- 导数在研究函数中的应用
- 共24261题
(1)当时,
在
上恒成立,求实数
的取值范围;
(2)当时,若函数
在
上恰有两个不同零点,求实数
的取值范围;
(3)是否存在实数,使函数f(x)和函数
在公共定义域上具有相同的单调区间?若存在,求出
的值,若不存在,说明理由。
正确答案
解:(1)由a=0,f(x)≥h(x)可得-mlnx≥-x,即
记,则f(x)≥h(x)在(1,+∞)上恒成立等价于
.求得
当时;
;当
时,
故在x=e处取得极小值,也是最小值,
即,故
.
(2)函数k(x)=f(x)-h(x)在[1,3]上恰有两个不同的零点等价于方程x-2lnx=a,在[1,3]上恰有两个相异实根。
令g(x)=x-2lnx,则
当时,
,当
时
,
g(x)在[1,2]上是单调递减函数,在上是单调递增函数。
故
又g(1)=1,g(3)=3-2ln3
故a的取值范围是(2-2ln2,3-2ln3]
(3)存在m=,使得函数f(x)和函数h(x)在公共定义域上具有相同的单调性
,函数f(x)的定义域为(0,+∞)。
若,则
,函数f(x)在(0,+∞)上单调递增,不合题意;
若,由
可得2x2-m>0,解得x>
或x<
-
(舍去)
故时,函数的单调递增区间为(
,+∞), 单调递减区间为(0,
)
而h(x)在(0,+∞)上的单调递减区间是(0,),单调递增区间是(
,+∞)
故只需=
,解之得m=
即当m=时,函数f(x)和函数h(x)在其公共定义域上具有相同的单调性
略
(本小题满分12分)已知函数.
(I)若函数在
上是减函数,求实数
的取值范围;
(II)令,是否存在实数
,使得当
时,函数
的最小值是
,若存在,求出实数
的值,若不存在,说明理由?
(III)当时,证明:
.
正确答案
(1)(2)
(3)略
(I) …………………………………1分
在
上单调递减,因此当
时,
恒成立
即,化简得
(
)
令,即
,
………………………………4分
(II),
…………………………………5分
当时
,
,
单调递减;
,
,
单调递增;
,
当时,
,
单调递减,
,
(舍)
综上 ………………………………8分
(III)由(II)可知
令,
, …………………………………9分
当时,
,
单调递增,
即恒成立 …………………………………12分
设,在
处取得极大值,且存在斜率为
的切线。
(1)求的取值范围;
(2)若函数在区间
上单调递增,求
的取值范围;
(3)是否存在的取值使得对于任意
,都有
。
正确答案
,
,不存在
解:(1),
,
,
在
处有极大值, 则
又有实根,
或
,
(4分)
(2)的单调增区间为
则
[m、n]
(8分)
(3)(方法一)由于上是减函数,
在上是增函数. 在
上是减函数,而
,
且.
在
上的最小值就是
在R上的极小值.
, 10分
得,
在上单调递增.
,不存在.
依上,不存在的取值,使
恒成立.(12分)
(方法二)等价于
即
,
当时,不等式恒成立; 当
时,上式等价于
即,
,
在
上递增
所以即
而
故不存在。(12分
(本小题满分16分)设实数a为正数,函数.(Ⅰ)当
时,求曲线
在
处的切线方程; (Ⅱ)当
时,求函数
的最小值.
正确答案
(Ⅰ) (Ⅱ)
(1)当时,
令 得
所以切点为(1,2),切线的斜率为1,
所以曲线在
处的切线方程为:
。…4分
(2)①当时,
,
,
恒成立。
在
上增函数。故当
时,
② 当时,
,
(
)…………8分
(i)当即
时,
在
时为正数,所以
在区间
上为增函数。故当
时,
,且此时
(ii)当,即
时,
在
时为负数,在间
时为正数。所以
在区间
上为减函数,在
上为增函数
故当时,
,且此时
…………10分
(iii)当;即
时,
在
时为负数,所以
在区间[1,e]上为减函数,故当
时,
。
综上所述,当时,
在
时和
时的最小值都是
………12分
所以此时的最小值为
;当
时,
在
时的最小值为
,而
,所以此时
的最小值为
。
当时,在
时最小值为
,在
时的最小值为
而,所以此时
的最小值为
所以函数的最小值为
…………16分
(本小题共12分)已知函数(
为自然对数的底数),
(
为常数),
是实数集
上的奇函数.(Ⅰ)求证:
;
(Ⅱ)讨论关于的方程:
的根的个数;
(Ⅲ)设,证明:
(
为自然对数的底数).
