- 导数在研究函数中的应用
- 共24261题
已知函数f(x)=lnx+ax-a2x2(a≥0).
(1)若x=1是函数y=f(x)的极值点,求a的值;
(2)求函数y=f(x)的单调区间.
正确答案
(1)函数定义域为(0,+∞),f′(x)=
因为x=1是函数y=f(x)的极值点,所以f′(1)=1+a-2a2=0,解得a=-或a=1,
因为a>0,所以a=1;
(2)若a=0,f′(x)=>0,
∴函数f(x)的单调增区间为(0,+∞);
若a≠0,则a>0,f′(x)==
由f′(x)>0,结合函数的定义域,可得0<x<;由f′(x)<0,结合函数的定义域,可得x>
;
∴函数的单调增区间为(0,);单调减区间为(
,+∞).
已知函数f(x)=lnx-ax+-1(a∈R).
(1)当a=-1时,求函数的单调区间;
(2)当0≤a<时,讨论f(x)的单调性.
正确答案
(1)函数的定义域为(0,+∞),当a=-1时,f(x)=lnx+x+-1,f′(x)=
,
由f'(x)>0,解得x>1,此时函数f(x)单调递增.
由f'(x)<0,解得0<x<1,此时函数f(x)单调递减.
所以函数f(x)的单调递增区间是[1,+∞),单调递减区间为(0,1].
(2)因为f(x)=lnx-ax+-1(a∈R).
所以f′(x)=-a+
=-
,
令g(x)=ax2-x+1-a,(x>0),
①若a=0,g(x)=-x+1,当x∈(0,1)时,g(x)>0,此时f'(x)<0,此时f(x)单调递减.
当x∈(1,+∞)时,g(x)<0,此时f'(x)>0,此时f(x)单调递增.
②若0<a<时,由f'(x)=0,解得x1=1,x2=
-1,
此时-1>1>0,所以当x∈(0,1)时,g(x)>0,此时f'(x)<0,此时f(x)单调递减.
当x∈(1,-1)时,g(x)<0,此时f'(x)>0,此时f(x)单调递增.
当x∈(-1,+∞)时,g(x)>0,此时f'(x)<0,此时f(x)单调递减.
综上所述,当a=0时,函数f(x)单调递减区间是(0,1),单调增区间是(1,+∞).
当0<a<时,函数f(x)单调递减区间是(0,1)和[
-1,+∞),单调增区间是[1,
-1].
(2013·重庆卷)设f(x)=a(x-5)2+6ln x,其中a∈R,曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线与y轴相交于点(0,6).
(1)确定a的值;
(2)求函数f(x)的单调区间与极值.
正确答案
(1)a=(2)极小值2+6ln 3. 极大值f(2)=
+6ln 2,f(x)在(0,2),(3,+∞)上为增函数;
当2<x<3时,f′(x)<0,故f(x)在(2,3)上为减函数.
(1)因f(x)=a(x-5)2+6ln x,
故f′(x)=2a(x-5)+.
令x=1,得f(1)=16a,f′(1)=6-8a,
所以曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程为
y-16a=(6-8a)(x-1),
由点(0,6)在切线上可得6-16a=8a-6,故a=.
(2)由(1)知,f(x)= (x-5)2+6ln x(x>0),
f′(x)=x-5+=
.
令f′(x)=0,解得x=2或3.
当0<x<2或x>3时,f′(x)>0,
故f(x)在(0,2),(3,+∞)上为增函数;
当2<x<3时,f′(x)<0,故f(x)在(2,3)上为减函数.
由此可知f(x)在x=2处取得极大值f(2)=+6ln 2,在x=3处取得极小值f(3)=2+6ln 3.
已知函数,点
为一定点,直线
分别与函数
的图象和
轴交于点
,
,记
的面积为
.
(I)当时,求函数
的单调区间;
(II)当时, 若
,使得
, 求实数
的取值范围.
正确答案
(I) 增区间 ,减区间:
; (II)
.
试题分析:(I) 先表示出 的解析式,应用导数求解担单调区间;(II)转化为使
在
上的最大值大于等于e即可.
试题解析:
(I) 因为,其中
2分
当,
,其中
当时,
,
,
所以,所以
在
上递增, 4分
当时,
,
,
令, 解得
,所以
在
上递增
令, 解得
,所以
在
上递减 7分
综上,的单调递增区间为
,
的单调递减区间为
(II)因为,其中
当,
时,
因为,使得
,所以
在
上的最大值一定大于等于
,令
,得
8分
当时,即
时
对
成立,
单调递增
所以当时,
取得最大值
令 ,解得
,
所以 10分
当时,即
时
对
成立,
单调递增
对
成立,
单调递减
所以当时,
取得最大值
令 ,解得
所以 12分
综上所述, 13分
已知函数f(x)=lnx-ax+-1(a∈R).
(1)当a=-1时,求函数的单调区间;
(2)当0≤a<时,讨论f(x)的单调性.
正确答案
(1)函数的定义域为(0,+∞),当a=-1时,f(x)=lnx+x+-1,f′(x)=
,
由f'(x)>0,解得x>1,此时函数f(x)单调递增.
由f'(x)<0,解得0<x<1,此时函数f(x)单调递减.
所以函数f(x)的单调递增区间是[1,+∞),单调递减区间为(0,1].
(2)因为f(x)=lnx-ax+-1(a∈R).
所以f′(x)=-a+
=-
,
令g(x)=ax2-x+1-a,(x>0),
①若a=0,g(x)=-x+1,当x∈(0,1)时,g(x)>0,此时f'(x)<0,此时f(x)单调递减.
当x∈(1,+∞)时,g(x)<0,此时f'(x)>0,此时f(x)单调递增.
