- 导数及其应用
- 共6208题
已知直线l1为曲线y=x2+x-2在点(1,0)处的切线,l2为该曲线的另一条切线,且l1⊥l2。
(1)求直线l2的方程;
(2)求由直线l1、l2和x轴所围成的三角形的面积。
正确答案
解:(1)∵=
=2x+1,
∴=3
所以直线l1的方程为y=3(x-1),即y=3x-3,
设直线l2过曲线y=x2+x-2上的点,则直线l2的方程为,
∵ll⊥l2,
∴3(2x0+1)=-1,
∴直线l2的方程为;
(2)解方程组得
又直线l1、l2与x轴交点分别为(1,0)、
∴所求三角形面积。
已知函数f(x)=2x2+3x-5。
(1)求当x1=4,且△x=1时,函数增量△y和平均变化率;
(2)求当x1=4,且△x=0.1时,函数增量△y和平均变化率;
(3)若设x2=x1+△x,分析(1)(2)问中的平均变化率的几何意义。
正确答案
解:f(x)=2x2+3x-5,
∴△y=f(x1+△x)-f(x1)
=2(x1+△x)2+3(x1+△x)-5-(2×x12+3×x1-5)
=2[(△x)2+2x1△x]+3△x
=2(△x)2+(4x1+3)△x,
(1)当x1=4,△x=1时,△y=2+(4×4+3)×1=21,
∴;
(2)当x1=4,△x=0.1时,△y=2×0.12+(4×4+3)×0.1 =0.02+1.9=1.92,
∴;
(3)在(1)中,,它表示抛物线上P0(4,39)与点P1(5,60)连线的斜率,在(2)中,
,它表示抛物线上点P0(4,39)与点P2(4.1,40.92)连线的斜率。
已知函数
(1)求函数的单调增区间;
(2)若,求函数
在[1,e]上的最小值.
正确答案
(1)的单调递增区间为
,
的单调递增区间为
;
(2).
试题分析:(1)可求得,结合函数的定义域为
,需对a的正负形进行分类讨论,从而得到f(x)的单调区间;(2)根据(1)中得到的f(x)的单调性,可得f(x)在
上单调递减,在
上单调递增,因此f(x)的最小值即为
.
(1)由题意,的定义域为
,且
1分
①的单调递增区间为
4分
② 当时,令
,得
,∴
的单调递增区间为
7分
(2)由(1)可知,
.
某建筑公司要在一块宽大的矩形地面(如图所示)上进行开发建设,阴影部分为一公共设施建设不能开发,且要求用栏栅隔开(栏栅要求在一直线上),公共设施边界为曲线f(x)=1-ax2(a>0)的一部分,栏栅与矩形区域的边界交于点M、N,交曲线于点P,设P(t,f(t)).
(1)将△OMN(O为坐标原点)的面积S表示成t的函数S(t);
(2)若在t=处,S(t)取得最小值,求此时a的值及S(t)的最小值.
正确答案
(1)S(t)=(2)a=
,
(1)y′=-2ax,∴切线斜率是-2at,
∴切线方程为y-(1-at2)=-2at(x-t).
令y=0,得x=,∴M
,令x=0,得y=1+at2,∴N(0,1+at2),
∴△OMN的面积S(t)=.
(2)S′(t)=,
由a>0,t>0,S′(t)=0,得3at2-1=0,即t=.
当3at2-1>0,即t>时,S′(t)>0;
当3at2-1<0,即0时,S′(t)<0.
∴当t=时,S(t)有最小值.
已知在t=处,S(t)取得最小值,故有
=
,
∴a=.故当a=
,t=
时,S(t)min=S
=
=
.
已知抛物线y=ax2+bx+c通过点(1,1),且在点(2,﹣1)处与直线y=x﹣3相切,求a、b、c的值.
正确答案
解:∵f(1)=1,∴a+b+c=1. ①
又f′(x)=2ax+b,
∵f′(2)=1,∴4a+b=1.②
又切点(2,﹣1),
∴4a+2b+c=﹣1.③
把①②③联立得方程组
解得
即a=3,b=﹣11,c=9.
