- 导数及其应用
- 共6208题
设函数f(x)=x3-
x2+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)=x3-
x2+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)=x3-
x2+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t3-
t2+1=0,
即t满足的方程为t3-
t2+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=a2④
又x12+x1●x2+x22=(x1+x2)2-x1x2=a2-x1(a-x2)=x12-ax1+a2=(x1-)2+
a2≥
a2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t3-
t2+1=0有三个相异的实根.
设g(t)=t3-
t2+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(,+∞)
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:,
∴,
,
由,或
,
当时,
,
∴在
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,
则,
即
,
∵,
∴方程(*)的判别式,
即,
又,
∴,
从而可得:,
上式要成立当且仅当或
,
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。
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,
即,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。
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),
又,
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,+∞)。
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),
,
.
当时,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,,
令.
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.
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)∵,
∴
∵
又切点
,
∴
∴
(2)由,
即,
得或
,
∴增区间为和
.
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,
令,
由得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,
即,解得:
,
∴,
令,得x=1或x=-1;
若,得x>1或x<1;
若,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。
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),
即
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)
即
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,
当且仅当即
解得-12<t<-11。
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,
即与y=m有三个不同的交点,
∴,
则,
,
故m的取值范围是。
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,
∴即
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
.
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,
当时,g(x)有极大值;当
时,g(x)有极小值。
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
,
当时,f'(x)=2
﹣1>0,f(x)在此区间为增函数
当时,f'(x)=2
﹣1<0,f(x)在此区间为减函数
当时,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.
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==
=
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
由知,-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。
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)=x3﹣
x,
∴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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