- 导数及其应用
- 共6208题
已知二次函数f(x)=ax2+bx+c和“伪二次函数”g(x)=ax2+bx+clnx(abc≠0).
(1)证明:只要a<0,无论b取何值,函数g(x)在定义域内不可能总为增函数;
(2)在同一函数图象上任意取不同两点A(x1,y1),B(x2,y2),线段AB中点为C(x0,y0),记直线AB的斜率为k,
①对于二次函数f(x)=ax2+bx+c,求证:k=f′(x0);
②对于“伪二次函数”g(x)=ax2+bx+clnx,是否有①同样的性质?证明你的结论.
正确答案
(1)如果x>0,g(x)为增函数,则
g′(x)=2ax+b+=
>0(i)恒成立.
∴2ax2+bx+c>0(ii)恒成立
∵a<0,由二次函数的性质,(ii)不可能恒成立
则函数g(x)不可能总为增函数.
(2)①对于二次函数:
k==
=2ax0+b
由f′(x)=2ax+b故f′(x0)=2ax0+b
即k=f′(x0)
(2)②
不妨设x2>x1,对于伪二次函数g(x)=ax2+bx+clnx=f(x)+clnx-c,
k==
如果有①的性质,则g′(x0)=k
∴=
,c≠0
即∴=
,
令t=,t>1,则
=
设s(t)=lnt-,则s′(t)=
-
=
>0
∴s(t)在(1,+∞)上递增,
∴s(t)>s(1)=0
∴g′(x0)≠k∴“伪二次函数“g(x)=ax2+bx+clnx不具有①的性质.
定义y=log1+xf(x,y),f(x,y)=(1+x)y(x>0,y>0)
(1)比较f(1,3)与f(2,2)的大小;
(2)若e<x<y,证明:f(x-1,y)>f(y-1,x);
(3)设g(x)=f(1,log2(x3+ax2+bx+1))的图象为曲线C,曲线C在x0处的切线斜率为k,若x0∈(1,1-a),且存在实数b,使得k=-4,求实数a的取值范围.
正确答案
(1)由定义知f(x,y)=(1+x)y(x>0,y>0)
∴f(1,3)=(1+1)3=8,f(2,2)2=9∴f(1,3)<f(2,2).
(2)f(x-1,y)=xy,f(y-1,x)=yx
要证f(x-1,y)>f(y-1,x),只要证xy>yx
∵xy>yx⇔ylnx>xlny⇔>
令h(x)=,则h′(x)=
,当x>e时,h'(x)<0
∴h(x)在(e,+∞)上单调递减.
∵e<x<y∴h(x)>h(y)即>
∴不等式f(x-1,y)>f(y-1,x)成立.
(3)由题意知:g(x)=x3+ax2+bx+1,且g'(x0)=k
于是有3x02+2ax0+b=-4在x0∈(1,1-a)上有解.
又由定义知log2(x03+ax02+bx0+1)>0即x03+ax02+bx0>0
∵x0>1∴x02+ax0>-b
∴x02+ax0>3x02+2ax0+4即ax0<-2(x02+2)
∴a<-2(x0+)在x0∈(1,1-a)有解.
设V(x0)=x0+,x0∈(1,1-a)
①当1-a>即a<1-
时,V(x0)=x0+
≥2
.
当且仅当x0=时,V(x0)min=2
∴当x0=时,-2(x0+
)max=-4
∴a<-4
.
②当1<1-a≤时,即1-
≤a<0时,V(x0)=x0+
在x0∈(1,1-a)上递减,
∴x0+>1-a+
.∴a<-2[(1-a)+
]整理得:a2-3a+6<0,无解.
综上所述,实数a的取值范围为(-∞,-4).
