- 导数在研究函数中的应用
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已知函数,
(a为实数).
(1) 当a=5时,求函数在
处的切线方程;
(2) 求在区间
(
)上的最小值;
(3) 若存在两不等实根,使方程
成立,求实数a的取值范围.
正确答案
(1);(2)当
时,
,当
时,
;(3)
.
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等性质等基础知识,同时考查分类讨论等综合解题能力.第一问,先将代入,确定
的解析式,利用导数求切线的斜率,利用
求切点的纵坐标,即可得出切线方程;第二问,先对
求导,令
,
解出单调区间如表格,下面需讨论t的取值范围,分2种情况,当
和
时判断函数的单调区间,判断最小值;第三问,将问题转化为
与
两个图像有交点,对函数
求导,判断函数的单调性,最小值为
,而最大值在
和
中取得,需作出比较
和
的大小,来判断出最大值,最后令a在最大值与最小值之间,注意数形结合判断端点处是否符合题意.
试题解析:(1)当时
,
. 1分
,故切线的斜率为
. 2分
所以切线方程为:,即
. 4分
(2),
6分
①当时,在区间
上
为增函数,
所以 7分
②当时,在区间
上
为减函数,在区间
上
为增函数,
所以 8分
(3) 由,可得:
, 9分
,
令,
.
10分
,
,
.
. 11分
实数
的取值范围为
. 12分
(本小题满分12分)
设函数的单调减区间是(1,2)
⑴求的解析式;
⑵若对任意的,关于
的不等式
在
时有解,求实数
的取值范围.
正确答案
解:⑴.
∵的单调减区间是(1,2),∴
,………3分
∴
∴. ………5分
⑵由⑴得,
当时,
≥0,∴
在
单调递增,
∴.
要使关于的不等式
在
时有解,
即, ………7分
即对任意
恒成立,
只需在
恒
成立.
设,
,则
. ………9分
,
当时,
在
上递减,在
上递增,:]
∴.
∴. ………12分
略
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
的范围.
正确答案
(I),
(II)
的范围为
(I),
网w。w-w*k&s%5¥u
∴
∵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
令网w。w-w*k&s%5¥u
令
得
,令
得
∴
∴的范围为
……………13分
设函数,
,
.
(1)若,求
的单调递增区间;
(2)若曲线与
轴相切于异于原点的一点,且
的极小值为
,求
的值.
正确答案
(1)证明过程详见解析(2) ,
.
试题分析:
(1)将条件带入函数解析式消b,得到
,对该三次函数求导得到导函数,由于
,故该导函数为二次函数,根据题意需要求的该二次函数大于0的解集,因为二次函数含参数,故依次讨论开口,
的符号和根的大小,即可到导函数大于0的解集即为原函数的单调增区间.
(2)分析题意,可得该三次函数过原点,根据函数与x轴相切,所以有个极值为0且有一个重根,故可得函数
有一个极大值0和一个极小值
,有一个重根,则对
因式分解会得到完全平方式,即
提取x的公因式后,剩下二次式的判别
,得到a,b之间的关系式,再根据极小值为
,则求导求出极小值点,得到关于a,b的另外一个等式,即可求出a,b的值.
试题解析:
(1),
.
令,
,
当时,由
得
.
①当时,
的单调递增区间为
; 3分
②当时,
的单调递增区间为
; 5分
③当时,
的单调递增区间为
. 7分
(2),
依据题意得:,且
① 9分
,得
或
. 11分
因为,所以极小值为
,
∴且
,得
, 13分
代入①式得,
. 15分
已知函数.
(1)设是函数
的极值点,求
的值并讨论
的单调性;
(2)当时,证明:
>
.
正确答案
(1)函数 在
上单调递减,在
上单调递增.
(2)见解析.
试题分析:(1)根据是
的极值点得
,可得导函数值为0,即
,求得
.进一步讨论导函数为正、负的区间,即得解;
(2)可以有两种思路,一种是注意到当,
时,
,
转化成证明当时,
>
.
研究函数当时,
取得最小值且
.
证得,
=
=
.
得证.
第二种思路是:当,
时,
,根据
,转化成
.
