- 导数及其应用
- 共31591题
已知数列{an}中,前n项和为Sn,点(an+1,Sn+1)在直线y=4x-2,其中n=1,2,3…,
(Ⅰ)设bn=an+1-2an,且a1=1,求证数列{bn}是等比数列;
(Ⅱ)令f(x)=b1x+b2x2+…+bnxn,求函数f(x)在点x=1处的导数f′(1)并比较f′(1)与6n2-3n的大小.
正确答案
(I)由已知点(an+1,Sn+1)在直线y=4x-2上.
∴Sn+1=4(an+1)-2.
即Sn+1=4an+2.(n=1,2,3,)
∴Sn+2=4an+1+2.
两式相减,得Sn+2-Sn+1=4an+1-4an.
即an+2=4an+1-4an.(3分)
an+2-2an+1=2(an+1-2an).
∵bn=an+1-2an,(n=1,2,3,)
∴bn+1=2bn.
由S2=a1+a2=4a1+2,a1=1.
解得a2=5,b1=a2-2a1=3.
∴数列{bn}是首项为3,公式为2的等比数列.(6分)
(II)由(I)知bn=3•2n-1,
∵f(x)=b1x+b2x2+…+bnxn,
∴f′(x)=b1+2b2x+…+nbnxn-1.
从而f′(1)=b1+2b2+…+nbn
=3+2•3•2+3•3•22+…+n•3•2n-1
=3(1+2•2+3•22+…+n•3•2n-1)(8分)
设Tn=1+2•2+3•22+…+n•2n-1,
2Tn=2+2•22+3•23+…+(n-1)•2n-1+n•2n.
两式相减,得-Tn=1+2+22+23+…+2n-1-n•2n
=-n•2n.
∴Tn=(n-1)•2n+1.
∴f′(1)=3(n-1)•2n+3.(11分)
由于f′(1)-(6n2-3n)=3[(n-1)•2n+1-2n2+n]
=3(n-1)[2n-(2n+1)].
设g(n)=f′(1)-(6n2-3n).
当n=1时,g(1)=0,∴f′(1)=6n2-3n;
当n=2时,g(2)=-3<0,∴f′(1)<6n2-3n;
当n≥3时,n-1>0,又2n=(1+1)n=Cn0+Cn1+…+Cnn-1+Cnn≥2n+2>2n+1,
∴(n-1)[2n-(2n+1)]>0,即g(n)>0,从而f′(1)>6n2-3n.(14分)
已知曲线y=上一点P(1,1),用导数的定义求在点P处的切线的斜率.
正确答案
=
=
=
=
=-2
已知函数
(Ⅰ)当时,求曲线
在点
处的切线方程;
(Ⅱ)求的单调区间;
(Ⅲ)若函数没有零点,求
的取值范围.
正确答案
(Ⅰ)切线方程为;
(Ⅱ)单调减区间为,单调增区间为
;
(Ⅲ)当时,
没有零点.
试题分析:(Ⅰ)应用导数的几何意义,在切点处的导函数值,等于在该点的切线的斜率,求得斜率, 利用直线方程的点斜式,求得曲线方程.
(Ⅱ)应用导数研究函数的单调性,遵循“求导数,求驻点,讨论各区间导数值的正负”.利用“表解法”形象直观,易以理解.解答此题,也可以通过解,分别确定函数的增区间、减区间.
(Ⅲ)由(Ⅱ)可知函数的单调区间及函数取得极值的情况.
注意讨论的不同取值情况
、
、
,根据函数的单调性即极值情况,确定
的取值范围.
试题解析:解:(Ⅰ)当时,
,
1分
,
3分
所以切线方程为 5分
(Ⅱ) 6分
当时,在
时
,所以
的单调增区间是
; 8分
当时,函数
与
在定义域上的情况如下:
10分
(Ⅲ)由(Ⅱ)可知
①当时,
是函数
的单调增区间,且有
,
,
所以,此时函数有零点,不符合题意; 11分
②当时,函数
在定义域
上没零点; 12分
③当时,
是函数
的极小值,也是函数
的最小值,
所以,当,即
时,函数
没有零点 13分
综上所述,当时,
没有零点. 14分
(本题满分12分)
已知函数,
为实数,
.
(Ⅰ)若在区间
上的最小值、最大值分别为
、1,求
、
的值;
(Ⅱ)在(Ⅰ)的条件下,求经过点且与曲线
相切的直线
的方程;
(Ⅲ)设函数,试判断函数
的极值点个数.
正确答案
(Ⅰ),
为所求. (Ⅱ)
或
.
(Ⅲ)当时,
,函数
为单调递增,极值点个数为0;
当时,此时方程
有两个不相等的实数根,根据极值点的定义,
可知函数有两个极值点.
本试题主要考查了导数在研究函数中的运用。
(1)因为函数,
为实数,
.求解导数。判定单调性和最值,结合
在区间
上的最小值、最大值分别为
、1得到参数
、
的值;
(2)在(Ⅰ)的条件下,先求解导数值,然后得到经过点且与曲线
相切的直线
的方程;
(Ⅲ)设函数,函数
的极值点个数就是分析单调性来得到结论。
解:(Ⅰ)由,得
,
.
∵,
,
∴ 当时,
,
递增;
当时,
,
递减.
∴ 在区间
上的最大值为
,∴
.……………………2分
又,
,∴
.
由题意得,即
,得
.
故,
为所求. ………………………………4分
(Ⅱ)解:由(1)得,
,点
在曲线
上.
