- 导数在研究函数中的应用
- 共24261题
已知函数的定义域为
,部分对应值如下表,
的导函数
的图象如图所示. 下列关于
的命题:
①函数的极大值点为
,
;
②函数在
上是减函数;
③如果当时,
的最大值是2,那么
的最大值为4;
④当时,函数
有
个零点;
⑤函数的零点个数可能为0、1、2、3、4个.
其中正确命题的序号是 .
正确答案
①②⑤
试题分析:①由的导函数
的图象知,函数
的极大值点为0,4,故①正确;
②因为在上导函数为负,故函数
在
上是减函数,②正确;
③由表中数据可得当x=0或x=4时,函数取最大值2,
若时,
的最大值是2,那么
,故
的最大值为5,即③错误;
④由知,因为极小值
未知,
所以无法判断函数有几个零点,故④不正确;
⑤∵函数在定义域为
共有两个单调增区间,两个单调减区间,
故函数的零点个数可能为0、1、2、3、4个,故⑤正确.
故答案为①②⑤.
设函数
.
(1) 当时,求函数
的单调区间;
(2) 当时,求函数
在
上的最小值
和最大值
.
正确答案
(1) 在
上单调递增
(2) 当时,
的最小值
,最大值
(1)当时
,
在
上单调递增.
(2)当时,
,其开口向上,对称轴
,且过
(i)当,即
时,
,
在
上单调递增,
从而当时,
取得最小值
,
当时,
取得最大值
.
(ii)当,即
时,令
解得:,注意到
,
(注:可用韦达定理判断,
,从而
;或者由对称结合图像判断)
的最小值
,
的最大值
综上所述,当时,
的最小值
,最大值
解法2(2)当时,对
,都有
,
故
故,而
,
所以 ,
(1)根据k的取值化简函数的表达式,明确函数的定义域,然后利用求导研究函数的单调区间,中规中矩;(2)借助求导,通过对参数K的正负讨论和判别式的讨论进行分析求解最值.
【考点定位】本题考查函数的单调性和函数的最值问题,考查学生的分类讨论思想和构造函数的解题能力.
已知函数,其中
。
(1)若函数有极值
,求
的值;
(2)若函数在区间
上为增函数,求
的取值范围;
(3)证明:
正确答案
(1)a=1,(2)(3)构造函数,然后利用导数判断单调性,利用单调性证明不等式
试题分析:(1),
①当时,
,
单调递减,且无极值
②当时,令
,得
,当
变化时,
与
的变化情况如下:
在
时有极小值,
(2),
在
时恒成立
①当时,
恒成立
②当时,等价于
在
时恒成立,令
,则
在
时为增函数,
,
即
综上所述,
(3)由(2)知,当时,
在
时为增函数
当
时,
,令
,
,又
即
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
若函数为奇函数,且过点
,函数
.
(1)求函数的解析式并求其定义域;
(2)求函数的单调区间;
(3)若当时不等式
恒成立,求实数a的取值范围.
正确答案
(1),定义域为
(2)的单调增区间为
,
的单调减区间为
,(3)
(1)………………………………………………………2分
,定义域为
………4分
(2)
的单调增区间为
,
的单调减区间为
,………8分
(3)由(2)知在
时单调递减,所以
所以………………………………………………………………12分
已知函数
(1)求函数的最大值;
(2)若的取值范围.
正确答案
(1)0;(2)
试题分析:(1)先求,再利用
判断函数
的单调性并求最值;
(2)由题设知先求其导数得
因为,所以
,可分
,
,
三种情况探究
,进而得到函数
变化性质,并从中找出满足
的
的取值范围.
解:(1), 1分
当时,
;当
时,
;当
时,
;
所以函数在区间
上单调递增,在区间
上单调递减; 3分
故. 4分
(2)由,得
. 6分
当时,由(1)得
成立; 8分
当时,因为
时
,所以
时,
成立; 10分
当时,因为
时
,所以
.13分
综上,知的取值范围是
. 14分
已知a,b∈R,函数f(x)=a+ln(x+1)的图象与g(x)=x3-
x2+bx的图象在交点(0,0)处有公共切线.
