- 导数在研究函数中的应用
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设的最小值为
,则
正确答案
,
(1) 时,
当
时取最小值
;
(2) 时,
当
时取最小值1;
(3) 时,
当
时取最小值
.
又或
时,
的最小值不能为
,
故,解得
,
(舍去).
已知函数f(x)=x2+alnx+在[1,+∞)上是单调递增函数,求实数a的取值范围.
正确答案
由函数f(x)=x2+alnx+,得f′(x)=2x+
-
.(4分)
若函数f(x)为[1,+∞)上的单调增函数,则f′(x)≥0在[1,+∞)上恒成立,
即不等式2x+-
≥0在[1,+∞)上恒成立.也即a≥
-2x2在[1,+∞)上恒成立.(8分)
又h(x)=-2x2在[1,+∞)上为减函数,h(x)max=h(1)=0.所以a≥0.(12分)
(理)(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n,不等式都成立.
正确答案
(1)在定义域是增函数;(2)见解析;(3)见解析.
(1)先确定函数的定义域,求得在定义域上是增函数;
(2)由(1)得在定义域上是增函数,不存在极值点;
有两个根,判断两个根是否在定义域内,判定单调性即得到函数的极值;
(3)令构造函数
,判断单调性可得
,令
,就可以证得结论。
已知函数f(x)=和图象过坐标原点O,且在点(-1,f(-1))处的切线的斜率是-5。
(1)求实数b,c的值;
(2)求函数f(x)在区间[-1,1]上的最小值;
(3)若函数y=f(x)图象上存在两点P,Q,使得对任意给定的正实数a都满足△POQ是以O为直角顶点的直角三角形,且此三角形斜边中点在y轴上,求点P的横坐标的取值范围。
正确答案
略
函数f(x)=x4-4x3+ax2-1在[0,1]上单调递增,在[1,2]上单调递减.
(1)求实数a的值;
(2)设g(x)=bx2-1,若关于x的方程f(x)=g(x)的解集中含有3个元素,求实数b的取值范围.
正确答案
(1)∵f'(x)=4x3-12x2+2ax=2x(2x2-6x+a),
又f(x)在[0,1]上单调递增,在[1,2]上单调递减.
∴在[0,1]上恒有f'(x)≥0,在[1,2]上恒有f'(x)≤0,
令g(x)=2x2-6x+a,
即在[0,1]上恒有g(x)≥0,在[1,2]上恒有g(x)≤0,
即,∴a=4.
(2)由f(x)=g(x)的解集中含有3个元素,得x2(x2-4x+4-b)=0有3个不相等的实根.
故x2-4x+4-b=0有两个不相等的非零实根,∴△=16-4(4-b)>0,且4-b≠0.
解得:0<b<4,或b>4,
∴b∈(0,4)∪(4,+∞).
已知函数 f(x)=2lnx+ax2-(2a+1)x (a∈R).
(Ⅰ)当a=-时,求函数f(x)在[1,e]上的最大值和最小值;
(Ⅱ)若a>0,讨论f(x)的单调性.
正确答案
(Ⅰ)f(x)的定义域为{x|x>0},….(1分)
当a=-时,f′(x)=-
,….(2分)
令f′(x)=0,在[1,e]上得极值点x=2,
….(4分)
∵f(1)=-,f(e)=2-
,….(5分)
f(1)<f(e),
∴f(x)max=f(2)=2ln2-1,f(x)min=f(1)=-.….(7分)
(Ⅱ)f′(x)=,….(8分)
①0<a<时,由f′(x)>0得0<x<2或x>
,
所以f(x)的单调增区间是(0,2),(,+∞),
由f′(x)<0得2<x<,
所以f(x)的单调减区间是(2,); ….(10分)
②a=时,f′(x)≥0在(0,+∞)上恒成立,且当且仅当f′(2)=0,
∴f(x)在(0,+∞)单调递增; ….(11分)
③当a>时,由f′(x)>0得0<x<
或x>2,
所以f(x)的单调增区间是(0,),(2,+∞),
由f′(x)<0得<x<2,
所以f(x)的单调减区间是(,2).….(13分)
已知函数f(x)=(1-)ex(x>0),其中e为自然对数的底数.
(Ⅰ)当a=2时,求曲线y=f(x)在(1,f(1))处的切线与坐标轴围成的面积;
(Ⅱ)若函数f(x)存在一个极大值点和一个极小值点,且极大值与极小值的积为e5,求a的值.
