- 导数的计算
- 共3632题
已知函数.对于任意实数x恒有
(1)求实数的最大值;
(2)当最大时,函数
有三个零点,求实数k的取值范围。
正确答案
(1)3;(2)
试题分析:(1)根据函数求出导函数,再根据所给的不等式,利用恒成立的条件求出实数
的范围,从而确定
的最大值.
(2)由(1)可得的值,从而根据函数
确定函数
的解析式,由于函数
有三个零点,所以通过对函数
求导,了解函数
的图像的走向,以及对函数的极值的正负性作出规定,即可得到所需的结论.
试题解析:(1)
对于
恒有
,即
对于
恒成立
(2)有三个零点
有三个不同的实根
,则
令解得
情况如下表:
由上表知,当时
取得极大值
,当
时
取得极小值
数形结合可知,实数的取值范围为
.
已知函数其中
为自然对数的底数,
.
(1)设,求函数
的最值;
(2)若对于任意的,都有
成立,求
的取值范围.
正确答案
(1)时,
,
;(2)
试题分析:(1)将代入解析式,利用导函数求出驻点
然后在
分析导函数的正负,从而得出函数的单调性求出最值
,
;(2)将对于任意的
,都有
成立转化为对任意
,
恒成立,然后利用参变分离求解即可.
试题解析:(1)当时,
,
. 1分
或
,当
在
上变化时,
,
的变化情况如下表:
4分
∴时,
,
. 5分
(2)命题等价于对任意,
恒成立,
即对任意
恒成立.
则,有
,
又, 9′
只需或
.
综上:的取值范围为
或
. 12′
已知函数(
为自然对数的底数).
(Ⅰ)求函数的单调区间;
(Ⅱ)当时,若
对任意的
恒成立,求实数
的值;
(Ⅲ)求证:.
正确答案
(Ⅰ)时,
单调递增区间为
;
时,
单调递减区间为
,
单调递增区间为;(Ⅱ)
;(Ⅲ)证明见解析
试题分析:(Ⅰ)利用导数分析函数的单调性,根据和
分类讨论得出函数的单调区间;(Ⅱ)先由(Ⅰ)中
时的单调性可知
,即
,构造函数
,由导函数分析可得
在
上增,在
上递减,则
,由
对任意的
恒成立,故
,得
;(Ⅲ)先由(Ⅱ)
,即
,从而问题等价转化为证
.
试题解析:(Ⅰ) 1分
时,
,
在
上单调递增。 2分
时,
时,
,
单调递减,
时,
,
单调递增. 4分
(Ⅱ)由(Ⅰ),时,
5分
即,记
在
上增,在
上递减
故,得
8分
(Ⅲ)由(Ⅱ),即
,则
时,
要证原不等式成立,只需证:,即证:
下证 ① 9分
①中令,各式相加,得
成立,
故原不等式成立. 14分
方法二:时,
时,
时,
已知函数=
,
=
,若曲线
和曲线
都过点P(0,2),且在点P处有相同的切线
.
(Ⅰ)求,
,
,
的值;
(Ⅱ)若≥-2时,
≤
,求
的取值范围.
正确答案
(Ⅰ); (Ⅱ)
的取值范围为[1,
].
试题分析:(Ⅰ)先由过点得出
,再求在点
导数,由导数几何意义知
,从而解得
;
(Ⅱ)设=
=
(
)
=
, 由题设可得
≥0,即
, 令
=0得,
=
,
="-2," 对
分3中情况讨论得出结果.
试题解析:(Ⅰ)由已知得,
而=
,
=
,∴
=4,
=2,
=2,
="2;"
(Ⅱ)由(Ⅰ)知,,
, 设函数
=
=
(
),
=
=
, 由题设可得
≥0,即
, 令
=0得,
=
,
="-2,"
(1)若,则-2<
≤0,∴当
时,
<0,当
时,
>0,即
在
单调递减,在
单调递增,故
在
=
取最小值
,而
=
=
≥0, ∴当
≥-2时,
≥0,即
≤
恒成立,
(2)若,则
=
, ∴当
≥-2时,
≥0,∴
在(-2,+∞)单调递增,而
="0," ∴当
≥-2时,
≥0,即
≤
恒成立,
(3)若,则
=
=
<0, ∴当
≥-2时,
≤
不可能恒成立,
综上所述,的取值范围为[1,
].
