- 直线方程的综合应用
- 共376题
已知函数f(x)=ln(x+1)-ax+(a≥
).
(Ⅰ)当曲线y=f(x)在(1,f(1))处的切线与直线l:y=-2x+1平行时,求a的值;
(Ⅱ)求函数f(x)的单调区间.
正确答案
f′(x)=-a-
=
,x>-1,(2分)
(I)由题意可得f′(1)==-2,解得a=3,(3分)
因为f(1)=ln2-4,此时在点(1,f(1))处的切线方程为y-(ln2-4)=-2(x-1),
即y=-2x+ln2-2,与直线l:y=-2x+1平行,故所求a的值为3.(4分)
(II)令f'(x)=0,得到x1=-2,x2=0,
由a≥可知
-2≤0,即x1≤0.(5分)
①即a=时,x1=
-2=0=x2
所以,f′(x)=-≤0,x∈(-1,+∞),(6分)
故f(x)的单调递减区间为(-1,+∞).(7分)
②当<a<1时,-1<
-2<0(6分),即-1<x1<0=x2,
所以,在区间(-1,-2)和(0,+∞)上,f′(x)<0;(8分)
在区间(-2,0)上,f′(x)>0.(9分)
故f(x)的单调递减区间是(-1,-2)和(0,+∞),单调递增区间是(
-2,0).(10分)
③当a≥1时,x1=-2≤-1,
所以,在区间(-1,0)上f'(x)>0;(11分)
在区间(0,+∞)上f'(x)<0,(12分)
故f(x)的单调递增区间是(-1,0),单调递减区间是(0,+∞).(13分)
综上讨论可得:
当a=时,函数f(x)的单调递减区间是(-1,+∞);
当<a<1时,函数f(x)的单调递减区间是(-1,
-2)和(0,+∞),单调递增区间是(
-2,0);
当a≥1时,函数f(x)的单调递增区间是(-1,0),单调递减区间是(0,+∞).
已知函数f(x)=x3-ax2+bx+c.
(Ⅰ)若a=3,b=-9,求f(x)的单调区间;
(Ⅱ)若函数y=f(x)的图象上存在点P,使P点处的切线与x轴平行,求实数a,b所满足的关系式.
正确答案
(Ⅰ)若a=3,b=-9,
则f'(x)=3x2-2ax+b=3x2-6x-9=3(x+1)(x-3).
令f/(x)>0,即3(x+1)(x-3)>0.则x<-1或x>3.
∴f(x)的单调增区间是(-∞,-1),(3,+∞).
令f/(x)<0,即3(x+1)(x-3)<0.则-1<x<3.
∴f(x)的单调减区间是(-1,3).
(Ⅱ)f'(x)=3x2-2ax+b,设切点为P(x0,y0),
则曲线y=f(x)在点P处的切线的斜率k=f'(x0)=3x02-2ax0+b.
由题意,知f'(x0)=3x02-2ax0+b=0有解,
∴△=4a2-12b≥0即a2≥3b.
已知函数f(x)=lnx,g(x)=ax2+bx(a≠0)
(I)若a=-2时,函数h(x)=f(x)-g(x)在其定义域内是增函数,求b的取值范围;
(Ⅱ)在(I)的结论下,设φ(x)=e2x+bex,x∈[0,ln2],求函数φ(x)的最小值;
(Ⅲ)设函数f(x)的图象C1与函数g(x)的图象C2交于点P、Q,过线段PQ的中点R作x轴的垂线分别交C1、C2于点M、N,问是否存在点R,使C1在M处的切线与C2在N处的切线平行?若存在,求出R的横坐标;若不存在,请说明理由.
正确答案
(I)依题意:h(x)=lnx+x2-bx.
∵h(x)在(0,+∞)上是增函数,
∴h′(x)=+2x-b≥0对x∈(0,+∞)恒成立,
∴b≤+2x,∵x>0,则
+2x≥2
.
∴b的取值范围是(-∞,2].
(II)设t=ex,则函数化为y=t2+bt,t∈[1,2].
∵y=(t+)2-
.
