- 导数在研究函数中的应用
- 共24261题
设函数。
(Ⅰ)若时,函数
取得极值,求函数
的图像在
处的切线方程;
(Ⅱ)若函数在区间
内不单调,求实数
的取值范围。
正确答案
(Ⅰ)切线方程为;(Ⅱ)
.
试题分析:(Ⅰ)求函数的图像在
处的切线方程,首先求出函数
的解析式,而已知若
时,函数
取得极值,因此先求出数
的导函数,令导函数在
处的值为
,求出
的解析式,将
代入
求出切点坐标,将
代入导函数求出切线的斜率,利用点斜式求出切线的方程.(Ⅱ)若函数
在区间
内不单调,即函数
在区间
有极值,即导函数
在区间
上有解,令导函数
为
,分离出
得
,求出
在
上的范围,从而得实数
的取值范围.
试题解析:(Ⅰ) 由
得
∴ 当
时,
即切点
令
得
∴切线方程为
;
(Ⅱ)在区间
内不单调,即
在
有解,所以
,
,由
,
,令
,
,知
在
单调递减,在
,所以
,即
,
,即
,而当
时,
∴舍去 综上
已知函数.
(Ⅰ)求在
处的切线方程;
(Ⅱ)求的单调区间;
(Ⅲ)若,求证:
.
正确答案
(Ⅰ);(Ⅱ)当
,
的单调增区间
;当
时,函数
的单调递增区间是
,单调递减区间是
;(Ⅲ)详见解析.
试题分析:(Ⅰ)求出导数及切点,利用直线的点斜式方程即可得切线方程.
(Ⅱ)将求导,利用
求得其递增区间,
求得其递减区间.
在本题中,,由
得:
.当
,
的单调增区间
;
当时,函数
的单调递增区间是
,单调递减区间是
.
(Ⅲ)本题首先要考虑的是,所要证的不等式与函数有什么关系?待证不等式可做如下变形:
,最后这个不等式与
有联系吗?我们往下看.
,所以在
上
是增函数.
因为,所以
即从这儿可以看出,有点联系了.同理
,
所以,
与待证不等式比较,只要问题就解决了,而这由重要不等式可证,从而问题得证.
试题解析:(Ⅰ),
,所以切线为:
即
3分
(Ⅱ),
, 4分
,
, 5分
当,
的单调增区间
; 6分
当时,函数
的单调递增区间是
,单调递减区间是
. 8分
(Ⅲ),所以在
上
是增函数,
上是减函数
因为,所以
即,同理
.
所以
又因为当且仅当“
”时,取等号.
又,
,
所以,所以
,
所以:. 14分
已知函数.
⑴求函数的单调区间;
⑵如果对于任意的,
总成立,求实数
的取值范围.
正确答案
⑴单调递增区间为,单调递减区间
⑵实数
的取值范围是
试题分析:⑴求出函数的导数令其大于零得增区间,令其小于零得减函数;⑵令,要使
总成立,只需
时
,对
讨论,利用导数求
的最小值.
试题解析:(1) 由于,所以
. (2分)
当,即
时,
;
当,即
时,
.
所以的单调递增区间为
,
单调递减区间为. (6分)
(2) 令,要使
总成立,只需
时
.
对求导得
,
令,则
,(
)
所以在
上为增函数,所以
. (8分)
对分类讨论:
① 当时,
恒成立,所以
在
上为增函数,所以
,即
恒成立;
② 当时,
在上有实根
,因为
在
上为增函数,所以当
时,
,所以
,不符合题意;
③ 当时,
恒成立,所以
在
上为减函数,则
,不符合题意.
综合①②③可得,所求的实数的取值范围是
. (12分)
已知a∈R,函数f(x)=+ln x-1.
(1)当a=1时,求曲线y=f(x)在点(2,f(2))处的切线方程;
(2)求f(x)在区间(0,e]上的最小值.
正确答案
(1) x-4y+4ln 2-4=0 (2) 当a≤0时,函数f(x)在区间(0,e]上无最小值;
当a≥e时,函数f(x)在区间(0,e]上的最小值为.
