- 导数在研究函数中的应用
- 共24261题
已知.
(1)当时,求
的最大值;
(2)求证:恒成立;
(3)求证:.(参考数据:
)
正确答案
(1)的最大值为0;(2)详见解析;(3)详见解析.
试题分析:(1)设,求导利用单调性即可得其最大值;.
(2)由(1)得,,变形即得左边的不等式:
.右边不等式显然不宜直接作差,故考虑作适当的变形.为了证右边,设
.求导得
.
的符号还不能直接确定.为了确定
的符号,再设
,求导得
,所以
即
由此可知
即
,从而原命题得证;(3)首先看看所证不等式与第(2)题有何联系.对照待证不等式,可将(2)题中的不等式变形为:
.显然取
,得
.右边易证如下:
;左边则应考虑做缩小变形.由于左边为
,故将
缩为一个等差数列.因为
,所以考虑把
缩小为
.
当时,
,这样累加,再用等差数列的求和公式即可使问题得证.
试题解析:(1)设,则
,
所以在区间
内单调递减,故
的最大值为
; (4分)
(2)由(1)得,对,都有
,即
,
因为,所以
. (6分)
设,则
.
设,则
,
所以在区间
内单调递增,故
即
.
所以在区间
内单调递增,故
即
,
因为,所以
.
从而原命题得证. (9分)
(3)由(2)得,,
令,得
.
所以; (11分)
另一方面,当时,
,
所以
从而命题得证. (14分)
已知a,b为常数,且a≠0,函数f(x)=-ax+b
+axln x,f(e)=2.
①求b;②求函数f(x)的单调区间.
正确答案
①b=2②a>0时,f(x)的增区间为(1,+∞),减区间为(0,1);
a<0时,f(x)的增区间为(0,1),减区间为(1,+∞).
①f(e)=2,即-ae+b+aeln e=2,∴b=2.
②由①知f(x)=-ax+axln x+2,f(x)的定义域为(0,+∞).
f′(x)=-a+a=aln x.
当a>0时,由f′(x)>0知x>1,由f′(x)<0知0<x<1;
当a<0时,由f′(x)>0知0<x<1,由f′(x)<0知x>1.
所以a>0时,f(x)的增区间为(1,+∞),减区间为(0,1);
a<0时,f(x)的增区间为(0,1),减区间为(1,+∞).
已知函数,其中
.
(Ⅰ)若,求
的值,并求此时曲线
在点
处的切线方程;
(Ⅱ)求函数在区间
上的最小值.
正确答案
(Ⅰ)、
;(Ⅱ)当
时
;当
时,
;当
时,
的最小值为
。
试题分析:(Ⅰ)先求导,代入0可求得a的值。再将代入原函数求
,既得切点坐标,再将
代入导函数求
,根据导数的几何意义可知
即为切线在点
处切线的斜率,根据直线方程的点斜式即可求得切线方程。(Ⅱ)先求导数,及其零点,判断导数符号变化,即可得原函数增减变化,可得其极值。再求其端点处的函数值。比较极值和端点处函数值最小的一个即为最小值。此题注意分类讨论。
试题解析:解:(Ⅰ)已知函数,
所以,
,
又,所以
.
又,
所以曲线在点
处的切线方程为
. 5分
(Ⅱ),
令,则
.
(1)当时,
在
上恒成立,所以函数
在区间
上单调递增,所以
;
(2)当时,在区间
上,
,在区间
上,
,所以函数
在区间
上单调递减,在区间
上单调递增,且
是
上唯一极值点,所以;
(3)当时,在区间
上,
(仅有当
时
),所以
在区间
上单调递减
所以函数.
综上所述,当时,函数
的最小值为
,
时,函数
的最小值为
13分
(理数)(14分) 已知函数,
.
(Ⅰ)设函数F(x)=18f(x)- [h(x)]
,求F(x)的单调区间与极值;
(Ⅱ)设,解关于x的方程
;
(Ⅲ)设,证明:
.
正确答案
(理数) 解:(Ⅰ),
.
令,得
(
舍去).
当时.
;当
时,
,
故当时,
为增函数;当
时,
为减函数.
为
的极大值点,且
.………………………………4分
(Ⅱ)原方程可化为,即
……………6分
①当时,原方程有一解
;
②当时,原方程有二解
;…………8分
③当时,原方程有一解
;
④当或
时,原方程无解.……………………10分
(Ⅲ)由已知得,
.
设数列的前n项和为
,且
(
)
从而有,当
时,
.
又
.
即对任意时,有
,又因为
,所以
………14分.
略
已知a为实数,函数f(x)=ex(x2-ax+a).
(Ⅰ)求f′(0)的值;
(Ⅱ)若a>2,求函数f(x)的单调区间.
正确答案
(Ⅰ)f'(x)=ex(x2-ax+a)+ex(2x-a),
可得f'(x)=ex[x2-(a-2)x].
所以f'(0)=0.
(Ⅱ)当a>2时,令f'(x)>0,可得x<0或x>a-2.
令f'(x)<0,可得0<x<a-2.
可知函数f(x)的单调增区间为(-∞,0),(a-2,+∞),单调减区间为(0,a-2).
已知,点A(s,f(s)), B(t,f(t))
(I) 若,求函数
的单调递增区间;
(II)若函数的导函数
满足:当|x|≤1时,有|
|≤
恒成立,求函数
的解析表达式;
(III)若0在
和
处取得极值,且
,证明:
与
不可能垂直.
