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题型:简答题
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简答题

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

(1).;(2)当时,函数无极小值;当处取得极小值,无极大值.;(3)的最大值为.

试题分析:(1)由于曲线在点处的切线平行于轴,所以.求导解方程即可得的值.(2)由于函数中含参数,故需要分情况讨论.求导得:,分情况求出函数的单调区间即可得函数的极值;(3)当时,.直线:与曲线没有公共点等价于关于的方程上没有实数解.一般地考虑分离参数.即变形为:

(*)在上没有实数解.当时,方程(*)可化为,在上没有实数解.当时,方程(*)化为.令,利用导数求出的取值范围即可得的取值范围.

试题解析:(1)由,得.

又曲线在点处的切线平行于轴,

,即,解得.

(2),

①当时,,上的增函数,所以函数无极值.

②当时,令,得,.

,;,.

所以上单调递减,在上单调递增,

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;

,处取得极小值,无极大值.

(3)当时,.

直线:与曲线没有公共点,

等价于关于的方程上没有实数解,即关于的方程:

(*)

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.

,则有.

,得,

变化时,的变化情况如下表:

 

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.

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简答题

已知函数f(x)=ln(x+1)-x2x.

(1)若关于x的方程f(x)=-xb在区间[0,2]上恰有两个不同的实数根,求实数b的取值范围;

(2)证明:对任意的正整数n,不等式2++…+ >ln(n+1)都成立.

正确答案

(1) ln 3-1≤b. (2)见解析

(1)f(x)=ln(x+1)-x2x,由f(x)=-xb,得ln(x+1)-x2xb=0,

φ(x)=ln(x+1)-x2xb,则f(x)=-xb在区间[0,2]上恰有两个不同的实数根等价于φ(x)=0在区间[0,2]上恰有两个不同的实数根,φ′(x)=-2x

x∈[0,1)时,φ′(x)>0,于是φ(x)在[0,1)上单调递增;

x∈(1,2]时,φ′(x)<0,于是φ(x)在(1,2]上单调递减.

依题意有 

解得ln 3-1≤b.

(2)证明:方法一,f(x)=ln(x+1)-x2x的定义域为{x|x>-1},则有f′(x)=

f′(x)=0,得x=0或x=-(舍去),

当-1<x<0时,f′(x)>0,f(x)单调递增;

x>0时,f′(x)<0,f(x)单调递减.

f(0)为f(x)在(-1,+∞)上的最大值.

f(x)≤f(0),故ln(x+1)-x2x≤0(当且仅当x=0时,等号成立).

对任意正整数n,取x>0得,ln<

∴ln<.

故2++…+≥ln 2+ln+…+ln =ln(n+1).

方法二,数学归纳法证明:

n=1时,左边==2,右边=ln(1+1)=ln 2,显然2>ln 2,不等式成立.

假设当nk(k∈N*k≥1)时,2+>ln(k+1)成立,

则当nk+1时,有2++ln(k+1).

做差比较:ln(k+2)-ln(k+1)-=ln =ln.

构建函数F(x)=ln(1+x)-xx2x∈(0,1),

F′(x)=<0,

F(x)在(0,1)上单调递减,∴F(x)<F(0)=0.

x(k≥1,k∈N*),ln<F(0)=0.

即ln(k+2)-ln(k+1)-<0,

亦即+ln(k+1)>ln(k+2),

nk+1时,有2++ln(k+1)>ln(k+2),不等式也成立.

综上可知,对任意的正整数,不等式都成立.

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简答题

已知函数

⑴当时,①若的图象与的图象相切于点,求的值;

上有解,求的范围;

⑵当时,若上恒成立,求的取值范围.

正确答案

(1)①,②时,时, (2)时,时,..

试题分析:(1)①本题为曲线切线问题,一般从设切点出发,利用切点在切线上.切点在曲线上,切点处的导数值为切线的斜率三个方面建立等量关系,从而解出,②方程有解问题,一般利用分离法,求函数值域解决.由于定义域不定,需讨论极值为零的点是否在定义域内,这决定了单调区间,也决定了最值.(2)不等式恒成立问题,往往转化为最值问题,这也需要分离变量. 即,在求函数值域时,有两个难点,一是判断极值为零的点,二是讨论极值为零的点是否在内.

试题解析:⑴

,            3分

上有交点…4分

上递增,

上递增,在上递减且 ……7分

时,时,                8分

上恒成立,                     9分

,则为单调减函数,且,      12分

∴当时,单调递增,

时,单调递减,               13分

,则上单调递增,

,∴

,则上单调递增,单调递减,

,∴                    15分

时,时,.           16分

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简答题

已知函数..

(1)设曲线处的切线为,点(1,0)到直线l的距离为,求a的值;

(2)若对于任意实数恒成立,试确定的取值范围;

(3)当是否存在实数处的切线与y轴垂直?若存在,求出的值;若不存在,请说明理由.

