- 导数的计算
- 共3632题
设函数在两个极值点
,且
。
(Ⅰ)求满足的约束条件,并在下面的坐标平面内,画出满足这些条件的点
的区域;
(II)证明:
正确答案
(Ⅰ)
(II)证明见解析。
分析(I)这一问主要考查了二次函数根的分布及线性规划作可行域的能力。大部分考生有思路并能够得分。由题意知方程
有两个根
则有
故有
下图中阴影部分即是满足这些条件的点的区域。
(II)这一问考生不易得分,有一定的区分度。主要原因是含字母较多,不易找到突破口。此题主要利用消元的手段,消去目标中的
,(如果消
会较繁琐)再利用
的范围,并借助(I)中的约束条件得
进而求解,有较强的技巧性。
由题意有............①
又.....................②
消去可得
.
又,且
设函数f0(x)=x2•e-12x,记f0(x)的导函数f'0(x)=f1(x),f1(x)的导函数f'1(x)=f2(x),f2(x)的导函数f'2(x)=f3(x),…,fn-1(x)的导函数f'n-1(x)=fn(x),n=1,2,….
(1)求f3(0);
(2)用n表示fn(0);
(3)设Sn=f2(0)+f3(0)+…+fn+1(0),是否存在n∈N*使Sn最大?证明你的结论.
正确答案
(1)易得,f1(x)=(-x2+2x)e -12x,
f2(x)=(x2-2x+2)e -12x,
f3(x)=(-x2+
x-3)e -12x,
∴f3(0)=-3.
(2)不失一般性,设函数fn-1(x)=(an-1x2+bn-1x+cn-1)eλx,导函数为fn(x)=(anx2+bnx+cn)eλx,
其中n=1,2,…,常数λ≠0,a0=1,b0=c0=0.
对fn-1(x)求导得:fn-1′(x)=[λan-1x2+(2an-1+λbn-1]x+(bn-1+λcn-1)]eλx,
故由fn-1′(x)=fn(x)得:an=λan-1 ①,
bn=2an-1+λbn-1 ②,
cn=2bn-1+λcn-1 ③
由①得:an=λn,n∈N,
代入②得:bn=2λn+λbn-1,即=
+
,其中n=1,2,…,
故得:bn=2n•λn-2+λcn-1.
代入③得:cn=2nλn-2+λcn-1,即=
+
,其中n=1,2,…,
故得:cn=n(n-1)•λn-2,
因此fn(0)=cn=n(n-1)λn-2.
将λ=-代入得:fn(0)=n(n-1)(-
)n-2.其中n∈N.
(3)由(2)知fn+1(0)=n(n+1)(-)n-1,
当n=2k(k=1,2,…)时,S2k-S2k-1=f2k+1(0)=2k(2k+1)(-)2k-1<0,
∴S2k-S2k-1<0,S2k<S2k-1故当Sn最大时,n为奇数.
当n=2k+1(k≥2)时,S2k+1-S2k-1=f2k+2(0)+f2k+1(0)
又f2k+2(0)=(2k+1)(2k+2)(-)2k,f2k+1(0)=2k(2k+1)(-
1
2
)2k-1,
∴f2k+2(0)+f2k+1(0)=(2k+1)(2k+2)(-)2k+2k(2k+1)(-
1
2
)2k-1=(2k+1)(k-1)(-
1
2
)2k-1<0,
∴S2k+1<S2k-1,因此数列{S2k+1}是递减数列
又S1=f2(0),S3=f2(0)+f3(0)+f3(0)=2,
故当n=1或n=3时,Sn取最大值S1=S3=2.
求下列函数的导函数
(1)y=x2sinx; (2)y=.
正确答案
(1)y′=(x2sinx)′=2xsinx+x2cosx
(2)y′=(
ex+1
ex-1
)′==
计算(1)求积分值:(3x2+4x3)dx
(2)求函数y=+
的导数.
正确答案
(1)(3x2+4x3)dx=
3x2dx+
4x3dx=x3|
+x4|
=24.
(2)y=+
=
=
,
∴y′=()′=
=
.
已知函数f(x)=ex-ax-1(a>0,e为自然对数的底数).
(1)求函数f(x)的最小值;
(2)若f(x)≥0对任意的x∈R恒成立,求实数a的值;
(3)在(2)的条件下,证明:()n+(
)n+…+(
)n+(
)n<
(其中n∈N*).
正确答案
(1)由题意a>0,f′(x)=ex-a,
由f′(x)=ex-a=0得x=lna.
当x∈(-∞,lna)时,f′(x)<0;当x∈(lna,+∞)时,f′(x)>0.
∴f(x)在(-∞,lna)单调递减,在(lna,+∞)单调递增.
即f(x)在x=lna处取得极小值,且为最小值,其最小值为f(lna)=elna-alna-1=a-alna-1.(5分)
(2)f(x)≥0对任意的x∈R恒成立,即在x∈R上,f(x)min≥0.
由(1),设g(a)=a-alna-1,所以g(a)≥0.
