- 导数及其应用
- 共6208题
已知函数f(x)=ax3-x2+1(x∈R),其中a>0,
(1)若a=1,求曲线y=f(x)在点(2,f(2))处的切线方程;
(2)若在区间上,f(x)>0恒成立,求a的取值范围。
正确答案
解:(1)当a=1时,,f(2)=3;
f′(x)=,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。
(2)f′(x)=,
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。
设函数f(x)=ax+2,g(x)=a2x2-lnx+2,其中a∈R,x>0,
(1)若a=2,求曲线y=g(x)在点(1,g(1))处的切线方程;
(2)是否存在负数a,使f(x)≤g(x)对一切正数x都成立?若存在,求出a的取值范围;若不存在,请说明理由.
正确答案
解:(1)由题意可知,当a=2时,,
则,
故曲线y=g(x)在点(1,g(1))处的切线斜率k=g'(1)=7,
又g(1)=6,
故曲线y=g(x)在点(1,g(1))处的切线方程为y-6=7(x-1),即y=7x-1.
(2)设函数,
则,
假设存在负数a,使得f(x)≤g(x)对一切正数x都成立,
即当x>0时,h(x)的最大值小于等于零.
令h'(x)=0可得:(舍),
当时,h'(x)>0,h(x)单调递增;当
时,h'(x)<0,h(x)单调递减,
即h(x)在处有极大值,也是最大值,
所以,解得
,
所以负数a存在,它的取值范围为。
已知函数f(x)=x3+3ax2+(3-6a)x-12a-4(a∈R)。
(1)证明:曲线y=f(x)在x=0的切线过点(2,2);
(2)若f(x)在x=x0处取得最小值,x0∈(1,3),求a的取值范围。
正确答案
解:(1)
由得曲线
在x=0处的切线方程为
当x=2时,y=2(3-6a)+12a-4=2
由此知曲线在x=0处的切线过点(2,2)。
(2)由得
①当时,
没有极小值;
②当或
时,由
得
故
由题设知
当时,不等式
无解;
当时,解不等式
得
综合①②得a的取值范围是。
已知函数f(x)=ax+lnx(a∈R),
(1)若a=2,求曲线y=f(x)在x=1处切线的斜率;
(2)求f(x)的单调区间;
(3)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:(1)由题意知,f′(1)=2+1=3,
故曲线y=f(x)在x=1处切线的斜率为3;
(2),
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
;
(3)由题意知,转化为(其中x1∈(0,+∞),x2∈[0,1]),
由(2)知,当a≥0时,f′(x1)>0,f(x1)在(0,+∞)上单调递增,值域为R,故不符合题意;
当a<0时,f(x1)在上单调递增,在
上单调递减,
故f(x1)的极大值即为最大值,
f(x1)max=,
所以,
解得。
已知函数f(x)=x3+(1-a)x2-a(a+2)x+b(a,b∈R),
(Ⅰ)若函数f(x)的图象过原点,且在原点处的切线斜率是-3,求a,b的值;
(Ⅱ)若函数f(x)在区间(-1,1)上不单调,求a的取值范围。
正确答案
解:(Ⅰ)由函数f(x)的图象过原点得b=0,
又f′(x)=3x2+2(1-a)x-a(a+2),
f(x)在原点处的切线斜率是-3,
则-a(a+2)=-3,所以a=-3或a=1.
(Ⅱ)由f′(x)=0,得,
又f(x)在区间(-1,1)上不单调,即或
,
解得或
,
所以a的取值范围是。
已知f(x)=ax3+bx2+cx在区间[0,1]上是增函数,在区间(-∞,0),(1,+∞)上是减函数,又。
(1)求f(x)的解析式;
(2)若在区间[0,m](m>0)上恒有f(x)≤x成立,求m的取值范围。
正确答案
解:(1),由已知
即解得
∴
∴
∴
∴。
(2)令,即
∴
∴或
又在区间
上恒成立
∴。
已知函数f(x)=,
(1)若=4,求曲线f(x)在点(e,f(e))处的切线方程;
(2)求f(x)的极值;
(3)若函数f(x)的图象与函数g(x)=1的图象在区间(0,e2]上有公共点,求实数a的取值范围。
正确答案
解:(1)∵a=4,
∴且
,
又∵,
∴,
∴f(x)在点(e,f(e))处的切线方程为:,即4x+e2y-9e=0.
