- 导数及其应用
- 共31591题
设函数.
(1)对于任意实数,
恒成立,求
的最大值;
(2)若方程有且仅有一个实根,求
的取值范围.
正确答案
(1)(2)
或
试题分析:(1)先求导,因为为二次函数,所以对于任意实数
,
恒成立,即
恒成立。所以此二次函数的图像应开口向上,判别式小于等于0。(2)分别解
得函数
的单调性和极值。画图分析可知要使
只有一个根则应极大值小于0或极小值大于0.
试题解析:解:(1) , 2分
因为,
, 即
恒成立, 4分
所以 , 得
,
即的最大值为
6分
(2) 因为 当时,
;当
时,
;
当时,
; 8分
所以 当时,
取极大值
;
当时,
取极小值
; 10分
故当 或
时, 方程
仅有一个实根.
解得 或
. 14分
已知函数(
为自然对数的底数).
(1)求函数在
上的单调区间;
(2)设函数,是否存在区间
,使得当
时函数
的值域为
,若存在求出
,若不存在说明理由.
正确答案
(1)时,
为单调增区间;
时,
为单调递减区间,
为单调递增区间;
时,单调递减区间为:
, 单调递增区间为:
和
;
时,单调递增区间为:
.
(2)不存在.证明详见解析.
试题分析:(1)先求导,然后根据导数的性质:的解集是区间,
的解集是减区间求解即可.
(2)先求导可得,假设存在假设存在区间
,使得当
时函数
的值域为
,即
,所以
是
,[m,n]为增区间,
由g(m)和g(n)的值可得方程有两个大于
的相异实根,再构造函数
,求
,根据导函数的性质,求函数单调区间和极值,证明h(x)在
只存在一个零点即可.
试题解析:(1) 1分
①当时,由
恒成立,
在
上单调递增 2分
②当时,
解得
或
(ⅰ)若,则
在
上单调递减,在
上单调递增 4分
(ⅱ)若,则
在
和
上单调递增,
在上单调递减 6分
综上所述:当时,
的单调递减区间为:
,
单调递增区间为:;
当时,
的单调递减区间为:
单调递增区间为:和
;
当时,单调递增区间为:
. 7分
(2)由题意,
8分
假设存在区间,使得当
时函数
的值域为
,即
,
当
时
,
在区间
单调递增 9分
,即方程
有两个大于
的相异实根 10分
设,
11分
设
,
,
在
上单调增,又
,即存在唯一的
使
. 12分
当时,
,
为减函数;当
时,
,
为增函数;
在
处取到极小值.又
13分
在
只存在一个零点,与方程
有两个大于
的相异实根相矛盾,所以假设不成立,所以不存在
符合题意. 14分
已知函数
(Ⅰ)时,求
在
处的切线方程;
(Ⅱ)若对任意的
恒成立,求实数
的取值范围;
(Ⅲ)当时,设函数
,若
,求证:
.
正确答案
(Ⅰ);(Ⅱ)
;(Ⅲ)详见解析.
试题分析:(Ⅰ)将代入,求导即得;(Ⅱ)
,即
在
上恒成立. 不等式恒成立的问题,一般有以下两种考虑,一是分离参数,二是直接求最值.在本题中,设
,则
,这里面不含参数
了,求
的最大值比较容易了,所可直接求最大值.(Ⅲ)本题首先要考虑的是,所要证的不等式与函数
有什么关系?待证不等式可作如下变形:
,最后这个不等式与
有联系吗?我们再往下看.
,所以在
上
是增函数.
因为,所以
即从这儿可以看出,有点联系了.
同理,
所以,
与待证不等式比较,只要问题就解决了,而这由重要不等式可证,从而问题得证.
试题解析:(Ⅰ),
,所以切线为:
即
. 3分
(Ⅱ),
,即
在
上恒成立
设,
,
时,单调减,
单调增,
所以时,
有最大值.
,
所以. 8分
法二、可化为
.
令,则
,所以
所以.
(Ⅲ)当时,
,
,所以在
上
是增函数,
上是减函数.
因为,所以
即,同理
.
所以
又因为当且仅当“
”时,取等号.