正确答案

(1)(2)(3)不存在

试题分析:

(1)该问切点横坐标已知,则利用切点在曲线上,带入曲线即可得到切点的纵坐标,对进行求导并得到在切点处的导函数值即为切线的斜率,有切线的斜率,切线又过切点,利用直线的点斜式即可求的切线的方程,利用点到直线的距离公式结合条件点到切线的距离为即可求的参数的值.

(2)该问为恒成立问题可以考虑分离参数法,即把参数a与x进行分离得到,则,再利用函数的导函数研究函数在区间的最大值,即可求的a的取值范围.

(3)根据切线的斜率即为曲线C在切点处的导函数值,即该问可以转化为是否存在使得,令,则即存在使得,对再次求导进行最值求解可得,所以不存在使得.

试题解析:

(1),.

处的切线斜率为

∴切线的方程为,即.  2分

又点到切线的距离为,所以

解之得,    4分

(2)因为恒成立,

恒成立;

恒成立,即,在上恒成立,

时,,则上单调递增;

时,,则上单调递减;

所以当时,取得最大值,

所以的取值范围为.    9分

(3)依题意,曲线的方程为,令

所以,

,则,当,

上单调增函数,因此上的最小值为

时,

所以

曲线在点处的切线与轴垂直等价于方程有实数解,但是,没有实数解,故不存在实数使曲线在点处的切线与轴垂直.    14分

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简答题

已知函数.

(1)若曲线在点处的切线平行于轴,求的值;

(2)当时,若对恒成立,求实数的取值范围;

(3)设,在(1)的条件下,证明当时,对任意两个不相等的正数,有.

正确答案

(1);(2);(3)详见解析.

试题分析:(1)先求导,利用题中条件得到,从而求出实数的值;(2)解法一是构造新函数,问题转化为来处理,求出导数的根,对与区间的相对位置进行分类讨论,以确定函数的单调性与最值,从而解决题中的问题;解法二是利用参数分离法将问题转化为,从而将问题转化为来处理,而将视为点与点连线的斜率,然后利用图象确定斜率的最小值,从而求解相应问题;(3)证法一是利用基本不等式证明,再将三个同向不等式相加即可得到问题的证明;证法二是利用作差法结合基本不等式得到进而得到问题的证明.

试题解析:(1),由曲线在点处的切线平行于轴得

(2)解法一:当时,,函数上是增函数,有,------6分

时,函数上递增,在上递减,

恒成立,只需,即

时,函数上递减,对恒成立,只需

,不合题意,

综上得对恒成立,

解法二:由可得

由于表示两点的连线斜率,

由图象可知单调递减,

故当

,即

(3)证法一:由

,①

,②

,③

由①、②、③得

证法二:由

是两个不相等的正数,

,又

,即

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简答题

已知函数,其中为自然对数的底数.

(1)若处的切线与直线垂直,求的值;

(2)求上的最小值;

(3)试探究能否存在区间,使得在区间上具有相同的单调性?若能存在,说明区间的特点,并指出在区间上的单调性;若不能存在,请说明理由.

正确答案

(1);(2) 

(3)当时,不能存在区间,使得在区间上具有相同的单调性;当时,存在区间,使得在区间上均为减函数.

试题分析:(1)切点处的导数值,即为切线的斜率,根据处的切线与直线垂直,斜率乘积为,建立的方程;

(2)遵循求导数、求驻点、讨论区间单调性、确定极值(最值);

(3)求的定义域为,及导数 .     

根据时,,知上单调递减.

重点讨论的单调性.

注意到其驻点为,故应讨论:

, ②的情况,作出判断.

综上,当时,不能存在区间,使得在区间上具有相同的单调性;当时,存在区间,使得在区间上均为减函数.

试题解析:(1)

处的切线与直线垂直,

                                                 3分

(2)的定义域为,且

,得.                                             4分

,即时,上为增函数,;5分

,即时,上为减函数,

;                                               6分

,即时,

由于时,时,

所以

综上可知                               8分

(3)的定义域为,且 .     

时,上单调递减.                      9分

,得

①若时,,在单调递增,由于上单调递减,所以不能存在区间,使得在区间上具有相同的单调性;                                                            10分

②若时,,在单调递减;

单调递增.由于上单调递减,存在区间,使得在区间上均为减函数.                                   

综上,当时,不能存在区间,使得在区间上具有相同的单调性;当时,存在区间,使得在区间上均为减函数.                                                                    13分  

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简答题

已知函数.

(1)若存在,使得,求a的取值范围;

(2)若有两个不同的实数解,证明:.

正确答案

(1)(1,+∞);(2)证明过程详见解析.

试题分析:本题考查导数的运算、利用导数判断函数的单调性、利用导数求函数最值、恒成立问题等基础知识,考查学生分析问题解决问题的能力、转化能力、计算能力.第一问,先将已知不等式进行转化,将所求的参数分离出来,构造新的函数,利用“单调递增,单调递减”判断函数的单调性,确定函数最值的位置,并求出函数的最值,代入到所转化的式子中即可;第二问,将方程的2个根分别代入到方程中,得到2个式子,2个式子作差,得到方程将a分离出来,对求导,将代入,将上述的a也代入,得到所求式子的左边,只需证明即可,通过变形,只需证明即可,构造新函数,所以利用导数求函数的最小值,判断,即.