(2)f(x)的定义域为(0,+∞),,
令f′(x)=0得,
当时,f′(x)>0,f(x)是增函数;
当时,f′(x)<0,f(x)是减函数;
∴f(x)在处取得极大值,即
。
(3)①当,即a>-1时,由(2)知f(x)在(0,
)上是增函数,在
上是减函数,
∴当时,f(x)取得最大值,即
;
又当x=e-a时,f(x)=0,当x∈(0,e-a]时,f(x)<0,
当x∈(e-a,e2]时,,
所以f(x)的图象与g(x)=1的图象在(0,e2]上有公共点,
等价于,解得a≥1,
又因为a>-1,所以a≥1;
②当,即a≤-1时,f(x)在(0,e2]上是增函数,
∴f(x)在(0,e2]上的最大值为,
∴原问题等价于,解得a≥e2-2,
又∵a≤-1,
∴无解;
综上,a的取值范围是a≥1。
已知f(x)=x2ln(ax)(a>0)。
(1)若曲线y=f(x)在x=处的切线斜率为3e,求a的值;
(2)求f(x)在[,
]上的最小值。
正确答案
解:(1)∵f′(x)=2xln(ax)+x2·=x[2ln(ax)+1],
∴3e=f′()=
[2ln(a·
)+1],
∴a=1。
(2)由题知x>0,f′(x)=x[2ln(ax)+1],
令f′(x)=0,则2ln(ax)+1=0,得x=,
①当a≥1时,≤
当x∈[,
]时,f′(x)≥0,
∴f(x)在[,
]上是增函数,
∴[f(x)]min=f()=
=
(lna-
);
②当<a<1时,
。
当x∈[,
)时,f′(x)<0;
当x∈[,
]时,f′(x)>0,
∴f(x)在[,
]上是减函数,
在[,
]上为增函数,
∴[f(x)]min=f()=
;
③当0<a≤时,
当x∈时,f′(x)<0,
∴f(x)在上是减函数,
∴[f(x)]min=f()=elna
=e(lna+
)。
已知函数f(x)=+ax2+(1-b2)x,m,a,b∈R。
(l)求函数f(x)的导函数f'(x)。
(2)当m=1时,若函数f(x)是R上的增函数,求z=a+b的最小值;
(3)当a=1,b=时,函数f(x)在(2,+∞)上存在单调递增区间,求m的取值范围。
正确答案
解:(1)。
(2)因为函数f(x)是R上的增函数,
所以f'(x)≥0在R上恒成立
则有
即
可用圆面的几何意义(如图)解得z=a+b的最小值为。
(3)①当m>0时,f'(x)=mx2+2x-1是开口向上的抛物线,显然f'(x)在(2,+∞)上存在子区间使得f'(x)> 0,所以m的取值范围是(0,+∞)
②当m=0时,显然成立。
③当m<0时,f'(x)=mx2+2x-1是开口向下的抛物线,要使f'(x)在(2,+∞)上存在子区间使f'(x)>0,应满足或
解得或
所以m的取值范围是
则m的取值范围是。
设函数f(x)=x+ax2+blnx,曲线y=f(x)过P(1,0),且在P点处的切斜线率为2。
(1)求a,b的值;
(I2)证明:f(x)≤2x-2。
正确答案
解:(1)
由已知条件得即
解得;
(2)f(x)的定义域为
由(1)知
设
则
当时,
当时,
所以g(x)在单调递增,在
单调递减
而
故当时,
即
。
已知函数f(x)=(x-a)2(x-b)(a,b∈R,a<b),
(Ⅰ)当a=1,b=2时,求曲线y=f(x)在点(2,f(2))处的切线方程;
(Ⅱ)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按某种顺序排列后构成等差数列,并求x4。
正确答案
解:(Ⅰ)当a=1,b=2时,因为f′(x)=(x-1)(3x-5),
故f′(2)=1,
又f(2)=0,
所以f(x)在点(2,0)处的切线方程为y=x-2.
