- 导数在研究函数中的应用
- 共24261题
已知函数.
(1)求的单调区间;
(2)当时,判断
和
的大小,并说明理由;
(3)求证:当时,关于
的方程:
在区间
上总有两个不同的解.
正确答案
(1)的单调递增区间为
,
,单调递减区间为
(2)当时,
.
(3)构造函数,然后借助于
在区间
、
分别存在零点,又由二次函数的单调性可知最多在两个零点,进而得到结论。
试题分析:(1)
当时可解得
,或
当时可解得
所以函数的单调递增区间为
,
,
单调递减区间为 3分
(2)当时,因为
在
单调递增,所以
当时,因为
在
单减,在
单增,
所能取得的最小值为
,
,
,
,所以当
时,
.
综上可知:当时,
. 7分
(3)即
考虑函数,
,
,
所以在区间
、
分别存在零点,又由二次函数的单调性可知:
最多存在两个零点,所以关于
的方程:
在区间
上总有两个不同的解 10分
点评:考查了导数在研究函数中的运用,以及利用函数与方程的思想的综合运用,属于难度题。
已知函数的导函数
为偶函数,且曲线
在点
处的切线的斜率为
.
(1)确定的值;
(2)若,判断
的单调性;
(3)若有极值,求
的取值范围.
正确答案
(1);(2)增函数;(3)
.
试题分析:(1)由
因为是偶函数,所以
,又曲线
在点
处的切线的斜率为
,所以有
,利用以上两条件列方程组可解
的值;
(2)由(1),,当
时,利用
的符号判断
的单调性;
(3)要使函数有极值,必须
有零点,由于
,所以可以对
的取值分类讨论,得到时满足条件的
的取值范围.
解:(1)对求导得
,由
为偶函数,知
,
即,因
,所以
又,故
.
(2)当时,
,那么
故在
上为增函数.
(3)由(1)知,而
,当
时等号成立.
下面分三种情况进行讨论.
当时,对任意
,此时
无极值;
当时,对任意
,此时
无极值;
当时,令
,注意到方程
有两根,
即有两个根
或
.
当时,
;又当
时,
从而
在
处取得极小值.
综上,若有极值,则
的取值范围为
.
已知函数,其中
且m为常数.
(1)试判断当时函数
在区间
上的单调性,并证明;
(2)设函数在
处取得极值,求
的值,并讨论函数
的单调性.
正确答案
(1)在区间上为增函数,证明见解析;(2)
,
在
上单调递减,在
单调递增.
试题分析:(1)首先求导函数,然后根据区间判断
的符号即可证明;(2)利用函数的极值点是导函数
的零点通过建立方程可求得
的值,然后再通过判断
的符号确定单调区间.
(1)当时,
,求导数得:
.
∵当时,
,∴
,
∴当时函数
在区间
上为增函数.
(2)求导数得:.
由是
的极值点得
,∴
.
于是,定义域为
,
,
显然函数在
上单调递增,且
,
因此当时,
;
时,
,
所以在
上单调递减,在
单调递增.
已知函数,当
时,
.
(1)若函数在区间
上存在极值点,求实数a的取值范围;
(2)如果当时,不等式
恒成立,求实数k的取值范围;
(3)试证明:.
正确答案
(1);(2)
;(3)证明过程详见解析.
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、利用导数求函数的极值与最值等数学知识,考查学生分析问题解决问题的能力、转化能力和计算能力.第一问,先对求导,利用
,
判断函数的单调区间,利用单调性的变化,判断有无极值;第二问,将已知的恒成立问题转化为
,即转化为求函数
的最小值问题,利用导数判断
的单调性,求出最小值;第三问,利用第二问的结论进行变形,得到类似所证结论的表达式
,通过式子的累加得到所证结论.
试题解析:(1)当x>0时,,有
;
所以在(0,1)上单调递增,在
上单调递减,
函数在
处取得唯一的极值.由题意
,且
,解得
所求实数的取值范围为
. 4分
(2)当时,
5分
令,由题意,
在
上恒成立
6分
令,则
,当且仅当
时取等号.
