- 导数及其应用
- 共6208题
已知函数f(x)=ax+lnx(a∈R),
(Ⅰ)若a=2,求曲线y=f(x)在x=1处切线的斜率;
(Ⅱ)求f(x)的单调区间;
(Ⅲ)设g(x)=x2-2x+2,若对任意x1∈(0,+∞),均存在x2∈[0,1],使得f(x1)<g(x2),求a的取值范围。
正确答案
解:(Ⅰ)由已知,
,
故曲线y=f(x)在x=1处切线的斜率为3;
(Ⅱ),
①当a≥0时,由于x>0,故ax+1>0,f′(x)>0,
所以,f(x)的单调递增区间为(0,+∞);
②当a<0时,由f′(x)=0,得,
在区间上,f′(x)>0,在区间
上,f′(x)<0,
所以,函数f(x)的单调递增区间为,单调递减区间为
。
(Ⅲ)由已知,转化为,
,
由(Ⅱ)知,当a≥0时,f(x)在(0,+∞)上单调递增,值域为R,故不符合题意;
(或者举出反例:存在,故不符合题意)
当a<0时,f(x)在上单调递增,在
上单调递减,
故f(x)的极大值即为最大值,,
所以,
解得。
已知a∈R,函数(其中e为自然对数的底).(1)当a>0时,求函数f(x)在区间(0,e]上的最小值;
(2)是否存在实数x0∈(0,e],使曲线y=g(x)在点x=x0处的切线与y轴垂直?若存在求出x0的值,若不存在,请说明理由.
正确答案
解:(1)∵
∴f'(x)==
,令f'(x)=0得,x=a,
①若0<a<e,当x∈(0,a)时,f'(x)<0,函数f(x)在区间(0,a)上单调递减,
当x∈(a,e)时,f'(x)>0,函数f(x)在区间(a,e)上单调递增,
所以当x=a时,函数f(x)在区间(0,e]上取得最小值lna.
②若a≥e,则f'(x)≤0,函数f(x)在区间(0,e]上单调递减,
所以当x=e时,函数f(x)在区间(0,e]上取得最小值.
综上所述,当0<a<e时,函数f(x)在区间(0,e]上取得最小值lna,
当a≥e时,函数f(x)在区间(0,e]上取得最小值.
(2)不存在.证明如下,x∈(0,e],
∴g'(x)=ex+(lnx﹣1)ex+1=(
+lnx﹣1)ex+1
由(1)知,当a=1时,,
此时f(x)在区间(0,e]上取得最小值ln1=0,即,而ex>0,
所以g'(x)≥1>0,又曲线y=g(x)在点x=x0处的切线与y轴垂直,等价于g'(x0)=0有实数根,而g'(x)>0,
所以方程g'(x0)=0无实数根,x0∈(0,e],使曲线y=g(x)在点x=x0处的切线与y轴垂直.
已知函数f(x)=(x2+bx+c)ex,其中b,c∈R为常数,
(Ⅰ)若b2>4(c-1),讨论函数f(x)的单调性;
(Ⅱ)若b2≤4(c-1),且,试证:-6≤b≤2。
正确答案
解:(Ⅰ)求导得,
因,故方程f′(x)=0即
有两根;
,
令f′(x)>0,解得;
又令f′(x)<0,解得,
故当时,f(x)是增函数;当
时,f(x)是增函数;
但当时,f(x)是减函数;
(Ⅱ)易知,
因此,
所以,由已知条件得,
因此,
解得-6≤b≤2。
已知f(x)=x2+bx+c为偶函数,曲线y=f(x)过点(2,5),g(x)=(x+a)f(x),
(Ⅰ)求曲线y=g(x)有斜率为0的切线,求实数a的取值范围;
(Ⅱ)若当x=-1时函数y=g(x)取得极值,确定y=g(x)的单调区间。
正确答案
解:(Ⅰ)为偶函数,
故,即有
,
解得b=0,
又曲线y=f(x)过点(2,5),
得,有c=1,
∵,
从而,
曲线y=g(x)有斜率为0的切线,
故有g′(x)=0有实数解,
即有实数解,
此时有;
所以实数a的取值范围:;
(Ⅱ)因x=-1时函数y=g(x)取得极值,
故有g′(-1)=0,即3-2a+1=0,解得a=2,
又,
令g′(x)=0,得,
当x∈时,g′(x)>0,故g(x)在
上为增函数;
当x∈时,g′(x)<0,故g(x)在
上为减函数;
当x∈时,g′(x)>0,故g(x)在
上为增函数。
