- 导数在研究函数中的应用
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已知曲线y=(a-3)x3+ln x存在垂直于y轴的切线,函数f(x)=x3-ax2-3x+1在[1,2]上单调递增,则a的取值范围为________.
正确答案
(-∞,0]
由已知条件可得方程y′=3(a-3)x2+=0(x>0),即3(a-3)x3+1=0有大于0的实数根,即得x3=-
>0,解得a<3,又由函数f(x)=x3-ax2-3x+1在[1,2]上单调递增,可得不等式f′(x)=3x2-2ax-3≥0在[1,2]上恒成立,即得a≤
在[1,2]上恒成立,由函数y=x-
在[1,2]上单调递增可得,该函数的最小值为0,∴a≤0,综上可得实数a的取值范围为(-∞,0].
设函数.
(1)研究函数的极值点;
(2)当时,若对任意的
,恒有
,求
的取值范围;
(3)证明:.
正确答案
(1)详见解析;(2)实数的取值范围是
;(3)详见解析.
试题分析:(1)先求出函数的导数
,对
的符号进行分类讨论,即对函数
是否存在极值点进行分类讨论,结合函数的单调性或导数符号确定函数的极大值或极小值;(2)利用(1)中的结论,将问题转化为
,结合(1)中的结论列不等式解参数
的取值范围;(3)在(2)中,令
,得到不等式
在
上恒成立,然后令
得到
,两边同除以
得到
,结合放缩法得到
,最后;利用累加法即可得到所证明的不等式.
试题解析:(1),
当 上无极值点
当p>0时,令的变化情况如下表:
从上表可以看出:当p>0 时,有唯一的极大值点
(2)当时在
处取得极大值
,
此极大值也是最大值,要使恒成立,只需
,
∴,即p的取值范围为[1,+∞
;
(3)令,由(2)知,
∴,∴
,
∴
,∴结论成立
另解:设函数,则
,令
,解得
,则
,
∴=
=
(
已知函数,
(1)求函数的单调区间;
(2)若 恒成立,试确定实数
的取
值范围;
(3)证明:(
且
)
正确答案
(14分)
(1)上为增函数;
上为增函数;在
上为减函数;
(2)易知k>0,则即
;
(3)令则
对
恒成立
即:对
恒成立
取,则
即
,
略
已知函数,其中
,
.
(Ⅰ)若的最小值为
,试判断函数
的零点个数,并说明理由;
(Ⅱ)若函数的极小值大于零,求
的取值范围.
正确答案
(I)函数的零点个数有3个;(Ⅱ)
试题分析:(I)为确定函数零点的个数,可通过研究函数图象的形态、函数的单调性完成,具体遵循“求导数、求驻点、分区间讨论导数的正负、确定函数的单调性”等步骤.
(Ⅱ)为确定函数的极值,往往遵循“求导数、求驻点、分区间讨论导数的正负、确定函数的极值”等步骤.
本小题利用“表解法”,形象直观,易于理解.为使,
满足
,从而得到
.
试题解析:
(I), 1分
当时,
有最小值为
,
所以,即
, 2分
因为,所以
, 3分
所以,
所以在
上是减函数,在
上是增函数, 4分
而,
, 5分
故函数的零点个数有3个; 6分
(Ⅱ)令
,得
, 7分
由知
,根据(I),当
变化时,
的符号及
的变化情况如下表:
因此,函数在
处取得极小值
, 9分
要使,必有
可得
, 10分
所以的取值范围是
. 12分
函数的值域为 .
正确答案
试题分析:由得
.所以当
时,
,
单调减,
当
时,
,
单调增,
所以
值域为
设函数
(1)当时,求
的单调区间;
(2)若当时
恒成立,求实数
的取值范围。
正确答案
(1)的单调递增区间为
,
的单调递减区间为
;
(2)
试题分析:(1)将代入,求导即可 (2)注意
恒大于等于0,故只需
对任意
恒成立即可 接下来就利用导数研究函数
试题解析:(1)当时,
令,得
或
;令
,得
的单调递增区间为
的单调递减区间为
6分
(2)因为对任意
,设
当时,
对
恒成立,
符合题意 9分
当时,由
得
;由
得
;
所以在
上是减函数,在
上是增函数
又,故不符合题意 12分
综上所述的取值范围是
13分
已知是二次函数,不等式
的解集是(0,5),且f(x)在区间[-1,4]上的最大值是12.
