- 导数及其应用
- 共6208题
(本小题满分13分)某隧道长2150米,通过隧道的车速不能超过20米/秒.一个由55辆车身都为10米的同一车型组成的运输车队匀速通过该隧道.设车队的速度为x米/秒,根据安全和车流的需要,相邻两车均保持米的距离,其中a为常数且
,自第一辆车车头进入隧道至第55辆车车尾离开隧道所用时间为y(秒) . (1)将y表示为x的函数;(2)求车队通过隧道所用时间取最小值时车队的速度.
正确答案
(Ⅰ)y= (Ⅱ) 略
(1)y =
=.…………6分
(2)当时,y≥
当且仅当,即x =
时取等号
即当x =时,
;……………9分
当时,
,故y = f (x)在(0,20]上是减函数,
故当x = 20时,="153" + 180a.……12分
答:若,则当车队速度为20m/s时,通过隧道所用时间最少;若
时,则当车队速度为
m/s时,通过隧道所用时间最少.……13分
已知曲线交于点P,过P点的两条切线与x轴分别交于A,B两点,则△ABP的面积为
正确答案
先求出交点坐标为(1,1),再分别求出两曲线在该点处的切线方程,求出A、B、P三点坐标,再求面积
已知函数 ,
.
(Ⅰ)当时,求曲线
在点
处的切线方程;
(Ⅱ)当时,求函数
的单调区间;
(Ⅲ)当时,函数
在
上的最大值为
,若存在
,使得
成立,求实数b的取值范围.
正确答案
(Ⅰ)曲线在点
处的切线方程
。
(Ⅱ)函数的递增区间为
,递减区间为
。
(Ⅲ)的取值范围是
.
试题分析:(Ⅰ)当时,
1分
.2分
所以曲线在点
处的切线方程
3分
(Ⅱ) 4分
当时,解
,得
,解
,得
所以函数的递增区间为
,递减区间为在
5分
时,令
得
或
ⅰ)当时,
6分
函数的递增区间为
,
,递减区间为
7分
ⅱ)当时,
在上
,在
上
8分
函数的递增区间为
,递减区间为
9分
(Ⅲ)由(Ⅱ)知,当时,
在
上是增函数,在
上是减函数,
所以, 11分
存在,使
即存在
,使
,
方法一:只需函数在[1,2]上的最大值大于等于
所以有 即
解得:
13分
方法二:将 整理得
从而有所以
的取值范围是
. 13分
点评:中档题,本题属于导数应用中的常见问题,通过研究函数的单调性,明确最值情况。曲线切线的斜率,等于函数在切点处的导函数值。在给定区间,如果函数的导数非负,则函数为增函数,如果函数的导数非正,则函数为减函数。涉及不等式恒成立问题,往往通过构造函数,研究函数的最值,得到确定参数(范围)的目的。对数函数要注意其真数大于0.
已知函数.
(1)若在
上的最大值为
,求实数
的值;
(2)若对任意,都有
恒成立,求实数
的取值范围;
(3)在(1)的条件下,设,对任意给定的正实数
,曲线
上是否存在两点
、
,使得
是以
(
为坐标原点)为直角顶点的直角三角形,且此三角形斜边中点在
轴上?请说明理由。
正确答案
(1)(2)
(3)对任意给定的正实数
,曲线
上总存在两点
,使得
是以
(
为坐标原点)为直角顶点的直角三角形,且此三角形斜边中点在
轴上
试题分析:(1)由,得
,
令,得
或
.
列表如下:
∵,
,
,
即最大值为,
. 4分
(2)由,得
.
,且等号不能同时取,
,
恒成立,即
.
令,求导得,
,
当时,
,从而
,
在
上为增函数,
,
. 8分
(3)由条件,,
假设曲线上存在两点
满足题意,则
只能在
轴两侧,
不妨设,则
,且
.
是以
(
为坐标原点)为直角顶点的直角三角形,
,
, 10分
是否存在等价于方程
在
且
时是否有解.
①若时,方程
为
,化简得
,
此方程无解; 11分
②若时,
方程为
,即
,
设,则
,
显然,当时,
,即
在
上为增函数,
的值域为
,即
,
当
时,方程
总有解.
