- 导数的计算
- 共3632题
已知曲线y=x2-1与y=1+x3在x=x0处的切线互相垂直,求x0的值.
正确答案
对于y=x2-1,有y′=
x,k1=y′|x=x0=
x0;
对于y=1+x3,有y′=3x2,k2=y′|x=x0=3x02.
又k1k2=-1,则x03=-1,
故x0=-1.
已知函数f(x)=,(a为常数,e为自然对数的底).
(1)令μ(x)=,a=0,求μ'(x)和f'(x);
(2)若函数f(x)在x=0时取得极小值,试确定a的取值范围;
[理](3)在(2)的条件下,设由f(x)的极大值构成的函数为g(x),试判断曲线g(x)只可能与直线2x-3y+m=0、3x-2y+n=0(m,n为确定的常数)中的哪一条相切,并说明理由.
正确答案
(1)μ′(x)=-,f′(x)=
(2)f'(x)=(2x+a)e-x-e-x(x2+ax+a)=e-x[-x2+(2-a)x]
=e-x•(-x)•[x-(2-a)],令f'(x)=0,得x=0或x=2-a,
当a=2时,f'(x)=-x2e-x≤0恒成立,此时f(x)单调递减;
当a<2时,2-a>0,若x<0,则f'(x)<0,若0<x<2-a,
则f'(x)>0,x=0是函数f(x)的极小值点;(4分)
当a>2时,2-a<0,若x>0,则f'(x)<0,若2-a<x<0,则f'(x)>0,
此时x=0是函数f(x)的极大值点,
综上所述,使函数f(x)在x=0时取得极小值的a的取值范围是a<2
[理](3)由(1)知a<2,且当x>2-a时,f'(x)<0,
因此x=2-a是f(x)的极大值点,fmax(x)=f(2-a)=(4-a)ea-2,
于是g(x)=(4-x)ex-2(x<2)(8分)
g'(x)=-ex-2+ex-2(4-x)=(3-x)ex-2,
令h(x)=(3-x)ex-2(x<2),
则h'(x)=(2-x)ex-2>0恒成立,即h(x)在(-∞,2)是增函数,
所以当x<2时,h(x)<h(2)=(3-2)e2-2=1,即恒有g'(x)<1,
又直线2x-3y+m=0的斜率为,直线3x-2y+n=0的斜率为
,
所以由导数的几何意义知曲线g(x)只可能与直线2x-3y+m=0相切
为圆周率,
为自然对数的底数.
(1)求函数的单调区间;
(2)求,
,
,
,
,
这6个数中的最大数与最小数;
(3)将,
,
,
,
,
这6个数按从小到大的顺序排列,并证明你的结论.
正确答案
(1)单调增区间为,单调减区间为
;(2)最大数为
,最小数为
;(3)
,
,
,
,
,
.
试题分析:(1)先求函数的定义域,用导数法求函数
的单调区间;(2)利用(1)的结论结合函数根据函数
、
、
的性质,确定
,
,
,
,
,
这6个数中的最大数与最小数;(3)由(1),(2)的结论只需比较
与
和
与
的大小,
时,
,即
,在上式中,令
,又
,则
,即得
,整理得
,估算
的值,比较
与3的大小,从而确定
与
的大小关系,再根据
,确定
与
的大小关系,最后确定6个数从小到大的顺序.
(1)函数的定义域为
,因为
,所以
,
当,即
时,函数
单调递增;
当,即
时,函数
单调递减;
故函数的单调增区间为
,单调减区间为
.
(2)因为,所以
,
,即
,
,
于是根据函数、
、
在定义域上单调递增,
所以,
,
故这6个数的最大数在与
之中,最小数在
与
之中,
由及(1)的结论得
,即
,
由得
,所以
,
由得
,所以
,
综上,6个数中的最大数为,最小数为
.
(3)由(2)知,,
,又由(2)知,
,
故只需比较与
和
与
的大小,
由(1)知,当时,
,即
,
在上式中,令,又
,则
,即得
①
由①得,,
即,亦即
,所以
,
又由①得,,即
,所以
,
综上所述,,即6个数从小到大的顺序为
,
,
,
,
,
.
已知函数.
(1)求函数的极值;
(2)定义:若函数在区间
上的取值范围为
,则称区间
为函数
的“域同区间”.试问函数
在
上是否存在“域同区间”?若存在,求出所有符合条件的“域同区间”;若不存在,请说明理由.
正确答案
(1),
;(2)不存在,详见解析.
试题分析:(1)先求出函数的定义域与导数,求出极值点后,利用图表法确定函数
的单调性,从而确定函数
的极大值与极小值;(2)结合(1)中的结论可知,函数
在区间
上单调递增,根据定义得到
,
,问题转化为求方程
在区间
上的实数根,若方程的根的个数小于
,则不存在“域同区间”;若上述方程的根的个数不少于
,则存在“域同区间”,并要求求出相应的根,从而确定相应的“域同区间”.
试题解析:(1),定义域为
,
且,
令,解得
或
,列表如下:
故函数在
处取得极大值,即
,
函数在
处取得极小值,即
;
(2)由(1)知,函数在区间
上单调递增,
假设函数在区间
上存在“域同区间”
,则有
,
,
则方程在区间
上至少有两个不同的实数根,
构造新函数,定义域为
,
,令
,解得
,
,
当时,
;当
时,
,
故函数在区间
上单调递减,在区间
上单调递增,
因为,
,
,故函数
在区间
上存在唯一零点,
即方程在区间
上只存在唯一实数根,
故函数在区间
上不存在“域同区间”.
