- 导数在研究函数中的应用
- 共24261题
(本小题满分14分)给定函数
(1)试求函数的单调减区间;
(2)已知各项均为负的数列满足,
求证:
;
(3)设,
为数列
的前
项和,求证:
。
正确答案
(1) 的定义域为
………1分 (此处不写定义域,结果正确不扣分)
…………3分
由得
或
单调减区间为和
………5分(答案写成(0,2)扣1分;不写区间形式扣1分)
(2)由已知可得, 当
时,
两式相减得
∴或
当时,
,若
,则
这与题设矛盾
∴ ∴
……8分
于是,待证不等式即为。
为此,我们考虑证明不等式
令则
,
再令,
由
知
∴当时,
单调递增 ∴
于是
即 ①
令,
由
知
∴当时,
单调递增 ∴
于是
即 ②
由①、②可知 ………………10分
所以,,即
………………11分
(3)由(2)可知 则
……12分
在中令n=1,2,3…………..2010,2011并将各式相加得
……13分
即 ………………14分
略
(本题满分15分)
已知函数
上恒成立.
(1)求的值;
(2)若
(3)是否存在实数m,使函数上有最小值-5?若存在,请求出实数m的值;若不存在,请说明理由.
正确答案
(1);
(2)当
当
(3)
当时,函数
(1)
恒成立
即恒成立……………………2分
显然时,上式不能恒成立
是二次函数
由于对一切于是由二次函数的性质可得
………………………………4分
(2)
即………………6分
当
当……………………………………8分
(3)
该函数图象开口向上,且对称轴为
假设存在实数m
使函数区间
上有最小值-5.
①当上是递增的.
解得
舍去.………………10分
②当上是递减的,
而在区间上是递增的,
即
解得………………12分
③当时,
上递减的
即
解得应舍去.
综上可得,当时,
函数………………15分
已知函数
(1)若有极值,求b的取值范围;
(2)若在
处取得极值时,当
恒成立,求c的取值范围;
(3)若在
处取得极值时,证明:对[-1,2]内的任意两个值
都有
.
正确答案
(1)(2)
或
(3)见解析
(1), (1分)
令, (2分)
由得1-12b>0即
(4分)
(2)∴3-1+b=0,得b=-2, (5分)
令,得
,
, (6分)可以计算得到
, (7分)
所以,得到
或
(8分)
(3)可以计算得到,
, (10分)
∴对[-1,2]内的任意两个值都有
(12分)
已知
(1)当a=1时,试求函数的单调区间,并证明此时方程
=0只有一个实数根,并求出此实数根;
(2)证明:
正确答案
(1)(2)见解析
(1)当a=1时,
则,所以单调增区间为(0,+∞),令
,所以单调减区间为(-1,0).2分
又…4分
(2)
令
(i)当2-a=0即a=2时,无极值,舍去.
(ii)当2-a>0即a<2时,的变化情况如下表(一):
由题意应有满足题意………………………………8分
设,函数
.
(1)若,求函数
在区间
上的最大值;
(2)若,写出函数
的单调区间(不必证明);
(3)若存在,使得关于
的方程
有三个不相等的实数解,求实数
的取值范围.
正确答案
(1)9(2)单调递增区间是和
,单调递减区间是
(3)
(1)当,
时,
作函数图像(图像略),可知函数在区间
上是增函数,所以
的最大值为
.…………(4分)
(2)……(1分)
①当时,
,
因为,所以
,
所以在
上单调递增.…………(3分)
②当时,
,
因为,所以
,所以
在
上单调递增,在
上单调递减.…………(5分)
综上,函数的单调递增区间是
和
,
单调递减区间是.………………(6分)
(3)①当时,
,
,所以
在
上是增函数,关于
的方程
不可能有三个不相等的实数解.…………(2分)
②当时,由(1)知
在
和
上分别是增函数,在
上是减函数,当且仅当
时,方程
有三个不相等的实数解.
即.…………(5分)
令,
在
时是增函数,故
.…………(7分)
所以,实数的取值范围是
.…………(8分)
已知函数.
(1)当时,求曲线
在点
的切线方程;
(2)对一切,
恒成立,求实数
的取值范围;
(3)当时,试讨论
在
内的极值点的个数.
正确答案
(1) ;(2)实数
的取值范围为
;
(3)当,
在
内的极值点的个数为1;当
时,
在
内的极值点的个数为0.
试题分析:(1)切点的导函数值,等于过这点的切线的斜率,由直线方程的点斜式即得所求.
(2)由题意:,转化成
,只需确定
的最大值.
设,利用导数研究其最大值.