设函数.
(Ⅰ)当时,求曲线
在
处的切线方程;
(Ⅱ)当时,求函数
的单调区间;
(Ⅲ)在(Ⅱ)的条件下,设函数,若对于
,
,使
成立,求实数
的取值范围.
正确答案
(Ⅰ) (Ⅱ)函数
的单调递增区间为
;单调递减区间为
(Ⅲ)
函数的定义域为
,
…………2分
(Ⅰ)当时,
,
∴
在
处的切线方程为
………5分
(Ⅱ)
所以当,或
时,
,当
时,
故当时,函数
的单调递增区间为
;
单调递减区间为…………8分
(Ⅲ)当时,由(Ⅱ)知函数
在区间
上为增函数,
所以函数在
上的最小值为
若对于使
成立
在
上的最小值不大于
在[1,2]上的最小值
(*)…………10分
又
①当时,
在上
为增函数,
与(*)矛盾
②当时,
,
由及
得,
…………12分
③当时,
在上
为减函数,
, 此时
综上所述,的取值范围是
…………14分
已知函数
(1)求的最小值;
(2)设,
.
(ⅰ)证明:当时,
的图象与
的图象有唯一的公共点;
(ⅱ)若当时,
的图象恒在
的图象的上方,求实数
的取值范围.
正确答案
(1)0;(2)(ⅱ)
试题分析:(1)先求的导数
,利用
求出
的单调区间,从而判断出函数
在何处取得最小值以及最小值是多少.(2)(ⅰ)当
时,
的图象与
的图象交点的个数等于函数
的零点的个数;可利用导数探究函数
的单调性,作函数有一零的证据之一;(ⅱ)当
时,
的图象恒在
的图象上方,等价于
在
上恒成立,利用
的导数研究其单调性,注意参变量
,对函数单调性及最值的影响,适时进行分类讨论.
试题解析:(1)求导数,得f ′(x)=ex-1.
令f ′(x)=0,解得x=0.
当x<0时,f ′(x)<0,∴f(x)在(-∞,0)上是减函数;
当x>0时,f ′(x)>0,∴f(x)在(0,+∞)上是增函数.
故f(x)在x=0处取得最小值f(0)=0. 4分
(2)设h(x)=f(x)-g(x)=ex-1-x-ax2,则h′(x)=ex-1-2ax.[
(ⅰ)当a=时,y=ex-1-x的图象与y=ax2的图象公共点的个数等于
h(x)=ex-1-x-x2零点的个数.
∵h(0)=1-1=0,∴h(x)存在零点x=0.
由(1),知ex≥1+x,∴h′(x)=ex-1-x≥0,
∴h(x)在R上是增函数,∴h(x)在R上有唯一的零点.
故当a=时,y=f(x)的图象与y=g(x)的图象有唯一的公共点. 9分
(ⅱ)当x>0时,y=f(x)的图象恒在y=g(x)的图象的上方
⇔当x>0时,f(x)>g(x),即h(x)=ex-1-x-ax2>0恒成立.
由(1),知ex≥1+x(当且仅当x=0时等号成立),
故当x>0时,ex>1+x.
h′(x)=ex-1-2ax>1+x-1-2ax=(1-2a)x,
从而当1-2a≥0,即a≤时,h′(x)≥0(x>0),
∴h(x)在(0,+∞)上是增函数,又h(0)=0,
于是当x>0时,h(x)>0.
由ex>1+x(x≠0),可得e-x>1-x(x≠0),
从而当a>时,h′(x)=ex-1-2ax<ex-1+2a(e-x-1)=e-x(ex-1)(ex-2a),
故当x∈(0,ln2a)时,h′(x)<0,
此时h(x)在(0,ln2a)上是减函数,又h(0)=0,
于是当x∈(0,ln2a)时,h(x)<0.
