- 集合与函数的概念
- 共44150题
已知函数=
(
,
(1)当时,判断函数
在定义域上的单调性;
(2)若函数与
的图像有两个不同的交点
,求
的取值范围。
(3)设点和
(
是函数
图像上的两点,平行于
的切线以
为切点,求证
.
正确答案
(1)在上单调递减,在
上单调递增;(2)
;(3)证明见解析.
试题分析:
解题思路:(1)求导,利用导数的正负确定函数的单调区间;(2)构造函数,将图像的交点个数转化为函数的零点个数,通过函数的极值的正负求参数的值;(3)构造函数,利用放缩法合理转化.
规律总结:利用导数研究函数的单调性、极值、最值及与函数有关的综合题,都体现了导数的重要性;此类问题往往从求导入手,思路清晰;但综合性较强,需学生有较高的逻辑思维和运算能力.
试题解析:(1)记,则
的定义域为
.
当时,
,
在
上单调递减,在
上单调递增.
由得
,即
,
令,
;
当时,
,则
单调递增,且
;
当时,
,则
单调递减,且
,
所以在
处取到最大值
;
故要使与
有两个不同的交点,只需
.
(3)由已知:,所以
由,故
同理
综上所述得.
某房地产开发公司计划在一楼区内建造一个长方形公园ABCD,公园由长方形休闲区A1B1C1D1和环公园人行道(阴影部分)组成.已知休闲区A1B1C1D1的面积为4000m2,人行道的宽分别为4m和10m(如图所示).
(1)若设休闲区的长和宽的比,求公园ABCD所占面积S关于x的函数解析式;
(2)要使公园所占面积最小,休闲区A1B1C1D1的长和宽应如何设计?
正确答案
(1) (2) 要使公园所占面积最小,休闲区
应设计为长100米,宽40米
试题分析:(1)设休闲区的宽为米,则其长为
米,根据休闲区
的面积为4000平方米,
将用
表示,然后根据矩形的面积公式求出公园
所占面积
关于
的函数即可;
(2)利用均值不等式求出最小值,利用等号成立的条件,从而求出长和宽.
试题解析:(1)解:设休闲区的宽为米,则其长为
米.
由,得:
,则
即.
(2)
当且仅当,即
时取等号,此时
,
;
所以要使公园所占面积最小,休闲区应设计为长100米,宽40米.
如图,某机场建在一个海湾的半岛上,飞机跑道AB的长为4.5km,且跑道所在的直线与海岸线l的夹角为60o(海岸线可以看作是直线),跑道上离海岸线距离最近的点B到海岸线的距离BC=4km.D为海湾一侧海岸线CT上的一点,设CD=x(km),点D对跑道AB的视角为q.
(1)将tanq表示为x的函数;
(2)求点D的位置,使q取得最大值.
正确答案
(1);(2)
点距
点6km.
试题分析:(1)由图可知,因此为了求
,可通过求
和
,
,下面关键要求
,为止作
,垂足为
,这时会发现随
的取值不同,
点可能在线段
上,也可能在线段
外,
可能为锐角也可能为钝角,这里出现了分类讨论,作
交
延长线于
,由已知可求出
,这就是分类的分界点;(2)由(1)求得
,要求它的最大值,可以采取两种方法,一种是由于分子是一次,分母是二次的,可把分子
作为整体,分子分母同时除以
(当然分母也已经化为
的多项式了),再用基本不等式求解,也可用导数知识求得最大值.
(1)过A分别作直线CD,BC的垂线,垂足分别为E,F.
由题知,AB=4.5,BC=4,∠ABF=90o-60o=30o,
所以CE=AF=4.5×sin30o=,BF=4.5×cos30o=
,
AE=CF=BC+BF=.
因为CD=x(x>0),所以tan∠BDC==
.
当x>时,ED=x-
,tan∠ADC=
=
=
(如图1);
当0<x<时,ED=
-x,tan∠ADC=-
=
(如图2). 4分
所以tanq=tan∠ADB=tan(∠ADC-∠BDC)=
==
,其中x>0且x≠
.
当x=时tanq=
=
,符合上式.
所以tanq=( x>0) 8分
(2)(方法一)tanq===
,x>0. 11分
因为4(x+4)+-41≥2
-41=39,
当且仅当4(x+4)=,即x=6时取等号.
所以当x=6时,4(x+4)+-41取最小值39.
所以当x=6时,tanq取最大值. 13分
由于y=tanx在区间(0,)上是增函数,所以当x=6时,q取最大值.
答:在海湾一侧的海岸线CT上距C点6km处的D点处观看飞机跑道的视角最大 14分
(方法二)tanq=f(x)==
.
f ¢(x)==-
,x>0.
