- 导数及其应用
- 共6208题
设函数f(x)=x3-3ax+b(a≠0)。
(1)若曲线y=f(x)在点(2 ,f(2))处与直线y=8相切,求a,b的值;
(2)求函数f(x)的单调区间与极值点。
正确答案
解:(1)由题意知
∵曲线y= f(x)在点(2,f(2))处与直线y=8相切
∴
∴
(2)∵,
∴①当a<0时,f′(x)>0,函数f(x)在(-∞,+∞)上单调递增,此时函数f(x)没有极值点。
②当a>0时,由f′(x)=0可得
i)当时,f′(x)>0,函数f(x)单调递增;
ii)当时,f′(x)<0,函数f(x)单调递减;
iii)当时,f′(x)>0,函数f(x)单调递增
综上可知,是f(x)的极大值点,
是f(x)的极小值点。
过曲线上一点
的切线方程是 ▲ .
正确答案
或11x-4y-1=0
略
(13分)(2011•重庆)设f(x)=x3+ax2+bx+1的导数f′(x)满足f′(1)=2a,f′(2)=﹣b,其中常数a,b∈R.
(Ⅰ)求曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程.
(Ⅱ)设g(x)=f′(x)e﹣x.求函数g(x)的极值.
正确答案
(Ⅰ)6x+2y﹣1=0(Ⅱ)g(x)=(3x2﹣3x﹣3)e﹣x在x=0时取极小值g(0)=﹣3,在x=3时取极大值g(3)=15e﹣3
试题分析:(I)根据已知中f(x)=x3+ax2+bx+1,我们根据求函数导函数的公式,易求出导数f'(x),结合f'(1)=2a,f'(2)=﹣b,计算出参数a,b的值,然后求出f(1)及f'(1)的值,然后代入点斜式方程,即可得到曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程.
(II)根据g(x)=f′(x)e﹣1求出函数g(x)的解析式,然后求出g(x)的导数g'(x)的解析式,求出导函数零点后,利用零点分段法,分类讨论后,即可得到函数g(x)的极值.
解:(I)∵f(x)=x3+ax2+bx+1∴f'(x)=3x2+2ax+b.令x=1,得f'(1)=3+2a+b=2a,解得b=﹣3
令x=2,得f'(2)=12+4a+b=﹣b,因此12+4a+b=﹣b,解得a=﹣,因此f(x)=x3﹣
x2﹣3x+1
∴f(1)=﹣,
又∵f'(1)=2×(﹣)=﹣3,
故曲线在点(1,f(1))处的切线方程为y﹣(﹣)=﹣3(x﹣1),即6x+2y﹣1=0.
(II)由(I)知g(x)=(3x2﹣3x﹣3)e﹣x
从而有g'(x)=(﹣3x2+9x)e﹣x
令g'(x)=0,则x=0或x=3
∵当x∈(﹣∞,0)时,g'(x)<0,
当x∈(0,3)时,g'(x)>0,
当x∈(3,+∞)时,g'(x)<0,
∴g(x)=(3x2﹣3x﹣3)e﹣x在x=0时取极小值g(0)=﹣3,在x=3时取极大值g(3)=15e﹣3
点评:本题主要考查了利用导数研究曲线上某点切线方程,以及方程组的求解等有关问题,属于中档题.
已知函数.
(1)当时,讨论函数
的单调性;
(2)当时,在函数
图象上取不同两点A、B,设线段AB的中点为
,试探究函数
在Q
点处的切线与直线AB的位置关系?
(3)试判断当时
图象是否存在不同的两点A、B具有(2)问中所得出的结论.
正确答案
(1)时,函数
在
上单调递增;当
,函数
在
和
上单调递增;在
上单调递减;(2)所以函数Q点处的切线与直线AB平行;
(3)图象不存在不同的两点A、B具有(2)问中所得出的结论.
试题分析:(1)求导即可知其单调性;(2)利用导数求出函数在点Q
处的切线的斜率,再求出直线AB的斜率,可看出它们是相等的,所以函数在Q点处的切线与直线AB平行;
(3)设,若
满足(2)中结论,则有
,化简得
(*).如果这个等式能够成立,则存在,如果这个等式不能成立,则不存在.设
,则*式整理得
,问题转化成该方程在
上是否有解.再设函数
,下面通过导数即可知方程
在
上是否有解,从而可确定函数
是否满足(2)中结论.
(1)由题知,
当即
时,
,函数
在定义域
上单调递增;
当,由
解得
,函数
在
和
上单调递增;在
上单调递减; 4分
(2),
,
所以函数Q点处的切线与直线AB平行; .7分
(3)设,若
满足(2)中结论,有
,即
即 (*) .9分
设,则*式整理得
,问题转化成该方程在
上是否有解; 11分
设函数,则
,所以函数
在
单调递增,即
,即方程
在
上无解,即函数
不满足(2)中结论 14分
已知函数
(Ⅰ)若对任意,使得
恒成立,求实数
的取值范围;
(Ⅱ)证明:对,不等式
成立.
