- 函数与方程
- 共5672题
已知函数f(x)=ex-1,g(x)=+x,其中e是自然对数的底,e=2.71828….
(1)证明:函数h(x)=f(x)-g(x)在区间(1,2)上有零点;
(2)求方程f(x)=g(x)根的个数,并说明理由;
(3)若数列{an}(n∈N*)满足a1=a(a>0)(a为常数),f(an+1)=g(an),证明:存在常数M,使得对于任意n∈N*,都有an≤M.
正确答案
(1)证明:由h(x)=f(x)-g(x)=ex-1--x,得:
h(1)=e-3<0,h(2)=e2-2->0,
所以函数h(x)在区间(1,2)上有零点.
(2)由(1)得:h(x)=ex-1--x,
由g(x)=+x知,x∈[0,+∞),而h(0)=0,则x=0为h(x)的一个零点,且h(x)在(1,2)内有零点,
因此h(x)至少有两个零点.
所以h′(x)=ex-x-12-1,记φ(x)=ex-
x-12-1,则φ′(x)=ex+
x-32.
当x∈(0,+∞)时,φ'(x)>0,因此φ(x)在(0,+∞)上单调递增,则φ(x)在(0,+∞)内至多只有一个零点.h(x)有且只有两个零点.
所以,方程f(x)=g(x)根的个数为2.
(3)记h(x)的正零点为x0,即ex0-1=x0+.
(1)当a<x0时,由a1=a,即a1<x0.而a23=a1+<x0+
=ex0-1,因此a2<x0,由此猜测:an<x0.下面用数学归纳法证明:
①当n=1时,a1<x0显然成立;
②假设当n=k(k≥1)时,有ak<x0成立,则当n=k+1时,由ak+13=ak+<x0+
=ex0-1知,ak+1<x0,因此,当n=k+1时,ak+1<x0成立.
故对任意的n∈N*,an<x0成立.
(2)当a≥x0时,由(1)知,h(x)在(x0,+∞)上单调递增.则h(a)≥h(x0)=0,即a3≥a+.从而a23=a1+
=a+
≤a3,即a2≤a,由此猜测:an≤a.下面用数学归纳法证明:
①当n=1时,a1≤a显然成立;
②假设当n=k(k≥1)时,有ak≤a成立,则当n=k+1时,由ak+13=ak+≤a+
≤a3知,ak+1≤a,因此,当n=k+1时,ak+1≤a成立.
故对任意的n∈N*,an≤a成立.
综上所述,存在常数M=max{x0,a},使得对于任意的n∈N*,都有an≤M.
极坐标系的极点是直角坐标系的原点,极轴为x轴正半轴.已知曲线C1的极坐标方程为ρ=2cosθ,曲线C2的参数方程为(其中t为参数,α为字母常数且α∈[0,π))
(1)求曲线C1的直角坐标方程和曲线C2的普通方程;
(2)当曲线C1和曲线C2没有公共点时,求α的取值范围.
正确答案
解析:(1)由ρ=2cosθ得ρ2=2ρcosθ
所以x2+y2=2x,即曲线C1:x2+y2-2x=0
曲线C2:(tanα)x-y+-2tanα=0…(4分)
…(8分)
…(10分)
方程10x+lg2=2000的根为x=______.
正确答案
∵10x+lg2=10x•10lg2=2×10x=2000
∴x=3
故答案为:3
已知函数f(x)=2x2+m的图象与函数g(x)=ln|x|的图象有四个交点,则实数m的取值范围是________.
正确答案
由于f(x)与g(x)都是偶函数,因此只需考虑当x>0时,函数f(x)与g(x)的图象有两个交点即可.当x>0时,g(x)=lnx,令h(x)=f(x)-g(x)=2x2-lnx+m,则h′(x)=4x-,由h′(x)=0,得x=
.易知当x=
时,h(x)有极小值为
+ln2+m,要使函数f(x)与g(x)的图象在(0,+∞)内有两个交点,则h
<0,即
+ln2+m<0,所以m<-
-ln2
(12分)已知二次函数f (x)=,设方程f (x)
=x的两个实根为x1和x2.
