- 导数在研究函数中的应用
- 共24261题
已知函数f(x)=x3+x2+ax+b,g(x)=x3+
x2+ 1nx+b,(a,b为常数).
(1)若g(x)在x=l处的切线方程为y=kx-5(k为常数),求b的值;
(2)设函数f(x)的导函数为f’(x),若存在唯一的实数x0,使得f(x0)=x0与f′(x0)=0同时成立,求实数b的取值范围;
(3)令F(x)=f(x)-g(x),若函数F(x)存在极值,且所有极值之和大于5+1n2,求a的取值范围.
正确答案
(1);(2)
;(3)
试题分析:(1)根据导数的几何意义,先求 ,利用
,然后将
代入,求出`
,此点也在函数f(x)上,代入,即可求出
;
(2)根据,消去
,得到关于
的三次方程,,此方程有唯一解,令
,求出
,利用导数求出极值点,以及两侧的单调性,从而分析图像,得到
的取值范围;
(3),因为存在极值,所以
在
上有根即方程
在
上有根.得到根与系数的关系,代入极值
,得到
的取值范围.
试题解析:(1)∵ 所以直线
的
,当
时,
,将(1,6)代入
,得
. 4分
(2) ,由题意知
消去
,
得有唯一解.
令,则
, 6分
所以在区间上是增函数,在
上是减函数,
又,故实数
的取值范围是
. 9分
(3)
因为存在极值,所以
在
上有根即方程
在
上有根. 10分
记方程的两根为
由韦达定理
,所以方程的根必为两不等正根. 12分
所以
满足方程
判别式大于零
故所求取值范围为 14分
已知函数在
处的切线方程为
.
(1)求函数的解析式;
(2)若关于的方程
恰有两个不同的实根,求实数
的值;
(3)数列满足
,
,求
的整数部分.
正确答案
(1);(2)
或
;(3)
.
试题分析:(1)由题意可得,又根据
在
处的切线方程为
,故可从切线斜率
与切点
建立关于
的方程组
,可解得
,从而
;(2)由(1)及方程
,参变分离后可得:
,因此问题就等价于求使恰有两个不同的
,满足
的
的值,令
,
可得,从而当
时,
取极小值
,当
时,
取极大值
,因此可以大致画出
的示意图,而问题则进一步等价于直线
与
的图像恰有两个交点,通过示意图易得当
或
时满足题意;(3)通过题意可知,需求得
的值夹在哪两个整数之间,由(1)
,可得
,因此
,而
,
∴,∴
,而将递推公式
可进一步变形为
,从而
,
又有,从而
的整数部分为
.
试题解析:(1)∵,∴
, 由题意
在
处的切线方程为
,则
,∴
;
(2)由(1),∴
即
,∴
,因此问题即等价于存恰有两个不同的
,使,令
,则
,∴
在
上单调递增,在
,
上单调递减,∴当
时,
取极小值
,当
时,
取极大值
,又当
时,
,当
时,
,因此可画出函数
的大致示意图如下,而问题就等价于直线
与
的图像恰有两个交点,
故要存在两个不同的满足
,则需
或
.
(3)由(1),∴
,∴
又∵,∴
,
∴
由,得
,∴
,
即,
∴
,又∵
,
综上,,∴
的整数部分为
.
已知函数f(x)=x2-(1+2a)x+aln x(a为常数).
(1)当a=-1时,求曲线y=f(x)在x=1处切线的方程;
(2)当a>0时,讨论函数y=f(x)在区间(0,1)上的单调性,并写出相应的单调区间.
正确答案
(1)y=2x.
(2)函数f(x)的单调增区间是,单调减区间是
.
解:(1)当a=-1时,f(x)=x2+x-ln x,
则f′(x)=2x+1-,
所以f(1)=2,且f′(1)=2.
所以曲线y=f(x)在x=1处的切线的方程为
y-2=2(x-1),即y=2x.
(2)由题意得f′(x)=2x-(1+2a)+
=
= (x>0).
由f′(x)=0,得x1=,x2=a.
得0
由f′(x)<0且x>0,得a.
