- 导数及其应用
- 共31591题
(2015秋•余姚市校级月考)(1)已知i是虚数单位,求复数z=的虚部.
(2)设函数f(x)=ax3+2ax2+(1-2a)x,a,b∈R,a≠0,求f(x)的单调递增区间.
正确答案
解:(1)复数z==
=
=
的虚部为
.
(2)f′(x)=ax2+4ax+(1-2a).(a≠0)
△=16a2-4a(1-2a)=24a(a-),
当△≤0时,即,f′(x)≥0,∴f(x)在R上单调递增,因此其单调递增区间为R.
当△>0时,即或a<0,令f′(x)=0,解得x1=
,x2=
.
f′(x)=a(x-x1)(x-x2).
当a时,x2>x1,令f′(x)>0,解得x>x2或x<x1,
∴f(x)的单调递增区间为(-∞,x1),(x2,+∞).
当a<0时,x1>x2,令f′(x)>0,解得x>x1或x<x2,
∴f(x)的单调递增区间为(-∞,x2),(x1,+∞).
综上可得:
当,函数f(x0单调递增区间为R.
当a时,f(x)的单调递增区间为(-∞,x1),(x2,+∞).
当a<0时,f(x)的单调递增区间为(-∞,x2),(x1,+∞).
解析
解:(1)复数z==
=
=
的虚部为
.
(2)f′(x)=ax2+4ax+(1-2a).(a≠0)
△=16a2-4a(1-2a)=24a(a-),
当△≤0时,即,f′(x)≥0,∴f(x)在R上单调递增,因此其单调递增区间为R.
当△>0时,即或a<0,令f′(x)=0,解得x1=
,x2=
.
f′(x)=a(x-x1)(x-x2).
当a时,x2>x1,令f′(x)>0,解得x>x2或x<x1,
∴f(x)的单调递增区间为(-∞,x1),(x2,+∞).
当a<0时,x1>x2,令f′(x)>0,解得x>x1或x<x2,
∴f(x)的单调递增区间为(-∞,x2),(x1,+∞).
综上可得:
当,函数f(x0单调递增区间为R.
当a时,f(x)的单调递增区间为(-∞,x1),(x2,+∞).
当a<0时,f(x)的单调递增区间为(-∞,x2),(x1,+∞).
若指数函数f(x)=ax(a>0,a≠1)图象上的任意一点P(x0,y0)处的导数都大于零,则函数y=的图象的大致形状是( )
正确答案
解析
解:∵f′(x)=axlna>0,
∴a>1,
∴y==
,
由指数函数的性质可知,函数y=的图象的大致形状为C.
故选C.
已知函数f(x)=xlnx,g(x)=-x2+
x-
(Ⅰ)求f(x)在[t,t+1](0<t<)上的最小值;
(Ⅱ)在函数f(x)与g(x)的公共定义域内f(x)的图象在g(x)图象的上方,求实数a的范围;
(Ⅲ)a=2时,曲线h(x)=-2g(x)的图象上是否存在两点A,B,使
∥m(设线段AB的中点横坐标为x0,函数h(x)在x=x0处的切线的方向向量为m)?若存在,求出直线AB的方程,若不存在,请说明理由.
正确答案
解:(Ⅰ)f′(x)=lnx+1;
则当x∈(0,)时,f′(x)<0,当x∈(
,+∞)时,f′(x)>0,
f(x)在(0,)上单调递减,在(
,+∞)上单调递增;
又∵0<t<,
∴fmin(x)=f()=-
;
(Ⅱ)函数f(x)与g(x)的公共定义域为(0,+∞);
由题意知,x∈(0,+∞)时,f(x)-g(x)>0恒成立;
即xlnx+x2-
x+
>0恒成立,
即a<2lnx+x+,
记m(x)=2lnx+x+,
则m′(x)=;
故m(x)在(0,1)上为减函数,在(1,+∞)上为增函数;
故mmin(x)=m(1)=4;
故a<4;
(Ⅲ)a=2时,h(x)=-2g(x)=lnx+x2-2x+3,
若存在两点A(x1,y1),B(x2,y2),(0<x1<x2)满足题意,
即h′(x0)=,
即+x1+x2-2=
+x1+x2-2;
故=
;
设=z,则0<z<1;
上式可化为lnz=;
令y=lnz-,
则y′=-
=
>0;
故y在(0,1]上是增函数,ymax=0;
∴lnz-<0;
故lnz=不成立;
∴不存在满足题意的两点A,B.
