- 直线的倾斜角与斜率
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已知函数f(x)的定义域为[-2,+∞),部分对应值如下左表,f′(x)为f(x)的导函数,函数y=f′(x)的图象如图所示,若两正数a,b满足f(2a+b)<1,则的取值范围是______.
正确答案
由图知函数f(x)在[-2,0]上,f′(x)<0,函数f(x)单减;
函数f(x)在[0,+∞)上,f′(x)>0,函数f(x)单增;
或
,
表示点(a,b)与点(-3,-3)连线斜率,
故的取值范围为(
,
).
已知函数g(x)=ax3+
x2+b,f(x)=g′(x)ex,其中e为自然对数的底数
(I)若函数g(x)在点(1,g(1))处的切线与直线2x-y+1=0垂直,求实数a的值;
(II)若f(x)在[-1,1]上是单调增函数,求实数a的取值范围;
(III)当a=0时,求整数k的所有值,使方程f(x)=x+2在[k,k+1]上有解.
正确答案
(I)由题意得,g′(x)=ax2+x,
∵在点(1,g(1))处的切线与直线2x-y+1=0垂直,
∴在点(1,g(1))处的切线斜率为-,即g′(1)=a+1=-
,
解得a=-,
(II)由(I)得,f(x)=g′(x)ex=(ax2+x)ex,
则f′(x)=(2ax+1)ex+(ax2+x)ex=[ax2+(2a+1)x+1]ex,
∵f(x)在[-1,1]上是单调增函数,
∴f′(x)=[ax2+(2a+1)x+1]ex≥0在[-1,1]上恒成立,
即ax2+(2a+1)x+1≥0在[-1,1]上恒成立,
①当a=0时,f′(x)=(x+1)ex,f′(x)≥0在[-1,1]上恒成立,
当且仅当x=-1时取等号,故a=0符合要求;(6分)
②当a≠0时,令g(x)=ax2+(2a+1)x+1,
因为△=(2a+1)2-4a=4a2+1>0,所以g(x)=0有两个不相等的实数根x1,x2,不妨设x1>x2,
因此f(x)有极大值又有极小值.
若a>0,因为g(-1)•g(0)=-a<0,所以f(x)在(-1,1)内有极值点,故f(x)在[-1,1]上不单调.
若a<0,可知x1>0>x2,因为g(x)的图象开口向下,要使f(x)在[-1,1]上单调,
因为g(0)=1>0,必须满足,即
,得-
≤a<0,
综上可知,a的取值范围是[-,0],
(III)当a=0时,方程即为xex=x+2,由于ex>0,所以x=0不是方程的解,
所以原方程等价于ex--1=0,令h(x)=ex-
-1,
因为h′(x)=ex+>0对于x∈(-∞,0)∪(0,+∞)恒成立,
所以h(x)在(-∞,0)和(0,+∞)内是单调增函数,(13分)
又h(1)=e-3<0,h(2)=e2-2>0,h(-3)=e-3-<0,h(-2)=e-2>0,
所以方程f(x)=x+2有且只有两个实数根,且分别在区间[1,2]和[-3,-2]上,
所以整数k的所有值为{-3,1}.
设a>0,f(x)=ax2+bx+c,若曲线y=f(x)在点P(x0,f(x0))处切线的倾斜角的取值范围为[0,],则P到曲线y=f(x)的对称轴的距离的取值范围为 ______.
正确答案
∵a>0,
则f(x)开口向上,对称轴x=-
∵点P(x0,f(x0))处切线的倾斜角的取值范围为[0,]
∴切线的斜率的取值范围为[0,1]
x0一定在x=-的右侧
切线的斜率=f'(x0)=2ax0+b
∴0≤2ax0+b≤1
∴P到对称轴距离=x0-(-)=
∴P到对称轴距离的取值范围为:[0,]
故选B
已知函数f(x)=alnx-ax-3(a∈R).
(1)当a=1时,求函数f(x)的单调区间;
(2)若函数y=f(x)的图象在点(2,f(2))处的切线的倾斜角为45°,问:m在什么范围取值时,函数g(x)=x3+x2[+f′(x)]在区间(2,3)上总存在极值?
(3)当a=2时,设函数g(x)=(ρ-2)x+-3,若对任意地x∈[1,2],f(x)≥g(x)恒成立,求实数p的取值范围.
正确答案
f′(x)=-a(x>0)
(1)当a=1时,f′(x)=-1=
令f′(x)>0时,解得0<x<1,所以f(x)在(0,1)递增;
令f′(x)<0时,解得x>1,所以f(x)在(1,+∞)递减.
