- 导数在研究函数中的应用
- 共24261题
已知函数的图象在点
处的切线方程为
,则函数
的图象在点
处的切线方程为 .
正确答案
试题分析:因为函数的图象在点
处的切线方程为
,所以
,
,则
,
,则函数
的图象在点
处的切线是过点
斜率为
的一条直线,其方程为
,即
.
已知函数在点
处取得极小值-4,使其导数
的
的取值范围为
,求:
(1)的解析式;
(2),求
的最大值;
正确答案
(1)(2)当
时
,当
时
,当
时
试题分析:⑴
,导数
的
的取值范围为
,所以
,点
处取得极小值-4
,联立方程求解得
,所以
⑵,对称轴为
当时,最大值为
,
当时,最大值为
,
当时,最大值为
点评:利用函数在极值点处导数为0来确定极值点的位置,第二问中函数含有参数,求最值需按对称轴的位置分情况讨论函数取得的最值
若关于的不等式
的解集中的正整数解有且只有3个,则实数
的取值范围是 .
正确答案
.
试题分析:原不等式可化为(其中
,否则原不等式无解),令
,则
,令
,得
且令
有
,且当
,所以
的简图如图所示,当
时,
,当
时,
,当
时,
,又
且
,要使不等式的解集中正整数有且只有3个,由图可知即包含
,
,
,所以只需
,故
.
若函数在
上为增函数(
为常数),则称
为区间
上的“一阶比增函数”,
为
的一阶比增区间.
(1) 若是
上的“一阶比增函数”,求实数
的取值范围;
(2) 若 (
,
为常数),且
有唯一的零点,求
的“一阶比增区间”;
(3)若是
上的“一阶比增函数”,求证:
,
正确答案
(1) (2)
试题分析:
(1)根据新定义可得在区间
上单调递增,即导函数
在区间
上恒成立,则有
,再利用分离参数法即可求的a的取值范围.
(2)对求导数,求单调区间,可以得到函数
有最小值,又根据函数
只有一个零点,从而得到
,解出
的值为1,再根据
的“一阶比增区间”的定义,则
的单调增区间即为
的“一阶比增区间”.
(3)根据是
上的“一阶比增函数”的定义,可得到函数
在区间
上单调递增,则由函数单调递增的定义可得到
,同理有
,两不等式化解相加整理即可得到
.
试题解析:
(1)由题得, 在区间
上为增函数,则
在区间
上恒成立,即
,综上a的取值范围为
.
(2)由题得,(
),则
,当
时,因为
,所以
,
.因为
,所以函数
在区间
上单调递减,在区间
上单调递增,即
.又因为
有唯一的零点,所以
(使
解得
带入验证),故
的单调增区间为
.即
的“一阶比增区间”为
.
(3)由题得,因为函数 为
上的“一阶比增函数”,所以
在区间
上的增函数,又因为
,所以
……1,同理,
……2,则1+2得
,所以
,
.
下面四个图象中,有一个是函数f(x)=x3+ax2+(a2-1)x+1(a∈R)的导函数y=f′(x)图象,则f(-1)等于________.
正确答案
-或
∵f′(x)=x2+2ax+a2-1,∴f′(x)的图象开口向上,则②,④排除.若图象不过原点,则f′(x)的图象为①,此时a=0,f(-1)=;若图象过原点,则f′(x)的图象为③,此时a2-1=0,又对称轴x=-a>0,∴a=-1,
∴f(-1)=-
已知函数f(x)=x3-2x2+3m,x∈[0,+∞),若f(x)+5≥0恒成立,则实数m的取值范围是________.
正确答案
f′(x)=x2-4x,由f′(x)>0,得x>4或x<0.
∴f(x)在(0,4)上递减,在(4,+∞)上递增,∴当x∈[0,+∞)时,f(x)min=f(4).∴要使f(x)+5≥0恒成立,只需f(4)+5≥0恒成立即可,代入解之得m≥.
已知函数f(x)=+aln(x-1)(a∈R).
(Ⅰ)若f(x)在[2,+∞)上是增函数,求实数a的取值范围;
(Ⅱ)当a=2时,求证:1-<2ln(x-1)<2x-4(x>2);
(Ⅲ)求证:+
+…+
<lnn<1+
+ +
(n∈N*,且n≥2).
正确答案
(Ⅰ);(Ⅱ)详见解析;(Ⅲ)详见解析.
