,
∴f(x)的单调增区间为(-∞,-1)∪(1,+∞),
同理可求f(x)的单调减区间为(-1,1).
(2)f′(x)=3x2-a.
∵f(x)在实数集R上单调递增,
∴f′(x)≥0恒成立,即3x2-a≥0恒成立,∴a≤(3x2)min.
∵3x2的最小值为0,∴a≤0.
(3)假设存在实数a使f(x)在(-1,1)上单调递减,
∴f′(x)≤0在(-1,1)上恒成立,即a≥3x2.
又3x2∈[0,3),∴a≥3.
∴存在实数a使f(x)在(-1,1)上单调递减,且a≥3.
已知函数f(x)=ln x-ax(a∈R).
(1)讨论函数f(x)的单调区间;
(2)若函数g(x)=且g(x)≤1恒成立,求实数a的取值范围.
正确答案
(1) 当a≤0时,f(x)在(0,+∞)上单调递增;当a>0时,f(x)的单调递增区间为,单调递减区间为
(2) a≥-1.
(1)f′(x)=-a=
(x>0),
当a≤0时,f′(x)>0,则f(x)在(0,+∞)上单调递增;
当a>0时,若f′(x)>0,则0,若f′(x)<0,则x>
,
故此时f(x)的单调递增区间为,单调递减区间为
.
(2)令h(x)=ax-1(-1≤x≤0),
当a=0时,h(x)=-1,g(x)max=f(1)=0≤1,符合题意.
当a<0时,h(x)max=h(-1)=-a-1,f(x)max=f(1)=-a,
∴g(x)max=-a≤1,结合a<0,可得-1≤a<0.
当a>0时,h(x)max=h(0)=-1.
若≥1,即0max=f(1)=-a≥-1,
若<1,即a>1,f(x)max=f
=ln
-1<-1,
∴g(x)max=-1≤1,符合题意.
综上所述,当g(x)≤1恒成立时,a≥-1.
已知函数
(I)当a=1时,求函数f(x)的最小值;
(II)当a≤0时,讨论函数f(x)的单调性;
(III)是否存在实数a,对任意的x1,x2(0,+∞),且x1≠x2,都有
恒成立.若存在,求出a的取值范围;若不存在,说明理由.
正确答案
(I)-2ln2
(II)当时,
和
为单调增区间,
为单调减区间;当a=-2时,
为单调增区间;当a<-2时,
和
为单调增区间,
为单调减区间.
(III)存在.
试题分析:(I) 首先确定函数的定义域,然后求导,根据函数导函数的性质,确定函数的单调区间,判断极小值就是最小值,求出即可. (II) 求导、同分整理得.再分当
或当a=-2或a<-2时,判断
的符号,确定函数单调区间即可. (III) 假设存在实数a使得对任意的
,且
,都有
恒成立. 不妨设
,使得
,即
,构造函数令
,利用导函数求出满足函数g(x)在
为增函数的a取值范围即可.
试题解析:解:(I)定义域为,当a=1时,
,所以当
时,
,
,所以f(x)在x=2时取得最小值,其最小值为
.
(II) 因为,所以
(1)当时,若
,
,f(x)为增函数;
时,
,f(x)为减函数;
时,
,f(x)为增函数;
(2)当a=-2时,,f(x)为增函数;
(3)当a<-2时,时,
,f(x)为增函数;
时,
,f(x)为减函数;
,
,f(x)为增函数;
(III)假设存在实数a使得对任意的,且
,都有
恒成立,不妨设
,使得
,即
,
令,只要g(x)在
为增函数,考察函数
,要使
在
恒成立.只需
,即
,故存在实数
符合题意.
已知函数
(1)写出函数的单调区间;
(2)若在
恒成立,求实数
的取值范围;
(3)若函数在
上值域是
,求实数
的取值范围.
正确答案
(1)增区间, 减区间
;(2)实数
的取值范围为
(3)实数的取值范围为
试题分析:(1)由已知函数可化为,根据函数
的单调区间,得出所求函数的单调区间;(2)由(1)可知不等式
可化为
,根据函数
在
的单调性,可求得函数
在
上的值域,从而求出所实数
的范围;(3)由(1)可知函数
的单调区间,可将区间
分
与
两种情况进行讨论,根据函数
的单调性及值域,分别建立关于
,
的方程组,由方程组解的情况,从而求出实数
的取值范围.
