- 导数在研究函数中的应用
- 共24261题
设函数.
(1)求的单调区间;
(2)当时,若方程
在
上有两个实数解,求实数
的取值范围;
(3)证明:当时,
.
正确答案
(1)时,在
上是增函数;
时,在
上单调递增,在
上单调递减.(2)
,(3)详见解析
试题分析:(1)求函数单调区间,首先明确定义域,再求导,由于含有参数,需分类讨论根的情况.
时,
,所以
在
上是增函数.当
时,由
,所以
在
上单调递增,在
上单调递减.(2)本题考查函数与方程思想,实际研究直线
与函数
图像交点有两个的情况,由(1)知
在
上单调递增,在
上单调递减,且
,所以当
时,方程
有两解.(3)本题关键在于构造函数,首先将两变量分离,这要用到取对数,即
因此只需证
,即证
为单调减函数,可利用导数
,再结合(1)的结论,可证.
试题解析:(1).
①时,
,∴
在
上是增函数. 1分
②当时,由
,由
,
∴在
上单调递增,在
上单调递减. 4分
(2)当时,由(1)知,
在
上单调递增,在
上单调递减,
又, 6分
∴.
∴当时,方程
有两解. 8分
(3)∵.∴要证:
只需证
只需证:.
设, 10分
则.
由(1)知在
单调递减, 12分
∴,即
是减函数,而
.
∴,故原不等式成立. 14分
已知函数.
(Ⅰ)求函数的单调区间;
(Ⅱ)记函数的最小值为
,求证:
.
正确答案
(Ⅰ)的单调递增区间为
;
的单调递减区间为
;
(Ⅱ)详见解析
试题分析:(Ⅰ)先求导,再令导数等于0,讨论导数的正负得函数的增减区间。(Ⅱ)由(Ⅰ)知,的最小值
.令
还是先求导再令导数等于0,讨论导数的正负得函数
的单调区间,从而可求得此函数的最值。
试题解析:解:
的定义域为
.
. 2分
令,解得
或
(舍).
当在
内变化时,
的变化情况如下:
由上表知,的单调递增区间为
;
的单调递减区间为
.
5分
(Ⅱ)由(Ⅰ)知,的最小值
. 6分
令,则
.
令,解得
. 8分
当在
内变化时,
的变化情况如下:
所以函数的最大值为
,即
.
因为,所以
. 11分
已知函数(
、
为常数),在
时取得极值.
(1)求实数的取值范围;
(2)当时,关于
的方程
有两个不相等的实数根,求实数
的取值范围;
(3)数列满足
(
且
),
,数列
的前
项和为
,
求证:(
,
是自然对数的底).
正确答案
(1)且
;(2)
;(3)详见解析.
试题分析:(1)求实数的取值范围,因为函数
在
时取得极值,故
在
有定义,得
,可对函数
求导得,
,则
是
的根,这样可得
的关系是,再由
的范围可求得
的取值范围;(2)当
时,关于
的方程
有两个不相等的实数根,求实数
的取值范围,当
时,由
得
,代入得
,对
求导,判断单调性,即可得函数
的最小值;(3)求证:
,即证
,因此需求出数列
的通项公式及前
项和为
,由数列
满足
(
且
),
,得
,即
,可求得
,它的前
项和为
不好求,由此可利用式子中出现
代换
,由(2)知
,令
得,
,
取
,叠加可证得结论.
试题解析:(1) ∵
在
有定义 ∴
∴是方程
的根,且不是重根
∴ 且
又 ∵
∴
且
4分
(2)时
即方程
在
上有两个不等实根
即方程在
上有两个不等实根
令
∴在
上单调递减,在
上单调递增
当时,
且当
时,
∴当时,方程
有两个不相等的实数根 8分
(3) ∴
∴
∴
∴ 10分
由(2)知
代 得
即
∴
累加得
即 ∴
得证 14分
已知函数.
(1)当时,求函数
的单调区间;
(2)若函数在区间
上为减函数,求实数
的取值范围;
(3)当时,不等式
恒成立,求实数
的取值范围.
正确答案
(1)增区间,减区间
;(2)
;(3)
.
试题分析:(1)将代入函数解析式,直接利用导数求出函数
的单调递增区间和递减区间;(2)将条件“
在区间
上为减函数”等价转化为“不等式
在区间
上恒成立”,结合参数分离法进行求解;(3)构造新函数
,将“不等式
在区间
上恒成立”等价转化为“
”,利用导数结合函数单调性围绕
进行求解,从而求出实数
的取值范围.
