- 导数及其应用
- 共6208题
设函数,
(
为自然对数的底).
(1)求函数的极值;
(2)若存在常数和
,使得函数
和
对其定义域内的任意实数
分别满足
和
,则称直线
:
为函数
和
的“隔离直线”.试问:函数
和
是否存在“隔离直线”?若存在,求出“隔
离直线”方程;若不存在,请说明理由.
正确答案
(1)最小值为0
(2)存在唯一的“隔离直线”
(1)
当时,
,当
时,
,当
时,
在
处去的最小值为0
(2)由(1)知当时,
,(仅当
取等号)
若存在“隔离直线”,则存在常数k和b,使得
恒成立
的图像在
处有公共点,
因此若存在的“隔离直线”,则该直线必过这个公共点
设该直线为
恒成立,
恒成立,得
以下证明,当
时恒成立
∴当时有
为0,也就是最大值为0.从而
,即
恒成立.故函数
和
存在唯一的“隔离直线”
.……………12分
曲线在点(1,1)处的切线的斜率为 .
正确答案
2
略
若直线y=3x+1是曲线y=x3-a的一条切线,求实数a的值.
正确答案
设切点为P(x0,y0),
对y=x3-a求导数是y'=3x2,∴3x02=3.∴x0=±1.
(1)当x=1时,
∵P(x0,y0)在y=3x+1上,
∴y=3×1+1=4,即P(1,4).
又P(1,4)也在y=x3-a上,
∴4=13-a.∴a=-3.
(2)当x=-1时,
∵P(x0,y0)在y=3x+1上,
∴y=3×(-1)+1=-2,即P(-1,-2).
又P(-1,-2)也在y=x3-a上,
∴-2=(-1)3-a.∴a=1.
综上可知,实数a的值为-3或1.
已知.
(1)若,求曲线
在点
处的切线方程;
(2)若 求函数
的单调区间.
正确答案
(1);(2)当
时,
的单调递减区间为
,单调递增区间为
,
;当
时,
的单调递减区间为
,单调递增区间为
,
.
试题分析:(1)当时,先求出
,根据导数的几何意义可得切线的斜率
,进而计算出
确定切点坐标,最后由点斜式即可写出切线的方程并化成直线方程的一般式;(2)先求导并进行因式分解
,求出
的两个解
或
,针对两根的大小进行分类讨论即分
、
两类进行讨论,结合二次函数的图像与性质得出函数
的单调区间,最后再将所讨论的结果进行阐述,问题即可解决.
试题解析:(1) ∵ ∴
∴
2分
∴ , 又
,所以切点坐标为
∴ 所求切线方程为,即
5分
(2)
由 得
或
7分
①当时,由
, 得
,由
, 得
或
9分
此时的单调递减区间为
,单调递增区间为
和
10分
②当时,由
,得
,由
,得
或
12分
此时的单调递减区间为
,单调递增区间为
和
13分
综上:当时,
的单调递减区间为
,单调递增区间为
,
;当
时,
的单调递减区间为
单调递增区间为
,
14分.
设,曲线
在点
处的切线与直线
垂直.
(1)求的值;
(2) 若,
恒成立,求
的范围.
(3)求证:
正确答案
(1) 0. (2) .
(3) 结合(2)时,
成立.令
得到,
累加可得.
试题分析:(1)求导数,并由得到
的值; (2)恒成立问题,往往转化成求函数的最值问题.本题中设
,即转化成
.利用导数研究函数的最值可得
.
(3) 结合(2)时,
成立.令
得到
,
累加可得.
试题解析:(1) 2分
由题设,
,
. 4分
(2) ,
,
,即
设,即
.
6分
①若,
,这与题设
矛盾. 8分
②若方程
的判别式
当,即
时,
.
在
上单调递减,
,即不等式成立. 9分
当时,方程
,其根
,
,
当,
单调递增,
,与题设矛盾.
综上所述, . 10分
(3) 由(2)知,当时,
时,
成立.