又,
,
所以,所以
,
所以:. 14分
(本小题满分14分)给定函数
(1)试求函数的单调减区间;
(2)已知各项均为负的数列满足,
求证:
;
(3)设,
为数列
的前
项和,求证:
。
正确答案
(1) 的定义域为
………1分 (此处不写定义域,结果正确不扣分)
…………3分
由得
或
单调减区间为和
………5分(答案写成(0,2)扣1分;不写区间形式扣1分)
(2)由已知可得, 当
时,
两式相减得
∴或
当时,
,若
,则
这与题设矛盾
∴ ∴
……8分
于是,待证不等式即为。
为此,我们考虑证明不等式
令则
,
再令,
由
知
∴当时,
单调递增 ∴
于是
即 ①
令,
由
知
∴当时,
单调递增 ∴
于是
即 ②
由①、②可知 ………………10分
所以,,即
………………11分
(3)由(2)可知 则
……12分
在中令n=1,2,3…………..2010,2011并将各式相加得
……13分
即 ………………14分
略
(14分)(2011•广东)设a>0,讨论函数f(x)=lnx+a(1﹣a)x2﹣2(1﹣a)x的单调性.
正确答案
见解析
试题分析:求出函数的定义域,求出导函数,设g(x)=2a(1﹣a)x2﹣2(1﹣a)x+1,x∈(0,+∞),讨论a=1,a>1与0<a<1三种情形,然后利用函数的单调性与导函数符号的关系求出单调性.
解:定义域{x|x>0}
f′(x)==
设g(x)=2a(1﹣a)x2﹣2(1﹣a)x+1,x∈(0,+∞)
①若a=1,则g(x)=1>0
∴在(0,+∞)上有f'(x)>0,即f(x)在(0,+∞)上是增函数.
②若a>1则2a(1﹣a)<0,g(x)的图象开口向下,
此时△=[﹣2(1﹣a)]2﹣4×2a(1﹣a)×1=4(1﹣a)(1﹣3a)>0
方程2a(1﹣a)x2﹣2(1﹣a)x+1=0有两个不等的实根
不等的实根为x1=,x2=
且x1<0<x2
∴在(0,)上g(x)>0,
即f'(x)>0,f(x)是增函数;
在(,+∞)上g(x)<0,
即f'(x)<0,f(x)是减函数;
③若0<a<1则2a(1﹣a)>0,g(x)的图象开口向上,
此时△=[﹣2(1﹣a)]2﹣4×2a(1﹣a)×1=4(1﹣a)(1﹣3a)
可知当≤a<1时,△≤0,故在(0,+∞)上,g(x)≥0,
即f'(x)≥0,f(x)是增函数;
当0<a<时,△>0,方程2a(1﹣a)x2﹣2(1﹣a)x+1=0有两个不等的实根
不等的实根满足>
>0
故在(0,)和(
,+∞)上g(x)>0,
即f'(x)>0,f(x)是增函数;
在(,
)上g(x)<0,
即f'(x)<0,f(x)是减函数.
点评:本题考查利用导函数讨论函数的单调性:导函数为正函数递增;导函数为负,函数递减,同时考查了分类讨论的数学思想方法,属于难题.
已知函数,
.
(1)讨论在
内和在
内的零点情况.
(2)设是
在
内的一个零点,求
在
上的最值.
(3)证明对恒有
.
正确答案
(1)在
内有唯一零点;
在
内无零点.(2)
在
有最大值
;
在
的最小值
.(3)详见解析.
试题分析:(1)首先求导确定在
、
内的单调性,然后根据零点判定定理确定
的零点情况; (2)求导得
,所以
在
有最大值
,又
是
在
内的一个零点,所以
在
的最大值为
.再由(1)的结论知
在
的最小值应为
.由
知
,于是
在
的最小值
. (3)由(2)知
时,有
,即
,得
,再将左右两边放缩相加即得.
(1)在
有唯一零点
,易知
在
单增而在
内单减,且,故
在
和
内都至多有一个零点.
又,
故在
内有唯一零点;
再由知
在
内无零点.
(2)由(1)知在
有最大值
,
故在
有最大值
;
再由(1)的结论知在
的最小值应为
.
由知
,于是
在
的最小值
.
(3)由(2)知时,有
,即
①
取,则
且
,将
的值代入①中,可得
②
再由,得
③
相仿地,时,
,故
④
而时④即
,显然也成立.故原不等式成立.
已知为函数
图象上一点,O为坐标原点,记直线
的斜率
.
(1)若函数在区间
上存在极值,求实数m的取值范围;
(2)设,若对任意
恒有
,求实数
的取值范围.
正确答案
(1);(2)
.