所以函数f(x)的单调递增区间是(0,a)和,单调递减区间是
;
②当a=时,f′(x)=
≥0,当且仅当x=
时,
f′(x)=0.
所以函数f(x)在区间(0,1)上是单调递增函数;
③当0且x>0,
得0或a
由f′(x)<0且x>0,得
所以函数f(x)的单调递增区间是和(a,1),单调递减区间是
;
④当a≥1时,由f′(x)>0且x>0,
得0;
由f′(x)<0且x>0,得
所以函数f(x)的单调增区间是,单调减区间是
.
已知函数f(x)=lnx+ax+1,a∈R.
(1)求f(x)在x=1处的切线方程.
(2)若不等式f(x)≤0恒成立,求a的取值范围.
正确答案
(1) y=(a+1)x (2) (-∞,-1]
(1)∵x>0,f'(x)=+a,
∴f'(1)=a+1,切点是(1,a+1),
所以切线方程为y-(a+1)=(a+1)(x-1),
即y=(a+1)x.
(2)方法一:∵x>0,f'(x)=.
①当a≥0时,x∈(0,+∞),f'(x)>0,f(x)单调递增,显然当x>1时,f(x)>0,f(x)≤0不恒成立.
②当a<0时,x∈(0,-),f'(x)>0,f(x)单调递增,
x∈(-,+∞),f'(x)<0,f(x)单调递减,
∴f(x)max=f(x)极大值=f(-)=ln(-
)≤0,
∴a≤-1,
所以不等式f(x)≤0恒成立时,a的取值范围是(-∞,-1].
方法二:∵x>0,所以不等式f(x)≤0恒成立,等价于ax≤-lnx-1,即a≤,
令h(x)=,
则h'(x)=-+
=
,
当x∈(0,1)时,h'(x)<0,h(x)单调递减,
当x∈(1,+∞)时,h'(x)>0,h(x)单调递增.
∴h(x)min=h(x)极小值=h(1)=-1,∴a≤-1.
所以不等式f(x)≤0恒成立时,a的取值范围是(-∞,-1].
若函数的图象与直线
为常数)相切,并且切点的横坐标依次成等差数列,且公差为
(I)求的值;
(Ⅱ)若点是
图象的对称中心,且
,求点A的坐标
正确答案
(Ⅰ)的单调递减区间是
,单调递增区间是
,极小值为
;(Ⅱ)
.
试题分析:(Ⅰ)直接根据导数和零的大小关系求得单调区间,并由单调性求得极值;(Ⅱ)先由导数判断出在R内单调递增,说明对任意
,都有
,而
,从而得证.
试题解析:(I)
的图象与
相切.
为
的最大值或最小值,即
或
(6分)
(II)又因为切点的横坐标依次成公差为的等差数列.所以
最小正周期为
又,所以
(8分)
即 (9分)
令
则 (10分)
由得k=1,2,
因此对称中心为 (12分)
设函数.
(1)当时,求函数
在区间
内的最大值;
(2)当时,方程
有唯一实数解,求正数
的值.
正确答案
(1)详见解析;(2).
试题分析:(1)先求出导数方程的根,对此根与区间
的位置关系进行分类讨论,确定函数在区间
上的单调性,从而求出函数
在区间
上的最大值;(2)构造函数
,
利用导数求出函数的极值点
,并确定函数
的单调性,得到
,消去
并化简得到
,通过构造函数
并利用导数研究函数
的单调性并结合
,得到
,从而求出
的值.
(1),
,
令得
. 因为
时,
,
时,
,
所以在
递增,在
递减;
①当时,即
时,
在
上递减,
所以时
取最大值
;
②当时,即
时,
在
递增,在
递减,
所以时,
取最大值
;
③当即
时,
在
递增,
所以时
取最大值
;
(2)因为方程有唯一实数解,即
有唯一实数解,
设,则
,
令,
,因为
,
,
所以(舍去),
,
当时,
,
在
上单调递减,
当时,
,
在
上单调递增,
所以最小值为
,
则,即
,
所以,即
,
设,
,
恒成立,故
在
单调递增,
至多有一解,
又,所以
,即
,解得
.
