- 导数在研究函数中的应用
- 共24261题
如图,△OAB是边长为2的正三角形,记△OAB位于直线左侧的图形的面积为
,则
(1)函数的解析式为_______;
(2)函数的图像在点P(t0,f(t0))处的切线的斜率为
,则t0=____________.
正确答案
(1);(2)
或
.
试题分析:(1)由题意,当时,
;当
时,
,故函数函数
的解析式为
。
(2)当时,
,故
;当
时,
,解得
,综上所述,
或
.
已知函数图像上一点
处的切线方程为
(1)求
的值;(2)若方程
在区间
内有两个不等实根,求
的取值范围;(3)令
如果
的图像与
轴交于
两点,
的中点为
,求证:
正确答案
(1) a=2,b=1. (2) (3)详见解析.
试题分析:(1)利用导数几何意义,函数在点处的导数值为切线的斜率,即
,又
,所以可得a=2,b=1. (2)利用函数与方程思想,即研究函数
图像与直线
有两个不同的交点,因为
,所以当x∈
时,
, f(x)是增函数;当x∈
时,
, f(x)是减函数.且
,所以
(3)正难则反,假设
这样从等量关系进行逻辑推理,先列出等量关系
,五个未知数,四个方程,应建立函数关系,关键是消元,观察可知应消去
,得
,转化为
,这是关于
的一元函数
,利用导数可研究其单调性
>0,故
,即方程无解,假设不成立.
试题解析:解:(1),
,
.
∴,且
.解得a=2,b=1. . (4分)
(2),设
,
则,令
,得x=1(x=-1舍去).
当x∈时,
, h(x)是增函数;当x∈
时,
, h(x)是减函数.
则方程在
内有两个不等实根的充要条件是
解得
. (8分)
(3),
.假设结论
成立,
则有,①-②,得
.
∴.由④得
,于是有
,∴
,
即.⑤ 令
,
(0<t<1),则
>0.
∴在0<t<1上是增函数,有
,∴⑤式不成立,与假设矛盾.
∴. (12分)
(2011•浙江)设函数f(x)=(x﹣a)2lnx,a∈R
(1)若x=e为y=f(x)的极值点,求实数a;
(2)求实数a的取值范围,使得对任意的x∈(0,3e],恒有f(x)≤4e2成立.
注:e为自然对数的底数.
正确答案
(1)a=e,或a=3e (2)
(1)求导得f′(x)=2(x﹣a)lnx+=(x﹣a)(2lnx+1﹣
),
因为x=e是f(x)的极值点,
所以f′(e)=0
解得a=e或a=3e.
经检验,a=e或a=3e符合题意,
所以a=e,或a=3e
(2)①当0<x≤1时,对于任意的实数a,恒有f(x)≤0<4e2成立
②当1<x≤3e时,,由题意,首先有f(3e)=(3e﹣a)2ln3e≤4e2,
解得
由(1)知f′(x)=2(x﹣a)lnx+=(x﹣a)(2lnx+1﹣
),
令h(x)=2lnx+1﹣,则h(1)=1﹣a<0,
h(a)=2lna>0且h(3e)=2ln3e+1﹣≥2ln3e+1﹣
=2(ln3e﹣
)>0
又h(x)在(0,+∞)内单调递增,所以函数h(x)在在(0,+∞)内有唯一零点,记此零点为x0
则1<x0<3e,1<x0<a,从而,当x∈(0,x0)时,f′(x)>0,
当x∈(x0,a)时,f′(x)<0,
当x∈(a,+∞)时,f′(x)>0,即f(x)在(0,x0)内是增函数,
在(x0,a)内是减函数,在(a,+∞)内是增函数
所以要使得对任意的x∈(0,3e],恒有f(x)≤4e2成立只要有
有h(x0)=2lnx0+1﹣=0得a=2x0lnx0+x0,将它代入
得4x02ln3x0≤4e2
又x0>1,注意到函数4x2ln3x在(1,+∞)上是增函数故1<x0≤e
再由a=2x0lnx0+x0,及函数2xlnx+x在(1,+∞)上是增函数,可得1<a≤3e
由f(3e)=(3e﹣a)2ln3e≤4e2解得,
所以得
综上,a的取值范围为
已知函数,
(
,
).
(1)判断曲线在点(1,
)处的切线与曲线
的公共点个数;
(2)当时,若函数
有两个零点,求
的取值范围.