所以在
上单调递增,
. 8分
因此,
在
上单调递增,
.
所以.所求实数
的取值范围为
9分
(3)由(2),当时,即
,即
. 10分
从而. 12分
令,得
,
将以上不等式两端分别相加,得
14分
(本小题满分12分)已知函数=
在
处取得极值.
(1)求实数的值;
(2) 若关于的方程
在
上恰有两个不相等的实数根,求实数
的取值范围;
(3) 证明:.参考数据:
正确答案
解(1),由题意得,
是
的一个极值点,
∴,即
…… ………1分
(2) 由(1)得,∴
设,
则
当变化时,
的变化情况如下表:
当时,
,
,
∵方程在
上恰有两个不相等的实数根,
∴
(3)∵,
∴
设,则
当时,
函数
在
上是减函数,
∴
∴当时,
,
∴
∴原不等式成立.
略
已知函数.
(1)讨论f(x)在区间(0,1)上的单调性;
(2)当a∈[3,+∞)时,曲线上总存在相异的两点
,使得曲线
在点P,Q处的切线互相平行,求证:
.
正确答案
(1)见解析;
(2)见解析;
(1)由已知,
由得
.
因为,所以
,且所以在区间
上
;在区间
上
,
故在上
单调递减,在
上
单调递增.
(2)证明:由题意可得,当a∈[3,+∞)时,(
,且
)即
因为
,且
,所以
恒成立.
又,所以
.
整理得,a∈[3,+∞)
令,因为a∈[3,+∞)
所以在[3,+∞)上单调递减,即
在[3,+∞)上的最大值为
,所以
.
已知函数的图象与
的图象关于直线
对称。
(Ⅰ)若直线与
的图像相切, 求实数的值;
(Ⅱ)判断曲线与曲线
公共点的个数.
(Ⅲ)设,比较
与
的大小, 并说明理由.
正确答案
(Ⅰ)(Ⅱ)唯一公共点(Ⅲ)
(Ⅰ) 由题意知. ……………1分,设直线
与
相切与点
。∴
……………4分
(Ⅱ)证明曲线与曲线
有唯一公共点,过程如下。
,
∴曲线与曲线
只有唯一公共点
.……………8分
(Ⅲ) 解法一:∵
……………9分
令。
,且
∴,∴
∴ ……………14分
解法二:……………9分
以为主元,并将其视为
,构造函数
,则
,且
……………10分
∵且
,∴
在
上单调递增,
∴当时
,∴
在
上单调递增,
∴当时,
……………10分
∴ ……………14分
已知函数.
(Ⅰ)若,求
在点
处的切线方程;
(Ⅱ)求函数的极值点;
(Ⅲ)若恒成立,求
的取值范围.
正确答案
(Ⅰ);(Ⅱ)当
时,
的极小值点为
和
,极大值点为
;当
时,
的极小值点为
;当
时,
的极小值点为
;(Ⅲ)
.
试题分析:(Ⅰ)时,
,先求切线斜率
,又切点为
,利用直线的点斜式方程求出直线方程;(Ⅱ)极值点即定义域内导数为0的根,且在其两侧导数值异号,首先求得定义域为
,再去绝对号,分为
和
两种情况,其次分别求
的根并与定义域比较,将定义域外的舍去,并结合图象判断其两侧导数符号,进而求极值点;(Ⅲ)
即
,当
时,显然成立;当
时,
,当
时,去绝对号得
恒成立或
恒成立,转换为求右侧函数的最值处理.
试题解析:的定义域为
.
(Ⅰ)若,则
,此时
.因为
,所以
,所以切线方程为
,即
.
(Ⅱ)由于,
.
⑴ 当时,
,
,
令,得
,
(舍去),
且当时,
;当
时,
,
所以在
上单调递减,在
上单调递增,
的极小值点为
.
⑵ 当时,
.
① 当时,
,令
,得
,
(舍去).
