- 导数及其应用
- 共6208题
设函数f(x)=alnx-bx2(x>0),
(1)若函数f(x)在x=1处与直线y=相切,
①求实数a,b的值;
②求函数f(x)在[,e]上的最大值;
(2)当b=0时,若不等式f(x)≥m+x对所有的a∈[0,],x∈(1,e2]都成立,求实数m的取值范围。
正确答案
解:(1)①,
∵函数f(x)在x=1处与直线相切,
∴;
②,
当时,令f′(x)>0,得
;
令f′(x)<0,得1<x≤e,
∴f(x)在上单调递增,在[1,e]上单调递减,
∴;
(2)当b=0时,f(x)=alnx,
若不等式f(x)≥m+x对所有的都成立,
则alnx≥m+x对所有的都成立,
即m≤alnx-x对所有的都成立,
令h(a)=alnx-x,则h(a)为一次函数,,
∵x∈,∴lnx>0,
∴h(a)在上单调递增,∴
,
∴m≤-x对所有的x∈都成立,
∵,
∴,∴
。
已知定义在(0,+∞)上的三个函数f(x)=lnx,g(x)=x2-af(x),h(x)=x-a,且g(x)在x=1处取得极值,
(Ⅰ)求函数g(x)在x=2处的切线方程;
(Ⅱ)求函数h(x)的单调区间;
(Ⅲ)把h(x)对应的曲线C1向上平移6个单位后得到曲线C2,求C2与g(x)对应曲线C3的交点个数,并说明理由。
正确答案
解:(1),
,
∴a=2,经检验a=2成立,
又,
∴,即3x-y-2-2ln2=0。
(2),定义域[0,+∞),
,
令,得x>1;令
,得0<x<1,
∴函数h(x)单调递增区间是(1,+∞),单调递减区间是(0,1);
(3)由(1)知,定义域[0,+∞),
∴C2对应的表达式为,
问题转化为求函数与
图象交点个数问题,
故只需求方程,即
根的个数,
设,
,
当x∈(0,4),,
为减函数;当
,
,
为增函数,
而,图象是开口向下的抛物线,
作出函数的图象,
,
而可知交点个数为2个,
即曲线C2与C3的交点个数为2个。
已知函数f(x)=x3-x,
(1)设M(λ0,f(λ0))是函数图象上的一点,求点M处的切线方程;
(2)证明过点N(2,1)可以作曲线f(x)=x3-x的三条切线。
正确答案
(1)解:,
过点的切线斜率为
,
切线方程为,
即;
(2)证明:由(1)知曲线上点处的切线为
,
若切线过点N(2,1),则,即
,
若过N有三条切线等价于方程有三个不同的解,
设,
,
随λ变化如下表:
g(λ)在R上只有一个极大值和一个极小值,,
∴g(λ)=0有3个不同解,即方程有3个不同解,
即过点N可以作曲线的三条切线。
已知函数f(x)=x3-x2+ax+b的图象在点P(0,f(0))处的切线是3x-y-2=0。
(1)求a,b的值;
(2)设t∈[-2,-1],函数g(x)=f(x)+(m-3)x在(t,+∞)上为增函数,求m的取值范围。
正确答案
解:(1)
所以切线的斜率
又切线方程为
故
而点在切线上,则
;
(2)因为
所以
所以
又是
上的增函数
所以在
上恒成立
即在
上恒成立
又函数在
是递减函数
则
所以。
已知抛物线C:y=2x2,直线y=kx+2交C于A,B两点,M是线段AB的中点,过M作x轴的垂线交C于点N, (Ⅰ)证明:抛物线C在点N处的切线与AB平行;
(Ⅱ)若,求k的值。
正确答案
解:(Ⅰ)如图,设,
把y=kx+2代入得
,
由韦达定理得,
∴,∴N点的坐标为
,
设抛物线在点N处的切线l的方程为,
将代入上式得
,
∵直线l与抛物线C相切,
∴,
∴m=k,即l∥AB。
(Ⅱ),则NA⊥NB,
又∵M是AB的中点,
∴,
由(Ⅰ)知,
,
∵MN⊥x轴,
∴,
又
,
∴,解得k=±2,
∴当k=±2时,。
函数f(x)=ax3-6ax2+3bx+b,其图象在x=2处的切线方程为3x+y-11=0。
(1)求函数f(x)的解析式;
(2)若函数y=f(x)的图象与y=f′(x)+5x+m的图象有三个不同的交点,求实数m的取值范围;
(3)是否存在点P,使得过点P的直线若能与曲线y=f(x)围成两个封闭图形,则这两个封闭图形的面积相等?若存在,求出P点的坐标;若不存在,说明理由。
正确答案
解:(1)由题意得
且
∴即
解得,b=3
∴;
(2)由可得
则由题意可得有三个不相等的实根,
即的图象与x轴有三个不同的交点,