正确答案
(1)当△>时,即
或
时,有两个公共点;
当△=时,即
或
时,有一个公共点;
当△<时,即
时,没有公共点 .
(2)当时,函数
有两个零点.
试题分析:(1)求导数得切线的斜率,由直线方程的点斜式,得到曲线在点(1,)处的切线方程为
;
由,利用一元二次方程根的判别式讨论得解.
(2)为讨论=
的零点,
令得到
,
因此可令,利用导数知识,讨论起最大值、最小值即得所求.
试题解析:(1),所以斜率
2分
又,曲线在点(1,
)处的切线方程为
3分
由 4分
由△=可知:
当△>时,即
或
时,有两个公共点;
当△=时,即
或
时,有一个公共点;
当△<时,即
时,没有公共点 7分
(2)=
,
由得
8分
令,则
当,由
得
10分
所以,在
上单调递减,在
上单调递增
因此, 11分
由,
比较可知
所以,当时,函数
有两个零点. 14分
已知函数,曲线
在点
处的切线与
轴交点的横坐标为
.
(1)求;
(2)证明:当时,曲线
与直线
只有一个交点.
正确答案
(1);(2)详见解析.
试题分析:(1),由导数的几何意义得
,故切线方程为
,将点
代入求
;(2)曲线
与直线
只有一个交点转化为函数
有且只有零点.一般思路往往利用导数求函数的单调区间和极值点,从而判断函数大致图象,再说明与
轴只有一个交点.本题首先入手点为
,当
时,
,且
,
,所以
在
有唯一实根.只需说明当
时无根即可,因为
,故只需说明
,进而转化为求函数
的最小值问题处理.
(1),
.曲线
在点
处的切线方程为
.由题设得,
,所以
.
(2)由(1)得,.设
.由题设得
.当
时,
,
单调递增,
,
,所以
在
有唯一实根.当
时,令
,则
.
,
在
单调递减;在
单调递增.所以
.所以
在
没有实根,综上,
在
上有唯一实根,即曲线
与直线
只有一个交点.
已知函数.
(I)求函数的单调递减区间;
(II)若在
上恒成立,求实数
的取值范围;
(III)过点作函数
图像的切线,求切线方程
正确答案
(I);(II)
;(III)
.
试题分析:(I)本题函数式是一个乘积的形式.求函数的单调递减区间,令导函数小于零,可求得x的范围,本小题两个知识点要注意.首先是定义域x>0;其次是含对数的不等式的解法.(II)关于恒成立的问题通过整理后用分离变量较好,最小值在
的定义域上,通过求导可知函数的单调性即可求出函数g(x)的最大值.本小题涉及对数函数的求导和分式函数的求导,要认真对待.(III)
求函数的切线,首先判断该点有没有在函数图像上.通过分析A点不在函数图像上.通过假设切点的坐标.求出在切点的切线的斜率,通过A点和切点再算一次斜率即可得一个等式.通过研究该等式的解的情况即可得切线的方程.本小题要具备估算的能力.含对数的函数要关注定义域的范围,通过求导了解函数的图像的走向是解题的关键.
试题解析:(Ⅰ)得
2分
函数
的单调递减区间是
; 4分
(Ⅱ)即
设则
6分
当时
,函数
单调递减;
当时
,函数
单调递增;
最小值
实数
的取值范围是
; 7分
(Ⅲ)设切点则
即
设,当
时
是单调递增函数 10分
最多只有一个根,又
由得切线方程是
. 12分
已知函数
(1)函数在区间
上是增函数还是减函数?证明你的结论;
(2)当时,
恒成立,求整数
的最大值;
(3)试证明:(
)
正确答案
(1)在区间
上是减函数;(2)
;(3)详见解析
试题分析:(1)求导即可知,在区间
上是减函数;(2)将
代入
得
在
上恒成立,令
,则
下面利用导数求出
的最小值即可;(3)待证不等式的左边是积的形式,而右边是底数为
的一个幂
,故考虑两边取自然对数,即原不等式转化为:
注意用(2)题的结果 由(2)可得:
对照所要证明的不等式可知,需令
,由此可得:
即
试题解析:(1)由题 (3分)
故在区间
上是减函数 (4分)
(2)当时,
在
上恒成立,取
,则
, (6分)
再取则
(7分)
故在
上单调递增,
而, (8分)
故在
上存在唯一实数根
,
故时,
时,
故故
(9分)
(3)由(2)知:
令,
所以
即 14分
已知函数.