构造函数,研究得到函数
在
时取唯一的极小值即最小值为
.达到证明目的.
试题解析:(1),由
是
的极值点得
,
即,所以
. 2分
于是,
,
由知
在
上单调递增,且
,
所以是
的唯一零点. 4分
因此,当时,
;当
时,
,所以,函数
在
上单调递减,在
上单调递增. 6分
(2)解法一:当,
时,
,
故只需证明当时,
>
. 8分
当时,函数
在
上单调递增,
又,
故在
上有唯一实根
,且
. 10分
当时,
;当
时,
,
从而当时,
取得最小值且
.
由得
,
. 12分
故
=
=
.
综上,当时,
. 14分
解法二:当,
时,
,又
,所以
. 8分
取函数,
,当
时,
,
单调递减;当
时,
,
单调递增,得函数
在
时取唯一的极小值即最小值为
. 12分
所以,而上式三个不等号不能同时成立,故
>
. 14分
(本小题满分12分)已知函数,
.
(1)若恒成立,求实数
的值;
(2)若方程有一根为
,方程
的根为
,是否存在实数
,使
?若存在,求出所有满足条件的
值;若不存在,说明理由.
正确答案
(1);(2)不存在满足条件的实数
.
试题分析:本题主要考查导数的计算以及运用导数研究函数的单调性、极值、最值问题,考查学生的函数思想、分类讨论思想,考查综合分析和解决问题的能力和计算能力.第一问,注意到函数的定义域中,所以先将原恒成立的不等式进行转化,设出新函数
,只需证出
即可,所以转化为求函数
的最小值问题,对
求导,讨论
的正负,判断函数的单调性和最值;第二问,结合第一问的结论,判断出当
或
或
时不合题意,当
时,先求出
的解
,假设存在
成立,得到
的值,代入到
中,判断
有没有可能为0,设出新函数
,只需判断
的最小值的正负,对
求导,并进行二次求导,判断函数
的单调性,判断出
,所以不合题意,所以不存在满足条件的实数
.
试题解析:⑴解:注意到函数的定义域为
,
所以恒成立
恒成立,
设,
则, 2分
当时,
对
恒成立,所以
是
上的增函数,
注意到,所以
时,
不合题意. 4分
当时,若
,
;若
,
.
所以是
上的减函数,是
上的增函数,
故只需. 6分
令,
,
当时,
; 当
时,
.
所以是
上的增函数,是
上的减函数.
故当且仅当
时等号成立.
所以当且仅当时,
成立,即
为所求. 8分
⑵解:由⑴知当或
时,
,即
仅有唯一解
,不合题意;
当时,
是
上的增函数,对
,有
,
所以没有大于
的根,不合题意. 8分
当时,由
解得
,若存在
,
则,即
,
令,
,
令,当
时,总有
,
所以是
上的增函数,即
,
故,
在
上是增函数,
所以,即
在
无解.
综上可知,不存在满足条件的实数. 12分
设函数(
,
)。
⑴若,求
在
上的最大值和最小值;
⑵若对任意,都有
,求
的取值范围;
⑶若在
上的最大值为
,求
的值。
正确答案
(1)最大值为3,最小值为-1;(2);(3)
,
.
试题分析:(1)是三次函数,要求它的最大值和最小值一般利用导数来求,具体的就是令
,求出
,再讨论相应区间的单调性,就可判断出函数什么时候取最大值,什么时候取最小值;(2)要求
的取值范围,题中没有其他的信息,因此我们首先判断出
的初始范围,由已知有
,得出
,而此时
在
上的单调性不确定,通过讨论单调性,求出
在
上的最大值和最小值,为什么要求最大值
和最小值
呢?原因就在于题设条件等价于最大值与最小值的差
,这样就有求出
的取值范围了;(3)对
在
上的最大值为
的处理方法,同样我们用特殊值法,首先
,即
,由这两式可得
,而特殊值
,又能得到
,那么只能有
,把
代入
和
,就可求出
.
