- 导数及其应用
- 共6208题
已知函数f(x)=-x3+
x2-2x(a∈R).
(1)当a=3时,求函数f(x)的单调区间;
(2)若对于任意x∈[1,+∞)都有f′(x)<2(a-1)成立,求实数a的取值范围;
(3)若过点可作函数y=f(x)图象的三条不同切线,求实数a的取值范围.
正确答案
(1) 单调递增区间为 ,单调递减区间为
和
;(2)
;(3)
试题分析:(1)求导,令导数大于0得增区间令导数小于0得减区间。(2) 对于任意都有
成立,转化为对于任意
都有
。求
时可根据求导求单调性求最值,也可直接根据二次函数问题求其单调区间再求其最值。(3)先在曲线上任取一点,根据导数的几何意义求其过此点的切线的斜率,再用点斜式求切线方程。将
代入直线方程。分析可知此方程应有3个不同的解。将上式命名新函数,用单调性求此函数的极值点可知一个极值应大于0,另一个极值应小于0.
试题解析:(1)当时,函数
,
得. 1分
所以当时,
,函数f(x)单调递增; 2分
当x<1或x>2时,,函数f(x)单调递减. 3分
所以函数的单调递增区间为
,单调递减区间为
和
.4分
(2)由,得
, 5分
因为对于任意都有
成立,
所以问题转化为对于任意都有
. 6分
因为,其图象开口向下,对称轴为
.
①当,即
时,
在
上单调递减,
所以,
由,得
,此时
. 7分
②当,即
时,
在
上单调递增,在
上单调递减,
所以,
由,得
,此时
. 8分
综上可得,实数的取值范围为
. 9分
(3)设点是函数
图象上的切点,
则过点的切线的斜率
, 10分
所以过点P的切线方程为, 11分
因为点在该切线上,
所以,
即.
若过点可作函数
图象的三条不同切线,
则方程有三个不同的实数解. 12分
令,则函数
的图象与坐标轴横轴有三个不同的交点.
令,解得
或
.
因为,
, 13分
所以必须,即
.
所以实数的取值范围为
. 14分
函数在
处的切线方程为 ▲ .
正确答案
略
确定的值,使曲线
与直线
相切于点
.
正确答案
由题意知.即
①
又 即
②
解得.
已知函数f(x)=x2-4,设曲线y=f(x)在点(xn,f(xn))处的切线与x轴的交点为(xn+1,0)(n∈N +),其中xn为正实数.
(1)用xn表示xn+1;
(2)若x1=4,记an=lg,证明数列{an}成等比数列,并求数列{xn}的通项公式;
(3)若x1=4,bn=xn-2,Tn是数列{bn}的前n项和,证明Tn<3.
正确答案
(1);(2)
;(3)详见解析.
试题分析:(1)由题设条件知曲线y=f(x)在点处的切线方程是
.由此可知
.所以
.(2)由
,知
,同理
.故
.由此入手能够导出
.(3)由题设知
,所以
,由此可知
.
解:(1)由题可得.
所以曲线在点
处的切线方程是:
.
即.
令,得
.
即.显然
,
∴.
(2)由,知
,’同理
.----6’
故.-----7’
从而,即
.所以,数列
成等比数列.---8’
故.即
.----9’
从而,所以
.----10’
(3)由(Ⅱ)知,∴
∴ ---11’
当时,显然
.-------12’
当时,
-----13’
∴.综上,
.
设函数,
,
,
(1)若曲线与
轴相切于异于原点的一点,且函数
的极小值为
,求
的值;
(2)若,且
,
①求证:; ②求证:
在
上存在极值点.
正确答案
(1) ,
. (2)
在
上是存在极值点
试题分析:
(1)分析题意,可得该三次函数过原点,根据函数与x轴相切,所以有个极值为0且有一个重根,故可得函数
有一个极大值0和一个极小值
,有一个重根,则对
因式分解会得到完全平方式,即
提取x的公因式后,剩下二次式的判别
,得到a,b之间的关系式,再根据极小值为
,则求导求出极小值点,得到关于a,b的另外一个等式,即可求出a,b的值.
