- 导数及其应用
- 共6208题
设函数f(x)=2x3﹣12x+c是定义在R上的奇函数.
(Ⅰ)求c的值及函数f(x)在点(1,f(1))处的切线方程;
(Ⅱ)求函数f(x)的单调递增区间,并求函数f(x)在[﹣1,3]上的最大值和最小值.
正确答案
解:(Ⅰ)因为f(x)为奇函数,
所以f(﹣x)=﹣f(x).
即﹣2x3+12x+c=﹣2x3+12x﹣c.
解得c=0.
因为f'(x)=6x2﹣12,
所以切线的斜率k=f'(1)=﹣6.
因为f(1)=﹣10,所以切点为(1,﹣10).
所以切线方程为y+10=﹣6(x﹣1).
即6x+y+4=0.
(Ⅱ)由(Ⅰ)知f'(x)=6x2﹣12.
所以.
列表如下:
所以函数f(x)的单调增区间是和
.
因为f(﹣1)=10,,f(3)=18.
所以f(x)在[﹣1,3]上的最大值是f(3)=18,最小值是.
设函数的导数为
,若函数
的图象关于直线
对称,且函数
有最小值
;
(1)求函数y=f(x)在A(-1,f(-1)),B(2,f(2))两点处的切线的夹角的正切值;
(2)已知函数,若方程
只有一个实数根,求实数m的取值范围.
正确答案
解:(1)∵,
∴,
,
解得,
∴,
.
.
(2)由(1)得,
∴.
令,
则,
∴函数在
上单调递增,在
上单调递减,在
上单调递增.
∴,
∵方程只有一个实根,
∴或
.
解得或
,
∴的取值范围是
已知函数f(x)=x3﹣ax2+bx+c的图象为曲线C.
(1)若曲线C上存在点P,使曲线C在P点处的切线与x轴平行,求a,b的关系;
(2)若函数f(x)可以在x=﹣1和x=3时取得极值,求此时a,b的值;
(3)在满足(2)的条件下,f(x)<2c在x∈[﹣2,6]恒成立,求c的取值范围.
正确答案
解:(1)f'(x)=3x2﹣2ax+b,设切点为P(x0,y0),
则曲线y=f(x)在点P的切线的斜率k=f'(x0)=3x02﹣2ax0+b
由题意知f'(x0)=3x02﹣2ax0+b=0有解,
∴△=4a2﹣12b≥0,即a2≥3b.
(2)若函数f(x)可以在x=﹣1和x=3处取得极值,
则f'(x)=3x2﹣2ax+b有两个解x=﹣1和x=3,且满足a2≥3b,
利用韦达定理得a=3,b=﹣9.
(3)由(2)得f(x)=x3﹣3x2﹣9x+c根据题意,
c>x3﹣3x2﹣9x(x∈[﹣2,6])恒成立,
令函数g(x)=x3﹣3x2﹣9x(x∈[﹣2,6]),
由g′(x)=3x2﹣6x﹣9,
令g′(x)=0得出x=﹣1或3,
当x∈[﹣2,﹣1)时,g′(x)>0,g(x)在x∈[﹣2,﹣1)上单调递增,
当x∈(﹣1,3)时,g′(x)<0,g(x)在x∈(﹣1,3)上单调递减,
当x∈(﹣1,6)时,g′(x)>0,g(x)在x∈(﹣1,6)上单调递增,
因此,g(x)在x=﹣1时有极大值5,且g(6)=54,g(﹣2)=﹣2.
∴函数g(x)=x3﹣3x2﹣9x(x∈[﹣2,6])的最大值为54,所以c>54.
已知函数f(x)=x3+3ax2+(3﹣6a)x+12a﹣4(a∈R)
(Ⅰ)证明:曲线y=f(x)在x=0的切线过点(2,2);
(Ⅱ)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:(Ⅰ)f'(x)=3x2+6ax+3﹣6a
由f(0)=12a﹣4,f'(0)=3﹣6a,
可得曲线y=f(x)在x=0处的切线方程为y=(3﹣6a)x+12a﹣4,
当x=2时,y=2(3﹣6a)+12a﹣4=2,可得点(2,2)在切线上
∴曲线y=f(x)在x=0的切线过点(2,2)
(Ⅱ)由f'(x)=0得 x2+2ax+1﹣2a=0…(1)
方程(1)的根的判别式
①当时,函数f(x)没有极小值
②当或
时,由f'(x)=0得
故x0=x2,由题设可知
(i)当时,不等式
没有实数解;
(ii)当时,不等式
化为
,
解得
综合①②,得a的取值范围是
已知函数f(x)=2x3+ax与g(x)=bx2+c的图象都过点P(2,0),且在点P处有相同的切线.
(1)求实数a、b、c的值;
(2)设函数F(x)=f(x)+g(x),求F(x)在[﹣2,m]上的最小值.
正确答案
解:(1)∵f(x),g(x)的图象过P(2,0),
∴f(2)=0 即2×23+a×2=0,a=﹣8.
