- 导数及其应用
- 共31591题
设函数f(x)=x3+x2+(m2-1)x(x∈R),其中m>0,
(Ⅰ)当m=1时,求曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线的斜率;
(Ⅱ)求函数f(x)的单调区间与极值;
(Ⅲ)已知函数f(x)有三个互不相同的零点0,x1,x2,且x1<x2,若对任意的x∈[x1,x2],f(x)>f(1)恒成立,求m的取值范围.
正确答案
解:(Ⅰ)当m=1时,,
f′(x)=-x2+2x,故f′(1)=1,
所以曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线的斜率为1。
(Ⅱ)f′(x)=x2+2x+m2-1,
令f′(x)=0,解得x=1-m或x=1+m,
因为m>0,所以1+m>1-m,
当x变化时,f′(x)、f(x)的变化情况如下表:
所以f(x)在(-∞,1-m),(1+m,+∞)内是减函数,在(1-m,1+m)内是增函数,
函数f(x)在x=1-m处取得极小值f(1-m),且,
函数f(x)在x=1+m处取得极大值f(1+m),且。
(Ⅲ)由题设,,
所以方程有两个相异的实根x1,x2,
故,且
,
解得(舍)或
,
因为x1<x2,所以,故
,
若,则
,
而f(x1)=0,不合题意,
若1<x1<x2,对任意的x∈[x1,x2],有x>0,x-x1≥0,x-x2≤0,
则,
又f(x1)=0,所以 f(x)在[x1,x2]上的最小值为0,
于是对任意的x∈[x1,x2],f(x)>f(1)恒成立的充要条件是,
解得;
综上,m的取值范围是。
设函数f(x)=|1-|,x>0,
(1)证明:当0<a<b,且f(a)=f(b)时,ab>1;
(2)点P (x0,y0) (0<x0<1 )在曲线y=f(x)上,求曲线在点P处的切线与x轴和y轴的正向所围成的三角形面积表达式(用x0表达).
正确答案
证明:(I)∵f(x)=|1-|=
故f(x)在(0,1]上是减函数,而在(1,+∞)上是增函数,由0<a<b且f(a)=f(b)得0<a<1<b和-1=1-
,即
+
=2⇒2ab=a+b>2
故>1,即ab>1
(II)0<x<1时,y=f(x)=|1-|=
-1,∴f′(x0)=-
,0<x0<1
曲线y=f(x)在点P(x0,y0)处的切线方程为:y-y0=-(x-x0),即y=-
+
∴切线与x轴、y轴正向的交点为(x0(2-x0),0)和(0,(2-x0))
故所求三角形面积听表达式为:A (x0)=x0(2-x0)•
(2-x0)=
(2-x0)2
二次函数f(x)满足:f(0)=2,f(x)=f(-2-x),导函数的图象与直线y=-垂直
(1)求f(x)的解析式
(2)若函数g(x)=在(0,2)上是减函数,求实数m的取值范围.
正确答案
(1)设f(x)=ax2+bx+c(a≠0)
∵f(0)=2∴c=2
∵f(x)=f(-2-x)
∴图象的对称轴-=-1
导函数图象与直线y=-垂直
∴2a=2从而解得:a=1 b=2
∴a=1 b=2 c=2
∴f(x)=x2+2x+2 (x∈R)…(6)
(2)g(x)==x+
+2在(0,2)上是减函数
当2-m≤0时,该函数在(0,+∞)上单调递增,故不符号题意.
g(x)=x++2≥2
+2
该函数在(0,)上是减函数,在(
,+∞)上递减
∴
∴m≤-2…(12)
已知f(x)是可导的偶函数,且=-1,则曲线y=f(x)在(-2,1)处的切线方程是______.
正确答案
∵=-1,
∴f'(2)==2
=-2
∵f(x)是可导的偶函数,
∴f'(-2)=2
∴曲线y=f(x)在(-2,1)处的切线方程是y-1=2(x+2)即y=2x+5
故答案为:y=2x+5
已知函数f(x)=ax3+bx2+(c-3a-2b)x+d(a>0)的图象如图所示。
(1)求c,d的值;
(2)若函数f(x)在x=2处的切线方程为3x+y-11=0,求函数f(x)的解析式;
(3)若x0=5,方程f(x)=8a有三个不同的根,求实数a的取值范围。
正确答案
解:函数f(x)的导函数为
(1)由题图可知,函数f(x)的图像过点(0,3),且
得;
(2)依题意可得得
解得
所以
(3)依题意
由得
①
若方程有三个不同的根,当且仅当满足
②
由①②得
解得
所以当时,方程
有三个不同的根。
设曲线y=xn+1(n∈N*)在点(1,1)处的切线与x轴的交点的横坐标为xn,令an=lgxn,则a1+a2+…+a99的值为( )。
正确答案
-2
(本题满分14分)已知.