解析
解:(Ⅰ)f′(x)=lnx+1;
则当x∈(0,)时,f′(x)<0,当x∈(
,+∞)时,f′(x)>0,
f(x)在(0,)上单调递减,在(
,+∞)上单调递增;
又∵0<t<,
∴fmin(x)=f()=-
;
(Ⅱ)函数f(x)与g(x)的公共定义域为(0,+∞);
由题意知,x∈(0,+∞)时,f(x)-g(x)>0恒成立;
即xlnx+x2-
x+
>0恒成立,
即a<2lnx+x+,
记m(x)=2lnx+x+,
则m′(x)=;
故m(x)在(0,1)上为减函数,在(1,+∞)上为增函数;
故mmin(x)=m(1)=4;
故a<4;
(Ⅲ)a=2时,h(x)=-2g(x)=lnx+x2-2x+3,
若存在两点A(x1,y1),B(x2,y2),(0<x1<x2)满足题意,
即h′(x0)=,
即+x1+x2-2=
+x1+x2-2;
故=
;
设=z,则0<z<1;
上式可化为lnz=;
令y=lnz-,
则y′=-
=
>0;
故y在(0,1]上是增函数,ymax=0;
∴lnz-<0;
故lnz=不成立;
∴不存在满足题意的两点A,B.
已知函数f(x)=x-+alnx-1在其定义域上为增函数
(1)求a的取值范围;
(2)当a≥-2时,试给出零点所在的一个闭区间.
正确答案
解:(1)f(x)=x-+alnx-1(x>0)的导数为
f′(x)=1+=
,
由于f(x)在其定义域(0,+∞)上为增函数,
则f′(x)≥0在(0,+∞)上恒成立,
即有x2+1+ax≥0在(0,+∞)上恒成立,
即a≥-(x+)max,
由于x+≥2,即有-(x+
)≤-2,
当且仅当x=1取得最大值-2.
则a≥-2;
(2)由(1)可得,当a≥-2时,f(x)在x>0上递增,
由于f(1)=-1<0,
f(5)=5-+aln5-1
=+aln5≥
-2ln5>0,
由零点存在定理可得,
当a≥-2时,函数f(x)的零点所在的一个区间为[1,5].
解析
解:(1)f(x)=x-+alnx-1(x>0)的导数为
f′(x)=1+=
,
由于f(x)在其定义域(0,+∞)上为增函数,
则f′(x)≥0在(0,+∞)上恒成立,
即有x2+1+ax≥0在(0,+∞)上恒成立,
即a≥-(x+)max,
由于x+≥2,即有-(x+
)≤-2,
当且仅当x=1取得最大值-2.
则a≥-2;
(2)由(1)可得,当a≥-2时,f(x)在x>0上递增,
由于f(1)=-1<0,
f(5)=5-+aln5-1
=+aln5≥
-2ln5>0,
由零点存在定理可得,
当a≥-2时,函数f(x)的零点所在的一个区间为[1,5].
已知函数f(x)=lnx-ax(a∈R).
(Ⅰ) 求函数f(x)的单调区间;
(Ⅱ) 当a>0时,求函数f(x)在[1,2]上最小值.
正确答案
解:(Ⅰ)函数的定义域是(0,+∞)
∵f(x)=lnx-ax
∴f′(x)=-a
当a≤0时,f′(x)>0,函数在定义域上是增函数;
当a>0时,令导数为0解得x=,
当x>时,导数为负,函数在(
,+∞)上是减函数,
当x<时,导数为正,函数在(0,
)上是增函数
(Ⅱ)由(Ⅰ)的结论知
当[1,2]⊆[,+∞)时,即a≥1时,函数函数f(x)在[1,2]上是减函数,故最小值为f(2)=ln2-2a
当[1,2]⊆(0,]时,即0<a<
时,函数函数f(x)在[1,2]上是增函数,故最小值为f(1)=-a
当∈[1,2]时,函数f(x)在[1,
]上是增函数,在[
,2]上是减函数,故最小值为min{f(1),f(2)}
解析
解:(Ⅰ)函数的定义域是(0,+∞)
∵f(x)=lnx-ax
∴f′(x)=-a
当a≤0时,f′(x)>0,函数在定义域上是增函数;
当a>0时,令导数为0解得x=,
当x>时,导数为负,函数在(
,+∞)上是减函数,
当x<时,导数为正,函数在(0,
)上是增函数
(Ⅱ)由(Ⅰ)的结论知
当[1,2]⊆[,+∞)时,即a≥1时,函数函数f(x)在[1,2]上是减函数,故最小值为f(2)=ln2-2a
当[1,2]⊆(0,]时,即0<a<
时,函数函数f(x)在[1,2]上是增函数,故最小值为f(1)=-a
当∈[1,2]时,函数f(x)在[1,
]上是增函数,在[
,2]上是减函数,故最小值为min{f(1),f(2)}
己知函数f(x)=(a+1)lnx+x-,其中a∈R.
