- 导数在研究函数中的应用
- 共24261题
已知函数.
(1)当时,求
的单调区间和极值;
(2)若对任意,
恒成立,求
的取值范围.
正确答案
(1)∴的单调增区间为
,
;单调减区间为
,
.
,
,
.
(2)
解:(1)当时,令
,得
或
或
,
∴的单调增区间为
,
;单调减区间为
,
.
,
,
.
(2)由恒成立,得
即恒成立,∴
或
,
解得.故
的取值范围为
.
设函数。
(1)若,求
的单调区间;
(2)若当时,
,求a的取值范围。
正确答案
(1)在单调减少,在
单调增加
(2)
(1)时,
,
当时,
;当
时,
.故
在
单调减少,在
单调增加
(2)
由(1)知,当且仅当
时等号成立.故
,
从而当,即
时,
,而
,
于是当时,
.
由可得
.从而当
时,
,
故当时,
,而
,于是当
时,
.
综合得的取值范围为
.
已知函数与函数
在点
处有公共的切线,设
.
(1) 求的值
(2)求在区间
上的最小值.
正确答案
(1);(2)当
时,
在
上的最小值为
当时,
在
上的最小值为
当时,
在
上的最小值为
.
试题分析:(1)利用导数的几何意义,先求导,然后把x=1代入即可求出a的值;(2)由(1)可知,根据F(x)的函数形式,可以利用求导的方法来解决问题,在解题的过程中要注意对参数m进行讨论.
试题解析:(I)因为所以
在函数
的图象上
又,所以
所以 3分
(2)因为,其定义域为
5分
当时,
,
所以在
上单调递增
所以在
上最小值为
7分
当时,令
,得到
(舍)
当时,即
时,
对
恒成立,
所以在
上单调递增,其最小值为
9分
当时,即
时,
对
成立,
所以在
上单调递减,
其最小值为 11分
当,即
时,
对
成立,
对
成立
所以在
单调递减,在
上单调递增
其最小值为12分
综上,当时,
在
上的最小值为
当时,
在
上的最小值为
当时,
在
上的最小值为
.
已知函数,
。
(1)求函数的解析式;
(2)若对于任意,都有
成立,求实数
的取值范围;
(3)设,
,且
,求证:
。
正确答案
(1),(2)
,(3)详见解析
试题分析:(1)本题中的参数为,利用导函数构造关于
的方程. 因为
,所以
,
,故
,(2)不等式恒成立问题,往往转化为最值问题,即
,本题实质求函数
在
上最大值. 因为
,所以
,因此当时
单调增,当
时单调减,所以当
时,
,从而
.(3)证明不等式先要观察其结构特点,原不等式结构虽对称,但不可分离,需要适当变形.利用
,将原不等式等价变形为
,即
利用(II)结论,
=0
试题解析:(1)解:因为,所以
。
令,得
,所以
。 3分
(2)解:设,
则,令
,解得
。
当变化时,
与
的变化情况如下表:
所以当时,
。
因为对于任意,都有
成立,
所以。 7分
(3)证明:由(II),得,即
,
令,得
,
令,得
,
所以
因为,
所以,
即,
所以,
即,
所以。 12分
设是函数
的一个极值点.
(1)求与
的关系式(用
表示
),并求
的单调递增区间;
(2)设,若存在
使得
成立,求实数
的取值范围.
正确答案
(1),
;(2)
.
试题分析:(1)先求函数的导函数,根据极值点的导数值为0,可得与
的关系式;再令导函数大于0解不等式得单调递增区间;(2)先根据导数分别求函数
在区间
上的最值,代入
或
解不等式可得解.
试题解析:(1),
,
,
; (3分)
, 令
,即
解得:,所以
的单调递增区间是:
; (6分)
(2)由(1)可得,函数在
上单调递增,在
上单调递减,
,且
函数
在
的值域为
, (8分)
又
在
上单调递增,故
在
的值域为
, (10分)
若存在使得
成立,
等价于或
, (13分)
又,
于是: ,解得:
; (15分)
所以实数的取值范围是:
(17分)
已知函数.
(Ⅰ)若函数的值域为
.求关于
的不等式
的解集;
(Ⅱ)当时,
为常数,且
,
,求
的最小值.
正确答案
(Ⅰ);(Ⅱ)
.
试题分析:(Ⅰ)由函数的值域为
,则该二次函数与
轴有一个交点,即
,所以
,所以
,则
,则
,化简得
,解得
,所以不等式的解集为
.(Ⅱ)当
时,
,所以
,而
,
,所以
,接着利用导数求
的最小值,令
,则
,当
时,
,
单调增,当
时,
,
单调减,最小值需要比较
的大小,而
,
的最小值为
.
试题解析:(Ⅰ)由值域为,当
时有
,即
,
所以,则
则,化简得
,解得
所以不等式的解集为.
