- 导数在研究函数中的应用
- 共24261题
设函数,其对应的图像为曲线C;若曲线C过
,且在
点处的切斜线率
(1)求函数的解析式
(2)证明不等式.
正确答案
(1) ;(2)详见解析.
试题分析:(1)由题设可得两个方程: ①,
②.解这个方程组,求得
的值,便得函数
的解析式.(2)要证明不等式
只需证
(
)的最大值小于等于0即可,而利用导数很易求得
的最大值,从而使问题得证.
试题解析:(1)由得
∵曲线C过 ∴
① 2分
又∵曲线C在点处的切斜线率
∴ ② 4分
联立①②解之得 5分
∴函数的解析式为
6分
(2)由(1)知其定义域为
令(
),则 8分
令(
),解之得
10分
∴函数在
上单调递增,在
上单调递减, 12分
而,所以
的最大值为0,故当
时,
即
. 13分
已知函数.
(1)若函数为奇函数,求a的值;
(2)若,直线
都不是曲线
的切线,求k的取值范围;
(3)若,求
在区间
上的最大值.
正确答案
(1);(2)
;(3) 当
或
时,
在
处取得最大值
;当
时,
取得最大值
;当
时,
在
取得最大值
;当
时,
在
处都取得最大值0.
试题分析:(1)首先求出导数:,
代入得:
.
因为为奇函数,所以
必为偶函数,即
,
所以.
(2)若,直线
都不是曲线
的切线,这说明k不在
的导函数值域范围内. 所以求出
的导函数,再求出它的值域,便可得k的范围.
(3).
由得:
.
注意它的两个零点的差恰好为1,且必有.
结合导函数的图象,可知导函数的符号,从而得到函数的单调区间和极值点.
试题解析:(1)因为,
所以 2分
由二次函数奇偶性的定义,因为为奇函数,
所以为偶函数,即
,
所以 4分
(2)若,直线
都不是曲线
的切线,即k不在导函数值域范围内.
因为,
所以对
成立,
只要的最小值大于k即可,所以k的范围为
.7分
(3).
因为,所以
,
当时,
对
成立,
在
上单调递增,
所以当时,
取得最大值
;
当时,在
,
,
单调递增,在
时,
,
调递减,
所以当时,
取得最大值
;
时,在
,
,
单调递减,
所以当时,
取得最大值
;.10分
当时,在
,
,
单调递减,在
,
,
单调递增,
又,
,
当时,
在
取得最大值
;
当时,
在
取得最大值
;
当时,
在
处都取得最大值0.
综上所述:当或
时,
在
处取得最大值
;
当时,
取得最大值
;
当时,
在
取得最大值
;
当时,
在
处都取得最大值0.13分
已知二次函数和“伪二次函数”
.
(Ⅰ)证明:只要,无论
取何值,函数
在定义域内不可能总为增函数;
(Ⅱ)在同一函数图像上任意取不同两点A(),B(
),线段AB中点为C(
),记直线AB的斜率为k.
(1)对于二次函数,求证
;
(2)对于“伪二次函数” ,是否有(1)同样的性质?证明你的结论。
正确答案
(Ⅰ)恒成立,当时,
(Ⅱ)恒成立,∵
,由二次函数的性质,(Ⅱ)不可能恒成立,则函数
不可能总为增函数.
(Ⅱ);
(2)“伪二次函数” 不具有(1)的性质.
试题分析:(Ⅰ)定义域为,如果
为增函数,则
(Ⅰ)恒成立,当
时,
(Ⅱ)恒成立,∵
,由二次函数的性质,(Ⅱ)不可能恒成立,则函数
不可能总为增函数. 4分
(Ⅱ)(1).
由 ∴
,则
8分
(2)不妨设,对于“伪二次函数”:
(Ⅲ)
由(1)中(Ⅰ)(Ⅳ)
的性质,则,比较(Ⅲ)(Ⅳ)两式得
,
即(Ⅴ) 令
(Ⅵ)
设,则
∴在(1,
)上递增, ∴
∴(Ⅵ)式不可能成立, (Ⅴ)式不可能成立,
∴“伪二次函数” 不具有(1)的性质. 13分
点评:难题,本题属于导数应用中的基本问题,通过研究函数的单调性,明确了极值情况。(I)中要对a的不同取值情况加以讨论,在解不等式取舍过程中易于出错。涉及不等式恒成立问题,转化成了研究函数的最值,通过构建a的不等式组,求得a的范围。理解“伪函数的概念”的解题的关键之一。
已知函数,其中
.
(1) 当时,求曲线
在点
处的切线方程;
(2) 求函数的单调区间及在
上的最大值.
