- 导数在研究函数中的应用
- 共24261题
已知函数
(Ⅰ)求函数的单调区间及
的取值范围;
(Ⅱ)若函数有两个极值点
求
的值.
正确答案
(I)的增区间为
和
,减区间为
,
或
;(II)
.
试题分析:(I)求单调区间先求导,
,解得
,
再令解得
,进而得
的增区间为
和
,减区间为
.
(II)函数极值点即为导数零点得,因为
即解得
(舍)或
.
试题解析:(I),因为有极值点,所以
,解得
,
解得
,所以
的增区间为
和
,减区间为
.
(II)由(I)知,所以
,
解得,(舍)或
.
已知 (
).
(Ⅰ)当时,判断
在定义域上的单调性;
(Ⅱ)若在
上的最小值为
,求
的值;
(Ⅲ)若在
上恒成立,试求
的取值范围.
正确答案
(1)单调递增;(2);(3)
.
试题分析:(1)判断函数的单调性常用作差比较法、导函数法.其共同点都是与0比大小确定单调性.也可以利用基本初等函数的单调性来判断:当时,因为
与
在
上都是单调递增,所以
(
)在定义域
上单调递增;(2)利用导函数法求闭区间上的最值,首先要求出极值,然后再与两个端点函数值比较得出最值;既要灵活利用单调性,又要注意对字母系数
进行讨论;(3)解决“恒成立”问题,常用分离参数法,转化为求新构造函数的最值(或值域).
试题解析:(1)由题意得,且
1分
显然,当时,
恒成立,
在定义域上单调递增; 3分
(2)当时由(1)得
在定义域上单调递增,
所以在
上的最小值为
, 4分
即(与
矛盾,舍); 5分
当,
显然在
上单调递增,最小值为0,不合题意; 6分
当,
,
7分
若(舍);
若(满足题意);
(舍); 8分
综上所述. 9分
(3)若在
上恒成立,即在
上
恒成立,(分离参数求解)
等价于在
恒成立,令
.
则; 10分
令,则
显然当时
,
在
上单调递减,
,
即恒成立,说明
在
单调递减,
; 11分
所以. 12分
(本小题满分13分)函数.
(Ⅰ)若,
在
处的切线相互垂直,求这两个切线方程;
(Ⅱ)若单调递增,求
的取值范围.
正确答案
解:(Ⅰ),
∴
∵两曲线在处的切线互相垂直
∴ ∴
∴ ∴
在
处的切线方程为
,
同理,在
处的切线方程为
……………
…6分
(II) 由
得 ……………8分
∵单调递增 ∴
恒成立
即 ……………10分
令
令
得
,令
得
∴
∴的范围为
……………13分
略
已知函数.
(1)当时,求函数
的单调区间;
(2)当时,函数
图象上的点都在
所表示的平面区域内,不等式
恒成立,求实数
的取值范围.
正确答案
(1)单调递增区间为;递减区间为
;(2)
试题分析:(1)先求,解不等式
,并和定义域求交集,得单调递增区间;解不等式
,并和定义域求交集,得单调递减区间;(2)构造函数
,由题意得,
,求
,并解
的根,讨论根与定义域的位置关系,若根在定义域外,则函数单调,利用单调性求函数的最大值;若根是内点,则将定义域分段,分别考虑导函数符号,判断函数的大致图象,并求最大值.
(1)当时,
,
,由
,得
;由
,得
,故函数
的单调递增区间为
;递减区间为
.
(2)因为函数图像上的点都在
所表示的平面区域内,则当
时,不等式
恒成立,即
恒成立,设
,只需
即可.由
,
(ⅰ)当时,
,故
,则函数
在
上单调递减,故
成立,(ⅱ)当
时,令
,得
,①若
,即
,函数
在区间
单调递增,
时,
,此时不满足条件,②若
,即
时,则函数
在
上单调递减,在区间
单调递增,故当
时,
,此时不满足条件,
当是,由
,因为
,所以
,所以
,故函数
在
上单调递减,故
成立.
综上所述,实数a的取值范围是.
已知函数, 在
处取得极小值2.
(1)求函数的解析式;
(2)求函数的极值;
(3)设函数, 若对于任意
,总存在
, 使得
, 求实数
的取值范围.
正确答案
(1)函数的解析式为
;(2)
时,函数
有极小值-2;当
时,函数
有极大值2 ;(3)a的取值范围是(-∞,-1]∪[ 3,+∞).
试题分析:(1)根据函数在极值处导函数为0,极小值为2联立方程组即可求得m,n;(2)由(1)求得函数解析式,对函数求导且让导函数为0,即可求得极大值和极小值;(3)依题意只需即可,当
时,函数
有最小值-2 ,即对任意
总存在
,使得
的最小值不大于-2 ;而
,分
、
、
三种情况讨论即可.
试题解析:(1)∵函数在
处取得极小值2,∴
1分
又 ∴
由②式得m=0或n=1,但m=0显然不合题意 ∴,代入①式得m=4
∴ 2分
经检验,当时,函数
在
处取得极小值2
∴函数的解析式为
4分
(2)∵函数的定义域为
且由(1)有
令,解得:
∴当x变化时,的变化情况如下表:
∴时,函数
有极小值-2;当
时,函数
有极大值2 8分
(3)依题意只需即可.