正确答案
(Ⅰ)(Ⅱ)详见解析.
试题分析:(Ⅰ) 利用导数分析单调性,进而求最值;(Ⅱ)利用不等式的放缩和数列的裂项求和
试题解析:(I)化为
易知,
,设
,设
,
,
,
上是增函数,
(Ⅱ)由(I)知:恒成立,
令,
取
相加得:
即
证明完毕
(本小题共13分)
某学校高一年级开设了五门选修课.为了培养学生的兴趣爱好,要求每个学生必须参加且只能选修
一门课程.假设某班甲、乙、丙三名学生对这五门课程的选择是等可能的.
(Ⅰ)求甲、乙、丙三名学生参加五门选修课的所有选法种数;
(Ⅱ)求甲、乙、丙三名学生中至少有两名学生选修同一门课程的概率;
(Ⅲ)设随机变量为甲、乙、丙这三名学生参加
课程的人数,求
的分布列与数学期望.
正确答案
(Ⅰ)125(Ⅱ)(Ⅲ)见解析
(Ⅰ)甲、乙、丙三名学生每人选择五门选修课的方法数是5种,
故共有(种).
(Ⅱ)三名学生选择三门不同选修课程的概率为:.
∴三名学生中至少有两人选修同一门课程的概率为:.
(Ⅲ)由题意:.
;
;
;
.
的分布列为
数学期望=
.----------------13分
(本题满分16分;第(1)小题5分,第(2)小题5分,第三小题6分)
已知函数
(1)判断并证明在
上的单调性;
(2)若存在,使
,则称
为函数
的不动点,现已知该函数有且仅有一个不动点,求
的值;
(3)若在
上恒成立 , 求
的取值范围.
正确答案
略
(1)
对任意的------------------------------------------- 1分
-------------------------------- 3分
∵
∴
∴,函数
在
上单调递增。----------------5分
(2)解:令,------------------------------------7分
令(负值舍去)--------------------------------------9分
将代入
得
--------10分
(3)∵ ∴
----------------------------------------12分
∵
∴
(等号成立当
)--------------------14分
∴的取值范围是
-------- 16分
已知函数f(x)=ln(1+x)-x+x2(k≥0)。
(1)当k=2时,求曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程;
(2)求f(x)的单调区间。
正确答案
解:(1)当k=2时,f(x)=ln(1+x)-x+x2,f'(x)=
由于f(1)=ln2,
所以曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程为
即3x-2y+21n2-3=0;
(2),
当k=0时,
所以,在区间(-1,0)上,f'(x)>0;
在区间(0,+∞)上,f'(x)<0
故f(x)的单调递增区间是(-1,0),单调递减区间是(0,+∞)
当0<k<1时,由
得
所以,在区间(-1,0)和上,f'(x)>0;
在区间上,f'(x)<0
故f(x)的单调递增区间是(-1,0)和,单调递减区间是
当k=1时,
故f(x)的单调递增区间是(-1,+∞)
当k>1时,由
得
所以,在区间和(0,+∞)上,f'(x)>0
在区间上,f'(x)<0
故f(x)的单调递增区间是和(0,+∞)
单调递减区间是。
已知函数.
(1)若,求曲线
在点
处的切线方程;
(2)若函数在其定义域内为增函数,求正实数
的取值范围;
(3)设函数,若在
上至少存在一点
,使得
>
成立,求实数
的取值范围.
正确答案
(1);(2)实数
的取值范围是
;(3)实数
的取值范围
.
试题分析:(1)求的导数,找出
处的导数即切线的斜率,由点斜式列出直线的方程即可;(2)求出函数的定义域,在定义域内利用导数与函数增减性的关系,转化为恒成立问题进行求解即可;(3)讨论
在定义域上的最值,分情况讨论
的增减性,进而解决
存在成立的问题即可.
(1)当时,函数
,
,曲线
在点
处的切线的斜率为
从而曲线在点
处的切线方程为
,即
3分
(2)
令,要使
在定义域
内是增函数,只需
在
内恒成立
由题意,
的图象为开口向上的抛物线,对称轴方程为
∴, 只需
,即
时,
∴在
内为增函数,正实数
的取值范围是
7分
(3)∵在
上是减函数
∴时,
;
时,
,即
①当时,
,其图象为开口向下的抛物线,对称轴
在
轴的左侧,且
,所以
在
内是减函数
当时,
,因为
,所以
,
此时,在
内是减函数
故当时,
在
上单调递减
,不合题意
②当时,由
,所以
又由(Ⅱ)知当时,
在
上是增函数
∴,不合题意 12分
③当时,由(Ⅱ)知
在
上是增函数,
又在
上是减函数,故只需
,
而,
即,解得
所以实数的取值范围是
15分.
已知函数(
),其中
.
(1)若曲线与
在点
处相交且有相同的切线,求
的值;
(2)设,若对于任意的
,函数
在区间
上的值恒为负数,求
的取值范围.
