- 导数在研究函数中的应用
- 共24261题
函数y=(x2-x)ex的单调递增区间是______.
正确答案
∵函数y=(x2-x)ex
∴y′=(2x-)ex+(x2-
x)ex=(x2+
x-
)ex
令y′>0
即x2+x-
>0
解得x<-,或x>1
故答案为:(-∞,-),(1,+∞)
已知函数f(x)=xlnx.
(I )设g(x)=f(x)-ax,若不等式g(x)≥-1对一切x∈e (0,+∞)恒成立,求实数a 的取值范围;
(II)设0<x1<x2,若实数x0满足,f(x0)=,证明:x1<x0<x2.
正确答案
(I )不等式g(x)≥-1对一切x∈(0,+∞)恒成立,等价于对一切x∈(0,+∞),g(x)max≥-1成立
设g(x)=f(x)-ax,x>0,则g′(x)=lnx+1-a
令g′(x)>0,则x>ea-1,令g′(x)<0,则0<x<ea-1,
∴g(x)max=g(ea-1)=-ea-1≥-1,∴a≤1;
(II)证明:由题意f′(x)=lnx+1,则f′(x0)=lnx0+1,∴lnx0=-1
①lnx0-lnx2=-lnx2-1=
-lnx2-1=
-1
令=t,则lnx0-lnx2=
,t>1
令u(t)=lnt-t+1,则u′(t)=-1<0,∴u(t)在(1,+∞)上单调递减
∴u(t)<u(1)=0,∴lnx0<lnx2,∴x0<x2;
②lnx0-lnx1=-lnx1-1=
-1
令=t,则lnx0-lnx1=
,t>1
令v(t)=tlnt-t+1,则v′(t)=lnt>0,∴v(t)在(1,+∞)上单调递增
∴v(t)>v(1)=0,∴lnx0>lnx1,∴x0>x1
由①②可得x1<x0<x2.
函数f(x)=(x2+x+1)ex(x∈R)的单调区间为______.
正确答案
∵函数f(x)=(x2+x+1)ex,
∴f′(x)=(2x+1)ex+ex(x2+x+1)=ex(x2+3x+2),
令f′(x)<0,可得ex(x2+3x+2)<0,解得,-2<x<-1,
令f′(x)>0,解得,x<-2或x>-1.
∴函数f(x)的单调减区间为(-2,-1),单调增区间为(-∞,-2),(-1,+∞).
故答案为:(-2,-1),(-∞,-2),(-1,+∞).
已知函数f(x)=x2-2x+alnx不是单调函数,且无最小值.
(Ⅰ)求实数a的取值范围;
(Ⅱ)设x0是函数f(x)的极值点,证明:-<f(x0)<0.
正确答案
(本小题满分14分)
(Ⅰ)函数f(x)的定义域是{x|x>0}.…(1分)
对f(x)导数,得f′(x)=2x-2+=
.…(3分)
显然,方程f'(x)=0⇔2x2-2x+a=0(x>0).
若f(x)不是单调函数,且无最小值,
则方程2x2-2x+a=0必有2个不相等的正根.…(5分)
所以 解得0<a<
.…(6分)
(Ⅱ)设方程2x2-2x+a=0的2个不相等的正根是x1,x2,其中x1<x2.
所以f′(x)==
,列表分析如下:
所以,x1是极大值点,x2是极小值点,f(x1)>f(x2).
故只需证明-<f(x2)<f(x1)<0.…(8分)
由 0<x1<x2,且x1+x2=1,得 0<x1<<x2<1.…(9分)
因为 0<a<,0<x1<
,所以 f(x1)=x1(x1-2)+alnx1<0.…(10分)
由 2-2x2+a=0,得 a=-2
+2x2,
所以 f(x2)=-2x2+(-2
+2x2)lnx2.…(12分)
对x2求导数,得 f'(x2)=-2(2x2-1)lnx2.
因为 <x2<1,所以f'(x2)>0,
所以 f(x2)是(,1)上的增函数,
故 f(x2)>f()=-
.…(14分)
综上 -<f(x0)<0.
已知函数f(x)=x3-x2-x.
(1)求函数f(x)的单调区间;
(2)求曲线y=f(x)在点P(-1,f(-1))处的切线方程.
正确答案
(本小题满分14分)
(1)函数f(x)的定义域为(-∞,+∞).(1分)f′(x)=3x2-2x-1=3(x+)(x-1).(4分)
当x∈(-∞,-)时,f'(x)>0,此时f(x)单调递增; (5分)
当x∈(-,1)时,f'(x)<0,此时f(x)单调递减; (6分)
当x∈(1,+∞)时,f'(x)>0,此时f(x)单调递增.(7分)
所以函数f(x)的单调增区间为(-∞,-)与(1,+∞),单调减区间为(-
,1).(9分)
(2)因为f(-1)=(-1)3-(-1)2+1=-1,(10分)f'(-1)=3×(-1)2-2×(-1)-1=4,(12分)
所以所求切线方程为y+1=4(x+1),即y=4x+3.(14分)
已知函数f(x)=x3-x2-x.
(1)求函数f(x)的单调区间;
(2)求曲线y=f(x)在点P(-1,f(-1))处的切线方程.