∴f(x)=2x3﹣8x f ′(x)=6x2﹣8,g′(x)=2bx
f ′(2)=6×4﹣8=16
又g′(2)=4b ,16=4b ∴b=4
∴g(x)=4x2+c 把(2,0)代入得:0=16+c,
∴c=﹣16 ∴g(x)=4x2﹣16,
综上 a=﹣8,b=4,c=﹣16
(2)F(x)=2x3+4x2﹣8x﹣16,F′(x)=6x2+8x﹣8,
解不等式 得x≤﹣2或x .即函数的调增区间为:(﹣∞,﹣2],[ ,+∞)
同理,由F′(x)≤0,得﹣2≤x≤ ,即函数的减区间为 :
因此,当﹣2<m≤﹣8m﹣16;
m>.
设f(x)=+xlnx,g(x)=x3-x2-3.
(1)a=2时,求曲线y=f(x)在x=1处得切线方程;
(2)若果存在x1,x2∈[0,2],使得g(x1)-g(x2)≥M成立,求满足上述条件的最大整数M;
(3)如果对任意的s,t∈[,2],都有f(s)≥g(t)成立,求实数a的取值范围。
正确答案
解:(Ⅰ)当a=2时,,
,f(1)=2,
,
所以曲线y=f(x)在x=1处的切线方程为y=-x+3;
(Ⅱ)存在,使得
成立,等价于:
考察,
)
由上表可知:
,
所以满足条件的最大整数M=4;
(Ⅲ)解法一:对任意的s,t∈,都有f(s)≥g(t)成立,
等价于:在区间上,函数f(x)的最小值不小于g(x)的最大值,
由(2)知,在区间上,g(x)的最大值为g(2)=1。
f(1)=a≥1,下证当a≥1时,在区间上,函数f(x)≥1恒成立。
当a≥1且时,
,
记,
,
当,
;当
所以函数h(x)=在区间
上递减,在区间(1,2]递增,
,即
,所以当
且
时,
成立,
即对任意s,t,都有
;
解法二:当时,
恒成立,
等价于恒成立,记
,
,
记,
,由于
,
所以在
上递减,当
时,
,
时,
,即函数h(x)=
在区间
上递增,在区间
上递减,
所以,所以a≥1。
设函数f(x)=axn(1-x)+b(x>0),n为正整数,a,b为常数,曲线y=f(x)在(1,f(1))处的切线方程为x+y=1。
(1)求a,b的值;
(2)求函数f(x)的最大值;
(3)证明:f(x)<。
正确答案
解:(1)因为f(1)=b,由点(1,b)在x+y=1上,可得1+b=1,即b=0
因为f′(x)=anxn-1-a(n+1)xn,所以f′(1)=-a.
又因为切线x+y=1的斜率为-1,
所以-a=-1,即a=1,
故a=1,b=0 。
(2)由(1)知,f(x)=xn(1-x),则有f′(x)=(n+1)xn-1(-x),
令f′(x)=0,解得x=在(0,
)上,导数为正,
故函数f(x)是增函数;在(,+∞)上导数为负,故函数f(x)是减函数;
故函数f(x)在(0,+∞)上的最大值为f()=(
)n(1-
)=
。
(3)令φ(t)=lnt-1+,则φ′(t)=
-
=
(t>0)
在(0,1)上,φ′(t)<0,故φ(t)单调减;
在(1,+∞),φ′(t)>0,故φ(t)单调增;
故φ(t)在(0,∞)上的最小值为φ(1)=0,
所以φ(t)>0(t>1)
则lnt>1-,(t>1),
令t=1+,得ln(1+
)>
,
即ln(1+)n+1>lne
所以(1+)n+1>e,
即<
由(2)知,f(x)≤<
,
故所证不等式成立。
设函数.
(1)若a=0,求f(x)在(0,m](m>0)上的最大值g(m).
(2)若f(x)在区间[1,2]上为减函数,求a的取值范围.
(3)若直线y=x为函数f(x)的图象的一条切线,求a的值.
正确答案
解:(1),x>0,
令,
∴,
∴f(x)在为增函数,
同理可得f(x)在为减函数,
故时,f(x)最大值为
,
当时,f(x)最大值为
,
综上:.
(2)∵f(x)在[1,2]上为减函数
∴x∈[1,2]有x+a>0恒成立a>﹣1且
恒成立
,而
在[1,2为减函数],
∴,又a>﹣1
故为所求.
(3)设切点为P(x0,x0),
则,
且,
∴,即:
,
再令h(x)=x+x2+ln(1+2x),,
∴,
∴h(x)在为增函数,又h(0)=0,
∴h(x0)=0x0=0.
则 a=1为所求.
