- 导数的计算
- 共3632题
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)当时,求函数
的最小值
正确答案
(1) ;(2)
在
内单调递减,
内单调递增;
(3)
试题分析:(1)写出函数的解析式,求导得斜率,求切点,进而得直线方程,注意解析式的取舍(时);(2)函数为分段函数,分段判单调性,求出函数的单调区间;(3)分
和
两种情况进行分析,在第二种情况下要对
与区间
进行比较,又分三种情况进行判断单调性,求最小值
试题解析:(1)当时,
,令
得
,
所以切点为,切线斜率为1,
所以曲线在
处的切线方程为:
(2)当时
当时,
,
在
内单调递减,
内单调递增;
当时,
恒成立,故
在
内单调递增;
综上,在
内单调递减,
内单调递增.
(3)①当时,
,
,
恒成立.
在
上增函数.
故当时,
② 当时,
,
(
)
ⅰ)当,即
时,
在
时为正数,所以函数
在
上为增函数,
故当时,
,且此时
ⅱ)当,即
时,
在
时为负数,在
时为正数,
所以在
上为减函数,在
为增函数
故当时,
,且此时
ⅲ)当,即
时,
在
时为负数,所以函数
在
上为减函数,
故当时,
综上所述,当时,函数
在
和
时的最小值都是
所以此时函数的最小值为
;当
时,函数
在
时的最小值为
,而
,
所以此时的最小值为
已知函数f(x)=(x+1)lnx-x+1
(I)求曲线在(1,f(1))处的切线方程;
(Ⅱ)若xf′(x)≤x2+ax+1,求a的取值范围;
(Ⅲ)证明:(x-1)f(x)≥0.
正确答案
(I)f′(x)=+lnx-1=
+lnx
所以f′(1)=1,所以切线方程y=x-1
(Ⅱ)xf′(x)≤x2+ax+1⇔1+xlnx≤x2+ax+1,
即:xlnx≤x2+ax,x>0,则有lnx≤x+a,
即要使a≥lnx-x成立.
令g(x)=lnx-x,那么g′(X)=-1=0⇒x=1,
可知当0<x<1时单调增,当x>1时单调减.
故g(x)=lnx-x 在x=1 处取最大值为gmax=-1,
那么要使得a≥lnx-x 成立,则有a≥-1.
(Ⅲ)由(Ⅱ)可得:lnx-x≤-1,即lnx-x+1≤0
当0<x<1 时,f(x)=xlnx+lnx-x+1<0,
当x≥1时,f(x)=xlnx+lnx-x+1
=lnx+(xlnx-x+1)
=lnx+x(lnx+-1)
=lnx-x(ln-
+1)
≥0.
∴f(x)=xlnx+lnx-x+1=lnx+(xlnx-x+1)≥0
综上所述,(x-1)f(x)≥0
设函数f(x)的导函数为f′(x),若f(x)=ax3-ax2+[-1]x,a∈R.
(1)a表示f′(1);
(II)若函数f(x)f在R上存在极值,求a的范围.
正确答案
(I)f′(x)=3ax2-2ax+-1,
把x=1代入上式得f′(1)=a+-1,
所以f′(1)=2a-2;
(II)由(1)可知:f′(x)=3ax2-2ax+a-2,
a=0时,f′(x)=-2<0,所以f(x)在R上单调递减,无极值;
当a≠0时,若函数f(x)f在R上存在极值,则f′(x)=0必须有两个相异根.
故△>0,即4a2-4×3a×(a-2)>0,
即4a2-12a(a-2)>0,
解得0<a<3.
已知函数f(x)=,求导函数f'(x),并确定f(x)的单调区间.
正确答案
f′(x)==
=-
.
令f'(x)=0,得x=b-1.
当b-1<1,即b<2时,f'(x)的变化情况如下表:
当b-1>1,即b>2时,f'(x)的变化情况如下表:
所以,当b<2时,函数f(x)在(-∞,b-1)上单调递减,在(b-1,1)上单调递增,
在(1,+∞)上单调递减.
当b>2时,函数f(x)在(-∞,1)上单调递减,在(1,b-1)上单调递增,在(b-1,+∞)上单调递减.
当b-1=1,即b=2时,f(x)=-,所以函数f(x)在(-∞,1)上单调递减,在(1,+∞)上单调递减.
设函数f(x)=ex-ax-2.
(1)求f(x)的单调区间;
(2)若a=1,k为整数,且当x>0时,(x-k)f′(x)+x+1>0,求k的最大值.
