- 导数及其应用
- 共31591题
(本小题满分12分)已知函数.
(1)当时,求函数
的单调区间和极值;
(2)当时,若对任意
,均有
,求实数
的取值范围;
(3)若,对任意
、
,且
,试比较
与
的大小.
正确答案
(Ⅰ) 函数的单调增区间是
;单调减区间是
(Ⅱ)
(Ⅲ)
由题意,
……2分
(1)当时,由
得
,解得
,即函数
的单调增区间是
;
由得
,解得
,即函数
的单调减区间是
∴当时,函数
有极小值,极小值为
……5分
(2)当时,∵对任意
,均有
,即有对任意
,
恒成立,
∴对任意,只须
由(1)可知,函数
的极小值,即为最小值,∴
,解得
即
的取值范围为
……9分
(3)
∵,
且
,
,∴
,∴
,
又
,
∴
∴,即
. ……12分
已知函数,若
,则
。
正确答案
或
,∵
,∴
,∴
或
。
(本题满分14分)
已知,直线
与函数
的图象都相切于点
。
(1)求直线的方程及
的解析式;
(2)若(其中
是
的导函数),求函数
的极大值.
正确答案
(1) (2)
解:(1)直线是函数
在点
处的切线,故其斜率
,
∴直线的方程为
…………………2分
又因为直线与
的图象相切,且切于点
,
∴在点
的导函数值为1.
,∴
…………………6分
(2) …………………7分
∴ …………………9分
当时,
;当
时,
…………………11分
因此,当时,
取得极大值,
…………………14分
已知函数f(x)=x3-ax2+bx(a,b∈R),
(Ⅰ)若f′(0)=f′(2)=1,求函数f(x)的解析式;
(Ⅱ)若b=a+2,且f(x)在区间(0,1)上单调递增,求实数a的取值范围。
正确答案
解:(Ⅰ)因为,
由即
得
,
所以f(x)的解析式为。
(Ⅱ)若b=a+2,则,
,
(1)当△≤0,即-1≤a≤2时,f′(x)≥0恒成立,那么f(x)在R上单调递增,
所以,当-1≤a≤2时,f(x)在区间(0,1)上单调递增;
(2)当△>0,即a>2或a<-1时,因为的对称轴方程为x=a,
要使函数f(x)在区间(0,1)上单调递增,
需或
,解得-2≤a<-1或2<a≤3;
综上:当a∈[-2,3]时,函数f(x)在区间(0,1)上单调递增。
已知f(x)=ax3+bx2+cx(a≠0)有极大值5,其导函数y=f′(x)的图象如图所示,则f(x)的解析式为______.
正确答案
由f(x)=ax3+bx2+cx(a≠0),∴f′(x)=3ax2+2bx+c.
由导函数y=f′(x)的图象可知:当x<1时,f′(x)>0;当x=1时,f′(1)=0;当1<x<2时,f′(x)<0.
∴函数f(x)在x=1时取得极大值5,∴f(1)=5.
又由图象可知,1,2是导函数f′(x)的零点.
由上可得,即
解得
.
∴f(x)=2x3-9x2+12x.
故答案为f(x)=2x3-9x2+12x.
设函数f(x)=x2-2|x|-1 (-3≤x≤3),
(1)证明f(x)是偶函数;
(2)画出这个函数的图象;
(3)指出函数f(x)的单调区间,并说明在各个单调区间上f(x)是增函数还是减函数;
(4)求函数的值域.
正确答案
:(1)证明∵x∈[-3,3],
∴f(x)的定义域关于原点对称.
f(-x)=(-x)2-2|-x|-1
=x2-2|x|-1=f(x),
即f(-x)=f(x),
∴f(x)是偶函数.
(2)当x≥0时,f(x)=x2-2x-1=(x-1)2-2,
当x<0时,f(x)=x2+2x-1=(x+1)2-2,
即f(x)=
根据二次函数的作图方法,可得函数图象如图.
(3)函数f(x)的单调区间为[-3,-1),[-1,0),[0,1),[1,3].
f(x)在区间[-3,-1)和[0,1)上为减函数,在[-1,0),[1,3]上为增函数.
(4)当x≥0时,函数f(x)=(x-1)2-2的最小值为-2,最大值为f(3)=2;
当x<0时,函数f(x)=(x+1)2-2的最小值为-2,最大值为f(-3)=2.故函数f(x)的值域为[-2,2].
