- 导数及其应用
- 共6208题
定义F(x,y)=(1+x)y,x,y∈(0,+∞),
(Ⅰ)令函数f(x)=F(1,log2(x2-4x+9))的图象为曲线C1,曲线C1与y轴交于点A(0,m),过坐标原点O向曲线C1作切线,切点为B(n,t)(n>0),设曲线C1在点A、B之间的曲线段与线段OA、OB所围成图形的面积为S,求S的值;
(Ⅱ)令函数g(x)=F(1,log2(x3+ax2+bx+1))的图象为曲线C2,若存在实数b使得曲线C2在x0(-4<x0<-1)处有斜率为-8的切线,求实数a的取值范围;
(Ⅲ)当x,y∈N*且x<y时,证明F(x,y)>F(y,x).
正确答案
(Ⅰ)∵F(x,y)=(1+x)y
∴f(x)=F(1,log2(x2-4x+9))=2log2(x2-4x+9)=x2-4x+9,
故A(0,9),…(1分)
又过坐标原点O向曲线C1作切线,切点为B(n,t) (n>0),f'(x)=2x-4.
∴,
解得B( 3,6 ),…(2分)
∴S=(x2-4x+9-2x)dx=(
-3x2+9x)|03=9. …(4分)
(Ⅱ)g(x)=F(1,log2(x3+ax2+bx+1))=x3+ax2+bx+1,
设曲线C2在x0(-4<x0<-1)处有斜率为-8的切线,
又由题设log2(x3+ax2+bx+1)>0,g'(x)=3x2+2ax+b,
∴存在实数b使得有解,…(6分)
由(1)得b=-8-3x02-2ax0,代入(3)得-2x02-ax0-8<0,…(7分)
∴由有解,
得2×(-4)2+a×(-4)+8>0或2×(-1)2+a×(-1)+8>0,
∴a<10或a<10,
∴a<10. …(9分)
(Ⅲ)令h(x)= , x≥1,由h′(x)=
,…(10分)
又令p(x)=-ln(1+x), x>0,
∴p′(x)=-
=
<0,
∵p(x)在[0,+∞)连续∴p(x)在[0,+∞)单调递减,…(12分)
∴当x>0时有,p(x)<p(0)=0,
∴当x≥1时有,h'(x)<0,
∴h(x)在[1,+∞)单调递减,…(13分)
∴1≤x<y时,有>
,
∴yln(1+x)>xln(1+y),
∴(1+x)y>(1+y)x,
∴当x,y∈N*且x<y时,F(x,y)>F(y,x). …(14分)
设a=sinxdx,则曲线y=xax+ax-2在x=1处切线的斜率为______.
正确答案
a=sinxdx=(-cosx)|
=2,
从而曲线y=x•2x+2x-2的导数为y′=2x+xln2•2x+2,
∴x=1处的切线斜率为2+ln2•2+2=4+2ln2.
故答案为:4+2ln2.
如下图,过曲线:
上一点
作曲线
的切线
交
轴于点
,又过
作
轴的垂线交曲线
于点
,然后再过
作曲线
的切线
交
轴于点
,又过
作
轴的垂线交曲线
于点
,
,以此类推,过点
的切线
与
轴相交于点
,再过点
作
轴的垂线交曲线
于点
(
N
).
(1) 求、
及数列
的通项公式;(2) 设曲线
与切线
及直线
所围成的图形面积为
,求
的表达式; (3) 在满足(2)的条件下, 若数列
的前
项和为
,求证:
N
.
正确答案
(1) ,
,
;(2)
;(3)见解析.
试题分析:(1)利用导数求直线切线和切线
的方程,从而易得
的值,再得直线
的方程,知点
在直线
上,所以
,既得通项公式;(2)观察图形利用定积分求
表达式;(3)分别求得
及
表达式,再用数学归纳法、二项式定理及导数的方法证明即可.
试题解析:(1) 由,设直线
的斜率为
,则
.
∴直线的方程为
.令
,得
, 1分
∴, ∴
. ∴
.
∴直线的方程为
.令
,得
. 2分
一般地,直线的方程为
,
由于点在直线
上,∴
. 3分
∴数列是首项为
,公差为
的等差数列.∴
. 4分
(2)
. 6分
(3)证明: , 8分
∴,
.
要证明,只要证明
,即只要证明
. 9分
证法1:(数学归纳法)
①当时,显然
成立;
②假设时,
成立,则当
时,
,
而,
,
,
时,也成立,由①②知不等式
对一切
都成立. 14分
证法2:
.
所以不等式对一切
都成立. 14分
证法3:令,则
,
当时,
,
∴函数在
上单调递增. ∴当
时,
.
∵N
, ∴
, 即
.∴
.
∴不等式对一切
N
都成立. 14分
已知通过点(1,2),与
有一个交点,交点横坐标为
,且
.如图所示:
设与
所围成的面积为S,则S取得最小值为 .
正确答案
由通过点(1,2)可得
,即
,
由与
联立方程组,解得
.
则与
所围成的面积S为
.
∵
由得
,由
得
或
,
所以当时,S取得极小值,即最小值.
此时,最小值
.
计算下列定积分.
(1)(4x-x2)dx;(2)
cos2xdx.
正确答案
(1)原式=4xdx-
x2dx
=2x2|_-13
=16-
=
(2)原式=(
+
cos2x)dx
=(x+
sin2x)|_-
π
2
π2
=.
