- 导数在研究函数中的应用
- 共24261题
已知a∈R,函数f(x)=(-x2+ax)ex(x∈R,e为自然对数的底数).
(Ⅰ)当a=2时,求函数f(x)的单调递增区间;
(Ⅱ)若函数f(x)在(-1,1)上单调递增,求a的取值范围.
正确答案
(Ⅰ)当a=2时,f(x)=(-x2+2x)ex,f′(x)=-(x2-2)ex
令f′(x)>0,得x2-2<0,∴-<x<
∴f(x)的单调递增区间是(-,
);
(Ⅱ)f′(x)=[-x2+(a-2)x+a]ex,若f(x)在(-1,1)内单调递增,即当-1<x<1时,f′(x)≥0,
即-x2+(a-2)x+a≥0对x∈(-1,1)恒成立,
即a≥x+1-对x∈(-1,1)恒成立,
令y=x+1-,则y′=1+
>0
∴y=x+1-在(-1,1)上单调递增,∴y<1+1-
=
∴a≥
当a=时,当且仅当x=0时,f′(x)=0
∴a的取值范围是[,+∞).
已知函数f(x)=x4+ax2+b的图象在点(1,f(1))处与直线y=-4x+2相切.
(Ⅰ)求a、b的值;
(Ⅱ)求f(x)的单调区间.
(Ⅲ)求函数f(x)在区间[-m,m](m>0)上的最大值和最小值.
正确答案
(Ⅰ)f(1)=-4×1+2=-2⇒1+a+b-2⇒a+b=-3,
f'(x)=4x3+2ax,f'(1)=-4⇒2a+4=-4
∴a=-4,b=1.
(Ⅱ)f(x)=x4-4x2+1⇒f'(x)=4x3-8x=4x(x2-2),f'(x)=0的根为0,±.
在(-∞,-)上,f'(x)<0,函数f(x)单调递减;在(-
,0)上,f'(x)>0,函数f(x)单调递增;
在(0,)上,f'(x)<0,函数f(x)单调递减;在(
,+∞)上,f'(x)>0,函数f(x)单调递增;
故函数f(x)的单调递增区间为(-,0)、(
+∞);单调递减区间为(-∞,-
)、(0,
).
(Ⅲ)f(-)=f(
)=-3,f(0)=1,由f(x)=x4-4x2+1=1得,x=0,x=±2,
∴当0<m<时,f(x)在[-m,m]上的最大值是1,最小值是f(m)=m4-4m2+1;
当≤m≤2时,f(x)在[-m,m]上的最大值是1,最小值是f(
)=-3.
当m>2时,f(x)在[-m,m]上的最大值是f(m)=m4-4m2+1,最小值是f()=-3.
设函数f(x)=ex,其中e为自然对数的底数.
(Ⅰ)求函数g(x)=f(x)-ex的单调区间;
(Ⅱ)记曲线y=f(x)在点P(x0,f(x0))(其中x0<0)处的切线为l,l与x轴、y轴所围成的三角形面积为S,求S的最大值.
正确答案
(Ⅰ)由已知g(x)=ex-ex,
所以g'(x)=ex-e,…(1分)
由g'(x)=ex-e=0,得x=1,
所以,在区间(-∞,1)上,g'(x)<0,
函数g(x)在区间(-∞,1)上单调递减;
在区间(1,+∞)上,g'(x)>0,
函数g(x)在区间(1,+∞)上单调递增; …(4分)
即函数g(x)的单调递减区间为(-∞,1),单调递增区间为(1,+∞).
(Ⅱ)因为f'(x)=ex,
所以曲线y=f(x)在点P处切线为l:y-ex0=ex0(x-x0).…(6分)
切线l与x轴的交点为(x0-1,0),与y轴的交点为(0,ex0-x0ex0),…(8分)
因为x0<0,所以S=(1-x0)(1-x0)ex0=
(1-2x0+
)ex0,
∵S′=ex0(
-1),
∴在区间(-∞,-1)上,函数S(x0)单调递增,在区间(-1,0)上,函数S(x0)单调递减.…(10分)
所以,当x0=-1时,S有最大值,此时S=,
所以,S的最大值为.…(12分)
已知函数f(x)=x3-ax2+b(a,b为实数,且a>1)在区间[-1,1]上的最大值为1,最小值为-2.
(1)求f(x)的解析式;
(2)若函数g(x)=f(x)-mx在区间[-2,2]上为减函数,求实数m的取值范围.
正确答案
(1)f′(x)=3x2-3ax,
令f′(x)=0,得x1=0,x2=a,
∵a>1,
∴f(x)在[-1,0]上为增函数,在[0,1]上为减函数.
∴f(0)=b=1,
∵f(-1)=-a,f(1)=2-
a,
∴f(-1)<f(1),
∴f(-1)=-a=-2,a=
.
∴f(x)=x3-2x2+1.
(2)g(x)=x3-2x2-mx+1,g′(x)=3x2-4x-m.
由g(x)在[-2,2]上为减函数,知g′(x)≤0在x∈[-2,2]上恒成立.
∴,即
∴m≥20.
∴实数m的取值范围是m≥20.