综上可知,实数a的取值范围为(-∞,]. 14分
已知函数
(I)求的单调区间;
(II)若存在使
求实数a的范围.
正确答案
(I)时,单调减区间为(0,1),单调增区间为
;
时,单调减区间为
,单调增区间为
.(II)
试题分析:(I) 首先求函数的导数,然后分或
求出使
>0或
<0的区间即可.(II) 存在
使
等价于
,分
或
,分别求出满足
的a的取值即可.
试题解析:函数定义域为 2分
(I)当时,
在(0,1)上递减,
上递增 4分
当时,
即在(0,1),
递减,在
上递增 8分
(Ⅱ)存在使
等价于
当时,
当 l时,
则显然存在
使
11分
综上, 12分
设函数.
(1)当时,求曲线
在
处的切线方程;
(2)当时,求函数
的单调区间;
(3)在(2)的条件下,设函数,若对于
[1,2],
[0,1],使
成立,求实数
的取值范围.
正确答案
(1) ;(2)递增区间为(1,2),递减区间为(0,1),
;(3)
.
试题分析:(1)将代入,分别得到
,
,再由点斜式得到
在
处的切线方程为
;(2)将
代入得到
,从而得到递增区间为(1,2),递减区间为(0,1),
;(3)先将题设条件转化为
在[0,1]上的最小值不大于
在[1,2]上的的最小值.再得到
,然后讨论
的范围,又
在[1,2]上最小值为
.由单调性及
从而得到
的取值范围为
.
试题解析:(1)函数的定义域为
,
当时,
,
,
,故
.
所以在
处的切线方程为
.
(2)当时,
.
故当或
时,
;当
时,
.
所以函数的递增区间为(1,2),递减区间为(0,1),.
(3)由(2)知,在(1,2)上为增函数,
所以在[1,2]上的最小值为
,
若对于[1,2],
[0,1],使
成立
在[0,1]上的最小值不大于
在[1,2]上的的最小值.
又,
当时,
在[0,1]上为增函数,
与题设不符.
当时,
,由
及
,得
;
当时,
在[0,1]上为减函数,
及
得
.
综上所述,的取值范围为
.
已知函数试讨论
的单调性.
正确答案
当时
的减区间为
,增区间为
;当
时,
减函数为
,增区间为
和
;当
时;
增区间为
,无减区间;当
时,
的减区间为
,增区间为
和
;当
时,
的减区间为
,增区间为
.
试题分析:若要讨论的单调性,先求出函数的定义域为
,接着求导
,这是一个含参的二次函数形式,讨论函数的单调性,则分
三种情况,当
时分
三种情况讨论.最后汇总一下分类讨论的情况.
试题解析:函数的定义域为,
.
当时
,
的减区间为
,增区间为
;
当时,令
得
;
当时,
的减区间为
,增区间为
;
当时,
减函数为
,增区间为
和
当时,
增区间为
,无减区间;
当时,
的减区间为
,增区间为
和
;
当时,
,
的减区间为
,增区间为
.
综上,当时
的减区间为
,增区间为
;
当时,
减函数为
,增区间为
和
;
当时;
增区间为
,无减区间;
当时,
的减区间为
,增区间为
和
;
当时,
的减区间为
,增区间为
.
(本小题满分13分)
已知函数.
(Ⅰ)求函数的极大值;
(Ⅱ)若对满足
的任意实数
恒成立,求实数
的取值范围(这里
是自然对数的底数);
(Ⅲ)求证:对任意正数、
、
、
,恒有
.
正确答案
(Ⅰ)极大值为.(Ⅱ)
;(Ⅲ)见解析。
(Ⅰ)
∴的增区间为
,
减区间为
和
.极大值为
.
(Ⅱ)原不等式可化为由(Ⅰ)知,
时,
的最大值为
.
∴的最大值为
,由恒成立的意义知道
,从而
(Ⅲ)设
则.
∴当时,
,故
在
上是减函数,
又当、
、
、
是正实数时,
∴.
由的单调性有:
,
即.
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