- 导数及其应用
- 共6208题
已知抛物线C1:y=x2+2x和C:y=-x2+a,如果直线l同时是C1和C2的切线,称l是C1和C2的公切线,公切线上两个切点之间的线段,称为公切线段。
(1)a取什么值时,C1和C2有且仅有一条公切线?写出此公切线的方程;
(2)若C1和C2有两条公切线,证明相应的两条公切线段互相平分。
正确答案
解:(1)函数y=x2+2x的导数y′=2x+2,曲线C1在点P(x1,x21+2x1)的切线方程是:
y-(x12+2x1)=(2x1+2)(x-x1),
即y=(2x1+2)x-x12 ①
函数y=-x2+a的导数y′=-2x,
曲线C2在点Q(x2,-x22+a)的切线方程是
y-(-x22+a)=-2x2(x-x2)
即y=-2x2x+x22+a ②
如果直线l是过P和Q的公切线,则①式和②式都是l的方程,
所以x1+1=-x2,-x12=x22+a
消去x2得方程2x12+2x2+1+a=0
若判别式△=4-4×2(1+a)=0时,即a=-时解得x1=-
,此
时点P与Q重合
即当a=-时C1和C2有且仅有一条公切线,由①得公切线方程为y=x-
。
(2)由(1)可知,当a<-时C1和C2有两条公切线
设一条公切线上切点为:P(x1,y1), Q(x2 ,y2)
其中P在C1上,Q在C2上,则有x1+x2=-1,y1+y2=x12+2x1+(-x22+a)=x21+2x1-(x1+1)2+a=-1+a
线段PQ的中点为
同理,另一条公切线段P′Q′的中点也是
所以公切线段PQ和P′Q′互相平分。
如图,已知M是函数y=4-x2(0<x<2)图像C上一点,过M点作曲线C的切线与x轴、y轴分别交于点A、B,O是坐标原点,求△AOB面积的最小值。
正确答案
解:∵,∴y′=-2x,
设,则过M点曲线C的切线斜率k=-2m,
∴切线方程为,
由x=0,得,
由y=0,得,其中0<m<2,
设△AOB的面积为S,则
,0<m<2,
∴,
令S′=0,得,解得
,
当m∈时,S′<0,S在区间
上为减函数;
当m∈时,S′>0,S在区间
上为增函数,
∴当时,S取得最小值,最小值为
。
设f(x)=x3+ax2+bx+1的导数f'(x)满足f'(1)= 2a,f'(2)=-b,其中常数a,b∈R。
(1)求曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程;
(2)设g(x)=f'(x)e-x,求函数g(x)的极值。
正确答案
解:(1)因 f(x)=x3+ax2+bx+1,故f'(x)=3x2+2ax+b
令x=1,得f'(1)=3+2a+b,由已知f'(1) =2a,
因此3+2a+b =2a,解得b=-3
又令x=2,得f'(2)=12+4a+b,由已知f'(2)=-b,
因此12+ 4a+b=-b,解得
因此,
从而
又因为,
故曲线y=f(x)在点(1,f(1)) 处的切线方程为
,即6x+2y-1=0。
(2)由(1)知g(x)=(3x2-3x-3)e-x,
从而有g'(x)=(-3x2+9x)e-x,
令g'(x)=0,得-3x2+9x=0,解得x1=0,x2=3
当x∈(-∞,0)时,g'(x)<0,故g(x)在(-∞,0)上为减函数;
当x∈(0,3)时,g'(x)>0,故g(x)在(0,3)上为增函数;
当x∈(3,+∞)时,g'(x)<0,故g(x)在(3,+∞)上为减函数;
从而函数g(x)在x1=0处取得极小值g(0)=-3,
在x2=3处取得极大值g(3)=15e-3。
设函数f(x)=x3-3ax+b(a≠0)。
(1)若曲线y=f(x)在点(2 ,f(2))处与直线y=8相切,求a,b的值;
(2)求函数f(x)的单调区间与极值点。
正确答案
解:(1)由题意知
∵曲线y= f(x)在点(2,f(2))处与直线y=8相切
∴
∴
(2)∵,
∴①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。
②当a>0时,由f′(x)=0可得
i)当时,f′(x)>0,函数f(x)单调递增;
ii)当时,f′(x)<0,函数f(x)单调递减;
iii)当时,f′(x)>0,函数f(x)单调递增
综上可知,是f(x)的极大值点,
是f(x)的极小值点。
设,
为奇函数.
(1)求实数的值;
(2)设, 若不等式
在区间
上恒成立, 求实数
的取值范围.
正确答案
解:由f(x)是奇函数,可得a=1,
所以,f(x)=
(1)F(x)=+
=
由=0,可得
=2,
所以,x=1,即F(x)的零点为x=1。
(2)f-1(x)=,在区间
上,
由恒成立,即
≤
恒成立,
即恒成立
即,
,
所以,
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。求函数y=f(x)的解析式。
正确答案
解:由f(x)的图象经过P(0,2),知d=2
所以
由在处的切线方程是
知,即
∴即
解得
故所求的解析式是。
已知函数 。
(Ⅰ)若点(1,)在函数
图象上且函数在该点处的切线斜率为
,求
的极大值;
(Ⅱ)若在区间[-1,2]上是单调减函数,求
的最小值。
正确答案
(Ⅰ)∵,
∴ 由题意可知:且
,
∴ 得:
,
∴,
,
令,由此可知
当x=-1时, f(x)取极大值
(Ⅱ) ∵在区间[-1,2]上是单调减函数,
∴ 在区间[-1,2]上恒成立.