正确答案
(1)f(x)在(-∞,ln a)上单调递减,在(ln a,+∞)上单调递增.
(2)2
(1)f(x)的定义域为(-∞,+∞),f′(x)=ex-a.
若a≤0,则f′(x)>0,所以f(x)在(-∞,+∞)上单调递增.
若a>0,则当x∈(-∞,ln a)时,f′(x)<0;
当x∈(ln a,+∞)时,f′(x)>0.
所以,f(x)在(-∞,ln a)上单调递减,在(ln a,+∞)上单调递增.
(2)由于a=1时,(x-k)f′(x)+x+1=(x-k)(ex-1)+x+1.
故当x>0时,(x-k)f′(x)+x+1>0等价于
k<+x(x>0) ①
令g(x)=+x,则g′(x)=
+1=
.
由(1)知,函数h(x)=ex-x-2在(0,+∞)上单调递增,
又h(1)=e-3<0,h(2)=e2-4>0.
所以h(x)在(0,+∞)上存在唯一零点.
故g′(x)在(0,+∞)上存在唯一零点.
设此零点为α,则α∈(1,2).
当x∈(0,α)时,g′(x)<0;当x∈(α,+∞)时,g′(x)>0,
所以g(x)在(0,+∞)上的最小值为g(α).
又由g′(α)=0,得eα=α+2, 所以g(α)=α+1∈(2,3).
由于①式等价于k
故整数k的最大值为2.
已知函数.
(1)求的最小值;
(2)当函数自变量的取值区间与对应函数值的取值区间相同时,这样的区间称为函数的保值区间.设,试问函数
在
上是否存在保值区间?若存在,请求出一个保值区间;若不存在,请说明理由.
正确答案
(1)在
处取得最小值
.
(2)函数在
上不存在保值区间,证明见解析.
试题分析:(1)求导数,解得函数的减区间
;
解,得函数的增区间
.
确定在
处取得最小值
.
也可以通过“求导数、求驻点、研究函数的单调区间、确定极值(最值)” .
(2)函数在
上不存在保值区间.
函数存在保值区间即函数存在自变量的取值区间与对应函数值的取值区间相同.因此,可以假设函数存在保值区间
,研究对应函数值的取值区间.在研究函数值取值区间过程中,要么得到肯定结论,要么得到矛盾结果.本题通过求导数:
,明确
时,
,得到所以
为增函数,因此
转化得到方程有两个大于
的相异实根,构造函数
后知其为单调函数,推出矛盾,作出结论.
试题解析:
(1)求导数,得.
令,解得
. 2分
当时,
,所以
在
上是减函数;
当时,
,所以
在
上是增函数.
故在
处取得最小值
. 6分
(2)函数在
上不存在保值区间,证明如下:
假设函数存在保值区间
,
由得:
因时,
,所以
为增函数,所以
即方程有两个大于
的相异实根 9分
设
因,
,所以
在
上单增
所以在区间
上至多有一个零点 12分
这与方程有两个大于
的相异实根矛盾
所以假设不成立,即函数在
上不存在保值区间. 13分
已知函数;
(1)若>0,试判断f(x)在定义域内的单调性;
(2)若f(x)在[1,e]上的最小值为,求
的值;
(3)若f(x)<x2在(1,上恒成立,求a的取值范围.
正确答案
(1)单调递增函数;(2);(3)
试题分析:(1)首先确定函数的定义域是,再求导数
=
,依题设中的条件判断
的符号,从而得到
在定义域内的单调性;
(2)由于=
=
,根据参数
对导数的取值的影响,恰当地对其分类讨论,根据
在
上的单调性,求出含参数
的最小值表达式,列方程求
的值, 并注意检查其合理性;
(3)由于
令,则可将原问题转化为求函数
的最大值问题,可借助导数进行探究.
试题解析:.解:(1)由题意f(x)的定义域为(0,+∞),且f'(x)=…(2分)
∵a>0,
∴f'(x)>0,
故f(x)在(0,+∞)上是单调递增函数 …(4分)
(2)由(1)可知,f′(x)=.