由f ¢(x)=0得x=6. 11分
当x∈(0,6)时,f ¢(x)>0,函数f(x)单调递增;当x∈(6,+∞)时,f ¢(x)<0,此时函数f(x)单调递减.
所以函数f(x)在x=6时取得极大值,也是最大值f(6)=. 13分
由于y=tanx在区间(0,)上是增函数,所以当x=6时,q取最大值.
答:在海湾一侧的海岸线CT上距C点6km处的D点处观看飞机跑道的视角最大. 14分
某产品生产厂家根据以往的生产销售经验得到下面有关生产销售的统计规律:每生产产品(百台),其总成本为
(万元),其中固定成本为2.8万元,并且每生产1百台的生产成本为1万元(总成本=固定成本+生产成本)。销售收入
(万元)满足
,假定该产品产销平衡(即生产的产品都能卖掉),根据上述统计规律,请完成下列问题:
分别写出和利润函数
的解析式(利润=销售收入—总成本);
工厂生产多少台产品时,可使盈利最多?并求出此时每台产品的售价。
正确答案
(1),
=R(x)-G(x)=
;(2)当工厂生产4百台时,可使赢利最多,此时每台售价为260元.
试题分析:(1)由题意总成本,利润函数
;(2)要使盈利最多,即求函数
的最大值,分段函数在每一段上分别求最大值,当
时,由二次函数性质求得
,当
时,
,因此当
时,
取得最大值3.6 , 此时每台售价为
(万元)=260元.
试题解析:(1)由题意得. 2分
∴=
=
.5分
(2)当时,函数
在
上单调递减,
7分
当时,函数
=-0.4(x-4)2+3.6,
当x=4时, 10分
当
时,
取得最大值3.6 11分
此时每台售价为(万元)=260元 13分
答:当工厂生产4百台时,可使赢利最多,此时每台售价为260元 . 15分
已知A、B、C是直线上的不同三点,O是
外一点,向量
满足
,记
;
(1)求函数的解析式;
(2)求函数的单调区间.
正确答案
(1);(2)单调增区间为
.
试题分析:(1)利用平面向量基本定理求解;(2)由(1)得解析式,然后利用导数求解单调增区间.
试题解析:(1)∵ ,且A、B、C是直线
上的不同三点,
∴,
∴;
(2)∵,∴
, ∵
的定义域为
,而
在
上恒正, ∴
在
上为增函数,
即的单调增区间为
.
提高过江大桥的车辆通行能力可改善整个城市的交通状况.在一般情况下,大桥上的车流速度(单位:千米/小时)是车流密度
(单位:辆/千米)的函数.当桥上的车流密度达到200辆/千米时,造成堵塞,此时车流速度为0千米/小时;当车流密度不超过20辆/千米时,车流速度为60千米/小时.研究表明:当
时,车流速度
是车流密度
的一次函数.
(Ⅰ)当时,求函数
的表达式;
(Ⅱ)当车流密度为多大时,车流量(单位时间内通过桥上某观测点的车辆数,单位:辆/小时)
可以达到最大,并求出最大值.(精确到1辆/小时).
正确答案
(Ⅰ);(Ⅱ)当车流密度为100辆/千米时,车流量可以达到最大,最大值约为3333辆/小时.
试题分析:(Ⅰ)根据题意, :当时,
,当
时,是一次函数, 可设为
,将
与
代入求出
即可;(Ⅱ)分段函数最值分段求, 当
时,
为增函数,故当
时,其最大值为
,当
时,是二次函数,利用二次函数性质,求出最大值,然后比较,谁最大为谁.
试题解析:(Ⅰ)由题意:当时,
;当
时,设
,显然
在
是减函数,由已知得
,解得
,故函数
的表达式为
(Ⅱ)依题意并由(Ⅰ)可得,当
时,
为增函数,故当
时,其最大值为
;当
时,
,当且仅当
,即
时,等号成立.所以,当
时,
在区间
上取得最大值
.
综上,当时,
在区间
上取得最大值
,
即当车流密度为100辆/千米时,车流量可以达到最大,最大值约为3333辆/小时.
已知函数y=
(Ⅰ)求函数y的最小正周期;
(Ⅱ)求函数y的最大值.