正确答案
(1);(2)
在区间
,
内为减函数,在区间
内为增函数,
在
上的最大值为1.
试题分析:(1)首先求得导函数,然后求得切线斜率
,再利用点斜式求切线方程;(2)首先通过建立
的变化情况如下表,然后确定出单调性,并确定出函数的极值,再与
的值进行比较,进而可求得最值.
(1)当时,
,
,
又,则
.
所以曲线在点
处的切线方程为
.
(2) .
由于,令
,得到
,
.
当变化时,
的变化情况如下表:
∴在区间
,
内为减函数,在区间
内为增函数.
故函数在点
处取得极大值
,且
.
∵,且
-
=
=
<0,
∴在
上的最大值为1.
已知函数的图象在点
处的切线方程为
.
(1)求实数的值;
(2)设.
①若是
上的增函数,求实数
的最大值;
②是否存在点,使得过点
的直线若能与曲线
围成两个封闭图形,则这两个封闭图形的面积总相等.若存在,求出点
坐标;若不存在,说明理由.
正确答案
(1) ;(2)①3;②存在,
.
试题分析:(1)由题意可知,又切线的斜率为
,从而可列出关于
的方程组,解得
;(2)①由(1)得
,它在区间
上是增函数,说明
在
上恒成立,求得
,那么
,可变形为
,因此我们只要求出
在
上的最小值即可,而求最小值时可用换元法.设
;②从题意可知
点若存在,则必是
图象的对称中心,因此我们着重点在于寻找
的对称中心,同时我们知道爱的渴
,则
图象的对称点心是
,由于
是由一个整式与一个分式相加,可以先考虑分式
,使
为常数,
,再代入验证
是不是为常数.
试题解析:(1)时,
,
2分
在直线
上,
,即
4分
,
(2)①
是
上的增函数,
,
在上恒成立, 6分
令 则
,
设,
在
上恒成立 7分
恒成立,
, 实数
最大值为
9分
②由,
,
11分
表明:若点为
图象上任意一点,则点
也在图象上,
而线段的中点恒为
;由此可知
图象关于点
对称.
这也表明存在点,使得过
的直线若能与
图象相交围成封闭图形,
则这两个封闭图形面积相等. 13分(其它解法相应给分).
已知a,b为常数,a¹0,函数.
(1)若a=2,b=1,求在(0,+∞)内的极值;
(2)①若a>0,b>0,求证:在区间[1,2]上是增函数;
②若,
,且
在区间[1,2]上是增函数,求由所有点
形成的平面区域的面积.
正确答案
(1),(2)①详见解析,②
试题分析:(1)求具体函数极值问题分三步,一是求导,二是求根,三是列表,关键在于正确求出导数,即;求根时需结合定义区间进行取舍,如根据定义区间
舍去负根;列表时需注意导数在对应区间的符号变化规律,这样才可得出正确结论,因为导数为零的点不一定为极值点,极值点附近导数值必须要变号,(2)①利用导数证明函数单调性,首先要正确转化,如本题只需证到在区间[1,2]上
成立即可,由
得只需证到在区间[1,2]上
,因为对称轴
在区间[1,2]上单调增,因此只需证
,而这显然成立,②中条件“
在区间[1,2]上是增函数”与①不同,它是要求
在区间[1,2]上恒成立,结合二次函数图像可得关于
不等关系,再考虑
,
,可得可行域.
试题解析:(1)解: 2分
当时,
,
令得
或
(舍去) 4分
当
时,
是减函数,
当时,
是增函数
所以当时,
取得极小值为
6分
(2)令
① 证明: 二次函数
的图象开口向上,
对称轴且
8分
对一切
恒成立.
又对一切
恒成立.
函数图象是不间断的,
在区间
上是增函数. 10分
②解:
即
在区间
上是增函数
对
恒成立.
则对
恒成立.
12分
在(*)(**)的条件下, 且
且恒成立.
综上,点满足的线性约束条件是
14分
由所有点形成的平面区域为
(如图所示),
其中
则
即的面积为
. 16分
已知函数,且在
时函数取得极值.
(1)求的单调增区间;
(2)若,
(Ⅰ)证明:当时,
的图象恒在
的上方;
(Ⅱ)证明不等式恒成立.
正确答案
(1)函数的单调增区间为
和
;(2)详见解析.
试题分析:(1)先利用函数在
处取得极值,由
求出
的值,进而求出
的解析式,解不等式
,从而得出函数
的单调增区间;(2)(Ⅰ)构造新函数
,利用导数证明不等式
在区间
上成立,从而说明当
时,
的图象恒在
的上方;
(Ⅱ)由(Ⅰ)中的结论证明当时,
,由此得到
,
,
,
,结合累加法得到
,再进行放缩得到
,从而证明
.