(1)当时,求
上的值域;
(2) 求函数在
上的最小值;
(3) 证明: 对一切,都有
成立
正确答案
解(1)∵=
, x∈[0,3] ………….. 1分
当时,
;当
时,
故值域为
………………. 3分
(2),当
,
,
单调递减,当
,
,
单调递增. …………………………. 5分
① ,t无解; …………… 6分
② ,即
时,
; ………………. 7分
③,即
时,
在
上单调递增,
;……8分
所以. ………………. 9分
(3),所以问题等价于证明
,由(2)可知
的最小值是
,当且仅当
时取到;………….. 11分
设,则
,易得
,当且仅当
时
取到,从而对一切,都有
成立. …………….. 14分
略
已知函数.
(1)当时,
的图象在点
处的切线平行于直线
,求
的值;
(2)当时,
在点
处有极值,
为坐标原点,若
三点共线,求
的值.
正确答案
(1);(2)
.
试题分析:(1)本小题考查导数在切线上的应用问题,根据所给的切点及切线所平行的直线方程,可得,从中求解关于
的方程组即可;(2)将所给的
代入得
,通过求导,先求出函数的极值,写出极值点,然后根据
三点共线,利用
,即可计算出
的值.
试题解析:(1)当时,
所以 2分
依题意可得,
即解得
5分
(2)当时,
所以 7分
令,解得
,
当变化时,
变化情况如下表:
所以当时,
;当
时,
不妨设 8分
因为三点共线,所以
即,解得
故所求值为
9分.
已知函数在
处切线为
.
(1)求的解析式;
(2)设,
,
,
表示直线
的斜率,求证:
.
正确答案
(1);(2)见解析
试题分析:(1)将切点代入切线方程可得。由切线方程可知切线的斜率为1,根据导数的几何意义可得
。解方程组即可求得
的值。从而可得
的解析式。(2)可将问题转化证
,因为
所以即证
,分别去证
和
。再证这两个不等式时均采用构造函数求其最值的方法证明即可。用其他方法证明也可。
试题解析:(1),
,∴由
得
3分
把代入
得
,即
,∴
∴. 5分
(2)『证法1』:
证明:由(1)∴证明
即证
各项同除以,即证
8分
令,则
,这样只需证明
即
设,
,
∵,∴
,即
在
上是增函数
∴,即
10分
设,
∴在
也是在增函数
,即
从而证明了成立,所以
成立. 12分
『证法2』:
证明:等价于
即 8分
先证,
问题等价于,即
设,则
∴在
上是增函数,
∵,∴
,∴
,
得证. 10分
再证,
问题等价于,即
设,则
∴在
上是减函数,
∵,∴
,∴
,
得证.综上,. 12分
已知函数,
(1)求在点(1,0)处的切线方程;
(2)判断及
在区间
上的单调性;
(3)证明:在
上恒成立.
正确答案
(1);(2)详见解析;(3)详见解析.
试题分析:(1)首先求出切线斜率即f’(x)利用点斜式即可求出答案;
(2)首先求出,判断
在(1,+∞)是否大于零,判断g(x)在区间
上的单调性,在求出
的导数判断其在(1,+∞)是否大于零,即可得到
在(1,+∞)上的单调性;
(3)对不等式两边取对数,化简得
,设函数
将原问题转化为则在
,求出H(x)的最小值大于0 即可.
(1) 1分
2分
3分
(2)
4分
在
上恒成立 6分
在
上单调递减
在
上单调递增 7分
(3)即
8分
设函数
则在
在
上单调递增
11分
即
在
上恒成立 12分.
设函数,曲线
通过点(0,2a+3),且在
处的切线垂直于y轴.
(I)用a分别表示b和c;
(II)当bc取得最大值时,写出的解析式;
(III)在(II)的条件下,若函数g(x)为偶函数,且当
时,
,求当
时g(x)的表达式,并求函数g(x)在R上的最小值及相应的x值.
正确答案
(I)由已知可得,
.
(II).
(III)时,
的最大值是
.
试题分析:(I)根据及导数的几何意义
即得到
的关系.
(II)将表示成
,应用二次函数知识,当
时,
取到最大值,得到
,从而得到
.
(III)首先由函数 为偶函数,且当
时,
得到当时,
通过求导数并讨论时
时,
时,
的正负号,明确
在区间
是减函数,在
是增函数,
肯定时,
有最小值
.
再根据为偶函数,得到
时,
也有最小值
,
作出结论.
试题解析:(I)由已知可得
又因为.
(II),
所以当时,
取到最大值,此时
,
.
(III)因为,函数 为偶函数,且当
时,
所以,当时,
此时,
当时,
,当
时,
,
所以,在区间
是减函数,在
是增函数,
所以时,
有最小值
.
又因为为偶函数,故当
时,
也有最小值
,
综上可知时,
.