(Ⅰ)若,且对于任意
恒成立,试确定实数
的取值范围;
(Ⅱ)设函数,
求证:
正确答案
(Ⅰ)(Ⅱ)详见解析
试题分析:(Ⅰ)是偶函数,只需研究
对任意
成立即可,即当
时
(Ⅱ)观察结论,要证,即证
,变形可得
,
可证.问题得以解决.
试题解析:(Ⅰ)由可知
是偶函数.
于是对任意
成立等价于
对任意
成立. (1分)
由得
.
①当时,
.
此时在
上单调递增. 故
,符合题意.(3分)
②当时,
.
当变化时
的变化情况如下表: (4分)
由此可得,在上,
.
依题意,,又
.
综合①,②得,实数的取值范围是
. (7分)
(Ⅱ),
又,
(10分)
,
(12分)
由此得:
故成立. (14分).
已知,其中e为自然对数的底数.
(1)若是增函数,求实数
的取值范围;
(2)当时,求函数
上的最小值;
(3)求证:.
正确答案
(1)实数的取值范围是
.
(2)当时,
;
当时,
;
当时,
.
(3)见解析.
试题分析:(1)由题意知在
上恒成立.
根据,知
在
上恒成立,即
在
上恒成立. 只需求
时,
的最大值.
(2)当时,则
.
根据,
分别得到
的增区间为(2,+∞),减区间为(-∞,0),(0,2). 因为
,所以
,
因此,要讨论①当,即
时,②当
,即
时,③当
时等三种情况下函数的最小值.
(3)由(2)可知,当时,
,从而
可得 ,
故利用
(1)由题意知在
上恒成立.
又,则
在
上恒成立,
即在
上恒成立. 而当
时,
,所以
,
于是实数的取值范围是
. 4分
(2)当时,则
.
当,即
时,
;
当,即
时,
.
则的增区间为(2,+∞),减区间为(-∞,0),(0,2). 6分
因为,所以
,
①当,即
时,
在[
]上单调递减,
所以
②当,即
时,
在
上单调递减,
在上单调递增,所以
③当时,
在[
]上单调递增,所以
.
综上,当时,
;
当时,
;
当时,
. 9分
(3)由(2)可知,当时,
,所以
可得 11分
于是
14分
已知函数(
).
(1)求函数的单调区间;
(2)函数在定义域内是否存在零点?若存在,请指出有几个零点;若不存在,请说明理由;
(3)若,当
时,不等式
恒成立,求a的取值范围.
正确答案
(1)当时,函数
的单调增区间为
;当
时,函数
的单调增区间为
,单调减区间为
;(2)当
时,函数
有两个不同的零点;当
时,函数
有且仅有一个零点;当
时,函数
没有零点;(3)
的取值范围是
.
试题分析:(1)首先求导:,再根据导数的符号确定其单调性.
时,函数
单调递增;
时,函数
单调减;(2)首先分离参数.由
,得
.令
(
),下面就利用导数研究函数
性质,然后结合图象便可得知
的零点的个数;(3)注意
是一个确定的函数,为了弄清
何时成立,首先弄清
与
的大小关系,然后利用(1)题的结果即可知道,
取何值时
在
上恒成立.
(1)由,则
.
当时,对
,有
,所以函数
在区间
上单调递增;
当时,由
,得
;由
,得
,
此时函数的单调增区间为
,单调减区间为
.
综上所述,当时,函数
的单调增区间为
;
当时,函数
的单调增区间为
,单调减区间为
. 4分
(2)函数的定义域为
,由
,得
(
), 5分
令(
),则
, 6分
由于,
,可知当
,
;当
时,
,
故函数在
上单调递减,在
上单调递增,故
. 7分
又由(1)知当时,对
,有
,即
,
(随着的增长,
的增长速度越越快,会超过并远远大于
的增长速度,而
的增长速度则会越越慢.则当
且
无限接近于0时,
趋向于正无穷大.)
当时,函数
有两个不同的零点;
当时,函数
有且仅有一个零点;
当时,函数
没有零点. 9分
(3)由(2)知当时,
,故对
,
先分析法证明:,
. 10分
要证,
,
只需证,
即证,
构造函数,则
,
故函数在
单调递增,所以
,则
成立. 12分
当时,由(1),
在
单调递增,则
在
上恒成立;
当时,由(1),函数
在
单调递增,在
单调递减,
故当时,
,所以
,则不满足题意.
所以满足题意的的取值范围是
. 14分
扫码查看完整答案与解析