- 导数在研究函数中的应用
- 共24261题
近年来,某企业每年消耗电费约24万元,为了节能减排,决定安装一个可使用15年的太阳能供电设备接入本企业电网,安装这种供电设备的工本费(单位:万元)与太阳能电池板的面积(单位:平方米)成正比,比例系数约为0.5.为了保证正常用电,安装后采用太阳能和电能互补供电的模式.假设在此模式下,安装后该企业每年消耗的电费(单位:万元)与安装的这种太阳能电池板的面积
(单位:平方米)之间的函数关系是
为常数).记
为该村安装这种太阳能供电设备的费用与该村15年共将消耗的电费之和.
(1)试解释的实际意义,并建立
关于
的函数关系式;
(2)当为多少平方米时,
取得最小值?最小值是多少万元?
正确答案
(1);(2)当
为55平方米时,
取得最小值为57.5万元.
试题分析:(1)根据题意知,将其代入
为常数)即可求出参数
,
即可求出关于
的函数关系式;(2)直接对函数进行求导,求出其极值点,然后讨论函数的单调性,进
而求出函数的最小值.
试题解析:
(1)的实际意义是安装这种太阳能电池板的面积为0时的用电费用,即未安装电阳能供电设备时全村每年消耗的电费.
由,得
所以
(2)因为
当且仅当,即
时取等号
所以当为55平方米时,
取得最小值为57.5万元.
(2)导数解法:,令
得
当时,
,当
时,
.
所以当为55平方米时,
取得最小值为57.5万元.
已知函数
(1)求的单调区间和极值;
(2)若对于任意的,都存在
,使得
,求
的取值范围
正确答案
(1) 的单调增区间是
,单调减区间是
和
,当
时,
取极小值
,当
时,
取极大值
, (2)
试题分析:(1)求函数单调区间及极值,先明确定义域:R,再求导数在定义域下求导函数的零点:
或
,通过列表分析,根据导函数符号变化规律,确定单调区间及极值,即
的单调增区间是
,单调减区间是
和
,当
时,
取极小值
,当
时,
取极大值
, (2)本题首先要正确转化:“对于任意的
,都存在
,使得
”等价于两个函数值域的包含关系.设集合
,集合
则
,其次挖掘隐含条件,简化讨论情况,明确讨论方向.由于
,所以
,因此
,又
,所以
,即
解(1)由已知有令
,解得
或
,列表如下:
所以的单调增区间是
,单调减区间是
和
,当
时,
取极小值
,当
时,
取极大值
,(2)由
及(1)知,当
时,
,当
时,
设集合
,集合
则“对于任意的
,都存在
,使得
”等价于
.显然
.
下面分三种情况讨论:
当即
时,由
可知
而
,所以A不是B的子集
当即
时,有
且此时
在
上单调递减,故
,因而
由
有
在
上的取值范围包含
,所以
当即
时,有
且此时
在
上单调递减,故
,
,所以A不是B的子集
综上,的取值范围为
设函数,
.
(1)若函数在
上单调递增,求实数
的取值范围;
(2)求函数的极值点.
(3)设为函数
的极小值点,
的图象与
轴交于
两点,且
,
中点为
,
求证:.
正确答案
(1);(2)详见解析;(3)详见解析.
试题分析:(1)先求,在
上
恒成立,反解参数
,转化成
恒成立问题,利用基本不等式求
的最小值问题;
(2)先求函数的导数,因为,所以设
,分情况讨论
在不同情况下,
的根,通过
来讨论,主要分
以及
的情况,求出导数为0的值,判断两侧的单调性是否改变,从而确定极值点;
(3),两式相减,结合中点坐标公式,
,表示出
,设出
的能表示正负的部分函数,再求导数,利用导数得出单调性,从而确定
.
试题解析:(1)
依题意得,在区间上不等式
恒成立.
又因为,所以
.所以
,
所以实数的取值范围是
. 2分
(2),令
①显然,当时,在
上
恒成立,这时
,此时,函数
没有极值点; ..3分
②当时,
(ⅰ)当,即
时,在
上
恒成立,这时
,此时,函数
没有极值点; .4分
(ⅱ)当,即
时,
易知,当时,
,这时
;
当或
时,
,这时
;
所以,当时,
是函数
的极大值点;
是函数
的极小值点.
综上,当时,函数
没有极值点; .6分
当时,
是函数
的极大值点;
是函数
的极小值点. 8分
(Ⅲ)由已知得两式相减,
得: ①
由,得
②得①代入②,得
= 10分
令且
在
上递减,
12分
设常数,函数
.
(Ⅰ)令,求
的最小值,并比较
的最小值与零的大小;
(Ⅱ)求证:在
上是增函数;
(Ⅲ)求证:当时,恒有
.
正确答案
解(Ⅰ)∵,
∴,
……2分
∴,
∴,令
,得
, ……4分
列表如下:
2
0
↘
极小值
↗
∴在
处取得极小值
,
即的最小值为
. ……6分
,
∵,∴
,又
,∴
. ……8分
证明(Ⅱ)由(Ⅰ)知,的最小值是正数,
∴对一切,恒有
, ……10分
从而当时,恒有
, ……11分
故在
上是增函数. ……12分
证明(Ⅲ)由(Ⅱ)知:在
上是增函数,
∴当时,
, ……13分
又, ……14分
∴,即
,
∴
故当时,恒有
. ……15分
略
已知函数f(x) =" ln" (2 + 3x)
(1)求f(x)在[0,1]上的最大值;
(2)若对恒成立,求实数a的取值范围;
(3)若关于x的方程f(x) = –2x + b在[0,1]上恰有两个不同的实根,求实数b的取值范围.