试题解析:(1)当时,
,
,
解得
;解
得
,
故的单调递增区间是
,单调递减区间是
;
(2)因为函数在区间
上为减函数,
所以对
恒成立,
即对
恒成立,
;
(3)因为当时,不等式
恒成立,
即恒成立,设
,
只需即可
由,
①当时,
,
当时,
,函数
在
上单调递减,故
成立;
②当时,令
,因为
,所以解得
,
(i)当,即
时,在区间
上
,
则函数在
上单调递增,故
在
上无最大值,不合题设;
(ii)当时,即
时,在区间
上
;在区间
上
.
函数
在
上单调递减,在区间
单调递增,同样
在
无最大值,不满足条件;
③当时,由
,故
,
,
故函数在
上单调递减,故
成立
综上所述,实数的取值范围是
.
已知函数.
(I)讨论的单调性;
(Ⅱ)若在(1,+
)恒成立,求实数a的取值范围.
正确答案
(I)当时,
在
上是增函数.在
上是减函数.当
时,
在
上是增函数.(II)
.
试题分析:(I)首先应明确函数的定义域为
,
其次求导数,讨论①当时,②当
时,
导函数值的正负,求得函数的单调性.
(II)注意到,即
,构造函数
,研究其单调性
在
为增函数,从而由
,得到
.
试题解析:(I)函数的定义域为
,
由于
①当,即
时,
恒成立,
所以在
上都是增函数;
②当,即
时,
由得
或
,
又由得
,
所以在
上是增函数.在
上是减函数.
综上知当时,
在
上是增函数.在
上是减函数.
当时,
在
上是增函数.
(II),即
,因为
,
所以
令,则
在上,
,得
,即
,
故在
为增函数,
,
所以.
已知函数是定义在
上的奇函数,当
时,
(其中e是自然界对数的底,
)
(1)求的解析式;
(2)设,求证:当
时,且
,
恒成立;
(3)是否存在实数a,使得当时,
的最小值是3 ?如果存在,求出实数a的值;如果不存在,请说明理由。
正确答案
(1);(2)证明过程详见解析;(3)存在实数
,使得当
时,
有最小值3.
试题分析:本题主要考查对称区间上函数解析式、利用导数求函数最值、恒成立问题等基础知识,考查学生的分类讨论思想、数形结合思想,考查学生的转化能力、计算能力.第一问,把所求范围转化为已知范围代入到已知解析式,再利用奇偶性整理解析式;第二问,先将代入到
和
中,构造新函数
,所求证的表达式转化为
,对
和
求导判断函数单调性,求出函数最值,代入到转化的式子中验证对错即可;第三问,先假设存在最小值3,对
求导,分情况讨论a,通过
是否在区间
内讨论a的4种情况,分别判断函数的单调性,且数形结合求出函数最值,令其等于3,解出a的值.
(1)设,则
,所以
又因为
是定义在
上的奇函数,所以
故函数的解析式为
2分
(2)证明:当且
时,
,设
因为,所以当
时,
,此时
单调递减;当
时,
,此时
单调递增,所以
又因为,所以当
时,
,此时
单调递减,所以
所以当时,
即
6分
(3)解:假设存在实数,使得当
时,
有最小值是3,
则
(ⅰ)当,
时,
.
在区间
上单调递增,
,不满足最小值是3
(ⅱ)当,
时,
,
在区间
上单调递增,
,也不满足最小值是3
(ⅲ)当,由于
,则
,故函数
是
上的增函数.所以
,解得
(舍去)
(ⅳ)当时,则当
时,
,此时函数
是减函数;当
时,
,此时函数
是增函数.
所以,解得
综上可知,存在实数,使得当
时,
有最小值3 12分
已知函数.
(1)当a=1时,求曲线在点(1,f(1))处的切线方程;
(2)当a>0时,若f(x)在区间[1,e]上的最小值为-2,求a的值;
(3)若对任意,且
恒成立,求a的取值范围.
正确答案
(1)(2)
.(3)
.
试题分析:(1)当时,
.
利用切线的斜率等于在切点处的导函数值,可得斜率得解.
(2)函数的定义域是
. 根据当
时、当
、当
时、当
时等 几种情况,“求导数,求驻点,讨论区间单调性,确定函数的最值”,建立
的方程.
