- 导数及其应用
- 共6208题
(本小题满分13分)已知函数,其中
是常数.
(Ⅰ)当时,求
在点
处的切线方程;
(Ⅱ)求在区间
上的最小值.
正确答案
(18)(本小题满分13分)
解:(Ⅰ)由可得
. ………………………………………2分
当时,
,
. ………………………………………4分
所以 曲线在点
处的切线方程为
,
即. ………………………………………6分
(Ⅱ)令,
解得或
. ………………………………………8分
当,即
时,在区间
上,
,所以
是
上的增函数.
所以的最小值为
=
; ………………………………………10分
当,即
时,
随
的变化情况如下表
由上表可知函数的最小值为
.
……………………………………13分
略
(本小题满分16分)
已知函数(
是自然对数的底数).
(1)若曲线在
处的切线也是抛物线
的切线,求
的值;
(2)若对于任意恒成立,试确定实数
的取值范围;
(3)当时,是否存在
,使曲线
在点
处的切线斜率与
在
上的最小值相等?若存在,求符合条件的
的个数;若不存在,请说明理由.
正确答案
解:(1),所以在
处的切线为
即: ………………………………2分
与联立,消去
得
,
由知,
或
. ………………………………4分
(2)
①当时
,
在
上单调递增,且当
时,
,
,故
不恒成立,所以
不合题意 ;………………6分
②当时,
对
恒成立,所以
符合题意;
③当时令
,得
, 当
时,
,
当时,
,故
在
上是单调递减,在
上是单调递增, 所以
又
,
,
综上:. ………………………………10分
(3)当时,由(2)知
,
设,则
,
假设存在实数,使曲线
在点
处的切线斜率与
在
上的最小值相等,
即为方程的解,………………………………13分
令得:
,
因为
, 所以
.
令,则
,
当是
,当
时
,所以
在
上单调递减,在
上单调递增,
,故方程
有唯一解为1,
所以存在符合条件的,且仅有一个
. …………………………16分
略
(本小题满分12分)已知,设函数
,
.
(Ⅰ)求函数的最大值;
(Ⅱ)若是自然对数的底数,当
时,是否存在常数
、
,使得不等式
对于任意的正实数
都成立?若存在,求出
、
的值,若不存在,请说明理由.
正确答案
(本小题满分12分)
解:(I)∵
, ………………(2分)
∴.
∴当时,函数
取最大值
; ………………(4分)
(II)当时,
的最大值是0,
即,当且仅当
时取等号, ………………(6分)
函数和
的图象在
处有且仅有一个公共点
,
∵,函数
的图象在
处切线斜率是
,
∵,函数
的图象在
处切线斜率是
,
∴和
的图象在
处有公共切线方程为
,………………(8分)
设,
∴当时,函数
取得最大值
,∴
恒成立;……………(10分)
∵,
∴在
时恒成立;
∴当时,
,
. ………………(12分)
略
已知函数,
(I)若时,函数
在其定义域内是增函数,求b的取值范围;
(II)设函数的图象
与函数
的图象
交于点
、
,过线段
的中点
作
轴的垂线分别交
、
于点
、
,问是否存在点
,使
在
处的切线与
在
处的切线平行?若存在,求出
的横坐标;若不存在,请说明理由.
正确答案
解:(I)依题意:在(0,+
)上是增函数,
对
∈(0,+
)恒成立,
,则
的取值范围是
.
………7分
(II)设点P、Q的坐标是
则点M、N的横坐标为
C1在点M处的切线斜率为
C2在点N处的切线斜率为
假设C1在点M处的切线与C2在点N处的切线平行,则
即 则
设
则
令,
点R不存在.………15分
略
对于三次函数,给出定义:
是函数
的导函数,
是
的导函数,若方程
有实数解
,则称点
为函数
的“拐点”.某同学经研究发现:任何一个三次函数都有“拐点”;任何一个三次函数都有对称中心,且拐点就是对称中心.若
,请你根据这一发现,求:(1)函数
的对称中心为__________;(2)
=________.
正确答案
(1);(2)2013.
试题分析:,
,令
,∴
,∴
∴对称中心为
,
∴,∴
.
