- 导数及其应用
- 共6208题
设三次函数h(x)=px3+qx2+rx+s满足下列条件:h(1)="1,h(-1)=" -1,在区间(-1,1)上分别取得极大值1和极小值-1,对应的极点分别为a,b。
(1)证明:a+b=0
(2)求h(x)的表达式
(3)已知三次函数f(x)=ax3+bx2+cx+d在(-1,1)上满足-1
正确答案
(1)见解析(2)h(x)=4x3-3x(3)见解析
(1)解:由f(1)=1,f(-1)=-1得q+s="0,r+p=1"
h(x)=px3-sx2+(1-p)x+s
h’(x)=3px2-2sx+1-p
因为(-1,1)内有两极值且f(1)=1,所以有p>0
=0(*)
又由韦达定理得,即
代入(*)中得
因为p>0,a+bÎ(-2,2),所以
所以有
(2)解:由得s=0,q="0"
所以h(x)=px3+(1-p)x,又
消去p得所以有
所以有h(x)=4x3-3x
(3)解:因为|x|<1时|f(x)|<1,所以有|f(1)|£1,|f(-1)|£1
令F(x)=h(x)+f(x),G(x)=h(x)-f(x)
则有F(1)=1+f(1)³0,F()=-1+f(
)<0,F(
)=1+f(-
)>0,F(-1)=-1+f(-1)£0
所以有F(x)在(-1,1)内有极大值和极小值,当x>1时,F(x)>0,当x<-1时,F(x)<0
同理有:G(1)=1-f(1)³0, G()=-1-f(
)<0, G(
)=1-f(-
)>0,
G(-1)=-1-f(-1)£0
所以有G(x)在(-1,1)内有极大值和极小值,当x>1时,G(x)>0,当x<-1时,G(x)<0
所以当|x|>1时,有F(x)G(x)>0即h2(x)>f2(x)即|h(x)|>|f(x)
设a∈[-2,0],已知函数f(x)=
(Ⅰ) 证明f(x)在区间(-1,1)内单调递减,在区间(1,+∞)内单调递增;
(Ⅱ) 设曲线y=f(x)在点Pi(xi,f(xi))(i=1,2,3)处的切线相互平行,且x1x2x3≠0,证明x1+x2+x3>.
正确答案
(I)令f1(x)=x3-(a+5)x(x≤0),f2(x)=x3-x2+ax(x>0).
①(x)=3x2-(a+5),由于a∈[-2,0],从而当-1<x<0时,
(x)=3x2-(a+5)<3-a-5≤0,
所以函数f1(x)在区间(-1,0)内单调递减,
②(x)=3x2-(a+3)x+a=(3x-a)(x-1),由于a∈[-2,0],所以0<x<1时,
(x)<0;
当x>1时,(x)>0,即函数f2(x)在区间(0,1)内单调递减,在区间(1,∞)上单调递增.
综合①②及f1(0)=f2(0),可知:f(x)在区间(-1,1)内单调递减,在区间(1,+∞)内单调递增;
(II)证明:由(I)可知:f′(x)在区间(-∞,0)内单调递减,在区间(0,)内单调递减,在区间(
,+∞)内单调递增.
因为曲线y=f(x)在点Pi(xi,f(xi))(i=1,2,3)处的切线相互平行,从而x1,x2,x3互不相等,且f′(x1)=f′(x2)=f′(x3).
不妨x1<0<x2<x3,由3-(a+5)=3
-(a+3)x2=3
-(a+3)x3+a.
可得3-3
-(a+3)(x2-x3)=0,解得x2+x3=
,从而0<x2<
<x3.
设g(x)=3x2-(a+3)x+a,则g()<g(x2)<g(0)=a.
由3-(a+5)=g(x2)<a,解得-
<x1<0,
所以x1+x2+x3>-+
,
设t=,则a=
,
∵a∈[-2,0],∴t∈[,
],
故x1+x2+x3>-t+=
(t-1)2-
≥-
,
故x1+x2+x3>-.
设f(x)=2x3+ax2+bx+1的导数为f'(x),若函数y=f'(x)的图象关于直线x=﹣对称,且f'(1)=0
(Ⅰ)求实数a,b的值
(Ⅱ)求函数f(x)的极值.
正确答案
解:(Ⅰ)因f(x)=2x3+ax2+bx+1,
故f '(x)=6x2+2ax+b
从而f '(x)=6
y=f '(x)关于直线x=﹣对称,
从而由条件可知﹣=﹣
,
解得a=3
又由于f '(x)=0,
即6+2a+b=0,
解得b=﹣12
(Ⅱ)由(Ⅰ)知f(x)=2x3+3x2﹣12x+1
f '(x)=6x2+6x﹣12
=6(x﹣1)(x+2)
令f '(x)=0,得x=1或x=﹣2
当x∈(﹣∞,﹣2)时,f '(x)>0,f(x)在(﹣∞,﹣2)上是增函数;
当x∈(﹣2,1)时,f '(x)<0,f(x)在(﹣2,1)上是减函数;
当x∈(1,+∞)时,f '(x)>0,f(x)在(1,+∞)上是增函数.
