- 导数在研究函数中的应用
- 共24261题
设函数在两个极值点
,且
。
(Ⅰ)求满足的约束条件,并在下面的坐标平面内,画出满足这些条件的点
的区域;
(II)证明:
正确答案
(Ⅰ)
(II)证明见解析。
分析(I)这一问主要考查了二次函数根的分布及线性规划作可行域的能力。大部分考生有思路并能够得分。由题意知方程
有两个根
则有
故有
下图中阴影部分即是满足这些条件的点的区域。
(II)这一问考生不易得分,有一定的区分度。主要原因是含字母较多,不易找到突破口。此题主要利用消元的手段,消去目标中的
,(如果消
会较繁琐)再利用
的范围,并借助(I)中的约束条件得
进而求解,有较强的技巧性。
由题意有............①
又.....................②
消去可得
.
又,且
已知函数为常数,e=2.71828…是自然对数的底数),曲线
在点
处的切线与x轴平行.
(1)求k的值,并求的单调区间;
(2)设,其中
为
的导函数.证明:对任意
.
正确答案
(1) ,
的单调递增区间是
,单调递减区间是
;(2)证明过程见试题解析.
试题分析:(1)利用在处的导数为0,可求k,进而再利用导函数求出
的单调区间;(2)由(1)易证不等式在
时成立,只需证
时,又
,易证
最大值为
,则对任意
.
(1),
由已知,,∴
.
由,
设,则
,即
在
上是减函数,
由知,当
时
,从而
,
当时
,从而
.
综上可知,的单调递增区间是
,单调递减区间是
.
(2)由(1)可知,当时,
≤0<1+
,故只需证明
在
时成立,
当时,
>1,且
,∴
,
设,
,则
,
当时,
,当
时,
,
所以当时,
取得最大值
,
所以,
综上,对任意
已知二次函数,关于x的不等式
的解集为
,其中m为非零常数.设
.
(1)求a的值;
(2)如何取值时,函数
存在极值点,并求出极值点;
(3)若m=1,且x>0,求证:
正确答案
(1)(2)当
时,
取任何实数, 函数
有极小值点
;
当时,
,函数
有极小值点
,有极大值点
.…9分
(其中,
)(3)见解析
(1)解:∵关于的不等式
的解集为
,
即不等式的解集为
,
∴.
∴.
∴.
∴.
(2)解法1:由(1)得.
∴的定义域为
.
∴. ………3分
方程(*)的判别式
.………4分
①当时,
,方程(*)的两个实根为
………5分
则时,
;
时,
.
∴函数在
上单调递减,在
上单调递增.
∴函数有极小值点
. ………6分
②当时,由
,得
或
,
若,则
故时,
,
∴函数在
上单调递增.
∴函数没有极值点.………7分
若时,
则时,
;
时,
;
时,
.
∴函数在
上单调递增,在
上单调递减,在
上单调递增.
∴函数有极小值点
,有极大值点
. ………8分
综上所述, 当时,
取任意实数, 函数
有极小值点
;
当时,
,函数
有极小值点
,有极大值点
.…9分
(其中,
)
解法2:由(1)得.
∴的定义域为
.
∴. ………3分
若函数存在极值点等价于函数
有两个不等的零点,且
至少有一个零点在上. ………4分
令,
得, (*)
则,(**)…………5分
方程(*)的两个实根为,
.
设,
①若,则
,得
,此时,
取任意实数, (**)成立.
则时,
;
时,
.
∴函数在
上单调递减,在
上单调递增.
∴函数有极小值点
. ………6分
②若,则
得
又由(**)解得或
,
故.………7分
则时,
;
时,
;
时,
.
∴函数在
上单调递增,在
上单调递减,在
上单调递增.
∴函数有极小值点
,有极大值点
. ………8分
综上所述, 当时,
取任何实数, 函数
有极小值点
;
当时,
,函数
有极小值点
,有极大值点
.…9分
(其中,
)
(3)∵, ∴
.
