- 导数及其应用
- 共31591题
已知函数f(x)=x3+ax2-9x+b的图象过点P(0,2),且f′(1)=0.
(1)求函数y=f(x)的解析式;
(2)求函数y=f(x)的单调区间.
正确答案
解:(1)由函数的图象经过点(0,2)可知,b=2,…(2分)
又f‘(x)=3x2+2ax-9,…(4分)
且f′(1)=0得a=3…(6分)
∴f(x)=x3+3x2-9x+2…(7分)
(2)f′(x)=3x2+6x-9=3(x2+2x-3)=3(x+3)(x-1)
令f′(x)>0,则3(x+3)(x-1)>0,解得x<-3或x>1…(9分)
令f′(x)<0,则3(x+3)(x-1)<0,解得-3<x<1…(11分)
∴函数y=f(x)的单调递增区间为(-∞,-3)和(1,+∞)
函数y=f(x)的单调递减区间为(-3,1)…(12分)
解析
解:(1)由函数的图象经过点(0,2)可知,b=2,…(2分)
又f‘(x)=3x2+2ax-9,…(4分)
且f′(1)=0得a=3…(6分)
∴f(x)=x3+3x2-9x+2…(7分)
(2)f′(x)=3x2+6x-9=3(x2+2x-3)=3(x+3)(x-1)
令f′(x)>0,则3(x+3)(x-1)>0,解得x<-3或x>1…(9分)
令f′(x)<0,则3(x+3)(x-1)<0,解得-3<x<1…(11分)
∴函数y=f(x)的单调递增区间为(-∞,-3)和(1,+∞)
函数y=f(x)的单调递减区间为(-3,1)…(12分)
求函数f(x)=x3-x2-8x+1(-6≤x≤6)的单调区间、极值.
正确答案
解:∵f(x)=x3-x2-8x+1,
∴f′(x)=x2-2x-8,令f′(x)=0,得x=-2或x=4.
当x∈(-6,-2)时,f′(x)>0;
当x∈(-2,4)时,f′(x)<0;
当x∈(4,6)时,f′(x)>0.
∴f(x)的递增区间为[-6,-2),(4,6],递减区间为[-2,4].
当x=-2时,f(x)取得极大值f(-2)=;
当x=4时,f(x)取得极小值f(4)=-.
解析
解:∵f(x)=x3-x2-8x+1,
∴f′(x)=x2-2x-8,令f′(x)=0,得x=-2或x=4.
当x∈(-6,-2)时,f′(x)>0;
当x∈(-2,4)时,f′(x)<0;
当x∈(4,6)时,f′(x)>0.
∴f(x)的递增区间为[-6,-2),(4,6],递减区间为[-2,4].
当x=-2时,f(x)取得极大值f(-2)=;
当x=4时,f(x)取得极小值f(4)=-.
已知函数f(x)=x•lnx,g(x)=ax3-.
(1)求f(x)的单调增区间和最小值;
(2)若函数y=f(x)与函数y=g(x)在交点处存在公共切线,求实数a的值;
(3)若x∈(0,e2]时,函数y=f(x)的图象恰好位于两条平行直线l1:y=kx;l2:y=kx+m之间,当l1与l2间的距离最小时,求实数m的值.
正确答案
解:(1)因为f‘(x)=lnx+1,由f'(x)>0,得,
所以f(x)的单调增区间为,
又当时,f'(x)<0,则f(x)在
上单调减,
当时,f'(x)>0,则f(x)在
上单调增,
所以f(x)的最小值为.
(2)因为f'(x)=lnx+1,,
设公切点处的横坐标为x°,
则与f(x)相切的直线方程为:y=(lnx°+1)x-x°,
与g(x)相切的直线方程为:,
所以,
解之得,
由(1)知,所以
.