正确答案
(I) f(x)的增区间是(-∞,)和[1,+ ∞]. …………………………3分
(II) f(x)=x3x. ……………………9分
(III) 证明见解析
(I) f(x)=x3-2x2+x, (x)=3x2-4x+1,
因为f(x)单调递增,
所以(x)≥0,
即 3x2-4x+1≥0,
解得,x≥1, 或x≤,……………………………2分
故f(x)的增区间是(-∞,)和[1,+ ∞]. …………………………3分
(II) (x)=3x2-2(a+b)x+ab.
当x∈[-1,1]时,恒有|(x)|≤
.………………………4分
故有≤
(1)≤
,
≤
(-1)≤
,
≤
(0)≤
,………………………5
即 ………6
①+②,得
≤ab≤
,……………………………8分
又由③,得
ab=,
将上式代回①和②,得
a+b=0,
故f(x)=x3x. ……………………9分
(III) 假设⊥
,
即=
=" st+f(s)f(t)=0," ……………10分
(s-a)(s-b)(t-a)(t-b)=-1,
[st-(s+t)a+a2][st-(s+t)b+b2]="-1," ……………………………………11分
由s,t为(x)=0的两根可得,
从而有ab(a-b)2="9." ……………………………………12分
这样(a+b)2=(a-b)2+4ab
= +4ab≥2
=12,
即 a+b≥2,
这样与a+b<2矛盾. ……………………13分
故与
不可能垂直.
已知函数f(x)=ln x+-1.
(1)求函数f(x)的单调区间;
(2)设m∈R,对任意的a∈(-1,1),总存在x0∈[1,e],使得不等式ma-f(x0)<0成立,求实数m的取值范围.
正确答案
(1)单调递增区间是(1,+∞).单调递减区间是(0,1).(2)
(1)f′(x)=-
=
,x>0.
令f′(x)>0,得x>1,因此函数f(x)的单调递增区间是(1,+∞).
令f′(x)<0,得0<x<1,因此函数f(x)的单调递减区间是(0,1).
(2)依题意,ma<f(x)max.
由(1)知,f(x)在x∈[1,e]上是增函数,
∴f(x)max=f(e)=ln e+-1=
.
∴ma<,即ma-
<0对于任意的a∈(-1,1)恒成立.
∴解得-
≤m≤
.
∴m的取值范围是.
已知函数的图像在点
处的切线斜率为10.
(1)求实数的值;
(2)判断方程根的个数,并证明你的结论;
(21)探究: 是否存在这样的点,使得曲线
在该点附近的左、右两部分分别位于曲线在该点处切线的两侧? 若存在,求出点A的坐标;若不存在,说明理由.
正确答案
(1)8;(2)一个,证明参考解析;(21)
试题分析:(1)曲线上切线的斜率是通过导数的几何意义,求曲线的导数再将该点的横坐标代入即可求得该点的斜率,从而可解得的值.
(2)判断方程的根的情况,一般是通过构造新的函数从而证明函数的与x轴的交点的个数得到对应方程的根的个数.
(21)因为是否存在这样的点,使得曲线
在该点附近的左、右两部分分别位于曲线在该点处切线的两侧.是通过说明过该点的切线方程与曲线方程联立后,构建一个新的函数,要说明该点不是新函数的极值点即可.
试题解析:(1)因为.图像在点
处的切线斜率为10,
.解得
.
(2)方程 只有一个实根.证明如下:由(1)可知
,令
,因为
,
,所以在
内至少有一个实根.又因为
.所以
在
递增,所以函数
在
上有且只有一个零点,及方程
有且只有一个实根.
(21)由,
,可求得曲线
在点
处的切线方程为
.即
.记
,
.若存在这样的点
,使得曲线
在该点附近的左右两部分分别位于曲线在该点处切线的两侧,则问题等价于
不是极值点,由二次函数的性质可知,当且仅当
时,
不是极值点,即
.所以
在
上递增.又
,所以当
时,
,当
时,
,即存在唯一点
.使得曲线在点A附近的左右两部分分别位于曲线在该点处切线的两侧.
(1设
(1)当时,求f(x)的单调区间;
(2)求f(x)的零点个数
正确答案
(1)减区间,增区间
;(2)见解析
试题分析:(1)先求出函数的定义域,然后在
的条件下对函数
求导,求出使得导数为0的自变量的取值,再根据函数的单调性与导数的关系判断函数
的单调区间;(2) 对
的取值进行分类讨论,当
时分
和
两种情况,由
,
,结合零点存在性定理可知
在
上有一个零点;当
时,根据函数的单调性求得函数的极小值
,对极小值与0的关系分三种情况进行分类讨论,结合零点存在性定理求得每种情况下的函数的零点个数
试题解析:(1)的定义域是
, 1分
当时,∵
2分
令,(负舍去) 3分
当时,
;当
时,
4分
所以是
的减区间,
是
的增区间, 5分
所以的减区间是
,
的增区间是
6分
(2)的定义域是
,∵
7分
当时,
在
上是增函数,当
时有零点
, 8分
当时,
9分
(或当时,
;当
时,
),
所以在
上有一个零点, 10分
当时,由(1)知,
在
上是减函数,
在
上是增函数,所以当
时,
有极小值,即最小值
11分
当,即
时,
无零点,
当,即
时,
有一个零点,
当,即
时,
有2个零点 13分
综上可知,当时,
无零点;当
时,
有一个零点;当
时,
有2个零点 14分
已知函数 (
)(
为自然对数的底数)
(1)求的极值
(2)对于数列,
(
)
① 证明:
② 考察关于正整数的方程
是否有解,并说明理由
正确答案
(1)得
或
易得在
,
,
,
,
(2)① 当时,
,
由(1)知,从而
② 由,得
,
因,得
而为整数,所以
即方程无解
略
扫码查看完整答案与解析