∴
. ………10分
令,
则
.
∵,
∴…11分
12分
.………13分
∴,即
. ……………14分
证法2:下面用数学归纳法证明不等式.
① 当时,左边
,右边
,不等式成立;
………10分
②假设当N
时,不等式成立,即
,
则
………11分
………12分
. ………13分
也就是说,当时,不等式也成立.
由①②可得,对N
,
都成立. …14分
某工厂生产某种产品,每日的成本C(单位:元)与日产量x(单位:吨)满足函数关系式C=10000+20x,每日的销售额R(单位:元)与日产量x满足函数关系式R=
已知每日的利润y=R-C,且当x=30时,y=-100.
(1)求a的值.
(2)求当日产量为多少吨时,每日的利润可以达到最大,并求出最大值.
正确答案
(1) a=3 (2) 当日产量为90吨时,每日的利润可以达到最大值14300元.
(1)由题意可得
y=
因为x=30时,y=-100,
所以-100=-×303+a×302+270×30-10000,
得a=3.
(2)当0
y=-x3+3x2+270x-10000,
y'=-x2+6x+270.
由y'=-x2+6x+270=0可得:
x1=90,x2=-30(舍),
所以当x∈(0,90)时,原函数是增函数,当x∈(90,120)时,原函数是减函数.
所以当x=90时,y取得最大值14300.
当x≥120时,y=10400-20x≤8000,
所以当日产量为90吨时,每日的利润可以达到最大值14300元.
(12分)设
(1)当时,求:函数
的单调区间;
(2)若时,求证:当
时,不等式
正确答案
解:(Ⅰ).
因为于是
.
所以当时,
,使
<0
使
>0
当时,
时使
>0.
时,使
<0
当时,
时,使
>0.
时,使
<0
当时,
时,使
>0.
从而的单调性满足:
当时,在
上单调增加,在
上单调减少;
当时,在
上单调增加,在
上单调减少;
当时,在
上单调增加,在
上单调减少;
当时,在
上单调增加
(2)由(Ⅰ)知在
单调增加,
故在
的最大值为
,最小值为
.
从而当时,不等式
所以当时,不等式
略
正确答案
解:(1)…………………………………………….1分
∵函数在
处与直线
相切
……………………3分
解得………
………………………………………………5分
(2)当b=0时,.若不等式
对所有的
都成
立,则对所有的
都成立,……………….6分
即对所有的
都成立,…………. 7分
令为一次函数,
。
上单调递增,
,
对所有的
都成立………………………………………………10分
……………………………12分
(注:也可令所有的
都成立,分类讨论得
对所有的
都成立,
,请根据过程酌情给分)
略
(12分) 已知函数-4
(a∈N﹡).(Ⅰ)若函数
在(1,+∞)上是增函数,求a的值;(Ⅱ)在(Ⅰ)的条件下,若关于x的方程
在区间[1,e]上恰有一个实根,求实数b的取值范围.
正确答案
(Ⅰ) (Ⅱ)
或
(Ⅰ)由题意,函数的定义域为
由
知对
恒成立,记
由于函数
在
上是增函数,故
,所以
又
,所以
为所求. 5分
(Ⅱ)由题知,整理得
记
,则
注意到
,故函数
在
上单调递减,在
上单调递增. 由
知,
所以关于
的方程
在区间
上恰有一个实根
时
或
为所求 12分
设函数,
,其中
为实数,若
在
上是单调减函数,且
在
上有最小值,求
的取值范围.
正确答案
a∈(e,+∞)
试题分析:分别利用导数求出单调区间与
在
上的最小值,与给定的
在
上是单调减函数,且
在
上有最小值相结合,得出关于
的关系式,可得
的取值范围.
解:令,
考虑到f(x)的定义域为(0,+∞),故a>0,进而解得x>a-1,即f(x)在(a-1,+∞)上是单调减函数,
同理,f(x)在(0,a-1)上是单调增函数.