试题分析:(Ⅰ) 利用导数分析单调性,把恒成立问题转化为最值;(Ⅱ)利用导数分析函数的单调性可求;(Ⅲ)
利用放缩法和数列求和可证.
试题解析:(Ⅰ)由已知,得f(x)=-1++aln(x-1),
求导数,得f ′(x)=-+
.
∵f(x)在[2,+∞)上是增函数,
∴f ′(x)≥0在[2,+∞)上恒成立,即a≥在[2,+∞)上恒成立,
∴a≥()max.
∵x≥2,∴0<≤1,∴a≥1.
故实数a的取值范围为[1,+∞). 4分
(Ⅱ)当a=2时,由(Ⅰ)知,f(x)在[2,+∞)上是增函数,
∴当x>2时,f(x)>f(2),即-1++2ln(x-1)>0,
∴2ln(x-1)>1-.
令g(x)=2x-4-2ln(x-1),则g′(x)=2-=
.
∵x>2,∴g′(x)>0,
∴g(x)在(2,+∞)上是增函数,
∴g(x)>g(2)=0,即2x-4-2ln(x-1)>0,
∴2x-4>2ln(x-1).
综上可得,1-<2ln(x-1)<2x-4(x>2). 9分
(Ⅲ)由(Ⅱ),得1-<2ln(x-1)<2x-4(x>2),
令x-1=,则
<2ln
<2·
,k=1,2, ,n-1.
将上述n-1个不等式依次相加,得
+
+ …+
<2(ln
+ln
+…+ln
)<2(1+
+…+
),
∴+
+…+
<2lnn<2(1+
+…+
),
∴+
+…+
<lnn<1+
+…+
(n∈N*,且n≥2). 14分
(本题13分)
已知f(x)=lnx+x2-bx.
(1)若函数f(x)在其定义域内是增函数,求b的取值范围;
(2)当b=-1时,设g(x)=f(x)-2x2,求证函数g(x)只有一个零点.
正确答案
解:(1)∵f(x)在(0,+∞)上递增,
∴f ′(x)=+2x-b≥0,对x∈(0,+∞)恒成立,
即b≤+2x对x∈(0,+∞)恒成立,
∴只需b≤min
(x>0),
∵x>0,∴+2x≥2,当且仅当x=时取“=”,
∴b≤2,
∴b的取值范围为(-∞,2].
(2)当b=-1时,g(x)=f(x)-2x2=lnx-x2+x,其定义域是(0,+∞),
∴g′(x)=-2x+1
=-=-,
令g′(x)=0,即-=0,
∵x>0,∴x=1,
当0(x)<0,
∴函数g(x)在区间(0,1)上单调递增,在区间(1,+∞)上单调递减,
∴当x≠1时,g(x)
∴函数g(x)只有一个零点.
略
已知函数f(x)=x-
sinx-
cosx的图象在点A(x0,y0)处的切线斜率为1,则tanx0=________.
正确答案
-
函数的导数f′(x)=-
cosx+
sinx,由f′(x0)=
-
cosx0+
sinx0=1得,-
cosx0+
sinx0=1,即sin(x0-
)=1,所以x0-
=2kπ+
,k∈Z,即x0=2kπ+
,k∈Z,所以tanx0=tan(2kπ+
)=tan
=-
.
如图,某自来水公司要在公路两侧排水管,公路为东西方向,在路北侧沿直线排水管,在路南侧沿直线
排水管(假设水管与公路的南,北侧在一条直线上且水管的大小看作为一条直线),现要在矩形区域ABCD内沿直线EF将
与
接通.已知AB = 60m,BC = 60
m,公路两侧排管费用为每米1万元,穿过公路的EF部分的排管费用为每米2万元,设EF与AB所成角为
.矩形区域内的排管费用为W.
(1)求W关于的函数关系式;
(2)求W的最小值及相应的角.
正确答案
(1);(2)
,
.
试题分析:(1)过E作,垂足为
,然后将
用
,再根据题意列出W关于
的函数关系式,化简即得
;(2)设
,
,再对其求导,通过导函数确定在
的单调性,从而得到该函数的最大值以及取得最大值时相应的角
,代入
中,即得到W的最小值.
试题解析:(1)如图,过E作,垂足为
,由题意得
,
故有,
,
,
所以W=.
即 . 6分
(2)设,
则.
令得
,即
,得
.
列表
所以当时有
,此时有.
答:排管的最小费用为万元,相应的角
. 13分
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