试题解析:(1),
,函数
的定义域为
,
由于函数在
处取得极值,则
,
,
解不等式,得
或
,
故函数的单调增区间为
和
;
(2)(Ⅰ)构造函数,其中
,
,故函数
在区间
上单调递减,
则对任意,则
,即
,即
,
即当时,
的图象恒在
的上方;
(Ⅱ)先证当时,
,由(Ⅰ)知,当
且
时,
,
故有,
由于,
,
,
,
上述个不等式相加得
,即
,
即,由于
,
上述不等式两边同时乘以得
.
已知函数,
.
(1)若对任意的实数,函数
与
的图象在
处的切线斜率总相等,求
的值;
(2)若,对任意
,不等式
恒成立,求实数
的取值范围.
正确答案
(1);(2)
.
试题分析:(1)求出的导数,由题设知
,且
,解得
即可;(2)两种方法:法一,先利用在
处不等式成立,得
,即
是不等式
恒成立的必要条件,再说明
是不等式
恒成立的充分条件即可;法二,记
则在
上,
,对
求导,对
讨论求出满足
的
的范围.
试题解析:(Ⅰ)
由题设知,且
,即
, ……2分
因为上式对任意实数恒成立,
……4分
故,所求 ……5分
(Ⅱ)即
,
方法一:在时
恒成立,则在
处必成立,即
,
故是不等式
恒成立的必要条件. ……7分
另一方面,当时,记
则在
上,
……9分
时
,
单调递减;
时
,
单调递增
,
,即
恒成立
故是不等式
恒成立的充分条件. ……11分
综上,实数的取值范围是
……12分
方法二:记则在
上,
……7分
若,
,
时,
,
单调递增,
,
这与上
矛盾; ……8分
若,
,
上
递增,而
,
这与上
矛盾;……9分
③若,
,
时
,
单调递减;
时
,
单调递增
,即
恒成立 11分
综上,实数的取值范围是
12分
已知函数,
(1)讨论函数的单调性;
(2)证明:.
正确答案
(1)在
上单调递减,在
上单调递增;(2)详见解析
试题分析:(1)对于确定函数的单调性,可利用的解集和定义域求交集,得递增区间;
的解集和定义域求交集,得递减区间,如果
和
的解集不易解出来,可采取间接判断导函数符号的办法,该题
,无法解不等式
和
,可设
,再求导
>0,故
在
递增,又发现特殊值
,所以
在
小于0,在
大于0,单调性可判断;(2)要证明
,可证明
,由(1)知,函数
在
递减,
递增,而
无意义,所以可考虑对不等式等价变形
,从而
,写成积的形式,判断每个因式的符号即可(注:这样将.
与
分开另一个目的是为了便于求导).
试题解析:(1),设
,则
且
,
在
上单调递增,当
时,
,从而
单调递减;当
时,
,从而
单调递增,因此,
在
上单调递减,在
上单调递增;
(2)证明:原不等式就是,即
,令
,
在
上单调递增,当
时,
,当
时,
,所以当
且
时,
.
已知实数a,b,c∈R,函数f(x)=ax3+bx2+cx满足f(1)=0,设f(x)的导函数为f′(x),满足f′(0)f′(1)>0.
(1)求的取值范围;
(2)设a为常数,且a>0,已知函数f(x)的两个极值点为x1,x2,A(x1,f(x1)),B(x2,f(x2)),求证:直线AB的斜率k∈(-,-
].
正确答案
(1)∵f(1)=a+b+c=0,∴b=-(a+c),
∵f′(x)=3ax2+2bx+c,
∴f′(0)=c,f′(1)=3a+2b+c,
∴f′(0)f′(1)=c(3a+2b+c)=c(a-c)=ac-c2>0,
∴a≠0,c≠0,
∴-(
)2>0,
所以0<<1.
(2)令f′(x)=3ax2+2bx+c=0,则x1+x2=-,x1x2=
,
∴k==
=
=a(x22+x2x1+x12)+b(x2+x1)+c
=a[(x2+x1)2-x2x1]+b(x2+x1)+c
=a(-
)+b(-
)+c
=a[(-
)+
(-
)+
]
=(-
+
),
令t=,由b=-(a+c)得,
=-1-t,t∈(0,1),
则k=[-(1+t)2+3t]=
(-t2+t-1),
∵a>0,-t2+t-1∈(-1,-],∴k∈(-
,-
].
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