- 导数及其应用
- 共31591题
在直角坐标平面上有一点列P1(x1,y1),P2(x2,y2),…,Pn(xn,yn),…,对一切正整数n,点Pn在函数的图象上,且Pn的横坐标构成以
为首项,﹣1为公差的等差数列{xn}.
(1)求点Pn的坐标;
(2)设抛物线列,C2,C3,…,Cn,…中的每一条的对称轴都垂直于x轴,抛物线Cn的顶点为Pn,且过点Dn(0,n2+1).记与抛物线Cn相切于点Dn的直线的斜率为kn,求
;
(3)设S={x|x=2xn,n∈N*},T={y|y=4yn,n∈N*},等差数列{an}的任一项an∈S∩T,其中a1是S∩T中的最大数,﹣265<a10<﹣125,求数列{an}的通项公式.
正确答案
解:(1)∵,
∴.
∴.
(2)∵Cn的对称轴垂直于x轴,且顶点为Pn,
∴设Cn的方程为.
把Dn(0,n2+1)代入上式,得a=1,
∴Cn的方程为y=x2+(2n+3)x+n2+1.
∵kn=y'|x=0=2n+3,
∴,
∴=
=
.
(3)T={y|y=﹣(12n+5),n∈N*}={y|y=﹣2(6n+1)﹣3,n∈N*},
∴S∩T=T,T中最大数a1=﹣17.
设{an}公差为d,则a10=﹣17+9d∈(﹣265,﹣125.)
由此得.
又∵an∈T.∴d=﹣12m(m∈N*)
∴d=﹣24,
∴an=7﹣24n(n∈N*,n≥2).
已知函数f(x)=x3+x2,数列|xn|(xn>0)的第一项x1=1,以后各项按如下方式取定:曲线x=f(x)在(xn+1,f(xn+1))处的切线与经过(0,0)和(xn,f (xn))两点的直线平行(如图)。求证:当n∈N*时,
(1)xn2+xn=3xn+12+2xn+1;
(2)
正确答案
解:(1)因为f′(x)=3x2+2x
所以曲线y=f (x)在(xn+1,f (xn-1))处的切线斜率kn+1=3xn+12+2xn+1
因为过(0,0)和(xn,f (xn))两点的直线斜率是xn2+xn
所以xn2+xn= 3xn+12+2xn+1。
(2)因为函数h(x)=x2+x 当x>0时单调递增,
而xn2+xn=3xa+12+2xn+1 ≤4xn+12+2xn+1
所以,即
因此
又因为
令yn=xn2+xn则
因为y1=x21+x1=2
所以
因此
故。
(本小题满分15分)已知函数
(Ⅰ)若曲线在点
处的切线与直线
平行,求
的值;
(Ⅱ)记,
,且
.求函数
的单调递增区间.
正确答案
(Ⅰ);(Ⅱ)当
时,函数
的递增区间是
;当
时,函数
的递增区间是
,
;当
时,函数
的递增区间是
;当
时,函数
的递增区间是
,
.
试题分析:(Ⅰ)先求导,由导数的几何意义可得在点的导数即为在此点处切线的斜率。从而可得
的值。(Ⅱ)先求导整理可得
,当
时,
,解导数大于0可得增区间;当
时,导数等于0的两根为
或
,注意对两根大小的讨论,同样解导数大于0可得增区间。
试题解析:(Ⅰ) =
(
),
(
),
因为曲线在点
处的切线与直线
平行,
,解得
.
(Ⅱ)因为
(1)当时,
.令
解得
(2)时
令,解得
或
.
(ⅰ)当即
时,
由,及
得
.
解得,或
;
(ⅱ)当即
时,
因为,
恒成立.
(ⅲ)当即
时,由
,及
得
.
解得,或
.
综上所述,
当时,函数
的递增区间是
;
当时,函数
的递增区间是
,
;
当时,函数
的递增区间是
;
当时,函数
的递增区间是
,
.
