- 导数及其应用
- 共31591题
(本题满分16分)
已知函数,
,且
在点
处的切线方程为
.
(1)求的解析式;
(2)求函数的单调递增区间;
(3)设函数若方程
恰四个不同的解,求实数
的取值范围.
正确答案
(1)(2)见解析(3)
(1),由条件,得
即
解得
,所以
. 3分
(2),其定义域为
,
,
令,得
(*) 5分
①若,则
,即
的单调递增区间为
;
②若,(*)式等价于
,
当时,
,无解,即
无单调增区间,
当时,则
,即
的单调递增区间为
,
当,则
,即
的单调递增区间为
. 8分
(3)..
当时,
,
,
令,得
,且当
时,
;当
时,
,
所以在
上有极小值,即最小值为
. 10分
当时,
,
,
令,得
,
①若,方程
不可能有四个解; 12分
②若,当
时,
,当
时,
,
所以在
上有极小值且是最小值为
,
又,
的大致图象如图1所示,
从图象可以看出方程不可能有四个解. 14分
③若,当
时,
,当
时,
,
所以在
上有极大值且是最大值为
,
又,
的大致图象如图2所示,
从图象可以看出若方程恰四个不同的解,
必须,解得
.
综上所述,满足条件的实数的取值范围是
. 16分
【命题意图】本题考查导数在函数中应用、函数图像等知识 ,意在考查运算求解能力,数学综合论证能力.
已知函数
.
(1)当在点
处的切线方程是y=x+ln2时,求a的值.
(2)当的单调递增区间是(1,5)时,求a的取值集合.
正确答案
(1);(2)
.
试题分析:(1)利用导数的几何意义,先求,利用
,解出
;
(2)函数的单调递增区间是,所以导函数
的解集为
,所以先求函数的导数,
的解集为
即
的两个实根为
或
,根据根与系数的关系得到.
(1),
,代入
5分
(2),
的解集为
即
的两个实根为
或
,根据根与系数的关系得到
,a的取值集合为
10分
设函数,
(
为自然对数的底).
(1)求函数的极值;
(2)若存在常数和
,使得函数
和
对其定义域内的任意实数
分别满足
和
,则称直线
:
为函数
和
的“隔离直线”.试问:函数
和
是否存在“隔离直线”?若存在,求出“隔
离直线”方程;若不存在,请说明理由.
正确答案
(1)最小值为0
(2)存在唯一的“隔离直线”
(1)
当时,
,当
时,
,当
时,
在
处去的最小值为0
(2)由(1)知当时,
,(仅当
取等号)
若存在“隔离直线”,则存在常数k和b,使得
恒成立
的图像在
处有公共点,
因此若存在的“隔离直线”,则该直线必过这个公共点
设该直线为
恒成立,
恒成立,得
以下证明,当
时恒成立
∴当时有
为0,也就是最大值为0.从而
,即
恒成立.故函数
和
存在唯一的“隔离直线”
.……………12分
曲线在点(1,1)处的切线的斜率为 .
正确答案
2
略
若直线y=3x+1是曲线y=x3-a的一条切线,求实数a的值.
正确答案
设切点为P(x0,y0),
对y=x3-a求导数是y'=3x2,∴3x02=3.∴x0=±1.
(1)当x=1时,
∵P(x0,y0)在y=3x+1上,
∴y=3×1+1=4,即P(1,4).
又P(1,4)也在y=x3-a上,
∴4=13-a.∴a=-3.
(2)当x=-1时,
∵P(x0,y0)在y=3x+1上,
∴y=3×(-1)+1=-2,即P(-1,-2).
又P(-1,-2)也在y=x3-a上,
∴-2=(-1)3-a.∴a=1.
综上可知,实数a的值为-3或1.
已知.
(1)若,求曲线
在点
处的切线方程;
(2)若 求函数
的单调区间.
正确答案
(1);(2)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
,
.
试题分析:(1)当时,先求出
,根据导数的几何意义可得切线的斜率
,进而计算出
确定切点坐标,最后由点斜式即可写出切线的方程并化成直线方程的一般式;(2)先求导并进行因式分解
,求出
的两个解
或
,针对两根的大小进行分类讨论即分
、
两类进行讨论,结合二次函数的图像与性质得出函数
的单调区间,最后再将所讨论的结果进行阐述,问题即可解决.
试题解析:(1) ∵ ∴
∴
2分
∴ , 又
,所以切点坐标为
∴ 所求切线方程为,即
5分
(2)
由 得
或
7分
①当时,由
, 得
,由
, 得
或
9分
此时的单调递减区间为
,单调递增区间为
和
10分
②当时,由
,得
,由
,得
或
12分
此时的单调递减区间为
,单调递增区间为
和
13分
综上: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
,
14分.
