- 导数在研究函数中的应用
- 共24261题
(本小题满分12分)
已知函数
(Ⅰ)求函数的极大值;
(Ⅱ)当时,求函数
的值域;
(Ⅲ)已知,当
时,
恒成立,求
的取值范围.
正确答案
的极大值为
,
的值域为
,
的取值范围是
解:(1),……………………………… 2分
令得
,
所以当时
的极大值为
;……………………………………………………4分
(2)当时,由(Ⅰ)知当
和
,
分别取极小值
,所以函数
的最小值为
,又当
时
,故函数
的值域为
,……………………………………………………………………8分
(3)即
,
记,
在
递增,只需
,即
,即
,解得
,所以满足条件的
的
取值范围是…………………………………………12分
已知函数
(1)当时,求
的单调区间;
(2)若,设
是函数
的两个极值点,且
,记
分别为
的极大值和极小值,令
,求实数
的取值范围.
正确答案
(1);
时,
,
.(2)
试题分析:(1)首先求出函数的导数,然后求出满足
或
的区间即可.(2)根据极值点的概念得
,在由已知条件求出
,极值m,n的表达式,然后整理
=
,构造函数:令
,通过求导,证明
,从而可得
即可.
试题解析:(1) , 2分 令
,
①.
②.时,
,令
,
6分
(2)依题意有
, 9分
令,
13分
设函数,
.
(1)当时,函数
取得极值,求
的值;
(2)当时,求函数
在区间[1,2]上的最大值;
(3)当时,关于
的方程
有唯一实数解,求实数
的值.
正确答案
(1);(2)
时,
取最大值
;(3)
.
试题分析:(1)先求出,因为当
时,函数
取得极值,所以
,从而求出
;(2)根据
判断函数
在区间[1,2]上的单调性,从而判断出最大值点,求出最大值;(3)由题意可知,方程
有唯一实数解,所以
有唯一实数解,设
,则函数
图像与
轴有且只有一个交点,根据导数判断函数的单调性,可知函数存在极小值即为最小值,最小值为
,从中求出
.
试题解析:
(1)的定义域为
,所以
.因为当
时,函数
取得极值,所以
,所以
.经检验,
符合题意.
(2),令
得
,
因为,所以
,即
在[1,2]上单调递增,
所以时,
取最大值
.
(3)因为方程有唯一实数解,
所以有唯一实数解,
设,则
,
令,因为
,
,
所以(舍去),
,
当时,
,
在
上单调递减,
当时,
,
在
上单调递增,
所以当时,
取最小值
,则
即
,
所以,因为
,所以
(*),设函数
,
因为当时,
是增函数,所以
至多有一解.
因为,所以方程(*)的解为
,
即,解得
.
设函数。
(1)如果,求函数
的单调递减区间;
(2)若函数在区间
上单调递增,求实数
的取值范围;
(3)证明:当时,
正确答案
(1)函数的单调减区间为.(2)
.(3)分析法
试题分析:首先求导数,
讨论得到当时,
,确定函数的单调减区间为
.
(2)注意讨论①当时,情况特殊;②当
时,令
,求驻点,讨论
时,得函数的增区间为
;
根据函数在区间
上单调递增,得到
,得出所求范围..
(3)利用分析法,转化成证明;
构造函数,
应用导数知识求解
试题解析:(1)函数的定义域为,
当时,
时,
,所以,函数的单调减区间为
.
(2)①当时,
,所以,函数的单调增区间为
;
②当时,令
,得
,
当时,得
,函数的增区间为
;
又因为,函数在区间
上单调递增,
所以,,得
,综上知,
.
(3)要证:只需证
只需证
设,
则 11分
由(1)知:即当时,
在
单调递减,
即时,有
, 12分
∴,所以
,即
是
上的减函数, 13分
即当,∴
,故原不等式成立。 14分
若,其中
.
(1)当时,求函数
在区间
上的最大值;
(2)当时,若
恒成立,求
的取值范围.
正确答案
(1);(2)
.
试题分析:本题主要考查导数的运算,利用导数研究函数的单调性,最值和不等式等基础知识,考查函数思想,分类讨论思想,考查综合分析和解决问题的能力.第一问,当时,函数解析式确定,并不是分段函数,这就降低了试题的难度,求导数,判断所求区间上函数的单调性,再求最值,第一问较简单;第二问,由于函数
是分段函数,所以根据函数定义域把所求区间从
断开,充分考查了分类讨论思想,求出每段范围内函数的最小值来解决恒成立问题.
试题解析:(1)当,
时,
,
∵,∴当
时,
,
∴函数在
上单调递增,
故.(4分)
(2)①当时,
,
,
∵,∴
,∴
在
上为增函数,
故当时,
;
②当时,
,
,
(ⅰ)当即
时,
在区间
上为增函数,
当时,
,且此时
;
(ⅱ)当,即
时,
在区间
上为减函数,在区间
上为增函数,
故当时,
,且此时
;
(ⅲ)当,即
时,
在区间
上为减函数,
故当时,
.
综上所述,函数在
上的最小值为
由,得
;由
,得无解;
,得无解;
故所求的取值范围是
.(12分)
(本小题满分13分)
已知函数
(Ⅰ)当时,求函数
的最大值;
(Ⅱ)当时,曲线
在点
处的切线
与
有且只有一个公共
点,求的值.
