- 导数及其应用
- 共31591题
已知在函数f(x)=mx3﹣x的图象上以N(1,n)为切点的切线的倾斜角为.
(1)求m、n的值;
(2)是否存在最小的正整数k,使得不等式f(x)≤k﹣1995对于x∈[﹣1,3]恒成立?如果存在,请求出最小的正整数k;如果不存在,请说明理由.
正确答案
解:(1)f'(x)=3mx2﹣1,依题意,得,即1=3m﹣1,
∴,把N(1,n)代得,得
,
∴
(2)令,则
,
当时,f'(x)=2x2﹣1>0,f(x)在此区间为增函数当
时,f'(x)=2x2﹣1<0,f(x)在此区间为减函数
当时,f'(x)=2x2﹣1>0,f(x)在此区间为增函数处取得极大值
又因此,当,要使得不等式f(x)≤k﹣1995
对于f(x)≤k﹣1995对于x∈[﹣1,3]恒成立,则k≥15+1995=2010
所以,存在最小的正整数k=2010,使得不等式f(x)≤k﹣1992对于x∈[﹣1,3]恒成立.
设曲线在点(3,
)处的切线与直线ax+y+1=0垂直,则a=( ).
正确答案
﹣4
如图,设P是抛物线C1:x2=y上的动点.过点P做圆C2:x2+(y+3)2=1的两条切线,交直线l:y=-3于A,B两点。
(1)求C2的圆心M到抛物线C1准线的距离;
(2)是否存在点P,使线段AB被抛物线C1在点P处的切线平分?若存在,求出点P的坐标;若不存在,请说明理由。
正确答案
解:(1)由题意可知,抛物线C1的准线方程为:
所以圆心M到抛物线C1准线的距离为;
(2)设点P的坐标为(x0,x02),抛物线C1在点P处的切线交直线l于点D
再设A,B,D的横坐标分别为
过点P(x0,x02)的抛物线C1的切线方程为: (1)
当时,过点P(1,1)与圆C2的切线PA为:
可得
所以
设切线PA,PB的斜率为,则
(2)
(3)
将分别代入(1),(2),(3),得
从而
又
即
同理
所以是方程
的两个不相等的根,从而
,
因为
所以,即
从而
进而得
综上所述,存在点P满足题意,点P的坐标为(,
)。
已知a为实数,f(x)=(x2-4)(x-a)。
(1)求导数f′(x)。
(2)若f′(﹣1)=0,求f(x)在[-2,2]上的最大值和最小值.
(3)若f(x)在(-∞,-2)和[2,+∞]上都是递增的,求a的取值范围.
正确答案
解:(1)由原式得f(x)=x3﹣ax2﹣4x+4a,
∴f'(x)=3x2﹣2ax﹣4.
(2)由f'(﹣1)=0得,
此时有.
由f'(x)=0得或x=﹣1,
又,
所以f(x)在[﹣2,2]上的最大值为,最小值为
.
(3)f'(x)=3x2-2ax-4的图象为开口向上且过点(0,-4)的抛物线,
由条件得f'(-2)≥0,f'(2)≥0,
∴-2≤a≤2.
所以a的取值范围为[-2,2].