若存在正实数,对于任意
,都有
,则称函数
在
上是有
界函数.下列函数①; ②
; ③
; ④
,
其中“在上是有界函数”的序号为 .
正确答案
②③
试题分析:因为时,
,所以函数①不是有界函数.因为
时,
,所以函数②是有界函数.因为
时,
,
在
单调增,在
上单调减,所以函数
,因此③是有界函数.因为
时,取
,则
,所以函数④不是有界函数.
已知曲线与
在
处的切线互相垂直,求
的值。
正确答案
解:
。
正确答案
解:设切点坐标为P(,b),
,
则有,
解得:或
,
∴P(0,0)或P(),
∴所求切线方程为或
。
设,
.
(1)当时,求曲线
在
处的切线方程;
(2)如果存在,使得
成立,求满足上述条件的最大整数
;
(3)如果对任意的,都有
成立,求实数
的取值范围
正确答案
(1)当时,
,
,
,
,
所以曲线在
处的切线方程为
.
(3分)
考察,
,
由上表可知:,
,
所以满足条件的最大整数.
(7分)
,下证当
时,在区间
上,函数
恒成立.
当且
时,
,
记,
,
当,
;当
,
,
即对任意,都有
.
(12分)
方法二:当时,
恒成立
等价于恒成立,
当时,
,
时,
,
即函数在区间
上递增,在区间
上递减,
所以,所以
.
略
已知函数,
满足
,且
,
为自然对数的底数.
(1)已知,求
在
处的切线方程;
(2)若存在,使得
成立,求
的取值范围;
(3)设函数,
为坐标原点,若对于
在
时的图象上的任一点
,在曲线
上总存在一点
,使得
,且
的中点在
轴上,求
的取值范围.
正确答案
(1);(2)
;(3)
.
试题分析:(1)应用导数的几何意义,求导数,求斜率,确定切线方程;
(2)由已知确定;
根据得:
.
,只需
.
应用导数,求函数,
,的最大值即得解;
(3)设为
在
时的图象上的任意一点,可得
,
,
.
由于,得到
.
,
的情况,求得
的取值范围.
方法比较明确,分类讨论、转化与化归思想的应用,是解决问题的关键.
试题解析:(1),
,
在
处的切线方程为:
,即
4分
(2),
,从而
5分
由得:
.
由于时,
,且等号不能同时成立,所以
,
.
从而,为满足题意,必须
. 6分
设,
,则
.
,
,
从而,
在
上为增函数,
所以,从而
. 9分
(3)设为
在
时的图象上的任意一点,则
的中点在
轴上,
的坐标为
,
,
,所以
,
,
.
由于,所以
. 11分
当时,
恒成立,
; 12分
当时,
,
令,则
,
,
,从而
在
上为增函数,由于
时,
,
,
综上可知,的取值范围是
. 14分
(本题满分16分)本题共有2个小题,第1小题满分8分,第2小题满分8分.
如图,反比例函数(
)的图像过点
和
,点
为该函数图像上一动点,过
分别作
轴、
轴的垂线,垂足为
、
.记四边形
(
为坐标原点)与三角形
的公共部分面积为
.
(1)求关于
的表达式;
(2)求的最大值及此时
的值.
正确答案
(1)(2)
的最大值为
,
(1)由题设,得(
),(2分)
当时,
,当
时,
,当
时,
,
故(8分)
(2)易知当时,
为单调递增函数,
,(10分)
当时,
为单调递减函数,
,(12分)
当时,
在区间
上单调递增,在区间
上单调递减,(证明略),得
,故
的最大值为
,此时
.(16分)
(本小题满分12分)
已知定义在R上的函数的图像关于原点对称,且x=1
时,f(x)取极小值
.
(Ⅰ)求f(x)的解析式;
(Ⅱ)当x∈[-1,1]时,图像上是否存在两点,使得在此两点处的切线互相垂直?证明你的结论.
