- 导数在研究函数中的应用
- 共24261题
已知函数.
(1)若曲线在
和
处的切线相互平行,求
的值;
(2)试讨论的单调性;
(3)设,对任意的
,均存在
,使得
.试求实数
的取值范围.
正确答案
(1);(2)详见解析;(3)实数
的取值范围是
.
试题分析:(1)先求出函数的导数,利用条件“曲线
在
和
处的切线相互平行”得到
,从而在方程中求出
的值;(2)对参数
的符号进行分类讨论,以确定方程
的根是否在定义域内,并对
时,就导数方程的根
与
的大小进行三种情况的分类讨论,从而确定函数的单调区间;(3)将问题中的不等式等价转化为
,充分利用(2)的结论确定函数
在区间
上的最大值,从而求出参数
的取值范围.
试题解析:函数定义域为
,
(1)∵函数
依题意,,即
,解得
;
(2),
①当时,
,
,
在区间上,
;在区间
上,
,
故函数的单调递增区间为
,单调递减区间为
;
②当时,
,
在区间和
上,
;在区间
上,
,
故函数的单调递增区间为
和
,单调递减区间为
;
③当时,
,故
的单调递增区间为
;
④当时,
,
在区间和
上,
;在区间
上,
,
故函数的单调递增区间为
和
,单调递减区间为
;
(3)由已知,在(0,2]上有f(x)max<g(x)max.
由已知,g(x)max=0,由(2)可知,
①当a≤时,f(x)在(0,2]上单调递增,
故f(x)max=f(2)=2a-2(2a+1)+2ln2
=-2a-2+2ln2,
∴-2a-2+2ln2<0,解得a>ln2-1,ln2-1<0,故ln2-1<a≤.
②当a>时,f(x)在
]上单调递增,在]上单调递减,
故f(x)max=f=-2-
-2lna.
由a>可知lna>ln
>ln
=-1,2lna>-2,-2lna<2,
∴-2-2lna<0,即f(x)max<0,符合题意。
综上所述,a>ln2-1.
已知函数f(x)=x
-ax+(a-1)
,
。
(1)讨论函数的单调性;(2)若
,设
,
(ⅰ)求证g(x)为单调递增函数;
(ⅱ)求证对任意x,x
,x
x
,有
.
正确答案
(1)当a=2时,f(x)在(0,+∞)单调递增;
当1<a<2时,f(x)在(a-1,1)单调递减,在(0,a-1),(1,+∞)单调递增;
当a>2时,f(x)在(1,a-1)单调递减,在(0,1),(a-1,+∞)单调递增.
(2)见解析.
试题分析:(1)先求出函数的导函数,然后求出时的驻点,再由
的大小关系讨论导函数的正负,从而确定函数的单调性;(2)(ⅰ)由
得出
;求出
,由
的范围得从而得出出
,函数单调递增;(ⅱ)由
单调递增定义可推导.
试题解析:(1)∵函数f(x)=x2-ax+(a-1)lnx,其中a>1,
∴f(x)的定义域为(0,+∞),
令解得:
.
①若a-1=1,即a=2时,
故f(x)在(0,+∞)单调递增.
②若0<a-1<1,即1<a<2时,
由f′(x)<0得,a-1<x<1;
由f′(x)>0得,0<x<a-1,或x>1.
故f(x)在(a-1,1)单调递减,在(0,a-1),(1,+∞)单调递增.
③若a-1>1,即a>2时,
由f′(x)<0得,1<x<a-1;由f′(x)>0得,0<x<1,或x>a-1.
故f(x)在(1,a-1)单调递减,在(0,1),(a-1,+∞)单调递增.
综上可得,当a=2时,f(x)在(0,+∞)单调递增;
当1<a<2时,f(x)在(a-1,1)单调递减,在(0,a-1),(1,+∞)单调递增;
当a>2时,f(x)在(1,a-1)单调递减,在(0,1),(a-1,+∞)单调递增.
(2) (ⅰ)
则 .10分
(ⅱ)由(ⅰ)知当时有
,即
,
故,当
时,有
14分
(本小题满分12分)已知函数.
(1)当时,求函数
的单调区间和极值;
(2)当时,试求方程
根的个数.
正确答案
(1)的单调递减区
间为
和
,单调递增区间为(-1,1)
(2)当
时,
有三个零点
.
(1)当时,
令 得
-1
(-1,1)
1
-
0
+
0
-
减
极小值
增
极大值
减
∴的单调递减区
间为
和
,单调递增区间为(-1,1)
(6分)
(2) 当a<0时,
f(x)在,
递减;在
递增, (9分)
又,
(11分)
f(x)有三个零点.
当
时,
有三个零点
. (12分)
正确答案
②⑤
试题分析:根据的图像,可得f(x)在(-1,0),(2,4)上单调递增,在(0,2),(4,5)上单调递减,因此可以画出如下三种f(x)示意图的情况,结合示意图分析,①:显然错误,无法判定f(x)是否为周期函数;②:正确;.③:f(x)在[-1,5]上的最大值为2,∴t的最大值为5;④:由示意图易知交点个数为4或2,④错误;⑤:根据所画的示意图可知,⑤正确.
