- 导数在研究函数中的应用
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(本小题满分14分)矩形纸片ABCD的边AB=6,AD=10,点E、F分别在边AB和BC上(不含端点). 现将纸片的右下角沿EF翻折,使得顶点B翻折后的新位置B1恰好落在边AD上. 设,EF=l,l关于t的函数为
.
试求:(1)函数f(t)的定义域;
(2)函数f(t)的最小值.
正确答案
(1)(2)
(1)设
据题意知为锐角,所以
,从而
.
由于,
所以
因为,且AE+EB=6,
所以,即
因为F点在BC上,所以,即
,亦即
,
所以,即
,解得
.
于是有,即
.
故函数f(t)的定义域为 8分
(2) 由(1)得
令,则由
,
得:
因此当时,
单调增,当
时,
单调减.
即时,
取最大值,f(t)取最小值
14分
【命题意图】本题考查函数的定义域,值域,二倍角公式,利用导数求函数最值等知识 ,意在考查学生的抽象概括能力,运算求解能力.
已知函数,
(1)求函数的单调区间;
(2)若方程有且只有一个解,求实数m的取值范围;
(3)当且
,
时,若有
,求证:
.
正确答案
(1)的递增区间为
,递减区间为
和
;(2)
;(3)详见解析.
试题分析:(1)对求导可得
,令
,
或
,由导数与单调性的关系可知,所以
递增区间为
,递减区间为
;
(2)若方程有解
有解,则原问题转化为求f(x)的值域,而m只要在f(x)的值域内即可,由(1)知
,
,
方程
有且只有一个根,又
的值域为
,
;
(3)由(1)和(2)及当,
时,有
,不妨设
,
则有,
,又
,
即,同理
,又
,
,且
在
上单调递减,
,即
.
试题解析:(1),令
,即
,解得
,
令,即
,解得
,或
,
的递增区间为
,递减区间为
和
. 4分
(2)由(1)知,
, 6分
方程
有且只有一个根,又
的值域为
,由图象知
8分
(3)由(1)和(2)及当,
时,有
,不妨设
,
则有,
,又
,
即, 11分
,又
,
,且
在
上单调递减,
,即
. 13分
已知函数f(x)=(x2+ax+3)ex(x,a∈R)
(1)当a=0时,求函数f(x)的图象在A(1,f(1))处的切线方程.
(2)若函数y=f(x)为单调函数,求实数a的取值范围.
(3)当a=-3时,求f(x)的极小值.
正确答案
(1)当a=0时,f(x)=(x2+3)ex,∴f′(x)=(x2+2x+3)ex,∴f′(1)=6e,
而f(1)=4e,∴函数f(x)的图象在A(1,f(1))处的切线方程为y-4e=6e(x-1),化为y=6ex-2e.
(2)∵f′(x)=[x2+(a+2)x+a+3]ex,及函数y=f(x)为单调函数,
∴△=(a+2)2-4(a+3)≤0,解得-2≤a≤2
.
(3)当a=-3时,f(x)=(x2-3x+3)ex,
∴f′(x)=(x2-x)ex=x(x-1)ex,
令f′(x)=0,解得x=0,1.
列表如下:
由表格可知:当x=1时,函数f(x)取得极小值,
且f(1)=e.
已知函数f(x)=(x-k)ex.
(Ⅰ)求f(x)的单调区间;
(Ⅱ)求f(x)在区间[0,1]上的最小值.
正确答案
(Ⅰ)f′(x)=(x-k+1)ex,
令f′(x)=0,得x=k-1,
f′(x)f(x)随x的变化情况如下:
∴f(x)的单调递减区间是(-∞,k-1),f(x)的单调递增区间(k-1,+∞);
(Ⅱ)当k-1≤0,即k≤1时,函数f(x)在区间[0,1]上单调递增,
∴f(x)在区间[0,1]上的最小值为f(0)=-k;
当0<k-1<1,即1<k<2时,由(I)知,f(x)在区间[0,k-1]上单调递减,f(x)在区间(k-1,1]上单调递增,
∴f(x)在区间[0,1]上的最小值为f(k-1)=-ek-1;
当k-1≥1,即k≥2时,函数f(x)在区间[0,1]上单调递减,
∴f(x)在区间[0,1]上的最小值为f(1)=(1-k)e;
综上所述f(x)min=.
已知函数f(x)=x3-
(a+1)x2+ax,g(x)=f′(x)是函数f(x)的导函数,其中实数a是不等1的常数.
(1)当a=0时,求f(x)的单调区间;
(2)设a>1,若函数f(x)有三个零点,求a的取值范围;
(3)若a>-1,求函数|g(x)|在区间[-1,1]内的最大值M(a)的表达式.
正确答案
(1)f′(x)=x(x-1),
∴函数f(x)在(-∞,0)及(1,+∞)上单调递增,在(0,1)上单调递减;
(2)f′(x)=(x-a)(x-1),
由f(1)=a-
>0,f(a)=-
a3+
a2<0,
解得a>3;
(3)①当a>1时,|g(x)|在区间[-1,1]内的最大值是g(-1)=2a+2
②当-1<a<1时,0<<1,|g(x)|在区间[-1,1]内的最大值是
max{g(-1),|g()|}=max{2a+2,
}
解不等式2a+2->0,得5-4
<a<5+4
∴当-1<a<5-4时,|g(x)|在区间[-1,1]内的最大值是
,
当5-4≤a<1时,|g(x)|在区间[-1,1]内的最大值是2a+2.
综上M(a)=.
