- 导数在研究函数中的应用
- 共24261题
已知函数f(x)=x3+ax2+bx.
(1)若函数y=f(x)在x=2处有极值-6,求y=f(x)的单调递减区间;
(2)若y=f(x)的导数f′(x)对x∈[-1,1]都有f′(x)≤2,求的范围.
正确答案
(1)f′(x)=3x2+2ax+b
依题意有即
解得
∴f′(x)=3x2-5x-2
由f′(x)<0,即(3x+1)(x-2)<0,解得-<x<2
∴y=f(x)的单调递减区间是:(-,2);
(2)由得
不等式组确定的平面区域如图阴影部分所示:
由得
∴Q点的坐标为(0,-1).
设z=,则z表示平面区域内的点(a,b)与点P(1,0)连线斜率.
∵KPQ=1,由图可知z≥1或z≤-2,
即∈(-∞,-2]∪[1,+∞)
已知f(x)=x3-4x+4,x∈[-3,6),
(1)求f(x)的单调区间; (2)求f(x)的极值与最值.
正确答案
(1)f′(x)=x2-4=(x+2)(x-2)…(1分)
令f′(x)=0得x=-2,x=2…(8分)
当x∈(-3,-2)或x∈(2,6)时,f′(x)>0
∴f(x)在(-3,-2),(2,6)上递增;
当x∈(-2,2)时,f′(x)<0
∴f(x)在(-2,2)上递减…(9分)
(2)由(1)知:f(x)的极大值是:f(-2)=,
∴f(x)的极小值是:f(2)=-,f(x)min=f(2)=-
,
∴f(x)无最大值(13分)
已知函f(x)=x2-8lnx,g(x)=-x2+14x
(1)求函数f(x)在点(1,f(1))处的切线方程;
(2)若函数f(x)与g(x)在区间(a,a+1)上均为增函数,求a的取值范围;
(3)若方程f(x)=g(x)+m有唯一解,试求实数m的值.
正确答案
(1)因为f′(x)=2x-,所以切线的斜率k=f′(x)=-6
又f(1)=1,故所求切线方程为y-1=-6(x-1)即y=-6x+7.
(2)f′(x)=2x-=
(x>0)
当0<x<2时,f'(x)<0,当x>2时,f'(x)>0,
要使f(x)在(a,a+1)上递增,必须a≥2g(x)=-x2+14x=-(x-7)2+49
如使g(x)在(a,a+1)上递增,必须a+1≤7,即a≤6
由上得出,当2≤a≤6时f(x),g(x)在(a,a+1)上均为增函数
(3)方程f(x)=g(x)+m有唯一解 ⇔有唯一解
设h(x)=2x2-8lnx-14x
h′(x)=4x--14=
(2x+1)(x-4)(x>0)h'(x),h(x)随x变化如下表
由于在(0,+∞)上,h(x)只有一个极小值,
∴h(x)的最小值为-24-16ln2,
当m=-24-16ln2时,方程f(x)=g(x)+m有唯一解.
已知函数f(x)=eax-x,其中a≠0.若对一切x∈R,f(x)≥0恒成立,则a的取值集合 .
正确答案
试题分析:若,则对一切
,
,这与题设矛盾.又
,故
.
而,令
得
.
当时,
,
单调递减;当
时,
,
单调递增.故当x
,
取最小值
.
于是对一切,
恒成立,当且仅当
. ①
令,则
.
当时,
,
单调递增;当
时,
,
单调递减.
故当时,
取最大值
.
因此,当且仅当,即
时,①式成立.综上所述,
的取值集合为
.
已知函数,其中
是自然对数的底数,
.
(1)若,求曲线
在点
处的切线方程;
(2)若,求
的单调区间;
(3)若,函数
的图像与函数
的图像有3个不同的交点,求实数
的取值范围.
