- 导数及其应用
- 共6208题
已知函数g(x)=ax3+bx2+cx(),g(﹣1)=0,则g(x)的导函数f(x)满足f(0)f(1)
0.设x1,x2为方程f(x)=0的两根.
(1)求的取值范围;
(2)若当|x1﹣x2|最小时,g(x)的极大值比极小值大,求g(x)的解析式.
正确答案
解:(1)由题意可得b﹣a﹣c=0,函数f(x)=3ax2+2bx+c,且f(0)f(1)=c(3a+2b+c)0.
化简可得 3b2﹣ab﹣2a20,
a
0,
3
﹣
﹣2
0.解得﹣
1,
故 的取值范围是
.
(2),
,
故当 ,即a=b时,
取最小值,即|x1﹣x2|取最小值.
此时,g(x)=ax3+ax2f(x)=3ax2+2ax.
当a>0时 f(x)在 上是增函数,在
上是减函数,在(0,+
) 上是增函数.
g(x)的极大值为,极小值为g(0)=0.
由题意,a=9,此时g(x)=9x3+9x2.
当a<0时,f(x)在 在 上是减函数,在
上是增函数,在(0,+
) 上是减函数.
g(x)的极大值为g(0)=0,极小值为.
由题意 ,a=﹣9,此时g(x)=﹣9x3﹣9x2.
已知x=1是的一个极值点,
(Ⅰ)求b的值;
(Ⅱ)求函数f(x)的单调减区间;
(Ⅲ)设,试问过点(2,5)可作多少条直线与曲线y=g(x)相切?请说明理由。
正确答案
解:(Ⅰ)因x=1是的一个极值点,
∴,即
,
∴b=3,经检验,适合题意,所以b=3。
(Ⅱ),
∴,
∴,∴
,
又∵x>0(定义域),
∴函数的单调减区间为。
(Ⅲ),
设过点(2,5)的曲线y=g(x)的切线的切点坐标为,
∴,
即∴,
∴,
令,
∴,∴
,
∴h(x)在(0,2)上单调递减,在(2,+∞)上单调递增,
∵又,
∴h(x)与x轴有两个交点,
∴过点(2,5)可作2条曲线y=g(x)的切线。
已知函数在x=a处取得极值.
(Ⅰ)求;
(Ⅱ)设函数g(x)=2x3﹣3af′(x)﹣6a3,如果g(x)在开区间(0,1)上存在极小值,求实数a的取值范围.
正确答案
解(1)f'(x)=﹣x2+2bx﹣3a2由题意知f'(a)=﹣a2+2ba﹣3a2=0
则b=2a
∴
(2)由已知可得g(x)=2x3+3ax2﹣12a2x+3a3则g'(x)=6x2+6ax﹣12a2=6(x﹣a)(x+2a)
令g'(x)=0,得x=a或x=﹣2a
若a>0,当x<﹣2a或x>a时,g'(x)>0;
当﹣2a<x<a时,g'(x)<0
所以当x=a时,g(x)有极小值,
∴0<a<1若a<0,
当x<a或x>﹣2a时,g'(x)>0;
当a<x<﹣2a时,g'(x)<0
所以当x=﹣2a时,g(x)有极小值,
∴0<﹣2a<1即
所以当或0<a<1时,g(x)在开区间(0,1)上存在极小值.
已知函数f(x)=﹣x3+ax2+b(a,b∈R).
(1)当a>0时,函数f(x)满足f(x)极小值=1,f(x)极大值=,试求y=f(x)的解析式;
(2)当x∈[0,1]时,设f(x)图象上任意一点处的切线的倾斜角为θ,若a∈[,
]且a为常数,求θ的取值范围.
正确答案
解:(1)由f′(x)=﹣3x2+2ax(a>0),
令f′(x)=0,得x=0或x= a.
当x变化时,f′(x),f(x)的变化情况如下表:
解得b=1,a=1.
∴f(x)=﹣x3+x2+1.
(2)tanθ=f'(x)=﹣3x2+2ax=,
∵a∈[,
],
∴≤
≤
.
∵x∈[0,1],
∴f'(0)≤f'(x)≤f'().
∴0≤f'(x)≤,即0≤tanθ≤
,
∵0≤θ≤π
∴θ∈[0,arctan],
∴θ的取值范围是[0,arctan].
