- 导数及其应用
- 共6208题
已知函数.
(1)当时,求曲线
在点
处的切线方程;
(2)当,且
,求函数
的单调区间.
正确答案
(1) ;(2)当
时,
在
,
上单调递增,在
上单调递减,当
时,
在
,
上单调递增,在
上单调递减.
试题分析:本题综合考查函数与导数及运用导数求单调区间和切线方程等数学知识和方法,考查函数思想、分类讨论思想.第一问,先把代入,得到
解析式,对它求导,将切点的横坐标代入得到切线的斜率,将1代入到
表达式中得到切点的纵坐标,最后通过点斜式方程直接写出切线方程;第二问,先对
求导,令
得到方程的2个根
和
,讨论
和
的大小,分情况令
得函数的增区间,
得函数的减区间.
试题解析:(1)当时,
,
∴,(2分)
∴,
又,(4分)
∴在点
处的切线方程为
.(5分)
(2) (
),
令,可得
.(6分)
①当时,由
或
,
在
,
上单调递增.
由.
在
上单调递减.(9分)
②当时,由
可得
在
,
上单调递增.
由可得
在
上单调递减.(12分)
已知.
(1)当时,求曲线
在点
处的切线方程;
(2)若在
处有极值,求
的单调递增区间;
(3)是否存在实数,使
在区间
的最小值是3,若存在,求出
的值;若不存在,说明理由.
正确答案
(1);(2)
;(3)
.
试题分析:(1)考查了导数的几何意义,先求出切线的斜率,再用点斜式写方程;(2)由
求得
,得
令
结合函数的定义域求解即可;(3)首先假设存在实数
满足题意,
分三种情况研究函数的单调性寻找其最小值,是对函数单调性的考查.
试题解析:(1)由已知得的定义域为
,
因为,所以
当
时,
,所以
,
因为,所以
2分
所以曲线在点
处的切线方程为
即
. 4分
(2)因为处有极值,所以
,
由(1)知所以
经检验,时
在
处有极值. 6分
所以令
解得
;
因为的定义域为
,所以
的解集为
,
即的单调递增区间为
. 8分
(3)假设存在实数a,使有最小值3,
①当时,因为
,
所以在
上单调递减,
,解得
(舍去) 10分
②当上单调递减,在
上单调递增,
,满足条件. 12分
③当,
所以 上单调递减,
,
解得,舍去.
综上,存在实数,使得当
有最小值3. 14分
(本题12分)
已知函有极值,且曲线
处的切线斜率为3.
(1)求函数的解析式;
(2)求在[-4,1]上的最大值和最小值。
(3)函数有三个零点,求实数
的取值范围.
正确答案
(1)
(2)上的最大值为13,最小值为-11。
(3)。
试题分析:(1)利用导数的几何意义得到参数a,b的值。
(2)求解导数判定函数的单调性,进而得到极值,和端点值,比较大小得到最值。
(3)根据函数单调性,确定极大值和极小值的符号,使得有三个零点。
解:(1) ……………………1分
由题意,得…………3分
所以, …………………………4分
(2)由(1)知
令 ……………………5分
…………………………………………………………………………8分
上的最大值为13,最小值为-11。………9分
(3) ……………………………………12分
点评:解决该试题的关键利用导数的符号判定函数的单调性进而确定其最值。
.(本小题满分10分)已知函数.
(1)求这个函数的导数;
(2)求这个函数的图象在点处的切线方程.
正确答案
(1) ;(2)
。
本试题主要是考查了函数的导数的求解以及导数的几何意义的运用。
(1)因为,则
(2)因为,过点(1,e),那么可知切线方程为
.解:(1) ………………………...(4分)
(2) ……………………………………………………(6分)
当时,
……………………………………………………(7分)
因此,这个函数的图象在点处的切线方程是
………(9分)
即 ……………………………………………………(10分)
(本小题满分12分)已知函数f(x)=,x∈[0,2].
(1)求f(x)的值域;
(2)设a≠0,函数g(x)=ax3-a2x,x∈[0,2].若对任意x1∈[0,2],总存在x2∈[0,2],使f(x1)-g(x2)=0.求实数a的取值范围.
正确答案
解(1) 对函数f(x)求导,f′(x)=·
.
令f′(x)=0,得x=1或x=-1.
当x∈(0,1)时,f′(x)>0,f(x)在(0,1)上单调递增;
当x∈(1,2)时,f′(x)<0,f(x)在(1,2)上单调递减.又f(0)=0,f(1)=,f(2)=
,
∴当x∈[0,2]时,f(x)的值域是.
(2)设函数g(x)在[0,2]上的值域是A.
∵对任意x1∈[0,2],总存在x0∈[0,2],
使f(x1)-g(x0)=0,∴A.
对函数g(x)求导,g′(x)=ax2-a2.
①当x∈(0,2),a<0时,g′(x)<0,
∴函数g(x)在(0,2)上单调递减.