试题分析:(1),先求其导数,令
,求出其导数为0的
值,然后判断
两侧的单调性是否发生改变,求出极值点,让极值点落在
,即可求出
的范围;
(2)首先代入求出函数,
是负数,所以讨论当
,
的情况;恒有
,设
,求
,设
,由
来确定
的范围,来确定
的正负,即
的正负,从而确定
的单调性,如果
恒成立,只需
的最大值小于0,从而求出a的范围.
试题解析:(1)由题意,
所以 2分
当时,
;当
时,
.所以
在
上单调递增,在
上单调递减,故
在
处取得极大值.
因为函数在区间
(其中
)上存在极值,
所以,得
.即实数
的取值范围是
. 4分
(2)由题可知,,因为
,所以
.当
时,
,不合题意.
当时,由
,
可得
. 6分
设,则.
设,
. 8分
(1)若,则
,
,
,所以
在
内单调递增,又
所以
.所以
符合条件. 10分
(2)若,则
,
,
,所以存在
,使得
,对.则
在
内单调递减,又
,所以当
时,
,不合要求.
综合(1)(2)可得. 12分
已知函数f(x)=lnx-a2x2+ax(aR).
(l)当a=1时,证明:函数f(x)只有一个零点;
(2)若函数f(x)在区间(1,十)上是减函数,求实数a的取值范围.
正确答案
(1)证明过程详见解析;(2)
试题分析:本题主要考查导数的运算、利用导数研究函数的单调性及最值问题等数学知识,考查学生的转化能力、分析问题解决问题的能力和计算能力,考查分类讨论思想.第一问,将代入确定的解析式,先求函数的定义域,这是解题的前题,函数
只有一个零点等价于
图像与x轴只有一个交点,对
求导,利用
,
判断函数的增减区间,判断出当
时,
,从而证明出
图像与x轴只有一个交点;第二问,对
中的参数a进行讨论,当
时,
与题干矛盾,当
时,得到的减区间为
,由题干分析可知,
是
的子集,所以得到
和1的大小关系,当
时,同理得到
与1的大小,从而综合上述情况得到a的取值范围.
试题解析:(1)当a=1时,f(x)=lnx-x2+x,其定义域是(0,+∞),
又,
令f′(x)=0,即,解得
或x=1.又x>0,∴x=1.
当0<x<1时,f′(x)>0;当x>1时,f′(x)<0.
∴函数f(x)在区间(0,1)上单调递增,在区间(1,+∞)上单调递减.
∴当x=1时,函数f(x)取得最大值,其值为f(1)=ln1-12+1=0.
当x≠1时,f(x)<f(1),即f(x)<0.
∴函数f(x)只有一个零点.(7分)
(2)显然函数f(x)=lnx-a2x2+ax的定义域为(0,+∞),
∴.
①当a=0时,,∴f(x)在区间(1,+∞)上为增函数,不合题意;
②当a>0时,f′(x)<0,得,∴
,即a≥1;
③当a<0时,f′(x)<0,得,∴
,a≤-.
综上,实数a的取值范围是.(14分)
已知x=1是函数的一个极值点,
(Ⅰ)求a的值;
(Ⅱ)当时,证明:
正确答案
(Ⅰ);(Ⅱ)详见解析.
试题分析:(Ⅰ)先求出导函数,再由即可得到
;(Ⅱ) 当
时,要证明
.即证明当
时,
.然后研究函数
在区间[0,2]上的单调性以求出最值.从而证明了本题.
试题解析:(Ⅰ) ,
,又
,
当时,
,在
处取得极小值.
(Ⅱ)证明:由(Ⅰ)知,,
.
当时,
,所以
在区间[0,1]单调递减;
当时,
,所以
在区间[0,1]单调递增;
所以在区间[0,2]上,的最小值为
,又
,
.
所以在区间[0,2]上,的最大值为
.
对于时,有
.
所以.
已知函数.
(Ⅰ)求函数的单调区间;
(Ⅱ)如果对于任意的,
总成立,求实数
的取值范围;
(Ⅲ)设函数,
,过点
作函数
图象的所有切线,令各切点得横坐标构成数列
,求数列
的所有项之和
的值.
正确答案
(Ⅰ);(Ⅱ)
;(Ⅲ)
.
试题分析:(Ⅰ)利用到导数法求解;(Ⅱ)构造新函数,用导数法求解;(Ⅲ)利用导数的几何意义求切线方程,将的坐标代入切线方程,求得
,再利用两个函数的图像均关于点
对称,它们交点的横坐标也关于
对称成对出现.方程
,
的根即所作的所有切线的切点横坐标构成的数列
的项也关于
对称成对出现,在
内共构成1006对.
