- 导数及其应用
- 共6208题
(本题满分14分)已知.
(1)当时,求
上的值域;
(2) 求函数在
上的最小值;
(3) 证明: 对一切,都有
成立
正确答案
解(1)∵=
, x∈[0,3] ………….. 1分
当时,
;当
时,
故值域为
………………. 3分
(2),当
,
,
单调递减,当
,
,
单调递增. …………………………. 5分
① ,t无解; …………… 6分
② ,即
时,
; ………………. 7分
③,即
时,
在
上单调递增,
;……8分
所以. ………………. 9分
(3),所以问题等价于证明
,由(2)可知
的最小值是
,当且仅当
时取到;………….. 11分
设,则
,易得
,当且仅当
时
取到,从而对一切,都有
成立. …………….. 14分
略
已知函数.
(1)当时,
的图象在点
处的切线平行于直线
,求
的值;
(2)当时,
在点
处有极值,
为坐标原点,若
三点共线,求
的值.
正确答案
(1);(2)
.
试题分析:(1)本小题考查导数在切线上的应用问题,根据所给的切点及切线所平行的直线方程,可得,从中求解关于
的方程组即可;(2)将所给的
代入得
,通过求导,先求出函数的极值,写出极值点,然后根据
三点共线,利用
,即可计算出
的值.
试题解析:(1)当时,
所以 2分
依题意可得,
即解得
5分
(2)当时,
所以 7分
令,解得
,
当变化时,
变化情况如下表:
所以当时,
;当
时,
不妨设 8分
因为三点共线,所以
即,解得
故所求值为
9分.
设函数,曲线
通过点(0,2a+3),且在
处的切线垂直于y轴.
(I)用a分别表示b和c;
(II)当bc取得最大值时,写出的解析式;
(III)在(II)的条件下,若函数g(x)为偶函数,且当
时,
,求当
时g(x)的表达式,并求函数g(x)在R上的最小值及相应的x值.
正确答案
(I)由已知可得,
.
(II).
(III)时,
的最大值是
.
试题分析:(I)根据及导数的几何意义
即得到
的关系.
(II)将表示成
,应用二次函数知识,当
时,
取到最大值,得到
,从而得到
.
(III)首先由函数 为偶函数,且当
时,
得到当时,
通过求导数并讨论时
时,
时,
的正负号,明确
在区间
是减函数,在
是增函数,
肯定时,
有最小值
.
再根据为偶函数,得到
时,
也有最小值
,
作出结论.
试题解析:(I)由已知可得
又因为.
(II),
所以当时,
取到最大值,此时
,
.
(III)因为,函数 为偶函数,且当
时,
所以,当时,
此时,
当时,
,当
时,
,
所以,在区间
是减函数,在
是增函数,
所以时,
有最小值
.
又因为为偶函数,故当
时,
也有最小值
,
综上可知时,
.
已知函数f(x)=x3-x,
(Ⅰ)求曲线y=f(x)在点M(t,f(t))处的切线方程;
(Ⅱ)设a>0,如果过点(a,b)时作曲线y=f(x)的三条切线,证明:-a<b<f(a)。
正确答案
解:(Ⅰ)求函数f(x)的导数:,
曲线y=f(x)在点M(t,f(t))处的切线方程为:,
即;
(Ⅱ)如果有一条切线过点(a,b),
则存在t,使,
于是,若过点(a,b)可作曲线y=f(x)的三条切线,则方程有三个相异的实数根,
记,则
,
当t变化时,变化情况如下表:
由g(t)的单调性,当极大值a+b<0或极小值时,方程g(t)=0最多有一个实数根;
当a+b=0时,解方程g(t)=0得t=0,,即方程g(t)=0只有两个相异的实数根;
当b- f(a)=0时,解方程g(t)=0得,即方程g(t)=0只有两个相异的实数根;
综上,如果过(a,b)可作曲线y=f(x)三条曲线,
即g(t)=0有三个相异的实数根,则,
即-a<b<f(a)。
已知函数f(x)=x+xlnx。
(1)求函数f(x)的图像在点(1,1)处的切线方程;
(2)若k∈Z,且k(x-1)<f(x)对任意x>1恒成立,求k的最大值;
(3)当n>m≥4,证明(mnn)m>(nmm)n。
正确答案
解:(1)因为
所以
函数的图像在点
处的切线方程
;
(2)由(1)知
所以
对任意恒成立
即
对任意恒成立
令则
令,则
所以函数在
上单调递增
因为
所以方程在
上存在唯一实根
,且满足
当
即
当
即
所以函数在
上单调递减,在
上单调递增
所以
所以
故整数k的最大值是3;
(3)由(2)知,是
上的增函数
所以当时,
即
整理得
因为
所以
即
即
所以。
已知函数在
处切线为
.