(3)若直线l1过(e2,2e2),则k=2,此时有lnx°+1=2(x°为切点处的横坐标),
所以x°=e,m=-e,
当k>2时,有l2:y=(lnx°+1)x-x°,l1:y=(lnx°+1)x,且x°>2,
所以两平行线间的距离,
令h(x)=xlnx-(lnx°+1)x+x°,因为h'(x)=lnx+1-lnx°-1=lnx-lnx°,
所以当x<x°时,h'(x)<0,则h(x)在(0,x°)上单调减;
当x>x°时,h'(x)>0,则h(x)在上单调增,
所以h(x)有最小值h(x°)=0,即函数f(x)的图象均在l2的上方,
令,
则,
所以当x>x°时,t(x)>t(x°),
所以当d最小时,x°=e,m=-e.
解析
解:(1)因为f‘(x)=lnx+1,由f'(x)>0,得,
所以f(x)的单调增区间为,
又当时,f'(x)<0,则f(x)在
上单调减,
当时,f'(x)>0,则f(x)在
上单调增,
所以f(x)的最小值为.
(2)因为f'(x)=lnx+1,,
设公切点处的横坐标为x°,
则与f(x)相切的直线方程为:y=(lnx°+1)x-x°,
与g(x)相切的直线方程为:,
所以,
解之得,
由(1)知,所以
.
(3)若直线l1过(e2,2e2),则k=2,此时有lnx°+1=2(x°为切点处的横坐标),
所以x°=e,m=-e,
当k>2时,有l2:y=(lnx°+1)x-x°,l1:y=(lnx°+1)x,且x°>2,
所以两平行线间的距离,
令h(x)=xlnx-(lnx°+1)x+x°,因为h'(x)=lnx+1-lnx°-1=lnx-lnx°,
所以当x<x°时,h'(x)<0,则h(x)在(0,x°)上单调减;
当x>x°时,h'(x)>0,则h(x)在上单调增,
所以h(x)有最小值h(x°)=0,即函数f(x)的图象均在l2的上方,
令,
则,
所以当x>x°时,t(x)>t(x°),
所以当d最小时,x°=e,m=-e.
已知函数f(x)=x3+x2-3a2x-2a-25
(1)若函数f(x)在(-1,1)上单调递减,求实数a的取值范围;
(2)若a>0,当0≤x≤3时f(x)≤x2+a恒成立,求实数a的取值范围.
正确答案
解:(1)由题意得f′(x)=3x2+2x-3a2≤0对x∈[-1,1]恒成立,
∴,解得:a≤-
或a≥
,
(2)由题意得x3-3a2x-3a-25≤0对x∈[0,3]恒成立,
令h(x)=x3-3a2x-3a-25,
则h′(x)=3(x+a)(x-a),
∴h(x)在[0,a]递减,在[a,+∞)递增,
当a≥3时,h(0)=-3a-25≤0,满足题意,
当0<a<3时,,
解得:≤a≤3,
综上:a≥.
解析
解:(1)由题意得f′(x)=3x2+2x-3a2≤0对x∈[-1,1]恒成立,
∴,解得:a≤-
或a≥
,
(2)由题意得x3-3a2x-3a-25≤0对x∈[0,3]恒成立,
令h(x)=x3-3a2x-3a-25,
则h′(x)=3(x+a)(x-a),
∴h(x)在[0,a]递减,在[a,+∞)递增,
当a≥3时,h(0)=-3a-25≤0,满足题意,
当0<a<3时,,
解得:≤a≤3,
综上:a≥.
已知函数f(x)=alnx-x+,g(x)=x2+x-b.y=f(x)图象恒过定点P,且P点既在y=g(x)图象上,又在y=f(x)的导函数的图象上.
(Ⅰ)求a、b的值;
(Ⅱ)设h(x)=,求证:当x>0且x≠1时,h(x)<0;
(Ⅲ)求证:1+(n≥2且n∈N*).
正确答案
解:(Ⅰ)∵,
∴f(x)恒过(1,0),
∴p(1,0),g(1)=0,
∴b=2;
∵,f‘(1)=0,
∴a=2,即a=2,b=2.