解:(1)当a=1时,f(x)=+ln x-1,x∈(0,+∞),
所以f′(x)=-+
=
,x∈(0,+∞).
因此f′(2)=.
即曲线y=f(x)在点(2,f(2))处的切线斜率为.
又f(2)=ln 2-,
所以曲线y=f(x)在点(2,f(2))处的切线方程为y-=
(x-2),
即x-4y+4ln 2-4=0.
(2)因为f(x)=+ln x-1,
x∈(0,+∞),
所以f′(x)=-+
=
.
令f′(x)=0,得x=a.
①若a≤0,则f′(x)>0,函数f(x)在区间(0,e]上单调递增,此时函数f(x)无最小值.
当x∈(a,e]时,f′(x)>0,函数f(x)在区间(a,e]上单调递增,
所以当x=a时,函数f(x)取得最小值ln a.
③若a≥e,则当x∈(0,e]时,f′(x)≤0,函数f(x)在区间(0,e]上单调递减,
所以当x=e时,函数f(x)取得最小值.
综上可知,当a≤0时,函数f(x)在区间(0,e]上无最小值;
当a≥e时,函数f(x)在区间(0,e]上的最小值为.
已知三次函数,
为实常数。
(1)若时,求函数
的极大、极小值;
(2)设函数,其中
是
的导函数,若
的导函数为
,
,
与
轴有且仅有一个公共点,求
的最小值.
正确答案
(1),
;(2)2.
试题分析:(1)当时,得到
,求其导函数,列表得到函数的单调区间,进而可得函数的极值;(2)由函数
求导,得到
,
,再由
与
轴有且仅有一个公共点,得到
,利用基本不等式,即可得到
的最小值.
试题解析:(1)
令,
,
,
.
(2),
,
.
法一:令
,
令
又则
,
当时,
当时,
,
.
法二:,
“”
,
.
已知函数,
.
(1)若,求函数
的单调区间;
(2)若恒成立,求实数
的取值范围;
(3)设,若对任意的两个实数
满足
,总存在
,使得
成立,证明:
.
正确答案
(1) 函数的单调递减区间为(0,1),单调递增区间为(1,
;(2) 实数
的取值范围
;(3) 详见解析.
试题分析:(1)若,求函数
的单调区间,由于含有对数式,可求出
导数
,在定义域内解不等式
,
即得函数单调区间;(2)
恒成立,这是恒成立求参数范围,常采用分离常数法,故本题分离出参数
后变为
恒成立,构造函数
,则问题转化为
,利用导数可求得
,从而得实数
的取值范围;(3)证明:
,由已知
,可得
,进而可变形为
,只需证明
,设
,其中
,用导数可判断
,又
,可得结论.
试题解析:(1)当时,函数
,
则.
当时,
,当
时,
1,
则函数的单调递减区间为(0,1),单调递增区间为(1,
. 4分
(2)恒成立,即
恒成立,整理得
恒成立.
设,则
,令
,得
.当
时,
,函数
单调递增,当
时,
,函数
单调递减,因此当
时,
取得最大值1,因而
. 8分
(3),
.
因为对任意的总存在
,使得
成立,
所以, 即
,
即
. 12分
设,其中
,则
,因而
在区间(0,1)上单调递增,
,又
.
所以,即
. 14分
已知函数.
(Ⅰ)若,求函数
的单调区间和极值;
(Ⅱ)设函数图象上任意一点的切线
的斜率为
,当
的最小值为1时,求此时切线
的方程.
正确答案
(Ⅰ)的单调递增区间为
,
;单调递减区间为
;
极大值为
;极小值为
; (Ⅱ)切线
的方程为:
.
试题分析:(Ⅰ)注意,的定义域为(
).将
代入
,求导得:
.由
得
,或
,由
得
,由此得
的单调递增区间为
,
;单调递减区间为
,进而可得
极大值为
;极小值为
. (Ⅱ)求导,再用重要不等式可得导数的最小值,即切线斜率的最小值:
,由此得
.由
,即
得
,所以切点为
,由此可得切线的方程.
