- 导数的计算
- 共3632题
求下列各函数的导数.
(1)y=x2+-
;
(2)y=xcos(2x).
正确答案
(1)y′=2x--
;
(2)y′=cos(2x)+x[cos(2x)]′=cos(2x)-2xsin(2x).
函数f(x)=x4-2ax2,g(x)=1.
(1)求证:函数f(x)与g(x)的图象恒有公共点;
(2)当x∈(0,1]时,若函数f(x)图象上任一点处切线斜率均小于1,求实数a的取值范围;
(3)当x∈[0,1]时,关于x的不等式|f′(x)|>g(x)的解集为空集,求所有满足条件的实数a的值.
正确答案
(1)设h(x)=f(x)-g(x)
即证函数h(x)与x轴有交点,
即证方程x4-2ax2-1=0有实根,设t=x2
即证方程t2-2at-1=0有非负实数根,
而△=4a2+4>0,t1t2=-1<0
∴方程t4-2at-1=0恒有正根
∴f(x)与g(x)图象恒有公共点(4分)
(2)f′(x)=4x3-4ax
∵当0<x≤1时4xa>4x3-1恒成立
即a>x2-,设y=x2-
,
则y′=2x+>0,
∴y=x2-在(0,1]上单调递增,
∴a>1-=
∴a的取值范围为(,+∞)(8分)
(3)由题设知当x∈[0,1]时,|4x3-4ax|≤1恒成立
记F(x)=4x3-4ax
若a≤0则F(1)=4(1-a)≥4不满足条件
故a>0而F′(x)=12x2-4a=12(x-)(x+
)
①当<1时,即0<a<3时,F(x)在[0,
]上递减,在[
]上递增,
于是
∴,∴
,∴a=
②当≥1时,即a≥3时,F(x)在[0,1]上递减,
于是矛盾
综上所述:a=(14分)
求下列函数的导数.
(1)y=2xsin(2x-5);(2)f(x)=ln.
正确答案
(1)y'=(2x)'sin(2x-5)+2x[sin(2x-5)]′
=2sin(2x-5)+2x(2x-5)′cos(2x-5)
=2sin(2x-5)+4xcos(2x-5)
(2)f'(x)=(
)′
=.
(x2+1)-12(x2+1)′
=.2x
=.
已知函数,
,
为自然对数的底数.
(I)求函数的极值;
(2)若方程有两个不同的实数根,试求实数
的取值范围;
正确答案
(I)极大值,极小值
;(2)
。
试题分析:(I)利用导函数求解单调区间,根据单调区间求解极大极小值。先减后增,极小值;先增后减,极大值。(2)结合(I),并考虑与
两个方向图像的变化,数形结合即可得解。
试题解析: 2分
令,解得
或
,列表如下 4分
由表可得当时,函数
有极大值
;
当时,函数
有极小值
; 8分
(2)由(1)及当,
;
,
大致图像为如下图(大致即可)问题“方程
有两个不同的实数根”转化为函数
的图像与
的图像有两个不同的交点, 10分
故实数的取值范围为
. 13分
(14分)(2011•福建)已知a,b为常数,且a≠0,函数f(x)=﹣ax+b+axlnx,f(e)=2(e=2.71828…是自然对数的底数).
(I)求实数b的值;
(II)求函数f(x)的单调区间;
(III)当a=1时,是否同时存在实数m和M(m<M),使得对每一个t∈[m,M],直线y=t与曲线y=f(x)(x∈[,e])都有公共点?若存在,求出最小的实数m和最大的实数M;若不存在,说明理由.
正确答案
(I)b=2
(II)当a>0时,函数f(x)的单调递增区间为(1,+∞),单调递减区间为(0,1);
当a<0时,函数f(x)的单调递增区间为(0,1),单调递减区间为(1,+∞);
(III)见解析
试题分析:(I)把x=e代入函数f(x)=﹣ax+b+axlnx,解方程即可求得实数b的值;
(II)求导,并判断导数的符号,确定函数的单调区间;
(III)假设存在实数m和M(m<M),使得对每一个t∈[m,M],直线y=t与曲线y=f(x)(x∈[,e])都有公共点,转化为利用导数求函数y=f(x)在区间[
,e]上的值域.