正确答案
(1);(2)
试题分析:(1)确定的值,需要确定两个独立的条件,依题意,首先
在曲线
上,代入得关于
的方程,再
,又得关于
的方程,联立求
;(2)多元函数,可采取选取主元法.由题意知,对任意的
,在
上
恒成立,首先采取参变分离法,变形为
恒成立,左边看作自变量为
的函数
,
,只需求函数
的最大值,且
.
试题解析:(1),切线斜率
,
由题知,即
,解得
.
(2)由题知对任意的,在
上
恒成立,
即恒成立.
设,则
,
令,则对任意的
,恒有
,则恒有
当时,
,函数
单调递减,
当时,
,函数
单调递增。
=4,
所以,即
函数在点
处的切线与直线
垂直,则实数
的值为
正确答案
略
已知函数f(x)=x3-
ax2-(a-3)x+b
(1)若函数f(x)在P(O,f(0))的切线方程为y=5x+l,求实数a,b的值:
(2)当a<3时,令g(x)=,求.y=g(x)在[l,2]上的最大值.
正确答案
(1)f(x)=x2-3ax-a+3,
函数f(x)在点P(0,f(0))的切线方程为y=5x+l,
则∴a=-2,b=l,(4分)
(2)g(x)=-
g′(x)=
=
(6分)
因为在[1,2]上求y=g(x)的最大值,故只讨论x>O时,g(x)的单调性.
∵a<3∴3-a>O,令g’(x)=0x=
∵当0<x<时,g'(x)<O,g(x)单调递减;
当x≥时,g'(x)>0.g(x)单调递增.lO分
∴当x=1或x=2时.g(x)取得最大值g(1)或g(2)
其中g(1)=4-4a,g(2)=,由g(1)>g(2)得4-4a>
⇒a<1
故当a<1时,g(x)max=g(1)=4-4a;
当1≤a<3时,g(x)max=g(2)=(14分)
已知函数
(1)当时,求函数
的极小值;
(2)当时,过坐标原点
作曲线
的切线,设切点为
,求实数
的值;
(3)设定义在上的函数
在点
处的切线方程为
当
时,若
在
内恒成立,则称
为函数
的“转点”.当
时,试问函数
是否存在“转点”.若存在,请求出“转点”的横坐标,若不存在,请说明理由.
正确答案
(1) ;(2)
;(3)参考解析
试题分析:(1)因为函数当
时,求函数
的极小值,即对函数求导通过求出极值点,即可求出极小值.
(2)过曲线外一点作曲线的切线,是通过求导得到切线的斜率等于切点与这点斜率.建立一个等式,从而确定切点横坐标的大小,由于该方程不能直接求解,所以通过估算一个值,在证明该函数的单调性,即可得到切点的横坐标.
(3)因为根据定义在上的函数
在点
处的切线方程为
当
时,若
在
内恒成立,则称
为函数
的“转点”.该定义等价于切线穿过曲线,在
的两边
的图像分别在
的上方和下方恒成立.当
时,通过讨论函数的单调性即最值即可得结论.
试题解析:(1)当时,
,
当时,
;当
时
;当
时
.
所以当时,
取到极小值
.
(2),所以切线的斜率
整理得,显然
是这个方程的解,
又因为在
上是增函数,
所以方程有唯一实数解,故
.
(3)当时,函数
在其图象上一点
处的切线方程为
,
设,则
,
若
,
在
上单调递减,
所以当时
,此时
;
所以在
上不存在“转点”.
若时,
在
上单调递减,所以当
时,
,此时
,
所以在
上不存在“转点”.
若时
,即
在
上是增函数,
当时,
,
当时,
, 即点
为“转点”,
故函数存在“转点”,且
是“转点”的横坐标.
已知函数
(1)当时,求函数
的单调区间;
(2)求函数在区间
上的最小值.
正确答案
(1)函数的单调递增区间是
,单调递减区间是
(2)当时,
;
当时,
;
当时,
(1),
,
由得
,解得
或
.
注意到,所以函数
的单调递增区间是
.
由得
,解得
,
注意到,所以函数
的单调递减区间是
.
综上所述,函数的单调递增区间是
,单调递减区间是
.
(2)当时,
,所以
,
设.
①当时,有
,此时
,所以
,
在
上单调递增.所以
.
②当时,
,
令,即
,解得
或
(舍);
令,即
,解得
.
若
,即
时,
在区间
单调递减,
所以.
若
,即
时,
在区间
上单调递减,
在区间上单调递增,
所以.
若
,即
时,
在区间
单调递增,
所以.
综上所述,当时,
;
当时,
;
当时,
.
点P在曲线y=x3-x+上移动时,过P点切线的倾斜角的取值范围是______.
正确答案
y′=3x2-1≥-1,∴tanα≥-1,∴[0,)∪[
,π),故答案为[0,
)∪[
,π)
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