- 导数及其应用
- 共6208题
)已知函数f(x)=ax3+bx2-3x在x=±1处取得极值,
(1)讨论f(1)和f(-1)是函数f(x)的极大值还是极小值;
(2)过点A(0,16)作曲线y=f(x)的切线,求此切线方程。
正确答案
解:(1),
依题意,即
,解得
,
∴,
令f′(x)=0,得x=-1,x=1,
若x∈(-∞,-1)∪(1,+∞),则f′(x)>0,故f(x)在(-∞,-1)上是增函数,在(1,+∞)上是增函数;若x∈(-1,1),则f′(x)<0,故f(x)在(-1,1)上是减函数,
所以,f(-1)=2是极大值;f(1)=-2是极小值。
(2)设切点为,则点M的坐标满足
,
因,故切线的方程为
,
注意到点A(0,16)在切线上,有,
化简得,解得
,
所以,切点为M(-2,-2),
切线方程为9x-y+16=0。
已知函数f(x)=ln(x+1)-ax+(a≥
),
(1)当曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线与直线l:y=-2x+1平行时,求a的值;
(2)求函数f(x)的单调区间。
正确答案
解:,
(1)由题意可得,解得a=3,
因为f(1)=ln2-4,此时在点(1,f(1))处的切线方程为y-(ln2-4)=-2(x-1),即y=-2x+ln2-2,
与直线l:y=-2x+1平行,故所求a的值为3.
(2)令f′(x)=0,得到,
由可知
,即x1≤0,
①当时,
,
所以,,
故f(x)的单调递减区间为(-1,+∞).
②当时,
,即-1<x1<0=x2,
所以,在区间和(0,+∞)上,f′(x)<0;
在区间上,f′(x)>0,
故f(x)的单调递减区间是和(0,+∞),单调递增区间是
;
③当a≥1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,+∞);
综上讨论可得:当时,函数f(x)的单调递减区间是(-1,+∞);
当时,函数f(x)的单调递减区间是
和(0,+∞),单调递增区间是
;
当a≥1时,函数f(x)的单调递增区间是(-1,0),单调递减区间是(0,+∞).
已知函数f(x)=,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:当a=1时,f(x)=,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)解: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,从点P1(0,0)作x轴的垂线交于曲线y=ex于点Q1(0,1),曲线在Q1点处的切线与x轴交与点P2,再从P2作x轴的垂线交曲线于点Q2,依次重复上述过程得到一系列点:P1,Q1;P2,Q2;…;Pn,Qn,记Pk点的坐标为(xk,0)(k=1,2,…,n)。
(Ⅰ)试求xk与xk-1的关系(2≤k≤n);
(Ⅱ)求。
正确答案
解:(Ⅰ)设,
由,得
点处切线方程为
,
由y=0得。
( Ⅱ),得
,
所以,
于是
。
已知函数f(x)=ax++c(a>0)的图象在点(1,f(1))处的切线方程为y=x-1.
(1)用a表示出b,c;
(2)若上恒成立,求a的取值范围.
正确答案
解:(1),则有
,解得
(2)由(1)知,,
令g(x)=f(x)﹣lnx=ax++1﹣2a﹣lnx,
则g(1)=0,
(i)当,
若
,
则g '(x)<0,g(x)是减函数,所以g(x)<g(l)=0,f(x)>lnx,
故上恒不成立.
(ii)时,
若f(x)>lnx,
故当x1时,f(x)
lnx
综上所述,所求a的取值范围为
设函数f(x)=xekx(k≠0),
(Ⅰ)求曲线y=f(x)在点(0,f(0))处的切线方程;
(Ⅱ)求函数f(x)的单调区间;
(Ⅲ)若函数f(x)在区间(-1,1)内单调递增,求k的取值范围.