试题解析:(1)当x∈(0,+∞)时,f(x)<0等价于

,则

x∈(0,1)时,g¢(x)<0;当x∈(1,+∞)时,g¢(x)>0.

g(x)有最小值g(1)=1.           4分

a的取值范围是(1,+∞).          5分

(2)因f(x)=x,即x2-lnx=(a+1)x有两个不同的实数解uv

u2-lnu=(a+1)uv2-lnv=(a+1)v

于是(uv)(uv)-(lnu-lnv)=(a+1)(uv).      7分

uv<0解得

,所以

.  9分

,则当u∈(0,v)时,

h(u)在(0,v)单调递增,h(u)<h(v)=0,

从而,因此.       12分

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简答题

设函数的定义域是,其中常数.(注:

(1)若,求的过原点的切线方程.

(2)证明当时,对,恒有.

(3)当时,求最大实数,使不等式恒成立.

正确答案

(1)切线方程为.(2)详见解析.(3)的最大值是6.

试题分析:(1)一般地,曲线在点处的切线方程为:.注意,此题是求过原点的切线,而不是求在原点处切线方程,而该曲线又过原点,故有原点为切点和原点不为切点两种情况.当原点不为切点时需把切点的坐标设出来.(2)不等式可化为,要证明这个不等式,只需利用导数求出上的值域即可.

(3)令,则问题转化为恒成立.注意到,所以如果单调增,则必有恒成立.下面就通过导数研究的单调性.

试题解析:(1).若切点为原点,由知切线方程为;

若切点不是原点,设切点为,由于,故由切线过原点知,在内有唯一的根.

,故切线方程为.

综上所述,所求切线有两条,方程分别为.

(2)当时,令,则,故当时恒有,即 在单调递减,故恒成立.

,故,即,此即

(3)令,则,且,显然有,且 的导函数为

,则,易知恒成立,从而对恒有,即单调增,从而恒成立,从而单调增,恒成立.

,则,存在,使得恒成立,即恒成立,再由知存在,使得恒成立,再由便知不能对恒成立.

综上所述,所求的最大值是6.

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简答题

已知函数.

(1)若当时,函数的最大值为,求的值;

(2)设为函数的导函数),若函数上是单调函数,求的取值范围.

正确答案

(1);(2).

试题分析:(1)求出导数方程的根,并以是否在区间内进行分类讨论,确定函数单调性,从而确定函数在区间上的最大值,从而求出实数的值;(2)解法一是分两种情况讨论,一种是函数是增函数,二是函数是减函数,从而得到上恒成立,最终转化为来处理,从而求出实数的取值范围;解法二是分两种情况讨论,一种是函数是增函数,二是函数是减函数,从而得到上恒成立,利用,对二次函数的首项系数与的符号进行分类讨论,从而求出实数的取值范围.

(1)由

可得函数上单调递增,在上单调递减,

时,取最大值,

①当,即时,函数上单调递减,

,解得

②当,即时,

解得,与矛盾,不合舍去;

③当,即时,函数上单调递增,

,解得,与矛盾,不合舍去;

综上得

(2)解法一:

显然,对于不可能恒成立,

函数上不是单调递增函数,

若函数上是单调递减函数,则对于恒成立,

,解得

综上得若函数上是单调函数,则

解法二:

,(

方程()的根判别式

,即时,在上恒有

即当时,函数上是单调递减;

,即时,方程()有两个不相等的实数根:

时,,当时,

即函数单调递增,在上单调递减,

函数上不单调,

综上得若函数上是单调函数,则.

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简答题

已知函数

(1)求的单调区间;

(2)若上恒成立,求所有实数的值;

(3)对任意的,证明:

正确答案

(1)当时,减区间为;当时,递增区间为,递减区间为;(2);(3)详见解析.

试题分析:(1)利用导数判断函数的单调性,就是在定义域内考虑 导函数的符号,先求导函数得,,令,得,讨论根与定义域的关系,当时,减区间为;当时,将定义域分段,分别考虑导函数的符号,即得函数的单调区间;(1)只需函数的最大值小于等于0即可,由(1)得,当时,减区间为,且,故不满足;当时,,记,可求得,故,故;(3)由(2)得,当且仅当时,恒成立,即,又,结合起来证明即可.

试题解析:(1),                   1分

时,减区间为                           2分

时,由,由               3分

递增区间为,递减区间为                           4分

(2)由(1)知:当时,上为减区间,而

在区间上不可能恒成立                           5分

时,上递增,在上递减,

,令,                6分

依题意有,而,且

上递减,在上递增,

,故                           9分

(3)由(2)知:时,恒成立

恒成立

                  11分

又由上恒成立,

        13分

综上所述:对任意的,证明:                     14分

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