(1)若a≥﹣1,则x+a≥0,即f′(x)≥0在[1,e]上恒成立,此时f(x)在[1,e]上为增函数,
∴[f(x)]m1n=f(1)=﹣a=,
∴a=﹣(舍去) …(5分)
(2)若a≤﹣e,则x+a≤0,即f′(x)≤0在[1,e]上恒成立,此时f(x)在[1,e]上为减函数,
∴[f(x)]m1n=f(e)=1﹣(舍去)…(6分)
(3)若﹣e<a<﹣1,令f'(x)=0得x=﹣a,当1<x<﹣a时,f'(x)<0,
∴f(x)在(1,﹣a)上为减函数,f(x)在(﹣a,e)上为增函数,
∴[f(x)]m1n=f(﹣a)=ln(﹣a)+1=
∴[f(x)]m1n=f(﹣a)=ln(﹣a)+1=
∴a=﹣.…(8分)
(3)
又 9分
令
时,
在
上是减函数 10分
即在
上也是减函数,
所以,当时,
在
上恒成立
所以. 12分
已知a>0,函数f(x)=ax2-ln x.
(1)求f(x)的单调区间;
(2)当a=时,证明:方程f(x)=f
在区间(2,+∞)上有唯一解.
正确答案
(1)单调递减区间为,单调递增区间为
(2)见解析
(1)函数f(x)的定义域为(0,+∞),f′(x)=2ax-=
.
∵a>0,令f′(x)>0得x>;令f′(x)<0,得0
,
∴函数f(x)的单调递减区间为,单调递增区间为
.
(2)证明:当a=时,f(x)=
x2-ln x,由(1)知f(x)的单调递减区间为(0,2),单调递增区间为(2,+∞),
令g(x)=f(x)-f ,则g(x)在区间(2,+∞)单调递增且g(2)=f(2)-f
<0,g(e2)=
-2-
+ln
>0,
故方程f(x)=f 在区间(2,+∞)上有唯一解.
已知函数f(x)=x3+ax2+bx(a,b∈R).
(1)当a=1时,求函数f(x)的单调区间;
(2)若f(1)=,且函数f(x)在
上不存在极值点,求a的取值范围.
正确答案
(1)当b≥1时,f(x)的增区间为(-∞,+∞);当b<1时,f(x)的增区间为(-∞,-1-),(-1+
,+∞);减区间为(-1-
,-1+
).(2)(-∞,0]
(1)当a=1时,f′(x)=x2+2x+b.
①若Δ=4-4b≤0,即b≥1时,f′(x)≥0,
所以f(x)为(-∞,+∞)上为增函数,所以f(x)的增区间为(-∞,+∞);
②若Δ=4-4b>0,即b<1时,f′(x)=(x+1+)(x+1-
),
所以f(x)在(-∞,-1-),(-1+
,+∞)上为增函数,f(x)在(-1-
,-1+
)上为减函数.
所以f(x)的增区间为(-∞,-1-),(-1+
,+∞),减区间为(-1-
,-1+
).
综上,当b≥1时,f(x)的增区间为(-∞,+∞);当b<1时,f(x)的增区间为(-∞,-1-),(-1+
,+∞);减区间为(-1-
,-1+
).
(2)由f(1)=,得b=-a,
即f(x)=x3+ax2-ax,f′(x)=x2+2ax-a.
令f′(x)=0,即x2+2ax-a=0,变形得(1-2x)a=x2,
因为x∈,所以a=
.
令1-2x=t,则t∈(0,1),=
.
因为h(t)=t+-2在t∈(0,1)上单调递减,故h(t)∈(0,+∞).
由y=f(x)在上不存在极值点,得a=
在
上无解,所以,a∈(-∞,0].
综上,a的取值范围为(-∞,0]
已知函数,(
).
(1)若有最值,求实数
的取值范围;
(2)当时,若存在
、
,使得曲线
在
与
处的切线互相平行,求证:
.
正确答案
(1);(2)证明过程详见解析.
试题分析:本题主要考查导数的计算、利用导数求曲线的切线方程、利用导数求函数的最值、基本不等式等基础知识,考查分类讨论思想和转化思想,考查学生的计算能力、转化能力和逻辑推理能力.第一问,先对求导,再讨论
方程的判别式,第一种情况
,第二种情况
且
,第三种情况
且
,数形结合判断函数
在定义域
上是否有最值;第二问,由于
在
与
处的切线互相平行,所以2个切线的斜率相等,得到关系式,利用基本不等式和不等式的性质证明结论.
试题解析:(1),
由知,
①当时,
,
在
上递增,无最值;
②当时,
的两根均非正,因此,
在
上递增,无最值;
③当时,
有一正根
,
在
上递减,在
上递增;此时,
有最小值;
所以,实数的范围为
. 7分
(2)证明:依题意:,
由于,且
,则有
. 12分
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