正确答案
解:(Ⅰ),f′(0)=1,f(0)=0,
曲线y=f(x)在点(0,f(0))处的切线方程为y=x。
(Ⅱ)由,得
,
若k>0,则当时,f′(x)<0,函数f(x)单调递减;
当时,f′(x)>0,函数f(x)单调递增;
若k<0,则当时,f′(x)>0,函数f(x)单调递增;
当时,f′(x)<0,函数f(x)单调递减;
(Ⅲ)由(Ⅱ)知,若k>0,则当且仅当,即k≤1时,函数f(x)在(-1,1)内单调递增;
若k<0,则当且仅当,即k≥-1时,函数f(x)在(-1,1)内单调递增;
综上可知,函数f(x)在区间(-1,1)内单调递增时,k的取值范围是[-1,0)∪(0,1]。
设函数f(x)=x3-3ax+b(a≠0),
(Ⅰ)若曲线y=f(x)在点(2,f(2))处与直线y=8相切,求a,b的值;
(Ⅱ)求函数f(x)的单调区间与极值点.
正确答案
解:(I)f′(x)=3x2-3a,
因为曲线y=f(x)在点(2,f(2))处与直线y=8相切,
所以,即
,
解得a=4,b=24.
(Ⅱ)f′(x)=3(x2-a)(a≠0),
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;
当a>0时,由f′(x)=0,得x=±,
当时,f′(x)>0,函数f(x)单调递增;
当时,f′(x)<0,函数f(x)单调递减;
当时,f′(x)>0,函数f(x)单调递增,
此时x=-是f(x)的极大值点,x=
是f(x)的极小值点。
已知函数f(x)=(x-a)2(x-b)(a,b∈R,a<b),
(1)当a=1,b=2时,求曲线y=f(x)在点(2,f(2))处的切线方程;
(2)设x1,x2是f(x)的两个极值点,x3是f(x)的一个零点,且x3≠x1,x3≠x2,证明:存在实数x4,使得x1,x2,x3,x4按照某种顺序排列后构成等差数列,并求x4。
正确答案
解:(1)当a=1,b=2时,f(x)=(x-1)2(x-2)=x3-4x2+5x-2,
所以f′(x)=3x2-8x+5,
故f′(2)=1,
又f(2)=0,
所以曲线y=f(x)在点(2,0)处的切线方程为y=x-2.
(2)因为f′(x)=3(x-a)(x-),
由于a<b,故a<,
所以f(x)的两个极值点为x=a,x=,
不妨设x1=a,,
因为x3≠x1,x3≠x2,且x3是f(x)的一个零点,所以x3=b,
又因为,
,
所以成等差数列,
所以存在实数x4满足题意,且。
已知f(x)=ln(x+2)-x2+bx+c,
(1)若函数f(x)在x=1处的切线与直线3x+7y+2=0垂直,且f(-1)=0,求函数f(x)的解析式;
(2)若f(x)在区间[0,2]上单调递减,求b的取值范围.
正确答案
解:(1),
由得b=4,c=5,
所以。
(2),
设恒成立,
∴g(x)=0必有两根,
∵f(x)在区间[0,2]上单调递减,
∴g(x)在[0,2]上值恒非正,
∴或
,
解得,
故当时,f(x)在[0,2]上单调递减.
已知函数f(x)=x3-3x。
(Ⅰ)若曲线y=f(x)与直线y=m有且只有一个公共点,求m的取值范围;
(Ⅱ)过点P(2,-6)作曲线y=f(x)的切线,求此切线的方程。
正确答案
解:(Ⅰ)∵,
∵曲线与直线y=m只有一个公共点,
根据图象知,或
。
(Ⅱ)设切点坐标为,
则切线方程为,
∵切线过点P(2,-6),
∴,
化简,得,
∴t=0或t=3,
∴所求的切线方程为或
。
已知函数f(x)=lnx-ax+-1(a∈R),
(Ⅰ)当a=-1时,求曲线y=f(x)在点(2,f(2))处的切线方程;
(Ⅱ)当0≤a<时,讨论f(x)的单调性。
正确答案
解:(Ⅰ)当a=-1时,,
所以,
因此f′(2)=1,即曲线y=f(x)在点(2,f(2))处的切线斜率为1,
又f(2)=ln2+2,
所以曲线y=f(x)在点(2,f(2))处的切线方程为x-y+ln2=0。
(Ⅱ)因为,
所以,
令,
①当a=0时,g(x)=-x+1,,