(Ⅱ)证:,
即证x>0且x≠1时,f(x),g(x)异号
∵g(x)=x2+x-2=(x-1)(x+2)
∴当x>1时,g(x)>0
∵
∴f(x)在(1,+∞)单调递减,又f(1)=0
∴f(x)<f(1)=0,
∴
∵当0<x<1时,g(x)<0
∴
∴f(x)>f(1)=0,
∴
综上得证.
(Ⅲ)∵令
(n≥2),
∴,
∴
…
∴,
∴.
解析
解:(Ⅰ)∵,
∴f(x)恒过(1,0),
∴p(1,0),g(1)=0,
∴b=2;
∵,f‘(1)=0,
∴a=2,即a=2,b=2.
(Ⅱ)证:,
即证x>0且x≠1时,f(x),g(x)异号
∵g(x)=x2+x-2=(x-1)(x+2)
∴当x>1时,g(x)>0
∵
∴f(x)在(1,+∞)单调递减,又f(1)=0
∴f(x)<f(1)=0,
∴
∵当0<x<1时,g(x)<0
∴
∴f(x)>f(1)=0,
∴
综上得证.
(Ⅲ)∵令
(n≥2),
∴,
∴
…
∴,
∴.
已知函数y=f(x)(x∈R)的图象如图所示,则xf′(x)<0的解集为( )
正确答案
解析
解:∵由图象知函数f(x)在和(2,+∞)上单调递增,∴f′(x)>0,
在上单调递减,∴f′(x)<0,
∴xf′(x)<0的解集为,
故选:B.
函数y=x3-3x2+bx+c的图象如图所示,且与直线y=0在原点相切.
(1)求b、c的值;
(2)求函数的极小值;
(3)求函数的递减区间.
正确答案
解:(1)函数的图象经过(0,0)点,
∴c=0.
又图象与x轴相切于(0,0)点,
y‘=3x2-6x+b,
∴0=3×02-6×0+b,
解得b=0.
(2)y=x3-3x2,
y'=3x2-6x,
当x<2时,y'<0;当x>2时,y'>0.
则当x=2时,函数有极小值-4.
(3)y'=3x2-6x<0,
解得0<x<2,
∴递减区间是(0,2).
解析
解:(1)函数的图象经过(0,0)点,
∴c=0.
又图象与x轴相切于(0,0)点,
y‘=3x2-6x+b,
∴0=3×02-6×0+b,
解得b=0.
(2)y=x3-3x2,
y'=3x2-6x,
当x<2时,y'<0;当x>2时,y'>0.
则当x=2时,函数有极小值-4.
(3)y'=3x2-6x<0,
解得0<x<2,
∴递减区间是(0,2).
已知函数,
且f(2)<2.
(Ⅰ)求a,b的值;
(Ⅱ)判断并证明函数y=f(x)在区间(-1,+∞)上的单调性.
正确答案
解:(Ⅰ)∵,
,
由,
∴,
又∵a,b∈N*,
∴b=1,a=1;
(Ⅱ)由(1)得,
函数在(-1,+∞)单调递增.
证明:任取x1,x2且-1<x1<x2,
=,
∵-1<x1<x2,
∴,
∴,
即f(x1)<f(x2),
故函数在(-1,+∞)上单调递增.
解析
解:(Ⅰ)∵,
,
由,
∴,
又∵a,b∈N*,
∴b=1,a=1;
(Ⅱ)由(1)得,
函数在(-1,+∞)单调递增.
证明:任取x1,x2且-1<x1<x2,
=,
∵-1<x1<x2,
∴,
∴,
即f(x1)<f(x2),
故函数在(-1,+∞)上单调递增.
如图所示是y=f(x)的导数图象,则正确的判断是( )
①f(x)在(-3,1)上是增函数;②x=-1是f(x)的极小值点;
③f(x)在(2,4)上是减函数,在(-1,2)上是增函数;④x=2是f(x)的极小值点.