解:(I)由f(e)=2,代入f(x)=﹣ax+b+axlnx,
得b=2;
(II)由(I)可得f(x)=﹣ax+2+axlnx,函数f(x)的定义域为(0,+∞),
从而f′(x)=alnx,
∵a≠0,故
①当a>0时,由f′(x)>0得x>1,由f′(x)<0得0<x<1;
②当a<0时,由f′(x)>0得0<x<1,由f′(x)<0得x>1;
综上,当a>0时,函数f(x)的单调递增区间为(1,+∞),单调递减区间为(0,1);
当a<0时,函数f(x)的单调递增区间为(0,1),单调递减区间为(1,+∞);
(III)当a=1时,f(x)=﹣x+2+xlnx,f′(x)=lnx,
由(II)可得,当x∈(,e),f(x),f′(x)变化情况如下表:
又f()=2﹣
<2,
所以y=f(x)在[,e]上的值域为[1,2],
据此可得,若,则对每一个t∈[m,M],直线y=t与曲线y=f(x)(x∈[
,e])都有公共点;
并且对每一个t∈(﹣∞,m)∪(M,+∞),直线y=t与曲线y=f(x)(x∈[,e])都没有公共点;
综上当a=1时,存在最小实数m=1和最大的实数M=2(m<M),使得对每一个t∈[m,M],直线y=t与曲线y=f(x)(x∈[,e])都有公共点.
点评:此题是个难题.主要考查函数、导数等基础知识,考查推理论证能力和抽象概括能力、运算求解能力,考查函数与方程思想,数形结合思想,化归和转化思想,分类与整合思想.其中问题(III)是一个开放性问题,考查了同学们观察、推理以及创造性地分析问题、解决问题的能力.
(本小题满分14分)
已知函数的减区间是
.
⑴试求、
的值;
⑵求过点且与曲线
相切的切线方程;
⑶过点是否存在与曲线
相切的3条切线,若存在,求实数t的取值范围;若不存在,请说明理由.
正确答案
解:⑴由题意知:的解集为
,
所以,-2和2为方程的根……2分
由韦达定理知,即m=1,n=0.……4分
⑵∵,∴
,∵
当A为切点时,切线的斜率,
∴切线为,
即; ……6分
当A不为切点时,设切点为,这时切线的斜率是
,
切线方程为,即
因为过点A(1,-11), ,∴
,
∴或
,而
为A点,即另一个切点为
,
∴,
切线方程为,即
………………8分
所以,过点的切线为
或
.…9分
⑶存在满足条件的三条切线.
设点是曲线
的切点,
则在P点处的切线的方程为 即
因为其过点A(1,t),所以,,
由于有三条切线,所以方程应有3个实根, ……………11分
设,只要使曲线有3个零点即可.
因为=0,∴
,
当时
,
在
和
上单增,
当时
,
在
上单减,
所以,为极大值点,
为极小值点.
所以要使曲线与x轴有3个交点,当且仅当即
,
解得 . ………14分
略
已知,
.
(1)若的单调减区间是
,求实数a的值;
(2)若对于定义域内的任意x恒成立,求实数a的取值范围;
(3)设有两个极值点
, 且
.若
恒成立,求m的最大值.
正确答案
(1) .(2)
(3)
试题分析:(1) 由题意得f(x)的导函数,然后利用单调区间判断即可;
(2) 由题意得,∴
.构造新函数
用单调区间判断即可;
(3) 由题意得,则
设
, 则
,
∴在
内是增函数, ∴
即
,
∴,所以m的最大值为
.
(1) 由题意得,则
要使的单调减区间是
则
,解得
;
另一方面当时
,
由解得
,即
的单调减区间是
.
综上所述. (4分)
(2)由题意得,∴
.
设,则
(6分)
∵在
上是增函数,且
时,
.