由g′(a)=1-lna-1=-lna=0得a=1.
∴g(a)在区间(0,1)上单调递增,在区间(1,+∞)上单调递减,
∴g(a)在a=1处取得最大值,而g(1)=0.
因此g(a)≥0的解为a=1,∴a=1.(9分)
(3)证明:由(2)知,对任意实数x均有ex-x-1≥0,即1+x≤ex.
令x=-(n∈N*,k=0,1,2,3,…,n-1),则0<1-
≤e-kn.
∴(1-)n≤(e-kn)n=e-k.
∴()n+(
)n+…+(
)n+(
)n≤e-(n-1)+e-(n-2)+…+e-2+e-1+1
=<
=
.(14分)
设函数f(x)=ax+(a,b∈Z),曲线y=f(x)在点(2,1)处的切线与x轴平行.
(1)求f'(x);
(2)求f(x)的解析式.
正确答案
(1)∵f(x)=ax+(a,b∈Z),
∴f′(x)=(ax)′+()′
=a-×(x+b)′
=a-
(2)∵曲线y=f(x)在点(2,1)处的切线与x轴平行.
∴f(2)=1,f′(2)=0
∴
解得或
∵a,b∈Z,
∴
故 f(x)=x+.
已知函数为常数,e=2.71828…是自然对数的底数),曲线
在点
处的切线与x轴平行.
(1)求k的值,并求的单调区间;
(2)设,其中
为
的导函数.证明:对任意
.
正确答案
(1) ,
的单调递增区间是
,单调递减区间是
;(2)证明过程见试题解析.
试题分析:(1)利用在处的导数为0,可求k,进而再利用导函数求出
的单调区间;(2)由(1)易证不等式在
时成立,只需证
时,又
,易证
最大值为
,则对任意
.
(1),
由已知,,∴
.
由,
设,则
,即
在
上是减函数,
由知,当
时
,从而
,
当时
,从而
.
综上可知,的单调递增区间是
,单调递减区间是
.
(2)由(1)可知,当时,
≤0<1+
,故只需证明
在
时成立,
当时,
>1,且
,∴
,
设,
,则
,
当时,
,当
时,
,
所以当时,
取得最大值
,
所以,
综上,对任意
计算(1)求积分值:(3x2+4x3)dx
(2)求函数y=+
的导数.
正确答案
(1)(3x2+4x3)dx=
3x2dx+
4x3dx=x3|
+x4|
=24.
(2)y=+
=
=
,
∴y′=()′=
=
.
设函数,
,其中
为实数,若
在
上是单调减函数,且
在
上有最小值,求
的取值范围.
正确答案
a∈(e,+∞)
试题分析:分别利用导数求出单调区间与
在
上的最小值,与给定的
在
上是单调减函数,且
在
上有最小值相结合,得出关于
的关系式,可得
的取值范围.
解:令,
考虑到f(x)的定义域为(0,+∞),故a>0,进而解得x>a-1,即f(x)在(a-1,+∞)上是单调减函数,
同理,f(x)在(0,a-1)上是单调增函数.
由于f(x)在(1,+∞)上是单调减函数,故(1,+∞)(a-1,+∞),从而a-1≤1,即a≥1,
令g'(x)=ex-a=0,得.
当时,
;当x>
时,
.
又g(x)在(1,+∞)上有最小值,所以,
即a>e.综上,有a∈(e,+∞).
考点:利用导数求函数的单调区间与最值.
已知函数
(1)求函数的最大值;
(2)若,求
的取值范围.
(3)证明: +
(n
)
正确答案
(1)0;(2);(3)详见解析.
试题分析:(1)先求,再利用
判断函数
的单调性并求最值;
(2)思路一:由,分
,
,
三种情况研究函数
的单调性,判断
与
的关系,确定
的取值范围.
思路二:由,因为
,所以
令,
,显然
,知
为单调递减函数,
结合在
上恒成立,可知
在
恒成立,转化为
,从而求得
的取值范围.
(3)在中令
,得
时,
.将
代入上述不等式,再将得到的
个不等式相加可得结论.
解证:(1), 1分
当时,
;当
时,
;当
时,
;
所以函数在区间
上单调递增,在区间
上单调递减; 3分
故. 4分
(2)解法一:, 5分
当时,因为
时
,所以
时,
; 6分
当时,令
,
.
当时,
,
单调递减,且
,
故在
内存在唯一的零点
,使得对于
有
,
也即.所以,当
时
; 8分
当时,
时
,所以,当
时
9分
综上,知的取值范围是
. 10分
解法二:, 5分
令,
.
当时,
,所以
单调递减. 6分
若在内存在使
的区间
,
则在
上是增函数,
,与已知不符. 8分
故,
,此时
在
上是减函数,
成立.
由,
恒成立,而
,
则需的最大值
,即
,
,
所以的取值范围是
. 10分
(3)在(2)中令,得
时,
. 11分
将代入上述不等式,再将得到的
个不等式相加,得
. 14分
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