对任意给定的正实数
,曲线
上总存在两点
,使得
是以
(
为坐标原点)为直角顶点的直角三角形,且此三角形斜边中点在
轴上. 14分
点评:求函数最值通过函数导数求得极值,比较极值与闭区间的边界值的大小得最值,不等式恒成立中求参数范围的题目常采用分离参数法转化为求函数最值的问题
对于函数,有下列说法:
①该函数必有两个极值点;
②该函数的极大值必大于1;
③该函数的极小值必小于1;
④该函数必有三个不同的零点
其中正确结论的序号为 .(写出所有正确结论序号)
正确答案
①②③
试题分析:由题意,,∴
,所以故该函数必有2个极值点
,
,
不妨设,
,易知在
处取得极大值,在
处取得极小值,而
,故极大值必大于1,极小值小于1,所以①②③正确,④错.
点评:本题以函数为载体,考查导数的运用,考查利用导数研究函数的极值,属于基础题.
曲线y=在点(0,2)处的切线方程为_______.
正确答案
x+y-2=0
试题分析:根据题意,由于曲线y=,
,则由点斜式方程可知y-2=-(x-0),切线方程为x+y-2=0,故答案为x+y-2=0。
点评:解决的关键是得到函数的导函数,然后代点得到切线的斜率,属于基础题。
设函数 (
R),且该函数曲线
在
处的切线与
轴平行.
(Ⅰ)讨论函数的单调性;
(Ⅱ)证明:当时,
.
正确答案
(Ⅰ)在
上单调递减,在
上单调递增;(Ⅱ)见解析.
试题分析:(Ⅰ)先求出原函数的导函数,令导函数大于零得单调增区间,令导函数小于零得单调减区间;(Ⅱ)当时,
,
在
上单调递增,求出
在
上的最大值为和最小值,用最大值减去最小值可得结论.
试题解析:(Ⅰ),
由条件知,故
则
3分
于是.
故当时,
;当
时,
。
从而在
上单调递减,在
上单调递增. 6分
(Ⅱ)由(Ⅰ)知在
上单调递增,
故在
上的最大值为
最小值为
10分
从而对任意有
,
而当时,
,从而
12分
已知函数.
(Ⅰ)若无极值点,但其导函数
有零点,求
的值;
(Ⅱ)若有两个极值点,求
的取值范围,并证明
的极小值小于
.
正确答案
(Ⅰ) (Ⅱ)
,利用单调性证明
试题分析:(Ⅰ)首先,
,
有零点而
无极值点,表明该零点左右
同号,故
,且
的
由此可得
(Ⅱ)由题意,有两不同的正根,故
.
解得: ,设
的两根为
,不妨设
,因为在区间
上,
,而在区间
上,
,故
是
的极小值点.因
在区间
上
是减函数,如能证明
则更有
由韦达定理,
,
令其中
设
,利用导数容易证明
当
时单调递减,而
,因此
,即
的极小值
(Ⅱ)另证:实际上,我们可以用反代的方式证明的极值均小于
.
由于两个极值点是方程的两个正根,所以反过来,
(用表示
的关系式与此相同),这样
即,再证明该式小于
是容易的(注意
,下略).
点评:对于函数与导数这一综合问题的命制,一般以有理函数与半超越(指数、对数)函数的组合复合且含有参量的函数为背景载体,解题时要注意对数式对函数定义域的隐蔽,这类问题重点考查函数单调性、导数运算、不等式方程的求解等基本知识,注重数学思想的运用
设曲线在点
处的切线与直线
垂直,则
.
正确答案
2
试题分析:,切线斜率为
,直线
斜率为
点评:导数的几何意义:函数在某一点处的导数值等于该点处的切线斜率
设函数.
(1) 求的单调区间与极值;
(2)是否存在实数,使得对任意的
,当
时恒有
成立.若存在,求
的范围,若不存在,请说明理由.
正确答案
(1)的单调递减区间是
,单调递增区间是
.
极小值=
(2)
.
试题分析:(1).令
,得
; 1分
列表如下
的单调递减区间是
,单调递增区间是
. 4分
极小值=
5分
(2) 设,由题意,对任意的
,当
时恒有
,即
在
上是单调增函数. 7分
8分
,
令
10分
若,当
时,
,
为
上的单调递增函数,
,不等式成立. 11分
若,当
时,
,
为
上的单调递减函数,
,
,与
,
矛盾 12分
所以,a的取值范围为. 13分
点评:导数本身是个解决问题的工具,是高考必考内容之一,高考往往结合函数甚至是实际问题考查导数的应用,求单调、最值、完成证明等,请注意归纳常规方法和常见注意点.