根据二次函数图象可知且
,
即:也即
作出不等式组表示的平面区域如下图:
当直线经过交点P(-
, 2)时,
取得最小值
,
∴取得最小值为
已知函数(其中a∈R).
(Ⅰ)若函数f(x)在点(1,f(1))处的切线为,求实数a,b的值;
(Ⅱ)求函数f(x)的单调区间.
正确答案
解:由,可得
.
(Ⅰ)因为函数f(x)在点(1,f(1))处的切线为,
得:
解得
(Ⅱ)令f'(x)>0,得x2+2x﹣a>0…①
当△=4+4a≤0,即a≤﹣1时,不等式①在定义域内恒成立,
所以此时函数f(x)的单调递增区间为(﹣∞,﹣1)和(﹣1,+∞).
当△=4+4a>0,即a>﹣1时,不等式①的解为或
,
又因为x≠﹣1,
所以此时函数f(x)的单调递增区间为和
,
单调递减区间为和
.
所以,当a≤﹣1时,函数f(x)的单调递增区间为(﹣∞,﹣1)和(﹣1,+∞);
当a>﹣1时,函数f(x)的单调递增区间为和
,单调递减区间为
和
.
已知直线l1为曲线y=x2+x-2在点(1,0)处的切线,l2为该曲线的另一条切线,且l1⊥l2,
(Ⅰ)求直线l2的方程;
(Ⅱ)求由直线l1、l2和x轴所围成的三角形的面积。
正确答案
解:(Ⅰ)y′=2x+1,
直线l1的方程为y=3x-3,
设直线l2过曲线y=x2+x-2上的点B(b,b2+b-2),
则l2的方程为y=(2b+1)x-b2-2,
因为l1⊥l2,则有2b+1=,
所以直线l2的方程为。
(Ⅱ)解方程组,得
,
所以直线l1和l2的交点的坐标为,
l1、l2与x轴交点的坐标分别为(1,0)、,
所以所求三角形的面积。
已知f(x)=ax4+bx2+c的图象经过点(0,1),且在x=1处的切线方程是y=x-2,
(1)求y=f(x)的解析式;
(2)求y=f(x)的单调递增区间。
正确答案
解:(1)的图象经过点(0,1),则c=1,
切点为(1,-1),
则的图象经过点(1,-1)得
,
;
(2),
单调递增区间为。
已知函数f(x)=x3+3x,
(1)求曲线y=f(x)在点P(1,4)处的切线方程;
(2)求此函数的单调区间。
正确答案
解:(1)
所以在点处的切线的斜率
所以切线的方程为,即
为所求。
(2)由(1)知恒成立
所以,此函数的单调递增区间为,无单减区间。
函数f(x)=4x3+ax2+bx+5的图像在x=1处的切线方程为y=-12x,
(1)求函数f(x)的解析式;
(2)求函数f(x)在[-3,1]上的最值。
正确答案
解:(1)f′(x)=12x2+2ax+b,
∵y=f(x)在x=1处的切线方程为y=-12x,
∴,即
,解得:a=-3,b=-18,
∴f(x)=4x3-3x2-18x+5。
(2)∵f′(x)=12x2-6x-18=6(x+1)(2x-3),
令f′(x)=0解得:x=-1或x=,
∴当x<-1或x>时,f′(x)>0,当-1<x<
时,f′(x)<0,
∵x∈[-3,1],
∴f(x)在[-3,1]上无极小值,有极大值f(-1)=16,
又∵f(-3)=-76,f(1)=-12,
∴f(x)在[-3,1]上的最小值为-76,最大值为16。
已知函数f(x)=x3+ax2-bx(a,b∈R),若y=f(x)图象上的点(1,-
)处的切线斜率为-4,求y=f(x)的极大值。
正确答案
解:f′(x)=x2+2ax-b,
∴由题意可知:f′(1)=-4且f(1)=-
即
解得
∴f(x)=x3-x2-3x
f′(x)=x2-2x-3=(x+1)(x-3)
令f′(x)=0,得x1=-1,x2=3
由此可知,当x变化时,f′(x),f(x)的变化情况如下表:
∴当x=-1时,f(x)取极大值。
已知函数f(x)=x3+bx2+cx+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,求函数y=f(x)解析式.
正确答案
解:由f(x)的图象经过P(0,2),知d=2,
所以f(x)=x3+bx2+cx+2,则f'(x)=3x2+2bx+c.
由在M(﹣1,f(﹣1))处的切线方程是6x﹣y+7=0,知﹣6﹣f(﹣1)+7=0,
即f(﹣1)=1,f'(﹣1)=6
∴,
即,
解得b=c=﹣3,f(x)=x3﹣3x2﹣3x+2.
函数f(x)=xlnx,g(x)=x3+ax2-x+2
(1)如果函数g(x)单调减区调为,求函数g(x)解析式;
(2)在(1)的条件下,求函数y=g(x)图象过点p(1,1)的切线方程;
(3)若x0∈(0,+∞),使关于x的不等式2f(x)≥g'(x)+2成立,求实数a取值范围.
正确答案
解:(1)解为
(2)设切点为,则切线方程为
(1,1)代入得
切线方程为
(3)
有解
最大值
令,则
时
单增,
时
单减
时,
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