试题解析:(1),∴
, 2分
∴在内,
,在
内,
,
∴在内,
为增函数,在
内,
为减函数,
∴的最大值为
,最小值为
, 4分
(2)∵对任意有
,∴
,
从而有,∴
. 6分
又,∴
在
,
内为减函数,在
内为增函数,只需
,则
,
∴的取值范围是
10分[
(3)由知
①
②,
①加②得又∵
∴
∴
14分
将代入①②得
∴
16分
设函数,
.
(1)当时,函数
在
处有极小值,求函数
的单调递增区间;
(2)若函数和
有相同的极大值,且函数
在区间
上的最大值为
,求实数
的值(其中
是自然对数的底数).
正确答案
(1),
;(2)
.
试题分析:(1)先求的导函数,利用极小值求未知数
,再利用导数判断单调性;(2)分别利用导数求
的极大值的关系式,再根据导数求
得最大值,得关系式(注意分情况讨论),综合以上关系求b的值.
试题解析:(1),由题意
当
时,
递增,当
时,
递增,
的递增区间为
,
.
(2)有极大值,则
且
,
,当
时,
,当
时,
,
ⅰ)当即
时,
递减,
,符合;
ⅱ)当即
时,
当时,
递增,当
时,
递减,
,不符,舍去.
综上所述,.
已知函数的最大值为0,其中
。
(1)求的值;
(2)若对任意,有
成立,求实数
的最大值;
(3)证明:
正确答案
(1) ;(2)
;(3)详见解析.
试题分析:(1)根据函数的特征可对函数求导,由导数等于零,可求出函数的零点,利用导数与函数单调性的关系:导数大于零,函数在对应区间上单调增,导数小于零,函数在对应区间上单调减,就可用表示出函数的最大值进而求出
;(2)先定性分析
的范围,发现当
时,易得
,即可得出矛盾,进而
只有小于零,对函数求导后得出导数为零的
,再根据
与零的大小关系,可发现
要以
为界进行讨论,又由
结合函数的单调性不难得出只有
时不等式
恒成立; (3)当
时,不等式显然成立; 当
时,首先结合(1)中所求函数得出求和的表达式
,这样与所要证不等式较近了,再结合(2)中所证不等式,取
的最大值
,即
,两式相结合,最后用放缩法可证得所要证明不等式.
试题解析:(1)定义域为
,由
=0,得
. 1分
当变化时,
,
变化情况如下
因此,在
处取得最大值,故
,所以
. 3分
(2)当时,取
有
,故
不合题意;当
时,令
,令
,得
,①
时,
中
恒成立,因此
在
单调递增,从而对任意的
,总有
,即
在
恒成立.故符合题意;②当
时,
对于
,故
在
内单调递减,因此取
,即
不成立,故
不合题意,综上,
的最大值为
.
(3)当时,不等式左边
右边,不等式成立.
当时,
10分
在(2)中取
∴
=
.
综上,
12分
设,函数
.
(1)若,求曲线
在点
处的切线方程;
(2)求函数的单调区间;
(3)当时,求函数
在
上的最小值.
正确答案
(1)切线方程为;(2)详见解析;(3)详见解析.
试题分析:(1)将代入函数
的解析式,利用导函数的几何意义,结合直线的点斜式求出切线的方程;(2)先求出函数
的导数
,并求出方程
的根
,对
是否在定义域内进行分类讨论,从而确定函数
的增区间和减区间;(3)对
是否在区间
内进行分类讨论,从而确定函数
的最小值,注意
时,函数
最小值的可能值为
或
,这时可对两式的值作差确定大小,从而确定两者的大小,从而确定函数
在
上的最小值.
试题解析:在区间上,
,
(1)当时,
,则切线方程为
,即
;
(2)①当时,
,故函数
为增函数,即函数
的单调递增区间为
;
②当时,令
,可得
,
当时,
;当
,
,
故函数的单调递增区间为
,单调递减区间为
;
(3)①当时,即当
时,函数
在区间
上是减函数,
的最小值是
;
②当时,即当
时,函数
在区间
上是增函数,
的最小值是
;
③当时,即当
时,函数
在
上是增函数,在
上是减函数,
所以的最小值产生于
与
之间,又
,
当时,最小值为
;
当时,最小值为
,
综上所述,当时,函数
的最小值是
,
当时,函数
的最小值是
.
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