已知函数.
(1)当时,求函数
单调区间;
(2)若函数在区间[1,2]上的最小值为
,求
的值.
正确答案
(1)在
上是增函数 (2)
试题分析:
(1)对函数求导,求导函数大于0和小于0的解集,该函数的导函数为二次函数,且含有参数,可以通过判断该二次函数的图像的开口零点个数等确定导函数大于0和小于0的解集,进而得到单调区间.
(2)通过(1)可以得时,函数在区间[1,2]的单调性得到最大值求出8(并判断是否符合
),a<0时,继续通过讨论f(x)的导函数,通过对导函数(为二次函数)的开口 根的个数 根的大小与是否在区间[1,3]来确定原函数在区间[1,2]上的最值,进而得到a的值.
试题解析:
(1) 1分
因为,所以
对任意实数
恒成立,
所以在
是减函数 4分
(2)当时,由(1)可知,
在区间[1,2]是减函数
由得
,(不符合舍去) 6分
当时,
的两根
7分
①当,即
时,
在区间[1,2]恒成立,
在区间[1,2]是增函数,由
得 9分
②当,即
时
在区间[1,2]恒成立
在区间[1,2]是减函数
,
(不符合舍去) 11分
③当,即
时,
在区间
是减函数,
在区间
是增函数;所以
无解 13分
综上, 14分
已知函数.
(1)当时,试确定函数
在其定义域内的单调性;
(2)求函数在
上的最小值;
(3)试证明:.
正确答案
(1)当时,函数
的单调递减区间为
,单调递增区间为
;
(2);(3)详见解析.
试题分析:(1)先求出函数的定义域求出,然后将
代入函数
的解析式,求出导数
,并利用导数求出函数
的减区间与增区间 ;(2)求出
,并求出方程
的
,对
的符号以及
是否在区间
内进行分类讨论,结合函数
的单调性确定函数
在
上的最小值;(3)利用分析法将不等式
等价转化为
,然后令
,将原不等式等价转化为
在
,利用(1)中的结论进行证明.
试题解析:(1)函数的定义域为
,当
时,
,则
,
解不等式,得
;解不等式
,得
,
故函数的单调递减区间为
,单调递增区间为
;
(2),
,
当时,
,
,此时函数
在区间
上单调递减,
函数在
处取得最小值,即
;
当时,令
,
当时,即当
,
,
,此时函数
在区间
上单调递减,
函数在
处取得最小值,即
;
当,即当
时,当
,
,当
时,
,
此时函数在
处取得极小值,亦即最小值,
即,
综上所述,;
(3)要证不等式,即证不等式
,即证不等式
,
即证不等式,
令,则
则
,故原不等式等价于
,
即不等式在
上恒成立,
由(1)知,当时,函数
在区间
上单调递增,
即函数在区间
上单调递增,故
,
故有,因此不等式
在
上恒成立,故原不等式得证,
即对任意,
.
设函数(其中
).
(Ⅰ) 当时,求函数
的单调区间;
(Ⅱ) 当时,求函数
在
上的最大值
.
正确答案
(Ⅰ) 函数的递减区间为
,递增区间为
,
(Ⅱ)
(Ⅰ) 当时,
,
令,得
,
当变化时,
的变化如下表:
右表可知,函数的递减区间为
,递增区间为
,
.
(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
.
(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)借助构造函数的技巧进行求解,如构造达到证明
的目的,构造
达到证明
的目的.
【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
(Ⅰ)求函数的单调区间;
(Ⅱ)求函数在
上的最小值;
(Ⅲ)对一切的,
恒成立,求实数
的取值范围.
正确答案
(1)单减区间,单增区间
(2)
(3)
(Ⅰ) ……2分
……4分
(Ⅱ) (ⅰ)0,t无解;……5分
(ⅱ)0时,
;……7分
(ⅲ),即
时,
,
……9分
……10分
(Ⅲ)由题意:
即
可得……11分
设,
则……12分
令,得
(舍)
当时,
;当
时,
当
时,
取得最大值,
=-2……13分
.
的取值范围是
.……14分
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