- 导数在研究函数中的应用
- 共24261题
已知函数,
为自然对数的底,
(1)求的最值;
(2)若关于方程
有两个不同解,求
的范围.
正确答案
(Ⅰ);(Ⅱ)
.
试题分析:(1)利用导数即可求得的最值;
(2)联系(1)题,可将变形为
,这样等式左边即为
时的
,右边又看作一个函数
,将两个函数的图象作出来,结合图象可知,要使得这个方程有两个不同解,只需
.
试题解析:(1),定义域为
,
,令
,解得
.
当时,
;当
时,
,所以
;
(2)由(1)可知在
时,取得最大值
,
,
令,要让方程有两个不同解,结合图像可知:
,
即,解得
.
已知函数.
(1)若在
上恒成立,求m取值范围;
(2)证明:(
).
(注:)
正确答案
(1);(2)证明过程详见解析.
试题分析:本题考查导数的应用、不等式、数列等基础知识,考查思维能力、运算能力、分析问题与解决问题的能力和创新意识,考查函数、转化与化归、分类讨论、特殊与一般等数学思想方法.第一问,将在
上恒成立,转化为
恒成立,设出新函数
,求导数,判断导数的正负,确定函数的单调性,但是导数中含参数,所以需讨论方程的根
与1的大小;第二问,借助第一问的结论,取
,即可得到所证不等式左边的形式,令
,累加得,得出左边的式子,右边利用题中题供的公式化简.
试题解析:(1)令在
上恒成立
当时,即
时
在
恒成立.
在
上递减.
原式成立.
当即
时
不能恒成立.
综上: 6分
(2) 由 (1) 取有
令
∴化简证得原不等式成立. 12分
已知函数,
的图象经过
和
两点,如图所示,且函数
的值域为
.过该函数图象上的动点
作
轴的垂线,垂足为
,连接
.
(I)求函数的解析式;
(Ⅱ)记的面积为
,求
的最大值.
正确答案
(I);(II)三角形面积的最大值为16.
试题分析:(I)用待定系数法.由抛物线的对称性及题设可知,函数的对称轴为
,顶点为
.
将顶点坐标及点(0,0),(0,6)的坐标代入解析式得关于a,b,c方程组,解此方程组,便可得 的解析式.
(II)用三角形面积公式求得三角形的面积与t之间的函数关系式,然后利用导数可求得的面积为
,求
的最大值.
试题解析:(I)由已知可得函数的对称轴为
,顶点为
. 2分
方法一:由
得 5分
得 6分
方法二:设 4分
由,得
5分
6分
(II) 8分
9分
列表得:
11分
由上表可得时,三角形面积取得最大值
即 13分
若函数,
(Ⅰ)当时,求函数
的单调增区间;
(Ⅱ)函数是否存在极值.
正确答案
(1)函数的单调增区间为
(2)当时,函数
存在极值;当
时,函数
不存在极值
试题分析:解:(1)由题意,函数的定义域为
2分
当时,
,
3分
令,即
,得
或
5分
又因为,所以,函数
的单调增区间为
6分
(2) 7分
解法一:令,因为
对称轴
,所以只需考虑
的正负,
当即
时,在(0,+∞)上
,
即在(0,+∞)单调递增,
无极值 10分
当即
时,
在(0,+∞)有解,所以函数
存在极值.…12分
综上所述:当时,函数
存在极值;当
时,函数
不存在极值.…14分
解法二:令即
,记
当即
时,
,
在(0,+∞)单调递增,无极值 9分
当即
时,解
得:
或
若则
,列表如下:
由上表知:时函数
取到极小值,即
函数
存在极小值。 11分
若,则
,
在(0,+∞)单调递减,不存在极值。 13分
综上所述,当时,函数
存在极值,当
时。函数
不存在极值 14分
点评:主要是考查了导数在研究函数中的运用,判定函数单调性以及函数极值,属于基础题。
已知函数,
。
(1)求函数在
上的值域;
(2)若,对
,
恒成立,
求实数的取值范围
正确答案
(1),(2)
.
试题分析:(1)利用导数求值域,分四步,第一明确定义域:,第二求导数零点:
,令
,得
,第三列表分析单调性:
第四根据区间端点及极值点确定值域:,又
,所以函数
的值域为
,(2)恒成立问题,一般转化为最值问题:
.而
,
,由于
,故当
时,
,所以
所以
在
上恒成立,设
,
,令
得
,又
>
,所以
,所以
.
试题解析:(1),令
,得
,
所以,又
,所以函数
的值域为
6分
(2)依题意, 8分
而,
,由于
,故当
时,
,
所以, 10分
所以在
上恒成立,设
,
,令
得
, 12分
又>
,所以
, 14分
所以 16分
已知函数f(x)= (a∈R).
(1)求f(x)的极值;
(2)若函数f(x)的图象与函数g(x)=1的图象在区间(0,e2]上有公共点,求实数a的取值范围.
正确答案
(1)f(x)在x=e1-a处取得极大值,f(x)极大值=f(e1-a)=ea-1,无极小值
(2)[1,+∞)
(1)f(x)的定义域为(0,+∞),f′(x)=,
令f′(x)=0得x=e1-a,
当x∈(0,e1-a)时,f′(x)>0,f(x)是增函数;
当x∈(e1-a,+∞)时,f′(x)<0,f(x)是减函数,
∴f(x)在x=e1-a处取得极大值,f(x)极大值=f(e1-a)=ea-1,无极小值.
