- 函数的最值及其几何意义
- 共151题
21.设函数f(x)=acos2x+(a-1)(cosx+1),其中a>0,记的最大值为A。
(Ⅰ)求f'(x);
(Ⅱ)求A;
(Ⅲ)证明≤2A。
正确答案
知识点
7.函数y=2x2–e|x|在[–2,2]的图像大致为
正确答案
知识点
(本小题满分12分)
(I)讨论函数 的单调性,并证明当
>0时,
(II)证明:当 时,函数
有最小值.设g(x)的最小值为
,求函数
的值域.
正确答案
(Ⅰ)的定义域为
.
且仅当时,
,所以
在
单调递增,
因此当时,
所以
(II)
由(I)知,单调递增,对任意
因此,存在唯一使得
即
,
当时,
单调递减;
当时,
单调递增.
因此在
处取得最小值,最小值为
于是,由
单调递增
所以,由得
因为单调递增,对任意
存在唯一的
使得所以
的值域是
综上,当时,
有
,
的值域是
知识点
14.设函数
①若,则
的最小值为_______;
②若恰有2个零点,则实数
的取值范围是________.
正确答案
(1)1,(2)或
.
解析
①时,
,函数
在
上为增函数,函数值大于1,在
为减函数,在
为增函数,当
时,
取得最小值为1;
(2)①若函数在
时与
轴有一个交点,则
,并且当
时,
,则
,函数
与
轴有一个交点,所以
;
②若函数与
轴有无交点,则函数
与
轴有两个交点,当
时
与
轴有无交点,
在
与
轴有无交点,不合题意;当
时,
,
与
轴有两个交点,
和
,由于
,两交点横坐标均满足
;综上所述
的取值范围
或
.
考查方向
解题思路
本题考点为函数的有关性质,涉及函数图象、函数的最值,函数的零点、分类讨论思想解题.利用函数图象研究函数的单调性,求出函数的最值,涉计参数问题,针对参数进行分类讨论.
知识点
14.设函数的图象上存在两点
,使得
是以
为直角顶点的直角三角形(其中
为坐标原点),且斜边的中点恰好在
轴上,则实数
的取值范围是________.
正确答案
解析
根据条件知P, Q的横坐标互为相反数,不妨设P(-t, t3+t2), B(t, f(t)(t>0)
若t<e,则f(t)=-t3+t2,
由∠POQ是直角得=0,即-t2+( t3+t2)(-t3+t2)=0,
即t4-t2+1=0.此时无解;
若t≥1,则f(t)=alnx,.由于PQ的中点在y轴上,且∠POQ是直角,
所以Q点不可能在x轴上,即t≠1.
同理=0, 即-t2+( t3+t2)·alnx=0,
整理后得 实数a的取值范围是
考查方向
解题思路
利用垂直的条件即数量积为0是本题破题的关键,同时对变量进行分类讨论,转化为求函数的值域问题。
易错点
1、是以
为直角顶点的直角三角形这个条件如何准确地转化。
2、分类讨论的标准,如何不重复、不遗漏。
知识点
已知函数f(x)=lnx-ax++1 (a∈R).
25.求函数f(x)的单调递增区间;
26.当a∈(,1)时,若对任意t∈[2,3],在x∈(0,t]时,函数f(x)的最小值为f(t),求实数a的取值范围.
正确答案
(1)a≤0时,单调递增区间为(1,+∞);0<<
时,单调递增区间为(1,
);
a=时, 无单调递增区间;
<a≤1时, 单调递增区间为(
,1);
a>1时, 单调递增区间为(0,1).
解析
解:(1)(x>0)…1分
令
当时,
,x∈(1,+∞)时,g(x)>0⇒
>0⇒f(x)单调递增,
<0时,由x>0,得
<0,所以x∈(1,+∞)时,g(x)>0⇒
>0⇒f(x)单调递增,
当>0时,
,若
,则
当0<<
, x∈(1,
),
>0,
单调递增,
当a= ,f(x)在(0,+∞)上无递增区间,
当<a≤1时,x∈(
,1),f′(x)>0,
单调递增,
当a>1时,x∈(0,1)时,f'(x)>0,f(x)单调递增.