∴当-≤1,即-2≤b≤2
时,函数y在[1,2]上为增函数,
当t=1时,ymin=b+1;当1<-<2,即-4<b<-2时,当t=-
时,ymin=-
;
当-≥2,即b≤-4时,函数y在[1,2]上是减函数,
当t=2时,ymin=4+2b.
综上所述:φ(x)=
(III)设点P、Q的坐标是(x1,y1),(x2,y2),且0<x1<x2.
则点M、N的横坐标为x=.
C1在点M处的切线斜率为k1=|x=x1+x22=
.
C2在点N处的切线斜率为k2=ax+b|x=x1+x22=+b.
假设C1在点M处的切线与C2在点N处的切线平行,则k1=k2.
即=
+b.则
=
+b(x2-x1)=(
+bx2)-(
+bx1)
=y2-y1=lnx2-lnx1=ln,
∴ln=
=
设u=
>1,则lnu=
,u>1,(1)
令r(u)=lnu-,u>1,则r′(u)=
-
=
,
∵u>1,∴r′(u)>0,
所以r(u)在[1,+∞)上单调递增,
故r(u)>r(1)=0,则lnu>,与(1)矛盾!
设函数f(x)=ax3-
x2+bx+1(a,b∈R),且函数f(x)在点(1,f(1))处的切线平行于x轴.
(Ⅰ)试用a表示b;
(Ⅱ)当a<时,讨论函数f(x)的单调性;
(Ⅲ)证明:当a=-3时,对∀x1,x2∈[1,2],都有|f(x1)-f(x2)|≤.
正确答案
(Ⅰ)f(x)=ax3-
x2+bx+1,
f'(x)=ax2-x+b,
∴f'(1)=a-1+b=0,
∴b=1-a.
(Ⅱ)f'(x)=ax2-x+1-a=(x-1)[ax-(1-a)].
∵a<,
(1)当a=0时,f'(x)=1-x,f(x)的递增区间为(-∞,1),递减区间为(1,+∞);
(2)当a≠0时,f′(x)=(x-1)[ax-(1-a)]=a(x-1)[x-(-1)],
若0<a<,则
-1>1,
由f'(x)>0得(x-1)[x-(-1)]>0,
∴x>-1或x<1;
由f'(x)<0得1<x<-1;
∴f(x)的递增区间为(-∞,1)和(-1,+∞),递减区间为(1,
-1).
若a<0,则-1<1,
由f'(x)>0得(x-1)[x-(-1)]<0,
∴-1<x<1.
由f'(x)<0得x>1或x<-1,
∴f(x)的递增区间为(-1,1),递减区间为(-∞,
-1)和(1,+∞).
综上所述,当0<a<时,f(x)的递增区间为(-∞,1)和(
-1,+∞),递减区间为(1,
-1);
当a=0时,f(x)的递增区间为(-∞,1),递减区间为(1,+∞);
当a<0时,f(x)的递增区间为(-1,1),递减区间为(-∞,
-1)和(1,+∞).
(Ⅲ)当a=-3时,f(x)=-x3-x2+4x+1,
由(Ⅱ)知,函数f(x)在x∈[1,2]为减函数,
∴x∈[1,2],f(x)max=f(1)=,f(x)min=f(2)=-1,
∴对∀x1,x2∈[1,2],|f(x1)-f(x2)|≤f(x)max-f(x)min=,
即|f(x1)-f(x2)|≤.
已知函数f(x)=ax3+bx2(x∈R)的图象过点P(-1,2),且在点P处的切线恰好与直线x-3y=0垂直.
(1)求函数f(x)的解析式;
(2)若函数g(x)=mx3+f′(x)-3x在(2,+∞)上是减函数,求实数m的取值范围.
正确答案
(1)∵f′(x)=3ax2+2bx
∴由题意有∴
∴f(x)=x3+3x2
(2)∵g′(x)=3mx2+2x-1,
∴依据题意:当x∈(2,+∞)时,3mx2+2x-1≤0恒成立;
即:3m≤在x∈(2,+∞)时恒成立;令h(x)=
,
易求得h(x)=在x∈(2,+∞)的最小值为-
∴a∈(-∞,-]
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