- 导数及其应用
- 共6208题
已知数列{an}中,前n项和为Sn,点(an+1,Sn+1)在直线y=4x-2,其中n=1,2,3…,
(Ⅰ)设bn=an+1-2an,且a1=1,求证数列{bn}是等比数列;
(Ⅱ)令f(x)=b1x+b2x2+…+bnxn,求函数f(x)在点x=1处的导数f′(1)并比较f′(1)与6n2-3n的大小.
正确答案
(I)由已知点(an+1,Sn+1)在直线y=4x-2上.
∴Sn+1=4(an+1)-2.
即Sn+1=4an+2.(n=1,2,3,)
∴Sn+2=4an+1+2.
两式相减,得Sn+2-Sn+1=4an+1-4an.
即an+2=4an+1-4an.(3分)
an+2-2an+1=2(an+1-2an).
∵bn=an+1-2an,(n=1,2,3,)
∴bn+1=2bn.
由S2=a1+a2=4a1+2,a1=1.
解得a2=5,b1=a2-2a1=3.
∴数列{bn}是首项为3,公式为2的等比数列.(6分)
(II)由(I)知bn=3•2n-1,
∵f(x)=b1x+b2x2+…+bnxn,
∴f′(x)=b1+2b2x+…+nbnxn-1.
从而f′(1)=b1+2b2+…+nbn
=3+2•3•2+3•3•22+…+n•3•2n-1
=3(1+2•2+3•22+…+n•3•2n-1)(8分)
设Tn=1+2•2+3•22+…+n•2n-1,
2Tn=2+2•22+3•23+…+(n-1)•2n-1+n•2n.
两式相减,得-Tn=1+2+22+23+…+2n-1-n•2n
=-n•2n.
∴Tn=(n-1)•2n+1.
∴f′(1)=3(n-1)•2n+3.(11分)
由于f′(1)-(6n2-3n)=3[(n-1)•2n+1-2n2+n]
=3(n-1)[2n-(2n+1)].
设g(n)=f′(1)-(6n2-3n).
当n=1时,g(1)=0,∴f′(1)=6n2-3n;
当n=2时,g(2)=-3<0,∴f′(1)<6n2-3n;
当n≥3时,n-1>0,又2n=(1+1)n=Cn0+Cn1+…+Cnn-1+Cnn≥2n+2>2n+1,
∴(n-1)[2n-(2n+1)]>0,即g(n)>0,从而f′(1)>6n2-3n.(14分)
已知曲线y=上一点P(1,1),用导数的定义求在点P处的切线的斜率.
正确答案
=
=
=
=
=-2
点P的曲线y=x3x+上移动,在点P处的切线的倾斜角为α,则α的取值范围是_________.
正确答案
试题分析:根据导数的几何意义,,所以倾斜角
已知函数(
为常数)图象上
处的切线与直线
的夹角为45°,则点
的横坐标为 .
正确答案
0或
由已知可得切线的斜率为0,所以,函数在此处的导数等于0.
解:由(x)=6x2-x=0,
得x=0或.
故答案x=0或.
如图,点A、B、C都在函数y=的图像上,它们的横坐标分别是a、a+1、a+2
又A、B、C在x轴上的射影分别是A′、B′、C′,记△AB′C的面积为f(a),△A′BC′的面积为g(a).
(1)求函数f(a)和g(a)的表达式;
(2)比较f(a)与g(a)的大小,并证明你的结论.
正确答案
(1) f(a) =(
),g(a)=
(2) f(a)<g(a)
(1)连结AA′、BB′、CC′,
则f(a)=S△AB′C=S梯形AA′C′C-S△AA′B′-S△CC′B
=(A′A+C′C)=
(
),
g(a)=S△A′BC′=A′C′·B′B=B′B=
。
∴f(a)<g(a).
设数列满足
,且对任意
,函数
满足
,若
,则数列
的前
项和
为 .
正确答案
试题分析:由函数
满足
可得.
.所以数列
为等差数列.又
.所以可得公差为1.所以通项为
.所以
.所以数列
的前
项和
为
.
已知函数,
,函数
的图象在点
处的切线平行于
轴.
(1)确定与
的关系;
(2)试讨论函数的单调性;
(3)证明:对任意,都有
成立。
正确答案
(1)(2)当
时,函数
在(0,1)上单调递增,在
单调递减;当
时,函数
在
单调递增,在
单调递减;在
上单调递增;当
时,函数
在
上单调递增,当
时,函数
在
上单调递增,在
单调递减;在
上单调递增(3)见解析
(1)依题意得,则
由函数的图象在点
处的切线平行于
轴得:
∴
-------------------------------------3分
(2)由(1)得----------4分
∵函数的定义域为
∴当时,
在
上恒成立,
由得
,由
得
,
即函数在(0,1)上单调递增,在
单调递减;----------------5分
当时,令
得
或
,
若,即
时,由
得
或
,由
得
,
即函数在
,
上单调递增,在
单调递减;---------6分
若,即
时,由
得
或
,由
得
,
即函数在
,
上单调递增,在
单调递减;------------7分
若,即
时,在
上恒有
,
即函数在
上单调递增, -----------------8分
综上得:当时,函数
在(0,1)上单调递增,在
单调递减;
当时,函数
在
单调递增,在
单调递减;在
上单调递增;
当时,函数
在
上单调递增,
当时,函数
在
上单调递增,在
单调递减;在
上单调递增.