已知,讨论函数
的极值点的个数
正确答案
当无极值点
【错解分析】利用一阶导数求函数的极大值和极小值的方法是导数在研究函数性质方面的继续深入 是导数应用的关键知识点,通过对函数极值的判定,可使学生加深对函数单调性与其导数关系的理解.
【正解】令
=0得
.
(1)当即
<0或
>4时
有两个不同的实根
,
,
不妨设<
,则
,
易判断在
和
两侧的符号都相反,即此时
有两个极值点.
(2)当△=0即=0或
=4时,方程
有两个相同的实根
,于是
,故在
的两侧均有
>0,因此
无极值.
(3)当△<0即0<<4时
无实数根,
即,
故为增函数,此时
无极值.
综上所述:当无极值点.
【点评】此题考查的是可导函数在某点取得极值的充要条件,即:设在某个区间内可导,函数
在某点取得极值的充要条件是该点的导数为零且在该点两侧的导数值异号.本题从逆向思维的角度出发,根据题设结构进行逆向联想,合理地实现了问题的转化,使抽象的问题具体化
某企业生产甲、乙两种产品, 根据市场调查与预测, 甲产品的利润与投资成正比, 其关系如图1, 乙产品的利润与投资的算术平方根成正比, 其关系如图2 (注: 利润与投资的单位: 万元).
(Ⅰ) 分别将甲、乙两种产品的利润表示为投资的函数关系式;
(Ⅱ) 该企业筹集了100万元资金投入生产甲、乙两种产品, 问: 怎样分配这100万元资金, 才能使企业获得最大利润, 其最大利润为多少万元?
正确答案
(1)甲 乙
(2)应投资36万元,最大利润34万元
本题考查函数模型的构建,考查导数知识的运用,单峰函数极值就是最值,属于中档题
(1)根据甲产品的利润与投资成正比,过(1.8,0.45),可得甲的函数关系式;乙产品的利润与投资的算术平方根成正比,过点(4,6),可得乙的函数关系式;
(2)设应给乙投资x万元,则给甲投资(100-x)万元,从而可得函数关系式,求导函数,确定函数的单调性,即可求得最大利润
已知有极大值又有极小值,则
取值范围是____
正确答案
方程有两个不同的实根,所以
已知函数,
R.
(1)求函数的单调区间;
(2)是否存在实数,使得函数
的极值大于
?若存在,求
的取值范围;若不存
在,说明理由.
正确答案
(1)当时,函数
的单调递增区间为
,单调递减区间
为;当
时,函数
的单调递增区间为
,无单调递减区间. (2)存在,范围为
试题分析:(1)函数的定义域为
,
.
① 当时,
,∵
∴
,∴ 函数
单调递增区间为
② 当时,令
得
,即
,
.
(ⅰ)当,即
时,得
,故
,
∴ 函数的单调递增区间为
.
(ⅱ)当,即
时,方程
的两个实根分别为
,
.
若,则
,此时,当
时,
.
∴函数的单调递增区间为
,若
,则
,此时,当
时,
,当
时,
∴函数的单调递增区间为
,单调递减区间为
.
综上所述,当时,函数
的单调递增区间为
,单调递减区间
为;当
时,函数
的单调递增区间为
,无单调递减区间.
(2)由(1)得当时,函数
在
上单调递增,故函数
无极值
当时,函数
的单调递增区间为
,单调递减区间为
,
∴有极大值,其值为
,其中
.
∵,即
, ∴
.
设函数,则
,
∴在
上为增函数,又
,则
,
∴.
即,结合
解得
,∴实数
的取值范围为
.
点评:本题考查利用导数研究函数的单调性,利用导数研究函数的极值,突出分类讨论思想与转化思想的渗透与应用,属于难题,第二题把有正的极大值的问题转化为图象开口向下与X轴有两个交点,思路巧妙,学习中值得借鉴.
记函数的导数为
,
的导数为
的导数为
。若
可进行
次求导,则
均可近似表示为:
若取,根据这个结论,则可近似估计自然对数的底数
_____(用分数表示).
正确答案
;
试题分析:构造函数f(x)=ex,根据导数运算,可知f(n)(x)=ex,f(n)(0)=1
所以若取n=5,ex≈f(0)+x++
+
+
,
令x=1,则e≈1+1++
+
+
=
,故答案为
。
点评:本题综合考查函数求导运算,阅读、转化、构造、计算能力.
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