- 导数在研究函数中的应用
- 共24261题
已知.
(1)当时,求
上的值域;
(2)求函数在
上的最小值;
(3)证明: 对一切,都有
成立
正确答案
(1) 值域为
;(2)
;(3)证明如下.
试题分析:(1)对称轴为
,开口向上,
.
(2),可知
在
单调递减,在
单调递增.因为
,故要分三种情况讨论,即①
,t无解; ②
,即
时,
; ③
,即
时,
在
上单调递增,
;
所以.
(3) 设,要使
在
恒成立,即
.由(2)可求
,再利用导数求
.
试题解析:
(1)∵=
, x∈[0,3]
当时,
;当
时,
,故
值域为
(2),当
,
,
单调递减,
当,
,
单调递增.
①,t无解;
②,即
时,
;
③,即
时,
在
上单调递增,
;
所以.
(3) ,所以问题等价于证明
,由(2)可知
的最小值是
,当且仅当
时取到;
设,则
,易得
,当且仅当
时取到,从而对一切
,都有
成立.
已知函数.
(Ⅰ)当时,试讨论
的单调性;
(Ⅱ)设,当
时,若对任意
,存在
,使
,求实数
取值范围.
正确答案
(I) 当时,当
时,在
上,
,在
上,
,函数
在
上单调递减,在
上单调递增;当
时,函数
在
单调递减;当
时,
时,,函数
在
上单调递减;
时,函数
在
上单调递增;
时,函数
在
上单调递减;(II)实数
取值范围
.
试题分析:(I) 当时,试讨论
的单调性,首先确定定义域
,可通过单调性的定义,或求导确定单调性,由于
,含有对数函数,可通过求导来确定单调区间,对函数
求导得
,由此需对参数
讨论,分
,
,
三种情况,判断导数的符号,从而得单调性;(II)设
,当
时,若对任意
,存在
,使
,求实数
取值范围,由题意可知,当
时,若对任意
时,
的最小值大于或等于当
时
的最小值即可,由(I)知,当
时,
在
单调递减,在
单调递增.
,只需求出
的最小值,由于本题属于对称轴不确定,需讨论,从而确定实数
取值范围.也可用分离参数法来求.
试题解析:(I) =
(
) 3分
当
时,在
上,
,在
上,
,函数
在
上单调递减,在
上单调递增; 4分
当
时,
,函数
在
单调递减; 5分
当
时,
,
时,
,函数
在
上单调递减;
时,
,函数
在
上单调递增;
时,
,函数
在
上单调递减. 7分
(II)若对任意,存在
,使
成立,只需
9分
由(I)知,当时,
在
单调递减,在
单调递增.
, 11分
法一:,对称轴
,
当
,即
时,
,得:
;
当
,即
时,
,得:
;
当
,即
时,
,得:
. 14分
综上:. 15分
法二:
参变量分离:, 13分
令,只需
,可知
在
上单调递增,
,
. 15分
已知函数.
(Ⅰ)求函数的单调区间;
(Ⅱ)若函数的图像在点
处的切线的倾斜角为
,问:
在什么范围取值时,对于任意的
,函数
在区间
上总存在极值?
(Ⅲ)当时,设函数
,若在区间
上至少存在
一个
,
使得成立,试求实数
的取值范围.
正确答案
解:(Ι)由知:
当时,函数
的单调增区间是
,单调减区间是
;
当时,函数
的单调增区间是
,单调减区间是
;………………4分
(Ⅱ)由,
∴,
. ………………………6分
故,
∴,
∵ 函数在区间
上总存在极值,
∴有两个不等实根且至少有一个在区间
内…………7分
又∵函数是开口向上的二次函数,且
,∴
…………8分
由,∵
在
上单调递减,所以
;∴
,由
,解得
;
综上得:所以当
在
内取值时,对于任意的
,函数
在区间
上总存在极值。………………………9分
(Ⅲ)令
,则
.
① 当时,由
得
,从而
,
所以,在上不存在
使得
;……………
……11分
② 当时,
,
,
在上
恒成立,故
在
上单调递增。
故只要,解得
综上所述,
的取值范围是
略
已知函数.