正确答案
解:(Ⅰ) 因为函数的图像关于原点对称,
所以对任意
恒成立,
即对任意
恒成立,
所以恒成立,故
,…………………3分
故,
又时,
取极小值
,所以
,且
,
所以………………①
……………………②
解得:,
;
所以,(
)…………………………………………………6分
(Ⅱ)当时,图像上不存在两点使得过此两点处的切线互相垂直.
证明如下:(方法1,用反证法)
①假设在的图像上存在两点
,
,使得在此两点处的切线互相垂直,由(Ⅰ) 可知
,且在
两点处的切线斜率均存在.
由假设则有
,…………………………8分
从而,
另一方面,,所以
,所以
,
与前式显然矛盾.所以,
当时,图像上不存在两点使得在此两点处的切线互相垂直.………………12分
(方法2)
设,
为
的图像上两点,由(Ⅰ) 可知
,
且在点和点
处的两条切线的斜率均存在.
不妨设在点处的切线斜率为
,在点
处的切线斜率为
,
则,
;………………8分
所以 ,
由题意,,
所以,即
综上所述,当时,图像上不存在两点使得在此两点处的切线互相垂直.……12分
略
已知函数
(1)当a=2时,求曲线在点
处的切线方程;
(2)求函数的极值.
正确答案
(1); (2)
时,函数
无极值;
时,函数
在
处取得极小值
,无极大值.
试题分析:(1) 由a=2得的解析式,进而可求出导数
;由导数的几何意义可知:曲线
在点
处的切线的斜率
,从而用直线的点斜式可写出切线方程;(2)由
发现:当
时
方程
无解,当
时,由
,解得
,因此需按
和
分类讨论.
试题解析:函数的定义域为
,
.
当a=2时,,
,
曲线
在点
处的切线方程为:
,即
.
由可知:
①当时,
,函数
为
上增函数,函数
无极值;
②当时,由
,解得
;
时
,
时,
在
处取得极小值,且极小值为
,无极大值.
综上:当时,函数
无极值;
当时,函数
在
处取得极小值
,无极大值.
已知函数(
).
⑴ 若函数的图象在点
处的切线的倾斜角为
,求
在
上的最小值;
⑵ 若存在,使
,求
的取值范围.
正确答案
⑴ 在
上的最小值为
;⑵
的取值范围为
.
试题分析:⑴ 对函数求导并令导函数为0,看函数的单调性,即可求在
上的最小值;
⑵ 先对函数求导得,分
、
两种情况讨论即可求
的取值范围.
(1) 1分
根据题意, 3分
此时,,则
.
令
∴当时,
最小值为
. 8分
(2)∵,
①若,当
时,
,∴
在
上单调递减.
又,则当
时,
.
∴当时,不存在
,使
11分
②若,则当
时,
;当
时,
.
从而在
上单调递增,在
上单调递减.
∴当时,
14分
根据题意,,即
,∴
. 15分
综上,的取值范围是
. 16分
已知函数的导函数为
,
的图象在点
,
处的切线方程为
,且
,直线
是函数
的图象的一条切线.
(1)求函数的解析式及
的值;
(2)若对于任意
,
恒成立,求实数
的取值范围.
正确答案
(1) ,(2)
.
试题分析:(1) 先求,
根据导数的几何意义,得:
,
,
列方程,解得
,解得
,易知
与
相交于
,又相切,所以函数
在原点处的切线斜率为1,即
,求出
;(2)代入函数后,整理成
的形式,所以即求
在
,
的最小值,设
,利用
分析
,结合定义域,求出最小值.较难题型.
试题解析:(1)解:, 1分
由题意,,①
,②
,③
由①②③解得,
,
,
所以. 4分
由题意,与
相切可知,函数在原点处的切线斜率为1,
因为,所以
. 6分
(2)解:问题等价于,
整理得=
对于任意
,
恒成立,
只需求在
,
的最小值. 8分
设,则
, 10分
又,
,
所以必有一实根
,且
,
,
,
当,
时,
;当
,
时,
,
,
所以在
,
的最小值为1, 13分
所以,
即实数的取值范围是
,
. 14分
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