(3)设,问题转化成“只要
在
上单调递增即可.”
当时,根据
,知
在
上单调递增;
当时,只需
在
上恒成立,问题转化成“只要
”.
(1)当时,
.
因为. 2分
所以切线方程是 3分
(2)函数的定义域是
.
当时,
令,即
,
所以或
. 6分
当,即
时,
在[1,e]上单调递增,
所以在[1,e]上的最小值是
,解得
; 7分
当时,
在[1,e]上的最小值是
,即
令
,
,
,而
,
,不合题意; 9分
当时,
在[1,e]上单调递减,
所以在[1,e]上的最小值是
,解得
,不合题意
所以.
(3)设,则
,
只要在
上单调递增即可. 11分
而
当时,
,此时
在
上单调递增; 12分
当时,只需
在
上恒成立,因为
,只要
,
则需要, 13分
对于函数,过定点(0,1),对称轴
,只需
,
即. 综上
. 14分
已知
(1)若,求
的极大值点;
(2)若且
存在单调递减区间,求
的取值范围.
正确答案
(1);(2)
.
试题分析:)(1)极值点的求法是利用导数知识求解,求出,求得
的解
,然后确定当
以及
时的
的符号,若当
时,
,当
时,
,则
是极大值点,反之是极小值点;(2)
时,
,它存在单调递减区间,说明不等式
有解,考虑到
且
,因此不等式
在
上有解,下面利用二次函数知识就可得出结论,当
时,
的图象是开口向上的抛物线,在
上一定有解,当
时,
的图象是开口向下的抛物线,在
上要有解,则
至少有一正根,由于此时对称轴为
,故只要
,方程一定有正根.
试题解析:
令h′(x)=0,则3x2+2x-1=0,x1=-1,x2=
. 3分
所以的极大值点为
. 6分
① 当a>0,为开口向上的抛物线,
而总有
的解; 8分
② 当a<0,为开口向下的抛物线,
有
的解;
则且方程
至少有一正根,此时-1<a<0 11分
综上所述,. 12分
已知函数f(x)=.
(1)函数f(x)在点(0,f(0))的切线与直线2x+y-1=0平行,求a的值;
(2)当x∈[0,2]时,f(x)≥恒成立,求a的取值范围.
正确答案
(1)a=3(2)
(1)f′(x)=,f′(0)=1-a,因为函数f(x)在点(0,f(0))的切线与直线2x+y-1=0平行,所以1-a=-2,a=3.
(2)f′(x)=,令f′(x)=0,
当a=0时,解得x=1,在(0,1)上,
有f′(x)>0,函数f(x)单增;在(1,2)上,有f′(x)<0,函数f(x)单减,而f(0)=0,f(2)=,函数f(x)的最小值为0,结论不成立.
当a≠0,解得x1=1,x2=1-.
若a<0,f(0)=a<0.结论不成立;
若0<a≤1,则1-≤0,在(0,1)上,有f′(x)>0,
函数f(x)单增;在(1,2) 上,有f′(x)<0,函数f(x)单减.只需得到
所以
≤a≤1;
若a>1,0<1-<1,在
上,有f′(x)<0,函数f(x)单减;在
上,有f′(x)>0,函数f(x)单增;在(1,2)上有f′(x)<0,函数f(x)单减.函数在x=1-
有极小值,只需
得到
因为2a-1>1,e-1-<1,所以a>1.综上所述,a的取值范围是
设函数
(Ⅰ)当时,求
的单调区间;
(Ⅱ)若当时,
恒成立,求
的取值范围.
正确答案
(1)的单增区间为
,
;单减区间为
;(2)
.
试题分析:本题主要考查导数的运算以及利用导数研究函数的单调性和最值以及恒成立问题,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,将代入得到具体的函数解析式,利用
为增函数,
为减函数,解不等式求出函数的单调区间;第二问,化简
解析式,由于
,所以只需
恒成立即可,所以设出新函数
,求导,判断
的取值范围,求出函数
的最小值,令最小值大于等于0,判断符合题意的
的取值范围.
试题解析:(1)当时,
,
2分
令得
;令
得
所以的单增区间为
,
;单减区间为
5分
(2),令
,
,
7分
当时,
,
在
上为增函数,而
,从而当
时,
恒成立. 9分
当时,令
,得
.当
时,
,
在
上是减函数,而
,从而当
时,
,即
综上,的取值范围是
12分
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