(1)求函数在区间
(
为自然对数的底)上的最大值和最小值;
(2)求证:在区间上,函数
的图象在函数
的图象的下方;
(3)求证:≥
.
正确答案
(1),
(2)证明见解析
(3)证明见解析
(1)∵-------------------------------------1分
当时,
∴函数在
上为增函数-----------------------------------------3分
∴,
--------------------------4分
(2)证明:令
则
∵当时
,∴函数
在区间
上为减函数
∴
即在上,
∴在区间上,函数
的图象在函数
的图象的下方-----8分
(3)证明:∵
当时,不等式显然成立
当时
∵=
-----①
-------------②-----10分
①+②得
≥(当且仅当
时“=”成立)---------------13分
∴当时,不等式成立
综上所述得≥
.--------------------------14分
设函数.
(1)当时,求函数
的单调区间;
(2)当时,若
恒成立,求
的取值范围.
正确答案
(1)函数单调增区间为
,单调减区间为
;(2)
.
试题分析:(1)此类题目考查利用导数研究函数的单调性,解法是:求函数的导数,令导数大于零,解得单调增区间(注意函数的定义域),令导数小于零,解得单调减区间(注意定义域);(2)先将不等式在
恒成立问题转化为
在
恒成立问题,然后可用两种方法求出参数的范围,法一是:令
,通过导数求出该函数的最小值,由这个最小值大于或等于0即可解出
的取值范围(注意题中所给的
);法二是:先分离参数得
,再令
,只须求出该函数的最小值
,从而
,同时结合题中所给
的范围可得参数
的取值范围.
试题解析:(1)函数的定义域为
1分
2分
当时,
,
为增函数
当时,
,
为减函数
当时,
,
为增函数
所以,函数单调增区间为
,单调减区间为
5分
(2)因为,
所以
即
法一:令 7分
所以
因为在
时是增函数 8分
所以 9分
又因为,所以
, 10分
所以在
为增函数
要使恒成立,只需
11分
所以 12分
法二:因为,所以
6
令 7分
8分
因为,所以
9分
因此时,
,那么
在
上为增函数 10分
所以
所以 12分.
已知函数,
.
(1)若函数在
处取得极值,求实数
的值;
(2)若,求函数
在区间
上的最大值和最小值.
正确答案
(1)(2)最小值
,最大值29
试题分析:(1)先求导,因为是函数
的极值点,则
,即可求实数
的值。(2)先求导再令导数等于0,导论导数的正负得函数的增减区间,根据函数的增减性可求其最值。
试题解析:解答:(1)∵函数,
∴. 2分
∵函数在
处取得极值,∴
,
∴,∴实数
. 4分
经检验,当时,
取得极小值,故
. 6分
(2)当时,
.
∵,∴
. 8分
∵在区间上,
;在区间
上,
,
∴在区间上,函数
单调递减;在区间
上,函数
单调递增.10分
∴. 11分
∵,∴
. 12分
已知,函数
.
(Ⅰ)当时,求
的最小值;
(Ⅱ)若在区间
上是单调函数,求
的取值范围.
正确答案
(Ⅰ)1;(Ⅱ)或
试题分析:(Ⅰ)先求导再讨论其单调性,根据单调性可求其最值。(Ⅱ)在区间
上是单调函数说明在
上
或
恒成立。
的取值范围应将函数单调性问题转化为求最值问题。注意对
的讨论。
试题解析:解:(Ⅰ)当时,
(
),
.
所以,当时,
;当
时,
.
所以,当时,函数有最小值
. 6分
(Ⅱ).
当时,
在
上恒大于零,即
,符合要求.
当时,要使
在区间
上是单调函数,
当且仅当时,
恒成立.
即恒成立.
设,
则,
又,所以
,即
在区间
上为增函数,
的最小值为
,所以
.
综上, 的取值范围是
,或
. 13分
已知函数,
(
,
为自然对数的底数).
(1)当时,求
的单调区间;
(2)对任意的,
恒成立,求
的最小值;
(3)若对任意给定的,在
上总存在两个不同的
,使得
成立,求
的取值范围.
正确答案
(1)函数的单调减区间为
单调增区间为
;(2)实数
的最小值为
;
(3)实数的取值范围是
.