正确答案
(1);(2)当
时,
的单调递减区间为
,
,单调递增区间为
;当
时,
的单调递减区间为
;当
时,
的单调递减区间为
,
,单调递增区间为
;(3)
.
试题分析:(1) 利用导数的几何意义求切线的斜率,再求切点坐标,最后根据点斜式直线方程求切线方程;(2)利用导数的正负分析原函数的单调性,注意在解不等式时需要对参数的范围进行讨论;(3)根据单调性求函数的极值,根据其图像交点的个数确定两个函数极值的大小关系,然后解对应的不等式即可.
试题解析:(1)因为
所以
所以曲线在点
处的切线斜率为
又因为
所以所求切线方程为,即
2分
(2)
①若,当
或
时,
;当
时,
所以的单调递减区间为
,
单调递增区间为 4分
②若,
所以的单调递减区间为
5分
③若,当
或
时,
;当
时,
所以的单调递减区间为
,
单调递增区间为 7分
(3)由(2)知函数在
上单调递减,在
单调递增,在
上单调递减
所以在
处取得极小值
,在
处取得极大值
8分
由,得
当或
时,
;当
时,
所以在
上单调递增,在
单调递减,在
上单调递增
故在
处取得极大值
,在
处取得极小值
10分
因为函数与函数
的图象有3个不同的交点
所以,即
,所以
12分.
水库的蓄水量随时间而变化,现用表示时间,以月为单位,年初为起点,根据历年数据,某水库的蓄水量(单位:亿立方米)关于
的近似函数关系式为
(1)该水库的蓄求量小于50的时期称为枯水期.以表示第1月份(
),同一年内哪几个月份是枯水期?
(2)求一年内该水库的最大蓄水量(取计算).
正确答案
(1)枯水期为1月,2月,3月,4月,11月,12月共6个月; (2)一年内该水库的最大蓄水量是108.32亿立方米.
试题分析:(1)对分段函数分别在两个范围内解小于50的不等式,可求得的范围,且取整可得;(2)由(1)知,
的最大值只能在(4,10)内内达到,对
求导,
,,求得
在(4,10)的极大值即为最值.
解:(1)①当时,
化简得,解得
. 2分
②当时,
,化简得,
解得.综上得,
,或
.
故知枯水期为1月,2月,3月,4月,11月,12月共6个月. 4分
(2)由(1)知,的最大值只能在(4,10)内内达到.
由, 6分
令,解得
(
舍去).
当变化时,
与
的变化情况如下表:
10分
由上表,在
时取得最大值
(亿立方米). 11分
故知一年内该水库的最大蓄水量是108.32亿立方米. 12分
已知函数
(Ⅰ)求函数的单调区间和最小值;
(Ⅱ)若函数在
上是最小值为
,求
的值;
(Ⅲ)当(其中
="2.718" 28…是自然对数的底数).
正确答案
(Ⅰ) (Ⅱ)
;(Ⅲ)
.
(I)求导,利用导数大(小)于零,求其单调增(减)区间即可.然后再研究出极值和最值.
(II)再分当
和
两种情况研究其单调性确定其最小值,根据最小值为
建立关于a的方程,求出a的值.
(III)解本小题的关键是由(I)可知当时,有
,
即.从而可得
.
解:(Ⅰ)
同理,令
∴f(x)单调递增区间为,单调递减区间为
.
由此可知
(Ⅱ)
当时,
,F(x)在
上单调递增,
,
,舍去
当时,
在
单调递减,在
单调递增
若,F(x)在
上单调递增,
,
舍
若,
在
单调递减,在
单调递增,
,
若,F(x)在
上单调递减,
舍
综上所述:
(Ⅲ)由(I)可知当时,有
,
即.
.
(本小题满分14分)
已知函数,(
e为自然对数的底数)
(Ⅰ)当a=1时,求函数f(x)的单调区间;
(Ⅱ)若函数f(x)在上无零点,求a的最小值;
(III)若对任意给定的,在
上总存在两个不同的
,使得
成立,求a的取值范围.