已知函数f(x)=alnx-ax-3(a∈R),
(1)求函数f(x)的单调区间;
(2)若函数y=f(x)的图象在点(2,f(2))处的切线的倾斜角为45°,对于任意的t∈[1,2],函数在区间(t,3)上总不是单调函数,求m的取值范围;
(3)求证:。
正确答案
(1)解:,
当>0时,的单调增区间为
,减区间为
;
当a<0时,的单调增区间为
,减区间为
;
当=0时,不是单调函数。
(2)解:,∴
,
,
∴,
∴,
∵在区间(t,3)上总不是单调函数,且
,
∴,
由题意知:对于任意的,
恒成立,
所以,,∴
,
所以,m的取值范围是(,-9)。
(3)证明:令,此时
,
所以,
由(1)知在
上单调递增,
∴当时,
,
即,
∴,对一切
成立,
∵,
则有,
∴,
∴。
已知直线l与函数f(x)=lnx的图象相切于点(1,0),且l与函数g(x)=x2+mx+
(m<0)的图象也相切.
(Ⅰ)求直线l的方程及m的值;
(Ⅱ)设h(x)=ag(x)-f(x)+2ax-a,若h(x)≥
恒成立,求实数a的取值范围.
正确答案
(Ⅰ)∵f′(x)=,直线l是函数f(x)=lnx的图象在点(1,0)处的切线,
∴其斜率为k=f′(1)=1
∴直线l的方程为y=x-1.
又因为直线l与g(x)的图象相切,
由⇒
x2+(m-1)x+
=0,
得△=(m-1)2-9=0⇒m=-2(m=4不合题意,舍去)
(Ⅱ)∵g(x)=x2-2x+
由h(x)=x2-2ax+
-lnx+2ax-
=
x2-lnx≥
恒成立,
得a≥(x>0)恒成立
设ϕ(x)=,则ϕ′(x)=
当0<x<1时,ϕ′(x)>0;当x>1时,ϕ′(x)<0.
于是,ϕ(x)在(0,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减.
故φ(x)的最大值为ϕmax(x)=ϕ(1)=1
要使a≥ϕ(x)恒成立,只需a≥1,
∴a的取值范围为[1,+∞)
设函数f(x)=ax3+bx+c(a≠0)为奇函数,其图象在点(1,f(1))处的切线与直线x-6y-7=0垂直,导函数f'(x)的最小值为-12。
(1)求a,b,c的值;
(2)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:(1)∵为奇函数,
∴
即
∴
∵的最小值为
∴
又直线的斜率为
因此,
∴,
,
。
(2)
∴,列表如下:
所以函数的单调增区间是
和
∵,
,
∴在
上的最大值是
,最小值是
。
设函数f(x)=ax3-2bx2+cx+4d,(a,b,c,d∈R)的图象关于原点对称,且x=1时,f(x)取极小值-.
(Ⅰ)求a,b,c,d的值;
(Ⅱ)当x∈[-1,1]时,图象上是否存在两点,使两点处的切线互相垂直?试证明你的结论;
(Ⅲ)若x1,x2∈[-1,1],求证:|f(x1)-f(x2)|≤.
正确答案
(I)因为图象关于原点对称,所以f(x)为奇函数,所以b=0,d=0
所以f(x)=ax3+cx,因此f'(x)=3ax2+c
由题意得,
解得a=,c=-
(II)不存在.
证明:假设存在x1,x2,则f'(x1)•f'(x2)=-1
所以(x12-1)(x22-1)=-4
因为x1,x2∈[-1,1]所以x12-1,x22-1∈[-1,0]
因此(x12-1)(x22-1)≠-4
所以不存在.
(III)证明:f′(x)=x2-
由f′(x)=x2-
=0得x=±1fmin(x)=f(1)=-
,fmax(x)=f(-1)=
所以|f(x1)-f(x2)|≤fmax(x)-fmin(x)=f(-1)-f(1)=<
设a∈R,函数f (x)=ex+是偶函数,若曲线y=f (x)的一条切线的斜率是
,则切点的横坐标为______.
正确答案
因为f(x)=ex+是偶函数,所以总有f(-x)=f(x),即e-x+
=ex+
,整理得(a-1)(ex-
)=0,所以有a-1=0,即a=1.
则f(x)=ex+,f′(x)=ex-
,令f′(x)=ex-
=
,整理即为2e2x-3ex-2=0,解得ex=2,所以x=ln2.