(1)证明:不等式f(x)≤g(x)对一切x∈(-1,+∞)恒成立;
(2)设-1<x1<x2,当x∈(x1,x2)时,证明:.
正确答案
(1)见解析(2)见解析
(1)由题意得f′(x)=,g′(x)=x2-x+b,x>-1,
则解得
∴f(x)=ln(x+1)(x>-1),g(x)=x3-
x2+x.
令h(x)=f(x)-g(x)
=ln(x+1)-x3+
x2-x(x>-1),
∴h′(x)=-x2+x-1=-
,
∴h(x)在(-1,0)上单调递增,在(0,+∞)上单调递减,
∴h(x)≤h(0)=0,∴f(x)≤g(x).
(2)当x∈(x1,x2)时,由题意得-1<x1<x<x2,
①设u(x)=(x+1)[f(x)-f(x1)]-(x-x1),
则u′(x)=ln(x+1)-ln(x1+1)>0,
∴u(x)>u(x1)=0,即(x+1)[f(x)-f(x1)]-(x-x1)>0,
∴;
②设v(x)=(x+1)[f(x)-f(x2)]-(x-x2),
则v′(x)=ln(x+1)-ln(x2+1)<0,
∴v(x)>v(x2)=0,即(x+1)[f(x)-f(x2)]-(x-x2)>0,
∴,
由①②得.
已知函数的图像过坐标原点
,且在点
处的切线的斜率是
.
(1)求实数的值;
(2)求在区间
上的最大值;
(3)对任意给定的正实数,曲线
上是否存在两点
,使得
是以
为直角顶点的直角三角形,且此三角形斜边的中点在
轴上?请说明理由.
正确答案
(1);(2)
在
上的最大值为
;(3)对任意给定的正实数
,曲线
上总存在两点
,使得
是以
为直角顶点的直角三角形,且此三角形斜边的中点在y轴上.
试题分析:(1)求实数的值,由函数
,由图像过坐标原点
,得
,且根据函数在点
处的切线的斜率是
,由导数几何意义可得
,建立方程组,可确定实数
的值,进而可确定函数的解析式;(2)求
在区间
的最大值,因为
,由于
是分段函数,可分段求最大值,最后确定最大值,当
时,
,求导得,
,令
,可得
在
上的最大值为
,当
时,
.对
讨论,确定函数的单调性,即可求得结论;(3)这是探索性命题,可假设曲线
上存在两点
满足题设要求,则点
只能在
轴两侧.设
的坐标,由此入手能得到对任意给定的正实数
,曲线
上存在两点
使得
是以
为直角顶点的直角三角形,且此三角形斜边中点在
轴上.
试题解析:(1)当时,
则
(1分)
依题意,得即
,解得
. (3分)
(2)由(1)知,
①当
时
令
得
或
(4分)
当变化时
的变化情况如下表:
又
所以在
上的最大值为
. (6分)
②当时,
当时,
,所以
的最大值为0 ;
当时,
在
上单调递增,所以
在
上的最大值为
.(7分)
综上所述,
当,即
时,
在
上的最大值为2;
当,即
时,
在
上的最大值为
. (9分)
(3)假设曲线上存在两点
满足题设要求,则点
只能在y轴的两侧.
不妨设,则
,显然
因为是以
为直角顶点的直角三角形,
所以,即
①
若方程①有解,则存在满足题意的两点;若方程①无解,则不存在满足题意的两点
若,则
,代入①式得
,
即,而此方程无实数解,因此
. (11分)
此时,代入①式得,
即
②
令,则
,所以
在
上单调递增,因为
,所以
,当
时,
,所以
的取值范围为
。所以对于
,方程②总有解,即方程①总有解.
因此对任意给定的正实数,曲线
上总存在两点
,使得
是以
为直角顶点的直角三角形,且此三角形斜边的中点在y轴上. (14分)
已知函数,
.
(Ⅰ)若曲线在
与
处的切线相互平行,求
的值及切线斜率;
(Ⅱ)若函数在区间
上单调递减,求
的取值范围;
(Ⅲ)设函数的图像C1与函数
的图像C2交于P、Q两点,过线段PQ的中点作x轴的垂线分别交C1、C2于点M、N,证明:C1在点M处的切线与C2在点N处的切线不可能平行.