已知函数f(x)=ax3+x2+bx(其中常数a,b∈R),g(x)=f(x)+f′(x)是奇函数,
(Ⅰ)求f(x)的表达式;
(Ⅱ)讨论g(x)的单调性,并求g(x)在区间[1,2]上的最大值与最小值。
正确答案
解:(Ⅰ)由题意,得f′(x)=3ax2+2x+b,
因此g(x)=f(x)+f′(x)=ax3+(3a+1)x2+(b+2)x+b,
因为函数g(x)是奇函数,所以g(-x)=-g(x),
即对任意实数x,有a(-x)3+(3a+1)(-x)2+(b+2)(-x)+b=-[ax3+(3a+1)x2+(b+2)x+b],
从而3a+1=0,b=0,
解得,b=0,
因此f(x)的解析表达式为。
(Ⅱ)由(Ⅰ)知,
所以g′(x)=-x2+2,
令g′(x)=0,解得,
则当时,g′(x)<0,从而g(x)在区间
上是减函数;
当时,g′(x)>0,从而g(x)在区间
上是增函数;
由前面讨论知,g(x)在区间[1,2]上的最大值与最小值只能在x=1,,2时取得,
而,
因此g(x)在区间[1,2]上的最大值为,最小值为
。
设f(x)=2x3+ax2+bx+1的导数为f′(x),若函数y=f′(x)的图象关于直线x=对称,且f′(1)=0,
(Ⅰ)求实数a,b的值;
(Ⅱ)求函数f(x)的极值。
正确答案
解:(Ⅰ),
∵若函数y=f′(x)的图象关于直线x=对称,且f′(1)=0,
∴且
,解得a=3,b=-12。
(Ⅱ)由(Ⅰ)知,
,
f(x)的变化如下:
∴当x=-2时,f(x)取极大值,极大值为21;
当x=1时,f(x)取极小值,极小值为-6。
设函数f(x)的定义域为R,当x<0时,f(x)>1,且对任意的实数x,y∈R,有
f(x+y)=f(x)f(y)
(Ⅰ)求f(0),判断并证明函数f(x)的单调性;
(Ⅱ)数列{an}满足a1=f(0),且f(an+1)=(n∈N*)
①求{an}通项公式.
②当a>1时,不等式+
+…+
>
(loga+1x-logax+1)对不小于2的正整数恒成立,求x的取值范围.
正确答案
(Ⅰ)x,y∈R,f(x+y)=f(x)•f(y),x<0时,f(x)>1
令x=-1,y=0则f(-1)=f(-1)f(0)∵f(-1)>1
∴f(0)=1
若x>0,则f(x-x)=f(0)=f(x)f(-x)
故f(x)=∈(0,1)
故x∈Rf(x)>0
任取x1<x2f(x2)=f(x1+x2-x1)=f(x1)f(x2-x1)
∵x2-x1>0∴0<f(x2-x1)<1
∴f(x2)<f(x1)
故f(x)在R上减函数
(Ⅱ)①a1=f(0)=1,f(an+1)==f(2+an)
由f(x)单调性知,an+1=an+2故{an}等差数列
∴an=2n-1
②bn=+
++
,则bn+1=
+
++
bn+1-bn=
+
-
=
+
-
=>0,{bn}是递增数列
当n≥2时,(bn)min=b2=+
=
+
=
∴>
(loga+1x-logax+1)
即loga+1x-logax+1<1⇒loga+1x<logax
而a>1,
∴x>1
故x的取值范围:(1,+∞)
已知函数f(x)=x3+bx2+cx的导函数的图象关于直线x=2对称。
(1)求b的值;
(2)若f(x)在x=t处取得极小值,记此极小值为g(t),求g(t)的定义域和值域。
正确答案
解:(1)f′(x)=3x2+2bx+c
因为函数f′(x)的图象关于直线x=2对称,
所以=2,于是b=-6。
(2)由(1)知,f(x)=x3-6x2+cx
f′(x)=3x2-12x+c=3(x-2)2+c-12
(i)当c≥12时,f′(x)≥0,此时f(x)无极值
(ii)当c<12时,f′(x)=0有两个互异实根x1,x2不妨设x1<x2,则x1<2<x2当x<x1时,f′(x)>0,f(x)在区间(-∞,x1)内为增函数;
当x1<x<x2时,f′(x)<0,f(x)在区间(x1,x2)内为减函数;
当x>x2时,f′(x)>0,f(x)在区间(x2,+∞)内为增函数
所以f(x)在x=x1处取极大值,在x=x2处取极小值
因此,当且仅当c<12时,函数f(x)在x=x2处存在唯一极小值,
所以t=x2>2
于是g(t)的定义域为(2,+∞)
由f′(t)=3t2-12t+c=0得c=-3t2+12t
于是g(t)=f(t)=t3-6t2+ct=-2t3+6t2,t∈(2,+∞)
当t>2时,g′(t)=-6t2+12t=6t(2-t)<0
所以函数g(t)在区间(2,+∞)内是减函数,
故g(t)的值域为(-∞,8)。
一辆列车沿直线轨道前进,从刹车开始到停车这段时间内,测的刹车后t秒内列车前进的距离为S=27t-0.45t2米,则列车刹车后 ______秒车停下来,期间列车前进了 ______米.