由于f(x)在(1,+∞)上是单调减函数,故(1,+∞)(a-1,+∞),从而a-1≤1,即a≥1,
令g'(x)=ex-a=0,得.
当时,
;当x>
时,
.
又g(x)在(1,+∞)上有最小值,所以,
即a>e.综上,有a∈(e,+∞).
考点:利用导数求函数的单调区间与最值.
已知函数
(1)求函数的最大值;
(2)若,求
的取值范围.
(3)证明: +
(n
)
正确答案
(1)0;(2);(3)详见解析.
试题分析:(1)先求,再利用
判断函数
的单调性并求最值;
(2)思路一:由,分
,
,
三种情况研究函数
的单调性,判断
与
的关系,确定
的取值范围.
思路二:由,因为
,所以
令,
,显然
,知
为单调递减函数,
结合在
上恒成立,可知
在
恒成立,转化为
,从而求得
的取值范围.
(3)在中令
,得
时,
.将
代入上述不等式,再将得到的
个不等式相加可得结论.
解证:(1), 1分
当时,
;当
时,
;当
时,
;
所以函数在区间
上单调递增,在区间
上单调递减; 3分
故. 4分
(2)解法一:, 5分
当时,因为
时
,所以
时,
; 6分
当时,令
,
.
当时,
,
单调递减,且
,
故在
内存在唯一的零点
,使得对于
有
,
也即.所以,当
时
; 8分
当时,
时
,所以,当
时
9分
综上,知的取值范围是
. 10分
解法二:, 5分
令,
.
当时,
,所以
单调递减. 6分
若在内存在使
的区间
,
则在
上是增函数,
,与已知不符. 8分
故,
,此时
在
上是减函数,
成立.
由,
恒成立,而
,
则需的最大值
,即
,
,
所以的取值范围是
. 10分
(3)在(2)中令,得
时,
. 11分
将代入上述不等式,再将得到的
个不等式相加,得
. 14分
已知函数f(x)=x3-x2+ax-a(a∈R).
(1)当a=-3时,求函数f(x)的极值.
(2)若函数f(x)的图象与x轴有且只有一个交点,求a的取值范围.
正确答案
(1) 当x=-1时,函数f(x)取得极大值为f(-1)=--1+3+3=
,
当x=3时,函数f(x)取得极小值为f(3)=×27-9-9+3=-6.
(2) (0,+∞)
(1)当a=-3时,f(x)=x3-x2-3x+3.
f'(x)=x2-2x-3=(x-3)(x+1).
令f'(x)=0,得x1=-1,x2=3.
当x<-1时,f'(x)>0,
则函数在(-∞,-1)上是增函数,
当-1
则函数在(-1,3)上是减函数,
当x>3时,f'(x)>0,
则函数在(3,+∞)上是增函数.
所以当x=-1时,函数f(x)取得极大值为f(-1)=--1+3+3=
,
当x=3时,函数f(x)取得极小值为f(3)=×27-9-9+3=-6.
(2)因为f'(x)=x2-2x+a,
所以Δ=4-4a=4(1-a).
①当a≥1时,则Δ≤0,∴f'(x)≥0在R上恒成立,所以f(x)在R上单调递增.
f(0)=-a<0,f(3)=2a>0,所以,当a≥1时函数的图象与x轴有且只有一个交点.
②a<1时,则Δ>0,∴f'(x)=0有两个不等实数根,不妨设为x1,x2(x1
则
∵-2x1+a=0,∴a=-
+2x1,
∴f(x1)=-
+ax1-a
=-
+ax1+
-2x1
=+(a-2)x1
=x1[
+3(a-2)],
同理f(x2)=x2[
+3(a-2)].
∴f(x1)·f(x2)=x1x2[
+3(a-2)][
+3(a-2)]=
a(a2-3a+3).
令f(x1)·f(x2)>0,解得a>0.
而当00.
综上所述,a的取值范围是(0,+∞).
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