如图,由曲线,直线
与
轴围成的阴影部分 的面积是
_____________;
正确答案
3
试题分析:由题意可知,阴影部分的面积为
点评:用定积分求面积时,要注意被积函数要始终是正的,否则算出来的定积分可能为负值,不能表示积分.
过点A(2,1)作曲线f(x)=的切线l.
(Ⅰ)求切线l的方程;
(Ⅱ)求切线l,x轴及曲线所围成的封闭图形的面积S.
正确答案
(Ⅰ)∵f′(x)=,∴f'(2)=1,
∴切线l的方程为y-1=x-2,即y=x-1.(4分)
(Ⅱ)令f(x)==0,则x=
.令y=x-1=0,则x=1.
∴A=(x-1)dx-
dx=(
x2-x)
-
(2x-3)32
=
.(10分)
故封闭图形的面积S=.
已知函数f(x)=ex-x (e为自然对数的底数).
(1)求f(x)的最小值;
(2)不等式f(x)>ax的解集为P,若M={x|≤x≤2}且M∩P≠∅,求实数a的取值范围;(3)已知n∈N﹡,且Sn=∫tn[f(x)+x]dx(t为常数,t≥0),是否存在等比数列{bn},使得b1+b2+…bn=Sn;若存在,请求出数列{bn}的通项公式;若不存在,请说明理由.
正确答案
(1)f′(x)=ex-1
由f′(x)=0得x=0
当x>0时f′(x)>0.当x<0时,f′(x)<0
∴f(x)在(0,+∞)上增,在(-∞,0)上减
∴f(x)min=f(0)=1
(2)∵M∩P≠∅,∴f(x)>ax在区间[,2]有解
由f(x)>ax得ex-x>ax
即a<-1在[
,2]上有解
令 g(x)=-1, x∈[
,2]
∴g′(x)=
∴g(x)在[,1]上减,在[1,2]上增
又g()=2
-1,g(2)=
-1,且g(2)>g(
)
∴g(x)max=g(2)=-1
∴a<-1
(3)设存在等比数列{bn},b1+b2+…+bn=Sn
∵Sn=∫tn[f(x)+x]dx=en-et
∴b1=e-et
n≥2时bn=Sn-Sn-1=(e-1)en-1
当t=0时bn=(e-1)en-1,数{bn}为等比数列
t≠0时≠
,则数{bn}不是等比数列
∴当t=0时,存在满足条件的数bn=(e-1)en-1满足题意
(1)计算(x2+1)dx
(2)若f(x)是一次函数,且f(x)dx=5,
xf(x)dx=
,求
dx的值.
正确答案
(1)(x2+1)dx=(
x3+x)
=
×63+6=78.
(2)∵f(x)是一次函数,
∴设f(x)=ax+b,a≠0,
∵且f(x)dx=5,
∴(ax+b)dx=(
ax2+bx)
=
a+b=5,①
∵xf(x)dx=
,
∴xf(x)dx=
(ax2+bx)dx=(
ax3+
bx2)
=
a+
b=
,②
由①②得a=4,b=3,
即f(x)=4x+3,
∴dx=
dx=
(4+
)dx=(4x+3lnx)|
=8+3ln2-4-3ln1=4+3ln2.
计算由y=x2-2x+3=x+3所围成的封闭图形的面积.
正确答案
由,
得y=x2-2x+3和y=x+3的交点是(0,3),(3,6).
∴y=x2-2x+3和y=x+3所围成的封闭图形的面积
S=∫03(x+3-x2+2x-3)dx
=∫03(3x-x2)dx
=(x2-
x3)
=×9-
×27
=.
如图1为某质点在4秒钟内作直线运动时,速度函数的图象,则该质点运动的总路程
厘米.
正确答案
11
略
(1)求抛物线y2=x与直线x-2y-3=0所围成的图形的面积.
(2)求下列定积分(2sinx+cosx)dx.
正确答案
(1)由可得A(1,-1),B(9,3)
∴S=[
-(-
)]dx
[
-
(x-3)]dx=
(2)(2sinx+cosx)dx=2
sinxdx
cosxdx
=-2cosx+sinx
=-2(0-1)+(1-0)=3
由曲线y=x2+2与直线y=3x,x=0,x=2所围成平面图形的面积为______.
正确答案
联立曲线与直线得 ,
解得或
设曲线y=x2+2与直线y=3x,x=0,x=2所围成的平面图形的面积为A
则A=∫01[(x2+2)-3x]dx+∫12[3x-(x2+2)]dx=1
故答案为1.
如图,直线y=kx将曲线y=-(x-π)2+1(0≤x≤2π)与x轴所围成的图形分成了面积相等的两部分,求k的值.
正确答案
∵(-
x2+
x)dx=-
x3
+
=
,
设曲线y=-x2+
与直线y=kx相交与点(t,kt),
∴kt=-+
,即交点为(0,0)或(2π-kπ2,2kπ-k2π2),
∴(-
x2+
x)dx=-
x3
+
x2
=
t2-
t3=
把t=2π-kπ2代入上式有:k=.
计算下列定积分的值
(1)(4x-x2)dx;
(2)(x-1)5dx;
(3)(x+sinx)dx;
(4)cos2xdx.
正确答案
(1)(4x-x2)dx=(2x2-
)
=
;
(2)∵()′=(x-1)5,∴
(x-1)5dx=
=
;
(3)(x+sinx)dx=(
-cosx)
=
+1;
(4)cos2xdx=
dx=(
+
)
=
.
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