正确答案
(Ⅰ) 见解析 (Ⅱ) 见解析 (Ⅲ)见解析
(I)证:令,令
时
时,
. ∴
∴ 即
.
(II)∵是R上的奇函数 ∴
∴
∴ ∴
故
.
故讨论方程在
的根的个数.
即在
的根的个数.
令.注意
,方程根的个数即交点个数.
对,
,
令, 得
, 当
时,
; 当
时,
. ∴
,
当时,
; 当
时,
,但此时
,此时以
轴为渐近线。
①当即
时,方程无根;
②当即
时,方程只有一个根.
③当即
时,方程有两个根.
(Ⅲ)由(1)知, 令
,
∴,于是
,
∴
.
设函数(a、b、c、d∈R)满足:对于任意的
都有f(x)+f(-x)=0,且x=1时f(x)取极小值
.
(1)f(x)的解析式;
(2)当时,证明:函数图象上
任意两点处的切线不可能互相垂直:
正确答案
解:(1)因为成立,所以
,由
得3a+c=0,(2分)
由:,得
…4分
解之得:,
从而,函数解析式为:
…6分
(2)由于,,设:任意两数x1,
是函数f(x)图像上两点的横坐标,则这两点的切线的斜率分别是:
,
…(9分)
又因为:,
,所以,
,
,得:
知:
故,当是函数f(x)图像上任意两点的切线不可能垂直 …………12分
略
正确答案
解:(1)………………………………………………………………(2分)
∵曲线在点
处与直线
相切
∴…………………………………(6分)
(2)∵, 由
……………………(8分)
当时,
,函数
单调递增,当
时,
,函数
单调
递减,当
时,
,函数
单调递增,
∴此时是
的极大值点,
是
的极小值点……………(12分)
略
已知函数在
处有极小值
,
(1)试求的值,并求出
的单调区间.
(2)若关于的方程
有3个不同实根,求实数a的取值范围.
正确答案
根据函数在某点处有极值的概念,可以知道在处导数为零。并且求解得到a,b的值,然后利用导数的正负号来解不等式,得到单调增减区间。第二问中,方程根的问题,可以通过分离参数的思想,来得到常函数与已知曲线有3个不同的交点问题来处理。
解:(1)函数f(x)=x3-3ax2+2bx的导数为f′(x)=3x2-6ax+2b
∵函数f(x)=x3-3ax2+2bx在x=1处有极小值-1,∴f′(1)=0,f(1)=-1
即3-6a+2b=0,1-3a+2b=-1,解得a=1/3,b=-1/2
∴f(x)=x3-x2-x,f′(x)=3x2-2x-1
令f′(x)=0,即3x2-2x-1=0,解得,x=-1/3,或x=1
又∵当x>1时,f′(x)>0,当-1/3<x<1时,f′(x)<0,当x<-1/3时,f′(x)>0,
∴函数在x=-13时有极大值为f(-1/3)=5/27
函数在x=1时有极小值为f(1)=-1
(3)要的方程
有3个不同实根,则需满足
略
已知函数(
)
(1)若,求
在
上的最小值和最大值;
(2)如果对
恒成立,求实数
的取值范围
正确答案
解:(1)当时,
;
当时,
(2)由得
在
恒成立,
此时 所以
(本题满分15分)已知函数
且导数
.
(Ⅰ)试用含有的式子表示
,并求
单调区间; (II)对于函数图象上的不同两点
,如果在函数图象上存在点
(其中
)使得点
处的切线
,则称
存在“伴侣切线”.特别地,当
时,又称
存在“中值伴侣切线”.试问:在函数
上是否存在两点
、
使得它存在“中值伴侣切线”,若存在,求出
、
的坐标,若不存在,说明理由.
正确答案
(Ⅰ)在
上单调递增,在
上单调递减 (Ⅱ) 不存在
(Ⅰ)的定义域为
,
得:
…2分 代入:
得
当时,
由
,得
又
即
在
上单调递增 ……4分
当时,
由
,得
又
即
在
上单调递减
在
上单调递增,在
上单调递减 ……6分
(II) 在函数上不存在两点A、B使得它存在“中值伴侣切线”。
假设存在两点,不妨设
,则
,
= ……8分
在函数图象处的切线斜率
得:
化简得:,
…… 11分
令,则
,上式化为:
,即
若令,
由,
在
上单调递增,
这表明在内不存在
,使得
……14分
综上所述,在函数上不存在两点A、B使得它存在“中值伴侣切线”。 …15分
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