已知函数f(x)=ex-ln(x+1)-1(x≥0),
(1)求函数f(x)的最小值;
(2)若0≤y<x,求证:ex-y-1>ln(x+1)-ln(y+1)
正确答案
(1)f′(x)=ex-,…(2分)
当x≥0时,ex≥1,≤1,所以当x≥0时,f′(x)≥0,
则函数f(x)在[0,+∞)上单调递增,
所以函数f(x)的最小值f(0)=0;…(5分)
(2)由(1)知,当x>0时,f(x)>0,
∵x>y,
∴f(x-y)=ex-y-ln(x-y+1)-1>0,ex-y-1>ln(x-y+1)①…(7分)
∵ln(x-y+1)-[ln(x+1)-ln(y+1)]=ln≥0,
∴ln(x-y+1)≥ln(x+1)-ln(y+1)②…(10分)
由①②得 ex-y-1>ln(x+1)-ln(y+1)…(12分)
21、设函数f(x)=ax3-2x2+x+c(a>0).
(1)当a=1,且函数图象过点(0,1)时,求函数f(x)的极小值;
(2)若f(x)在(-∞,+∞)上无极值点,求a的取值范围.
正确答案
函数的导数f'(x)=3ax2-4x+1,
(1)函数图象过点(0,1)时,有f(0)=c=1.
当a=1时,f'(x)=3x2-4x+1,令f'(x)=3x2-4x+1>0,解得x<或x>1.由f'(x)=3x2-4x+1<0得,
<x<1.
所以函数f(x)在(-∞,],[1,+∞)上单调递增,在[
,1]上单调递减,所以函数的最小值为f(1)=1-2×1+1+1=1.
(2)若f(x)在(-∞,+∞)上无极值点,则f(x)在(-∞,+∞)上是单调函数,即f'(x)≥0或f'(x)≤0恒成立.
①当a=0时,f'(x)=-4x+1,显然不满足条件.
②当a≠0时,f'(x)≥0或f'(x)≤0恒成立的充要条件是△≤0,
即(-4)2-4×3a×1≤0,即16-12a≤0,解得a≥.
综上,a的取值范围为[,+∞).
设函数f(x)=ex-1-x-ax2.
(1)若a=0,求f(x)的单调区间;
(2)若当x≥0时f(x)≥0,求a的取值范围.
正确答案
(1)a=0时,f(x)=ex-1-x,f′(x)=ex-1.
当x∈(-∞,0)时,f'(x)<0;当x∈(0,+∞)时,f'(x)>0.
故f(x)在(-∞,0)单调减少,在(0,+∞)单调增加
(II)f′(x)=ex-1-2ax
由(I)知ex≥1+x,当且仅当x=0时等号成立.故f′(x)≥x-2ax=(1-2a)x,
从而当1-2a≥0,即a≤时,f′(x)≥0(x≥0),而f(0)=0,
于是当x≥0时,f(x)≥0.
由ex>1+x(x≠0)可得e-x>1-x(x≠0).
从而当a>时,f′(x)<ex-1+2a(e-x-1)=e-x(ex-1)(ex-2a),
故当x∈(0,ln2a)时,f'(x)<0,而f(0)=0,于是当x∈(0,ln2a)时,f(x)<0.
综合得a的取值范围为(-∞,].
设函数f(x)=x2-lnx(x>0),其中a为非零常数,
(1)当a=1时,求函数f(x)的单调区间.
(2)当x∈[1,2]时,不等式f(x)>2恒成立,求实数a的取值范围.
正确答案
(1)∵函数f(x)=x2-lnx(x>0),其中a为非零常数,
当a=1时,f(x)=x2-lnx
f′(x)=x->0,
∴当x>1时,函数是一个增函数,
即函数的递增区间是(1,+∞)
(2)当x属于[1,2],lnx>0,
当a>0时,命题可转化为对于任意x属于[1,2],都有a<
令g(x)=,对函数求导得g′(x)=
=0
∴x=e-32时,导数等于零,
经验证这是函数的极小值,
在这个闭区间上也是最小值,
∴g(x)的最小值是g(e-32)=e-3
即当a为大于0常数且小于e-3时,不等式f(x)>2恒成立,
当a<0时,>
在x属于[1,2]时,不合题意.
综上可知a的取值范围是(0,e-3)
已知函数f(x)=ax3+
x2-(2+2a)x+b(a∈R )
(Ⅰ) 若y=f(x) 在点P(1,f(1))处的切线方程为y=,求y=f(x)的解析式及单调递减区间;
(Ⅱ) 若y=f(x) 在[-2,0]上存在极值点,求实数a的取值范围.
正确答案
f'(x)=ax2+x-(2+2a)
(Ⅰ)由已知可得⇒
此时f'(x)=-x2+x,--------(4分)
由f'(x)=-x2+x<0 得y=f(x) 的单调递减区间为(-∞,0),(1,+∞);----(7分)
(Ⅱ)由已知可得y=f'(x)在[-2,0]上存在零点且在零点两侧y=f'(x)值异号
(1)a=0 时,f'(x)=0⇒x=2∉[-2,0],不满足条件;
(2)a≠0 时,可得x2+x-(
+2)=0在[-2,0]上有解且△>0
设g(x)=x2+x-(
+2)
①当g(-2)g(0)≤0 时,满足g(x)=0在[-2,0]上有解⇒(4--
-2)(-
-2)≤0⇒a≥2
或a≤-1 此时满足△>0
②当g(-2)g(0)>0时,即g(x)=0
在[-2,0]上有两个不同的实根
则⇒ a 无解
综上可得实数a的取值范围为(-∞-1]∪[2,+∞).--------(15分)
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