正确答案
(Ⅰ)时,
,
在
上
,在
上
,故
(Ⅱ)由题设知:切线
的方程为
,于是方程:
即
有且只有一个实数根;
设,得
;
①当时,
,
为增函数,符合题设;
②当时,有
得
在此区间单调递增,
;
在此区间单调递减,
;
在此区间单调递增,
;此区间存在零点,即得
不符合题设. 综上可得
.
略
(本小题满分12分)
已知,函数
在
处取得极值,曲线
过原点
和点
.若曲线
在点
处的切线
与直线
的夹角为
,且直线
的倾斜角
(Ⅰ)求
的解析式;(Ⅱ)若函数
在区间
上是增函数,求实数
的取值范围;(Ⅲ)若
、
,求证:
正确答案
(Ⅰ) (Ⅱ)
或
(Ⅲ)见解析
(Ⅰ)由已知
∴
∴
…(2分)
又且
∴
(舍去
)
∴……(4分)
(Ⅱ)令
即的增区间为
、
∵
在区间
上是增函数
∴或
则
或
………(8分)
(Ⅲ)令
或∵
∴在
上的最大值为4,最小值为0……(10分)
∴、
时,
…(12分)
(本小题满分14分)已知函数为实常数).
(I)当时,求函数
在
上的最小值;
(Ⅱ)若方程(其中
)在区间
上有解,求实数
的取值范围;
(Ⅲ)证明:(参考数据:
)
正确答案
(I);(Ⅱ)
;(Ⅲ) (略).
(Ⅰ)当时,
,
,令
,又
,
在
上单调递减,在
上单调递增.
当
时,
.
的最小值为
. ….4分
(Ⅱ) 在
上有解
在
上有解
在
上有解.令
,
,
令,又
,解得:
.
在
上单调递增,
上单调递减,
又.
.即
.故
.……9分
(Ⅲ)设,
由(I),,
.
.
.
.
构造函数,
当
时,
.
在
上单调递减,即
.
当
时,
.
.即
.
.
故. …14分
已知函数在
处取得的极小值是
.
(1)求的单调递增区间;
(2)若时,有
恒成立,求实数
的取值范围.
正确答案
(1)的单调递增区间为
和
.
(2).
(1),由题意
,
令得
的单调递增区间为
和
.
(2) ,当
变化时,
与
的变化情况如下表:
所以时,
.于是
在
上恒成立等价于
,求得
.
设函数f(x)=lnx-ax,g(x)=ex-ax,其中a为实数.
(1)若f(x)在(1,+∞)上是单调减函数,且g(x)在(1,+∞)上有最小值,求a的取值范围;
(2)若g(x)在(-1,+∞)上是单调增函数,试求f(x)的零点个数,并证明你的结论.
正确答案
(1) a∈(e,+∞).
(2) 当a≤0或a=e-1时,f(x)的零点个数为1,当0-1时,f(x)的零点个数为2. 证明见解析
解:(1)令f′(x)=-a=
<0,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x=ln a.当x
综上,有a∈(e,+∞).
(2)当a≤0时,g(x)必为单调增函数;当a>0时,令g′(x)=ex-a>0,
解得a
(ⅰ)当a=0时,由f(1)=0以及f′(x)=>0,得f(x)存在唯一的零点;
(ⅱ)当a<0时,由于f(ea)=a-aea=a(1-ea)<0,f(1)=-a>0,且函数f(x)在[ea,1]上的图象不间断,所以f(x)在(ea,1)上存在零点.另外,当x>0时,f′(x)=-a>0,故f(x)在(0,+∞)上是单调增函数,所以f(x)只有一个零点.
(ⅲ)当0-1时,令f′(x)=-a=0,解得x=a-1.当0
①当-ln a-1=0,即a=e-1时,f(x)有一个零点x=e.
②当-ln a-1>0,即0-1时,f(x)有两个零点.
实际上,对于0-1,由于f(e-1)=-1-ae-1<0,f(a-1)>0,且函数f(x)在[e-1,a-1]上的图象不间断,所以f(x)在(e-1,a-1)上存在零点.
另外,当x∈(0,a-1)时,f′(x)=-a>0,故f(x)在(0,a-1)上是单调增函数,所以f(x)在(0,a-1)上只有一个零点.
下面考虑f(x)在(a-1,+∞)上的情况.先证f(ea-1)=a(a-2-ea-1)<0.
为此,我们要证明:当x>e时,ex>x2.设h(x)=ex-x2,则h′(x)=ex-2x,再设l(x)=h′(x)=ex-2x,则l′(x)=ex-2.
当x>1时,l′(x)=ex-2>e-2>0,所以l(x)=h′(x)在(1,+∞)上是单调增函数.故当x>2时,h′(x)=ex-2x>h′(2)=e2-4>0,从而h(x)在(2,+∞)上是单调增函数.进而当x>e时,
h(x)=ex-x2>h(e)=ee-e2>0.即当x>e时,ex>x2.
综合(ⅰ),(ⅱ),(ⅲ),当a≤0或a=e-1时,f(x)的零点个数为1,当0-1时,f(x)的零点个数为2.
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