(2) ①对求导,带入
与已知条件
联立化简即可得到需要的不等式.
②求出,讨论a的取值范围,证明
其中必有两者异号,则根据零点存在定理,即可证明
有极值点.
试题解析:
(1),
依据题意得:,且
. 2分
,得
或
.
如图,得,
∴,
,
代入得
,
. 4分
(2)①.
. 8分
②,
.
若,则
,由①知
,
所以在
有零点,从而
在
上存在极值点. 10分
若,由①知
;
又,
所以在
有零点,从而
在
上存在极值点.……12分
若,由①知
,
,
所以在
有零点,从而
在
上存在极值点.
综上知在
上是存在极值点. 14分
已知曲线y=x2-1与y=1+x3在x=x0处的切线互相垂直,求x0的值.
正确答案
解:对于y=x2-1,有y′=x,k1=y′|x=x0=
x0;
对于y=1+x3,有y′=3x2,k2=y′|x=x0=3x02,
又k1k2=-1,
则x03=-1,
∴x0=-1。
某工厂有一批货物由海上从甲地运往乙地,已知轮船的最大航行速度为60海里/小时,甲地至乙地之间的海上航行距离为600海里,每小时的运输成本由燃料费和其他费用组成,轮船每小时的燃料费与轮船速度的平方成正比,比例系数为0.5,其余费用为每小时1250元。
(1)把全程运输成本(元)表示为速度
(海里/小时)的函数;
(2)为使全程运输成本最小,轮船应以多大速度行驶?
正确答案
(1);(2)轮船应以50海里/小时的速度行驶.
试题分析:(1)由题意易列出速度与成本的函数;(2)由列出的函数利用导数求最值.(也可用均值不等式)
试题解析:
解:(1)由题意得:,
即: 6分
(2)由(1)知,
令,解得x=50,或x=-50(舍去). 8分
当时,
当时,
(均值不等式法同样给分) 10分
因此,函数在x=50处取得极小值,也是最小值.
故为使全程运输成本最小,轮船应以50海里/小时的速度行驶. 12分
考点:导数的应用.
正确答案
(1)由原式得f(x)=x3-ax2-4x+4a,
∴f′(x)=3x2-2ax-4.
由f′(-1)=0得a=,
此时有f(x)=(x2-4),f′(x)=3x2-x-4.
由f′(x)=0得x=或x=-1,
当x在[-2,2]变化时,f′(x),f(x)的变化如下表:
∵f(x)极小=f=-,f(x)极大=f(-1)=,
所以f(x)在[-2,2]上的最大值为,最小值为-.
(2)法一:f′(x)=3x2-2ax-4的图象为开口向上且过点(0,-4)的抛物线,由条件得f′(-2)≥0,f′(2)≥0,
即,∴-2≤a≤2.
所以a的取值范围为[-2,2].
略
已知,且
,
.
求的值.
正确答案
由得:
,
.
又,得
③
,得
④
可解得.
求经过点(2,0)且与y=曲线相切的直线方程.
正确答案
设切线方程为y=k(x-2),所以因为相切所以△=0,解得k=0或k=-1,
∴切线方程为x+y-2=0.或y=0
求函数的最值。
正确答案
,
令,得
,
.
又.
.
已知函数f(x)=ax3+bx2的图象经过点M(1,4),曲线在点M处的切线恰好与直线x+9y=0垂直.
(1)求实数a,b的值;
(2)若函数f(x)在区间[m,m+1]上单调递增,求m的取值范围.
正确答案
(1)∵f(x)=ax3+bx2的图象经过点M(1,4),∴a+b=4①式 …(1分)
f'(x)=3ax2+2bx,则f'(1)=3a+2b…(3分)
由条件f′(1)•(-)=-1,即3a+2b=9②式…(5分)
由①②式解得a=1,b=3
(2)f(x)=x3+3x2,f'(x)=3x2+6x,
令f'(x)=3x2+6x≥0得x≥0或x≤-2,…(8分)
∵函数f(x)在区间[m,m+1]上单调递增
∴[m,m+1]⊆(-∝,-2]∪[0,+∝)
∴m≥0或m+1≤-2
∴m≥0或m≤-3
已知函数(
是常数)在
处的切线方程为
,且
.