某校内有一块以为圆心,
(
为常数,单位为米)为半径的半圆形(如图)荒地,该校总务处计划对其开发利用,其中弓形
区域(阴影部分)用于种植学校观赏植物,
区域用于种植花卉出售,其余区域用于种植草皮出售.已知种植学校观赏植物的成本是每平方米20元,种植花卉的利润是每平方米80元,种植草皮的利润是每平方米30元.
(1)设(单位:弧度),用
表示弓形
的面积
;
(2)如果该校总务处邀请你规划这块土地,如何设计的大小才能使总利润最大?并求出该最大值.
(参考公式:扇形面积公式,
表示扇形的弧长)
正确答案
(1);(2)当园林公司把扇形的圆心角设计成
时,总利润取最大值
.
试题分析:本题考查函数与导数及运用导数求单调区间、最值等数学知识和方法,考查思维能力、运算能力、分析问题与解决问题的能力.第一问,;第二问,先列出总利润的表达式,构造函数
,利用导数判断单调区间求函数最值.
试题解析:(1),
,
.
(2)设总利润为元,种植草皮利润为
元,种植花卉利润为
,种植学校观赏植物成本为
,
,
,
.
设
.
上为减函数;
上为增函数.
当时,
取到最小值,
此时总利润最大:.
答:所以当园林公司把扇形的圆心角设计成时,总利润取最大值
。
已知函数在
处取得极值,过点
作曲线
的切线
,(1)求此切线
的方程.(2)求切线
与函数
的图象围成的平面图形的面积。
正确答案
(1)y=2;(2).
本试题主要是考查了导数在研究函数中的运用。
解:(1),依题意,
,即
解得
∴,
曲线方程为,点
不在曲线上。
设切点为,则
由知,切线方程为
又点在切线上,有
化简得,解得
所以切点为,切线方程为y=2
(2)
与y=2的交点为(1,2)和(2,2)
切线与函数g(x)的图象围成的图形面积为:
已知函数f (x)在R上满足f (x)=2·f (2-x)-x2+8x-8,则f (2)=
正确答案
4
略
(本小题满分14分)
已知
是定义在
上的函数, 其
三点, 若点
的坐标为
,且
在
和
上有相同的单调性, 在
和
上有相反的单调性.
(1)求 的取值范围;
(2)在函数的图象上是否存在一点
, 使得
在点
的切线斜率为
?求出点
的坐标;若不存在,说明理由;
(3)求的取值范围。
正确答案
解:(1)
由题意得:在
和
上有相反的单调性
当时,
的另一个根为
在
和
上有相反的单调性
由题意得:
的三个不同根为
得
二个不同根为
综上得: …………5分
(2)假设在函数的图象上存在一点
, 使得
在点
的切线斜率为
则 有解(*)
令
得:与(*)矛盾
在函数的图象上不存在一点
, 使得
在点
的切线斜率为
…………10分
(3)由(1)得: …………14分
略
.(本小题满分14分)
已知函数.
(1)当a=1时,求的极小值;
(2)设,x∈[-1,1],求
的最大值F(a).
正确答案
解:(1)当时,
,令
,得
.
当x∈(-1,1)时,
当x∈(-∞,-1)∪(1,+∞)时.
∴在(-1,1)上单调递减,在(-∞,-1),(1,+∞)上单调递增,
∴的极小值为
.………………………………………………4分
(2)因在[-1,1]上为偶函数,
故只求在[0,1]上的最大值即可.
∵,x∈[0,1],
∴=
,
∴.
.
①当时,
,
在[0,1]上单调递增,
此时.……………………………………………8分
②当时,
=|
|=-
在[0,
]上单调递增,
在[,1] 上单调递减,故
.…………12分
…………………………………………………… 14分
略
周长为20的矩形,绕一条边旋转成一个圆柱,则圆柱体积的最大值为
正确答案
分析:由已知中周长为20cm的矩形,绕一条边旋转成一个圆柱,我们设出圆柱的长和宽,然后可以写出圆柱体积的表达式,利用导数法,分析出体积取最大值时,自变量的值,代入即可求出圆柱体积的最大值.
