- 导数的计算
- 共3632题
(I)证明当
(II)若不等式取值范围.
正确答案
(I)见解析(II)
(I)令,
即
为增函数,
即
为减函数,
故,
为减函数,
(II)
下面证明,
综上
直接移项构造函数,比较容易想到,但是求出导函数后又变得无从下手,这时候需要二次求导分析来解决。两种解法各有特点。第二问主要是在第一问的基础上利用不等式进行适当的放缩,转化为另一个函数进行分析解答。
【考点定位】本题考查函数与导数,导数与不等式的综合应用。
设函数在
上的最大值为
(
).
(1)求数列的通项公式;
(2)求证:对任何正整数n (n≥2),都有成立;
(3)设数列的前n项和为Sn,求证:对任意正整数n,都有
成立.
正确答案
(1);(2)详见解析;(3)详见解析.
试题分析:(1)先求得,令
,得
或
,因为要考虑根与定义域
的位置关系,故需讨论n的取值.当
时,
,此时
,函数单调递减;当
时,
,将定义域分段,并考虑导函数符号,划分单调区间,判断函数大致图象,进而求最大值,从而求得
;(2)由(1)得
,将所求证不等式等价变形为,
,再利用二项式定理证明;(3)由(2)得,
,再将不等式放缩为可求和的数列问题处理.
(1)
,
当时,由
知
或
,
当时,则
,
时,
,
在
上单调递减,
所以
当时,
,
时,
,
时,
,
∴在
处取得最大值,即
,
综上所述,.
(2)当时,要证
,只需证明
∵
∴,所以,当
时,都有
成立.
(3)当时,结论显然成立;
当时,由(II)知
.
所以,对任意正整数,都有
成立. 13分
设f(x)=,其中a为正实数.
(1)当a=时,求f(x)的极值点.
(2)若f(x)为[,
]上的单调函数,求a的取值范围.
(本小题13分)己知函数。
(1)试探究函数的零点个数;
(2)若的图象与
轴交于
两点,
中点为
,设函数
的导函数为
, 求证:
。
正确答案
(1)时,
有2个零点;
时,
有1个零点;
时
没有零点;(2)证明详见解析.
试题分析:(1)先求导,求出极值点,然后分类求出函数的零点个数.(2)首先用函数的零根
表示出a,
,即
,
=
,然后代入
中,整理得
,设
,则
,
,通过导数求
的值域大于0即可得证.
试题解析:(1),则x=
是极大值点,函数
极大值
,(0,
)是单调增区间,(
,+
)是单调减区间;(1)当
,即
时,
有2个零点;(2)当
,即
时,
有1个零点;(3)当
,即
时
没有零点;
(2)由得
=,令
,设
,
则,又
,
,
即,又
,
。
已知函数.
(I)当时,求
的单调区间
(Ⅱ)若不等式有解,求实数m的取值菹围;
(Ⅲ)定义:对于函数和
在其公共定义域内的任意实数
,称
的值为两函数在
处的差值。证明:当
时,函数
和
在其公共定义域内的所有差值都大干2。
正确答案
(I) a=0时,f(x)在(0,+)上单调递增;当a<0时,f(x)在
上单调递增;f(x)在
上单调递减.(Ⅱ) m<0.(Ⅲ)证明详见解析.
试题分析:(I)首先求出原函数的导数,然后分类求出>0或
<0的解集,最后根据导数的性质,得出结论即可.(Ⅱ)由已知可知
有解,构造函数
,求导
,利用基本不等式判断导数的符号,确定函数
的单调性,求出最大值即可.(Ⅲ) 首先确定公共定义域(0,+
),
,然后构造函数
和
利用导函数的性质求出它们的单调性,极值点和极值,即可确定最值,求得
.
试题解析:(I)f(x)的定义域是(0,+),
.
1.当a=0时,>0,所以f(x)在(0,+
)上单调递增;
2.当a<0时,由=0,解得
,则
时,
>0,所以f(x)在
上单调递增;
时,
<0,所以f(x)在
上单调递减.