∵函数在
时,
;在
时,
且
∴ 由(2)知函数的大致图象如图所示:
∴当时,函数
有最小值-2 10分
又对任意总存在
,使得
∴当
时,
的最小值不大于-2
又
①当时,
的最小值为
∴
得
;
②当时,
的最小值为
∴
得
;
③当时,
的最小值为
∴
得
或
又∵ ∴此时a不存在
综上所述,a的取值范围是(-∞,-1]∪[3,+∞). 13分
已知函数f(x)=lnx-ax(a>0).
(I)当a=2时,求f(x)的单调区间与极值;
(Ⅱ)若对于任意的x∈(0,+),都有f(x)<0,求a的取值范围.
正确答案
(I)单调递增区间为,递减区间为
;极大值为
,无极小值;
(Ⅱ)
试题分析:(I)先求导再讨论其单调性,根据单调性可求其极值。(Ⅱ)先求导再讨论其单调性,根据单调性可求其最值。对于任意的x∈(0,+),都有f(x)<0,即
。
试题解析:(I)当时,
,所以
,
当时,
,当
时,
,
所以函数的单调递增区间为
,递减区间为
。
所以当时函数
取得极大值为
,无极小值。
(Ⅱ)因为又
,
当时,
,当
时,
,
所以函数在
上单调递增,在
上单调递减。
所以当时,函数
取得最大值
,
因为对于任意的x∈(0,+),都有f(x)<0,所以
,即
,可得
,
所以a的取值范围为。
已知函数,
.
(1)当时,求
在
处的切线方程;
(2)若在
内单调递增,求
的取值范围.
正确答案
(1)曲线在
处的切线方程为
;
(2)实数的取值范围是
.
试题分析:(1)先将代入函数
的解析式,求出
,从而求出
和
的值,最后利用点斜式写出曲线
在
处的切线方程;(2)将
在
内单调递增等价转化为
进行求解,进而求出参数
的取值范围.
试题解析:(1)当时,
,则
,
,
,
故曲线在
处的切线方程为
,即
;
(2)由于函数在
内单调递增,则不等式
在区间
上恒成立,
,
,则不等式
在区间
上恒成立,
即在区间
上恒成立,即
在区间
上恒成立,
而函数在
处取得最大值
,于是有
,解得
或
,
故实数的取值范围是
.
已知中心在原点的双曲线的一个焦点是
,一条渐近线的方程是
.
(1)求双曲线的方程;(2)若以
为斜率的直线
与双曲线
相交于两个不同的点
,且线段
的垂直平分线与两坐标轴围成的三角形的面积为
,求
的取值范围.
正确答案
(1);(2)
.
试题分析:(1)先设出双曲线方程,再将焦点是,一条渐近线的方程是
代入解出相关参数,即得双曲线
的方程为
;(2)先将直线方程设出,再与双曲线方程联立,得到的方程根的判别式
.再由根与系数的关系得出
中点坐标的表达式,从而得到线段
的垂直平分线的方程.将其与与两坐标轴的交点找出,由与两坐标轴围成的三角形的面积为
得到
,代入根的判别式中可得到关于
的不等式.
,解得
或
,从而得到
的取值范围.
试题解析:(1)设双曲线的方程为
,
由题设得解得
, 所以双曲线
的方程为
;
(2)解:设直线的方程为
,点
,
的坐标满足方程组
,将①式代入②式,得
,
整理得,
此方程有两个不等实根,于是,且
,
整理得......③
由根与系数的关系可知线段的中点坐标
满足
,
,
从而线段的垂直平分线的方程为
,
此直线与轴,
轴的交点坐标分别为
,
,
由题设可得,整理得
,
,
将上式代入③式得,
整理得,
,解得
或
,
所以的取值范围是
.
已知函数.
(I)求f(x)的单调区间及极值;
(II)若关于x的不等式恒成立,求实数a的集合.
正确答案
(I)的单调递减区间为
,单调递增区间为
,极小值
;(II)
.
试题分析:(I)先求已知函数的导数,根据函数的单调性与导数的关系求函数的单调区间,根据单调性求函数的极值;(II)由已知得,求解的恒成立问题,即是求解
恒成立时
的取值集合,对
分
和
两种情况,结合函数的单调性与导数的关系进行讨论,求得每种情况下
的取值,最后结果取两部分的并集.
试题解析:(I)函数的定义域为.
因为, 1分
令,解得
, 2分
当时,
;当
时,
, 3分
所以的单调递减区间为
,单调递增区间为
. 4分
故在
处取得极小值
. 5分
(II)由知,
. 6分
①若,则当
时,
,
即与已知条件矛盾; 7分
②若,令
,则
,
当时,
;当
时,
,
所以, 9分
所以要使得不等式恒成立,只需即可,
再令,则
,当
时,
,当
时,
,
所以在
上单调递减;在
上单调递增,即
,所以
,
综上所述,的取值集合为
. 12分
若函数f(x)=在[1,+∞
上为增函数.
(Ⅰ)求正实数a的取值范围.
(Ⅱ)若a=1,求征:(n∈N*且n ≥ 2 )
正确答案
(Ⅰ)a≥1(Ⅱ)见解析
(1)由已知: =
依题意得:≥0对x∈[1,+∞
恒成立
∴ax-1≥0对x∈[1,+∞恒成立 ∴a-1≥0即:a≥1
(2)∵a="1 " ∴由(1)知:f(x)=在[1,+∞
上为增函数,
∴n≥2时:f()=
即:
∴
设g(x)=lnx-x x∈[1,+∞,则
对
恒成立
,
∴g′(x)在[1+∞为减函数…
∴n≥2时:g()=ln
-
即:ln<
=1+
(n≥2)
∴
综上所证:(n∈N*且≥2)成立.
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