正确答案
(Ⅰ)y的最小正周期是2.(Ⅱ)函数y的最大值是2。
试题分析:(Ⅰ)∵y=2(
) 2分
=2(sinxcos30°+cosxsin30°) 4分
=2sin(x+30°) 6分
∴y的最小正周期是2. 8分
(Ⅱ)∵﹣1≤sin(x+30°)≤1 10分
∴﹣2≤2sin(x+30°)≤2 12分
∴函数y的最大值是2 14分
点评:中档题,涉及硬件三角函数的图象和性质问题,一般需利用三角公式,将三角函数式“化一”,三角函数的辅助角公式,是重点考查的公式之一。
已知,函数
。
(I)记求
的表达式;
(II)是否存在,使函数
在区间
内的图像上存在两点,在该两点处的切线相互垂直?若存在,求
的取值范围;若不存在,请说明理由。
正确答案
(I)(II)
(1)当时,
;当
时,
.
因此,当时,
,所以
在
上单调递减;当
时,
,所以
在
上单调递增;
若,则
在
上单调递减,
;
若,则
在
上单调递减,在
上单调递增,所以
,从而
;当
时,
;当
时,
,综上所诉,
;
(2)由(1)知,当时,
在
上单调递减,故不满足要求;当
时,
在
上单调递减,在
上单调递增. 若存在
,使曲线
在
、
两点处的切线相互垂直,则
,且
,即
,亦即
*;由
得
,故*成立等价于集合
与集合
的交集非空;因为
,所以当且仅当
,即
时,
,综上所诉a的取值范围是
已知函数是定义在
上的增函数,函数
的图象关于
对称.若对任意的
,不等式
恒成立,则当
时,
的取值范围是 .
正确答案
.
的图象关于
对称,所以
的图像关于原点对称,所以y=f(x)是奇函数,并且是R上的增函数,
所以
所以,即
,则当x>3时,由于点(3,2)到原点的距离为
,半圆上的点到原点的最大距离为圆心(3,4)到原点的距离加上半径,即5+2=7,
所以
在一般情况下,大桥上的车流速度(单位:千米/小时)是车流密度
(单位:辆/千米)的函数.当桥上的车流密度达到
辆/千米时,造成堵塞,此时车流速度为
;当
时,车流速度为
千米/小时.研究表明:当
时,车流速度
是车流密度
的一次函数.
(1)当时,求函数
的表达式;
(2)当车流密度为多大时,车流量(单位时间内通过桥上某观测点的车辆数,单位:辆/小时)
可以达到最大,并求出最大值.(精确到1辆/小时)
正确答案
(1);
(2)当车流密度为辆/千米时,车流量达到最大,且最大值约
辆/小时.
试题分析:(1)先根据题中函数在区间
上为一次函数,设
,利用
和
的值列方程组解出
和
的值,从而确定函数
的解析式;(2)利用(1)中函数
的解析式,将函数
的解析式确定下来(分段函数),然后分别求出函数
在区间
与
上的最大值,并比较大小,从而确定函数
在定义域
的最大值,进而确定相应的车流密度与车流量.
试题解析:(1)当时,设
,
则有,解得
,
所以;
(2)由题意知,
当时,
,则函数
在区间
上单调递增,此时
在
处取最大值,
即;
当时,
,函数图象开口朝上,对称轴为直线
,
此时函数在
处取得最大值,即
,
,故当
时,
,
即当车流密度为辆/千米时,车流量达到最大,且最大值约
辆/小时.
函数f(x)的定义域为A,若x1,x2∈A且f(x1)=f(x2)时总有x1=x2,则称f(x)为单函数.
例如,函数f(x)=2x+1(x∈R)是单函数.下列命题:
①函数f(x)=x2(x∈R)是单函数;
②若f(x)为单函数,x1,x2∈A且x1≠x2,则f(x1)≠f(x2);
③若f:A→B为单函数,则对于任意b∈B,它至多有一个原象;
④函数f(x)在某区间上具有单调性,则f(x)一定是单函数.
其中的真命题是________.(写出所有真命题的编号)
正确答案
②③
本题主要考查对函数概念以及新定义概念的理解.对于①,如-2,2∈A且f(-2)=f(2),所以①错误;对于②③,根据单函数的定义,函数即为一一映射确定的函数关系,所以当函数自变量不相等时,则函数值不相等,即②③正确;对于④,函数f(x)在某区间上具有单调性,则函数只能是在该区间上为一一映射确定的函数关系,而不能说f(x)一定是单函数,所以④错误.
某商品进货单价为元,若销售价为
元,可卖出
个,如果销售单价每涨
元,销售量就减少
个,为了获得最大利润,则此商品的最佳售价应为_________
正确答案
70
设最佳售价为元,最大利润为
元,
当
时,
取得最大值,所以应定价为
元
正确答案
8
略
、若x+2y=4,则2x+4y的最小值是
正确答案
8
略
已知函数在
上是单调函数,则实数
的取值范围是: ;
正确答案
略
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