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简答题

已知函数

(1)当a=2时,求函数y=f(x)的图象在x=0处的切线方程;

(2)判断函数f(x)的单调性;

(3)求证:

正确答案

(1)  ;(2) 参考解析;(3)参考解析

试题分析:(1)已知函数是一个 含对数与分式,以及复合函数,需要正确地对函数求导,因为函数在x=0处的切线方程,所以将x=0代入导函数,即可求出切线的斜率.再根据横坐标为0,计算出纵坐标,根据点斜式即可写出切线方程.

(2)需要判断函数的单调性,要对函数求导,判断导函数的值的正负,所以要根据参数的情况分类讨论后作出判定.

(3)解法(一)令为特殊值,通过函数的单调性得到一个不等式成立,再将x转化为数列中的n的相关的值,再利用一个不等式,从而得到结论.解法(二)根据结论构造函数,通过函数的最值证明恒成立,再将x转化为n的表达式即可.

试题解析:(1)当时,

,所以所求的切线的斜率为3.又∵,所以切点为. 故所求的切线方程为:.

(2)∵

. ①当时,∵,∴; 7分

②当时,

,得;由,得; 综上,当时,函数单调递增;

时,函数单调递减,在上单调递增.

(3)方法一:由(2)可知,当时,上单调递增. ∴ 当时,,即. 令),则. 另一方面,∵,即,

∴ . ∴ ). 方法二:构造函数 ∴, ∴当时,

∴函数单调递增. ∴函数 ,即

,即

),则有

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简答题

已知函数f(x)=x-ln(x+a)的最小值为0,其中a>0.

(1)求a的值;

(2)若对任意的x∈[0,+∞),有f(x)≤kx2成立,求实数k的最小值;

正确答案

(1)a="1" (2)

试题分析:(1)首先确定函数的定义域,然后求导,利用导数,确定函数的单调区间和极小值,此处,极小值就是最小值,由于最小值为0,可建立关于a的方程,解之即可.(2)通过x=1验证k≤0不满足条件,所以k>0,构造函数g(x)=f(x)-kx2,则g′(x)=-2kx=.分类讨论:k≥时,g′(x)<0在(0,+∞)上恒成立,总有g(x)≤g(0)=0,故k≥符合题意; 0<k<时,g(x)在内单调递增,x0时,g(x0)>g(0)=0,故0<k<不合题意.所以k的最小值为.

试题解析:.解:(1)f(x)的定义域为(-a,+∞).

f′(x)=1-.2分

由f′(x)=0,得x=1-a>-a.

当x变化时,f′(x),f(x)的变化情况如下表:

因此,f(x)在x=1-a处取得最小值,

故由题意f(1-a)=1-a=0,所以a=1.  5分

(2)当k≤0时,取x=1,有f(1)=1-ln2>0,

故k≤0不合题意.                    6分

当k>0时,令g(x)=f(x)-kx2

即g(x)=x-ln(x+1)-kx2.

g′(x)=-2kx=.

令g′(x)=0,得x1=0,x2>-1.  8分

①当k≥时,≤0,g′(x)<0在(0,+∞)上恒成立,因此g(x)在[0,+∞)上单调递减,从而对任意的x∈[0,+∞),总有g(x)≤g(0)=0,即f(x)≤kx2在[0,+∞)上恒成立,故k≥符合题意. 10分

②当0<k<时,>0, 对于x∈,g′(x)>0,故g(x)在内单调递增,因此当取x0时,g(x0)>g(0)=0,即f(x0)≤kx02不成立,故0<k<不合题意.

综上,k的最小值为.    12分

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已知函数上是增函数,

(1)求实数的取值集合

(2)当取值集合中的最小值时,定义数列;满足,求数列的通项公式;

(3)若,数列的前项和为,求证:.

正确答案

(1);(2);(3)详见解析

试题分析:(1)函数在区间是增函数,说明恒成立,再参变分离确定的取值集合

(2)由(1)知,表示,代入中,得关于的递推式,再根据递推公式求通项公式,常见的根据递推公式求通项公式的方法有:①,用累积法;②,用累加法;③(p,q是常数),用构造法;④(p,q,m是常数),用两边取倒数,再用构造法,该题,用③求;(3)首先求数列的通项公式,再根据通项公式的具体形式,选择合适的求和方法,常见的求和方法有①直接法,直接利用等比数列或等差数列前n项和公式;②裂项相消法,在求和的过程中互相抵消的办法;③错位相减法,适合于通项公式是等差数列乘以等比数列的类型;④分组求和法,分组分别求和再相加的办法;⑤奇偶并项求和法,研究奇数项和偶数项的特点来求和的办法,该题,利用③④结合起来求和,再证明不等式成立.