已知定义在正实数集上的函数f(x)=x2+2ax,g(x)=3a2lnx+b,其中a>0,设两曲线y=f(x),y=g(x)有公共点,且在该点处的切线相同。
(1)用a表示b,并求b的最大值;
(2)求证:f(x)≥g(x)(x>0)。
正确答案
解:(1)设与
公共点
处的切线相同
∵,
,
由题意,
即由
得:
,或
(舍去)
即有
令,则
于是,当,即
时,
;
当,即
时,
故在
为增函数,在
为减函数,
于是在
的最大值为
。
(2)设,
则
故在
为减函数,在
为增函数,
于是函数在
上的最小值是
故当时,有
,
即当时,
。
已知函数f(x)=x3+ax2+bx+5,
(1)若曲线y=f(x)在x=1处的切线的方向向量为(-2,-6),且函数在x=时有极值,求f(x)的单调区间;
(2)在(1)的条件下,若函数y=f(x)在[-3,1]上与y=m2-2m+13有两个不同的交点,若g(x)=x2-2mx+1在区间[1,2]上的最小值,求实数m的值。
正确答案
解:(1)∵f(x)=x3+ax2+bx+5,
∴f′(x)=3x2+2ax+b,
由已知f(x)在x=1处的切线斜率为=3,
∴,
∴a=2,b=-4,
∴f(x)=x3+2x2-4x+5,f′(x)=3x2+4x-4,
令f′(x)>0得x<-2 或x>,
令f′(x)<0得-2<x<,
∴f(x)在(-∞,-2),(,+∞)上分别是增函数,f(x)在(-2,
)上是减函数。
(2)由(1)可知,y=f(x)在x=-2时取得极大值,f(-2)=13,且f(-3)=8,f(-1)=4,
∴,
又g(x)=x2-2mx+1=(x-m)2+1-m2,
当0<m<1时,g(x)在[1,2]上的最小值为g(1)=2-2m=-,∴m=
,与0<m<1矛盾;
②当1≤m<2时,g(x)在[1,2]最小值为g(m)=1-m2=-,
∴m=或m=-
(舍去);
综上可知,m=。
已知函数f(x)=lnx,g(x)=x2+a(a为常数),直线l与函数f(x),g(x)的图象都相切,且l与函数f(x)的图象的切点的横坐标为1。
(1)求直线l的方程及a的值;
(2)当k>0时,试讨论方程f(1-x2)-g(x)=k的解的个数。
正确答案
解:(1)
故直线l的斜率为1,切点为
即
∴ ①
又∵
∴,切点为
∴,即
②
比较①和②的系数得
∴。
(2)由,即
设
令,解得
由函数y1在R上各区间上的增减及极值情况,可得
①当时有两个解;
②当时有3个解;
③当时有4个解;
④当k=ln2时有2个解;
⑤当时无解。
在等式cos2x=2cos2x-1的两边对x求导(cos2x)′=(2cos2x-1)′。由求导法则得(-sin2x)·2=4cosx·(-sinx),化简后得等式sin2x=2sinxcosx。
(1)利用上述想法(或者其他方法),试由等式(x∈R,整数n≥2)证明:
。
(2)对于整数,n≥3,求证:
(i);
(ii);
(iii)。
正确答案
解:(1)在等式
两边对x求导得
移项得
(*);
(2)(i)在(*)式中,令x=-1
整理得
;
(ii)由(1)知
两边对x求导,得
在上式中令x =-1,得
即
亦即
又由(i)知
由①+②得;
(iii)将等式
两边在[0,1]上对x积分
由微积分基本定理,得
所以。
设函数.
(1)求函数的图像在点
处的切线方程;
(2)求的单调区间;
(3)若,
为整数,且当
时,
,求
的最大值.
正确答案
(1)函数的图像在点
处的切线方程为
;(2)若
,
在区间
上单调递增,若
,
在区间
上单调递减,在
上单调递增;(3)整数
的最大值为2.