已知在函数f(x)=mx3-x的图像上以N(1,n)为切点的切线的倾斜角为,
(Ⅰ)求m,n的值;
(Ⅱ)若方程f(x)=a有三个不同实根,求a的取值范围;
(Ⅲ)是否存在最小的正整数k,使得不等式f(x)≤k-2011,对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:(Ⅰ) ,
;
(Ⅱ),
,
,
依题意,;
(Ⅲ)只须求得y=f(x)在[-1,3]上的max,
,
,
∴,
∴,
∴。
已知函数f(x)=ex(x2+ax-a),其中a是常数,
(1)当a=1时,求f(x)在点(1,f(1))处的切线方程;
(2)求f(x)在区间[0,+∞)上的最小值。
正确答案
(1 )由可得
,
当时,
,
,
所以 曲线在点
处的切线方程为
,即
。
(2)令,解得
或
,
当,即
时,在区间
上,
,
所以是
上的增函数,
所以的最小值为
=
;
当,即
时,
随
的变化情况如下表
由上表可知函数f(x)的最小值为。
已知函数f(x)=x3﹣ax2+(a2﹣1)x+b(a,b∈R),其图象在点(1,f(1))处的切线方程为x+y﹣3=0.
(1)求a,b的值;
(2)求函数f(x)的单调区间,并求出f(x)在区间[﹣2,4]上的最大值.
正确答案
解:(1)f′(x)=x2﹣2ax+a2﹣1,
∵(1,f(1))在x+y﹣3=0上,
∴f(1)=2,
∵(1,2)在y=f(x)上,
∴2=﹣a+a2﹣1+b,
又f′(1)=﹣1,
∴a2﹣2a+1=0,
解得a=1,b=.
(2)∵f(x)=x3﹣x2+
,
∴f′(x)=x2﹣2x,
由f′(x)=0可知x=0和x=2是f(x)的极值点,所以有
所以f(x)的单调递增区间是(﹣∞,0)和(2,+∞),单调递减区间是(0,2).
∵f(0)=,f(2)=
,f(﹣2)=﹣4,f(4)=8,
∴在区间[﹣2,4]上的最大值为8
已知函数f(x)=ln(x-1)-k(x-1)+1(k ∈R),
(1)若k=2,求以M(2,f(2))为切点的曲线的切线方程;
(2)若函数f(x)≤0恒成立,确定实数k的取值范围。
正确答案
解:(1)k=2,,
,
当x=2时,f′(2)=-1,
切线方程为x+y=1;
(2),得
,
当k≤0时,f′(x)>0,函数f(x)在定义域内单调递增,f(x)≤0不恒成立;
当k>0时,函数f(x)在单调递增,在
单调递减,
当时,f(x)取最大值,
;
∴k≥1。
已知函数f(x)=axlnx图象上点(e,f(e))处的切线方程与直线y=2x平行(其中e=2.71828…),g(x)=x2﹣tx﹣2.
(I)求函数f(x)的解析式;
(II)求函数f(x)在[n,n+2](n>0)上的最小值;
(III)对一切x∈(0,e],3f(x)≥g(x)恒成立,求实数t的取值范围.
正确答案
解:(I)由点(e,f(e))处的切线方程与直线2x﹣y=0平行,
得该切线斜率为2,即f'(e)=2.
又∵f'(x)=a(lnx+1),
令a(lne+1)=2,a=1,
所以f(x)=xlnx.
(II)由(I)知f'(x)=lnx+1,
显然f'(x)=0时x=e﹣1
当时f'(x)<0,所以函数
上单调递减.
当时f'(x)>0,所以函数f(x)在
上单调递增,
①时,
;
②时,函数f(x)在[n,n+2]上单调递增,
因此f(x)min=f(n)=nlnnn;
所以
(III)对一切x∈(0,e],3f(x)≥g(x)恒成立,
又g(x)=x2﹣tx﹣2,
∴3xlnx≥x2﹣tx﹣2,即.
设,
则,
由h'(x)=0得x=1或x=2,
∴x∈(0,1),h'(x)>0,h(x)单调递增,
x∈(1,2),h'(x)>0,h(x)单调递减,
x∈(2,e),h'(x)>0,h(x)单调递增,
∴h(x)极大值=h(1)=﹣1,且h(e)=e﹣3﹣2e﹣1<﹣1,
所以h(x)max=h(1)=﹣1.
因为对一切x∈(0,e],3f(x)≥g(x)恒成立,
∴t≥h(x)max=﹣1.
故实数t的取值范围为[﹣1,+∞).
如图,已知M是函数y=4﹣x2(1<x<2)的图象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=4﹣x2∴y'=﹣2x.
设M(m,4﹣m2),则过M点曲线C的切线斜率k=﹣2m.
∴切线方程y﹣(4﹣m2)=﹣2m(x﹣m).
由x=0,得y=4+m2,B(0,4+m2).
由y=0设△AOB的面积为S,则
∴
令
当上为减函数;
当上为增函数;
∴
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,则f'(1)=2+1=3.
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f(x)max<g(x)min.
由x∈[0,1],得到g(x)min=g(1)=1,
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.
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1<﹣1﹣ln(﹣a),解得.
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