(1)求的解析式;
(2)是否存在自然数m,使得方程=0在区间(m,m+1)内有且只有两个不等的实数根?若存在,求出所有m的值;若不存在,请说明理由.
正确答案
(1)
(2)存在唯一的自然数m=3,使得方程在区间(m,m+1)内有且只有两个不等的实数根.
试题分析:(1)为求函数的解析式,可根据是二次函数,且
的解集是(0,5),
设出应用“待定系数法”.
(2)首先注意到方程=0等价于方程
,从而,可通过研究函数
达到解题目的.
具体地,通过“求导数、求驻点、讨论导数的正负、确定函数的单调区间”,认识方程的根分布情况.
试题解析:
(1)∵是二次函数,且
的解集是(0,5),
∴可设.
∴在区间[-1,4]上的最大值是
.
由已知,得 5分
(2)方程=0等价于方程
设
则. 7分
当x∈时,
,因此
在此区间上是减少的;
当x∈时,
,因此
是在此区间上是增加的.
∵h(3)=1>0,h=
<0,h(4)=5>0, 10分
∴方程=0在区间
,
内分别有唯一实数根,而在区间(0,3),(4,+∞)内没有实数根,
∴存在唯一的自然数m=3,使得方程在区间(m,m+1)内有且只有两个不等的实数根. 12分
设函数.
⑴求函数的单调区间;
⑵求函数的值域;
⑶已知对
恒成立,求实数
的取值范围.
正确答案
(1)详见解析;(2);(3)
.
试题分析:(1)判断函数的单调区间,一般利用其导数的符号判断,使导函数为正的区间是增区间,使函数为负的区间是减区间;(2)函数的值域则可利用(1)中得到的函数的单调性进行求解;(3)恒成立问题则常用分离参数的方法,转化为求函数的最值问题,而求函数的最值则仍可利用导数去判断函数的单调性.
试题解析:⑴,由
解得
,
由解得,
或
,
故函数的单调递增区间是
,单调递减区间是
.
4分
⑵当时,解得
,由⑴可知函数
在
上递增,在
上递减,
在区间
上,
;
在区间上,
函数
的值域为
. 8分
⑶,两边取自然对数得
,
对
恒成立,则
,
由⑵可知当时,
,
. 12分
已知函数 (1)若
在区间
上是增函数,求实数
的取值范围; (2)若
是
的极值点,求
在
上的最大值;(3)在(2)的条件下,是否存在实数
,使得函数
的图像与函数
的图象恰有3个交点?若存在,请求出实数
的取值范围;若不存在,试说明理由。
正确答案
(13分)
(1) (2)
(3)且
略
设的定义域为
,
的导函数为
,且对任意正数
均有
,
(1)判断函数在
上的单调性;
(2)设,比较
与
的大小,并证明你的结论;
(3)设,若
,比较
与
的大小,并证明你的结论.
正确答案
(Ⅰ) 在
上是增函数.
(Ⅱ) .
(Ⅲ)
(Ⅰ)由于得,
,而
,则
,
则,因此
在
上是增函数.
(Ⅱ)由于,
,则
,而
在
上是增函数,
则,即
,∴
(1),
同理 (2)
(1)+(2)得:,而
,
因此 .
(Ⅲ)证法1: 由于,
,则
,而
在
上是增函数,则
,即
,
∴
同理
以上个不等式相加得:
而
证法2:数学归纳法
(1)当时,由(Ⅱ)知,不等式成立;
(2)当时,不等式
成立,
即成立,
则当时,
+
再由(Ⅱ)的结论, +
+
因此不等式对任意
的自然数均成立.
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