试题分析:(1)把代入函数
的解析式,直接利用导数求函数
在定义域上的单调区间;(2)利用参数分离法将问题中的不等式等价转化为
在
上恒成立,即
,进而求出参数
的取值范围,从而求出
的最小值;(3)先利用导数求出函数
在
上的值域,利用导数研究函数
的单调性,并求出方程
的唯一根
,将条件“对于任意给定的
,在
总存在两个不同的
,使得
”转化为“函数
在区间
上存在唯一极值点
,即
,且函数
在区间
和区间
上的值域均包含函数
在区间
上的值域”,从而列出相应的不等式进行求解参数
的取值范围.
试题解析:(1)当时,
,
,
由,
,由
,
,
故的单调减区间为
,单调增区间为
;
(2)即对,
恒成立,
令,
,则
,
再令,
,
,
在
上为减函数,于是
,
从而,,于是
在
上为增函数,
,
故要恒成立,只要
,即
的最小值为
;
(3),当
时,
,函数
单调递增,
当时,
,函数
单调递减,
,
,
,
所以,函数在
上的值域为
.
当时,不合题意;
当时,
,
,
故,
, ①
此时,当变化时,
、
的变化情况如下:
,
,
,
,
所以,对任意给定的,在区间
上总存在两个不同的
,
使得成立,当且仅当
满足下列条件
,即
令,
,
,令
,得
,
当时,
,函数
单调递增,
当时,
,函数
单调递减,
所以,对任意,有
,
即②对任意恒成立,
由③式解得:, ④
综合①④可知,当时,对任意给定的
,
在总存在两个不同的
,使得
成立.
已知函数
(Ⅰ)当时,求
的极值;
(Ⅱ)若在区间
上是增函数,求实数
的取值范围.
正确答案
(Ⅰ)极小值为1+ln2,函数无极大值;(Ⅱ).
试题分析:(Ⅰ)首先确定函数的定义域(此步容易忽视),把代入函数,再进行求导,列
的变化情况表,即可求函数的极值;(Ⅱ)先对函数求导,得
,再对
分
和
两种情况讨论(此处易忽视
这种情况),由题意函数
在区间
是增函数,则
对
恒成立,即不等式
对
恒成立,从而再列出
应满足的关系式,解出
的取值范围.
试题解析:(Ⅰ)函数的定义域为, 1分
,当a=0时,
,则
, 3分
∴的变化情况如下表
∴当时,
的极小值为1+ln2,函数无极大值. 7分
(Ⅱ)由已知,得, 8分
若,由
得
,显然不合题意, 9分
若∵函数
区间
是增函数,
∴对
恒成立,即不等式
对
恒成立,
即 恒成立, 11分
故,而当
,函数
, 13分
∴实数的取值范围为
. 14分
另解: ∵函数区间
是增函数
,
对
恒成立,即不等式
对
恒成立,
设,
恒成立
恒成立,
若,由
得
,显然不符合题意;
若,由
,
无解,显然不符合题意;
若,
,故
,解得
,所以实数
的取值范围为
.
(本题满分14分)
已知函数,
,
(Ⅰ)当时,若
在
上单调递增,求
的取值范围;
(Ⅱ)求满足下列条件的所有实数对:当
是整数时,存在
,使得
是
的最大值,
是
的最小值;
(Ⅲ)对满足(Ⅱ)的条件的一个实数对,试构造一个定义在
,且
上的函数
,使当
时,
,当
时,
取得最大值的自变量的值构成以
为首项的等差数列。
正确答案
解:(Ⅰ)当时,
,
若,
,则
在
上单调递减,不符题意。
故,要使
在
上单调递增,必须满足
,
∴。 (4分)
(Ⅱ)若,
,则
无最大值,故
,
∴为二次函数,
要使有最大值,必须满足
,即
且
,
此时,时,
有最大值。
又取最小值时,
,依题意,有
,
则,
∵且
,∴
,得
,此时
或
。
∴满足条件的实数对是
。 (9分)
(Ⅲ)当实数对是
时,
(14分)
依题意,只需构造以2(或2的正整数倍)为周期的周期函数即可。
如对,
,
此时,,
故
略
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