- 导数在研究函数中的应用
- 共24261题
已知函数
(1)当时,求
的最小值;
(2)在区间(1,2)内任取两个实数p,q,且p≠q,若不等式>1恒成立,求实数a的取值范围;
(3)求证:(其中
)。
正确答案
(1);(2)
(3)详见解析
试题分析:(1)求导,令导数大于0得增区间,令导数小于0得减区间,根据函数的单调性求其最小值。(2)因为,表示点
与点
连成的斜率,可将问题转化为直线的斜率问题。根据导数的几何意义可求其斜率,将
恒成立问题转化为求函数最值问题,求最值时还是用求导再求其单调性的方法求其最值。(3)由(2)可得
,则有
。用放缩法可证此不等式。
试题解析:解:(1)
得
上递减,
上递增。
。 4分
(2),
表示点与点
连成的斜率,又
,
,即函数图象在区间(2,3)任意两点连线的斜率大于1,
即内恒成立. 6分
所以,当恒成立.
设
若
当上单调递减;
当上单调递增. 9分
又
故 10分
(3)由(2)得,
11分
所以
又
而
成立. 14分
已知函数,
,其中
的函数图象在点
处的切线平行于
轴.
(1)确定与
的关系; (2)若
,试讨论函数
的单调性;
(3)设斜率为的直线与函数
的图象交于两点
(
)证明:
.
正确答案
(1);(2)当
时,函数
在
单调递增,在
单调递减;在
上单调递增;当
时,函数
在
上单调递增;当
时,函数
在
上单调递增,在
单调递减;在
上单调递增.(3)详见解析。
试题分析:(1)由导数的几何意义可知,即可得
与
的关系。(2)先求导数,及其零点,判断导数符号,即可得原函数增减变化,注意分类讨论。(3)由
可得
。然后分别证明不等式的左右两侧,两侧不等式的证明均需构造函数,再利用函数的单调性证明。
试题解析:解:(1)依题意得,则
由函数的图象在点
处的切线平行于
轴得:
∴
4分
(2)由(1)得
∵函数的定义域为
①当时,
由得
,由
得
,
即函数在(0,1)上单调递增,在
单调递减;
②当时,令
得
或
,
若,即
时,由
得
或
,由
得
,
即函数在
,
上单调递增,在
单调递减;
若,即
时,由
得
或
,由
得
,即函数
在
,
上单调递增,在
单调递减;
若,即
时,在
上恒有
,即函数
在
上单调递增.
综上得:当时,函数
在(0,1)上单调递增,在
单调递减;
当时,函数
在
单调递增,在
单调递减;在
上单调递增;
当时,函数
在
上单调递增,
当时,函数
在
上单调递增,在
单调递减;在
上单调递增.
9分
(3)依题意得,证
,即证
因,即证
. 令
(
),即证
(
)
令(
),则
∴在(1,+
)上单调递增,
∴=0,即
(
)①
再令m(t)="lnt" t+1,=
1<0, m(t)在(1,+∞)递减,
∴m(t)
综合①②得(
),即
. 14分
设函数,曲线
通过点(0,2a+3),且在
处的切线垂直于y轴.
(I)用a分别表示b和c;
(II)当bc取得最大值时,写出的解析式;
(III)在(II)的条件下,g(x)满足,求g(x)的最大值及相应x值.
正确答案
(I)由已知可得,
.
(II).
(III)时,
的最大值是
.
试题分析:(I)根据及导数的几何意义
即得到
的关系.
(II)将表示成
,应用二次函数知识,当
时,
取到最大值,得到
,从而得到
.
(III)根据,
确定,
利用基本不等式,得到g(x)的最大值及相应x值.
试题解析:(I)由已知可得
又因为.
(II),
所以当时,
取到最大值,此时
,
.
(III)因为,
所以,
又因为,
,
,
,
所以,当且仅当
,即
时等号成立,
所以,即
的最大值是
.
已知函数(其中
是实数).
(Ⅰ)求的单调区间;
(Ⅱ)若,且
有两个极值点
,求
的取值范围.
(其中是自然对数的底数)
正确答案
(Ⅰ)当,即
时,
的增区间为
,当
时,
的增区间为
,减区间为
;
(Ⅱ).
试题分析:(Ⅰ)求函数的单调区间,首先确定定义域
,可通过单调性的定义,或求导确定单调区间,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
,有基本不等式知,
,需讨论,当
,即
时,
,
的增区间为
,当
时,令
,
,解出
就能求出函数
的单调区间;(Ⅱ) 若
,且
有两个极值点
,求
的取值范围,由(Ⅰ)可知,
在
内递减,得
,且
,得
,又由(Ⅰ)可知,
,即
,由
,可求出
,再由
,判断它的单调性,从而求出范围.
试题解析:(Ⅰ) 1分
当,即
时,
的增区间为
3分
②当时,
5分
的增区间为
,减区间为
7分
(Ⅱ) 由(Ⅰ)可知,在
内递减,
8分
,
,
而在
上递减,
10分
12分
令,
在
上递减 14分
15分
已知函数,其中
.
(Ⅰ)求函数的单调区间;
(Ⅱ)若直线是曲线
的切线,求实数
的值;
(Ⅲ)设,求
在区间
上的最小值.(
为自然对数的底数)
正确答案
(Ⅰ)的单调递减区间是
和
,单调递增区间是
;(Ⅱ)
;
(Ⅲ)当时,
最小值为
;当
时,
的最小值
=
;当
时,
最小值为
.