∵g(0)=0,g(2)=a-2a2<0,
∴当x∈[0,2]时,不满足A;
②当a>0时,g′(x)=a(x-)(x+
).
令g′(x)=0,得x=或x=-
(舍去).
(ⅰ)当x∈[0,2],0<<2时,列表:
∵g(0)=0,g()<0,
又∵A,∴g(2)=
≥
.
解得≤a≤1.
(ⅱ)当x∈(0,2),≥2时,g′(x)<0
,
∴函数在(0,2)上单调递减,
∵g(0)=0,g(2)=<0,
∴当x∈[0,2]时,不满足A.
综上,实数a的取值范围是.
略
(本小题12分)设函数在x=1和x= –1处有极值,且
,求a,b,c的值,并求出相应的极值。
正确答案
解:
在x=1和x=-1处有极值,且
,
6分
令,8分
列表(略)知
当x=-1时,有极大值
;
当x=1时,有极小值
。
12分
略
已知函数,曲线
在点
处的切线是
:
(Ⅰ)求,
的值;
(Ⅱ)若在
上单调递增,求
的取值范围
正确答案
(Ⅰ) ,
;(Ⅱ)
试题分析:(Ⅰ)先求出已知函数的导函数,根据切线方程就可以知道曲线在的函数值和切线斜率,代入函数以及其导函数的解析式求解;(Ⅱ)先由(Ⅰ)得到函数及其导函数的只含有一个参数
的解析式,然后根据导数与函数单调性的关系将问题转化为
在
上的恒成立问题,进行分类讨论解不等式即可
试题解析:解:(Ⅰ) 由已知得, 2分
因为曲线在点
处的切线是
:
,
所以,
,即
,
6分
(Ⅱ)由(Ⅰ)知,
,
因为在
上单调递增,所以
在
上恒成立 8分
当时,
在
上单调递增,
又因为,所以
在
上恒成立 10分
当时,要使得
在
上恒成立,那么
,
解得 12分
综上可知, 14分
(本小题满分12分) 如图所示,等腰△ABC的底边AB=,高CD=3,点E是线段BD上异于点B、D的动点.点F在BC边上,且EF⊥AB.现沿EF将△BEF折起到△PEF的位置,使PE⊥AE.记BE=x,V(x)表示四棱锥P-ACFE的体积.
(Ⅰ)求V(x)的表达式;
(Ⅱ)当x为何值时,V(x)取得最大值?
正确答案
(1) V(x)==
=
,(0
)
(2) x=6时, V(x)取得最大值V(x)max= V(6)=12
(1)由已知可得PE为四棱锥的高,四棱锥的底面积
,又
,
=
,
=
代入体积公式得
,(0
);
(2)多项式函数利用导数研究其单调性可求得最值。
解:(1)已知EFAB,那么翻折后,显然有PE
EF,又PE
AE,
从而PE面ABC,即PE为四棱锥的高。
四棱锥的底面积
而△BEF与△BDC相似,那么=
,
=
=
,
又
则=
=
=
故四棱锥的体积V(x)==
=
,(0
)
(2) V’(x)= ,(0
) 令V’(x)=0得x=6
当x∈(0,6)时,V’(x)>0,V(x)单调递增;x∈(6,3)时V’(x)><0,V(x)单调递减;
因此x=6时, V(x)取得最大值V(x)max= V(6)=12
(本小题满分12分)
.用长为18 cm的钢条围成一个长方体形状的框架,要求长方体的长与宽之比为2:1,问该长方体的长、宽、高各为多少时,其体积最大?最大体积是多少?
正确答案
解:设长方体的宽为(m),则长为
(m),高为
.
故长方体的体积为--------6分
从而令
,解得
(舍去)或
,因此
.
当时,
;当
时,
,故在
处
取得极大值,并且这个极大值就是
的最大值,从而最大体积
,此时长方体的长为2 m,高为1.5 m
--------------------------12分
略
(本小题满分12分)设函数f(x)=(x>0且x≠1).
(1)求函数f(x)的单调区间;
(2)已知2>xa对任意x∈(0,1)成立,求实数a的取值范围.
正确答案
解:(1)f′(x)=-,若f′(x)=0,则x=
.
列表如下:
所以f(x)的单调增区间为(0, ),
单调减区间为(,1)和(1,+∞).
(2)在2>xa两边取对数,得
ln2>alnx.
由于x∈(0,1),所以>
. ①
由(1)的结果知,
当x∈(0,1)时,f(x)≤f()=-e.
为使①式对所有x∈(0,1)成立,当且仅当>-e,
即a>-eln2.
略
已知函数f(x)=x3+3ax-1的导函数f ′ (x),g(x)=f ′(x)-ax-3.
