- 利用导数求函数的最值
- 共345题
(1)已知两个等比数列,满足,
若数列唯一,求的值;
(2)是否存在两个等比数列,使得成公差为
的等差数列?若存在,求 的通项公式;若存在,说明理由。
正确答案
见解析
解析
(1)要唯一,当公比时,由且,
,最少有一个根(有两个根时,保证仅有一个正根)
,此时满足条件的a有无数多个,不符合。
当公比时,等比数列首项为a,其余各项均为常数0,唯一,此时由,可推得符合
综上:。
(2)假设存在这样的等比数列,则由等差数列的性质可得:,整理得:
要使该式成立,则=或此时数列,公差为0与题意不符,所以不存在这样的等比数列。
知识点
设函数f(x)=axn(1-x)+b(x>0),n为正整数,a,b为常数,曲线y=f(x)在(1,f(1))处的切线方程为x+y=1.
(1)求a,b的值;
(2)求函数f(x)的最大值;
(3)证明:.
正确答案
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解析
(1)因为f(1)=b,由点(1,b)在x+y=1上,可得1+b=1,即b=0.
因为f′(x)=anxn-1-a(n+1)xn,所以f′(1)=-a.
又因为切线x+y=1的斜率为-1,所以-a=-1,即a=1.故a=1,b=0.
(2)由(1)知,f(x)=xn(1-x)=xn-xn+1,f′(x)=(n+1)·xn-1。
令f′(x)=0,解得,即f′(x)在(0,+∞)上有唯一零点.
在(0,)上,f′(x)>0,故f(x)单调递增;
而在(,+∞)上,f′(x)<0,f(x)单调递减。
故f(x)在(0,+∞)上的最大值为.
(3)令φ(t)=ln t-1+(t>0),
则(t>0)。
在(0,1)上,φ′(t)<0,
故φ(t)单调递减;
而在(1,+∞)上,φ′(t)>0,
故φ(t)单调递增,
故φ(t)在(0,+∞)上的最小值为φ(1)=0,
所以φ(t)>0(t>1),
即ln t>1-(t>1)。
令t=1+,得,
即,
所以,即.
由(2)知,,
故所证不等式成立。
知识点
已知函数(,为自然对数的底数)。
(1)若曲线在点处的切线平行于轴,求的值;
(2)求函数的极值;
(3)当的值时,若直线与曲线没有公共点,求的最大值。
正确答案
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解析
本小题主要考查函数与导数,函数的单调性、极值、零点等基础知识,考查推理论证能力、运算求解能力,考查函数与方程思想、数形结合思想、分类与整合思想、化归与转化思想,满分14分。
(1)由,得。
又曲线在点处的切线平行于轴,
得,即,解得。
(2),
①当时,,为上的增函数,所以函数无极值。
②当时,令,得,。
,;,。
所以在上单调递减,在上单调递增,
故在处取得极小值,且极小值为,无极大值。
综上,当时,函数无极小值;
当,在处取得极小值,无极大值。
(3)当时,
令,
则直线:与曲线没有公共点,
等价于方程在上没有实数解。
假设,此时,,
又函数的图象连续不断,由零点存在定理,可知在上至少有一解,与“方程在上没有实数解”矛盾,故。
又时,,知方程在上没有实数解。
所以的最大值为。
解法二:
(1)(2)同解法一。
(3)当时,。
直线:与曲线没有公共点,
等价于关于的方程在上没有实数解,即关于的方程:
(*)
在上没有实数解。
①当时,方程(*)可化为,在上没有实数解。
②当时,方程(*)化为。
令,则有。
令,得,
当变化时,的变化情况如下表:
当时,,同时当趋于时,趋于,
从而的取值范围为。
所以当时,方程(*)无实数解,
解得的取值范围是。
综上,得的最大值为。
知识点
已知函数f(x)=axsinx-(a∈R),且在[0,]上的最大值为。
(1)求函数f(x)的解析式;
(2)判断函数f(x)在(0,π)内的零点个数,并加以证明。
正确答案
(1) f(x)=xsinx-; (2)2
解析
(1)由已知得f′(x)=a(sinx+xcosx),
对于任意x∈(0,),有sinx+xcosx>0。
当a=0时,,不合题意;
当a<0,x∈(0,)时,f′(x)<0,从而f(x)在(0,)内单调递减,
又f(x)在[0,]上的图象是连续不断的,故f(x)在[0,]上的最大值为,不合题意;
当a>0,x∈(0,)时,f′(x)>0,从而f(x)在(0,)内单调递增,又f(x)在[0,]上的图象是连续不断的,故f(x)在[0,]上的最大值为,即,
解得a=1。
综上所述,得f(x)=xsinx-。
(2)f(x)在(0,π)内有且只有两个零点。
证明如下:
由(1)知,f(x)=xsinx,从而有f(0)=<0,,
又f(x)在[0,]上的图象是连续不断的,
所以f(x)在(0,)内至少存在一个零点。
又由(1)知f(x)在[0,]上单调递增,故f(x)在(0,)内有且仅有一个零点。
当x∈[,π]时,令g(x)=f′(x)=sinx+xcosx。
由g()=1>0,g(π)=-π<0,且g(x)在[,π]上的图象是连续不断的,故存在m∈(,π),使得g(m)=0。
由g′(x)=2cosx-xsinx,知x∈(,π)时,有g′(x)<0,
从而g(x)在(,π)内单调递减。
当x∈(,m)时,g(x)>g(m)=0,即f′(x)>0,从而f(x)在(,m)内单调递增,故当x∈[,m]时,,故f(x)在[,m]上无零点;
当x∈(m,π)时,有g(x)<g(m)=0,即f′(x)<0,从而f(x)在(m,π)内单调递减。
又f(m)>0,f(π)<0,且f(x)在[m,π]上的图象是连续不断的,从而f(x)在(m,π)内有且仅有一个零点。
综上所述,f(x)在(0,π)内有且只有两个零点
知识点
如图,从A1(1,0,0),A2(2,0,0),B1(0,1,0),B2(0,2,0),C1(0,0,1),C2(0,0,2)这6个点中随机选取3个点。
(1)求这3点与原点O恰好是正三棱锥的四个顶点的概率;
(2)求这3点与原点O共面的概率。
正确答案
(1) ;(2)
解析
从这6个点中随机选取3个点的所有可能结果是:
x轴上取2个点的有A1A2B1,A1A2B2,A1A2C1,A1A2C2,共4种,
y轴上取2个点的有B1B2A1,B1B2A2,B1B2C1,B1B2C2,共4种,
z轴上取2个点的有C1C2A1,C1C2A2,C1C2B1,C1C2B2,共4种。
所选取的3个点在不同坐标轴上有A1B1C1,A1B1C2,A1B2C1,A1B2C2,A2B1C1,A2B1C2,A2B2C1,A2B2C2,共8种。
因此,从这6个点中随机选取3个点的所有可能结果共20种。
(1)选取的这3个点与原点O恰好是正三棱锥的四个顶点的所有可能结果有:A1B1C1,A2B2C2,共2种,因此,这3个点与原点O恰好是正三棱锥的四个顶点的概率为.
(2)选取的这3个点与原点O共面的所有可能结果有:A1A2B1,A1A2B2,A1A2C1,A1A2C2,B1B2A1,B1B2A2,B1B2C1,B1B2C2,C1C2A1,C1C2A2,C1C2B1,C1C2B2,共12种,因此,这3个点与原点O共面的概率为
知识点
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