②若0<a<时,由f'(x)=0,解得x1=1,x2=
-1,
此时-1>1>0,所以当x∈(0,1)时,g(x)>0,此时f'(x)<0,此时f(x)单调递减.
当x∈(1,-1)时,g(x)<0,此时f'(x)>0,此时f(x)单调递增.
当x∈(-1,+∞)时,g(x)>0,此时f'(x)<0,此时f(x)单调递减.
综上所述,当a=0时,函数f(x)单调递减区间是(0,1),单调增区间是(1,+∞).
当0<a<时,函数f(x)单调递减区间是(0,1)和[
-1,+∞),单调增区间是[1,
-1].
已知函数.
(1)求的单调区间;
(2)当时,求证:
恒成立..
正确答案
(1)单调减区间为,单调增区间为
,(2)详见解析.
试题分析:(1)求函数单调区间,有四个步骤.一是求定义域,二是求导数为零的根,由
得
,三是分区间讨论导数正负,当
时,
当
时,
四是根据导数正负写出单调区间:单调减区间为
,单调增区间为
,.(2)证明不等式恒成立问题一般化为函数最值问题.可以直接求函数
的最小值,也可
将
与分离,求函数
的最小值.两种思路都简洁,实质都一样,就是求最小值.
试题解析:解:
(1)定义域为 1分
2分
令,得
3分
与
的情况如下:
5分
所以的单调减区间为
,单调增区间为
6分
(2)证明1:
设,
7分
8分
与
的情况如下:
所以,即
在
时恒成立, 10分
所以,当时,
,
所以,即
,
所以,当时,有
. 13分
证明2:
令 7分
8分
令,得
9分
与
的情况如下:
10分
的最小值为
-11分
当时,
,所以
故 -12分
即当时,
. 13分
已知函数在区间
上取得最小值4,则
___________.
正确答案
试题分析:函数的定义域为
,
.当
时,
,此时
.当
,无解.所以,当
时,
,
为增函数,所以
,
,矛盾舍去;当
时,若
,
,
为减函数,若
,
,
为增函数,所以
为极小值,也是最小值;①当
,即
时,
在
上单调递增,所以
,所以
(矛盾);②当
,即
时,
在
上单调递减,
,所以
.③当
,即
时,
在
上的最小值为
,此时
(矛盾).综上
.
已知函数,
,
.
(1)若,设函数
,求
的极大值;
(2)设函数,讨论
的单调性.
正确答案
(1)极大值;(2)当
时,
的增区间为
,
当时,
的增区间为
,减区间为
.
试题分析:(1)函数求极值分三步:①对函数求导;②令导函数为零求根,判断根是否为极值点;③求出极值;(2)先求导函数,然后利用导数求单调性,在其中要注意对a的分类讨论.
试题解析:(1)当时,
,定义域为
,
则. 2分
令 ,列表: 4分
当时,
取得极大值
. 7分
(2),∴
. 9分
若,
,
在
上递增; 11分
若,当
时,
,
单调递增;
当时,
,
单调递减. 14分
∴当时,
的增区间为
,
当时,
的增区间为
,减区间为
. 16分
(本小题满分1 4分)已知m,t∈R,函数f (x) ="(x" - t)3+m.
(I)当t =1时,
(i)若f (1) =1,求函数f (x)的单调区间;
(ii)若关于x的不等式f (x)≥x3—1在区间[1,2]上有解,求m的取值范围;
(Ⅱ)已知曲线y= f (x)在其图象上的两点A(x1,f (x1)),B(x2,f (x2)))( x1≠x2)处的切线
分别为l1、l2.若直线l1与l2平行,试探究点A与点B的关系,并证明你的结论.
正确答案
解:(Ⅰ)(i)因为,所以
,·············· 1分
则, 而
恒成立,
所以函数的单调递增区间为
.·············· 4分
(ii)不等式在区间
上有解,
即 不等式在区间
上有解,
即 不等式在区间
上有解,
等价于在区间
上的最小值,············· 6分
因为时,
,
所以的取值范围是
.···················· 9分
(Ⅱ)因为的对称中心为
,
而可以由
经平移得到,
所以的对称中心为
,故合情猜测,若直线
与
平行,则点
与点
关于点
对称. 10分
对猜想证明如下:
因为
所以
所以,,
的斜率分别为
,
.
又直线与
平行,所以
,即
,
因为,
所以,,························ 12分
从而,
所以.
又由上
所以点关于点(
对称.
故直线与
平行时,点
与点
关于点
对称.·········· 14分
略
(本小题满分14分)设函数,其中
.
(I)当时,判断函数
在定义域上的单调性;
(II)求函数的极值点;
(III)证明对任意的正整数,不等式
都成立.
正确答案
(I) 在
上递增,在
上递减,当
时,函数
在定义域
上单调递增。
(II) 时,
在
上有唯一的极小值点
;
时,
有一个极大值点
和一个极小值点
;
时,函数
在
上无极值点。
(III) 证明见解析
解:(I) 函数的定义域为
.
,
令,则
在
上递增,在
上递减,
.
当时,
,
在
上恒成立.
即当时,函数
在定义域
上单调递增。
(II)分以下几种情形讨论:
(1)由(I)知当时函数
无极值点.
(2)当时,
,
时,
时,
时,函数
在
上无极值点。
(3)当时,解
得两个不同解
,
.
当时,
,
,
此时在
上有唯一的极小值点
.
当时,
在
都大于0 ,
在
上小于0 ,
此时有一个极大值点
和一个极小值点
.
综上可知,时,
在
上有唯一的极小值点
;
时,
有一个极大值点
和一个极小值点
;
时,函数
在
上无极值点。
(III) 当时,
令则
在
上恒正,
在
上单调递增,当
时,恒有
.
即当时,有
,
对任意正整数,取
得
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