- 导数在研究函数中的应用
- 共24261题
已知函数f(x)=x+-alnx (a∈R).
(1)讨论函数y=f(x)的单调区间;
(2)设g(x)=x2-2bx+4-ln2,当a=1时,若对任意的x1,x2∈[1,e](e是自然对数的底数),f(x1)≥g(x2),求实数b的取值范围.
正确答案
(1)因为f(x)=x+-alnx(x>0),所以f′(x)=1-
-
=
=
,
①若a=0,f(x)=x,f(x)在(0,+∞)上单调递减.
②若a>0,当x∈(0,2a)时,f′(x)<0,f(x)在(0,2a)上单调递减;当x∈(2a,+∞)时,f′(x)>0,f(x)在(2a,+∞)上单调递增.
③若a<0,当x∈(0,-a)时,f′(x)<0,f(x)在(0,-a)上单调递减;当x∈(-a,+∞)时,f′(x)>0,f(x)在(-a,+∞)上单调递增.
综上:①当a=0时,f(x)在(0,+∞)上单调递增.
②当a>0时,f(x)在(0,2a)上单调递减,在(2a,+∞)上单调递增.
③当a<0时,f(x)在(0,-a)上单调递减,在(-a,+∞)上单调递增.
(2)当a=1时,f(x)=x+-lnx(x>0).
由(1)知,若a=1,当x∈(0,2)时,f(x)单调递减,当x∈(2,+∞)时,f(x)单调递增,
所以f(x)min=f(2)=3-ln2.
因为对任意的x1,x2∈[1,e],都有f(x1)≥g(x2)成立,
所以问题等价于对于任意x∈[1,e],f(x)min≥g(x)恒成立,
即3-ln2≥x2-2bx+4-ln2对于任意x∈[1,e]恒成立,
即2b≥x+对于任意x∈[1,e]恒成立,
因为函数y=x+的导数y′=1-
≥0在[1,e]上恒成立,
所以函数y=x+在[1,e]上单调递增,所以(x+
)max=e+
,
所以2b≥e+,所以b≥
+
,
故实数b的取值范围为[+
,+∞).
设x=-1是f(x)=(x2+ax+b)e2-x(x∈R)的一个极值点,
(1)求a与b的关系式(用a表示b)并求f(x)的单调区间
(2)是否存在实数m,使得对任意a∈(-2,-1)及λ1λ2∈[-2,1]总有|f(λ1)-f(λ2)|<[(m+2)a+1]e3恒成立,若存在求出m的范围.若不存在,说明理由.
正确答案
(1)f'(x)=-[x2+(a-2)x+b-a]e2-x
由f'(-1)=0得b=2a-3…(2分)∴f(x)=(x2+ax+2a-3)e2-x
由于x=-1是f(x)的极值点,故x1≠x2,即a≠4
①当a<4时,x2>x1,故[-1,3-a]为f(x)的单调增区间;(-∞,-1]、[3-a,+∞)为f(x)
的单调减区间.…(4分)
②当a>4时,x2<x1,故[[3-a,-1]为f(x)的单调增区间;(-∞,3-a]、[-1,+∞)为f(x)的单调减区间…(6分)
(2)由-2<a<-1得4<3-a<5,从而知f(x)在[-2,-1]单调递减,在[-1,1]上单调递增,
f(x)的值域为[f(-1),max{f(-2),f(1)}]=[(a-2)e3,e4]…(8分)
假设存在实数m满足题设,依题意有:[(m+2)a+1]e3>e4-(a-2)e3恒成立,
即(m+3)a-e-1>0恒成立,…(12分)
令g(a)=(m+3)a-e-1,
则有,解得
,即m≤-4-e
故存在实数m∈(-∞,-4-e]满足题设.…(14分)
函数f(x)=lnx+ax存在与直线2x﹣y=0平行的切线,则实数a的取值范围是_________.
正确答案
试题分析:∵,∵函数f(x)=lnx+ax存在与直线2x﹣y=0平行的切线,
∴有解,即
有解,即
与
有交点,∴
,∴
.
规定其中
,
为正整数,且
=1,这是排列数
(
是正整数,
)的一种推广.
(Ⅰ) 求的值;
(Ⅱ)排列数的两个性质:①,②
(其中m,n是正整数).是否都能推广到
(
,
是正整数)的情形?若能推广,写出推广的形式并给予证明;若不能,则说明理由;
(Ⅲ)已知函数,试讨论函数
的零点个数.
正确答案
(1)-990
(2)①,②
(
)
(3)当时,函数
不存在零点,
当时,函数
有且只有一个零点,
当时,即函数
有且只有两个零点.
试题分析:解:(Ⅰ)
(Ⅱ)性质①、②均可推广,推广的形式分别是①,②
(
)
证明:①当时,左边
,右边
,等式成立;
当时,左边
因此,(
)成立.