正确答案
(Ⅰ)的单调减区间为
单调增区间为
(Ⅱ)若函数在
上无零点,则
的最小值为
;
(III)当时,对任意给定的
在
上总存在两个不同的
,使
成立.
(I)当a=1时,解析式确定直接利用得到函数f(x)的增(减)区间.
(II)解本小题的关键是先确定在
上恒成立不可能,故要使函数
在
上无零点,只要对任意的
恒成立,即对
恒成立.
再构造函数利用导数求l(x)的最大值即可.
(III)解本小题的突破口是当
时,
函数
单调递增;当
时,
函数
单调递减.
所以,函数
当
时,不合题意;再确定
时的情况.
解:(Ⅰ)当时,
由
故的单调减区间为
单调增区间为
………………………………4分
(Ⅱ)因为在
上恒成立不可能,故要使函数
在
上无零点,
只要对任意的恒成立,即对
恒成立.
令则
再令
在
上为减函数,于是
从而,,于是
在
上为增函数
故要使恒成立,只要
综上,若函数在
上无零点,则
的最小值为
……………………8分
(III)当
时,
函数
单调递增;
当时,
函数
单调递减
所以,函数
当
时,不合题意;
当时,
故必需满足 ①
此时,当 变化时
的变化情况如下:
∴对任意给定的,在区间
上总存在两个不同的
使得成立,当且仅当
满足下列条件
② ③ 令
令,得
当时,
函数
单调递增;当
时,
函数
单调递减.
所以,对任意有
即②对任意
恒成立.
由③式解得: ④
综合①④可知,当时,对任意给定的
在
上总存在两个不同的
,使
成立.………………………………14分
(本小题满分14分) 已知R,函数
(x∈R).
(1)当时,求函数f(x)的单调递增区间;
(2)函数f(x)是否能在R上单调递减,若能,求出的取值范围;若不能,请说明理由;
(3)若函数f(x)在上单调递增,求
的取值范围.
正确答案
(1);(2)当
时, 函数f(x)在R上单调递减;(3)
本试题主要是考察了导数在研究函数中的运用。利用导数求解函数的单调性和研究函数的参数的范围问题。
(1)直接求解函数的导数,判定导数的正负,得到单调区间,
(2)如果在给定区间单调,则导数恒大于等于零或者恒小于等于零来得到参数的范围。
(3)同上,结合函数的单调区间,分离参数的思想得到a的范围。
解: (1) 当时,
,
.--------2分
令,即
,即
,
解得.
函数f(x)的单调递增区间是
.-------4分
(2) 若函数f(x)在R上单调递减,则对
R都成立,-------6分
即对
R都成立, 即
对
R都成立.
,解得
.
当
时, 函数f(x)在R上单调递减.---------9分
(3) 解法一:∵函数f(x)在[-1,1]上单调递增,
对
都成立,
对
都成立.
即对
都成立.---------11分
令,则
解得
.-----------14分
解法二: 函数f(x)在
上单调递增,
对
都成立,
对
都成立
对
都成立,即
对
都成立.----11分
令, 则
.------12分
当时,
;当
时,
.
在
上单调递减,在
上单调递增.
,
在
上的最大值是
.
.-----------14分
(本小题满分12分)
设函数f(x)=其中a为实数.
(Ⅰ)若f(x)的定义域为R,求a的取值范围;
(Ⅱ)当f(x)的定义域为R时,求f(x)的单减区间.
正确答案
(Ⅰ) 当时
的定义域为
(Ⅱ) 即当时,
的单调减区间为
;
当时,
的单调减区间为
.
解:(Ⅰ)的定义域为
,
恒成立,
,
,即当
时
的定义域为
.
(Ⅱ),令
,得
.
由,得
或
,又
,
时,由
得
;
当时,
;当
时,由
得
,
即当时,
的单调减区间为
;
当时,
的单调减区间为
.
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