综上所述, a≤0时,单调递增区间为(1,+∞);
0<<
时,单调递增区间为(1,
);
a=时, 无单调递增区间;
<a≤1时, 单调递增区间为(
,1);
a>1时, 单调递增区间为(0,1).
考查方向
解题思路
(1)对函数进行求导,再对会影响导数符号的部分进行分类讨论;从而探索其单调性(2)由(1)对a进行分段探讨函数的单调性及在(0,t]上的最小值情况,从而确定参数的取值范围。
易错点
对参数a分类不清晰,对多个参数处理思路乱。
正确答案
(2)
解析
解:
(2)由题知函数
①当时,
>0,于是
和
时,
单调递减;
时,
单调递增;又因为
要对任意实数
,当
时,函数
的最小值为
只需要
即
,解得
②当时,
在
上,恒有
,有且仅有
故
在
上单调递减,显然成立。
③当时,
于是
和
时,
单调递减;
时,
单调递增;要对任意实数
,当
时,函数
的最小值为
只需要
即
令
所以在
上单调递减,在
上单调递增减,g(a)≥
>ln2 +
,所以此时恒定满足题意.
综上所述:。
考查方向
解题思路
(1)对函数进行求导,再对会影响导数符号的部分进行分类讨论;从而探索其单调性(2)由(1)对a进行分段探讨函数的单调性及在(0,t]上的最小值情况,从而确定参数的取值范围。
易错点
对参数a分类不清晰,对多个参数处理思路乱。
已知函数,其中
.
27. 讨论的单调性;
28. 设曲线与
轴正半轴的交点为P,曲线在点P处的切线方程为
,求证:对于任意的正实数
,都有
;
29. 若关于的方程
有两个正实根
,求证:
正确答案
(I) 当为奇数时,
在
,
上单调递减,在
内单调递增;当
为偶数时,
在
上单调递增,
在
上单调递减.
解析
(I)解:由=
,可得
=
=
,其中
,且
.
下面分两种情况讨论:
(1)当为奇数时.
令=0,解得
,或
.
当变化时,
,
的变化情况如下表:
-
+
-
所以,在
,
上单调递减,在
内单调递增。(2)当
为偶数时.
当,即
时,函数
单调递增;
当,即
时,函数
单调递减.
所以,在
上单调递增,在
上单调递减.
考查方向
解题思路
利用导数的运算、导数的几何意义解答。
易错点
不会分类讨论。
正确答案
(II)见解析;
解析
(II)证明:设点的坐标为
,则
,
.曲线
在点
处的切线方程为
,即
.令
,即
,则
.
由于在
上单调递减,故
在
上单调递减.又因为
,所以当
时,
,当
时,
,所以
在
内单调递增,在
上单调递减,所以对于任意的正实数
,都有
,即对于任意的正实数
,都有
.
考查方向
解题思路
利用导数研究函数的性质、证明不等式等基础知识和方法.
易错点
不会利用导数的几何意义来解答。
正确答案
(III)见解析.
解析
(III)证明:不妨设.由(II)知
.设方程
的根为
,可得
,当
时,在
上单调递减.又由(II)知
,可得
.
类似地,设曲线在原点处的切线方程为
,可得
,当
,
,即对于任意的
,
.
设方程的根为
,可得
.因为
在
上单调递增,且
,因此
.
由此可得.
因为,所以
,故
.
所以,.
考查方向
解题思路
分类讨论思想、函数思想和划归思想,综合分析问题和解决问题的能力。
易错点
难度大做不出来。
21. 已知函数.
(I)时,求函数
的零点个数;
(II)当时,若函数
在区间
上的最小值为
,求a的值;
(III)若关于的方程
有两个不同实根
,求实数a的取值范围并证明:
.