试题分析:(1)求函数的图像在点
处的切线方程,只需求出斜率
即可,由导数的几何意义可知,
,因此对函数
求导,得
,求出
的斜率,由点斜式可得切线方程;(2)求函数
的单调区间,可先求出函数的导数
,由于函数中含有字母
,故应按
的取值范围进行分类讨论研究函数的单调性,给出单调区间;(3)由题设条件结合(2),将不等式,
在
时成立转化为
成立,由此问题转化为求
在
上的最小值问题,求导,确定出函数的最小值,即可得出
的最大值.本题解题的关键一是应用分类的讨论的方法,第二是化归思想,将问题转化为求函数的最小值问题.
试题解析:(1),
,
函数的图像在点
处的切线方程为
(2).
若,则
恒成立,所以,
在区间
上单调递增.
若,则当
时,
,当
时,
,
所以,在区间
上单调递减,在
上单调递增.
(3)由于,所以,
故当时,
①
令,则
函数在
上单调递增,而
所以在
上存在唯一的零点,故
在
上存在唯一的零点.
设此零点为,则
.当
时,
;当
时,
;
所以,在
上的最小值为
.由
可得
所以,由于①式等价于
.
故整数的最大值为2.
已知函数,其导函数的图象过原点。
(1)当a=1时,求函数的图象在x=3处的切线方程;
(2)当a>0时,确定函数f(x)的零点个数。
正确答案
解:(1)因为
由已知
则
所以
当时,
,
则,
故函数f(x)的图象在处的切线方程为
即。
(2)当时,
的变化情况如下表:
因为f(x)的极大值
f(x)的极小值
因为
则
又
所以函数f(x)在区间内各有一个零点
故函数f(x)共有三个零点。
已知函数.
(1)求在区间
上的最大值;
(2)若过点存在3条直线与曲线
相切,求t的取值范围;
(3)问过点分别存在几条直线与曲线
相切?(只需写出结论)
正确答案
试题分析:(1)求导数,导数等于0求出,再代入原函数解析式,最后比较大小,即可;(2)设切点,由相切得出切线方程,然后列表并讨论求出结果;(3)由(2)容易得出结果.
(1)由得
,令
,得
或
,
因为,
,
,
,
所以在区间
上的最大值为
.
(2)设过点P(1,t)的直线与曲线相切于点
,则
,且切线斜率为
,所以切线方程为
,
因此,整理得:
,
设,则“过点
存在3条直线与曲线
相切”等价于“
有3个不同零点”,
=
,
与
的情况如下:
所以,是
的极大值,
是
的极小值,
当,即
时,此时
在区间
和
上分别至多有1个零点,所以
至多有2个零点,
当,
时,此时
在区间
和
上分别至多有1个零点,所以
至多有2个零点.
当且
,即
时,因为
,
,
所以分别为区间
和
上恰有1个零点,由于
在区间
和
上单调,所以
分别在区间
和
上恰有1个零点.
综上可知,当过点存在3条直线与曲线
相切时,t的取值范围是
.
(3)过点A(-1,2)存在3条直线与曲线相切;
过点B(2,10)存在2条直线与曲线相切;
过点C(0,2)存在1条直线与曲线相切.
已知函数y=xlnx+1.
(1)求这个函数的导数;
(2)求这个函数的图象在点x=1处的切线方程.
正确答案
(1)(2)
试题分析:(1)按公式直接求导即可。(2)根据导数的几何意义可求其切线斜率,用点斜式可求切线方程。
试题解析:解:(1),
∴
即 4分
(2) 6分
又当时,
,所以切点为
8分
∴切线方程为,即
12分.
已知函数f(x)=x2-(1+2a)x+aln x(a为常数).
(1)当a=-1时,求曲线y=f(x)在x=1处切线的方程;
(2)当a>0时,讨论函数y=f(x)在区间(0,1)上的单调性,并写出相应的单调区间.
正确答案
(1)y=2x.(2)①当0<a<时,f(x)的单调增区间是(0,a)和
,单调减区间是
,②当a=
时,f(x)在区间(0,1)上是单调增函数.③当
<a<1时,f(x)的单调增区间是
和(a,1),单调减区间是
,④当a≥1时,f(x)的单调增区间是
,单调减区间是
(1)当a=-1时,f(x)=x2+x-ln x,则f′(x)=2x+1-,(2分)
所以f(1)=2,且f′(1)=2.