(Ⅱ)当时,
,所以
因为,
,所以
令,则
当时,
,
单调增,当
时,
,
单调减,
因为
,所以
所以的最小值为
.
设函数。
(1)求函数的最小值;
(2)设,讨论函数
的单调性;
(3)斜率为的直线与曲线
交于
,
两点,求证:
。
正确答案
(1).(2)当a≥0时,F(x)在(0,+∞)上是增函数;
当a<0时,F(x)在上单调递增,在
上单调递减.(3)构造函数利用函数的单调性证明不等式
试题分析:(1)f'(x)=lnx+1(x>0),令f'(x)=0,得.
∵当时,f'(x)<0;当
时,
f'(x)>0,
∴当时,
. 4分
(2)F(x)=ax2+lnx+1(x>0),.
①当a≥0时,恒有F'(x)>0,F(x)在(0,+∞)上是增函数;
②当a<0时,
令F'(x)>0,得2ax2+1>0,解得;
令F'(x)<0,得2ax2+1<0,解得.
综上,当a≥0时,F(x)在(0,+∞)上是增函数;
当a<0时,F(x)在上单调递增,在
上单调递减. 8分
(3).
要证,即证
,等价于证
,令
,
则只要证,由t>1知lnt>0,
故等价于证lnt<t﹣1<tlnt(t>1)(*).
①设g(t)=t﹣1﹣lnt(t≥1),则,
故g(t)在[1,+∞)上是增函数,
∴当t>1时,g(t)=t﹣1﹣lnt>g(1)=0,即t﹣1>lnt(t>1).
②设h(t)=tlnt﹣(t﹣1)(t≥1),则h'(t)=lnt≥0(t≥1),故h(t)在[1,+∞)上是增函数,
∴当t>1时,h(t)=tlnt﹣(t﹣1)>h(1)=0,即t﹣1<tlnt(t>1).
由①②知(*)成立,得证. 12分
点评:导数本身是个解决问题的工具,是高考必考内容之一,高考往往结合函数甚至是实际问题考查导数的应用,求单调、最值、完成证明等,请注意归纳常规方法和常见注意点
(本题满分14分)已知函数 的定义域为
.
(Ⅰ)求实数的值;(Ⅱ)探究
是否是
上的单调函数?若是,请证明;若不是,请说明理由; (Ⅲ)求证:
,
(其中
为自然对数的底数).
正确答案
(Ⅰ)(Ⅱ)见解析(Ⅲ)见解析
(Ⅰ)由题意得关于的不等式
的解集是区间
,
则是方程
的根,因此
。
经检验时,函数
的定义域为
.
即符合题意.…………3分
(Ⅱ)
,设
,
则,
……5分
令,则
即是
上的减函数……7分所以当
时,
=0,则
<0.
因此是(0,
上的减函数,而
是(0,
上的减函数,则
是
上的单调增函数……9分
(Ⅲ)先证不等式 (
成立.
设 (
,则
,
即是(0,
上的减函数,所以
,因此
……11分
取得不等式
,
即,则
……13分
所以…………14分
对任意实数a,b,定义F(a,b)=(a+b-|a-b|),如果函数
,那么
的最大值为 .
正确答案
由已知,,
即,其定义域为
.
令则
在
单调递增,
且,所以,
时,
;
时,
.
所以,,
由于
,故
的最大值为
.
设函数(其中
),
,已知它们在
处有相同的切线.
(1)求函数,
的解析式;
(2)求函数在
上的最小值;
(3)若对恒成立,求实数
的取值范围.
正确答案
(1) .
(2) ;
(3)满足题意的的取值范围为
.
试题分析:(1) 应用导数的几何意义,确定切点处的导函数值,得切线斜率,建立的方程组.
(2) 应用导数研究函数的最值,基本步骤明确,本题中由于中
的不确定性,应该对其取值的不同情况加以讨论.
当时,
在
单调递减,
单调递增,
得到.
当时,
在
单调递增,得到
;
即 .
(3)构造函数,
问题转化成.
应用导数研究函数的最值,即得所求.
试题解析:(1) ,
1分
由题意,两函数在处有相同的切线.
,
. 3分
(2) ,由
得
,由
得
,
在
单调递增,在
单调递减. 4分
当时,
在
单调递减,
单调递增,
∴. 5分
当时,
在
单调递增,
;
6分
(3)令,
由题意当 7分
∵恒成立,
8分
, 9分
,由
得
;由
得
∴在
单调递减,在
单调递增 10分
①当,即
时,
在
单调递增,
,不满足
. 11分
当,即
时,由①知,
,满足
. 12分
③当,即
时,
在
单调递减,在
单调递增
,满足
.
综上所述,满足题意的的取值范围为
. 13分
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