- 导数及其应用
- 共31591题
已知函数f(x)=x3﹣ax2+(a2﹣1)x+b(a,b∈R),其图象在点(1,f(1))处的切线方程为x+y﹣3=0.
(1)求a,b的值;
(2)求函数f(x)的单调区间,并求出f(x)在区间[﹣2,4]上的最大值.
正确答案
解:(1)f′(x)=x2﹣2ax+a2﹣1,
∵(1,f(1))在x+y﹣3=0上,
∴f(1)=2,
∵(1,2)在y=f(x)上,
∴2=﹣a+a2﹣1+b,
又f′(1)=﹣1,
∴a2﹣2a+1=0,
解得a=1,b=.
(2)∵f(x)=x3﹣x2+
,
∴f′(x)=x2﹣2x,
由f′(x)=0可知x=0和x=2是f(x)的极值点,所以有
所以f(x)的单调递增区间是(﹣∞,0)和(2,+∞),单调递减区间是(0,2).
∵f(0)=,f(2)=
,f(﹣2)=﹣4,f(4)=8,
∴在区间[﹣2,4]上的最大值为8
已知函数f(x)=ln(x-1)-k(x-1)+1(k ∈R),
(1)若k=2,求以M(2,f(2))为切点的曲线的切线方程;
(2)若函数f(x)≤0恒成立,确定实数k的取值范围。
正确答案
解:(1)k=2,,
,
当x=2时,f′(2)=-1,
切线方程为x+y=1;
(2),得
,
当k≤0时,f′(x)>0,函数f(x)在定义域内单调递增,f(x)≤0不恒成立;
当k>0时,函数f(x)在单调递增,在
单调递减,
当时,f(x)取最大值,
;
∴k≥1。
已知函数f(x)=x3﹣6x2+11x,其图象记为曲线C.
(1)求曲线C在点A(3,f(3))处的切线方程l;
(2)记曲线C与l的另一个交点为B(x2,f(x2)),线段AB与曲线C所围成的封闭图形的面积为S,求S的值.
正确答案
解(1)∵函数f(x)=x3﹣6x2+11x,
∴f'(x)=3x2﹣12x+11,f'(3)=2,
又f(3)=6,
∴切线方程l为y﹣6=2(x﹣3), 即y=2x.
(2)曲线C与l的另一个交点为B(x2,f(x2)),
∴得B(0,0)∴
已知F1、F2分别是椭圆(a>b>0)的左、右焦点,其左准线与x轴相交于点N,并且满足
。设A、B是上半椭圆上满足
的两点,其中λ∈
。
(1) 求此椭圆的方程及直线AB的斜率的取值范围;
(2)过A、B两点分别作此椭圆的切线,两切线相交于一点P,求证:点P在一条定直线上,并求点P的纵坐标的取值范围。
正确答案
解:(1)由于
∴
解得
从而所求椭圆的方程是
∵
∴A,B,N三点共线
而点N的坐标为(-2,0)
设直线AB的方程为
其中k为直线AB的斜率,依条件知k>0
由消去x得
即
根据条件可知
解得
设
根据韦达定理得,
又由得
∴
从而消去y2得
令
则
由于
所以
∴在区间
上是减函数
从而
即
∴
解得
而
∴
因此直线AB的斜率的取值范围是;
(2)上半椭圆的方程为
且
求导可得
所以两条切线的斜率分别为,
切线PA的方程是
即
又
从而切线PA的方程为
同理可得切线PB的方程为
由
可解得点P的坐标满足
再由得
∴
又由(1)知
∴
因此点P在定直线上,并且点P的纵坐标的取值范围是
。
已知函数f(x)=ex(x2+ax-a),其中a是常数,
(1)当a=1时,求f(x)在点(1,f(1))处的切线方程;
(2)求f(x)在区间[0,+∞)上的最小值。
正确答案
(1 )由可得
,
当时,
,
,
所以 曲线在点
处的切线方程为
,即
。
(2)令,解得
或
,
当,即
时,在区间
上,
,
所以是
上的增函数,
所以的最小值为
=
;
当,即
时,
随
的变化情况如下表
由上表可知函数f(x)的最小值为。
已知函数f(x)=axlnx图象上点(e,f(e))处的切线方程与直线y=2x平行(其中e=2.71828…),g(x)=x2﹣tx﹣2.
(I)求函数f(x)的解析式;
(II)求函数f(x)在[n,n+2](n>0)上的最小值;
(III)对一切x∈(0,e],3f(x)≥g(x)恒成立,求实数t的取值范围.