(1)求常数的值;
(2)若函数(
)在区间
内不是单调函数,求实数
的取值范围.
正确答案
(1),
,
(2)
试题分析:(1)在处的切线切线斜率为
,由导数的几何意义可知
,将
代入切线方程可得
即
又因为
,解以上三个方程组成的方程组可得
的值。(2)由(1)可知函数
的解析式,从而可得函数
解析式。将其求导可得
,令
,可将问题转化为函数
在
内有极值,即
应有2个根(判别式应大于0),但在
内至少有一个根(故应分两种情况讨论)。因为
,所以
在
内有一个根时应有
,
在
内有两个根时应因为
,则
且顶点纵坐标小于0
(1)由题设知,的定义域为
,
,
因为在
处的切线方程为
,
所以,且
,即
,且
,
又 ,解得
,
,
(2)由(Ⅰ)知
因此,
所以
令.
(ⅰ)当函数在
内有一个极值时,
在
内有且仅有一个根,即
在
内有且仅有一个根,又因为
,当
,即
时,
在
内有且仅有一个根
,当
时,应有
,即
,解得
,所以有
.
(ⅱ)当函数在
内有两个极值时,
在
内有两个根,即二次函数
在
内有两个不等根,
所以,解得
.
综上,实数的取值范围是
已知某商品的进货单价为1元/件,商户甲往年以单价2元/件销售该商品时,年销量为1万件,今年拟下调销售单价以提高销量,增加收益.据测算,若今年的实际销售单价为x元/件(1≤x≤2),今年新增的年销量(单位:万件)与(2-x)2成正比,比例系数为4.
(1)写出今年商户甲的收益y(单位:万元)与今年的实际销售单价x间的函数关系式;
(2)商户甲今年采取降低单价,提高销量的营销策略是否能获得比往年更大的收益(即比往年收益更多)?说明理由.
正确答案
(1)y=4x3-20x2+33x-17,(1≤x≤2)(2)不能
试题分析:(1)根据收益等于单件利润与销售量的乘积,列等量关系.注意今年销售量等于原销售量与新增的年销量之和,另外还要注意交代函数定义域;y=[1+4(x-2)2](x-1)=4x3-20x2+33x-17,(1≤x≤2).(2)本题实际需求本年收益范围,即需求函数y=4x3-20x2+33x-17,1≤x≤2的值域,这可借助于导数研究.
求导后可知函数图像先增后减再增,因此其最大值在极大值及处取到,比较大小知f(x)在区间[1,2]上的最大值为f(2)=1,即为往年的收益,所以商户甲采取降低单价,提高销量的营销策略不能获得比往年更大的收益.
试题解析:解 (1)由题意知,今年的年销售量为1+4(x-2)2 (万件).
因为每销售一件,商户甲可获利(x-1)元,所以今年商户甲的收益y=[1+4(x-2)2](x-1)
=4x3-20x2+33x-17,(1≤x≤2). 4分
(2)由(1)知y=4x3-20x2+33x-17,1≤x≤2, 从而y′=12x2-40x+33=(2x-3)(6x-11).
令y′=0,解得x=,或x=
.列表如下:
7分
又f()=1,f(2)=1,所以f(x)在区间[1,2]上的最大值为1(万元).
而往年的收益为(2-1)×1=1(万元),
所以,商户甲采取降低单价,提高销量的营销策略不能获得比往年更大的收益.
10分
(本小题满分12分)
设函数.
⑴求函数的单调区间;
⑵若当时,不等式
恒成立,求实数
的取值范围.
正确答案
⑴, ………………2分
令,得
,
∴的增区间为
和
, …………………4分
令,得
,
∴的减区间为
. ……………………6分
⑵因为,令
,得
,或
,
又由⑴知,,
分别为
的极小值点和极大值点, ………8分
∵,
,
,
∴, ……………………………11分
∴. ……………………………12分
略
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