试题解析:(1) 因为函数上是增函数,只需满足恒成立,即,所以

(2)由(1)知,因为,∴,且,所以,∴,∴是以2为首项,3为公比的等比数列,故

(3)由(2)知,令

,两式相减得,故.

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已知函数.

(Ⅰ)如果函数在区间上是单调函数,求的取值范围;

(Ⅱ)是否存在正实数,使得函数在区间内有两个不同的零点(是自然对数的底数)?若存在,求出实数的取值范围;若不存在,请说明理由.

正确答案

(Ⅰ)

(Ⅱ)存在,的范围为.

试题分析:(Ⅰ)上是单调函数,那么它导函数恒成立;

(Ⅱ)零点的问题一般都求函数的单调区间结合函数的图象来解决.在本题中,直接研究的图象是比较麻烦的,故考虑转化一下.

在区间()内有两个不同的零点,等价于方程在区间()内有两个不同的实根.故转化为研究 的图象.通过求导画出的简图,结合图象可得:

为满足题意,只需在()内有两个不相等的零点, 故

解此不等式即可

试题解析:解:(1)当时,上是单调增函数,符合题意.

时,的对称轴方程为

由于上是单调函数,所以,解得

综上,的取值范围是,或.                                   4分

(2)

在区间()内有两个不同的零点,所以

即方程在区间()内有两个不同的实根.                5分

 ,   

          7分

,因为为正数,解得(舍) 

时, 是减函数;  

时, 是增函数.                         8分

为满足题意,只需在()内有两个不相等的零点, 故

 

解得                                             12分

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已知函数.

(1)求f(x)的反函数的图象上图象上,点(1,0)处的切线方程;

(2)证明: 曲线y =" f" (x)与曲线有唯一公共点.

(3)设a的大小, 并说明理由.   

正确答案

(1)y =" x+" 1.

(2)当m 时,有0个公共点;当m= ,有1个公共点;当m 有2个公共点;

(3) >

(1)f (x)的反函数,则y=g(x)过点(1,0)的切线斜率k=.

.过点(1,0),的切线方程为:y =" x+" 1

(2)证明曲线y=f(x)与曲线有唯一公共点,过程如下。

因此,

所以,曲线y=f(x)与曲线,只有唯一公共点(0,1).(证毕)

(3)设

,且

所以

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已知

(1)设,求函数的图像在处的切线方程;

(2)求证:对任意的恒成立;

(3)若,且,求证:

正确答案

(1);(2)详见解析;(3)详见解析.

试题分析:(1)先求导函数,由导数的几何意义知,切线斜率为,利用直线的点斜式方程可求;(2)构造函数,只需证明函数的最小值大于等于0即可,先求导得,,因导数等于0的根不易求出,再求导得,,可判断,故递增,且,故单调递减,在单调递增 ∴得证;(3)结合已知条件或已经得到的结论,得证明或判断的条件,是构造法求解问题的关键,由(2)知,依次将代数式放大,围绕目标从而证明不等式.

试题解析:(1),则 ,∴图像在处的切线方程为    3分

(2)令          4分

同号 ∴ ∴

 ∴单调递增                                 6分

,∴当时,;当时,

单调递减,在单调递增 ∴

 即对任意的恒成立                     8分

(3)由(2)知                                                9分

           

                       11分

由柯西不等式得

                                    13分

同理  

三个不等式相加即得证。                                              14分

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已知f(x)=xln xg(x)=x3ax2x+2.

(1)求函数f(x)的单调区间;

(2)求f(x)在区间[tt+2](t>0)上的最小值;

(3)对一切的x∈(0,+∞),2f(x)<g′(x)+2恒成立,求实数a的取值范围.

正确答案

(1)f(x)的递减区间是,递增区间为(2)f(x)min(3)[-2,+∞)

(1)f(x)的定义域为(0,+∞),

f′(x)=ln x+1,

f′(x)<0,得0<x

f′(x)>0,得x.

f(x)的递减区间是,递增区间为.

(2)(ⅰ)当0<tt+2<时,无解.

(ⅱ)当0<tt+2,即0<t

由(1)知,f(x)minf=-.

(ⅲ)当tt+2,即t时,

f(x)在区间[tt+2]上递增,f(x)minf(t)=tln t.

因此f(x)min

(3)2f(x)<g′(x)+2,得2xln x≤3x2+2ax+1.

x>0,∴a≥ln x-x-.设h(x)=ln x-x-

h′(x)=-+=-.

h′(x)=0,得x=1,x=- (舍).