正确答案
(Ⅰ),
;(Ⅱ)
;(Ⅲ)见解析.
试题分析:(Ⅰ)由已知条件“曲线在
与
处的切线相互平行”可知,曲线在这两处的切线的斜率相等,求出曲线的导数,根据
求出
的值及切线斜率;(Ⅱ)有已知条件“函数
在区间
上单调递减”可知,
在区间
上恒成立,得到
,则有
,依据二次函数在闭区间上的值域,求得函数
在区间
的值域是
,从而得到
;(Ⅲ)用反证法,先假设C1在点M处的切线与C2在点N处的切线平行,设
,
,则有
,分别代入函数
与函数
的导函数,求得
①,结合P、Q两点是函数
的图像C1与函数
的图像C2的交点,则坐标满足曲线方程,将①化简得到
,设
,
,进行等量代换得到,
存在大于1的实根,构造函数
,结合导函数求得函数
在区间
是单调递减的,从而
,得出矛盾.
试题解析:(Ⅰ),
则,
∵在与
处的切线相互平行,
∴,即
,解得
,
.
(Ⅱ)∵在区间
上单调递减,
∴在区间
上恒成立,
则,即
,
∵,∴
,
∴.
(Ⅲ),
,
假设有可能平行,则存在使
,
,
不妨设
,
,
则方程存在大于1的实根,设
,
则,∴
,这与存在
使
矛盾.
已知常数、
、
都是实数,函数
的导函数为
,
的解集为
.
(Ⅰ)若的极大值等于
,求
的极小值;
(Ⅱ)设不等式的解集为集合
,当
时,函数
只有一个零点,求实数
的取值范围.
正确答案
(Ⅰ);(Ⅱ)当
或
时,函数
在
上只有一个零点.
试题分析::1.第(Ⅰ)的解答还是要破费周折的.首先要求出导函数.
然后根据的解集为
,通过解混合组,得到
进而得到
.接下来通过研究函数
的单调性,由
的极大值等于
,可解得
,这样就可以求出
的极小值
.2.第(Ⅱ)问先由不等式
的解集为集合
,可以解得
.然后研究
的单调性,值得注意的是
,换句话说方程两边对
求导数,
、
应看作是常数.单调性弄清楚后,还要比较
、
的大小.然后根据
只有一个零点,列出
或
,最后解之即可.值得注意的是,很多考生漏了
.
试题解析:(Ⅰ)∵,∴
.
∵不等式的解集为
,
∴不等式的解集为
.
∴即
∴,
.
∴当或
时,
,即
为单调递减函数;
当时,
,即
为单调递增函数.
∴当时,
取得极大值,当
时,
取得极小值.
由已知得,解得
.
∴.
∴的极小值
.
(Ⅱ)∵,
,
,
∴,解得
,即
.
∵,∴
.
∴当或
时,
,即
为单调递减函数;
当时,
,即
为单调递增函数.
∴当时,
为单调递减函数;
当时,
为单调递增函数.
∵,
,
,
∴.
∴在
上只有一个零点
或
.
由得
;
由,即
,得
.
∴实数的取值范围为
或
.
∴当或
时,函数
在
上只有一个零点.
(本题满分15分)已知函数
(Ⅰ)当时,求函数
的单调区间;
(Ⅱ)若在
是单调函数,求实数
的取值范围.
正确答案
解:(Ⅰ) 当时,
,
…………………………………………………………..…...2分,
当时,
,所以
的减区间是
……………………………..………2分
当时,
,所以
的减区间是
……………………………………….2分
(Ⅱ) ,
.
…………..….2分
①若在
是单调减函数,则
在
上恒成立,不可能,故
不可能在
是单调减函数;…………………………………………………………………….……2分
②若在
上是单调增函数,即
在
上恒成立,
所以在
上恒成立,即
在
上恒成立,
令,因为
在
上单调减函数,
,
……….4分
所以a的取值范围是……………………………………………………………………..1分
略
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