,则g(x),g′(x)的变化情况如下表:
则函数f(x)的极大值为
极小值为
的图象与
的图象有三个不同交点,则有:
解得;
(3)存在点P满足条件
∵
∴
由得
,
当时,
当时,
当时,
可知极值点为,
线段AB中点在曲线
上,
且该曲线关于点成中心对称
证明如下:∵,
∴,
∴
上式表明,若点为曲线
上任一点,其关于
的对称点
也在曲线
上,曲线
关于点
对称
故存在点,使得过该点的直线若能与曲线
围成两个封闭图形,这两个封闭图形的面积相等。
已知函数,其中e为自然对数的底数,
(Ⅰ)当a=2时,求曲线y=f(x)在(1,f(1))处的切线与坐标轴围成的面积;
(Ⅱ)若函数f(x)存在一个极大值点和一个极小值点,且极大值与极小值的积为e5,求a的值。
正确答案
解:(Ⅰ),
当a=2时,,
,f(1)=-e,
所以曲线y=f(x)在(1,f(1))处的切线方程为y=ex-2e,
切线与x轴、y轴的交点坐标分别为(2,0),(0,-2e),
所以,所求面积为。
(Ⅱ)因为函数f(x)存在一个极大值点和一个极小值点,
所以,方程在(0,+∞)内存在两个不等实根,
则,
所以a>4,
设为函数f(x)的极大值点和极小值点,则
,
因为,
所以,
即,
解得:a=5,
此时f(x)有两个极值点,所以a=5。
已知函数f(x)=x++b(x≠0),其中a,b∈R,
(Ⅰ)若曲线y=f(x)在点P(2,f(2))处的切线方程为y=3x+1,求函数f(x)的解析式;
(Ⅱ)讨论函数f(x)的单调性;
(Ⅲ)若对于任意的a∈[,2],不等式f(x)≤10在[
,1]上恒成立,求b的取值范围。
正确答案
解:(Ⅰ),
由导数的几何意义得f′(2)=3,于是a=-8,
由切点P(2,f(2))在直线y=3x+1上可得-2+b=7,解得b=9,
所以函数f(x)的解析式为.
(Ⅱ),
当a≤0时,显然f′(x)>0(x≠0),这时f(x)在(-∞,0),(0,+∞)上内是增函数;
当a>0时,令f′(x)=0,解得,
当x变化时,f′(x),f(x)的变化情况如下表:
所以f(x)在,
内是增函数,在
,
内是减函数.
(Ⅲ)由(Ⅱ)知,f(x)在上的最大值为
与f(1)的较大者,
对于任意的,不等式f(x)≤10在
上恒成立,
当且仅当,即
,对任意的
成立,
从而得,
所以满足条件的b的取值范围是.
已知函数,曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程为x+2y-3=0,
(Ⅰ)求a,b的值;
(Ⅱ)证明:当x>0,且x≠1时,.
正确答案
解:(Ⅰ),
由于直线x+2y-3=0的斜率为,且过点(1,1),
故,即
,解得a=1,b=1。
(Ⅱ)由(Ⅰ)知,
所以,
考虑函数(x>0),
则,
所以当x≠1时,,而h(1)=0,
故当x∈(0,1)时,h(x)>0,可得;
当x∈(1,+∞)时,h(x)<0,可得;
从而当x>0,且x≠1时,,即
。
已知函数f(x)=ax3-x2+1(x∈R),其中a>0,
(Ⅰ)若a=1,求曲线y=f(x)在点(2,f(2))处的切线方程;
(Ⅱ)若在区间上,f(x)>0恒成立,求a的取值范围.
正确答案
解:(Ⅰ)当a=1时,f(x)=x3-x2+1,f(2)=3;
f′(x)=3x2-3x,f′(2)=6,
所以曲线y=f(x)在点(2,f(2))处的切线方程为y-3=6(x-2),即y=6x-9.
(Ⅱ)f′(x)=3ax2-3x=3x(ax-1),
令f′(x)=0,解得x=0或x=,
以下分两种情况讨论:
(1)若0<a≤2,则,当x变化时,f'(x),f(x)的变化情况如下表:
当x∈时,f(x)>0等价于
,即
,
解不等式组得-5<a<5,因此0<a≤2;
(2)若a>2,则,
当x变化时,f′(x),f(x)的变化情况如下表:
当x∈时,f(x)>0等价于
,即
,
解不等式组得或
,因此2<a<5;
综合(1)和(2),可知a的取值范围为0<a<5.
如图,A(-1,0),B(1,0),过曲线C1:y=x2-1(|x|>1)上一点M的切线l,与曲线C2:(|x|<1)也相切于点N,记点M的横坐标为t(t>1),
(Ⅰ)用t表示m的值和点N的坐标;
(Ⅱ)当实数m取何值时,∠MAB=∠NAB?并求此时MN所在直线的方程.