解:∵矩形的周长为20cm
设矩形的长为xcm,则宽为(10-x)cm
设绕其宽旋转成一个圆柱,
则圆柱的底面半径为xcm,高为(10-x)cm
则圆柱的体积V=πR2?h=πx2(10-x)
则V′=-3πx2+20πx
令V′=0,则x=0,或x=
故当x=圆柱体积取最大值
此时V=πcm3
故答案为:πcm3
正确答案
(Ⅰ)
(Ⅱ)证明略
解:(Ⅰ) 若
则 …………(6分)
(Ⅱ)证明:构造函数
即
= …………(9分)
∵对于一切恒有
∴方程的判别式
从而 …………(12分)
(14分)已知(其中e为自然对数的底数)。
(1)求函数上的最小值;
(2)是否存在实数处的切线与y轴垂直?若存在,求出
的值,若不存在,请说明理由。
正确答案
(1)当时,函数
在区间
上无最小值;当
时,函数
在区间
上的最小值为
(2)故不存在,使曲线
处的切线与
轴垂直
解:(1)
令,得
…………1分
①若,则
在区间
上单调递增,此时函数
无最小值
……2分
②若时,
,函数
在区间
上单调递减
当时,
,函数
在区间
上单调递增
时,函数
取得最小值
…………4分
③若,则
,函数
在区间
上单调递减
时,函数
取得最小值
…………5分
综上可知,当时,函数
在区间
上无最小值;当
时,函数
在区间
上的最小值为
;
当时,函数
在区间
上的最小值为
…………6分
(2)
……7分
由(1)可知,当
此时在区间
上的最小值为
即…………9分
当,
…………12分
曲线y在点
处的切线与
轴垂直等价于方程
有实数解
而,即方程
无实数解
故不存在,使曲线
处的切线与
轴垂直…………
(本小题满分12分)
设a∈R,函数f(x)= e -x(ax2 + a + 1),其中e是自然对数的底数;
(1)求函数f(x)的单调区间;
(2)当 -1<a<0 时,求函数f(x)在 [ 1,2 ] 上的最小值。
正确答案
(1)由已知:f′(x)=-e-x(ax2+a+1)+ e-x·2ax=e-x(-ax2+2ax-a-1)。
因为e-x>0,只需讨论g(x)=-ax2+2ax-a-1值的情况;
当a=0时,g(x)=-1<0,即f′(x)<0,
所以f(x)在R上是减函数;
当a>0时,g(x)=0的△=4a2-4(a2+a)=-4a<0,所以g(x)<0,即f′(x)<0,
所以f(x)在R上是减函数; (4分)
当a<0时,g(x)=0有两根,且<。
所以,在区间(-∞,)上,g(x)>0,即f′(x)>0,f(x)在此区间上是增函数,
在区间(,)上,g(x)<0,即f′(x)<0,f(x)在此区间上是减函数,
在区间(,+∞)上,g(x)>0,即f′(x)>0,f(x)在此区间上是增函数。
综上所述,当a≥0时,f(x)的单调减区间为(-∞,+∞),
当a<0时,f(x)的单调增区间为(-∞,)和(,+∞),
f(x)的单调减区间为(,)。(8分)
(2)当-1<a<0时,<1,>2,所以,在[1,2]上,f(x)单调递减,
所以f(x)在[1,2]上的最小值为f(2)=。(12分)
略
设函数
(Ⅰ)当时,求
的最大值;
(Ⅱ)令,(
),其图象上任意一点
处切线的斜率
≤
恒成立,求实数
的取值范围;
(Ⅲ)当,
,方程
有唯一实数解,求正数
的值.
正确答案
略
解: (Ⅰ)依题意,知的定义域为(0,+∞),
当时,
,
(2′)令
=0,
解得.(∵
)
因为有唯一解,所以
,当
时,
,此时
单调递增;
当时,
,此时
单调递减。
所以的极大值为
,此即为最大值 ………4分
(Ⅱ),
,则有
≤
,在
上恒成立,
所以≥
,
当时,
取得最大值
,所以
≥
… ……8分
(Ⅲ)因为方程有唯一实数解,
所以有唯一实数解,
设,
则.令
,
.
因为,
,所以
(舍去),
,
当时,
,
在(0,
)上单调递减,
当时,
,
在(
,+∞)单调递增
当时,
=0,
取最小值
.
则既
所以,因为
,所以
(*)
设函数,因为当
时,
是增函数,所以
至多有一解.
因为,所以方程(*)的解为
,即
,解得
12分
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