已知函数y=f(x)=-x3+ax2+b(a,b∈R)
(Ⅰ)若函数y=f(x)的图象切x轴于点(2,0),求a、b的值;
(Ⅱ)设函数y=f(x) (x∈(0,1))的图象上任意一点的切线斜率为k,试求|k|≤1的充要条件;
(Ⅲ)若函数y=f(x)的图象上任意不同的两点的连线的斜率小于1,求证|a|<.
正确答案
(Ⅰ)f'(x)=-3x2+2ax(1分)
由f'(2)=0得a=3,(2分)
又f(2)=0得b=-4(3分)
(Ⅱ)k=f'(x)=-3x2+2ax x∈(0,1),
∴对任意的 x∈(0,1),|k|≤1,即)|-3x2+2ax|≤1对任意的x∈(0,1)恒成立(4分)
等价于3x-≤2a≤
+3x对任意的x∈(0,1)恒成立.(5分)
令g(x)=+3x,h(x)=3x-
,
则h(x)max≤a≤
g(x)min,x∈(0,1)(6分)
+3x≥2
,当且仅当x=
时“=”成立,∴g(x)min=2
(7分)
h(x)=3x-在(0,1)上为增函数∴h(x)max<2(8分)
∴1≤a≤(9分)
(Ⅲ)设x1,x2∈R则k==-[x12+x1x2+x22-a(x1+x2)]<1(10分)
即x12+(x2-a)x1+x22-ax2+1>0,对x1∈R恒成立(11分)
∴△=(x2-a)2-4(x22-ax2+1)<0,对x2∈R恒成立
即3x22-2ax2+4(4-a2)>0对x2∈R恒成立(13分)
∴4a2-12(4-a2)<0
解得a2<3⇒|a|<(14分)
函数y=x2(x>0)的图象在点(ak,ak2)处的切线与x轴交点的横坐标为ak+1( k为正整数),其中a1=16.设正整数数列{bn}满足:,当n≥2时,有
.
(Ⅰ)求b1,b2,b3,b4的值;
(Ⅱ)求数列{bn}的通项;
(Ⅱ)记,证明:对任意n∈N*,
.
正确答案
解:(Ⅰ)在点(ak,ak2)处的切线方程为:y﹣ak2=2ak(x﹣ak),
当y=0时,解得,所以
,
又∵a1=16,
∴a2=8,a3=4,a4=2
n=2时,,
由已知b1=2,b2=6,得|36﹣2a3|<1,
因为b3为正整数,所以b3=18,同理b4=54
(Ⅱ)由(Ⅰ)可猜想:bn=2·3n﹣1证明:①n=1,2时,命题成立;
②假设当n=k﹣1与n=k(k≥2且k∈N)时成立,即bk=2·3k﹣1,bk﹣1=2·3k﹣2.
于是,整理得:
由归纳假设得:
因为bk+1为正整数,所以bk+1=2·3k即当n=k+1时命题仍成立.
综上:由知①②知对于n∈N*,有bn=2·3n﹣1成立
(Ⅲ)证明:由③
得④
③式减④式得⑤
⑥
⑤式减⑥式得
=﹣1+2
=1+2
=
=
则.
设函数,
,
,记
.
(1)求曲线在
处的切线方程;
(2)求函数的单调区间;
(3)当时,若函数
没有零点,求
的取值范围.
正确答案
(1)曲线在
处的切线方程
;(2)当
时,函数
的增区间是
,当
时,函数
的增区间是
,减区间是
;(3)实数
的取值范围为
.
试题分析:(1)求曲线在
处的切线方程,由导数的几何意义得,对函数
求导得
,既得函数
在
处的切线的斜率为
,又
,得切点
,由点斜式可得切线方程;(2)求函数
的单调区间,由题意得,
,求函数
的单调区间,先确定函数的定义域为
,由于含有对数函数,可对函数
求导得,
,由于含有参数
,需对
讨论,分
,
两种情况,从而得函数
的单调区间;(3)当
时,若函数
没有零点,即
无解,由(2)可知,当
时,函数
的最大值为
,只要
小于零即可,由此可得
的取值范围.
试题解析:(1),则函数
在
处的切线的斜率为
.又
,
所以函数在
处的切线方程为
,即
4分
(2),
,(
).
①当时,
,
在区间
上单调递增;
②当时,令
,解得
;令
,解得
.
综上所述,当时,函数
的增区间是
;
当时,函数
的增区间是
,减区间是
. 9分
(3)依题意,函数没有零点,即
无解.
由(2)知,当时,函数
在区间
上为增函数,区间
上为减函数,
由于,只需
,
解得.