不妨令
所以,
11分
12分
累加可得
14分
设函数的导函数
,则
的值等于____________
正确答案
略
(本小题满分16分)已知函数f(x)=ax2-(2a+1)x+2lnx(a为正数).
(1) 若曲线y=f(x)在x=1和x=3处的切线互相平行,求a的值;
(2) 求f(x)的单调区间;
(3) 设g(x)=x2-2x,若对任意的x1∈(0,2],均存在x2∈(0,2],使得f(x1)<g(x2),求实数a的取值范围.
正确答案
f′(x)=ax-(2a+1)+(x>0).
(1) f′(1)=f′(3),解得a=.(4分)
(2) f′(x)=(x>0).
①当0<a<时,>2,
在区间(0,2)和上,f′(x)>0;
在区间上,f′(x)<0,
故f(x)的单调递增区间是(0,2)和,单调递减区间是.(6分)
②当a=时,f′(x)=≥0,故f(x)的单调递增区间是(0,+∞).(8分)
③当a>时,0<<2,在区间和(2,+∞)上,f′(x)>0;在区间上,f′(x)<0,故f(x)的单调递增区间是和(2,+∞),单调递减区间是.(10分)
(3) 由已知,在(0,2]上有f(x)max<g(x)max.(11分)
由已知,g(x)max=0,由(2)可知,
①当0<a≤时,f(x)在(0,2]上单调递增,
故f(x)max=f(2)=2a-2(2a+1)+2ln2
=-2a-2+2ln2,
∴-2a-2+2ln2<0,解得a>ln2-1,ln2-1<0,故0<a≤.(13分)
②当a>时,f(x)在]上单调递增,在]上单调递减,
故f(x)max=f=-2--2lna.
由a>可知lna>ln>ln=-1,2lna>-2,-2lna<2,
∴-2-2lna<0,f(x)max<0,(15分)
综上所述,a>0.(16分)
略
某汽车的紧急刹车装置在遇到特别情况时,需在2 s内完成刹车,其位
移(单位:m)关于时间(单位:s)的函数为:s(t)=-3t3+t2+20,求:
(1)开始刹车后1 s内的平均速度;
(2)刹车1 s到2 s之间的平均速度;
(3)刹车1 s时的瞬时速度.
正确答案
(1)-2(m/s).(2)-18(m/s)(3)-7 m/s.
(1)刹车后1 s内平均速度=-2(m/s).
(2)刹车后1 s到2 s内的平均速度为:
=-18(m/s).
(3)从t=1 s到t=(1+d)s内平均速度为:
=
==-7-8d-3d2→-7(m/s)(d→0),
即t=1 s时的瞬时速度为-7 m/s.
(本小题满分12分) 已知函数.
(Ⅰ)若曲线在点
处的切线与直线
垂直,求函数
的单调区间;
(Ⅱ)若对于都有
成立,试求
的取值范围;
(Ⅲ)记.当
时,函数
在区间
上有两个零点,求实数
的取值范围.
正确答案
解: (I) 直线的斜率为1.函数
的定义域为
,
,所以
,所以
. 所以
.
.由
解得
;由
解得
.
所以的单调增区间是
,单调减区间是
. ……………………4分
(II),由
解得
;由
解得
.
所以在区间
上单调递增,在区间
上单调递减.
所以当时,函数
取得最小值,
.
因为对于都有
成立,所以
即可.
则. 由
解
得
. 所以
的范围是
.……8分
(III)依题得,则
.由
解得
;由
解得
.
所以函数在区间
为减函数,在区间
为增函数.
又因为函数在区间
上有两个零点,所以
解得.所以
的取值范围是
. …………12分
略
已知函数f(x)=x(x-a)(x-b),其中0<a<b.
(1)设f(x)在x=s和x=t处取得极值,其中s<t,求证:0<s<a<t<b;
(2)设A(s,f(s)),B(t,f(t)),求证:线段AB的中点C在曲线y=f(x)上;
(3)若a+b<2,求证:过原点且与曲线y=f(x)相切的两条直线不可能垂直.