(3)极值点处的导函数值为零.
问题可转化成研究在
内零点的个数.
注意到,
,因此,讨论
,
时,
在
内零点的个数,使问题得解.
本题主要考查导数的应用,方法比较明确,分类讨论、转化与化归思想的应用,是解决问题的关键.
试题解析:(1) 由题意知,所以
又,
所以曲线在点
的切线方程为
4分
(2)由题意:,即
设,则
当时,
;当
时,
所以当时,
取得最大值
故实数的取值范围为
. 9分
(3) ,
,
①当时, ∵
∴存在使得
因为开口向上,所以在
内
,在
内
即在
内是增函数,
在
内是减函数
故时,
在
内有且只有一个极值点, 且是极大值点. 11分
②当时,因
又因为开口向上
所以在内
则
在
内为减函数,故没有极值点 13分
综上可知:当,
在
内的极值点的个数为1;当
时,
在
内的极值点的个数为0. 14分
已知x=1是函数的一个极值点,
(Ⅰ)求a的值;
(Ⅱ)当时,证明:
正确答案
(Ⅰ);(Ⅱ)详见解析.
试题分析:(Ⅰ)先求出导函数,再由即可得到
;(Ⅱ) 当
时,要证明
.即证明当
时,
.然后研究函数
在区间[0,2]上的单调性以求出最值.从而证明了本题.
试题解析:(Ⅰ) ,
,又
,
当时,
,在
处取得极小值.
(Ⅱ)证明:由(Ⅰ)知,,
.
当时,
,所以
在区间[0,1]单调递减;
当时,
,所以
在区间[0,1]单调递增;
所以在区间[0,2]上,的最小值为
,又
,
.
所以在区间[0,2]上,的最大值为
.
对于时,有
.
所以.
已知函数.
(Ⅰ)求函数的单调区间;
(Ⅱ)如果对于任意的,
总成立,求实数
的取值范围;
(Ⅲ)设函数,
,过点
作函数
图象的所有切线,令各切点得横坐标构成数列
,求数列
的所有项之和
的值.
正确答案
(Ⅰ);(Ⅱ)
;(Ⅲ)
.
试题分析:(Ⅰ)利用到导数法求解;(Ⅱ)构造新函数,用导数法求解;(Ⅲ)利用导数的几何意义求切线方程,将的坐标代入切线方程,求得
,再利用两个函数的图像均关于点
对称,它们交点的横坐标也关于
对称成对出现.方程
,
的根即所作的所有切线的切点横坐标构成的数列
的项也关于
对称成对出现,在
内共构成1006对.
试题解析:(Ⅰ)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. (4分)
(Ⅱ)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
. (6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
. (9分)
(Ⅲ)因为,所以
,
设切点坐标为,则斜率为
,
切线方程为, (11分)
将的坐标代入切线方程,得
,即
,
令,
,则这两个函数的图像均关于点
对称,它们交点的横坐标也关于
对称成对出现,方程
,
的根即所作的所有切线的切点横坐标构成的数列
的项也关于
对称成对出现,在
内共构成1006对,每对的和为
,因此数列
的所有项的和
. (13分)
(本小题满分12分)
设函数.
(Ⅰ)求的单调区间;
(Ⅱ)当时,若方程
在
上有两个实数解,求实数
的取值范围;
(Ⅲ)求证:当时,
.
正确答案
(Ⅰ).
①,
在
上是增函数;
②当,
在
上单调递增,在
单调递减.
(Ⅱ);(Ⅲ)略。
略
已知函数.
(1)证明函数在区间
上单调递减;
(2)若不等式对任意的都成立,(其中
是自然对数的底数),求实数
的最大值.
正确答案
(1)函数在区间
上单调递减;(2)
.
试题分析:(1)对原函数进行求导,难易判断正负,再令,并求导
,从而判断出
在
上单调递减,∴
,即
,所以函数
在区间
上单调递减;(2)对不等式两边进行取对数,分离出参数,构造函数
并求导,在令分子为一个新的函数
求导,并利用(1)得
时,
,所以函数
在
上单调递减,∴
所以,所以函数
在
上单调递减.所以
,所以函数
在
上最小值为
,即
,则
的最大值为
.
试题解析:(1),令
,
,所以函数
在
上单调递减,∴
,
∴,∴函数
在区间
上单调递减.
(2)在原不等式两边取对数为,由
知
设
,
设,
,
由(1)知时,
,
∴函数在
上单调递减,∴
∴,∴函数
在
上单调递减.
∴,
∴函数在
上最小值为
,即
∴的最大值为
.
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