(1)求的解析式;
(2)设,
,
,
表示直线
的斜率,求证:
.
正确答案
(1);(2)见解析
试题分析:(1)将切点代入切线方程可得。由切线方程可知切线的斜率为1,根据导数的几何意义可得
。解方程组即可求得
的值。从而可得
的解析式。(2)可将问题转化证
,因为
所以即证
,分别去证
和
。再证这两个不等式时均采用构造函数求其最值的方法证明即可。用其他方法证明也可。
试题解析:(1),
,∴由
得
3分
把代入
得
,即
,∴
∴. 5分
(2)『证法1』:
证明:由(1)∴证明
即证
各项同除以,即证
8分
令,则
,这样只需证明
即
设,
,
∵,∴
,即
在
上是增函数
∴,即
10分
设,
∴在
也是在增函数
,即
从而证明了成立,所以
成立. 12分
『证法2』:
证明:等价于
即 8分
先证,
问题等价于,即
设,则
∴在
上是增函数,
∵,∴
,∴
,
得证. 10分
再证,
问题等价于,即
设,则
∴在
上是减函数,
∵,∴
,∴
,
得证.综上,. 12分
已知函数,
(1)求在点(1,0)处的切线方程;
(2)判断及
在区间
上的单调性;
(3)证明:在
上恒成立.
正确答案
(1);(2)详见解析;(3)详见解析.
试题分析:(1)首先求出切线斜率即f’(x)利用点斜式即可求出答案;
(2)首先求出,判断
在(1,+∞)是否大于零,判断g(x)在区间
上的单调性,在求出
的导数判断其在(1,+∞)是否大于零,即可得到
在(1,+∞)上的单调性;
(3)对不等式两边取对数,化简得
,设函数
将原问题转化为则在
,求出H(x)的最小值大于0 即可.
(1) 1分
2分
3分
(2)
4分
在
上恒成立 6分
在
上单调递减
在
上单调递增 7分
(3)即
8分
设函数
则在
在
上单调递增
11分
即
在
上恒成立 12分.
已知函数f(x) = (k为常数,e=2.71828……是自然对数的底数),曲线y= f(x)在点(1,f(1))处的切线与x轴平行。
(Ⅰ)求k的值;
(Ⅱ)求f(x)的单调区间;
(Ⅲ)设g(x)=(x2+x),其中
为f(x)的导函数,证明:对任意x>0,
。
正确答案
解:由f(x) = 可得
,
而,即
,解得
;
(Ⅱ),
令可得
,当
时,
;
当时,
。
于是在区间
内为增函数;在
内为减函数。
(Ⅲ),
当时,
,
当时,要证
。
只需证,然后构造函数即可证明。
已知函数f(x)=x-1-alnx(a∈R),
(1)若曲线y=f(x)在x=1处的切线的方程为3x-y-3=0,求实数a的值;
(2)求证:f(x)≥0恒成立的充要条件是a=1;
(3)若a<0,且对任意x1,x2∈(0,1],都有|f(x1)-f(x2)|≤4,求实数a的取值范围。
正确答案
解:(1)因为,所以f′(1)=1-a,
所以曲线y=f(x)在x=1处切线的斜率为1-a,
因为曲线y=f(x)在x=1处的切线为3x-y-3=0,
所以1-a=3,解得a=-2;
(2)①充分性,当a=1时,,
所以当x>1时,f′(x)>0,所以函数f(x)在(1,+∞)上是增函数;
当0<x<1时,f′(x)<0,所以函数f(x)在(0,1)上是减函数,