综上所述,a=0时,f(x)在(0,+)上单调递增;当a<0时,f(x)在
上单调递增;f(x)在
上单调递减.
(Ⅱ) 由题意有解,即
有解,
因此只需有解即可.
设
,则
因为,且
时,
.
所以<0,即
<0,
故h(x)在单调递减,
所以h(x)
(Ⅲ)当a=0时,,f(x)与g(x)的公共定义域为
,
,
设,则
,
在
上单调递增,所以
.
又设则
当时,
,
单调递增;
当时,
,
单调递减;
所以x=1为函数的极大值点,即
,故
.
即公共定义域内任一点差值都大于2.
(本小题满分13分)已知函数
(I)求函数的单调区间;
(II)若,在(1,2)上为单调递
减函数。求实数a的范围。
正确答案
(1)函数的定义域为
————1分
令 解得:
————4分
时,
。此时函数单调递减。
时,
。此时函数单调递增。 ————6分
(2)
由题意可知, 时,
恒成立。 ————9分
即
由(1)可知, ————11分
由可得
即 ————13分
略
已知函数f(x)=ln(1+x)-ax的图象在x=1处的切线与直线x+2y-1=0平行.
(Ⅰ)求实数a的值;
(Ⅱ)若方程f (x)=(m-3x)在[2,4]上有两个不相等的实数根,求实数m的取值范围;(参考数据:e=2.71 828…)
(Ⅲ)设常数p≥1,数列{an}满足an+1=an+ln(p-an)(n∈N*),a1=lnp,求证:an+1≥an.
正确答案
(I)∵f′(x)=-a,
∴f′(1)=-a.
由题知-a=-
,
解得a=1.(3分)
(II)由(I)有f(x)=ln(1+x)-x,
∴原方程可整理为4ln(1+x)-x=m.
令g(x)=4ln(1+x)-x,得g′(x)=-1=
,
∴当3<x≤4时g'(x)<0,当2≤x<3时g'(x)>0,g'(3)=0,
即g(x)在[2,3]上是增函数,在[3,4]上是减函数,
∴在x=3时g(x)有最大值4ln4-3.(6分)
∵g(2)=4ln3-2,g(4)=4ln5-4,
∴g(2)-g(4)=4ln+2=2(2ln
+1)=2ln
.
由9e≈24.46<25,于是2ln<0.
∴g(2)<g(4).
∴m的取值范围为[4ln5-4,4ln4-3).(9分)
(III)由f(x)=ln(1+x)-x(x>-1)有f′(x)=-1=-
,
显然f'(0)=0,当x∈(0,+∞)时,f'(x)<0,当x∈(-1,0)时,f'(x)>0,
∴f(x)在(-1,0)上是增函数,在[0,+∞)上是减函数.
∴f(x)在(-1,+∞)上有最大值f(0),而f(0)=0,
∴当x∈(-1,+∞)时,f(x)≤0,因此ln(1+x)≤x.(*)(11分)
由已知有p>an,即p-an>0,所以p-an-1>-1.
∵an+1-an=ln(p-an)=ln(1+p-1-an),
∴由(*)中结论可得an+1-an≤p-1-an,即an+1≤p-1(n∈N*).
∴当n≥2时,an+1-an=ln(p-an)≥ln[p-(p-1)]=0,即an+1≥an.
当n=1,a2=a1+ln(p-lnp),
∵lnp=ln(1+p-1)≤p-1,
∴a2≥a1+ln[p-(p-1)]=a1,结论成立.
∴对n∈N*,an+1≥an.(14分)
对于三次函数f(x)=ax3+bx2+cx+d(a≠0).
定义:(1)设f''(x)是函数y=f(x)的导数y=f'(x)的导数,若方程f''(x)=0有实数解x0,则称点(x0,f(x0))为函数y=f(x)的“拐点”;
定义:(2)设x0为常数,若定义在R上的函数y=f(x)对于定义域内的一切实数x,都有f(x0+x)+f(x0-x)=2f(x0)成立,则函数y=f(x)的图象关于点(x0,f(x0))对称.