(I)求f(x)的单调区间;
(Ⅱ)若在[1,e]上存在x0,使得f(x0)<0成立,求a的取值范围.
正确答案
解:(Ⅰ)函数f(x)的定义域是(0,+∞),
f′(x)=+1+
=
,
①a≥0时,f′(x)>0在(0,+∞)恒成立,
∴f(x)在(0,+∞)递增;
②a<0时,令f′(x)>0,解得:x>-a,令f′(x)<0,解得:x<-a,
∴f(x)在(0,-a)递减,在(-a,+∞)递增;
(Ⅱ)①由(Ⅰ)得:-a≤1即a≥-1时:f(x)在[1,e]递增,
若在[1,e]上存在x0,使得f(x0)<0成立,
只需f(1)=1-a<0即可,解得:a>1;
②若1<-a<e即-e<a<-1时:
f(x)在[1,-a)递减,在(-a,e]递增,
若在[1,e]上存在x0,使得f(x0)<0成立,
只需f(-a)<0即可,
即(a+1)ln(-a)+(-a)+1<0,
即ln(-a)>1-,
而1<-a<e,则0<ln(-a)<1,1->1,
∴ln(-a)>1-,无解;
③若-a≥e,即a≤-e时:f(x)在[1,e]递减,
若在[1,e]上存在x0,使得f(x0)<0成立,
只需f(e)<0即可,
即(a+1)+e-<0,解得:a<-
;
综上:a>1或a<-.
解析
解:(Ⅰ)函数f(x)的定义域是(0,+∞),
f′(x)=+1+
=
,
①a≥0时,f′(x)>0在(0,+∞)恒成立,
∴f(x)在(0,+∞)递增;
②a<0时,令f′(x)>0,解得:x>-a,令f′(x)<0,解得:x<-a,
∴f(x)在(0,-a)递减,在(-a,+∞)递增;
(Ⅱ)①由(Ⅰ)得:-a≤1即a≥-1时:f(x)在[1,e]递增,
若在[1,e]上存在x0,使得f(x0)<0成立,
只需f(1)=1-a<0即可,解得:a>1;
②若1<-a<e即-e<a<-1时:
f(x)在[1,-a)递减,在(-a,e]递增,
若在[1,e]上存在x0,使得f(x0)<0成立,
只需f(-a)<0即可,
即(a+1)ln(-a)+(-a)+1<0,
即ln(-a)>1-,
而1<-a<e,则0<ln(-a)<1,1->1,
∴ln(-a)>1-,无解;
③若-a≥e,即a≤-e时:f(x)在[1,e]递减,
若在[1,e]上存在x0,使得f(x0)<0成立,
只需f(e)<0即可,
即(a+1)+e-<0,解得:a<-
;
综上:a>1或a<-.
已知:a≠0,f(x)=x3+ax2-a2x-1,g(x)=ax2-x-1
(1)若a<0时,求y=f(x)的单调区间;
(2)若y=f(x)与y=g(x)在区间上是增函数,求a的范围;
(3) 若y=f(x)与y=g(x)的图象有三个不同的交点,记y=g(x)在区间[0,]上的最小值为h(a),求h(a).