已知函数f(x)=x3-x,
(Ⅰ)求曲线y=f(x)在点M(t,f(t))处的切线方程;
(Ⅱ)设a>0,如果过点(a,b)时作曲线y=f(x)的三条切线,证明:-a<b<f(a)。
正确答案
解:(Ⅰ)求函数f(x)的导数:,
曲线y=f(x)在点M(t,f(t))处的切线方程为:,
即;
(Ⅱ)如果有一条切线过点(a,b),
则存在t,使,
于是,若过点(a,b)可作曲线y=f(x)的三条切线,则方程有三个相异的实数根,
记,则
,
当t变化时,变化情况如下表:
由g(t)的单调性,当极大值a+b<0或极小值时,方程g(t)=0最多有一个实数根;
当a+b=0时,解方程g(t)=0得t=0,,即方程g(t)=0只有两个相异的实数根;
当b- f(a)=0时,解方程g(t)=0得,即方程g(t)=0只有两个相异的实数根;
综上,如果过(a,b)可作曲线y=f(x)三条曲线,
即g(t)=0有三个相异的实数根,则,
即-a<b<f(a)。
已知函数f(x)=x+xlnx。
(1)求函数f(x)的图像在点(1,1)处的切线方程;
(2)若k∈Z,且k(x-1)<f(x)对任意x>1恒成立,求k的最大值;
(3)当n>m≥4,证明(mnn)m>(nmm)n。
正确答案
解:(1)因为
所以
函数的图像在点
处的切线方程
;
(2)由(1)知
所以
对任意恒成立
即
对任意恒成立
令则
令,则
所以函数在
上单调递增
因为
所以方程在
上存在唯一实根
,且满足
当
即
当
即
所以函数在
上单调递减,在
上单调递增
所以
所以
故整数k的最大值是3;
(3)由(2)知,是
上的增函数
所以当时,
即
整理得
因为
所以
即
即
所以。
已知函数f(x) = (k为常数,e=2.71828……是自然对数的底数),曲线y= f(x)在点(1,f(1))处的切线与x轴平行。
(Ⅰ)求k的值;
(Ⅱ)求f(x)的单调区间;
(Ⅲ)设g(x)=(x2+x),其中
为f(x)的导函数,证明:对任意x>0,
。
正确答案
解:由f(x) = 可得
,
而,即
,解得
;
(Ⅱ),
令可得
,当
时,
;
当时,
。
于是在区间
内为增函数;在
内为减函数。
(Ⅲ),
当时,
,
当时,要证
。
只需证,然后构造函数即可证明。
已知函数f(x)=x-1-alnx(a∈R),
(1)若曲线y=f(x)在x=1处的切线的方程为3x-y-3=0,求实数a的值;
(2)求证:f(x)≥0恒成立的充要条件是a=1;
(3)若a<0,且对任意x1,x2∈(0,1],都有|f(x1)-f(x2)|≤4,求实数a的取值范围。
正确答案
解:(1)因为,所以f′(1)=1-a,
所以曲线y=f(x)在x=1处切线的斜率为1-a,
因为曲线y=f(x)在x=1处的切线为3x-y-3=0,
所以1-a=3,解得a=-2;
(2)①充分性,当a=1时,,
所以当x>1时,f′(x)>0,所以函数f(x)在(1,+∞)上是增函数;
当0<x<1时,f′(x)<0,所以函数f(x)在(0,1)上是减函数,
所以f(x)≥f(1)=0;
②必要性:,其中x>0,
(ⅰ)当a≤0时,因为f′(x)>0恒成立,所以函数f(x)在(0,+∞)上是增函数;
而f(1)=0,所以当x∈(0,1)时,f(x)<0,与f(x)≥0恒成立相矛盾,所以a≤0不满足题意;
(ⅱ)当a>0时,因为当x>a时,f′(x)>0,所以函数f(x)在(a,+∞)上是增函数;
当0<x<a时,f′(x)<0,所以函数f(x)在(0,a)上是减函数,
所以f(x)≥f(a)=a-1-alna,
因为f(1)=0,所以当a≠1时,f(a)<f(1)=0,此时与f(x)≥0恒成立相矛盾,
所以a=1;
综上所述f(x)≥0恒成立的充要条件是a=1;
(3)由(2)可知,当a<0时,函数f(x)在(0,1]上是增函数,
又函数在(0,1]上是减函数,
不妨设,
则,
所以等价于
,
即,
设,
则等价于函数h(x)在区间(0,1]上是减函数,
因为,
所以在x∈(0,1]上恒成立,
即在x∈(0,1]上恒成立,即a不小于
在区间(0,1]内的最大值,
而函数在区间(0,1]上是增函数,
所以的最大值为-3,
所以a≥-3,
又a<0,所以a∈[-3,0)。
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