所以f(x)≥f(1)=0;
②必要性:,其中x>0,
(ⅰ)当a≤0时,因为f′(x)>0恒成立,所以函数f(x)在(0,+∞)上是增函数;
而f(1)=0,所以当x∈(0,1)时,f(x)<0,与f(x)≥0恒成立相矛盾,所以a≤0不满足题意;
(ⅱ)当a>0时,因为当x>a时,f′(x)>0,所以函数f(x)在(a,+∞)上是增函数;
当0<x<a时,f′(x)<0,所以函数f(x)在(0,a)上是减函数,
所以f(x)≥f(a)=a-1-alna,
因为f(1)=0,所以当a≠1时,f(a)<f(1)=0,此时与f(x)≥0恒成立相矛盾,
所以a=1;
综上所述f(x)≥0恒成立的充要条件是a=1;
(3)由(2)可知,当a<0时,函数f(x)在(0,1]上是增函数,
又函数在(0,1]上是减函数,
不妨设,
则,
所以等价于
,
即,
设,
则等价于函数h(x)在区间(0,1]上是减函数,
因为,
所以在x∈(0,1]上恒成立,
即在x∈(0,1]上恒成立,即a不小于
在区间(0,1]内的最大值,
而函数在区间(0,1]上是增函数,
所以的最大值为-3,
所以a≥-3,
又a<0,所以a∈[-3,0)。
已知函数f(x)=lnx,g(x)=x2+a(a为常数),直线l与函数f(x),g(x)的图象都相切,且l与函数f(x)的图象的切点的横坐标为1。
(1)求直线l的方程及a的值;
(2)当k>0时,试讨论方程f(1-x2)-g(x)=k的解的个数。
正确答案
解:(1)
故直线l的斜率为1,切点为
即
∴ ①
又∵
∴,切点为
∴,即
②
比较①和②的系数得
∴。
(2)由,即
设
令,解得
由函数y1在R上各区间上的增减及极值情况,可得
①当时有两个解;
②当时有3个解;
③当时有4个解;
④当k=ln2时有2个解;
⑤当时无解。
在直角坐标平面上有一点列P1(x1,y1),P2(x2,y2),…,Pn(xn,yn),…,对一切正整数n,点Pn在函数的图象上,且Pn的横坐标构成以
为首项,﹣1为公差的等差数列{xn}.
(1)求点Pn的坐标;
(2)设抛物线列,C2,C3,…,Cn,…中的每一条的对称轴都垂直于x轴,抛物线Cn的顶点为Pn,且过点Dn(0,n2+1).记与抛物线Cn相切于点Dn的直线的斜率为kn,求
;
(3)设S={x|x=2xn,n∈N*},T={y|y=4yn,n∈N*},等差数列{an}的任一项an∈S∩T,其中a1是S∩T中的最大数,﹣265<a10<﹣125,求数列{an}的通项公式.
正确答案
解:(1)∵,
∴.
∴.
(2)∵Cn的对称轴垂直于x轴,且顶点为Pn,
∴设Cn的方程为.
把Dn(0,n2+1)代入上式,得a=1,
∴Cn的方程为y=x2+(2n+3)x+n2+1.
∵kn=y'|x=0=2n+3,
∴,
∴=
=
.
(3)T={y|y=﹣(12n+5),n∈N*}={y|y=﹣2(6n+1)﹣3,n∈N*},
∴S∩T=T,T中最大数a1=﹣17.
设{an}公差为d,则a10=﹣17+9d∈(﹣265,﹣125.)
由此得.
又∵an∈T.∴d=﹣12m(m∈N*)
∴d=﹣24,
∴an=7﹣24n(n∈N*,n≥2).