正确答案
,
(1)(1分)
∴当单调递减. (3分)
为函数f(x)在[0,1]上的最大值. (4分)
(2)由① (5分)
设
依题意知a>h(x)或a<g(x)在x∈上恒成立,
(6分)
∴g(x)与h(x)都在上递增,要使不等式①成立,
当且仅当 (8分)
(3)由
上递增;
(10分)
而上恰有两个不同实根等价于
(12分)
已知函数.
(1)若函数在
时取得极值,求实数
的值;
(2)若对任意
恒成立,求实数
的取值范围.
正确答案
(1);(2)
.
试题分析:(1)先求导函数,进而根据题中条件得出
,从可即可求解出
的值,注意,根据函数在某点取得极值去求参数的值时,往往必须进行检验,也就是将所求得的
的值代回原函数,看看是否真的在该点处取得极值,如果不是必须舍去,如果是则保留;(2)先将
对任意
恒成立等价转化为
在
恒成立,进而求出导函数并进行因式分解得到
,进而分
、
两类分别确定
的单调性,随之确定
,然后分别求解不等式
,解出
的取值范围,最后取这两种情况下的
的取值范围的并集即可.
(1),依题意有:
,即
解得:
检验:当时,
此时:函数在
上单调递减,在
上单调递增,满足在
时取得极值
综上: 5分
(2)依题意:对任意
恒成立等价转化为
在
恒成立 6分
因为
令得:
8分
当即
时,函数
在
恒成立,则
在
单调递增,于是
,解得:
,此时:
10分
②当即
时,函数
在
单调递减,在
单调递增,于是
,不合题意,此时:
综上所述:实数的取值范围是
12分.
说明:本题采用参数分离法或者先用必要条件缩小参数范围也可以.
(本题满分14分)
设曲线
(1)若函数存在单调递减区间,求a的取值范围
(2)若过曲线C外的点A(1,0)作曲线C的切线恰有三条,求a,b满足的关系式。
正确答案
(1)
(2)
(1)
若使存在单调减区间,
则上有解。 …………2分
而当
问题转化为上有解,
故 …………4分
又上的最小值为-1,
所以 …………5分
(2)
过点A(1,0)作曲线C的切线,设切点,
则切线方程为
即
又切线过A(1,0),
所以
即 …………7分
由过点A(1,0)作曲线C的切线恰有三条,知方程(*)恰有三个不等的实根。
…………8分
令
函数处取得极大值,在
处取得极小值 …………10分
要使方程(*)恰有三个不等的实根,必有
即 …………13分
由点A(1,0)在曲线C外,得
而满足这一条件。故a,b满足关系式为
…………14分
函数y=x3-3x2+bx+c的图象如图所示,且与直线y=0在原点相切.
(1)求b、c的值;
(2)求函数的极小值;
(3)求函数的递减区间.
正确答案
(1)函数的图象经过(0,0)点,
∴c=0.
又图象与x轴相切于(0,0)点,
y'=3x2-6x+b,
∴0=3×02-6×0+b,
解得b=0.
(2)y=x3-3x2,
y'=3x2-6x,
当x<2时,y'<0;当x>2时,y'>0.
则当x=2时,函数有极小值-4.
(3)y'=3x2-6x<0,
解得0<x<2,
∴递减区间是(0,2).
已知函数f(x)=ax2-(2a+1)x+2lnx(a∈R).
(1)若曲线y=f(x)在x=1和x=3处的切线互相平行,求a的值;
(2)当a≤0时,求f(x)的单调区间.
正确答案
函数f(x)的定义域为(0,+∞)
∵f′(x)=ax-(2a+1)+
(1)由已知函数f′(1)=f′(3),
则a-(2a+1)+2=3a-(2a+1)+,解得a=
;
(2)f′(x)==
(x∈(0,+∞))
①当a=0时,f′(x)=,由f′(x)>0得0<x<2,由f′(x)<0得x>2
∴f(x)在(0,2)上单调递增,在(2,+∞)上单调递减
②当a<0时,由f′(x)==0的x1=
(舍去),x2=2,
由f′(x)>0的0<x<2,
由f′(x)<0的x>2
∴f(x)在(0,2)上单调递增,在(2,+∞)上单调递减
综上:当a≤0时,f(x)在(0,2)上单调递增,在(2,+∞)上单调递减.
已知函数f(x)=x2-alnx在(1,2)上是递增函数,g(x)=x-a在(0,1)上为减函数.
(1)求f(x),g(x)的表达式;
(2)求证:当x>0时,方程f(x)=g(x)+2有唯一解;
(3)当b>-1时,若f(x)≥2bx-在x∈(0,1)内恒成立,求b的取值范围.
正确答案
(1)由题意知:f′(x)=≥0在(1,2]上恒成立⇒a≤(2x2)min=2,
又g′(x)=≤0在(0,1]上恒成立⇒a≥(2
)max=2,
∴a=2,f(x)=x2-2lnx,g(x)=x-2.
(2).f(x)=g(x)+2⇒x2-2lnx-x+2-2=0,设h(x)=x2-2lnx-x+2
-2(x>0),
则h′(x)=2x-+
,
解得h(x)在(0,1]上单调递减,在[1,+∞)单调递增⇒h(x)min=h(1)=0,
即方程f(x)=g(x)+2在x>0时只有唯一解.
(3)f(x)≥2bx-在(0,1]上恒成立,⇒2b≤x-
+
在(0,1]上恒成立.
设H(x)=x-+
,则H′(x)=
,
∵0<x≤1⇒x2-2<0,2lnx<0,
∴H′(x)<0,H(x)d (0,1]单调递减,
∴-1<b≤1,又∵b>-1,∴-1<b≤1.
扫码查看完整答案与解析