正确答案
(Ⅰ)f′(x)=ex,…(3分)
当a=2时,f′(x)=ex,f′(1)=
×e1=e,f(1)=-e,
所以曲线y=f(x)在(1,f(1))处的切线方程为y=ex-2e,…(5分)
切线与x轴、y轴的交点坐标分别为(2,0),(0,-2e),…(6分)
∴所求面积为×2×|-2e|=2e.…(7分)
(Ⅱ)因为函数f(x)存在一个极大值点和一个极小值点,
所以,方程x2-ax+a=0在(0,+∞)内存在两个不等实根,…(8分)
则…(9分)
所以a>4.…(10分)
设x1,x2为函数f(x)的极大值点和极小值点,
则x1+x2=a,x1x2=a,…(11分)
因为f(x1)f(x2)=e5,
所以ex1×
ex2=e5,…(12分)
即ex1+x2=e5,
ea=e5,ea=e5,
解得a=5,此时f(x)有两个极值点,
所以a=5.…(14分)
定义在D上的函数f(x),如果满足;对任意x∈D,存在常数M>0,都有|f(x)|≤M成立,则称f(x)是D上的有界函数,其中M称为函数f(x)的上界.已知函数f(x)=1+a•2x+4x,g(x)=.
(1)当a=1时,求函数f(x)在(0,+∞)上的值域,并判断函数f(x)在(0,+∞)上是否为有界函数,请说明理由;
(2)求函数g(x)在[0,1]上的上界T的取值范围;
(3)若函数f(x)在(-∞,0]上是以3为上界的函数,求实数a的取值范围.
正确答案
(1)当a=1时,f(x)=1+a•2x+4x,设t=2x,所以t∈(1,+∞)
∴函数的值域是(3,+∞),不存在正数M,即函数在x∈(0,+∞)上不是有界函数.
(2)g(x)==
-1
又x∈[0,1],函数在此区间上是减函数,故g(1)≤g(x)≤g(0)
∴≤g(x)≤1
故上界的取值范围是[1,+∞)
(3)由已知函数f(x)在(-∞,0]上是以3为上界的函数,即:|1+a×2x+4x|≤3
设t=2x,所以t∈(0,1),不等式化为|1+at+t2|≤3
当0 <-≤1时,1-
a2≥-3且2+a≤3得-2≤a<0
当 -≤0或-
≥1
即a≤-2或a≥0时,得-5≤a≤-2或0≤a≤1
综上有-5≤a≤1
设函数f(x)定义在(0,+∞)上,f(1)=0,导函数f′(x)=,g(x)=f(x)+f′(x).求g(x)的单调区间和最小值.
正确答案
由题设易知f(x)=lnx,g(x)=lnx+,g′(x)=
,令g'(x)=0,得x=1.
当 x∈(0,1)时,g'(x)<0,故(0,1)是g(x)的单调减区间,
当x∈(1,+∞)时,g'(x)>0,故(1,+∞)是g(x)的单调增区间,
因此,x=1是 g(x)的唯一极值点,且为极小值点,从而是最小值点,
所以最小值为g(1)=1.
已知函数f(x)=2x+αlnx(α∈R).
(1)讨论函数f(x)的单调性;
(2)若函数f(x)的最小值为ϕ(α),求ϕ(α)的最大值;
(3)若函数f(x)的最小值为妒ϕ(α),m,n为ϕ(α)定义域A内的任意两个值,试比较 与ϕ(
)的大小.
正确答案
(1)函数的定义域为(0,+∞),求导函数可得f′(x)=2+
当a≥0时,f′(x)>0,函数在(0,+∞)上单调增;
当a<0时,令f′(x)>0可得x>-;令f′(x)<0可得0<x<-
,∴函数在(0,-
)上单调减,在(-
,+∞)上单调增;
(2)由(1)知,当a≥0时,函数无最小值;当a<0时,x=-时,函数取得最小值ϕ(α)=f(-
)=-a+aln(-
)
求导函数可得ϕ′(α)=-1+ln(-)+1=ln(-
),令ϕ′(α)=0,可得a=-2
∴当a<-2时,ϕ′(α)>0;当-2<a<0时,ϕ′(α)<0
∴函数在a=-2时取得极大值,且为最大值ϕ(-2)=2;
(3)ϕ(α)=-a+aln(-),则m,n为ϕ(α)定义域A内的任意两个值时,
-ϕ(
)=
[mln(-
)+nln(-
)-(m+n)ln(-
)]=
(
ln
+ln
)
不妨设m<n<0,则>1,令t=
(t>1),则
-ϕ(
)=
(tln
+ln
)
记u(t)=tln+ln
=tln2t+ln2-(t+1)ln(t+1)(t>1),则u′(t)=ln
>0,即函数u(t)单调递增,从而u(t)>u(1)=0
∵<0,∴
-ϕ(
)<0
即<ϕ(
).
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