试题分析:(Ⅰ)根据函数求解导数,然后令导数大于零或者小于零得到单调区间;
(Ⅱ)根据给定的切线方程得到切点的坐标,进而得到参数的值;
(Ⅲ)对于函数的最值问题,根据给定的函数,求解导数,运用导数的符号判定单调性,和定义域结合得到最值.
试题解析:(Ⅰ),(
), 2分
在区间和
上,
;在区间
上,
.
所以,的单调递减区间是
和
,单调递增区间是
. 4分
(Ⅱ)设切点坐标为,则
6分(1个方程1分)
解得,
. 7分
(Ⅲ),
则, 8分
解,得
,
所以,在区间上,
为递减函数,
在区间上,
为递增函数. 9分
当,即
时,在区间
上,
为递增函数,
所以最小值为
. 10分
当,即
时,在区间
上,
为递减函数,
所以最小值为
. 11分
当,即
时,最小值
=
.
综上所述,当时,
最小值为
;当
时,
的最小值
=
;当
时,
最小值为
. 12分
设函数f(x)=(x _ 1)ex _ kx2(k∈R).
(Ⅰ)当k=1时,求函数f(x)的单调区间;
(Ⅱ)当k∈(1/2,1]时,求函数f(x)在[0,k]上的最大值M.
正确答案
(Ⅰ)函数的递减区间为
,递增区间为
,
.
(Ⅱ)函数在
上的最大值
.
试题分析:(Ⅰ) 当时,
,
令,得
,
当变化时,
的变化如下表:
由表可知,函数的递减区间为
,递增区间为
,
. 6分
(Ⅱ) ,
令,得
,
,
令,则
,所以
在
上递增,
所以,从而
,所以
所以当时,
;当
时,
;
所以
令,则
,
令,则
所以在
上递减,而
所以存在使得
,且当
时,
,
当时,
,
所以在
上单调递增,在
上单调递减.
因为,
,
所以在
上恒成立,当且仅当
时取得“=”.
综上,函数在
上的最大值
. 14分
点评:难题,本题较为典型,是导数应用的基本问题。曲线切线的斜率等于在切点处的导函数值。研究函数的最值遵循“求导数,求驻点,研究单调性,确定极值,计算区间端点函数值,比较大小”。本题中函数f(x)在[0,k]上的最大值M.是关于k的函数,处理问题过程中对k存在的讨论易出错。
已知函数单调递减,
(I)求a的值;
(II)是否存在实数b,使得函数的图象恰有3个交点,若
的取值范围数b的值;若不存在,试说明理由。
正确答案
(1)4(2)存在实数:
(I)由函数单调递减。
知 …………2分
…………3分
…………4分
(II)函数的图象恰好有3个交点,等价于方程
…………6分
是其中一个根, …………8分
故存在实数: …………12分
设函数
(1)若的取值范围;
(2)求上的最大值.
正确答案
(1)(2)
当
(1)当………………2分
即上恒立 ………………3分
而 ………………6分
………………7分
(2)由(1)知
①当上是增函数
………………10分
②当
…………13分
当 ……………14分
某风景区在一个直径AB为100米的半圆形花园中设计一条观光线路(如图所示).在点A与圆
弧上的一点C之间设计为直线段小路,在路的两侧边缘种植绿化带;从点C到点B设计为沿弧的弧形小路,在路的一侧边缘种植绿化带.(注:小路及绿化带的宽度忽略不计)
(1)设(弧度),将绿化带总长度表示为
的函数
;
(2)试确定的值,使得绿化带总长度最大.
正确答案
(1),
,(2)当
时,绿化带总长度最大.
试题分析:(1)解实际问题应用题,关键正确理解题意,正确列出等量关系或函数关系式.本题要注意着重号. 绿化带总长度等于2AC与弧长BC之和. 在直角三角形
中,
,
,所以
.由于
,所以弧
的长为
.所以
,作为函数解析式,必须明确其定义域,
.(2)利用导数求
最大值. 令
,则
,列表分析可知当
时,
取极大值,即为最大值.
【解】(1)如图,连接,设圆心为
,连接
.
在直角三角形中,
,
,
所以.
由于,所以弧
的长为
. 3分
所以,
即,
. 7分
(2), 9分
令,则
, 11分
列表如下:
所以,当时,
取极大值,即为最大值. 13分
答:当时,绿化带总长度最大. 14分
已知函数,
且
的图象在它们与坐标轴交点处的切线互相平行.
(1)求的值;
(2)若存在使不等式
成立,求实数
的取值范围;
(3)对于函数与
公共定义域内的任意实数
,我们把
的值称为两函数在
处的偏差,求证:函数
与
在其公共定义域内的所有偏差都大于2
正确答案
(1);(2)
的取值范围是
;(3)见解析.
试题分析:(1)先求出的图象在它们与坐标轴交点,然后利用在此点处导数相等求解;(2)将题意转化为
在
时有解,即
,利用导数求出
在
的最小值即可求得
的取值范围;(3)两种方法;法一,公共定义域为
,令
在
利用导数求出
的最小值
,再利用基本不等式可得结果.法二,当
时,先证
再证
,两式相加即得
.
试题解析:(1)的图像与
轴的交点为
,
的图像与
轴的交点为
,又
,
,3分
(2)存在使不等式
成立,即
在
时有解,
则,因为
,又由均值不等式得
在
上单调递增,所以
故所求
的取值范围是
8分
(方法一)(3)公共定义域为,令
则在
单调递增,又
故在
内存在唯一零点
,
所以
所以故结论成立 12分
(方法二推荐)当时,先证
再证
,两式相加即得
证明方法构造函数所以
在
单调增,
所以,同理可以证明
,相加即得.
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