已知函数g(x)=(a-2)x(x>-1),函数f(x)=ln(1+x)+bx的图像如图所示。
(Ⅰ)求b的值;
(Ⅱ)求函数F(x)=f(x)-g(x)的单调区间。
正确答案
解:(Ⅰ),
由图知,。
(Ⅱ),
,
令因为
,
当 a>0时,,
故函数F(x)的单调增区间是,单调减区间是
;
当a<0时,,故函数F(x)的单调增区间是(-1,+∞);
当a=0时,,故函数F(x)的单调增区间是(-1,+∞);
综上所述:当a>0 时,函数F(x)的单调增区间是,单调减区间是
;
当a≤0 时,函数F(x)的单调增区间是(-1,+∞)。
函数y=f (x )=-x3+ax2+b(a,b∈R ),
(Ⅰ)要使y=f(x)在(0,1)上单调递增,求a的取值范围;
(Ⅱ)当a>0时,若函数满足y极小值=1,y极大值=,求函数y=f(x)的解析式;
(Ⅲ)若x∈[0,1]时,y=f(x)图象上任意一点处的切线倾斜角为θ,求当0≤θ≤时a的取值范围。
正确答案
解:(Ⅰ),
要使f(x)在(0,1)上单调递增,
则x∈(0,1)时,f′(x)≥0恒成立,
∴≥0,
即当x∈(0,1)时,≥
恒成立,
∴≥
,即a的取值范围是[
∞
。
(Ⅱ)由,令f′(x)=0,得x=0或
=
,
∵a>0,∴当x变化时,f′(x)、f(x)的变化情况如下表:
∴y极小值=f(0)=b=1,y极大值==
+
·
+1=
,
∴b=1,a=1,
故f(x)。
(Ⅲ)当x∈[0,1]时,tanθ=,
由θ∈[0,],得0≤f′(x)≤1,
即x∈[0,1]时,0≤≤1恒成立,
当x0时,a∈R,
当x∈(0,1]时,由≥0恒成立,
由(Ⅰ)知≥
,
由≤1恒成立,a≤
(3x+
),
∴≤
(等号在
=
时取得);
综上,≤
≤
。
已知函数(a,b∈R),
(1)若y=f(x)的图象在点(1,f(1))处的切线方程为x+y-3=0,求实数a、b 的值;
(2)若f(x)在(-1,1)上不单调,求实数a的取值范围。
正确答案
解:(1)由题意,,∴f(1)=2,
即,
∵切线x+y-3=0的斜率为-1,
∴,即
,即a=1,
代入,解得:。
(2)因为函数f(x)在区间(-1,1)上不单调,所以方程f′(x)=0在(-1,1)上有解,
因为,
所以-1<a-1<1或-1<a+1<1,
∴。
设t≠0,点P(t,0)是函数与
的图象的一个公共点,两函数的图象在点P处有相同的切线。
(Ⅰ)用t表示a,b,c;
(Ⅱ)若函数在(-1,3)上单调递减,求t的取值范围。
正确答案
解:(Ⅰ)∵函数,
的图象都过点(t,0),
∴,即
,
∵t≠0,
∴,
∵
∴,
又∵,
在点(t,0)处有相同的切线,
∴而
∴,
将代入上式,得b=t,
∴c=ab=-t3,
故,b=t,c=-t3。
(Ⅱ),
∵函数在在(-1,3)上单调递减,
∴在(-1,3)上恒成立,
∴即
,
解得:t≤-9或t≥3,
∴t的取值范围是
已知函数f(x)=lnx,,设F(x)=f(x)+g(x)。
(Ⅰ)当a=1时,求函数F(x)的单调区间;
(Ⅱ)若以函数y=F(x)(0<x≤3)图象上任意一点为切点的切线斜率
恒成立,求实数a的最小值。
正确答案
解:(Ⅰ)由已知,可得,
函数的定义域为,
则,
由可得
在区间
单调递增;
由可得
在(0,1)上单调递减。
(Ⅱ)由题意,知对任意
恒成立,
即有对任意
恒成立,即
,
令,
即,
所以,实数a的最小值为。
设t≠0,点P(t,0)是函数f(x)=x3+ax与g(x)=bx2+c的图象的一个公共点,两函数的图象在点P处有相同的切线。
(1)用t表示a,b,c;
(2)若函数y=f(x)-g(x)在(-1,3)上单调递减,求t的取值范围。
正确答案
解:(1)因为函数,
的图象都过点(t,0),
所以,
即
因为
所以
又因为,
在点(t,0)处有相同的切线,所以
而
所以
将代入上式得
因此
故,
,
。
(2)
当时,函数