(1)如果x1<2<x2<4,且函数f (x)的对称轴为x=x0,求证:x0>—1;
(2)如果∣x1∣<2,,∣x2—x1∣=2,求的取值范围.
正确答案
解:(1)设g(x)=" f" (x)—x
=,且g(4)>0,即
∴
(2)由g(x)=.
①若0
又,代入上式得
②若一2.
故当0;当一2
.
本题涉及的变量较多,因此弄清问题的意义,确定变量并寻找变量间的关系就显
得特别重要。
(1)变量情况。
主要变量:限制在10秒和60秒之间的两次广告时间;
制约变量:总的费用≤36 000元,需影响年轻人数≥1500千人,需影响中年人数≥2 000
千人,需影响老年人数≥2000千人。
(2)变量间的关系:
总的费用=(购买的时间×每秒价格)之和;
影响的人数=(购买的时间×相应年龄组每秒影响的人数)之和;
销售额=(占影响人数的份额×对应组影响的人数)之和。
(3)建模与求解:记x、y分别表示早、晚购买的时间(秒);S=第一个月的销售额(用千人表示),C=总的费用(元);Y、M、O分别表示年轻、中年、老年组受到广告影响的人数(千人)。于是有:
C=400x+600y ≤3 600,
Y=30x+50y≥1500,
M=100x+80y≥2 000, (*)
O=50x+40y≥2 000,
10≤x≤60, 10≤y≤60
要求S=0.1Y+0.05M+0.02O=9x+9.8y的最大值。
符合约束条件(*)的点(x,y)在如上图所示的六边形区域内,求S=9x+9.8y的最大值转化为求直线y=9x/9.8+S/9.8的截距S/9.8的最大值。由图知,当此直线过图中直线400x+600y=3600和x =60的交点A(60,20)时,截距最大,此时Smax=9×60+9.8×20=736(千人)。
(4) 结论:如上讨论可知,满意的结果是第一个月的销售额是736 000(份)只要购买晚八叫点前60秒和九点后20秒的广告即可。此时,花掉了所有的预算并超过所有年龄组所要求影响的人数。
设函数f(x)=lnx-ax,a∈R.
(1)当x=1时,函数f(x)取得极值,求a的值;
(2)当a>0时,求函数f(x)在区间[1,2]的最大值;
(3)当a=-1时,关于x的方程2mf(x)=x2(m>0)有唯一实数解,求实数m的值.
正确答案
(1)f(x)的定义域为(0,+∞),所以f′(x)=-a=
. …(2分)
因为当x=1时,函数f(x)取得极值,所以f′(1)=1-a=0,所以a=1.
经检验,a=1符合题意.(不检验不扣分) …(4分)
(2)f′(x)=-a=
,x>0.
令f′(x)=0得x=.因为x∈(0,
)时,f′(x)>0,x∈(
,+∞)时,f′(x)<0,
所以f(x)在(0,)递增,在(
,+∞)递减,…(5分)
①当0<≤1,即a≥1时,f(x)在(1,2)上递减,所以x=1时,f(x)取最大值f(1)=-a;
②当1<<2,即
<a<1时,f(x)在(1,
)上递增,在(
,2)上递减,
所以x=时,f(x)取最大值f(
)=-lna-1;
③当≥2,即0<a≤
时,f(x)在(1,2)上递增,所以x=2时,f(x)取最大值f(2)=ln2-2a.
综上,①当0<a≤时,f(x)最大值为ln2-2a;②当
<a<1时,f(x)最大值为-lna-1;
③当a≥1时,f(x)最大值为-a. …(8分)
(每种情形1分)
(3)因为方程2mf(x)=x2有唯一实数解,
所以x2-2mlnx-2mx=0有唯一实数解,
设g(x)=x2-2mlnx-2mx,
则g′(x)=,令g′(x)=0,x2-mx-m=0.
因为m>0,x>0,所以x1=<0(舍去),x2=
,
当x∈(0,x2)时,g′(x)<0,g(x)在(0,x2)上单调递减,
当x∈(x2,+∞)时,g′(x)>0,g(x)在(x2,+∞)单调递增,
当x=x2时,g(x)取最小值g(x2). …(10分)
则
即
所以2mlnx2+mx2-m=0,因为m>0,所以2lnx2+x2-1=0(*),
设函数h(x)=2lnx+x-1,因为当x>0时,h(x)是增函数,所以h(x)=0至多有一解.