正确答案
已知函数f(x)=px--2lnx。
(1)若p=2,求曲线f(x)在点(1,f(1))处的切线;
(2)若函数f(x)在其定义域内为增函数,求正实数p的取值范围。
正确答案
解:(1)当p=2时,函数
f(1)=2-2-2ln1=0,f′(x)=
曲线f(x)在点(1,f(1))处的切线的斜率为f′(1)=2+2-2=2
从而曲线f(x)在点(1,f(1))处的切线方程为y-0=2(x-1),
即y=2x-2。
(2)
令h(x)=px2-2x+p,要使f(x)在定义域(0,+∞)内是增函数,
只需h(x)≥0在(0,+∞)内恒成立,
由题意p>0,h(x)=px2-2x+p的图象为开口向上的抛物线,对称轴方程为
∴
只需
即p≥1时,h(x)≥0,f′(x)≥0,
∴f(x)在(0,+∞)内为增函数,正实数p的取值范围是[1,+∞)。
已知数列的前n项和为Sn,对一切正整数n,点
在函数
的图像上,且过点
的切线的斜率为kn.
(1)求数列的通项公式;
(2)若,求数列
的前n项和Tn.
正确答案
(1) (2)
.
试题分析:(1)根据点都在函数
的图像上,得到
.利用“两步一验”即得数列的通项公式.
(2)由导数的几何意义得到,
从而可利用“错位相减法”求数列的前n项和Tn
本题综合性较强,但解题思路明确,难度适中.
试题解析:(1)点
都在函数
的图像上,
. 2分
当时,
当时,
满足上式,
所以数列的通项公式为
6分
(2)由求导可得
,
因为过点的切线的斜率为
,
,
,
两式相减得
9分
. 12分
已知曲线:
(1)试求曲线在点
处的切线方程;
(2)试求与直线平行的曲线C的切线方程.
正确答案
(1) ;(2)
或
.
试题分析:(1)先求出的值,再求函数的导函数,求得
的值即为点
斜率,代入点斜式方程,再化为一般式方程即可;(2)设切点为
,利用导数的几何意义和相互平行的直线的斜率相等,即可得所求切线的斜率,再求出切点的坐标,代入点斜式方程,再化为一般式方程即可.
(1) ∵,∴
,求导数得:
,
∴切线的斜率为,
∴所求切线方程为,即:
.
(2)设与直线平行的切线的切点为
,
则切线的斜率为.
又∵所求切线与直线平行,∴
,
解得:,代入曲线方程
得:切点为
或
,
∴所求切线方程为:或
,
即:或
.
函数.
(1)令,求
的解析式;
(2)若在
上恒成立,求实数
的取值范围;
(3)证明:.
正确答案
(1);(2)实数
的取值范围
;(3)详见解析.
试题分析:(1)因为,故
,
,
,
,由此可得,
是以4为周期,重复出现,故
;(2)若
在
上恒成立,求实数
的取值范围,由
得,
,即
在
上恒成立,令
,只需求出
在
上的最小值即可,可利用导数法来求最小值;(3)证明:
,由(2)知:
时
,
,即
,这样得到
,令
,叠加即可证出.
试题解析:(1)…周期为4,
.
(2)方法一:即在
上恒成立,
当时,
;
当时,
,设
,
,
设,
,则
时
,
增;
减.
而,所以
在
上存在唯一零点,设为
,则
,所以
在
处取得最大值,在
处取得最小值,
.
综上:.
方法二:设,
.
.
当时,
在
上恒成立,
成立,故
;
当时,
在
上恒成立,
得
,无解.
当时,则存在
使得
时
增,
时
减,
故,
,解得
,故
.
综上:.
(3)由(2)知:时
,
即.
当时,
,
,
=,
.
已知定义在上的函数
其中
为常数。
(1)若是函数
的一个极值点,求
的值;
(2)若函数在区间
上为增函数,求
的取值范围。
正确答案
略
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