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简答题

设函数f(x)=x3x2+bx+c,其中a>0,曲线y=f(x)在点P(0,f(0))处的切线方程为y=1.

(1)确定b,c的值;

(2)设曲线y=f(x)在点(x1,f(x1))及(x2,f(x2))处的切线都过点(0,2).

证明:当x1≠x2时,f ′(x1)≠f ′(x2);

(3)若过点(0,2)可作曲线y=f(x)的三条不同切线,求a的取值范围.

正确答案

解:(1)由f(x)=x3x2+bx+c,得f(0)=c,f ′(x)=x2-ax+b,f ′(0)=b,

又由曲线y=f(x)在点P(0,f(0))处的切线方程为y=1,得f(0)=1,f ′(0)=0,故b=0,c=1.

(2)f(x)=x3x2+1,f ′(x)=x2-ax,由于点(t,f(t))处的切线方程为y-f(t)=f ′(t)(x-t),

而点(0,2)在切线上,所以2-f(t)=f ′(t)(-t),化简得t3t2+1=0,

即t满足的方程为t3t2+1=0,

下面用反证法证明:假设f ′(x1)=f ′(x2),

由于曲线y=f(x)在点(x1,f(x1))及(x2,f(x2))处的切线都过点(0,2),则下列等式成立:

由③得x1+x2=a,由①-②得x12+x1x2+x22=a2

又x12+x1●x2+x22=(x1+x2)2-x1x2=a2-x1(a-x2)=x12-ax1+a2=(x1)2a2a2故由④得,x1,此时x2与x1≠x2矛盾,所以f ′(x1)≠f ′(x2).

(3)由(2)知,过点(0,2)可作y=f(x)的三条切线,等价于方程2-f(t)=f ′(t)(0-t)有三个相异的实根,即等价于方程t3t2+1=0有三个相异的实根.

设g(t)=t3t2+1,则g′(t)=2t2-at=2t(t-)

由于a>0,故有

由g(t)的单调性可知:要使g(t)=0有三个相异的实根,当且仅当1-<0,即a>

∴a的取值范围是(,+∞)

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简答题

已知函数f(x)=x3

(Ⅰ)记φ(x)=f(x)+f′(x)(t∈R),求φ(x)的极小值;

(Ⅱ)若函数h(x)=+sinx的图象上存在互相垂直的两条切线,求实数λ的值及相应的切点坐标。

正确答案

解:(Ⅰ)由已知:

,或

时,

为增函数,此时不存在极值;

当t>0时,x变化时,变化如下:

由上表可知:

当t<0时,x变化时,变化如下:

由上表可知:

(Ⅱ)

设两切点分别为

∴方程(*)的判别式

从而可得:

上式要成立当且仅当

此时方程(*)的解为λ=0,

∴存在λ=0,此时函数的图象在点处的切线和在点处的切线互相垂直。        

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简答题

设函数f(x)=x3-3ax2+3bx的图象与直线12x+y-1=0相切于点(1,-11),

(Ⅰ)求a,b的值;

(Ⅱ)讨论函数f(x)的单调性。

正确答案

解:(Ⅰ)求导得

由于f(x)的图象与直线12x+y-1=0相切于点(1,-11),

所以

,解得a=1,b=-3。

(Ⅱ)由a=1,b=-3得

令f′(x)>0,解得x<-1或x>3;又令f′(x)<0,解得-1<x<3;

所以当时,f(x)是增函数;当时,f(x)也是增函数;

但x∈(-1,3)时,f(x)是减函数。

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简答题

设函数f(x)=xex,求:

(Ⅰ)曲线y=f(x)在点(0,f(0))处的切线方程;

(Ⅱ)函数f(x)的单调递增区间。

正确答案

解:(Ⅰ)因为f(0)=0,切点为(0,0),

所以f′(0)=1,

故曲线y=f(x)在点(0,f(0))处的切线方程为y=x;

(Ⅱ)令,解得x=-1,

当x∈(-1,+∞)时,f′(x)>0,

所以函数f(x)的单调递增区间是(-1,+∞)。

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简答题

已知函数

(1)当时,求函数f(x)在x=0处的切线方程;

(2)函数f(x)是否存在零点?若存在,求出零点的个数;若不存在,说明理由.

正确答案

(Ⅰ)

时,f′(0)=-3.

又f(0)=-1.                       

则f(x)在x=0处的切线方程为y=-3x-1.                    

(Ⅱ)函数f(x)的定义域为

当x∈(a,+∞)时,,所以

即f(x)在区间上没有零点.                      

当x∈(-∞,a)时,

.                                      

只要讨论g(x)的零点即可.

当x∈(-∞,a-1)时,,g(x)是减函数;

当x∈(a-1,a)时,,g(x)是增函数.

所以g(x)在区间(-∞,a)最小值为.    

显然,当a=1时,g(a-1)=0,所以x=a-1是f(x)的唯一的零点;

当a<1时,,所以f(x)没有零点;

当a>1时,,所以f(x)有两个零点.  