正确答案
解:(Ⅰ)切线l:,即
,
代入化简并整理,得
,(*)
由,
得m=0或,
若m=0,代入(*)式,得,与已知
矛盾;
若,代入(*)式,得
满足条件,
且,
综上,,点N的坐标为
。
(Ⅱ)因为,
若,则
,即t=2,此时m=9,
故当实数m=9时,,
此时,,
易得,
此时,MN所在直线的方程为y=4x-5。
已知抛物线C:x2=2py(p>0)的焦点为F,A,B是抛物线C上异于坐标原点0的不同两点,抛物线C在点A,B处的切线分别为l1,l2,且l1⊥l2,l1与l2相交于点D。
(Ⅰ)求点D的纵坐标;
(Ⅱ)证明:A,B,F三点共线;
(Ⅲ)假设点D的坐标为(,-1),问是否存在经过A,B两点且与l1,l2都相切的圆,若存在,求出该圆的方程;若不存在,清说明理由。
正确答案
(Ⅰ)解:设点A,B的坐标分别为(x1,y1),(x2,y2),
l1,l2分别是抛物线C在点A,B处的切线,
∴直线l1的斜率为,直线l2的斜率为
,
∵,
∴,得
, ①
∵A,B是抛物线C上的点,
∴,
∴直线l1的方程为,直线l2的方程为
,
由,解得:
,
∴点D的纵坐标为。
(Ⅱ)证法一:∵F为抛物线C的焦点,
∴,
∴直线AF的斜率为,
直线BF的斜率为,
∵
,
∴,∴A,B,F三点共线。
证法二:∵F为抛物线C的焦点,
∴,
∴,
,
∵,
∴,
∴A,B,F三点共线。
(Ⅲ)解:不存在,
证明如下:假设存在符合题意的圆,
设该圆的圆心为M,依题意,得MA⊥AD,MB⊥BD,且|MA|=|MB|,
由l1⊥l2,得AD⊥BD,
∴四边形MADB是正方形,∴|AD|=|BD|,
∵点D的坐标为(,-1),∴
,即p=2,
把点代入直线l1,得
,
解得:或
,
∴点A的坐标为(4,4)或,
同理可求得点B的坐标为(4,4)或,
由于A,B是抛物线C上的不同两点,
不妨令,
∴,
,
∴|AD|≠|BD|,这与|AD|= |BD|矛盾,
∴经过A,B两点且与l1,l2都相切的圆不存在。
已知a是实数,函数f(x)=x2(x-a),
(Ⅰ)若f′(1)=3,求a的值及曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程;
(Ⅱ)求f(x)在区间[0,2]上的最大值。
正确答案
解:(Ⅰ),
因为f′(1)=3-2a=3,所以a=0,
又当a=0时,f(1)=1,f′(1)=3,
所以曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程为3x-y-2=0;
(Ⅱ)令,解得
,
当,即a≤0时,f(x)在[0,2]上单调递增,从而
;
当时,即a≥3时,f(x)在[0,2]上单调递减,从而
;
当,即0<a<3,f(x)在
上单调递减,在
上单调递增,
从而;
综上所述,。
已知a≥0,函数f(x)=x2+ax,设,记曲线y=f(x)在点M(x1,f(x1))处的切线为l,l与x轴的交点是N(x2,0),O为坐标原点,
(Ⅰ)证明:;
(Ⅱ)若对于任意的,都有
成立,求a的取值范围。
正确答案
解:(Ⅰ)对f(x)求导数,得,f′(x)=2x+a,
故切线l的斜率为2x1+a,
由此得切线l的方程为y-(x12+ax1)=(2x1+a)(x-x1),
令y=0,得。
(Ⅱ)由,得
,
设,
对求导数,得
,
令,得
,
当时,
的变化情况如下表:
,
所以,函数g(x1)在上单调递减,在
上单凋递增,
从而函数g(x1)的最小值为,
依题意,得,解得:
,
即a的取值范围是。
已知函数f(x)=.
(1)如果a>0,函数在区间(a,a+)上存在极值,求实数a的取值范围;
(2)当x≥1时,不等式f(x)≥恒成立,求实数k的取值范围.
正确答案
(1)因为f(x)=,x>0,则f′(x)=-
,(1分)
当0<x<1时,f'(x)>0;
当x>1时,f'(x)<0.
所以f(x)在(0,1)上单调递增;在(1,+∞)上单调递减,所以函数f(x)在x=1处取得极大值.
因为函数f(x)在区间(a,a+)(其中a>0)上存在极值,
所以解得
<a<1.
(2)不等式f(x)≥,即为
≥k,记g(x)=
,
所以g′(x)==
令h(x)=x-lnx,
则h′(x)=1-,∵x≥1,∴h'(x)≥0,∴h(x)在[1,+∞)上单调递增,∴[h(x)]min=h(1)=1>0,
从而g'(x)>0,
故g(x)在[1,+∞)上也单调递增,所以[g(x)]min=g(1)=2,
所以k≤2.
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