已知函数f(x)=x3+x2,数列|xn|(xn>0)的第一项x1=1,以后各项按如下方式取定:曲线x=f(x)在(xn+1,f(xn+1))处的切线与经过(0,0)和(xn,f (xn))两点的直线平行(如图)。求证:当n∈N*时,
(1)xn2+xn=3xn+12+2xn+1;
(2)
正确答案
解:(1)因为f′(x)=3x2+2x
所以曲线y=f (x)在(xn+1,f (xn-1))处的切线斜率kn+1=3xn+12+2xn+1
因为过(0,0)和(xn,f (xn))两点的直线斜率是xn2+xn
所以xn2+xn= 3xn+12+2xn+1。
(2)因为函数h(x)=x2+x 当x>0时单调递增,
而xn2+xn=3xa+12+2xn+1 ≤4xn+12+2xn+1
所以,即
因此
又因为
令yn=xn2+xn则
因为y1=x21+x1=2
所以
因此
故。
(本小题满分15分)已知函数
(Ⅰ)若曲线在点
处的切线与直线
平行,求
的值;
(Ⅱ)记,
,且
.求函数
的单调递增区间.
正确答案
(Ⅰ);(Ⅱ)当
时,函数
的递增区间是
;当
时,函数
的递增区间是
,
;当
时,函数
的递增区间是
;当
时,函数
的递增区间是
,
.
试题分析:(Ⅰ)先求导,由导数的几何意义可得在点的导数即为在此点处切线的斜率。从而可得
的值。(Ⅱ)先求导整理可得
,当
时,
,解导数大于0可得增区间;当
时,导数等于0的两根为
或
,注意对两根大小的讨论,同样解导数大于0可得增区间。
试题解析:(Ⅰ) =
(
),
(
),
因为曲线在点
处的切线与直线
平行,
,解得
.
(Ⅱ)因为
(1)当时,
.令
解得
(2)时
令,解得
或
.
(ⅰ)当即
时,
由,及
得
.
解得,或
;
(ⅱ)当即
时,
因为,
恒成立.
(ⅲ)当即
时,由
,及
得
.
解得,或
.
综上所述,
当时,函数
的递增区间是
;
当时,函数
的递增区间是
,
;
当时,函数
的递增区间是
;
当时,函数
的递增区间是
,
.
在等式cos2x=2cos2x-1的两边对x求导(cos2x)′=(2cos2x-1)′。由求导法则得(-sin2x)·2=4cosx·(-sinx),化简后得等式sin2x=2sinxcosx。
(1)利用上述想法(或者其他方法),试由等式(x∈R,整数n≥2)证明:
。
(2)对于整数,n≥3,求证:
(i);
(ii);
(iii)。
正确答案
解:(1)在等式
两边对x求导得
移项得
(*);
(2)(i)在(*)式中,令x=-1
整理得
;
(ii)由(1)知
两边对x求导,得
在上式中令x =-1,得
即
亦即
又由(i)知
由①+②得;
(iii)将等式
两边在[0,1]上对x积分
由微积分基本定理,得
所以。
设函数.
(1)求函数的图像在点
处的切线方程;
(2)求的单调区间;
(3)若,
为整数,且当
时,
,求
的最大值.
正确答案
(1)函数的图像在点
处的切线方程为
;(2)若
,
在区间
上单调递增,若
,
在区间
上单调递减,在
上单调递增;(3)整数
的最大值为2.
试题分析:(1)求函数的图像在点
处的切线方程,只需求出斜率
即可,由导数的几何意义可知,
,因此对函数
求导,得
,求出
的斜率,由点斜式可得切线方程;(2)求函数
的单调区间,可先求出函数的导数
,由于函数中含有字母
,故应按
的取值范围进行分类讨论研究函数的单调性,给出单调区间;(3)由题设条件结合(2),将不等式,
在
时成立转化为
成立,由此问题转化为求
在
上的最小值问题,求导,确定出函数的最小值,即可得出
的最大值.本题解题的关键一是应用分类的讨论的方法,第二是化归思想,将问题转化为求函数的最小值问题.
试题解析:(1),
,
函数的图像在点
处的切线方程为
(2).
若,则
恒成立,所以,
在区间
上单调递增.
若,则当
时,
,当
时,
,
所以,在区间
上单调递减,在
上单调递增.
(3)由于,所以,
故当时,
①
令,则
函数在
上单调递增,而
所以在
上存在唯一的零点,故
在
上存在唯一的零点.
设此零点为,则
.当
时,
;当
时,
;
所以,在
上的最小值为
.由
可得
所以,由于①式等价于
.
故整数的最大值为2.
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