(1)当a=-2时,求函数f(x)的单调区间;
(2)若对满足-1≤a≤1的一切a的值,都有g(x)<0,求实数x的取值范围;
(3)若x·g ′(x)+lnx>0对一切x≥2恒成立,求实数a的取值范围.
正确答案
解:(1)当a=-2时, f ′(x)=3x2-6 .
令 f ′(x)=0 得x=,
故当 x<或x>
时, f ′(x) >0 ,f(x) 单调递增;
当<x<
时, f ′(x)<0, f(x) 单调递减.
所以函数f(x)的单调递增区间为 (-∞,],[
,+∞),
单调递减区间为 (,
). …………………………………………3分
(2)解法一:因=3x2+3a,
故g(x) =3x2-ax+3a-3.
令g(x)=h(a)=a(3-x)+3x2-3,
要使 h(a)<0对满足-1≤a≤1的一切 a成立,则
0<x<
. …………………………………… 7分
解法二:f ′(x)=3x2+3a,
故g(x)=3x2-ax+3a-3.
由g(x)<0可解得<x<
.
因为=a2-36a+36在[-1,1]单调递减,
因此 h1(a)=在[-1,1] 单调递增,故h1(a)≤h1(1) =0
设h2(a)=,
则h′2(a)=,
因为≥1,
所以 h′2(a)≤(1+a-18)<0,
从而h2(a) 在[-1,1] 单调递减,
故h2(a)≥h2(1)=.
因此[h1(a)]max<x<[h2(a)]min,即0<x<.
(3)因为g′(x)=6x-a,所以 x(6x-a)+lnx>0,
即 a<6x+=h(x) 对于一切x≥2恒成立.
h′(x)=6+=
,
令6x2+1-lnx=,则
=12x-
.
因为x≥2,所以>0,
故在[2,+∞) 单调递增,有
≥
=25-ln2>0.
因此h′(x)>0,从而h(x)≥h(2)=12+.
所以a<hmin(x)=h(2)=12+
.……………………………………12分
略
((本小题满分12分)
设函数,且
,其中
是自然对数的底数.
(I)求与
的关系;
(II)若在其定义域内为单调函数,求
的取值范围
正确答案
(Ⅰ)证明:由题设,得
,即
.
又,所以数列
是其首项为3,且公比为2等比数列.……6分
(Ⅱ)解:由(1)知,.……8分
于是.………………………9分
所以.……………………………10
分
所以
.……………12分
21.解:(I)由题意得
而,所以
、
的关系为
……4分
(II)由(I)知,
……6分
②当>0时,
,其图像为开口向上的抛物线,对称轴为
,
∴,
只需,即
,
∴在
内为单调递增函数,
故适合题意. ……10分
③当<0时,
,其图像为开口向下的抛物线,
对称轴为
,只要
,
即时,
在
恒成立,故
<0适合题意.
综上所述,的取值范围为
. ……12分
略
函数y=单调递增区间为
正确答案
略
(本小题满分14分)
已知函数
.
(I) 若且函数
为奇函数,求实数
;
(II) 若试判断函数
的单调性;
(III) 当,
,
时,求函数
的对称轴或对称中心.
正确答案
解:(1)因为为奇函数,所以
恒成立.
即
即由
恒成立,得
…………………………….3分
(II),
∴ 当时,显然
在R上为增函数; ………………………….5分
当时,
,
由得
得
得
.
………………………………………………7分
∴当时,
,
为减函数;
当时,
,
为增函数. ……………………………9分
(III) 当时,
若,
则
∴函数有对称中心
……………………………………………..12分
若
则
∴函数有对称轴
. ……………………………………………..14分
略
(本题满分14分)
已知函数,
,和直线
:
.
又.
(1)求的值;
(2)是否存在的值,使直线
既是曲线
的切线,又是
的切线;如果存在,求出k的值;如果不存在,说明理由.
(3)如果对于所有的
,都有
成立,求k的取值范围.
正确答案
(1)=-2.
(2)
(3)
解:(1),因为
所以=-2. …………2分
(2)因为直线恒过点(0,9).先求直线
是
的切线.
设切点为, …………3分
∵.∴切线方程为
,
将点(0,9)代入得.
当时,切线方程为="9," 当
时,切线方程为=
.
由得
,即有
当时,
的切线
,
当时,
的切线方程为
…………6分
是公切线,又由
得
或
,
当时
的切线为
,当
时
的切线为
,
,不是公切线, 综上所述
时
是两曲线的公切线 ……7分
(3).(1)得
,当
,不等式恒成立,
.
当时,不等式为
,……8分
而
当时,不等式为
,
当
时,
恒成立,则
…………10分
(2)由得
当时,
恒成立,
,当
时有
设=
,
当时
为增函数,
也为增函数
要使
在
上恒成立,则
…………12分
由上述过程只要考虑,则当
时
=
在
时
,在
时
在
时有极大值即
在
上的最大值,…………13分
又,即
而当
,
时
,
一定成立,综上所述
. …………14分
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