正确答案
解:(I)由点(e,f(e))处的切线方程与直线2x﹣y=0平行,
得该切线斜率为2,即f'(e)=2.
又∵f'(x)=a(lnx+1),
令a(lne+1)=2,a=1,
所以f(x)=xlnx.
(II)由(I)知f'(x)=lnx+1,
显然f'(x)=0时x=e﹣1
当时f'(x)<0,所以函数
上单调递减.
当时f'(x)>0,所以函数f(x)在
上单调递增,
①时,
;
②时,函数f(x)在[n,n+2]上单调递增,
因此f(x)min=f(n)=nlnnn;
所以
(III)对一切x∈(0,e],3f(x)≥g(x)恒成立,
又g(x)=x2﹣tx﹣2,
∴3xlnx≥x2﹣tx﹣2,即.
设,
则,
由h'(x)=0得x=1或x=2,
∴x∈(0,1),h'(x)>0,h(x)单调递增,
x∈(1,2),h'(x)>0,h(x)单调递减,
x∈(2,e),h'(x)>0,h(x)单调递增,
∴h(x)极大值=h(1)=﹣1,且h(e)=e﹣3﹣2e﹣1<﹣1,
所以h(x)max=h(1)=﹣1.
因为对一切x∈(0,e],3f(x)≥g(x)恒成立,
∴t≥h(x)max=﹣1.
故实数t的取值范围为[﹣1,+∞).
如图,已知M是函数y=4﹣x2(1<x<2)的图象C上一点,过M点作曲线C的切线与x轴、y轴分别交于点A,B,O是坐标原点,求△AOB面积的最小值.
正确答案
解:∵y=4﹣x2∴y'=﹣2x.
设M(m,4﹣m2),则过M点曲线C的切线斜率k=﹣2m.
∴切线方程y﹣(4﹣m2)=﹣2m(x﹣m).
由x=0,得y=4+m2,B(0,4+m2).
由y=0设△AOB的面积为S,则
∴
令
当上为减函数;
当上为增函数;
∴
已知函数f(x)=ax+lnx(a∈R).
(Ⅰ)若a=2,求曲线y=f(x)在x=1处切线的斜率;
(Ⅱ)求f(x)的单调区间;
(Ⅲ)设g(x)=x2﹣2x+2,若对任意x1∈(0,+∞),均存在x2∈[0,1],使得f(x1)<g(
x2),求a的取值范围.
正确答案
解:(Ⅰ)由已知,则f'(1)=2+1=3.
故曲线y=f(x)在x=1处切线的斜率为3;
(Ⅱ).
①当a≥0时,由于x>0,故ax+1>0,f'(x)>0
所以,f(x)的单调递增区间为(0,+∞).
②当a<0时,由f'(x)=0,得.
在区间上,f'(x)>0,
在区间上f'(x)<0,
所以,函数f(x)的单调递增区间为,单调递减区间为
;
(Ⅲ)由已知,转化为f(x)max<g(x)min.
由x∈[0,1],得到g(x)min=g(1)=1,
由(Ⅱ)知,当a≥0时,f(x)在(0,+∞)上单调递增,值域为R,故不符合题意.
当a<0时,f(x)在上单调递增,在
上单调递减,
故f(x)的极大值即为最大值,
,
所以1<﹣1﹣ln(﹣a),解得.
函数f(x)=sin ()的导函数
的部分图像如图所示,其中,P为图像与y轴的交点,A,C为图像与x轴的两个交点,B为图像的最低点。
(1)若,点P的坐标为(0,
),则
( );
(2)若在曲线段与x轴所围成的区域内随机取一点,则该点在△ABC内的概率为( )。
正确答案
(1)3;(2)
如图,在平面直角坐标系xOy中,过y轴正方向上一点C(0,c)任作一直线,与抛物线y=x2相交于AB两点,一条垂直于x轴的直线,分别与线段AB和直线l:y=-c交于P,Q。
(1)若,求c的值;
(2)若P为线段AB的中点,求证:QA为此抛物线的切线;
(3)试问(2)的逆命题是否成立?说明理由。
正确答案
解:(1)设过C点的直线为
所以
即
设
,
因为
所以
即,
所以
即
所以(舍去c=-1)。
(2)设过Q的切线为,
所以
即
他与的交点为M
又
所以Q
因为
所以
所以M
所以点M和点Q重合,也就是QA为此抛物线的切线。
(3)(2)的逆命题是成立,由(2)可知Q,
因为PQ⊥x轴,
所以
因为
所以P为AB的中点。
已知函数.