故答案为:ln2.
对于三次函数f(x)=ax3+bx2+cx+d(a≠0).定义:(1)f(x)的导数f′(x)(也叫f(x)一阶导数)的导数,f″(x)为f(x)的二阶导数,若方程f″(x)=0有实数解x0,则称点(x0,f(x0) )为函数y=f(x)的“拐点”;定义:(2)设x0为常数,若定义在R上的函数y=f(x)对于定义域内的一切实数x,都有f(x0+x)+f(x0-x)=2f(x0)恒成立,则函数y=f(x)的图象关于点(x0,f(x0))对称.
(1)己知f(x)=x3-3x2+2x+2,求函数f(x)的“拐点”A的坐标;
(2)检验(1)中的函数f(x)的图象是否关于“拐点”A对称;
(3)对于任意的三次函数f(x)=ax3+bx2+cx+d(a≠0)写出一个有关“拐点”的结论(不必证明).
正确答案
(1)依题意,得:f′(x)=3x2-6x+2,∴f″(x)=6x-6.
由f″(x)=0,即 6x-6=0.∴x=1,又 f(1)=2,
∴f(x)=x3-3x2+2x+2的“拐点”坐标是(1,2).
(2)由(1)知“拐点”坐标是(1,2).
而f(1+x)+f(1-x)=(1+x)3-3(1+x)2+2(1+x)+2+(1-x)3-3(1-x)2+2(1-x)+2
=2+6x2-6-6x2+4+4=4=2f(1),
由定义(2)知:f(x)=x3-3x2+2x+2关于点(1,2)对称.
(3)一般地,三次函数f(x)=ax3+bx2+cx+d (a≠0)的“拐点”是(-,f(-
)),它就是f(x)的对称中心.
(或者:任何一个三次函数都有拐点;任何一个三次函数都有对称中心;任何一个三次函数平移后可以是奇函数;都对.)
已知函数f(x)是定义在R上的奇函数,当x>0时,f(x)=2x3+mx2+(1-m)x.
(I)当m=2时,求f(x)的解析式;
(II)设曲线y=f(x)在x=x0处的切线斜率为k,且对于任意的x0∈[-1,1]-1≤k≤9,求实数m的取值范围.
正确答案
(I)∵f(x)是定义在R上的奇函数,∴f(0)=0.
当x>0时,f(x)=2x3+mx2+(1-m)x.
当x<0时,∵f(x)=-f(-x)∴f(x)=-(-2x3+mx2-(1-m)x)=2x3-mx2+(1-m)x∴f(x)=.
当m=2时,∴f(x)=
(Ⅱ)由(I)得:∴f′(x)=
曲线y=f(x)在x=x0处的切线斜率,对任意的x0∈[-1,1],总能不小于-1且不大于9,
则在任意x0∈[-1,1]时,-1≤f'(x)≤9恒成立,
∵f'(x)是偶函数
∴对任意x0∈(0,1]时,-1≤f'(x0)≤9恒成立
10当-≤0时,由题意得
∴0≤m≤2
20当0<-≤1时
∴
∴-6≤m<0
30当->1时∴
∴-8≤m<-6
综上:-8≤m≤2
∴实数m的取值范围是{m|-8≤m≤2}.
已知f(x)是可导的偶函数,且=-1,则曲线y=f(x)在(-2,1)处的切线方程是______.
正确答案
∵=-1,
∴f'(2)==2
=-2
∵f(x)是可导的偶函数,
∴f'(-2)=2
∴曲线y=f(x)在(-2,1)处的切线方程是y-1=2(x+2)即y=2x+5
故答案为:y=2x+5
设函数f(x)=x3+x2+(m2-1)x(x∈R),其中m>0,
(Ⅰ)当m=1时,求曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线的斜率;
(Ⅱ)求函数f(x)的单调区间与极值;
(Ⅲ)已知函数f(x)有三个互不相同的零点0,x1,x2,且x1<x2,若对任意的x∈[x1,x2],f(x)>f(1)恒成立,求m的取值范围.