⑴ 当切点为时,切线
的斜率
,
∴ 的方程为
,即
. ……………………5分
⑵当切点不是切点时,设切点为
,
切线的斜率
,
∴ 的方程为
.
又点在
上,∴
,
∴ ,
∴ ,
∴ ,即
,∴
.
∴ 切线的方程为
故所求切线的方程为
或
. ………………………………8分
(Ⅲ)解: .
∴
二次函数的判别式为
,
令,得:
令,得
………………………………10分
∵,
,
∴当时,
,函数
为单调递增,极值点个数为0;
当时,此时方程
有两个不相等的实数根,根据极值点的定义,
可知函数有两个极值点. ………………………………12分
曲线在点(1,-1)处的切线方程是 .
正确答案
略
曲线的切线的倾斜角的取值范围是________
正确答案
略
y=xlnx的导函数为 _____
正确答案
1+lnx
略
(本小题满分14分)
设函数在
上的导函数为
,
在
上的导函数为
,若在
上,
恒成立,则称函数
在
上为“凸函数”.已知
.
(1)若为区间
上的“凸函数”,试确定实数
的值;
(2)若当实数满足
时,函数
在
上总为“凸函数”,求
的最大值.
正确答案
解:由函数得,
…………3分
(Ⅰ) 若为区间
上的“凸函数”,则有
在区间
上恒成立,由二次函数的图像,当且仅当
,
即. …………………………………………………7分
(Ⅱ)当时,
恒成立
当
时,
恒成立.…………………8分
当时,
显然成立。 ………………………9分
当,
∵的最小值是
.
∴.
从而解得 ……………………………………11分
当,
∵的最大值是
,∴
,
从而解得. ……………………………13分
综上可得,从而
……………14分
略
已知函数(
为常数)图象上
处的切线与直线
的夹角为45°,则点
的横坐标为 .
正确答案
0或
由已知可得切线的斜率为0,所以,函数在此处的导数等于0.
解:由(x)=6x2-x=0,
得x=0或.
故答案x=0或.
如图,点A、B、C都在函数y=的图像上,它们的横坐标分别是a、a+1、a+2
又A、B、C在x轴上的射影分别是A′、B′、C′,记△AB′C的面积为f(a),△A′BC′的面积为g(a).
(1)求函数f(a)和g(a)的表达式;
(2)比较f(a)与g(a)的大小,并证明你的结论.
正确答案
(1) f(a) =(
),g(a)=
(2) f(a)<g(a)
(1)连结AA′、BB′、CC′,
则f(a)=S△AB′C=S梯形AA′C′C-S△AA′B′-S△CC′B
=(A′A+C′C)=
(
),
g(a)=S△A′BC′=A′C′·B′B=B′B=
。
∴f(a)<g(a).
点P的曲线y=x3x+上移动,在点P处的切线的倾斜角为α,则α的取值范围是_________.
正确答案
试题分析:根据导数的几何意义,,所以倾斜角
设数列满足
,且对任意
,函数
满足
,若
,则数列
的前
项和
为 .
正确答案
试题分析:由函数
满足
可得.
.所以数列
为等差数列.又
.所以可得公差为1.所以通项为
.所以
.所以数列
的前
项和
为
.
已知函数,
,函数
的图象在点
处的切线平行于
轴.
(1)确定与
的关系;
(2)试讨论函数的单调性;
(3)证明:对任意,都有
成立。
正确答案
(1)(2)当
时,函数
在(0,1)上单调递增,在
单调递减;当
时,函数
在
单调递增,在
单调递减;在
上单调递增;当
时,函数
在
上单调递增,当
时,函数
在
上单调递增,在
单调递减;在
上单调递增(3)见解析
(1)依题意得,则
由函数的图象在点
处的切线平行于
轴得:
∴
-------------------------------------3分
(2)由(1)得----------4分
∵函数的定义域为
∴当时,
在
上恒成立,
由得
,由
得
,
即函数在(0,1)上单调递增,在
单调递减;----------------5分
当时,令
得
或
,
若,即
时,由
得
或
,由
得
,
即函数在
,
上单调递增,在
单调递减;---------6分
若,即
时,由
得
或
,由
得
,
即函数在
,
上单调递增,在
单调递减;------------7分
若,即
时,在
上恒有
,
即函数在
上单调递增, -----------------8分
综上得:当时,函数
在(0,1)上单调递增,在
单调递减;
当时,函数
在
单调递增,在
单调递减;在
上单调递增;
当时,函数
在
上单调递增,
当时,函数
在
上单调递增,在
单调递减;在
上单调递增.
(3)证法一:由(2)知当时,函数
在
单调递增,
,即
,------------11分
令,则
,-------------------------------------12分
即--------14分
证法二:构造数列,使其前
项和
,
则当时,
,-------11分
显然也满足该式,
故只需证-------------------12分
令,即证
,记
,
则,
在
上单调递增,故
,
∴成立,
即. -14分
将一个边长分别为a、b(0的取值范围是________.
正确答案
设减去的正方形边长为x,其外接球直径的平方R2=(a-2x)2+(b-2x)2+x2,由R′=0,∴x=(a+b).∵a
,∴0<
(a+b)<
,∴1<
<
.
曲线在点
处的切线方程是____________.
正确答案
x-y+1=0
试题分析:函数y=ln(x+2)的导数为.所以
.所以过点P的直线为y=x+1.即x-y+1=0.本题是一体常见的基础题.过曲线上点作曲线的切线.
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