若,即
,则
,所以
在
上单调递增;
若,即
, 则当
时,
;当
时,
,所以
在区间
上是单调递减,在
上单调递增,
的极小值点为
.
② 当时,
.
令,得
,记
,
若,即
时,
,所以
在
上单调递减;
若,即
时,则由
得
,
且
,
当时,
;当
时,
;当
时,
,
所以在区间
上单调递减,在
上单调递增;在
上单调递减.
综上所述,当时,
的极小值点为
和
,极大值点为
;
当时,
的极小值点为
;
当时,
的极小值点为
.
(Ⅲ)函数的定义域为
.由
,可得
…(*)
(ⅰ)当时,
,
,不等式(*)恒成立;
(ⅱ)当时,
,即
,所以
;
(ⅲ)当时,不等式(*)恒成立等价于
恒成立或
恒成立.
令,则
.令
,则
,
而,所以
,即
,
因此在
上是减函数,所以
在
上无最小值,
所以不可能恒成立.
令,则
,因此
在
上是减函数,
所以,所以
.又因为
,所以
.
综上所述,满足条件的的取值范围是
.
已知函数,
,
(1)若
,求函数
的极值;
(2)若函数在
上单调递减,求实数
的取值范围;
(3)在函数的图象上是否存在不同的两点
,使线段
的中点的横坐标
与直线
的斜率
之间满足
?若存在,求出
;若不存在,请说明理由.
正确答案
(1)极大值为0,无极小值;(2);(3)不存在.
试题分析:(1)先求函数定义域,然后求导,判断单调性,根据单调性求极值;(2)因为函数在
上单调递减,所以
对
恒成立,得到
,下面只需求出
的最大值就行;(3)先假设存在,设出点得到
,判断方程无根,所以不存在两点.
试题解析:(1)的定义域为
1分
, 2分
故,
单调递增;
,
单调递减, 3分
时,
取得极大值
,无极小值。 4分
(2),
,
若函数在
上单调递减,
则对
恒成立 5分
,只需
6分
时,
,则
,
, 7分
故,
的取值范围为
8分
(3)假设存在,不妨设,
9分
10分
由得
,整理得
11分
令,
, 12分,
∴在
上单调递增, 13分
∴,故
∴不存在符合题意的两点。 14分.
已知函数.
(1当 时,
与
)在定义域上单调性相反,求的
的最小值。
(2)当时,求证:存在
,使
的三个不同的实数解
,且对任意
且
都有
.
正确答案
(1) 1,(2)详见解析.
试题分析:(1)利用导数求函数单调性,注意考虑函数定义域. 两个函数的单调性可以从可以确定的函数入手.因为当
时,
;当
时,
对
恒成立,所以,
对
恒成立,所以,
在
上为增函数。根据
和
在定义域上单调性相反得,
在
上为减函数,所以
对
恒成立,即:
,所以
因为
,当且仅当
时,
取最大值
.所以
,此时
的最小值是
,-(2)运用函数与方程思想,方程有三个不同的解,实质就是函数
与
有三个不同的交点 ,由图像可知
在极大值与极小值之间. 证明不等式
,需从结构出发,利用条件消去a,b,将其转化为一元函数:
,从而根据函数
单调性,证明不等式.
解析:(1)因为 2分。
当时,
;当
时,
对
恒成立,
所以,对
恒成立,所以,
在
上为增函数。
根据和
在定义域上单调性相反得,
在
上为减函数,所以
对
恒成立,即:
,所以
因为
,当且仅当
时,
取最大值
.所以
,此时
的最小值是
, 6分
(2)因为当
时,
,且一元二次方程
的
,所以
有两个不相等的实根
8分
当时,
为增函数;
当时,
为减函数;
当时,
为增函数;
所以当时,
一定有3个不相等的实根
,
,
分别在内,不妨设
,因为
,所以
即
即
即所以
所以
,令
,则
由(1)知在
上为减函数,又
所以当,又
所以即
16分
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