正确答案
解析
解:由图象得:f(x)在(-3,-1)递减,在(-1,2)递增,在(2,4)递减,(4,+∞)递增,
∴x=-1是f(x)的极小值点,x=2是f(x)的极大值点,
故②③正确,
故选:B.
已知函数f(x)=lnx-mx+(m∈R)
(Ⅰ)当m≤时,讨论f(x)的单调性;
(Ⅱ)设g(x)=x2-2x+n,当m=时,若对任意x1∈(0,2),存在x2∈[1,2],使f(x1)≥g(x2),求实数n的取值范围.
正确答案
解:(Ⅰ)f′(x)=-m+
=
,
令h(x)=-mx2+x+m-1(x∈(0,+∞))
当m=0时,h(x)=x-1,令h(x)>0,x>1,h(x)<0,0<x<1
∴f(x)在(0,1)上是减函数,f(x)在(1,+∞)上是增函数
当m≠0时,h(x)=-m(x-1)[x-(-1)],
当m<0时,-1<0<1,f(x)在(0,1)上是减函数,f(x)在(1,+∞)上是增函数
0<m≤时,0<1<
-1,f(x)在(0,1),(
-1,+∞)上是减函数,f(x)在(1,
-1)上是增函数;
(Ⅱ)当m=时,f(x)在(0,1)上是减函数,f(x)在(1,2)上是增函数
∴对任意x1∈(0,2),f(x1)≥f(1)=,又已知存在x2∈[1,2],使f(x1)≥g(x2),
所以g(x2)≤,x2∈[1,2],
即存在x2∈[1,2]使g(x)=x2-2x+n≤ 即n-1≤
,解得n≤
.
解析
解:(Ⅰ)f′(x)=-m+
=
,
令h(x)=-mx2+x+m-1(x∈(0,+∞))
当m=0时,h(x)=x-1,令h(x)>0,x>1,h(x)<0,0<x<1
∴f(x)在(0,1)上是减函数,f(x)在(1,+∞)上是增函数
当m≠0时,h(x)=-m(x-1)[x-(-1)],
当m<0时,-1<0<1,f(x)在(0,1)上是减函数,f(x)在(1,+∞)上是增函数
0<m≤时,0<1<
-1,f(x)在(0,1),(
-1,+∞)上是减函数,f(x)在(1,
-1)上是增函数;
(Ⅱ)当m=时,f(x)在(0,1)上是减函数,f(x)在(1,2)上是增函数
∴对任意x1∈(0,2),f(x1)≥f(1)=,又已知存在x2∈[1,2],使f(x1)≥g(x2),
所以g(x2)≤,x2∈[1,2],
即存在x2∈[1,2]使g(x)=x2-2x+n≤ 即n-1≤
,解得n≤
.
若函数y=x3-ax2+4在区间(0,2)内是单调递减函数,则实数a的取值范围是( )
正确答案
解析
解解:∵函数f(x)=x3-ax2+4在(0,2)内单调递减,
∴f′(x)=3x2-2ax≤0在(0,2)内恒成立,
即 a≥x在(0,2)内恒成立,
∵x<3
∴a≥3,
故选A
函数f(x)=mx|x-a|-|x|+1
(1)若m=1,a=0,试讨论函数f(x)的单调性;
(2)若a=1,试讨论f(x)的零点的个数.
正确答案
解:(1)若m=1,a=0,
则f(x)=x|x|-|x|+1,
①x≥0时,f(x)=x2-x+1,
对称轴x=,开口向上,
∴f(x)在[0,)递减,在(
,+∞)递增;
②x<0时,f(x)=-x2+x+1,
对称轴x=-,开口向下,
∴f(x)在(-∞,0)递增;
综上:f(x)在(-∞,0)递增,在[0,)递减,在(
,+∞)递增.