因为h(1)=0,所以方程(*)的解为x2=1,即=1,
解得m=. …(12分)
已知函数f(x)=(c为常数).
(1)若1为函数f(x)的零点,求c的值;
(2)在(1)的条件下且a+b=0,求f(4a)+f(4b)的值;
(3)若函数f(x)在[0,2]上的最大值为3,求c的值.
正确答案
(1)∵1为f(x)的一个零点,
∴f(1)=0,解得c=1.
(2)由(1)知:f(x)=,
所以f(4a)+f(4b)=+
=
=0.
(3)先证f(x)的单调性.
设0≤x1<x2≤2,则f(x2)-f(x1)=-
=
.
∵0≤x1<x2≤2,∴当c>-1时,f(x2)>f(x1),即函数f(x)在[0,2]上单调递增,
所以f(x)max=f(2)=3,即=3,解得c=5;
当c=-1时,f(x1)=f(x2),即f(x)在[0,2]上是常函数,
所以f(x)=-1,不合题意;
当c<-1时,f(x1)<f(x2),即函数f(x)在[0,2]上单调递减,
所以f(x)max=f(0)=3,即-1=3,显然不成立,
综上所述,c=5.
证明函数f(x)=lnx-x2+x只有一个零点.
正确答案
证明:f(x)=lnx-x2+x,其定义域是(0,+∞),
∴f′(x)=-2x+1=-
令f'(x)=0,即-=0,解得x=-
或x=1.
∵x>0,∴x=-舍去.
当0<x<1时,f'(x)>0;当x>1时,f'(x)<0.
∴函数f(x)在区间(0,1)上单调递增,在区间(1,+∞)上单调递减
∴当x=1时,函数f(x)取得最大值,其值为f(1)=ln1-12+1=0.
当x≠1时,f(x)<f(1),即f(x)<0.
∴函数f(x)只有一个零点.
函数f(x)=的零点是______.
正确答案
令f(x)==0
即1-x2=0,x2-2x-3≠0
解得x=1,x=-1(舍去)
故答案为:1
设函数f(x)=lnx-ax2-6x
(I)当a=b=时,求函数f(x)的单调区间;
(II)令F(x)=f(x)+ax2+bx+
(0<x≤3),其图象上任意一点P(x0,y0)处切线的斜率k≤
恒成立,求实数a的取值范围;
(III)当a=0,b=-1时,方程f(x)=mx在区间[1,e2]内有唯一实数解,求实数m的取值范围.
正确答案
(Ⅰ)依题意,知f(x)的定义域为(0,+∞).(1分)
当a=b=时,f(x)=lnx-
x2-
x,
f′(x)=-
x-
=
.(2分)
令f′(x)=0,解得x=1.
当0<x<1时,f′(x)>,此时f(x)单调递增;
当x>1时,f′(x)<0,此时f(x)单调递减.(3分)
所以函数f(x)的单调增区间(0,1),函数f(x)的单调减区间(1,+∞).(4分)
(Ⅱ)F(x)=lnx+,x∈(0,3],
所以k=F′(x0)=≤
,,在x0∈(0,3]上恒成立,(6分)
所以a≥(-,x02+x0)max,x0∈(0,3](7分)
当x0=1时,-x02+x0取得最大值
.所以a≥
.(9分)
(Ⅲ)当a=0,b=-1时,f(x)=lnx+x,
因为方程f(x)=mx在区间[1,e2]内有唯一实数解,,
所以lnx+x=mx有唯一实数解.
∴m=1+,
设g(x)=1+,则g′(x)=
.
令g′(x)>0,得0<x<e;
g′(x)<0,得x>e,
∴g(x)在区间[1,e]上是增函数,在区间[e,e2]上是减函数,
g(1)=1,g(e2)=1+=1+
,g(e)=1+
,
所以m=1+,或1≤m<1+
.
扫码查看完整答案与解析