(Ⅱ)证明:因为,
由于a<b,故,
所以f(x)的两个极值点为,
不妨设,
因为x3≠x1,x3≠x2,且x3是f(x)的零点,故x3=6,
又因为,
,
此时依次成等差数列,
所以存在实数x4满足题意,且。
已知函数f(x)=ax3+bx2-3x在x=±1处取得极值.
(1)求函数f(x)的解析式;
(2)若过点A(1,m)(m≠-2)可作曲线y=f(x)的三条切线,求实数m的取值范围.
正确答案
(1)f'(x)=3ax2+2bx-3,依题意,f'(1)=f'(-1)=0,
即,解得a=1,b=0.
∴f(x)=x3-3x.(4分)
(2)f'(x)=3x2-3=3(x+1)(x-1),
∵曲线方程为y=x3-3x,
∴点A(1,m)不在曲线上.
设切点为M(x0,y0),则点M的坐标满足y0=x03-3x0.
∵f'(x0)=3(x02-1),
∴切线的斜率为3(-1)=
,
整理得2x03-3x02+m+3=0.(8分)
∵过点A(1,m)可作曲线的三条切线,
∴关于x0方程2x03-3x02+m+3=0有三个实根.
设g(x0)=2x03-3x02+m+3,
则g'(x0)=6x02-6x0,
由g'(x0)=0,得x0=0或x0=1.(12分)
∴函数g(x0)=2x03-3x02+m+3的极值点为x0=0,x0=1.
∴关于x0方程2x03-3x02+m+3=0有三个实根的充要条件是g(1)g(0)<0,
即(m+3)(m+2)<0,解得-3<m<-2.
故所求的实数a的取值范围是-3<m<-2.
设曲线y=e-x(x≥0)在点M(t,c-1c)处的切线l与x轴y轴所围成的三角表面积为S(t).
(Ⅰ)求切线l的方程;
(Ⅱ)求S(t)的最大值.
正确答案
(Ⅰ)因为f'(x)=(e-x)'=-e-x,
所以切线l的斜率为-e-1,
故切线l的方程为y-e-t=-e-t(x-t).
即e-tx+y-e-1(t+1)=0
(Ⅱ)令y=0得x=t+1,
又令x=0得y=e-t(t+1)
所以S(t)=(t+1)•e-1(t+1)
=(t+1)2e-1
从而S′(t)=e-1(1-t)(1+t).
∵当t∈(0,1)时,S'(t)>0,
当t∈(1,+∞)时,S'(t)<0,
所以S(t)的最大值为S(1)=.
已知定义在正实数集上的函数f(x)=x2+2ex,g(x)=3e2lnx+b(其中e为常数,e=2.718 28…),若这两个函数的图象有公共点,且在该点处的切线相同,
(Ⅰ)求实数b的值;
(Ⅱ)当x∈[,e]时,
恒成立,求实数a的取值范围。
正确答案
解:(Ⅰ),
设函数与
的图象有公共点为
,
由题意,得,
解得:。
(Ⅱ)由(Ⅰ)知,,
所以,,
即,①
当时,lnx<0,∴x-lnx>0,
当时,lnx≤1≤x,且等号不能同时成立,
∴x-lnx>0,
所以,则由①式可得在[
,e]上恒成立,
设,
又,
令,得x=1,
又lnx≤1,
∴,
所以,当时,
;
当时,
,
所以,函数F(x)在上为减函数,在
上为增函数,
又,
故,
所以,实数a的取值范围是。
函数,数列
和
满足:
,
,函数
的图像在点
处的切线在
轴上的截距为
.
(1)求数列{}的通项公式;
(2)若数列的项中仅
最小,求
的取值范围;
(3)若函数,令函数
数列
满足:
且
,证明:
正确答案
解:(1)∵ , 得
是以2为首项,1为公差的等差数列,
故
(2) ∵,
,
在点
处的切线方程为
令得
∴仅当时取得最小值,
∴的取值范围为
(3)
所以
又因
则
显然
∵
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