已知函数f(x)=x3+ax2+bx+5,若x=-2时,f(x)有极值,且曲线y=f(x)在点x=1处的切线斜率为3,
(1)求函数f(x)的解析式;
(2)判断当x=-2时,f(x)是取到极大值还是极小值,说明理由。
正确答案
解:(1),
由题意,得,解得:
,
所以,。
(2)由(1)知,,
令,得
,
列表如下:
∴由上表知,当x=-2时,f(x)取得极大值。
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。
已知函数f(x)=(x2+ax+a)e-x(a为常数),
(1)若函数f(x)在x=0时取得极小值,试确定a的取值范围;
(2)在(1)的条件下,设由f(x)的极大值构成的函数为g(x),试判断曲线g(x)只可能与直线2x-3y+m=0,3x-2y+n=0(m,n为确定的常数)中的哪一条相切,并说明理由。
正确答案
解:(1),
令f′(x)=0,得x=0,x=2-a,
当a=2时,恒成立,此时函数f(x)单调递减,x=0不是函数的极值点;
当a>2时,2-a<0,若x>0,则f′(x)<0;若2-a<x<0,则f′(x)>0,此时x=0是函数f(x)的极大值点;
当a<2时,2-a>0,若x<0,则f′(x)<0;若0<x<2-a,则f′(x)>0,x=0是函数f(x)的极小值点;
综上所述,使得函数f(x)在x=0处取得极小值的a的取值范围是a<2。
(2)由(1)知a<2时,函数f(x)在x=2-a时取得极大值,
故函数f(x)的极大值等于,故
,
(x<2),
令,则
,对于x<2大于零恒成立,即函数h(x)在(-∞,2)单调递减,
故在(-∞,2)上,,即恒有g′(x)<1,
由直线2x-3y+m=0的斜率是,直线3x-2y+n=0的斜率是
,
根据导数的几何意义知曲线g(x)只能可能与直线2x-3y+m=0相切。
已知函数在x=1处取得极值2,
(Ⅰ)求函数f(x)的表达式;
(Ⅱ)当m满足什么条件时,函数f(x)在区间(m,2m+1)上单调递增?
(Ⅲ)若P(x0,y0)为图象上任意一点,直线l与
的图象切于点P,求直线l的斜率k的取值范围。
正确答案
解:(Ⅰ)因为,
而函数在x=1处取得极值2,
所以,即
,解得
,
所以即为所求.
(Ⅱ)由(Ⅰ)知,
令f′(x)=0,得x1=-1,x2=1,
则f(x)的增减性如下表:
可知,f(x)的单调增区间是[-1,1],
所以,,
所以当m∈(-1,0]时,函数f(x)在区间(m,2m+1)上单调递增.
(Ⅲ)由条件知,过f(x)的图象上一点P的切线l的斜率k为:
,
令,则t∈(0,1],
此时,,
根据二次函数的图象性质知:
当时,
;当t=1时,kmax=4;
所以,直线l的斜率k的取值范围是。
已知函数f(x)=ax3+2bx2-3x的极值点是x=1和x=-1。
(1)求a,b的值;
(2)求过点A(1,-2)的曲线y=f(x)的切线方程。
正确答案
解:(1)求导函数,可得f′(x)=3ax2+4bx-3
∵函数f(x)=ax3+2bx2-3x的极值点是x=1和x=-1。
∴f′(1)=f′(-1)=0
∴,
∴a=1,b=0
此时f′(x)=3x2-3=3(x+1)(x-1),
可知x=1和x=-1是函数f(x)=ax3+2bx2-3x的极值点;
(2)设切点为P(x0,f(x0) ),则f′(x0)=3x0-3,
∴切线方程为
即y=3(x0-1)x+x03-3
∵点A(1,-2)在切线上,
∴-2=3(x0-1)+x03-3
即x03-3 +3x0-1=0
∴x0=1,
∴切线方程是y=-2。
已知函数f(x)=x3+mx2-m2x+1(m为常数,且m>0)有极大值9,
(Ⅰ)求m的值;
(Ⅱ)若斜率为-5的直线是曲线y=f(x)的切线,求此直线方程。
正确答案
解:(Ⅰ) f'(x)=3x2+2mx-m2=(x+m)(3x-m)=0,
则x=-m或x=m,
当x变化时,f'(x)与f(x)的变化情况如下表:
从而可知,当x=-m时,函数f(x)取得极大值9,
即f(-m)=-m3+m3+m3+1=9,
∴m=2。
(Ⅱ)由(Ⅰ)知,f(x)=x3+2x2-4x+1,
依题意知f'(x)=3x2+4x-4=-5,∴x=-1或x=-,
又f(-1)=6,f(-)=
,
所以切线方程为y-6=-5(x+1),或y-=-5(x+
),
即5x+y-1=0,或135x+27y-23=0。
设函数f(x)=-x(x-a)2(x∈R),其中a∈R 。
(1)当a=1时,求曲线y=f(x)在点(2,f(2))处的切线方程;