试题解析:(1)增区间, 减区间
2分
(2)在
上恒成立即
在
上恒成立
易证,函数在
上递减,在
上递增
故当上有
故的取值范围为
5分
(3)或
①当时,
在
上递增,
即即方程
有两个不等正实数根
方程化为:故
得
10分
②当时
在
上递减
即(1)-(2)得
又,
13分
综合①②得实数的取值范围为
14分
(本小题满分14分)
已知函数的减区间是
.
⑴试求、
的值;
⑵求过点且与曲线
相切的切线方程;
⑶过点是否存在与曲线
相切的3条切线,若存在,求实数t的取值范围;若不存在,请说明理由.
正确答案
解:⑴由题意知:的解集为
,
所以,-2和2为方程的根……2分
由韦达定理知,即m=1,n=0.……4分
⑵∵,∴
,∵
当A为切点时,切线的斜率,
∴切线为,
即; ……6分
当A不为切点时,设切点为,这时切线的斜率是
,
切线方程为,即
因为过点A(1,-11), ,∴
,
∴或
,而
为A点,即另一个切点为
,
∴,
切线方程为,即
………………8分
所以,过点的切线为
或
.…9分
⑶存在满足条件的三条切线.
设点是曲线
的切点,
则在P点处的切线的方程为 即
因为其过点A(1,t),所以,,
由于有三条切线,所以方程应有3个实根, ……………11分
设,只要使曲线有3个零点即可.
因为=0,∴
,
当时
,
在
和
上单增,
当时
,
在
上单减,
所以,为极大值点,
为极小值点.
所以要使曲线与x轴有3个交点,当且仅当即
,
解得 . ………14分
略
已知,
.
(1)若的单调减区间是
,求实数a的值;
(2)若对于定义域内的任意x恒成立,求实数a的取值范围;
(3)设有两个极值点
, 且
.若
恒成立,求m的最大值.
正确答案
(1) .(2)
(3)
试题分析:(1) 由题意得f(x)的导函数,然后利用单调区间判断即可;
(2) 由题意得,∴
.构造新函数
用单调区间判断即可;
(3) 由题意得,则
设
, 则
,
∴在
内是增函数, ∴
即
,
∴,所以m的最大值为
.
(1) 由题意得,则
要使的单调减区间是
则
,解得
;
另一方面当时
,
由解得
,即
的单调减区间是
.
综上所述. (4分)
(2)由题意得,∴
.
设,则
(6分)
∵在
上是增函数,且
时,
.
∴当时
;当
时
,∴
在
内是减函数,在
内是增函数.∴
∴
, 即
. (8分)
(3) 由题意得,则
∴方程有两个不相等的实根
,且
又∵,∴
,且
(10分)
设, 则
, (12分)
∴在
内是增函数, ∴
即
,
∴,所以m的最大值为
. (14分)
已知常数,函数
.
(1)讨论在区间
上的单调性;
(2)若存在两个极值点
,且
,求
的取值范围.
正确答案
(1)详见解析 (2)
试题分析:(1)首先对函数求导并化简得到导函数
,导函数的分母恒大于0,分子为含参的二次函数,故讨论分子的符号,确定导函数符号得到原函数的单调性,即分
和
得到导函数分子大于0和小于0的解集进而得到函数的单调性.
(2)利用第(1)可得到当时,导数等于0有两个根,根据题意即为两个极值点,首先导函数等于0的两个根必须在原函数
的可行域内,把
关于
的表达式带入
,得到关于
的不等式,然后利用导函数讨论
的取值范围使得
成立.即可解决该问题.
(1)对函数求导可得
,因为
,所以当
时,即
时,
恒成立,则函数
在
单调递增,当
时,
,则函数
在区间
单调递减,在
单调递增的.
(2)解:(1)对函数求导可得
,因为
,所以当
时,即
时,
恒成立,则函数
在
单调递增,当
时,
,则函数
在区间
单调递减,在
单调递增的.
(2)函数的定义域为
,由(1)可得当
时,
,则
,即
,则
为函数
的两个极值点,代入
可得
=
令,令
,由
知: 当
时,
, 当
时,
,
当时,
,对
求导可得
,所以函数
在
上单调递减,则
,即
不符合题意.
当时,
,对
求导可得
,所以函数
在
上单调递减,则
,即
恒成立,
综上的取值范围为
.
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