所以曲线y=f(x)在x=1处的切线的方程为:y-2=2(x-1),
即:y=2x.(6分)
(2)由题意得f′(x)=2x-(1+2a)+=
(x>0),
由f′(x)=0,得x1=,x2=a,(8分)
①当0<a<时,由f′(x)>0,又知x>0得0<x<a或
<x<1
由f′(x)<0,又知x>0,得a<x<,
所以函数f(x)的单调增区间是(0,a)和,单调减区间是
,(10分)
②当a=时,f′(x)=
≥0,且仅当x=
时,f′(x)=0,
所以函数f(x)在区间(0,1)上是单调增函数.(11分)
③当<a<1时,由f′(x)>0,又知x>0得0<x<
或a<x<1,
由f′(x)<0,又知x>0,得<x<a,
所以函数f(x)的单调增区间是和(a,1),单调减区间是
,(13分)
④当a≥1时,由f′(x)>0,又知x>0得0<x<,
由f′(x)<0,又知x>0,得<x<1,
所以函数f(x)的单调增区间是,单调减区间是
.(16分)
若函数(
)有两个极小值点,则实数
的取值范围是 .
正确答案
已知f(x)=x2+bx+c为偶函数,曲线y=f(x)过点(2,5),g(x)=(x+a)f(x).
(1)求曲线y=g(x)有斜率为0的切线,求实数a的取值范围;
(2)若当x=-1时函数y=g(x)取得极值,确定y=g(x)的单调区间.
正确答案
(1)∵f(x)=x2+bx+c为偶函数,故f(-x)=f(x)即有
(-x)2+b(-x)+c=x2+bx+c解得b=0
又曲线y=f(x)过点(2,5),得22+c=5,有c=1
∵g(x)=(x+a)f(x)=x3+ax2+x+a从而g′(x)=3x2+2ax+1,
∵曲线y=g(x)有斜率为0的切线,故有g′(x)=0有实数解.即3x2+2ax+1=0有实数解.
此时有△=4a2-12≥0解得
a∈(-∞,-]∪[
,+∞)所以实数a的取值范围:a∈(-∞,-
]∪[
,+∞);
(2)因x=-1时函数y=g(x)取得极值,故有g′(-1)=0即3-2a+1=0,解得a=2
又g′(x)=3x2+4x+1=(3x+1)(x+1)令g′(x)=0,得x1=-1,x2=-
当x∈(-∞,-1)时,g′(x)>0,故g(x)在(-∞,-1)上为增函数
当x∈(-1,-)时,g′(x)<0,故g(x)在(-1,-
)上为减函数
当x∈(-,+∝)时,g′(x)>0,故g(x)在( -
,+∝)上为增函数.
已知函数f(x)=ax2-(a+1)x+lnx.
(I)当a=2时,求曲线y=f(x)在点(2,f(2))处切线的斜率;
(II)当a>0时,求函数f(x)的单调区间.
正确答案
(1)当a=2时,f(x)=ax2-(a+1)x+lnx,
f′(x)=2x2-3+,故f′(2)=
.
所以曲线y=f(x)在点(2,f(2))处的切线的斜率为.
(2)f′(x)=ax2-(a+1)+.
令f′(x)=0,解得x=1,或x=.
因为a>0,x>0.
①当0<a<1时,
若x∈(0,1)时,f′(x)>0,函数f(x)单调递增;
若x∈(1,)时,f′(x)0,<函数f(x)单调递减;
若x∈(,+∞)时,f′(x)>0,函数f(x)单调递增;
②当a=1时,
若x∈(0,+∞)时,f′(x)>0,函数f(x)单调递增;
③当a>1时,
若x∈(0,)时,f′(x)>0,函数f(x)单调递增;
若x∈(,1)时,f′(x)0,<函数f(x)单调递减;
若x∈(1,+∞)时,f′(x)>0,函数f(x)单调递增.
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