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简答题

已知函数的图象经过点(0,-1),且在处的切线方程是

(1)求的解析式;

(2)求函数的单调增区间.

正确答案

解:(1)∵

                          

                                 

切点

            

                                   

(2)由,                                  

∴增区间为.        

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简答题

设抛物线上与点A(6,0)距离最近的点为N,点N的纵坐标与横坐标的差为c。已知函数f(x)=ax3+bx2-3x+c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P(0,16)作y=f(x)的切线,求此切线的方程。

正确答案

解:(1)设N(x,y)为抛物线上一点,则

|MA|与|MA|2同时取到极值,

得x=2,

而当+∞或-∞时,

此时x=2,y=2,

即抛物线上与点A(6,0)距离最近的点N(2,2),

∴c=0,

依题意,得

,解得:

,得x=1或x=-1;

,得x>1或x<1;

,得-1

所以在(-∞,-1)上是增函数,在(1,+∞)上是增函数,在(-1,1)上是减函数,

(2)曲线方程为,点P(0,16)不在曲线上,

设切点Q(x0,y0),则点Q的坐标满足

故切线的方程为

因为点P在切线上,

化简,得,解得:

所以,切点为Q(-2,-2),

所以切线的方程为

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简答题

已知函数f(x)=mx3+2nx2-12x的减区间是(-2,2)。

(1)试求m,n的值;

(2)求过点A(1,-11)且与曲线y=f(x)相切的切线方程;

(3)过点A(1,t)是否存在与曲线y=f(x)相切的3条切线,若存在,求实数t的取值范围;若不存在,请说明理由。

正确答案

解:(1)由题意知:f'(x)=3mx2+4nx-12<0的解集为(-2,2),

所以,-2和2为方程3mx2+4nx-12=0的根,

由韦达定理知,即m=1,n=0。

(2)∵f(x)=x3-12x,

∴f'(x)=3x2-12,

∵f(1)=13-12·1=-11,

当A为切点时,切线的斜率k=f'(1)=3-12=-9,

∴切线方程为y+11=-9(x-1),即9x+y+2=0;

当A不为切点时,设切点为P(x0,f(x0)),这时切线的斜率是k=f'(x0)=

切线方程为y-f(x0)=f'(x0)(x-x0),

因为过点A(1,-11),

∴x0=1或,而x0=1为A点,

即另一个切点为

切线方程为,即45x+4y-1=0,

所以,过点A(1,-11)的切线方程为9x+y+2=0或45x+4y-1=0。

(3)存在满足条件的三条切线

设点P(x0,f(x0))是曲线f(x)=x3-12x的切点,

则在P点处的切线的方程为y-f(x0)=f'(x0)(x-x0

因为其过点A(1,t),

所以,

由于有三条切线,所以方程应有3个实根,

设g(x)=2x3-3x2+t+12,只要使曲线有3个零点即可

设g'(x)=6x2-6x=0,

∴x=0或x=1分别为g(x)的极值点,

当x∈(-∞,0)和(1,+∞)时,g'(x)>0,

g(x)在(-∞,0)和(1,+∞)上分别单增,

当x∈(0,1)时,g'(x)<0,g(x)在(0,1)上单减,

所以,x=0为极大值点,x=1为极小值点,

所以要使曲线与x轴有3个交点,

当且仅当

解得-12<t<-11。

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简答题

函数的图像如图所示。

(1)若函数在x=2处的切线方程为,求函数的解析式;

(2)在(1)的条件下,是否存在实数m,使得的图像与的图像有且只有三个不同的交点?若存在,求出m的取值范围;若不存在,说明理由。

正确答案

解:(1)由图象可知函数f(x)的图像过点(0,3),且

 ∴,解得:

依题意,f′(2)=-3且f(2)=5,

解得:=1,b=-6,

所以

(2)由题意,可得有三个不相等的实根,

与y=m有三个不同的交点,

故m的取值范围是

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简答题

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)的图象与的图象有三个不同的交点,求实数m的取值范围.

正确答案

解:(1)由题意得f'(x)=3ax2﹣12ax+3b,f'(2)=﹣3且f(2)=5,

解得a=1,b=3,

∴f(x)=x3﹣6x2+9x+3.

(2)由f(x)=x3﹣6x2+9x+3,

可得f'(x)=3x2﹣12x+9,=x2+x+3+m,

则由题意可得x3﹣6x2+9x+3=x2+x+3+m有三个不相等的实根,

即g(x)=x3﹣7x2+8x﹣m的图象与x轴有三个不同的交点,

g'(x)=3x2﹣14x+8=(3x﹣2)(x﹣4),

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g(4)=﹣16﹣m.

y=f(x)的图象与的图象有三个不同交点,

则有:解得

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简答题

已知函数f(x)=x3+2bx2+cx-2的图象在与x轴交点处的切线方程是y=5x-10,

(Ⅰ)求函数f(x)的解析式;

(Ⅱ)设函数g(x)=f(x)+mx,若g(x)的极值存在,求实数m的取值范围以及函数g(x)取得极值时对应的自变量x的值。

正确答案

解:(Ⅰ)由已知,切点为(2,0),

故有f(2)=0,即4b+c+3=0,①

f′(x)=3x2+4bx+c,

由已知,得8b+c+7=0,②

联立①、②,解得c=1,b=1,

于是函数解析式为f(x)