正确答案
∵刹车后t秒内列车前进的距离为S=27t-0.45t2米
∴S'(t)=27-0.9t,由瞬时速度v(t)=S'(t)=0得t=30(秒),
期间列车前进了S(30)=27×30-0.45×302=405(米).
故答案为:30,405
设二次函数f(x)=ax2+bx+c的导数为f'(x),f'(0)>0,对于任意的实数x恒有f(x)≥0,则的最小值是( )。
正确答案
0
已知函数f(x)=x(x-a)(x-b),点A(s,f(s)),B(t,f(t)),
(Ⅰ)若a=0,b=3,求函数f(x)在点(1,f(1))处的切线方程;
(Ⅱ)当a=0时,若不等式f(x)+x3lnx+x2≥0对任意的正实数x恒成立,求b的取值范围;
(Ⅲ)若0<a<b,函数f(x)在x=s和x=t处取得极值,且a+b<2,求证:直线OA与直线OB不可能垂直(O是坐标原点).
正确答案
解:(Ⅰ)f(x)=x3-3x2,f′(x)=3x2-6x,
∴k=-3,
又f(1)=-2,
∴所求切线方程为3x+y-1=0。
(Ⅱ)当a=0时,x2(x-b)+x3lnx+x2≥0,即b≤x+xlnx+1,
令g(x)=x+xlnx+l,g′(x)=lnx+2,
由g′(x)=0,得x=e-2,
由上表知g(x)的最小值为,
所以有。
(Ⅲ)假设,即
,
故(s-a)(s-b)(t-a)(t-b)=-1,即[st-(s+t)a+a2][st-(s+t)b+b2]=-1,
由s,t为f′(x)=3x2-2(a+b)x+ab=0的两根可得,,
从而有,
,
即,这与a+b<2
矛盾,
故直线OA与直线OB不可能垂直。
已知函数f(x)=x2+ax-(a+1)lnx(a<-1),
(Ⅰ)若函数f(x)在x=2处的切线与x轴平行,求a的值;
(Ⅱ)在(Ⅰ)的条件下,求出f(x)的极值;
(Ⅲ)若对任意的x∈[1,-a],有|x·f′(x)|≤2a2恒成立,求a的取值范围。
正确答案
解:(Ⅰ)f(x)的定义域为(0,+∞),
f′(x)=x+a-,
因为f(x)在x=2处的切线与x轴平行,则f′(2)=0,得a=-3;
(Ⅱ)由(Ⅰ)知f′(x)=,
则f(x)在(0,1)上单调递增,在(1,2)上单调递减,在(2,+∞)上单调递增,
则当x=1时,f(x)有极大值,
当x=2时,f(x)有极小值f(2)=-4+2ln2。
(Ⅲ)令g(x)=x·f′(x)=x2+ax-(a+1),x∈[1,-a],
依题意,x∈[1,-a]时,-2a2≤g(x)≤2a2恒成立;
即g(x)min≥-2a2且g(x)max≤2a2,而g(x)的对称轴为,
(ⅰ)当时,即当-2<a<-1时,
g(x)min=g(1)=0>-2a2成立,g(x)max=g(-a)=-a-1≤2a2也成立;
故-2<a<-1符合题意;
(ⅱ)当时,即a≤-2时,
由,解得
(舍),
g(x)max=g(-a)=-a-1≤2a2成立或g(x)max=g(1)=0≤2a2也成立,故a≤-2符合题意;
综合(ⅰ)(ⅱ)知a<-1都符合题意。
若f(x)=x3,f′(x0)=3,则x0的值为 ______.
正确答案
∵f(x)=x3
∴f′(x)=3x2则f′(x0)=3x02=1
解的x0=±1,
故答案为±1
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