已知f(x)=x3-3x2+2x+2,请回答下列问题:
(1)求函数f(x)的“拐点”A的坐标
(2)检验函数f(x)的图象是否关于“拐点”A对称,对于任意的三次函数写出一个有关“拐点”的结论(不必证明)
(3)写出一个三次函数G(x),使得它的“拐点”是(-1,3)(不要过程)
正确答案
(1)依题意,得:f'(x)=3x2-6x+2,∴f''(x)=6x-6.…(2分)
由f''(x)=0,即6x-6=0.∴x=1,又 f(1)=2,
∴f(x)=x3-3x2+2x+2的“拐点”坐标是(1,2).…(4分)
(2)由(1)知“拐点”坐标是(1,2).
f(1+x)+f(1-x)=(1+x)3-3(1+x)2+2(1+x)+2+(1-x)3-3(1-x)2+2(1-x)+2=2+6x2-6-6x2+4+4=4=2f(1),
由定义(2)知:f(x)=x3-3x2+2x+2关于点(1,2)对称.…(8分)
一般地,三次函数f(x)=ax3+bx2+cx+d(a≠0)的“拐点”是(-,f(-
)),它就是f(x)的对称中心.…(10分)
(或者:任何一个三次函数都有拐点;任何一个三次函数都有对称中心;任何一个三次函数平移后可以是奇函数…)都可以给分
(3)G(x)=a(x+1)3+b(x+1)+3(a≠0)或写出一个具体的函数,
如G(x)=x3+3x2+3x+4或G(x)=x3+3x2-x.…(12分)
某水产养殖场拟造一个无盖的长方体水产养殖网箱,为了避免混养,箱中要安装一些筛网,其平面图如下,如果网箱四周网衣(图中实线部分)建造单价为每米56元,筛网(图中虚线部分)的建造单价为每米48元,网箱底面面积为160平方米,建造单价为每平方米50元,网衣及筛网的厚度忽略不计.
(1)把建造网箱的总造价y(元)表示为网箱的长x(米)的函数,并求出最低造价;
(2)若要求网箱的长不超过15米,宽不超过12米,则当网箱的长和宽各为多少米时,可使总造价最低?(结果精确到0.01米)
正确答案
(1),最低为13120元,(2)网箱长为15m,宽为10.67m时,可使总造价最低
试题分析:(1)建造网箱的总造价为网箱四周网衣建造总造价与筛网建造总造价之和. 网箱的长x,则 网箱的宽为,所以
.当
时,
,当且仅当
时取等号,此时
(2)因为网箱的长不超过15米,宽不超过12米,所以(1)中等号不成立.需从单调性上考虑最值. 因为
,所以
在
上单调递减,而
时,y最小,此时宽=
.
⑴网箱的宽为,
4分
当时,
,当且仅当
时取
此时
网箱的长为16m时,总造价最低为13120元 8分
⑵由题意 10分
此时,
在
上单调递减,而
时,y最小,此时宽=
.
网箱长为15m,宽为10.67m时,可使总造价最低 16分
已知函数,
(
).
(1)试讨论函数的单调性;
(2)设函数,
,当函数
有零点时,求实数
的最大值.
正确答案
(1)在区间上单调递增,在区间
上单调递减;(2)
试题分析:(1)先求导,再令导数等于0,讨论导数的符号,导数大于0得增区间,导数小于0得减区间。(2)时函数
有零点,说明存在
使
,故应先求导再判断函数
的单调性,用单调性求函数
的最值从而可得
的最大值。
试题解析:(1)令,得
.当
时,
;当
时,
,故函数
在区间
上单调递增,函数
在区间
上单调递减.
(2),
令,当
,
,所以
在
上为增函数,对于任意
,有
,即
,所以
在
上是增函数,
的最大值
,故函数
有零点时,实数
的最大值是
.
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