已知函数f(x)=x3+mx2+nx+m-1,当x=-1时取得极值,且函数y=f(x)在点(1,f(1))处的切线的斜率为4,
(Ⅰ)求f(x)的解析式;
(Ⅱ)O是坐标原点,A点是x轴上横坐标为2的点,B点是曲线y=f(x)上但不在
轴上的动点,求△AOB面积的最大值。
正确答案
解:(Ⅰ)由已知得,
由已知得,
故。
(Ⅱ)由(Ⅰ)得,
知f(x)在上为减函数,在
上为增函数,
要使△OAB的面积最大,由O、A两点在x轴上且|OA|=2知,
只需在上,
的值最大,
由f(x)在区间上的单调性知,
只有当或
时,
的值最大,
而,
故当时,△AOB的面积最大,且最大值为
。
已知函数f(x)=ax3+bx2+2x-1,g(x)=-x2+x+1,若函数f(x)的图象与函数g(x)的图象的一个公共点P的横坐标为1,且两曲线在点P处的切线互相垂直。
(1)求实数a,b的值;
(2)对任意x1,x2∈[-1,1],不等式f(x1)+k<g(x2)恒成立,求实数k的取值范围。
正确答案
解:(1),
又,
∴,
∵两曲线在点P处的切线互相垂直,
∴,
,
∴,
∴。
(2),
对任意的恒成立
,
,
则f′(x)>0得,
∴函数f(x)在上递减,在
上递增,
而,
∴,
而,
当x∈[-1,1]时,,
故;
∴实数k的取值范围是(-∞,-2)。
已知函数f (x )=x3-x,
(Ⅰ)若不等式f(x)<k-2005对于x∈[-2,3]恒成立,求最小的正整数k;
(Ⅱ)令函数g(x)=f(x)-ax2+x(a≥2),求曲线y=g(x)在(1,g(1))处的切线与两坐标轴围成的三角形面积的最小值。
正确答案
解:(Ⅰ)∵,
令时,解得
,
当x变化时,变化如下:
由上表可知:,
又,
,
比较可得:当时,
,
因为恒成立,所以
,即
,
所以最小正整数。
(Ⅱ),
则,
所以,
又因为,
所以切线方程为,
令,
,
令,
,
所以,
因为,
则,
则,
所以,即S在
单调递增,
所以a=2时,。
设函数f(x)=ax3+bx+c(a≠0)为奇函数,其图象在点(1,f(1))处的切线与直线x﹣6y﹣7=0垂直,导函数f'(x)的最小值为﹣12.
(Ⅰ)求a,b,c的值;
(Ⅱ)求函数f(x)的单调递增区间,并求函数f(x)在[﹣1,3]上的最大值和最小值.
正确答案
解:(Ⅰ)∵f(x)为奇函数,
∴f(﹣x)=﹣f(x)即﹣ax3﹣bx+c=﹣ax3﹣bx﹣c
∴c=0
∵f'(x)=3ax2+b的最小值为﹣12
∴b=﹣12
又直线x﹣6y﹣7=0的斜率为
因此,f'(1)=3a+b=﹣6
∴a=2,b=﹣12,c=0.
(Ⅱ)f(x)=2x3﹣12x.
,
列表如下:
所以函数f(x)的单调增区间是和
∵f(﹣1)=10,,f(3)=18
∴f(x)在[﹣1,3]上的最大值是f(3)=18,最小值是.
函数f(x)=x3﹣x2+x+1在点(1,2)处的切线与函数g(x)=x2围成的图形的面积等于( )
正确答案
在平面直角坐标系xOy中,已知点A(0,-1),B点在直线y=-3上,M点满足MB∥OA,MA·AB=MB·BA,M点的轨迹为曲线C。
(Ⅰ)求C的方程;
(Ⅱ)P为C上的动点,l为C在P点处得切线,求O点到l距离的最小值。
正确答案
解:(Ⅰ)设M(x,y),由已知得B(x,-3),A(0,-1),
所以=(-x,-1-y),
=(0,-3-y),
=(x,-2),
再由题意得知,即(-x,-4-2y)·(x,-2)=0,
所以曲线C的方程式为y=x2-2。
(Ⅱ)设P(x0,y0)为曲线C:y=x2-2上一点,因为y′=
x,
所以l的斜率为,
因此直线l的方程为,
即,
则O点到l的距离,
又,
所以,当
=0时取等号,
所以O点到l距离的最小值为2。
已知抛物线 y=x2﹣4与直线y=x+2.
(1)求两曲线的交点;
(2)求抛物线在交点处的切线方程.