从而f(x)在x=﹣2处取到极大值f(﹣2)=21,在x=1处取到极小值f(1)=﹣6.
已知函数f(x)=(x2+ax-2a2+3a)ex(x∈R),其中a∈R。
(1)当a=0时,求曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线的斜率;
(2)当时,求函数f(x)的单调区间与极值。
正确答案
解:(1)当a=0时,
故f'(1)=3e
所以曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线的斜率为3e;
(2)
令f'(x)=0,解得x=-2a或x=a-2
由知,-2a≠a-2
以下分两种情况讨论:
(i)若,则-2a<a-2,当x变化时,f'(x)、f(x)的变化情况如下表:
所以f(x)在(-∞,-2a),(a-2,+∞)内是增函数,
在(-2a,a-2)内是减函数
函数f(x)在x=-2a处取得极大值f(-2a),且f(-2a)=3ae-2a,
函数f(x)在x=a-2处取得极小值f(a-2),且f(a-2)=(4-3a)ea-2(ii)若,则-2a>a-2,当x变化时,f'(x)、f(x)的变化情况如下表:
所以f(x)在(-∞,a-2),(-2a,+∞)内是增函数,在(a-2,-2a)内是减函数
函数f(x)在x=a-2处取得极大值f(a-2),且f(a-2)= (4-3a)ea-2函数f(x)在x=-2a处取得极小值f(-2a),且f(-2a)= 3ae-2a。
(本题满分16分;第(1)小题5分,第(2)小题5分,第三小题6分)
已知函数
(1)判断并证明在
上的单调性;
(2)若存在,使
,则称
为函数
的不动点,现已知该函数有且仅有一个不动点,求
的值;
(3)若在
上恒成立 , 求
的取值范围.
正确答案
略
(1)
对任意的------------------------------------------- 1分
-------------------------------- 3分
∵
∴
∴,函数
在
上单调递增。----------------5分
(2)解:令,------------------------------------7分
令(负值舍去)--------------------------------------9分
将代入
得
--------10分
(3)∵ ∴
----------------------------------------12分
∵
∴
(等号成立当
)--------------------14分
∴的取值范围是
-------- 16分
求下列函数的导数.
(1); (2)
.
正确答案
(1)y”(2)
(1)
.
(2),
.
已知函数f(x)=x2-1与函数g(x)=alnx(a≠0),
(Ⅰ)若f(x),g(x)的图象在点(1,0)处有公共的切线,求实数a的值;
(Ⅱ)设F(x)=f(x)-2g(x),求函数F(x)的极值.
正确答案
解:(Ⅰ)因为f(1)=0,g(1)=0,
所以点(1,0)同时在函数f(x),g(x)的图象上,
因为f(x)=x2-1,g(x)=alnx,f′(x)=2x,g′(x)=,
由已知,得f′(1)=g′(1),所以,即a=2.
(Ⅱ)因为F(x)=f(x)-2g(x)=x2-1-2alnx(x>0),
所以F′(x)=,
当a<0时,因为x>0,且x2-a>0,所以F′(x)>0对x>0恒成立,
所以F(x)在(0,+∞)上单调递增,F(x)无极值;
当a>0时,令F′(x)=0,解得(舍),
所以当x>0时,F′(x),F(x)的变化情况如下表:
所以当时,F(x)取得极小值,且
;
综上,当a<0时,函数F(x)在(0,+∞)上无极值;当a>0时,函数F(x)在处取得极小值a-1-alna。
19.(本小题满分13分)
已知函数,其中
是自然对数的底数.
(Ⅰ)求函数的图象在
处的切线方程;
(Ⅱ)求函数在区间
上的最大值与最小值.
正确答案
19.(本题满分13分)
解: (Ⅰ)因为 ,
…………1分
,
,…………4分
所以函数的图象在
处的切线方程为
即
…………6分
(Ⅱ)由(Ⅰ)得
函数的取值情况列表如下:
…………9分
函数在区间
上的最大值
,
最小值. …………10分
, …………12分
…………13分
已知函数 (1)求函数
在区间[1,
]上的最大值、最小值;
(2)求证:在区间(1,)上,函数
图象在函数
图象的下方;
(3)设函数,求证:
≥
。(
)
正确答案
(Ⅰ) 当时,
有最小值
;当
时,
有最大值
(Ⅱ) 见解析 (Ⅲ)见解析
(1)=
,令
,得
当[1,
]时,
,则
在区间[1,
]上是增函数
∴ 当时,
有最小值
;当
时,
有最大值
………4分
(2)设=
,则
∵ ,
∴
在区间(1,
)上是减函数 又∵
∴ ,即
,
∴在区间(1,)上,函数
图象在函数
图象的下方
(3)当时,左边=
,右边=
,不等式成立;
当时,
=
∴
≥
∴ ≥
.