(1)若函数的图象在
处的切线斜率为1,求实数a的值;
(2)在(1)的条件下,求函数的单调区间;
(3)若函数在
上是减函数,求实数a的取值范围.
正确答案
解:(1)
由已知,解得
.
(2)函数的定义域为
.
.
当x变化时,的变化情况如下:
由上表可知,函数的单调递减区间是
;单调递增区间是
.
(3)由得
,
由已知函数为
上的单调减函数,则
在
上恒成立,
即在
上恒成立.
即在
上恒成立.
令,在
上
,
在
为减函数.
,所以
.
已知函数f(x)=x3+bx2+cx+2.
(1)若f(x)在x=1时,有极值﹣1,求b、c的值;
(2)当b为非零实数时,f(x)是否存在与直线(b2﹣c)x+y+1=0平行的切线,如果存在,求出切线的方程,如果不存在,说明理由;
(3)设函数f(x)的导函数为f′(x),记函数|f′(x)|(﹣1≤x≤1)的最大值为M,求证:M≥ .
正确答案
解:(1)求导函数,可得f′(x)=3x2+2bx+c
∵f(x)在x=1时,有极值﹣1,
∴f′(1)=0,f(1)=﹣1
∴3+2b+c=0,1+b+c+2=﹣1
∴b=1,c=﹣5;
(2)假设f(x)图象在x=t处的切线与直线(b2﹣c)x+y+1=0平行,
∵f′(t)=3t2+2bt+c,直线(b2﹣c)x+y+1=0的斜率为c﹣b2,
∴3t2+2bt+c=c﹣b2,
∴3t2+2bt+b=0
∴△=4b2﹣12b2=﹣8b2,
又∵b≠0,∴△<0.
从而3t2+2bt+b2=0无解,
因此不存在t,使f′(t)=c﹣b2,
故f(x)图象不存在与直线(b2﹣c)x+y+1=0平行的切线.
(3)∵|f'(x)|=|,
①若|﹣|>1,即b>3或b<﹣3时,M应为f'(﹣1)与f'(1)中最大的一个,
∴2M≥|f'(﹣1)|+|f'(1)|≥|f'(﹣1)﹣f'(1)|≥|4b|>12
∴M>6>
②若﹣3≤b≤0时,2M≥|f'(﹣1)|+|f'(﹣)|≥|f'(﹣1)﹣f'(﹣
)|=|
(b﹣3)2|≥3,
∴M≥
③若0<b≤3时,2M≥|f'(1)|+|f'(﹣)|≥|f'(1)﹣f'(﹣
)|=|
(b+3)2|>3,
∴M>,M≥
在R上定义运算:p
q=-
(p-c)(q-b)+4bc(b、c∈R是常数)。记f1(x)=x2-2c,f2(x)=x-2b,x∈R,令f(x)=f1(x)
f2(x)。
(1)如果函数f(x)在x=1处有极值-,试确定b、c的值;
(2)求曲线y=f(x)上斜率为c的切线与该曲线的公共点;
(3)记g(x)=|f′(x)|(-1≤x≤1)的最大值为M,若M≥k对任意的b、c恒成立,试求k的最大值。
正确答案
解:(1)依题意
解
得或
若
则
f′(x)=
f(x)在R上单调递减,在x=1处无极值;
若,则
直接讨论知,f(x)在x=1处有极大值,
所以。
(2)解f′(t)=c得t=0或t=2b,切点分别为(0,bc)、
相应的切线为y=cx+bc或
解
即x3-3bx2+4b3=0
得x=-b或x=2b
综合可知,b=0时,斜率为c的切线只有一条,与曲线的公共点只有(0,0),
b≠0时,斜率为c的切线有两条,与曲线的公共点分别为(0,bc)、(3b,4bc)和。
(3)g(x)=|-(x-b)2+b2+c|
若|b|>1,则f′(x)在[-1,1]是单调函数,
M=max{|f′(-1)|,|f′(1)|}={|-1+2b+c|,|-1-2b+c|},
因为f′(1)与f′(-1)之差的绝对值|f′(1)-f′(-1)|=|4b|>4,
所以M>2
若|b|≤1,f′(x)在x=b∈[-1,1]取极值,
则M=max{|f′(-1)|,|f′(1)|,|f′(b)|},f′(b)-f′(±1)=(b±1)2若-1≤b<0,f′(1)≤f′(-1)≤f′(b)
若0≤b≤1,f′(-1)≤f′(1)≤f′(b),
当b=0,时,