试题解析:(Ⅰ)的定义域为(
)时, 1分
当时,
2分
由得
,
由得
,或
,由
得
, 3分
∴的单调递增区间为
,
;单调递减区间为
5分
∴极大值为
;极小值为
7分
(Ⅱ)由题意知 ∴
9分
此时,即
,∴
,切点为
, 11分
∴此时的切线方程为:
. 13分
已知函数,
是大于零的常数.
(Ⅰ)当时,求
的极值;
(Ⅱ)若函数在区间
上为单调递增,求实数
的取值范围;
(Ⅲ)证明:曲线上存在一点
,使得曲线
上总有两点
,且
成立.
正确答案
(I)极大值,极小值
.
(Ⅱ)当函数在区间
上为单调递增时,
或
.
(Ⅲ)曲线上存在一点
,使得曲线
上总有两点
,且
成立 .
试题分析:(I)求极值一般遵循“求导数、求驻点、讨论区间的导数值正负、计算极值”.
(Ⅱ)函数在区间
上为单调递增,因此,其导函数为正数恒成立,据此建立
的不等式求解.
应注意结合的不同取值情况加以讨论.
(Ⅲ)通过确定函数的极大值、极小值点,
, 并确定
的中点
.
设是图象任意一点,由
,可得
,
根据,可知点
在曲线
上,作出结论.
本题难度较大,关键是能否认识到极大值、极小值点,
的中点即为所求.
试题解析:(I),
,
当时,
,
令得
.
在
分别单调递增、单调递减、单调递增,
于是,当时,函数有极大值
,
时,有极小值
.
------4分
(Ⅱ),若函数
在区间
上为单调递增,
则在
上恒成立,
当,即
时,由
得
;
当,即
时,
,无解;
当,即
时,由
得
.
综上,当函数在区间
上为单调递增时,
或
. 10分
(Ⅲ),
,
令,得
,
在区间
,
,
上分别单调递增,单调递减,单调递增,
于是当时,有极大值
;
当时,有极小值
.
记,
,
的中点
,
设是图象任意一点,由
,得
,
因为
,
由此可知点在曲线
上,即满足
的点
在曲线
上.
所以曲线上存在一点
,使得曲线
上总有两点
,且
成立 . 14分
(1)求函数y=3ex+xsinx的导数;
(2)已知函数y=lnx+ax2+bx在x=1和x=2处有极值,求实数a,b的值.
正确答案
(1)y′=3ex+sinx+xcosx;
(2)y′=(lnx+ax2+bx)′=+2ax+b,
∵y′|x=1=0,y′|x=2=0,
∴⇒
.
已知函数f(x)=-ax(a∈R,e为自然对数的底数).
(1)讨论函数f(x)的单调性;
(2)若a=1,函数在区间(0,+
)上为增函数,求整数m的最大值.
正确答案
(1)当时,
在
上为增函数;当
时,
在
为减函数,在
为增函数;(2)
的最大值为1.
试题分析:(1)讨论函数的单调性首先注意明确函数的定义域,由于该函数是超越函数与一次函数的和构成的,所以考虑用导数,先求出函数的导数得,由指数函数的性质可知要确定导数的正负须按
和
分类讨论,确定导数的符号而求出函数的单调区间;(2)函数
在区间(0,+
)上为增函数
在
恒成立,分离参数m,从而将所求问题转化为求函数的最值问题,构造新函数,再用导数研究此函数的最小值即可;注意所求的m为整数这一特性.
试题解析:(1)定义域为,
,
当时,
,所以
在
上为增函数; 2分
当时,由
得
,且当
时,
,
当时
,
所以在
为减函数,在
为增函数. 6分
(2)当时,
,
若在区间
上为增函数,
则在
恒成立,
即在
恒成立 8分
令,
;
,
;令
,
可知,
,
又当时
,
所以函数在
只有一个零点,设为
,即
,
且; 9分
由上可知当时
,即
;当
时
,即
,
所以,
,有最小值
, 10分
把代入上式可得
,又因为
,所以
,
又恒成立,所以
,又因为
为整数,
所以,所以整数
的最大值为1. 12分
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