所以实数的取值范围为
. 13分
.(本小题满分12分)已知函数
(1)若求
的极值;
(2)若在定义域内单调递减,求满足此条件的实数
的取值范围。
正确答案
解:(1)……2分
令,得
……4分
的极大值为:
;无极小值。……6分
(2)
定义域为,且
在定义域内单调递减
在
上恒成立
即:在
上恒成立 ……8分
记
由,得
即:在
上单调递增;在
单调递减。……10分
故当时,
取得最大值,且最大值为
为使在
上恒成立必须且只需
恒成立
故
所以的取值范围是
……12分
略
设,曲线
在点
处的切线与直线
垂直.
(1)求的值;
(2) 若,
恒成立,求
的范围.
(3)求证:
正确答案
(1) 0. (2) .
(3) 结合(2)时,
成立.令
得到,
累加可得.
试题分析:(1)求导数,并由得到
的值; (2)恒成立问题,往往转化成求函数的最值问题.本题中设
,即转化成
.利用导数研究函数的最值可得
.
(3) 结合(2)时,
成立.令
得到
,
累加可得.
试题解析:(1) 2分
由题设,
,
. 4分
(2) ,
,
,即
设,即
.
6分
①若,
,这与题设
矛盾. 8分
②若方程
的判别式
当,即
时,
.
在
上单调递减,
,即不等式成立. 9分
当时,方程
,其根
,
,
当,
单调递增,
,与题设矛盾.
综上所述, . 10分
(3) 由(2)知,当时,
时,
成立.
不妨令
所以,
11分
12分
累加可得
14分
设函数的导函数
,则
的值等于____________
正确答案
略
(本小题满分16分)已知函数f(x)=ax2-(2a+1)x+2lnx(a为正数).
(1) 若曲线y=f(x)在x=1和x=3处的切线互相平行,求a的值;
(2) 求f(x)的单调区间;
(3) 设g(x)=x2-2x,若对任意的x1∈(0,2],均存在x2∈(0,2],使得f(x1)<g(x2),求实数a的取值范围.
正确答案
f′(x)=ax-(2a+1)+(x>0).
(1) f′(1)=f′(3),解得a=.(4分)
(2) f′(x)=(x>0).
①当0<a<时,>2,
在区间(0,2)和上,f′(x)>0;
在区间上,f′(x)<0,
故f(x)的单调递增区间是(0,2)和,单调递减区间是.(6分)
②当a=时,f′(x)=≥0,故f(x)的单调递增区间是(0,+∞).(8分)
③当a>时,0<<2,在区间和(2,+∞)上,f′(x)>0;在区间上,f′(x)<0,故f(x)的单调递增区间是和(2,+∞),单调递减区间是.(10分)
(3) 由已知,在(0,2]上有f(x)max<g(x)max.(11分)
由已知,g(x)max=0,由(2)可知,
①当0<a≤时,f(x)在(0,2]上单调递增,
故f(x)max=f(2)=2a-2(2a+1)+2ln2
=-2a-2+2ln2,
∴-2a-2+2ln2<0,解得a>ln2-1,ln2-1<0,故0<a≤.(13分)
②当a>时,f(x)在]上单调递增,在]上单调递减,
故f(x)max=f=-2--2lna.
由a>可知lna>ln>ln=-1,2lna>-2,-2lna<2,
∴-2-2lna<0,f(x)max<0,(15分)
综上所述,a>0.(16分)
略
某汽车的紧急刹车装置在遇到特别情况时,需在2 s内完成刹车,其位
移(单位:m)关于时间(单位:s)的函数为:s(t)=-3t3+t2+20,求:
(1)开始刹车后1 s内的平均速度;
(2)刹车1 s到2 s之间的平均速度;
(3)刹车1 s时的瞬时速度.
正确答案
(1)-2(m/s).(2)-18(m/s)(3)-7 m/s.
(1)刹车后1 s内平均速度=-2(m/s).
(2)刹车后1 s到2 s内的平均速度为:
=-18(m/s).
(3)从t=1 s到t=(1+d)s内平均速度为:
=
==-7-8d-3d2→-7(m/s)(d→0),
即t=1 s时的瞬时速度为-7 m/s.
(本小题满分12分) 已知函数.
(Ⅰ)若曲线在点
处的切线与直线
垂直,求函数
的单调区间;
(Ⅱ)若对于都有
成立,试求
的取值范围;
(Ⅲ)记.当
时,函数
在区间
上有两个零点,求实数
的取值范围.
正确答案
解: (I) 直线的斜率为1.函数
的定义域为
,
,所以
,所以
. 所以
.
.由
解得
;由
解得
.
所以的单调增区间是
,单调减区间是
. ……………………4分
(II),由
解得
;由
解得
.
所以在区间
上单调递增,在区间
上单调递减.
所以当时,函数
取得最小值,
.
因为对于都有
成立,所以
即可.
则. 由
解
得
. 所以
的范围是
.……8分
(III)依题得,则
.由
解得
;由
解得
.
所以函数在区间
为减函数,在区间
为增函数.
又因为函数在区间
上有两个零点,所以
解得.所以
的取值范围是
. …………12分
略
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