设函数f(x)=a2ln x-x2+ax,a>0.
①求f(x)的单调区间;②求所有实数a,使e-1≤f(x)≤e2对x∈[1,e]恒成立.
正确答案
①f(x)的增区间为(0,a),减区间为(a,+∞).②a=e
①f(x)=a2ln x-x2+ax,其中x>0,
所以f′(x)=-2x+a=
.
由于a>0,∴由f′(x)>0知0<x<a,
由f′(x)<0知x>a.
所以,f(x)的增区间为(0,a),减区间为(a,+∞).
②由题意知f(1)=a-1≥e-1,
即a≥e.
由①知f(x)在[1,e]内递增,
要使e-1≤f(x)≤e2对x∈[1,e]恒成立.
只要 ∴a=e.
设函数y=f(x),x∈R的导函数为f′(x),且f(x)=f(-x),f′(x)<f(x).则下列三个数:ef(2),f(3),e2f(-1)从小到大依次排列为________.(e为自然对数的底数)
正确答案
f(3)<ef(2)<e2f(-1)
构造函数g(x)=,g′(x)=
<0,所以g(x)在R上为减函数,得g(1)>g(2)>g(3),即
>
>
,得e2f(1)>ef(2),e3f(2)>e2f(3),即ef(2)>f(3),又f(-1)=f(1),所以f(3)<ef(2)<e2f(-1).
设t≠0,点P(t,0)是函数f(x)=x3+ax与g(x)=bx2+c的图象的一个公共点,两函数的图象在点P处有相同的切线.
(Ⅰ)用t表示a,b,c;
(Ⅱ)若函数y=f(x)-g(x)在(-1,3)上单调递减,求t的取值范围.
正确答案
(I)因为函数f(x),g(x)的图象都过点(t,0),所以f(t)=0,
即t3+at=0.因为t≠0,所以a=-t2.g(t)=0,即bt2+c=0,所以c=ab.
又因为f(x),g(x)在点(t,0)处有相同的切线,所以f'(t)=g'(t).
而f'(x)=3x2+a,g'(x)=2bx,所以3t2+a=2bt.
将a=-t2代入上式得b=t.因此c=ab=-t3.故a=-t2,b=t,c=-t3.
(II)y=f(x)-g(x)=x3-t2x-tx2+t3,y'=3x2-2tx-t2=(3x+t)(x-t).
当y'=(3x+t)(x-t)<0时,函数y=f(x)-g(x)单调递减.
由y'<0,若t>0,则-<x<t;若t<0,则t<x<-
.
由题意,函数y=f(x)-g(x)在(-1,3)上单调递减,则(-1,3)⊂(-,t)或(-1,3)⊂(t,-
).
所以t≥3或-≥3.即t≤-9或t≥3.
又当-9<t<3时,函数y=f(x)-g(x)在(-1,3)上单调递减.
所以t的取值范围为(-∞,-9]∪[3,+∞).
函数f(x)在定义域R内可导,若f(x)=f(2-x),且当x∈(-∞,1)时,(x-1)f'(x)<0则f(0),f(),f(3)的大小关系是(要求用“<”连接)______.
正确答案
由f(x)=f(2-x)可知,f(x)的图象关于x=1对称,
根据题意又知x∈(-∞,1)时,f'(x)>0,此时f(x)为增函数,
x∈(1,+∞)时,f'(x)<0<0,f(x)为减函数,
所以f(3)=f(-1)<f(0)<f(),即c<a<b,
故选B.
设,其中a∈R,曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线与y轴相交于点(0,6).
(1)确定a的值;
(2)求函数f(x)的单调区间与极值.
正确答案
(1)
(2)增区间(0,2),(3,+∞);减区间(2,3);极大值,极小值
.
(1)因,故
.
令x=1,得f(1)=16a,f '(1)=6-8a,所以曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程为y-16a=(6-8a)(x-1),由点(0,6)在切线上可得6-16a=8a-6,故a=.
(2)由(1)知,,
,
令,解得
.
当0,故f(x)在(0,2),(3,+∞)上为增函数;当2
,故f(x)在(2,3)上为减函数.
由此可知f(x)在x=2处取得极大值,在x=3处取得极小值f(3)="2+6ln" 3.
已知函数,其中
.
(1)若,求函数
的极值点;
(2)若在区间
内单调递增,求实数
的取值范围.
正确答案
(1)有极小值点
,无极大值点;(2)[1,+∞)。
试题分析:(1)先求出函数的定义域,求出函数的导数,求出导数为0的点,确定导数为0和导数不存在点的点的左右两侧导函数的符号,确定函数的单调性,若单调性相同不是极值点,若左增右减是极大值点,若左减右增是极小值点;(2)先求出导数,利用导数与函数单调性关系,将函数在[1,+∞)上是增函数问题转化为导函数大于等于0在[1,+∞)上恒成立问题,通过参变分离,转化为≥
在[1,+∞)恒成立问题,求出
在[1,+∞)的最大值
,则
≥
.
试题解析:(1)当时,
或
……3分
所以有极小值点
,无极大值点……6分
(2),所以
对
恒成立……9分
又在
上单调递减,所以
.……12分
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