②当时,左边
右边,等式成立;
当时,左边
=右边
因此,(
)成立.
(Ⅲ)
设函数,
则函数零点的个数等价于函数
与
公共点的个数.
的定义域为
令,得
∴当时,函数
与
没有公共点,即函数
不存在零点,
当时,函数
与
有一个公共点,即函数
有且只有一个零点,
当时,函数
与
有两个公共点,即函数
有且只有两个零点.
点评:主要是考查了函数零点的求解以及组合数和排列数公式的运用,属于中档题。
已知函数;
(1)若在
上单调递增,在
上单调递减,在
上单调递增,求实数
的值;
(2)当时,求证:当
时,
.
正确答案
(1) ;(2)分析法。
试题分析:
,要证
,即证
,
令,
,
,
在
,
点评:中档题,本题属于导数应用中的基本问题,证明不等式,往往通过构造函数,确定函数的最值,达到证明目的。本题利用分析法,将问题做了进一步的转化,实现了化难为易。
(本小题满分14分)已知函数.
(1)求的导数
;
(2)求证:不等式上恒成立;
(3)求的最大值.
正确答案
见解析
(1).
(2) 由(1)知,其中
令
,对
求导数得
.
= 在
上恒成立.故
即
在
上为增函数,故
进而知
在
上为增函数,故
,
当时,
显然成立.
于是有在
上恒成立.
(3) 由(2)可知
在
上恒成立. 则
在
上恒成立.即
在
单增, 于是
. (本小題满分12分)
已知函数的图象过点P( 1,2),且在点P处的切线与直线x-3y=0垂直.
(2) 若,试求函数f(x)的单调区间;
(3) 若a>0,b>0且(,m),(n,
)是f(x)的单调递
增区间,试求n-m-2c的范围
正确答案
略
(本小题满分14分)设函数(a、b、c、d∈R)图象关于原点对称,且x=1时,
取极小值
.
(Ⅰ)求函数的解析式;
(Ⅱ)若对任意的,恒有
成立,求
的取值范围;
(Ⅲ)当时,函数
图象上是否存在两点,使得过此两点处的切线互相垂直?试证明你的结论;
(IV)设表示的曲线为G,过点
作曲线G的切线
,求
的方程.
正确答案
(Ⅰ) (Ⅱ)
(IV)
(Ⅰ)∵对任意实数,
∴,
即恒成立,
,
,
时,
取极小值
,解得
, ∴所求的函数解析式即为
; ……4分
(Ⅱ)由已知,
, ∴在区间
上的最小值为
,
依题意恒成立,∴
,
解得即为所求的范围; …………7分
(Ⅲ)假设图象上存在两点、
,使得过此两点处的切线互相垂直,
则由知两点处的切线斜率分别
,
且,
、
,
,矛盾,故假设不成立,
∴当时,图象上不存在这样的两点使结论成立; …………10分
(IV)设切点为P,切线方程则为
,
且,消去
得
,
∴,∴
,
,
即切点为(3,6),∴所求的切线方程为; …………14分
某商场从生产厂家以每件20元购进一批商品,若该商品零售价定为元,则销售量
(单位:件)与零售价
(单位:元)有如下关系:
,问该商品零售价定为多少元时毛利润
最大,并求出最大毛利润.(毛利润
销售收入
进货支出)
正确答案
零售价定为每件元时,有最大毛利润为
元.
试题分析:根据题意可知,毛利润销售收入
进货支出,则毛利润
与零售价
的函数关系为
,再利用导数求出函数
的最大值.
试题解析:由题意知
.
令,得
或
(舍).
此时.
因为在附近的左侧
,右侧
,
是极大值.
根据实际意义知,是最大值,即零售价定为每件
元时,有最大毛利润为
元.
已知函数在
处的切线与
轴平行.
(1)求的值和函数
的单调区间;
(2)若函数的图象与抛物线
恰有三个不同交点,求
的取值范围.
正确答案
(1);函数
的单调递增区间为
;
的单调递减区间为
;(2)
的取值范围
.
试题分析:(1)首先求函数的导数,由已知条件函数
在
处的切线与
轴平行,解方程
可得
的值;解不等式
可得函数
的单调递增区间,解不等式
可得函数
的单调递减区间为;(2) 令
,则由题意等价于
有三个不同的根,即
的极小值为小于0,且
的极大值为大于0.因此利用导数求函数
的极大极小值,列不等式组并求解即得
的取值范围.
试题解析:(1), (2分)
由,解得
. (3分)
则,
故的单调递增区间为
;
的单调递减区间为
.
(判断过程给两分) (7分)
(2)令, (8分)
则原题意等价于有三个不同的根.
∵, (9分)
∴在
上递增,在
上递减. (10分)
则的极小值为
,且
的极大值为
,
解得.
的取值范围
. (13分)
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