当0<x<1时,h′(x)>0,h(x)在(0,1)上单调递增;

x>1时,h′(x)<0,h(x)在(1,+∞)上单调递减.

∴当x=1时,h(x)取得最大值h(x)max=-2.

a≥-2.

a的取值范围是[-2,+∞).

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(Ⅰ)求的极值点;

(Ⅱ)当时,若方程上有两个实数解,求实数t的取值范围;

(Ⅲ)证明:当时,

正确答案

(Ⅰ)①时,, ∴在(-1,+∞)上是增函数,函数既无极大值点,也无极小值点;②当时,上递增,在单调递减,函数的极大值点为-1,无极小值点;③当时,上递减,在单调递增,函数的极小值点为-1,无极大值点;(Ⅱ)当时,方程有两解;(Ⅲ)详见解析.

试题分析:(Ⅰ)求的极值点,先求函数的定义域为,然后可对函数求导数得,令导数等零,求出的解,再利用导数大于0,导数小于0,判断函数的单调区间,从而确定极值点,但本题由于含有参数,需对讨论(Ⅱ)当时,若方程上有两个实数解,求实数t的取值范围,由(Ⅰ)知,上单调递增,在上单调递减,而,由此可得实数t的取值范围;(Ⅲ)根据要证明当时,,直接证明比较困难,可以利用分析法来证明本题,从结论入手,要证结论只要证明后面这个式子成立,两边取对数,构造函数,问题转化为只要证明函数在一个范围上成立,利用导数证明函数的性质.

试题解析:(Ⅰ)(1分)

时,, ∴在(-1,+∞)上是增函数,函数既无极大值点,也无极小值点。(2分)

②当时,上递增,在单调递减,函数的极大值点为-1,无极小值点(3分)

③当时,上递减,在单调递增,函数的极小值点为-1,无极大值点(4分)

(Ⅱ)由(Ⅰ)知,上单调递增,在上单调递减,

,∴当时,方程有两解 (8分)

(Ⅲ)要证:只须证

只须证:

,(10分)

由(1)知单调递减,(12分)

,即是减函数,而m>n,

,故原不等式成立。 (14分)

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已知函数),

(Ⅰ)证明:当时,对于任意不相等的两个正实数,均有成立;

(Ⅱ)记

(ⅰ)若上单调递增,求实数的取值范围;

(ⅱ)证明:.

正确答案

(Ⅰ)详见解析;(Ⅱ)(ⅰ),(ⅱ) 详见解析.

试题分析:(Ⅰ)当时,对于任意不相等的两个正实数,均有成立,只需求出的解析式,两式作差得,判断符号即可证明;(Ⅱ)记,若上单调递增,求实数的取值范围,首先求出的解析式,从而得,若它在上单调递增,即它的导函数在上恒大于零,得恒成立,这是恒成立问题,只需把含有的放到不等式的一侧,不含的放到不等式的另一侧,即,转化为求的最大值问题,可利用导数求出最大值,从而可得实数的取值范围. 证明:,因为,只需证它的最小值为,可利用导数证明它的最小值为即可.

试题解析:(Ⅰ)证明: ,

,则   ①

,则,②

由①②知

(Ⅱ)(ⅰ)

,则上单调递增.

,则当时,恒成立,

即当时,恒成立.

,则当时,

上单调递减,从而

.(14分)

(ⅱ)法一:,令

表示上一点与直线上一点距离的平方.

,则

可得上单调递减,在上单调递增,

,则

直线的图象相切与点,点到直线的距离为

,故

法二:

,则

,则,显然上单调递减,在上单调递增,

,则,故

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已知函数,且.

(1)判断的奇偶性并说明理由;

(2)判断在区间上的单调性,并证明你的结论;

(3)若在区间上,不等式恒成立,试确定实数的取值范围.

正确答案

(1)函数上为奇函数;(2)函数上是增函数(3)实数的取值范围是

试题分析:(1)由条件可求得函数解析式中的值,从而求出函数的解析式,求出函数的定义域并判断其是否关于原点对称(这一步很容易被忽略),再通过计算,与进行比较解析式之间的正负,从而判断的奇偶性;(2)由(1)可知函数的解析式,根据函数单调性的定义法进行判断求解,(常用的定义法步骤:取值;作差;整理;判断;结论);(3)由(1)可将函数解析式代入不等式可得,经未知数与待定数分离得,在区间上求出的最小值,从而确定实数的取值范围.

试题解析:(1)由得:

,其定义域为关于原点对称

∴函数上为奇函数。                    4分

(2)函数上是增函数,证明如下:

任取,且,则

那么

   ∴函数上是增函数。      8分

(3)由,得

,在区间上,的最小值是,得

所以实数的取值范围是.     14分

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