已知函数f(x)=x3+x-16.求曲线y=f(x)在点(2,-6)处的切线的方程
正确答案
y=13x-32
试题分析:根据导数的几何意义,先求函数的导函数
,进而求出
,得到曲线
在点处的切线的斜率,由点斜式得切线方程.
试题解析:
∵f ′(x)=3x2+1, 4分
∴f(x)在点(2,-6)处的切线的斜率为k=f ′(2)=13. 9分
∴切线的方程为y=13x-32. 12分
经调查统计,某种型号的汽车在匀速行驶中,每小时的耗油量(升)关于行驶速度
(千米/时)的函数可表示为
.已知甲、乙两地相距
千米,在匀速行驶速度不超过
千米/时的条件下,该种型号的汽车从甲地 到乙地的耗油量记为
(升).
(Ⅰ)求函数的解析式;
(Ⅱ)讨论函数的单调性,当
为多少时,耗油量
为最少?最少为多少升?
正确答案
(Ⅰ);(Ⅱ)当
,从甲地到乙地的耗油量
最少,最少耗油量为7升.
试题分析:(Ⅰ)由题意得,汽车从甲地到乙地行驶了小时,又因为每小时的耗油量
(升)关于行驶速度
(千米/时)的函数可表示为
,二者相乘即得
.(Ⅱ)由(Ⅰ)有,
,利用导数可得其最小值.
试题解析:(Ⅰ)由题意得,汽车从甲地到乙地行驶了小时, (2分)
. (5分)
(Ⅱ)由(Ⅰ)有,. (8分)
令,得
,
. (9分)
①当时,
,
是减函数; (10分)
②当时,
,
是增函数; (11分)
当
,即汽车的行驶速度为
(千米/时)时,从甲地到乙地的耗油量
为最少,最少耗油量为
(升). (12分)
已知函数有两个极值点
,且直线
与曲线
相切于
点。
(1) 求和
(2) 求函数的解析式;
(3) 在为整数时,求过
点和
相切于一异于
点的直线方程
正确答案
(1)设直线,和
相切于点
有两个极值点,于是
从而 ………………4分
(2)又,且
为切点。
则 ,由 ③ 求得
或
,由①②联立知
。在
时,
;在
时,
,或
…9分
(3)当为整数时,
符合条件,此时
为
,设过
的直线
和
相切于另一点
.则
由④⑤及
,可知
即
,再联立⑥可知
,又
,
,此时
故切线方程为:
略
已知函数,其中
.
(1)当时,求函数
在
处的切线方程;
(2)若函数在区间(1,2)上不是单调函数,试求
的取值范围;
(3)已知,如果存在
,使得函数
在
处取得最小值,试求
的最大值.
正确答案
(1) (2)
(3)
试题分析:(1) 利用导数求切线方程,关键在于理解切点的三个含义,一是在切点处的导数值为切线的斜率,二是切点在曲线上,即切点坐标满足曲线方程,三是切点在直线上,即切点坐标满足直线方程,有时这一条件用直线两点间斜率公式表示.因为所以
,再根据点斜式写出切线方程. (2)利用导数研究函数单调性,往往转化为研究导函数为零时方程根的情况,本题函数
在区间(1,2)上不是单调函数,就转化为
在区间(1,2)上有不相等的根,可由实根分布列充要条件,也可利用变量分离结合图象求函数对应区域范围,(3)已知函数最值求参数取值范围,可从恒成立角度出发,实现等价转化,也可分类讨论求最值列等式.本题采取
对
恒成立较好.转化为二次函数恒成立可从四个方面研究:一是开口方向,二是对称轴,三是判别式,四是区间端点函数值的正负.
试题解析:(1)解:当时,
,则
,故
2分
又切点为,故所求切线方程为
,即
4分
(2)由题意知,在区间(1,2)上有不重复的零点,
由,得
,因为
,所以
7分令
,则
,故
在区间(1,2)上是增函数,所以其值域为
,从而
的取值范围是
9分
(3),
由题意知对
恒成立,即
对
恒成立,即
①对
恒成立 11分
当时,①式显然成立;
当时,①式可化为
②,
令,则其图象是开口向下的抛物线,所以
13分
即,其等价于
③,
因为③在时有解,所以
,解得
,
从而的最大值为
16分
(本小题满分14分)
已知二次函数
的图象经过点
、
与点
,设函数
在
和
处取到极值,其中
,
。
(1)求的二次项系数
的值;
(2)比较的大小(要求按从小到大排列);
(3)若,且过原点存在两条互相垂直的直线与曲线
均相切,求
。
正确答案
解:(1)由题意可设,
又函数图象经过点,则
,得
.……… 2分
(2)由(1)可得。
所以,
, ………… 4分
函数在
和
处取到极值,
故, ………… 5分
,
………… 7分
又,故
。 …… 8分
(3)设切点,则切线的斜率
又,所以切线的方程是
…… 9分
又切线过原点,故
所以,解得
,或
。 ………… 10分
两条切线的斜率为,
,
由,得
,
,
,
………………………… 12分
所以,
又两条切线垂直,故,所以上式等号成立,有
,且
。
所以。 ………… 14分
略
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