正确答案
解:(1)f‘(x)=3x2+2ax-a2=0
解得:x=或-a
当x∈(-∞,)或(-a,+∞)时,f'(x)>0,
则f(x)的增区间为(-∞,),(-a,+∞)
当x∈时,f'(x)<0,
∴减区间为(4分)
(2)当a<0时,则有
得a∈(-∞,-1](7分)
当a>0时,则有
得(10分)
所以
(3)由x3+ax2-a2x-1=ax2-x-1得x(x2-a2+1)=0有三个解,
所以a>1或a<-1 (12分)得(16分)
解析
解:(1)f‘(x)=3x2+2ax-a2=0
解得:x=或-a
当x∈(-∞,)或(-a,+∞)时,f'(x)>0,
则f(x)的增区间为(-∞,),(-a,+∞)
当x∈时,f'(x)<0,
∴减区间为(4分)
(2)当a<0时,则有
得a∈(-∞,-1](7分)
当a>0时,则有
得(10分)
所以
(3)由x3+ax2-a2x-1=ax2-x-1得x(x2-a2+1)=0有三个解,
所以a>1或a<-1 (12分)得(16分)
设函数f(x)=-x3+bx(b为常数),若方程f(x)=0的根都在区间[-2,2]内,且函数f(x)在区间(0,1)上单调递增,则b的取值范围是______.
正确答案
[3,4]
解析
解:∵函数f(x)=-x3+bx(b为常数),
∴f(x)=x(-x2+b)=0的三个根都在区间[-2,2]内,
∴,
b≤4
函数f(x)在区间(0,1)上单调递增,
∴f′(x)=-3x2+b>0在区间(0,1)上恒成立,
∴b≥3
综上可知3≤b≤4,
故答案为:[3,4]
函数f(x)=2x3-6x2+7的单调减区间是______.
正确答案
[0,2]
解析
解:∵f(x)=2x3-6x2+7,
∴f′(x)=6x2-12x,
由6x2-12x≤0可得:0≤x≤2
∴函数f(x)=2x3-6x2+7的单调减区间是[0,2].
故答案为:[0,2].
(1)证明:f(x)=x+(x>0).在(0,1)上是单调递减函数,在(1,+∞)上是单调增函数.
(2)探索研究“对勾函数”g(x)=x+(x>0)其中a>0的单调性.
正确答案
解:(1)证明:∵f(x)=x+(x>0),
∴f′(x)=1-,
当x∈(0,1)时,0<x2<1,∴>1,
∴f′(x)<0,f(x)是单调减函数;
当x∈(1,+∞)时,x2>1,∴<1,
∴f′(x)>0,f(x)是单调增函数;
(2)“对勾函数”g(x)=x+(x>0)其中a>0,
g(x)在(0,)上是单调减函数,在(
,+∞)上是单调增函数;
证明如下:∵g(x)=x+,
∴g′(x)=1-,
∴当x∈(0,)时,0<x2<a,∴
>a,
∴g′(x)<0,g(x)是单调减函数,
当x∈(,+∞)时,x2>a,∴
<a,
∴g′(x)>0,g(x)是单调增函数.
解析
解:(1)证明:∵f(x)=x+(x>0),
∴f′(x)=1-,
当x∈(0,1)时,0<x2<1,∴>1,
∴f′(x)<0,f(x)是单调减函数;
当x∈(1,+∞)时,x2>1,∴<1,
∴f′(x)>0,f(x)是单调增函数;
(2)“对勾函数”g(x)=x+(x>0)其中a>0,
g(x)在(0,)上是单调减函数,在(
,+∞)上是单调增函数;
证明如下:∵g(x)=x+,
∴g′(x)=1-,
∴当x∈(0,)时,0<x2<a,∴
>a,
∴g′(x)<0,g(x)是单调减函数,
当x∈(,+∞)时,x2>a,∴
<a,
∴g′(x)>0,g(x)是单调增函数.
若函数f(x)=x3+ax+在(
,+∞)上是增函数,则a的取值范围是______.
正确答案
[,+∞)
解析
解:函数的导数f′(x)=2x2+a-,
∵f(x)=x3+ax+在(
,+∞)上是增函数,
∴f′(x)≥0在(,+∞)上恒成立,
即f′(x)=2x2+a-≥0,
即a≥-2x2+,
设g(x)=-2x2+,则g(x)在(
,+∞)上为减函数,
则g(x)<g()=-2×
=-
+4=
,
∴a≥,
故答案为:[,+∞)
已知函数f(x)=lnx-ax2-2x的单调递减区间为(m,m+2),则a的值为______.