试题解析:(Ⅰ)由于,
所以. (2分)
当,即
时,
;
当,即
时,
.
所以的单调递增区间为
,
单调递减区间为. (4分)
(Ⅱ)令,要使
总成立,只需
时
.
对求导得
,
令,则
,(
)
所以在
上为增函数,所以
. (6分)
对分类讨论:
① 当时,
恒成立,所以
在
上为增函数,所以
,即
恒成立;
② 当时,
在上有实根
,因为
在
上为增函数,
所以当时,
,所以
,不符合题意;
③ 当时,
恒成立,所以
在
上为减函数,则
,不符合题意.
综合①②③可得,所求的实数的取值范围是
. (9分)
(Ⅲ)因为,所以
,
设切点坐标为,则斜率为
,
切线方程为, (11分)
将的坐标代入切线方程,得
,即
,
令,
,则这两个函数的图像均关于点
对称,它们交点的横坐标也关于
对称成对出现,方程
,
的根即所作的所有切线的切点横坐标构成的数列
的项也关于
对称成对出现,在
内共构成1006对,每对的和为
,因此数列
的所有项的和
. (13分)
(本题满分15分)
已知函数
上恒成立.
(1)求的值;
(2)若
(3)是否存在实数m,使函数上有最小值-5?若存在,请求出实数m的值;若不存在,请说明理由.
正确答案
(1);
(2)当
当
(3)
当时,函数
(1)
恒成立
即恒成立……………………2分
显然时,上式不能恒成立
是二次函数
由于对一切于是由二次函数的性质可得
………………………………4分
(2)
即………………6分
当
当……………………………………8分
(3)
该函数图象开口向上,且对称轴为
假设存在实数m
使函数区间
上有最小值-5.
①当上是递增的.
解得
舍去.………………10分
②当上是递减的,
而在区间上是递增的,
即
解得………………12分
③当时,
上递减的
即
解得应舍去.
综上可得,当时,
函数………………15分
已知函数
(1)若有极值,求b的取值范围;
(2)若在
处取得极值时,当
恒成立,求c的取值范围;
(3)若在
处取得极值时,证明:对[-1,2]内的任意两个值
都有
.
正确答案
(1)(2)
或
(3)见解析
(1), (1分)
令, (2分)
由得1-12b>0即
(4分)
(2)∴3-1+b=0,得b=-2, (5分)
令,得
,
, (6分)可以计算得到
, (7分)
所以,得到
或
(8分)
(3)可以计算得到,
, (10分)
∴对[-1,2]内的任意两个值都有
(12分)
已知
(1)当a=1时,试求函数的单调区间,并证明此时方程
=0只有一个实数根,并求出此实数根;
(2)证明:
正确答案
(1)(2)见解析
(1)当a=1时,
则,所以单调增区间为(0,+∞),令
,所以单调减区间为(-1,0).2分
又…4分
(2)
令
(i)当2-a=0即a=2时,无极值,舍去.
(ii)当2-a>0即a<2时,的变化情况如下表(一):
由题意应有满足题意………………………………8分
设数列{an}满足a1=2,a2+a4=8,且对任意n∈N*,函数 f(x)=(an-an+1+an+2)x+an+1cosx-an+2sinx满足f′()=0
(Ⅰ)求数列{an}的通项公式;
(Ⅱ)若bn=2(an+)求数列{bn}的前n项和Sn.
正确答案
(I)∵f′(x)=an-an+1+an+2-an+1sinx-an+2cosx,f′()=0.
∴2an+1=an+an+2对任意n∈N*,都成立.
∴数列{an}是等差数列,设公差为d,∵a1=2,a2+a4=8,∴2+d+2+3d=8,解得d=1.
∴an=a1+(n-1)d=2+n-1=n+1.
(II)由(I)可得,bn=2(n+1+)=2(n+1)+
,
∴Sn=2[2+3+…+(n+1)]++
+…+
=2×+
=n2+3n+1-.
(本小题满分12分)
设函数.
(Ⅰ)求的单调区间;
(Ⅱ)当时,若方程
在
上有两个实数解,求实数
的取值范围;
(Ⅲ)求证:当时,
.
正确答案
(Ⅰ).
①,
在
上是增函数;
②当,
在
上单调递增,在
单调递减.
(Ⅱ);(Ⅲ)略。
略
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