(Ⅱ)

令g′(x)=0,当函数有极值时,△≥0,方程有实根,

由△=4(1-m)≥0,得m≤1,

①当m=1时,g′(x)=0有实根,在左右两侧均有g′(x)>0,故函数g(x)=0无极值;

②m<1时,g′(x)=0有两个实根,

当x变化时,g′(x)、g(x)的变化情况如下表:

故在m时,函数g(x)有极值,

时,g(x)有极大值;当时,g(x)有极小值。

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简答题

已知在函数f(x)=mx3﹣x的图象上以N(1,n)为切点的切线的倾斜角为

(1)求m、n的值;

(2)是否存在最小的正整数k,使得不等式f(x)≤k﹣1995对于x∈[﹣1,3]恒成立?如果存在,请求出最小的正整数k;如果不存在,请说明理由.

正确答案

解:(1)f'(x)=3m﹣1,

依题意,得,即1=3m﹣1,

把N(1,n)代得,得

(2)令,则

时,f'(x)=2﹣1>0,f(x)在此区间为增函数

时,f'(x)=2﹣1<0,f(x)在此区间为减函数

时,f'(x)=2﹣1>0,f(x)在此区间为增函数处取得极大值

因此,当

要使得不等式f(x)≤k﹣1995对于x∈[﹣1,3]恒成立,则k≥15+1995=2010

所以,存在最小的正整数k=2010,使得不等式f(x)≤k﹣1995对于x∈[﹣1,3]恒成立.

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简答题

已知函数f(x)=,(a∈R).

(1)若函数f(x)在x=1处取得极值,求实数a的值;

(2)在(1)条件下,若直线y=kx与函数y=f(x)的图象相切,求实数k的值.

正确答案

解:(1)∵f(x)=

∴f′(x)==

∵函数f(x)在x=1处取得极值

∴f′(1)=a﹣1=0

∴a=1

经检验,a=1时f′(x)=﹣

故0<x<1时f′(x)>0,x>1时f′(x)<0,

所以函数f(x)在(0,1)单调递增,在(1,+∞)单调递减

故f(x)在x=1处取得极值.∴a=1

(2)由(1)可知a=1∴f(x)=

∴f′(x)=﹣

设切点A(x0,y0

∴k=f′(x0)=﹣

又∵k=kOA=

=﹣

∴lnx0=﹣

∴k=kOA===

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简答题

已知函数f(x)=(x2+ax-2a2+3a)ex(x∈R),其中a∈R。

(1)当a=0时,求曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线的斜率;

(2)当时,求函数f(x)的单调区间与极值。

正确答案

解:(1)当a=0时,

故f′(1)=3e

所以曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线的斜率为3e;

(2)

令f′(x)=0,解得x=-2a或x=a-2

知,-2a≠a-2

以下分两种情况讨论:

(i)若,则-2a<a-2,当x变化时,f′(x)、f(x)的变化情况如下表:

所以f(x)在(-∞,-2a),(a-2,+∞)内是增函数,

在(-2a,a-2)内是减函数

函数f(x)在x=-2a处取得极大值f(-2a),且f(-2a)=3ae-2a

函数f(x)在x=a-2处取得极小值f(a-2),且f(a-2)=(4-3a)ea-2(ii)若,则-2a>a-2,当x变化时,f′(x)、f(x)的变化情况如下表:

所以f(x)在(-∞,a-2),(-2a,+∞)内是增函数,在(a-2,-2a)内是减函数

函数f(x)在x=a-2处取得极大值f(a-2),且f(a-2)= (4-3a)ea-2函数f(x)在x=-2a处取得极小值f(-2a),且f(-2a)= 3ae-2a

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简答题

已知f(x)=ax3+bx2+cx(a≠0)在x=1和x=﹣1时取得极值,且f(1)=﹣1.

(1)试求常数a、b、c的值;

(2)试求f(x) 的单调区间;

(3)试判断x=±1时函数取极小值还是极大值,并说明理由.

正确答案

解:(1)∵f(x)=ax3+bx2+cx(a≠0)在x=1和x=﹣1时取得极值

∴f′(1)=f′(﹣1)=0,

∴3a+2b+c=0,①

3a﹣2b+c=0.②

又f(1)=﹣1,

∴a+b+c=﹣1.③

由①②③解得a=,b=0,c=﹣

(2)f(x)=x3x,

∴f′(x)=(x﹣1)(x+1).

令f′(x)>0,可得x<﹣1或x>1;

令f′(x)<0,可得﹣1<x<1.

∴函数的单调增区间为(﹣∞,﹣1),(1,+∞),单调减区间为(﹣1,1)

(3)由(2)知,函数的单调增区间为(﹣∞,﹣1),(1,+∞),

单调减区间为(﹣1,1)

∴x=﹣1时,f(x)有极大值;

x=1时,f(x)有极小值.

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