(本小题满分13分)已知函数(x>0)在x = 1处
取得极值–3–c,其中a,b,c为常数。
(1)试确定a,b的值;(6分)
(2)讨论函数f(x)的单调区间;(4分)
(3)若对任意x>0,不等式恒成立,求c的取值范围。(3分)
正确答案
解:(I)由题意知,因此
,从而
.
又对求导得
.
由题意,因此
,解得
.
(II)由(I)知(
),令
,解得
.
当时,
,此时
为减函数;
当时,
,此时
为增函数.
因此的单调递减区间为
,而
的单调递增区间为
.
(III)由(II)知,在
处取得极小值
,此极小值也是最小值,
要使(
)恒成立,只需
.
即,从而
,解得
或
.
所以的取值范围为
.
解:(I)由题意知,因此
,从而
.
又对求导得
.
由题意,因此
,解得
.
(II)由(I)知(
),令
,解得
.
当时,
,此时
为减函数;
当时,
,此时
为增函数.
因此的单调递减区间为
,而
的单调递增区间为
.
(III)由(II)知,在
处取得极小值
,此极小值也是最小值,
要使(
)恒成立,只需
.
即,从而
,解得
或
.
所以的取值范围为
.
求下列函数的导函数:
(1)y=2x+lnx
(2)y=2xcosx
(3)y=-2x.
正确答案
(1)由y=2x+lnx,则y′=(2x+lnx)′=2+;
(2)由y=2xcosx,则y′=(2xcosx)′=2cosx-2xsinx;
(3)由3)y=-2x,则y′=(
-2x)′=
-2xln2=
-2xln2.
求下列函数的导数:
(1)f(x)=(3x2+1)(2-x)
(2)f(x)=x2ln(2x)
(3)f(x)=ln(2x-1)3.
正确答案
(1)f′(x)=6x(2-x)+(3x2+1)×(-1)=-9x2+12x-1;
(2)f′(x)=2xln(2x)+x2×=x(2ln2x+1);
(3)∵f(x)=3ln(2x-1),∴f′(x)=.
设函数.
(1)当时,求函数
的最小值;
(2)证明:对,都有
;
正确答案
(1)在
时取得最小值,即
.
(2)
(1)时,
,(
),
则.令
,得
.
当时,
,
在
是减函数,
当时,
,
在
是增函数,
所以 在
时取得最小值,即
. (6分)
(2)因为 ,所以
.
所以当时,函数
有最小值.
x1,x2∈R+,不妨设
,则
. (13分)
设函数
(1)若关于x的不等式在
有实数解,求实数m的取值范围;
(2)设,若关于x的方程
至少有一个解,求p的最小值.
(3)证明不等式:
正确答案
(1)(2)p的最小值为0(3)见解析
试题分析:
(1)存在性问题,只需要即可,再利用导数法求解f(x)的最大值(即求导,求单调性,求极值9与端点值比较得出最值).
(2) p的最小值为函数g(x)的最小值,利用导数求函数的最小值即可(即求导,求单调性,求极值9与端点值比较得出最值).
(3)利用第二问结果可以得到与不等式有关的恒等式.令
.把n=1,2,3,,得n个不等式左右相加,左边利用对数除法公式展开即可用裂项求和法得到不等式的左边,即证得原式
试题解析:
(1)依题意得
,而函数
的定义域为
∴在
上为减函数,在
上为增函数,则
在
上为增函数
,即实数m的取值范围为
4分
(2) 则
显然,函数在
上为减函数,在
上为增函数,则函数
的最小值为
所以,要使方程至少有一个解,则
,即p的最小值为0 8分
(3)由(2)可知: 在
上恒成立
所以,当且仅当x=0时等号成立
令,则
代入上面不等式得:
即, 即
所以,,
,
,,
将以上n个等式相加即可得到: 12分
已知函数,
,其中
.
(Ⅰ)求的极值;
(Ⅱ)若存在区间,使
和
在区间
上具有相同的单调性,求
的取值范围.
正确答案
(Ⅰ)极小值为;没有极大值(Ⅱ)
(Ⅰ)解:的定义域为
,………………1分
且 . ………………2分
① 当时,
,故
在
上单调递减.
从而没有极大值,也没有极小值. ………………3分
② 当时,令
,得
.
和
的情况如下:
故的单调减区间为
;单调增区间为
.
从而的极小值为
;没有极大值.………………5分
(Ⅱ)解:的定义域为
,且
.………………6分
③ 当时,显然
,从而
在
上单调递增.
由(Ⅰ)得,此时在
上单调递增,符合题意. ………………8分
④ 当时,
在
上单调递增,
在
上单调递减,不合题意.……9分
⑤ 当时,令
,得
.
和
的情况如下表:
当时,
,此时
在
上单调递增,由于
在
上单调递减,不合题意. ………………11分
当时,
,此时
在
上单调递减,由于
在
上单调递减,符合题意.
综上,的取值范围是
. ………………13
扫码查看完整答案与解析