在[-1,1]上的最大值
故M≥k对任意的b,c恒成立的k的最大值为。
函数f(x)=|ex-bx|,其中e为自然对数的底,
(1)当b=1时,求曲线y=f(x)在x=1处的切线方程;
(2)若函数y=f(x)有且只有一个零点,求实数b的取值范围;
(3)当b>0时,判断函数y=f(x)在区间(0,2)上是否存在极大值,若存在,求出极大值及相应实数b的取值范围。
正确答案
解:(1)记g(x)=ex-bx,
当b=1时,g′(x)=ex-1,
当x>0时,g′(x)>0,所以g(x)在(0,+∞)上为增函数;
又g(0)=1>0,
所以当x∈(0,+∞)时,g(x)>0,
所以当x∈(0,+∞)时,f(x)=∣g(x)∣=g(x),
所以f′(1)=g′(1)=e-1,
所以曲线y=f(x)在点(1,e-1)处的切线方程为:y-(e-1)=(e-1)(x-1),
即y=(e-1)x。
(2)f(x)=0同解于g(x)=0,
因此,只需g(x)=0有且只有一个解,即方程ex-bx=0有且只有一个解,
因为x=0不满足方程,所以方程同解于b=,
令h(x)=,
由h′(x)==0得x=1,
当x∈(1,+∞)时,h′(x)>0,h(x)单调递增,h(x)∈(e,+∞);
当x∈(0,1)时,h′(x)<0,h(x)单调递减,h(x)∈(e,+∞);
所以当x∈(0,+∞)时,方程b=有且只有一解等价于b=e;
当x∈(-∞,0)时,h(x)单调递减,且h(x)∈(-∞,0),
从而方程b=有且只有一解等价于b∈(-∞,0);
综上所述,b的取值范围为(-∞,0)∪{e}。
(3)由g′(x)=ex-b=0,得x=lnb,
当x∈(-∞,lnb)时,g′(x)<0,g(x)单调递减;
当x∈(lnb,+∞)时,g′(x)>0,g(x)单调递增;
所以在x=lnb时,g(x)取极小值g(lnb)=b-blnb=b(1-lnb),
①当0<b≤e时,g(lnb)=b-blnb=b(1-lnb)≥0,
从而当x∈R时,g(x)≥0,
所以f(x)=∣g(x)∣=g(x)在(-∞,+∞)上无极大值;
因此,在x∈(0,2)上也无极大值;
②当b>e时,g(lnb)<0,
因为g(0)=1>0,g(2lnb)=b2-2blnb=b(b-2lnb)>0,
所以存在x1∈(0,lnb),x2∈(lnb,2lnb),使得g(x1)=g(x2)=0,
此时f(x)=∣g(x)∣=,
所以f(x)在(-∞,x1)单调递减,在(x1,lnb)上单调递增,在(lnb,x2)单调递减,
在(x2,+∞)上单调递增,
所以在x=lnb时,f(x)有极大值,
因为x∈(0,2),
所以,当lnb<2,即e<b<e2时,f(x)在(0,2)上有极大值;
当lnb≥2,即b≥e2时,f(x)在(0,2)上不存在极大值;
综上所述,在区间(0,2)上,当0<b≤e或b≥e2时,函数y=f(x)不存在极大值;
当e<b<e2时,函数y=f(x)在x=lnb时取极大值f(lnb)=b(lnb-1)。
已知函数f(x)=m+a1x+a2x2+a3x3+…+anxn+an+1xn+1,n∈N*。
(1)若f(x)=m+x2+
x3。
①求以曲线y= f(x)上的点P(1,f(1))为切点的切线的斜率;
②若函数f(x)在x=x1处取得极大值,在x=x2处取得极小值,且点(x1,f(x1))在第二象限,点(x2,f(x2))位于y轴负半轴上,求m的取值范围。
(2)当an=时,设函数f(x)的导函数为f'(x),令Tn=
,证明:Tn≤f'(1)-1。
正确答案
解:(1)由得
①曲线y=f(x)在点P(1,f(1))处的切线的斜率k=f'(1)=2;
②f'(x)=x+x2=x(x+1)
由f'(x)<0,得-1<x<
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