(2)①当e1-a
由(1)知f (x)在(0,e1-a)上是增函数,在(e1-a,e2]上是减函数,
∴f(x)max=f(e1-a)=ea-1,
又当x=e-a时,f(x)=0,
当x∈(0,e-a]时,f(x)<0;当x∈(e-a,e2]时,f(x)>0;
∵f(x)的图象与g(x)=1的图象在(0,e2]上有公共点,
∴ea-1≥1,解得a≥1,又a>-1,所以a≥1.
②当e1-a≥e2时,即a≤-1时,f(x)在(0,e2]上是增函数,
∴f(x)在(0,e2]上的最大值为f(e2)=,
所以原问题等价于≥1,解得a≥e2-2.
又a≤-1,所以此时a无解.
综上,实数a的取值范围是[1,+∞).
已知,过
可作曲线
的三条切线,则
的取值范围是 .
正确答案
试题分析:因为,设切点为
所以
由题意得,关于
的方程
有三个不同的解,令
由
得
或
由图像知
只有在
和
之间时,才存在三个不同的根,因为
所以
已知函数(
为自然对数的底)
(1)求的最小值;
(2)设不等式的解集为
,且
,求实数
的取值范围.
正确答案
(1);(2)
.
试题分析:(1)先求导函数
,然后根据函数的单调性研究函数的极值点,连续函数
在区间
内只有一个极值,那么极小值就是其最小值;
(2)根据不等式的解集为
,且
,可转化成对任意的
,不等式
恒成立.即
对任意的
恒成立,分离参数得
,令
,利用导数研究
的最小值,使
即可.
试题解析:(1)令
,解得
;令
,解得
.
从而在内单调递减,
内单调递增.所以
,
.
(2)因为不等式的解集为
,且
,
所以,对任意的,不等式
恒成立,
由得
.当
时, 上述不等式显然成立,故只需考虑
的情况.
将变形得
,令
,
.
令,解得
;令
,解得
从而在
内单调递减,在
内单调递增.所以,当
时,
取得最小值
,从而所求实数的取值范围是
.
已知函数,
,其中
为常数,
,函数
和
的图像在它们与坐标轴交点处的切线分别为
、
,且
.
(1)求常数的值及
、
的方程;
(2)求证:对于函数和
公共定义域内的任意实数
,有
;
(3)若存在使不等式
成立,求实数
的取值范围.
正确答案
(1),所以直线
的方程为
,直线
的方程为
;
(2)详见解析;(3)实数的取值范围是
.
试题分析:(1)先确定函数、
的图象与坐标轴的交点,利用相应的图象在交点处的切线平行列出有关
的方程求解出
的值,然后在确定两个函数图象与坐标轴的交点,利用导数求出直线
、
的方程;
(2)利用的性质,引入函数
,从而将
化为
,构造新函数
,
,问题转换为
进行处理;(3)将等价转化为
,构造新函数
,将问题转化为
进行处理,结合导数来求函数
的最小值,在判断导数的符号时,可以结合基本不等式来处理.
试题解析:(1)对于函数而言,
,函数
的定义域为
,
故函数与
轴无交点,因此函数
与
轴有交点,
令,解得
,
,
,
,
,即函数
的图象与
轴无交点,与
轴有交点,
且,
,
由题意知,,即
,解得
,因为
,所以
,
,
,
,
,
,
,
所以直线的方程为
,即
,
直线的方程为
,即
;
(2)函数与
的公共定义域为
,
在同一坐标系中画出函数,
和函数
的图象,易知当
时,
,
,
令,
,其中
,
,故函数
在
上单调递增,所以
,
,令
,解得
,
当时,
,当
时,
,
故函数在
处取得极小值,亦即最小值,即
,
,
,证毕!
(3)问题等价于“存在使得
成立”
“存在
使得
成立”,其中
,
令,则有
,则函数
的定义域为
,
,故函数
在
上单调递减,所以
,
因此,故实数
的取值范围是
.
已知函数.
(1)试问的值是否为定值?若是,求出该定值;若不是,请说明理由;
(2)定义,其中
,求
;
(3)在(2)的条件下,令.若不等式
对
且
恒成立,求实数
的取值范围.
正确答案
试题分析:(1)根据函数解析式的特点直接代入计算的值;(2)利用(1)中条件
的条件,并注意到定义
中第
项与倒数第
项的和
这一条件,并利用倒序相加法即可求出
的表达式,进而可以求出
的值;(3)先利用
和
之间的关系求出数列
的通项公式,然后在不等式
中将
与含
的代数式进行分离,转化为
恒成立的问题进行处理,最终利用导数或作差(商)法,通过利用数列
的单调性求出
的最小值,最终求出实数
的取值范围.
试题解析:(1)的值为定值2.
证明如下:
.
(2)由(1)得.
令,则
.
因为①,
所以②,
由①+②得,所以
.
所以.
(3)由(2)得,所以
.
因为当且
时,
.
所以当且
时,不等式
恒成立
.
设,则
.
当时,
,
在
上单调递减;
当时,
,
在
上单调递增.
因为,所以
,
所以当且
时,
.
由,得
,解得
.
所以实数的取值范围是
.
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