正确答案
解析
解:f′(x)=-ax-2=
,
由题意知f′(x)<0有实数解,
∵x>0,∴m>0.m+2>0,
由m+m+2=-,m•(m+2)=-
,
得;a<0
当a<0时,只要△=4+4a>0,
∴-1<a<0,
由题意得:m,m+2是方程ax2+2x-1=0的2个根,
由m+m+2=-,m•(m+2)=-
,
得:|m+2-m|==2,
∴a2-2a-4=0,
解得:a=,∵-1<a<0,
故答案为:.
给出定义在(0,+∞)上的三个函数:f(x)=lnx,g(x)=x2-af(x),,已知g(x)在x=1处取极值.
(1)确定函数h(x)的单调性;
(2)求证:当1<x<e2时,恒有成立.
正确答案
解:(1)由题设,g(x)=x2-alnx,则.…(2分)
由已知,g‘(1)=0,即2-a=0⇒a=2.…(3分)
于是,则
.由
,…(5分)
所以h(x)在(1,+∞)上是增函数,在(0,1)上是减函数.…(6分)
(2)当1<x<e2时,0<lnx<2,即0<f(x)<2,所以 2-f(x)>0…(8分)
欲证,只需证x[2-f(x)]<2+f(x),即证
.
设,
则.…(10分)
当1<x<e2时,φ'(x)>0,所以φ(x)在区间(1,e2)上为增函数.
从而当1<x<e2时,φ(x)>φ(1)=0,即,故
.…(12分)
解析
解:(1)由题设,g(x)=x2-alnx,则.…(2分)
由已知,g‘(1)=0,即2-a=0⇒a=2.…(3分)
于是,则
.由
,…(5分)
所以h(x)在(1,+∞)上是增函数,在(0,1)上是减函数.…(6分)
(2)当1<x<e2时,0<lnx<2,即0<f(x)<2,所以 2-f(x)>0…(8分)
欲证,只需证x[2-f(x)]<2+f(x),即证
.
设,
则.…(10分)
当1<x<e2时,φ'(x)>0,所以φ(x)在区间(1,e2)上为增函数.
从而当1<x<e2时,φ(x)>φ(1)=0,即,故
.…(12分)
已知二次函数f(x)的最小值为-4,且关于x的不等式f(x)≤0的解集为{x|-1≤x≤3,x∈R}.
(1)求函数f(x)的解析式;
(2)求函数g(x)=的零点个数.
正确答案
解:(1)∵f(x)是二次函数,且关于x的不等式f(x)≤0的解集为{x|-1≤x≤3,x∈R},
∴f(x)=a(x+1)(x-3)=a[(x-1)2-4](a>0)
∴f(x)min=-4a=-4
∴a=1
故函数f(x)的解析式为f(x)=x2-2x-3
(2)g(x)==
-4lnx-2(x>0),
∴g′(x)=
x,g′(x),g(x)的取值变化情况如下:
当0<x≤3时,g(x)≤g(1)=-4<0;
又g(e5)=-20-2>25-1-22=9>0
故函数g(x)只有1个零点,且零点
解析
解:(1)∵f(x)是二次函数,且关于x的不等式f(x)≤0的解集为{x|-1≤x≤3,x∈R},
∴f(x)=a(x+1)(x-3)=a[(x-1)2-4](a>0)
∴f(x)min=-4a=-4
∴a=1
故函数f(x)的解析式为f(x)=x2-2x-3
(2)g(x)==
-4lnx-2(x>0),
∴g′(x)=
x,g′(x),g(x)的取值变化情况如下:
当0<x≤3时,g(x)≤g(1)=-4<0;
又g(e5)=-20-2>25-1-22=9>0
故函数g(x)只有1个零点,且零点
已知函数f(x)=1-,x∈[0,1]对于满足0<x1<x2<1的任意x1,x2,给出下列结论
① ②x2f(x1)<x1f(x2)
③ ④f(x)≤2x
其中正确结论的序号是______(填上所有正确说法的序号)
正确答案
②③④
解析
解:由函数的解析式可知,函数的图象是以(0,1)为圆心,1为半径在的在第一象限的个圆
对于①,由于x∈[0,1]时,单调递增,故①错
对于②,x2f(x1)>x1f(x2)即为 即表示两个点(x1,f(x1));(x2,f(x2))与原点连线的斜率,故②正确;
对于③因为图象呈下凹趋势,所以有,故③对
对于④,由于指数函数过点(0,1)且为增函数,故④正确
故答案为②③④
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