(2)当a≠0时,求函数f(x)的极大值和极小值。
正确答案
解:(1)5x+y-8=0;
(2)当a>0时,极大值为f(a)=0,极小值为;
当a<0时,极大值为,极小值为f(a)=0。
设f(x)=x3+ax2+bx+c和g(x)=4x2-7x+2满足下列两个条件:①f(x)在x=-1处有极值,②曲线y=f(x)和y=g(x)在点(2,4)处有公切线。求a、b、c的值。
正确答案
解:a=0,b=-3,c=2。
设函数f(x)=lnx-ax2-bx,
(1)当a=b=时,求f(x)的最大值;
(2)令F(x)=f(x)+ax2+bx+
,(0<x≤3),其图象上任意一点P(x0,y0)处切线的斜率k≤
恒成立,求实数a的取值范围;
(3)当a=0,b=-1,方程2mf(x)=x2有唯一实数解,求正数m的值。
正确答案
解:(1)依题意,知f(x)的定义域为(0,+∞),
当,
,
令f′(x)=0, 解得x=1,(∵x>0),
因为g(x)=0有唯一解,所以,
当时,
,此时f(x)单调递增;
当x>1时,,此时f(x)单调递减,
所以f(x)的极大值为,此即为最大值。
(2),
则有上恒成立,
所以,
当取得最大值
,
所以a≥;
(3)因为方程有唯一实数解,
所以有唯一实数解,
设,
则,
令,
因为,
当上单调递减;
当上单调递增;
当,
则,
所以,
因为m>0,
所以,(*)
设函数,
因为当x>0时,h(x)是增函数,
所以h(x)=0至多有一解,
因为h(1)=0,
所以方程(*)的解为,
解得。
已知f(x)=x2+bx+c为偶函数,曲线y=f(x)过点(2,5),g(x)=(x+a)f(x).
(1)求曲线y=g(x)有斜率为0的切线,求实数a的取值范围;
(2)若当x=﹣1时函数y=g(x)取得极值,确定y=g(x)的单调区间.
正确答案
解:(1)∵f(x)=x2+bx+c为偶函数,
故f(﹣x)=f(x)
即有(﹣x)2+b(﹣x)+c=x2+bx+c
解得b=0又曲线y=f(x)过点(2,5),
得22+c=5,有c=1
∵g(x)=(x+a)f(x)=x3+ax2+x+a
从而g'(x)=3x2+2ax+1,
∵曲线y=g(x)有斜率为0的切线,
故有g'(x)=0有实数解.即3x2+2ax+1=0有实数解.
此时有△=4a2﹣12≥0
解得a∈(﹣∞,﹣]∪[
,+∞)
所以实数a的取值范围:a∈(﹣∞,﹣]∪[
,+∞);
(2)因x=﹣1时函数y=g(x)取得极值,
故有g'(﹣1)=0即3﹣2a+1=0,
解得a=2
又g'(x)=3x2+4x+1=(3x+1)(x+1)
令g'(x)=0,得=﹣1,x2=
当x∈(﹣∞,﹣1)时,g'(x)>0,故g(x)在(﹣∞,﹣1)上为增函数
当时,g'(x)<0,故g(x)在(﹣1,﹣
)上为减函数
当x∈(﹣)时,g'(x)>0,故g(x)在
上为增函数.
已知函数f(x)=lnx,g(x)=x2﹣bx(b为常数).
(1)函数f(x)的图象在点(1,f(1))处的切线与g(x)的图象相切,求实数b的值;
(2)设h(x)=f(x)+g(x),若函数h(x)在定义域上存在单调减区间,求实数b 的取值范围;
(3)若b>1,对于区间[1,2]上的任意两个不相等的实数x1,x2,都有|f(x1)﹣f(x2)|>|g(x1)﹣g(x2)|成立,求b的取值范围.
正确答案
解:(1)f(x)=lnx得f'(x)=,
函数f(x)的图象在点(1,f(1))处的切线的斜率为f'(1)=1,
切线方程为:y﹣0=x﹣1即y=x﹣1.
由已知得它与g(x)的图象相切,将y=x﹣1代入得x
﹣1=x2﹣bx,即
x2﹣(b+1)x+1=0,
∴△=(b+1)2﹣2=0,解得b=﹣1,
即实数b的值为﹣1.
(2)h(x)=f(x)+g(x)=lnx+x2﹣bx,
∴h'(x)=+x﹣b,
根据函数h(x)在定义域(0,+∞)上存在单调减区间,
∴存在x>0,使得+x﹣b<0,即b>
+x,
由于当x>0时,+x≥2,
∴b>2.
∴实数b 的取值范围(2,+∞).
(3)对于区间[1,2]上的任意实数x,f'(x)=∈[
,1].g'(x)=x﹣b∈[1﹣b,2﹣b],
要使得对于区间[1,2]上的任意两个不相等的实数x1,x2,都有|f(x1)﹣f(x2)|>|g(x1)﹣g(x2)|成立,
即>
,
利用导数的几何是切线的斜率,得到f'(x)最小值>g'(x)最大值,
即>2﹣b,
∴b>.
则b的取值范围(,+∞).
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