单调递减
由,若
则
若,则
由题意,函数在(-1,3)上单调递减
则或
所以或
即或
又当时,函数
在(-1,3)上单调递减
所以t的取值范围为。
已知函数f(x)=ax2-(2a+1)x+2lnx(a∈R),
(Ⅰ)若曲线y=f(x)在x=1和x=3处的切线互相平行,求a的值;
(Ⅱ)求f(x)的单调区间。
正确答案
解:,
(Ⅰ),解得
;
(Ⅱ),
①当a≤0时,,
在区间(0,2)上,f′(x)>0;在区间(2,+∞)上f′(x)<0,
故f(x)的单调递增区间是(0,2),单调递减区间是(2,+∞);
②当,
在区间(0,2)和上,f′(x)>0;在区间
上f′(x)<0,
故f(x)的单调递增区间是(0,2)和,单调递减区间是
;
③当,
故f(x)的单调递增区间是(0,+∞);
④当,
在区间和(2,+∞)上,f′(x)>0;在区间
上f′(x)<0,
故f(x)的单调递增区间是和(2,+∞),单调递减区间是
。
已知f(x)=ln(x+2)-x2+bx+c,
(Ⅰ)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;
(Ⅱ)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:(Ⅰ),
由,得b=4,c=5,
∴。
(Ⅱ),
设g(x)=-2x2-(4-b)x+2b+1,
∵△>0恒成立,故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)在区间[0,2]上单调递减。
已知函数f(x)=x3+bx2+ax+d的图象过点P(0,2),且在点M(﹣1,f(﹣1))处的切线方程为6x﹣y+7=0.
(Ⅰ)求函数y=f(x)的解析式;
(Ⅱ)求函数y=f(x)的单调区间.
正确答案
解:(Ⅰ)∵f(x)的图象经过P(0,2),
∴d=2,
∴f(x)=x3+bx2+ax+2,f'(x)=3x2+2bx+a.
∵点M(﹣1,f(﹣1))处的切线方程为6x﹣y+7=0
∴f'(x)|x=﹣1=3x2+2bx+a|x=﹣1=3﹣2b+a=6①,
还可以得到,f(﹣1)=y=1,即点M(﹣1,1)满足f(x)方程,
得到﹣1+b﹣a+2=1②
由①、②联立得b=a=﹣3
故所求的解析式是f(x)=x3﹣3x2﹣3x+2.
(Ⅱ)f'(x)=3x2﹣6x﹣3.
令3x2﹣6x﹣3=0,即x2﹣2x﹣1=0.
解得.
当;
当.
故f(x)的单调增区间为(﹣∞,1﹣),(1+
,+∞);单调减区间为(1﹣
,1+
)
已知f(x)=ln(x+2)-x2+bx+c,
(Ⅰ)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;
(Ⅱ)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:(Ⅰ),
由,得b=4,c=5,
∴。
(Ⅱ),
设g(x)=-2x2-(4-b)x+2b+1,
∵△>0恒成立,故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)在区间[0,2]上单调递减。
已知a>0,函数,
.
(Ⅰ)当a=3时,求曲线y=f(x)在点(3,f(3))处的切线方程;
(Ⅱ)若恒成立,求实数a的取值范围.
正确答案
解:(Ⅰ)当a=3时,
∴,
,
又,
∴曲线y=f(x)在点处的切线方程为:
,
即:.
(Ⅱ)由得
①当时
,
,
∴f(x)在上递减,
∴,∴
,此时a不存在;
②当时若
时,
由①得f(x)在上递减,
∴∴
,此时
若时
,∴
令f′(x)=0得x=a,
又在(0,2)递增,
故∴
,
当时
,∴f(x)在
递增,
∴
,
,∴
,
又,∴
综上知,实数a的取值范围
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