正确答案
解:(1)由,
求得交点A(﹣2,0),B(3,5)
(2)因为y'=2x,则y'|x=﹣2=﹣4,y'|x=3=6,
所以抛物线在A,B处的切线方程分别为
y=﹣4(x+2)与 y﹣5=6(x﹣3)4x+y+8=0 与6x﹣y﹣13=0
已知动圆S过点T(0,2)且被x轴截得的弦CD长为4。
(1)求动圆圆心S的轨迹E的方程;
(2)设P是直线l:y=x-2上任意一点,过P作轨迹E的切线PA,PB,A,B是切点,求证:直线AB恒过定点M;
(3)在(2)的条件下,过定点M作直线l:y=x-2的垂线,垂足为N,求证:MN是∠ANB的平分线。
正确答案
解:(1)设S(x,y),根据题意,
|ST|2=|SC|2=22+|y|2,
即。
(2)证明:设A(x1,y1),B(x2,y2)
所以
则PA:,即
设P(t,t-2),P在PA上
同理,P在PB上
故x1,x2是方程
的两根,
故恒过点(2,2)。
(3)证明:过点M所作垂线l1的方程为y-2=-(x-2)x+y-4=0,解出垂足N(3,1)
MN的斜率为-1,故倾斜角为
若AN,BN的斜率均存在,则设其分别为k1,k2,
对应的倾斜角分别为α,β,
要证MN是∠ANB的平分线,只要证∠ANM=∠BNM,
即,
即要证k1k2=1
设直线AB的斜率为k,则直线AB的方程为y= k(x-2)+2代入x2=4y,
得x2-4kx+8k-8=0,
∴x1+x2=4k,x1x2=8k-8
y1+y2=k(x1-2)+2+k(x2-2)+2 =4k2-4k+4,②
将②,③代入①,得
当时,k1k2=1,当
时,解得A,B两点的坐标分别为(-2,1),
,
验证AN与BN的斜率一个不存在,一个为零,
即∠ANM=∠BNM,
即MN是∠ANB的平分线。
已知顶点在原点、焦点F在y轴正半轴上的抛物线Q1过点(1,2),抛物线Q2与Q1关于x轴对称,
(Ⅰ)求抛物线Q2的方程;
(Ⅱ)过点F的直线交抛物线Q1于点A(x1,y1),B(x2,y2)(x1<x2),过A,B分别作Q1的切线l1,
l2,记直线l1与Q2的交点为M(m1,n1),N(m2,n2)(m1<m2),求证:抛物线Q2上的点S(s,t)若满足条件m2s=4,则S恰在直线l2上。
正确答案
解:(Ⅰ)设抛物线Q1的方程为x2=2py(p>0),
由过点(1,2)得4=2p,解得p=2,
∴Q1:x2=4y,
抛物线Q2与Q1关于x轴对称,故抛物线Q2的方程为x2=-4y;
(Ⅱ)由题意知AB的斜率必存在且过焦点,
设AB:y=kx+1,联立消y得x2-4kx-4=0,
根据韦达定理有:x1+x2=4k,x1x2=-4,
∵抛物线Q1的方程为,
∴,
∴,
,
∴,同理可得l2:
,
∵N(m2,n2)在直线l1上,且,
∴,
,
∴
代入上式得,
两边同乘以,得
,
而,故有
,
即S(s,t)满足l2的方程,
故点S恰在直线l2上。
在平面直角坐标系xOy中,动点P到定点F(0,)的距离比点P到x轴的距离大
,设动点P的轨迹为曲线C,直线l:y=kx+1交曲线C于A,B两点,M是线段AB的中点,过点M作x轴的垂线交曲线C于点N,(Ⅰ)求曲线C的方程;
(Ⅱ)证明:曲线C在点N处的切线与AB平行;
(Ⅲ)若曲线C上存在关于直线l对称的两点,求k的取值范围.
正确答案
(Ⅰ)解:由已知,动点P到定点F的距离与动点P到直线
的距离相等,
由抛物线定义可知,动点P的轨迹为以为焦点,直线
为准线的抛物线,
所以曲线C的方程为y=x2.
(Ⅱ)证明:设,
由,得
,
所以,
设,则
,
因为MN⊥x轴,所以N点的横坐标为,
由y=x2,可得y′=2x,所以当x=时,y′=k,
所以曲线C在点N处的切线斜率为k,与直线AB平行.
(Ⅲ)解:由已知,k≠0,设直线l的垂线为l′:,
代入y=x2,可得, (*)
若存在两点关于直线l对称,则
,
又在l上,
所以,
由方程(*)有两个不等实根,
所以,即
,
所以,解得
或
。
设抛物线C:x2=2py(p>0)的焦点为F,准线为l,A∈C,已知以F为圆心,FA为半径的圆F交l于B,D两点;
(1)若∠BFD=90°,△ABD的面积为;求p的值及圆F的方程;
(2)若A,B,F三点在同一直线m上,直线n与m平行,且n与C只有一个公共点,求坐标原点到m,n距离的比值。
正确答案
解:(1)由对称性知:△BFD是等腰直角△,斜边|BD|=2p
点A到准线l的距离,
∵△ABD的面积S△ABD=,
∴=
,解得p=2,
∴圆F的方程为x2+(y-1)2=8。
(2)由题设,则
,
∵A,B,F三点在同一直线m上,
又AB为圆F的直径,故A,B关于点F对称
由点A,B关于点F对称得:得:
,
直线
切点
直线
坐标原点到m,n距离的比值为。
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