当x∈(0,1)时,g(x)>0,此时f′(x)<0,函数f(x)单调递减;
当x∈(1,+∞)时,g(x)<0,此时f′(x)>0,函数f(x)单调递增;
②当时,由f′(x)=0即
,解得
,
此时,
所以当x∈(0,1)时,g(x)>0,此时f′(x)<0,函数f(x)单调递减;
时,g(x)<0,此时f′(x)>0,函数f(x)单调递增;
时,g(x)>0,此时f′(x)<0,函数f(x)单调递减;
综上所述:当a=0时,函数f(x)在(0,1)上单调递减,在(1,+∞)上单调递增;
当时,函数f(x)在(0,1)上单调递减,在
上单调递增;在
上单调递减。
设F是抛物线G:x2=4y的焦点。
(1)过点P(0,-4)作抛物线G的切线,求切线方程;
(2)设A,B为抛物线G上异于原点的两点,且满足,延长AF,BF分别交抛物线G于点C,D,求四边形ABCD面积的最小值。
正确答案
解:(1)设切点
由,知抛物线在Q点处的切线斜率为
,
故所求切线方程为
即
因为点在切线上
所以,
,
所求切线方程为。
(2)设,
由题意知,直线AC的斜率k存在,由对称性,不妨设
因直线AC过焦点,
所以直线AC的方程为
点的坐标满足方程组
得,
由根与系数的关系知
因为,
所以BD的斜率为,
从而BD的方程为
同理可求得
当时,等号成立
所以,四边形面积的最小值为32。
已知函数,其中a>0,
(1)若曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线与直线y=1平行,求a的值;
(2)求函数f(x)在区间[1,2]上的最小值.
正确答案
解:,
(1)由题意可得f′(1)=2(1-a3)=0,解得a=1,
此时f(1)=4,在点(1,f(1))处的切线为y=4,与直线y=1平行,
故所求的a值为1;
(2)由f′(x)=0可得x=a,a>0,
①当0<a≤1时,f′(x)>0在(1,2]上恒成立,
所以y=f(x)在[1,2]上递增,所以f(x)在[1,2]上的最小值为f(1)=2a3+2;
②当1<a<2时,
由上表可得y=f(x)在[1,2]上的最小值为f(a)=3a2+1;
③当a≥2时,f′(x)<0在[1,2)上恒成立,
所以y=f(x)在[1,2]上递减,所以f(x)在[1,2]上的最小值为f(2)=a3+5;
综上讨论,可知:
当0<a≤1时,y=f(x)在[1,2]上的最小值为f(1)=2a3+2;
当1<a<2时,y=f(x)在[1,2]上的最小值为f(a)=3a2+1;
当a≥2时,y=f(x)在[1,2]上的最小值为f(2)=a3+5。
如图,从点P1(0,0)做x轴的垂线交曲线y=ex于点Q1(0,1),曲线在点Q1处的切线与x轴交于点P2,再从P2做x轴的垂线交曲线于点Q2,依次重复上述过程得到一系列点:P1,Q1;P2,Q2;…Pn,Qn,记点Pk的坐标为(xk,0)(k=1,2,3,…n)。
(1)试求xk与xk-1的关系(2≤k≤n);
(2)求|P1Q1|+|P2Q2|+…+|PnQn|。
正确答案
解:(1)设
由得
点处切线方程为
由y=0得;
(2)得
。
已知函数f(x)=-x3+ax2+b(a,b∈R)。
(1)若函数f(x)在x=0,x=4处取得极值,且极小值为-1,求a、b的值;
(2)若x∈[-1,1],函数f(x)图象上的任意一点的切线斜率为k,求k≥-1恒成立时a的取值范围。
正确答案
解:(1)由得x=0或x=2a/3
故2a/3=4,a=6
由于当x<0时,,当x>0时
故当x=0时,f(x)达到极小值f(0)=b,所以b=-1;
(2)等价于当x∈[0,1]时,-3x2+2ax≥-1恒成立,即g(x)=3x2-2ax-1≤0对一切x∈[0,1]恒成立
即g(x)的最大值不大于零,由g(x)的图象知其最大值是端点值。由于g(0)=-1≤0,故只需g(1)=2-2a≤0,即a≥1
反之,当a≥1时,g(x)≤0对一切x∈[0,1]恒成立
所以a≥1。
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