(2)因为函数y=f(x)的图象在点(2,f(2))处的切线的倾斜角为45°,
所以f′(2)=1,所以a=-2,f′(x)=+2,
g(x)=x3+x2[+2-
]=x3+(
+2)x2-2x,g′(x)=3x2+(4+m)x-2,
因为对于任意的t∈[1,2],函数g(x)=x3+x2[+f′(x)]在区间(t,3)上,
总存在极值,所以只需,解得-
<m<-9
(3)设F(x)=f(x)-g(x)=2lnx-px-F′(x)=
-p+
=
=
当ρ=-1时,F′(x)=>0,∴F(x)在[1,2]递增,所以F(1)=4>0成立;
1+<-1,即-1<p<0时,不成立,(舍)
-1<1+≤1,即p<-1时,F(x)在[1,2]递增,所以F(1)=-2p-2≥0,解得ρ≤-1
所以,此时ρ<-1和ρ=-1时,F(x)在[1,2]递增,成立;ρ>-1时,均不成立.
综上,ρ≤-1
已知函数f(x)=x3+x2,数列|xn|(xn>0)的第一项x1=1,以后各项按如下方式取定:曲线x=f(x)在(xn+1,f(xn+1))处的切线与经过(0,0)和(xn,f (xn))两点的直线平行(如图)。求证:当n∈N*时,
(1)xn2+xn=3xn+12+2xn+1;
(2)
正确答案
解:(1)因为f′(x)=3x2+2x
所以曲线y=f (x)在(xn+1,f (xn-1))处的切线斜率kn+1=3xn+12+2xn+1
因为过(0,0)和(xn,f (xn))两点的直线斜率是xn2+xn
所以xn2+xn= 3xn+12+2xn+1。
(2)因为函数h(x)=x2+x 当x>0时单调递增,
而xn2+xn=3xa+12+2xn+1 ≤4xn+12+2xn+1
所以,即
因此
又因为
令yn=xn2+xn则
因为y1=x21+x1=2
所以
因此
故。
过x轴上的动点A(a,0)的抛物线y=x2+1引两切线AP、AQ,P、Q为切点.
(1)若切线AP,AQ的斜率分别为k1,k2,求证:k1k2为定值;
(2)求证:直线PQ过定点;
(3)若a≠0,试求S△APQ:|OA|的最小值.
正确答案
解:(I)设切点P(x1,y1),Q(x1,y1)
由题意可得,kAP==
,
由导数的几何意义可得,kAP=2x1,
∴=2x1,
整理可得,
同理可得﹣1=0,
从而可得x1,x2是方程x2﹣2ax﹣1=0的两根,
∴x=a±,k1=
,k2=
,
∴k1·k2==﹣4,
即k1·k2为定值﹣4.
(II)设P(x1,y1),Q(x2,y2),
由于y'=2x,
故切线AP的方程是:y﹣y1=2x1(x﹣x1),
则﹣y1=2x1(a﹣x1)=2x1a﹣2x12=2x1a﹣2(y1﹣1)
∴y1=2x1a+2,同理y2=2x2a+2,
则直线PQ的方程是y=2ax+2,则直线PQ过定点(0,2).
(Ⅲ)即A(a,0)点到PQ的距离,
要使最小,就是使得A到直线PQ的距离最小,
而A到直线PQ的距离d==
=
≥
,
当且仅当,
即a2=时取等号,
∴最小值为
.
曲线在y=x3-x2+5在x=1处的切线的倾斜角为______.
正确答案
求导得:y′=x2-2x,
把x=1代入导函数得:y′|x=1=1-2=-1,
∴切线方程的斜率k=tanα=-1(设α为切线的倾斜角),
又α∈[0,π),∴α=.
故答案为:
已知曲线C1:y=x2-2x+2和曲线C2:y=x3-3x2+x+5有一个公共点P(2,2),若两曲线在点P处的切线的倾斜角分别是α和β,求tan和sin的值.
正确答案
∵y=x2-2x+2,∴y′=2x-2,∴tanα=2×2-2=2,
又∵y=x3-3x2+x+5,∴y′=3x2-6x+
,∴tanβ=3×22-6×2+
=
,
∴tanαtanβ=1,即tanβ=cotα,由0<α、β<得β=
-α,
∴α+β=<,tan
=1且sin
=sin
=
.
函数f(x)=lnx在x=n(n∈N*)处的切线斜率为an,则a1a2+a2a3+a3a4+…+a2010a2011=______.
正确答案
∵f′(x)=,∴an=
,
∴a1a2+a2a3+a3a4+…+a2010a2011=×
+
×
+
×
+…+
×
=1-+
-
+
-
+…+
-
=1-=
.
故答案:.
设点P是曲线y=x3-x+
上的任意一点,点P处的切线的倾斜角为α,则α的取值范围为 ______.
正确答案
设点P是曲线y=x3-x+
上的任意一点,
∵y=x3-x+
∴y'=3x2-
∴点P处的切线的斜率k=3x2-
∴k≥-
∴切线的倾斜角α的范围为:[0°,90°]∪[120°,180°)
故答案为:[0°,90°]∪[120°,180°)
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