正确答案
解:(Ⅰ)当m=1时,,
f′(x)=-x2+2x,故f′(1)=1,
所以曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线的斜率为1。
(Ⅱ)f′(x)=x2+2x+m2-1,
令f′(x)=0,解得x=1-m或x=1+m,
因为m>0,所以1+m>1-m,
当x变化时,f′(x)、f(x)的变化情况如下表:
所以f(x)在(-∞,1-m),(1+m,+∞)内是减函数,在(1-m,1+m)内是增函数,
函数f(x)在x=1-m处取得极小值f(1-m),且,
函数f(x)在x=1+m处取得极大值f(1+m),且。
(Ⅲ)由题设,,
所以方程有两个相异的实根x1,x2,
故,且
,
解得(舍)或
,
因为x1<x2,所以,故
,
若,则
,
而f(x1)=0,不合题意,
若1<x1<x2,对任意的x∈[x1,x2],有x>0,x-x1≥0,x-x2≤0,
则,
又f(x1)=0,所以 f(x)在[x1,x2]上的最小值为0,
于是对任意的x∈[x1,x2],f(x)>f(1)恒成立的充要条件是,
解得;
综上,m的取值范围是。
设函数f(x)=|1-|,x>0,
(1)证明:当0<a<b,且f(a)=f(b)时,ab>1;
(2)点P (x0,y0) (0<x0<1 )在曲线y=f(x)上,求曲线在点P处的切线与x轴和y轴的正向所围成的三角形面积表达式(用x0表达).
正确答案
证明:(I)∵f(x)=|1-|=
故f(x)在(0,1]上是减函数,而在(1,+∞)上是增函数,由0<a<b且f(a)=f(b)得0<a<1<b和-1=1-
,即
+
=2⇒2ab=a+b>2
故>1,即ab>1
(II)0<x<1时,y=f(x)=|1-|=
-1,∴f′(x0)=-
,0<x0<1
曲线y=f(x)在点P(x0,y0)处的切线方程为:y-y0=-(x-x0),即y=-
+
∴切线与x轴、y轴正向的交点为(x0(2-x0),0)和(0,(2-x0))
故所求三角形面积听表达式为:A (x0)=x0(2-x0)•
(2-x0)=
(2-x0)2
二次函数f(x)满足:f(0)=2,f(x)=f(-2-x),导函数的图象与直线y=-垂直
(1)求f(x)的解析式
(2)若函数g(x)=在(0,2)上是减函数,求实数m的取值范围.
正确答案
(1)设f(x)=ax2+bx+c(a≠0)
∵f(0)=2∴c=2
∵f(x)=f(-2-x)
∴图象的对称轴-=-1
导函数图象与直线y=-垂直
∴2a=2从而解得:a=1 b=2
∴a=1 b=2 c=2
∴f(x)=x2+2x+2 (x∈R)…(6)
(2)g(x)==x+
+2在(0,2)上是减函数
当2-m≤0时,该函数在(0,+∞)上单调递增,故不符号题意.
g(x)=x++2≥2
+2
该函数在(0,)上是减函数,在(
,+∞)上递减
∴
∴m≤-2…(12)
已知函数f(x)=ax3+bx2+(c-3a-2b)x+d(a>0)的图象如图所示。
(1)求c,d的值;
(2)若函数f(x)在x=2处的切线方程为3x+y-11=0,求函数f(x)的解析式;
(3)若x0=5,方程f(x)=8a有三个不同的根,求实数a的取值范围。
正确答案
解:函数f(x)的导函数为
(1)由题图可知,函数f(x)的图像过点(0,3),且
得;
(2)依题意可得得
解得
所以
(3)依题意
由得
①
若方程有三个不同的根,当且仅当满足
②
由①②得
解得
所以当时,方程
有三个不同的根。
设曲线y=xn+1(n∈N*)在点(1,1)处的切线与x轴的交点的横坐标为xn,令an=lgxn,则a1+a2+…+a99的值为( )。
正确答案
-2
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