若曲线在点
处的切线与两坐标轴围成的三角形的面积为
,则实数
的值是_______.
正确答案
4
试题分析:由,则切线斜率
,则过
的切线方程为:
,与坐标轴交点分别为
,又所成三角形面积为2,可得
,所以
.
已知,
.
(Ⅰ)求证:;
(Ⅱ)设直线与
、
均相切,切点分别为(
)、(
),且
,求证:
.
正确答案
(Ⅰ) 见解析;(Ⅱ)见解析.
试题分析:(Ⅰ)先构造函数,利用函数的单调性与导数的关系,求得函数的最小值是
,找到关系
;再构造函数
,利用函数的单调性与导数的关系,求得函数的最小值是
,找到关系
.从而证得“
”;(Ⅲ)先求出
以及
,根据导数与切线方程的关系,由斜率不变得到
,再根据两点间的斜率公式得到
.首先由指数函数的性质可得
,那么
,然后由
得到
,解得
.
试题解析:(Ⅰ)令,
. 1分
令,解得
.
当时,
;当
,时
.
∴当时,
,
∴. 3分
令,
. 4分
令,解得
.
当时,
;当
时,
.
∴当时,
,
∴, 6分
∴. 7分
(Ⅲ),
,切点的坐标分别为
,可得方程组:
11分
∵,
∴,∴
,
∴. 12分
由②得,,∴
, 13分
∵,∴
,∴
,即
,
∴. 14分
(本小题满分14分)已知函数.
(1)求函数的单调区间;
(2)若以函数图像上任意一点
为切点的切线的斜率
恒成立,求实数a的最小值;
正确答案
(1),
(1分)
方程的判别式
当时,
在
单调递增 (3分)
当时,
方程
有两个根均小于等于零
在
单调递增 (5分)
当时,
方程
有一个正根
,
在
单调递减,在
单调递增 (7分)
综上 当时,
在
单调递增;
当时,
在
单调递减
在
单调递增 (8分)
(2),
恒成立
当时,
取得最大值
。
∴ , ∴
(14分)
略
已知函数f(x)=-(a+2)x+lnx.
(1)当a=1时,求曲线y=f(x)在点(1,f (1))处的切线方程;
(2)当a>0时,若f(x)在区间[1,e)上的最小值为-2,求a的取值范围.
正确答案
(1);(2)
的取值范围为
.
试题分析:(1)求出函数解析式,根据导数几何意义解答即可;(2)求出函数导数令其等于零得,当
,即
时,
在[1,e]上单调递增,求出最小值验证,符合题意,当
,和
时其最小值都不是
,故不合题意,所以
.
试题解析:(1)当时,
1分
3分
所以切线方程是 4分
(2)函数的定义域是
当时,
5分
令,即
所以或
6分
当,即
时,
在[1,e]上单调递增,
所以在[1,e]上的最小值是
;………………8分
当时,
在[1,e]上的最小值是
,不合题意; 10分
当时,
在[1,e]上单调递减,
所以在[1,e]上的最小值是
,不合题意 11分
故的取值范围为
; 12分
某分公司经销某种品牌产品,每件产品的成本为元,并且每件产品需向总公司交
元的管理费,预计当每件产品的售价为
元(
)时,一年的销售量为
万件.
(1)求该分公司一年的利润(万元)与每件产品的售价
的函数关系式;
(2)当每件产品的售价为多少元时,该分公司一年的利润最大?并求出
的最大值.
正确答案
(1),
;(2)当每件产品的售价
时,该分公司一年的利润最大,且最大利润
万元.
试题分析:(1)解实际应用题,关键是正确理解题意,正确列出等量关系或函数关系式.本题中利润每件产品的利润
销售量,进而根据已知即可得出该分公司一年的利润
与每件产品的售价
的函数关系式;(2)根据(1)中确定的函数关系式,由函数的最值与函数的导数的关系,求出该函数的最大值即可.
(1)分公司一年的利润(万元)与售价
的函数关系式为
,
6分
(2)
令,得
或
(不合题意,舍去) 8分
当时,
,
单调递增;当
时,
,
单调递减 10分
于是:当每件产品的售价时,该分公司一年的利润最大,且最大利润
万元 12分
已知(
,
是常数),若对曲线
上任意一点
处的切线
,
恒成立,求
的取值范围.
正确答案
依题意,……1分
,曲线
在点
处的切线为
……2分,
即,所以
……3分
直接计算得……5分,
直接计算得等价于
……7分
记,则
……8分
若,则由
,得
……9分,且当
时,
,当
时,
……10分,所以
在
处取得极小值,从而也是最小值,即
,从而
恒成立……11分。
若,取
,则
且当
时
,
单调递增……12分,所以当
时,
,与
恒成立矛盾,所以
……13分,从而
的取值范围为
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