∴当时
;当
时
,∴
在
内是减函数,在
内是增函数.∴
∴
, 即
. (8分)
(3) 由题意得,则
∴方程有两个不相等的实根
,且
又∵,∴
,且
(10分)
设, 则
, (12分)
∴在
内是增函数, ∴
即
,
∴,所以m的最大值为
. (14分)
已知常数,函数
.
(1)讨论在区间
上的单调性;
(2)若存在两个极值点
,且
,求
的取值范围.
正确答案
(1)详见解析 (2)
试题分析:(1)首先对函数求导并化简得到导函数
,导函数的分母恒大于0,分子为含参的二次函数,故讨论分子的符号,确定导函数符号得到原函数的单调性,即分
和
得到导函数分子大于0和小于0的解集进而得到函数的单调性.
(2)利用第(1)可得到当时,导数等于0有两个根,根据题意即为两个极值点,首先导函数等于0的两个根必须在原函数
的可行域内,把
关于
的表达式带入
,得到关于
的不等式,然后利用导函数讨论
的取值范围使得
成立.即可解决该问题.
(1)对函数求导可得
,因为
,所以当
时,即
时,
恒成立,则函数
在
单调递增,当
时,
,则函数
在区间
单调递减,在
单调递增的.
(2)解:(1)对函数求导可得
,因为
,所以当
时,即
时,
恒成立,则函数
在
单调递增,当
时,
,则函数
在区间
单调递减,在
单调递增的.
(2)函数的定义域为
,由(1)可得当
时,
,则
,即
,则
为函数
的两个极值点,代入
可得
=
令,令
,由
知: 当
时,
, 当
时,
,
当时,
,对
求导可得
,所以函数
在
上单调递减,则
,即
不符合题意.
当时,
,对
求导可得
,所以函数
在
上单调递减,则
,即
恒成立,
综上的取值范围为
.
设函数f(x)=ax-,曲线y=f(x)在点(2,f(2))处的切线方程为7x-4y-12=0.
(1)求f(x)的解析式;
(2)证明:曲线y=f(x)上任一点处的切线与直线x=0和直线y=x所围成的三角形面积为定值,并求此定值.
正确答案
(1)f(x)=x-
(2)见解析
解:(1)方程7x-4y-12=0可化为y=x-3,
当x=2时,y=.
又f′(x)=a+,
于是,解得
故f(x)=x-.
(2)证明:设P(x0,y0)为曲线上任一点,由f′(x)=1+知,曲线在点P(x0,y0)处的切线方程为y-y0=(1+
)·(x-x0),即y-(x0-
)=(1+
)(x-x0).
令x=0得,y=-,从而得切线与直线x=0,交点坐标为(0,-
).
令y=x,得y=x=2x0,从而得切线与直线y=x的交点坐标为(2x0,2x0).
所以点P(x0,y0)处的切线与直线x=0,y=x所围成的三角形面积为|-
||2x0|=6.
曲线y=f(x)上任一点处的切线与直线x=0和直线y=x所围成的三角形面积为定值,此定值为6.
设函数.
(1)当时,求函数
在
上的最大值和最小值;
(2)若在
上为增函数,求正数
的取值范围.
正确答案
(1)最小值为,最大值为
;(2)
.
试题分析:(1)当时,
,其导函数
,易得当
时,
,即函数
在区间
上单调递增,又函数
是偶函数,所以函数
在
上单调递减,
在
上的最小值为
,最大值为
;
(2)由题得:在
上恒成立,易证
,若
时,则
,所以
;若
时,易证此时不成立.
(1)当时,
,
,
令,则
恒成立,
∴为增函数,
故当时,
∴当时,
,∴
在
上为增函数,
又为偶函数,
在
上为减函数,
∴在
上的最小值为
,最大值为
.
(2)由题意,在
上恒成立.
(ⅰ)当时,对
,恒有
,此时
,函数
在
上为增函数,满足题意;
(ⅱ)当时,令
,
,由
得
,
一定,使得
,且当
时,
,
在
上单调递减,此时
,即
,所以
在
为减函数,这与
在
为增函数矛盾.
综上所述:.
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