(3)证法一:由(2)知当时,函数
在
单调递增,
,即
,------------11分
令,则
,-------------------------------------12分
即--------14分
证法二:构造数列,使其前
项和
,
则当时,
,-------11分
显然也满足该式,
故只需证-------------------12分
令,即证
,记
,
则,
在
上单调递增,故
,
∴成立,
即. -14分
将一个边长分别为a、b(0的取值范围是________.
正确答案
设减去的正方形边长为x,其外接球直径的平方R2=(a-2x)2+(b-2x)2+x2,由R′=0,∴x=(a+b).∵a
,∴0<
(a+b)<
,∴1<
<
.
曲线在点
处的切线方程是____________.
正确答案
x-y+1=0
试题分析:函数y=ln(x+2)的导数为.所以
.所以过点P的直线为y=x+1.即x-y+1=0.本题是一体常见的基础题.过曲线上点作曲线的切线.
(本题10分)如图一边长为48cm的正方形铁皮,四角各截去一个大小相同的小正方形,然后折起,可以做成一个无盖长方体容器。所得容器的体积V(单位:)是关于截去的小正方形的边长x(单位:
)的函数。⑴ 随着x的变化,容积V是如何变化的?
⑵ 截去的小正方形的边长为多少时,容器的容积最大?最大容积是多少?
正确答案
(1)
(2)
本小题主要考查函数模型的选择与应用,属于基础题.解决实际问题通常有四个步骤:(1)阅读理解,认真审题;(2)引进数学符号,建立数学模型;(3)利用数学的方法,得到数学结果;(4)转译成具体问题作出解答,其中关键是建立数学模型.
根据题意先设小正方形边长为x,计算出铁盒体积的函数解析式,再利用导数研究此函数的单调性,进而求得此函数的最大值即可。
(1)
(2)
(文)已知在
处有极值,其图象在
处的切线与直线
平行.
(1)求函数的单调区间;
(2)若时,
恒成立,求实数
的取值范围。
正确答案
(1)所以当时,函数单调递减;当
时,函数单调递增。
(2){}
本试题主要是考查了导数在研究哈数中的运用,以及解决不等式的恒成立的综合运用。
(1)先求解定义域,然后分析导数的符号与单调性的关系,进而得到结论。
(2)根据由(1)知,函数在时单调递减,在
时单调递增
所以函数在区间有最小值
要使
恒成立,可知得到c的不等式解得。
解:(1)由题意: 直线
的斜率为
;
由已知 所以
-----------------3分
所以由得心
或
;
所以当时,函数单调递减;
当时,函数单调递增。-----------------6分
(2)由(1)知,函数在时单调递减,在
时单调递增;
所以函数在区间有最小值
要使
恒成立
只需恒成立,所以
。
故的取值范围是{
} -----------------10分
(满分12分)如图,在直线之间表示的是一条河流,河流的一侧河岸(x轴)是一条公路,且公路随时随处都有公交车来往. 家住A(0,a)的某学生在位于公路上B(d,0)(d>0)处的学校就读. 每天早晨该学生都要从家出发,可以先乘船渡河到达公路上某一点,再乘公交车去学校,或者直接乘船渡河到达公路上B(d, 0)处的学校.已知船速为
,车速为
(水流速度忽略不计).若d=2a,求该学生早晨上学时,从家出发到达学校所用的最短时间.
正确答案
当d=2a时,该学生从家出发到达学校所用的最短时间是.
设该学生从家出发,先乘船渡河到达公路上某一点P(x,0) (0≤x≤d),再乘公交车去学校,所用的时间为t,则,求导,利用导数等于零,可得到极值最值.应用题一般考查的函数都是单峰函数.
设该学生从家出发,先乘船渡河到达公路上某一点P(x,0) (0≤x≤d),再乘公交车去学校,所用的时间为t,则.…5分
令………8分
且当………9分
当……10
当时,所用的时间最短,最短时间为:
.……11分
答:当d=2a时,该学生从家出发到达学校所用的最短时间是.
(本题满分12分)已知函数.
(1)若在实数集R上单调递增,求实数
的取值范围;
(2)设在区间(2,3)中至少有一个极值点,求实数
的取值范围.
正确答案
解:(1)因为在实数集R上单调递增,
恒成立
,
5分
(2)
当 时,
在R上无极值点, 7分
当 时,
,令
易得
有两个极值点
8分
因为在区间(2,3)中至少有一个极值点,
所以, 10 分
不等式 无解
解不等式 得
所以,的取值范围是
12分
略
函数f(x)=单调递增区间为_______________________。
正确答案
略
三次函数在
处的切线方程为
,则
_
正确答案
略
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