正确答案
(本小题满分14分)
(1)函数f(x)的定义域为(-∞,+∞).(1分)f′(x)=3x2-2x-1=3(x+)(x-1).(4分)
当x∈(-∞,-)时,f'(x)>0,此时f(x)单调递增; (5分)
当x∈(-,1)时,f'(x)<0,此时f(x)单调递减; (6分)
当x∈(1,+∞)时,f'(x)>0,此时f(x)单调递增.(7分)
所以函数f(x)的单调增区间为(-∞,-)与(1,+∞),单调减区间为(-
,1).(9分)
(2)因为f(-1)=(-1)3-(-1)2+1=-1,(10分)f'(-1)=3×(-1)2-2×(-1)-1=4,(12分)
所以所求切线方程为y+1=4(x+1),即y=4x+3.(14分)
已知f(x)=ln(1+x2)+ax(a≤0).
(Ⅰ)讨论f(x)的单调性.
(Ⅱ)证明:(1+)•(1+
)•…•(1+
)<e(n∈N*,n≥2,其中无理数e=2.71828…)
正确答案
(Ⅰ)f′(x)=-+a=
当a=0时,f′(x)=>0⇔x>0
∴f(x)在(0,+∞)单调递增,在(-∝,0)单调递减.
当a<0且ax2+2x+a=0的判别式△≤0,
即a≤0时,f′(x)≤0对x∈R恒成立.
∴f(x)在R上单调递减.
当-1<a<0时,由f′(x)>0得:ax2+2x+a>0
解得:<x<
由f′(x)<0可得:x>或x<
∴f(x)在[,
]上单调递增,
在(-∝,],[
,+∞)上单调递减.
(Ⅱ)由(Ⅰ)当a=-1时,f(x)在(-∞,+∞)上单调递减.
当x>0时f(x)<f(0)
∴ln(1+x2)-x<0,即ln(1+x2)<x
∴ln[(1+)•(1+
)…(1+
)]
=ln(1+)•(1+
)…(1+
)<
+
+…+
<+
+…+
=(1-
)+(
-
)+…+(
-
)=1-
<1
∴(1+)•(1+
)…(1+
)<e.
已知Sn=1++
+…+
,(n∈N*),设f (n)=S2n+1-Sn+1,试确定实数m的取值范围,使得对于一切大于1的自然数n,不等式f(n)>[logm(m-1)]2-
[log(m-1)m]2恒成立.
正确答案
由题意,f(n)=S2n+1-Sn+1=+
+…+
(n∈N*)
∵函数f(n)为增函数,
∴f(n)min=f(2)=
要使对于一切大于1的正整数n,不等式f(n)>[logm(m-1)]2-[log(m-1)m]2恒成立.
所以只要>[logm(m-1)]2-
[log(m-1)m]2成立即可.
由,得m>1且m≠2
此时设[logm(m-1)]2=t,则t>0
于是,解得0<t<1
由此得0<[logm(m-1)]2<1
解得m>且m≠2.
已知函数,f(x)=alnx-ax-3(a∈R).
(1 )当a=1时,求函数f(x)的单调区间;
(2)若函数y=f(x)的图象在点(2,f(2))处的切线的倾斜角为45°,问:m在什么范围取值时,对于任意的t[1,2],函数g(x)=x3+x2[+f′(x)]在区间(t,3)丨上总存在极值?
正确答案
(Ⅰ) f′(x)=(x>0),
当a=1时,f′(x)=,(x>0)
令导数大于0,可解得0<x<1,令导数小于0,可解得x<0(舍)或x>1
故函数的单调增区间为(0,1),单调减区间是(1,+∞)
(Ⅱ) f′(2)=-=1得a=-2,f(x)=-2lnx+2x-3
∴g(x)=x3+(+2)x2-2x,
∴g'(x)=3x2+(m+4)x-2
∵g(x)在区间(t,3)上总不是单调函数,且g′(0)=-2
∴,
由题意知:对于任意的t∈[1,2],g′(t)<0恒成立,
所以有:,
∴-<m<-9.
已知a∈R,函数f(x)=x2+ax-2-lnx.
(1)若函数f(x)在[1,+∞)上为增函数,求实数a的取值范围;
(2)若a=1,且对于区间[,1]上任意两个自变量x1,x2,都有|f(x1)-f(x2)|≤c,求实数c的取值范围.
(参考数据:ln3≈1.0986)
正确答案
(1)∵函数f(x)在[1,+∞)上为增函数,
∴f′(x)=2x+a-≥0在[1,+∞)上恒成立,
即a≥-2x在[1,+∞)上恒成立,
令g(x)=-2x,则函数g(x)在[1,+∞)上为减函数
∴当x=1时,函数g(x)取最大值-1
∴a≥-1,即实数a的取值范围为[-1,+∞)
(2)当a=1时,f(x)=x2+x-2-lnx.f′(x)=2x+1-=
当x∈[,
]时,f′(x)≤0,此时函数为减函数
当x∈[,1]时,f′(x)≥0,此时函数为增函数
故当x=时,f(x)取最小值ln2-
当x=1时,f(x)取最大值0
∴|f(x1)-f(x2)|≤-ln2
∴c≥-ln2
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