正确答案
(1)1;
(2)2
解析
试题分析:本题属于导数应用中的基本问题,题目的难度是逐渐由易到难,(1)直接按照步骤来求(2)要注意对参数的讨论(3)涉及恒成立问题,转化成求函数的最值,这种思路是一般解法,往往要利用“分离参数法”.涉及对数函数,要特别注意函数的定义域.
(I)当时
.
所以函数在
上单调递增;
又因为.所以函数
有且只有一个零点
(II)函数的定义域是
.
当时,
令,即
,
所以或
.
当,即
时,
在[1,e]上单调递增,
所以在[1,e]上的最小值是
,解得
;
当,即
时,
在
上的最小值是
,即
令
,
,
在
单调递减,在
单调递增;
而,
,不合题意;
当 即
时,
在
上单调递减,
所以在
上的最小值是
,解得
,
不合题意 综上可得.
(III) 因为方程有两个不同实根
,即
有两个不同实根
,得
,令
在
上单调递增,
上单调递减
时,
取得最大值
,
由,得当
时,
,而当
,
,
图像如下
∴ 即当
时
有两个不同实根
满足,
两式相加得:,两式相减地
.不妨设
,要证
,只需证
,
即证,
设,令
,
则,∴函数
在
上单调递增,而
.
∴,即
.
考查方向
解题思路
本题考查导数的性质,解题步骤如下:1、求导,然后解导数不等式,算极值。2、构造,转化成求函数的最值,利用“分离参数法”3、当
时
有两个不同实根
…,造
易错点
1、第二问中的易丢对a的分类讨论。
2、第三问中构造函数不正确得不到正确结论。
知识点
已知函数.
25.当时,求曲线
在点
处的切线方程;
26.在25题的条件下,求证:;
27.当时,求函数
在
上的最大值.
正确答案
见解析
解析
试题分析:本题属于导数的综合应用问题,属于拔高题,不容易得分,解析如下:
当时,
,
.所以
,
,切线方程为
.
考查方向
解题思路
利用导数的几何意义求切线方程;
易错点
第三问对题中所给条件不知如何下手导致失分。
正确答案
见解析
解析
试题分析:本题属于导数的综合应用问题,属于拔高题,不容易得分,解析如下:
由25题知,则
.当
时,
;当
时,
.所以
在
上单调递减,
在
上单调递增.当
时,函数最小值是
,因此
.
考查方向
解题思路
利用单调性进行证明;
易错点
第三问对题中所给条件不知如何下手导致失分。
正确答案
.
解析
试题分析:本题属于导数的综合应用问题,属于拔高题,不容易得分,解析如下:
,令
,则
.当
时,设
,因为
,所以
在
上单调递增,且
,所以
在
恒成立,即
.
当,
,当
,
;所以
在
上单调递减,在
上单调递增.所以
在
上的最大值等于
.
因为,
.
设(
),所以
.由(Ⅱ)知
在
恒成立,所以
在
上单调递增.
又因为,所以
在
恒成立,即
,因此当
时,
在
上的最大值为
.
考查方向
解题思路
利用函数的单调性求最值.
易错点
第三问对题中所给条件不知如何下手导致失分。
15.某房地产公司要在一块矩形宽阔地面(如图)上开发物业 ,阴影部分是不能开发的古建筑群,且要求用在一条直线上的栏栅进行隔离,古建筑群的边界为曲线的一部分,栏栅与矩形区域边界交于点
,
.则当能开发的面积达到最大时,
的长为 .
正确答案
解析
根据题意,当开发面积最大时,三角形OMN的面积就最小。设直线MN与曲线相切于点T且
,对函数
,求导得
,所以,切线MN的斜率
,直线MN的方程为:
令 得
;令
得
,所以
,
当且仅当且
,解得
,即三角形MON面积的最小值为
,此时,
,故答案为:1.
考查方向
解题思路
先设切点的坐标,并运用导数得出切线方程,再求出直线的横纵截距,最后运用基本不等式求出最值。
易错点
本题易在利用基本不等式求最值或用导研究函数最值时发生错误 。
知识点
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