(2)a=1时,f(x)=mx|x-1|-|x|+1,
①x<0时,f(x)=mx(1-x)+x+1=-mx2+(m+1)x+1,
△=(m+1)2+4m=m2+6m+1,
令m2+6m+1=0,解得:m=-3±2,
当m<-3-2或x>-3+2
时,△>0,有2个零点,
当-3-2<m<-3+2
时,△<0,没有零点,
当m=-3±2时,△=0,有1个零点;
②0≤x≤1时,f(x)=mx(1-x)-x+1=-mx2+(m-1)x+1,
△=(m+1)2≥0,
m=-1时,函数有1个零点,m≠-1时,有2个零点;
③x>1时,f(x)=mx(x-1)-x+1=mx2-(m+1)x+1,
△=(m-1)2≥0,
m=1时,函数有1个零点,m≠1时,函数有2个零点.
解析
解:(1)若m=1,a=0,
则f(x)=x|x|-|x|+1,
①x≥0时,f(x)=x2-x+1,
对称轴x=,开口向上,
∴f(x)在[0,)递减,在(
,+∞)递增;
②x<0时,f(x)=-x2+x+1,
对称轴x=-,开口向下,
∴f(x)在(-∞,0)递增;
综上:f(x)在(-∞,0)递增,在[0,)递减,在(
,+∞)递增.
(2)a=1时,f(x)=mx|x-1|-|x|+1,
①x<0时,f(x)=mx(1-x)+x+1=-mx2+(m+1)x+1,
△=(m+1)2+4m=m2+6m+1,
令m2+6m+1=0,解得:m=-3±2,
当m<-3-2或x>-3+2
时,△>0,有2个零点,
当-3-2<m<-3+2
时,△<0,没有零点,
当m=-3±2时,△=0,有1个零点;
②0≤x≤1时,f(x)=mx(1-x)-x+1=-mx2+(m-1)x+1,
△=(m+1)2≥0,
m=-1时,函数有1个零点,m≠-1时,有2个零点;
③x>1时,f(x)=mx(x-1)-x+1=mx2-(m+1)x+1,
△=(m-1)2≥0,
m=1时,函数有1个零点,m≠1时,函数有2个零点.
(2011春•于都县校级期末)如图是函数y=f(x)的导函数y=f′(x)的图象,则下面判断正确的是( )
正确答案
解析
解:由图象知当-<x<2或x>4时,f′(x)>0,函数为增函数,
当-3<x<-或2<x<4时,f′(x)<0,函数为减函数,
则当x=-或x=4函数取得极小值,在x=2时函数取得极大值,
故ABD错误,正确的是C,
故选:C
定义在R上的函数,若x1<x2,且x1+x2>3,则有( )
正确答案
解析
解:∵,
∴x>时,f‘(x)>0;x<
时,f'(x)<0,
即函数在(,+∞)上单调递增,在(-∞,
)上单调递减,
∵x1+x2>3,∴x1>3-x2,
∵x1<x2,∴x2>,
∴>x1>3-x2,
∴f(x1)<f(3-x2),
∵f(3-x2)=f(x2),
∴f(x1)<f(x2)
故选B.
已知函数g(x)=ax3+bx2+cx(a∈R且a≠0),g(-1)=0,且g(x)的导函数f(x)满足以f(0)f(1)≤0.若方程f(x)=0有两个实根,则的取值范围为( )
正确答案
解析
解:由题意得:f(x)=3ax2+2bx+c,
∵g(-1)=0,∴c=-a+b,
∵方程3ax2+2bx+c=0有两个实根,
∴△=4b2-12ac≥0,
即4b2-12a(b-a)≥0,b2-3ab+3a2≥0,它恒成立,
∵f(0)•f(1)≤0,f(0)=c=-a+b,f(1)=3a+2b+c=2a+3b,
∴(-a+b)(2a+3b)≤0,
即3(-1)(
+
)≤0,所以-
≤
≤1,
故选C.
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