- 变化率与导数
- 共3697题
如图,A(-1,0),B(1,0),过曲线C1:y=x2-1(|x|>1)上一点M的切线l,与曲线C2:(|x|<1)也相切于点N,记点M的横坐标为t(t>1),
(Ⅰ)用t表示m的值和点N的坐标;
(Ⅱ)当实数m取何值时,∠MAB=∠NAB?并求此时MN所在直线的方程.
正确答案
解:(Ⅰ)切线l:,即
,
代入化简并整理,得
,(*)
由,
得m=0或,
若m=0,代入(*)式,得,与已知
矛盾;
若,代入(*)式,得
满足条件,
且,
综上,,点N的坐标为
。
(Ⅱ)因为,
若,则
,即t=2,此时m=9,
故当实数m=9时,,
此时,,
易得,
此时,MN所在直线的方程为y=4x-5。
已知抛物线C:x2=2py(p>0)的焦点为F,A,B是抛物线C上异于坐标原点0的不同两点,抛物线C在点A,B处的切线分别为l1,l2,且l1⊥l2,l1与l2相交于点D。
(Ⅰ)求点D的纵坐标;
(Ⅱ)证明:A,B,F三点共线;
(Ⅲ)假设点D的坐标为(,-1),问是否存在经过A,B两点且与l1,l2都相切的圆,若存在,求出该圆的方程;若不存在,清说明理由。
正确答案
(Ⅰ)解:设点A,B的坐标分别为(x1,y1),(x2,y2),
l1,l2分别是抛物线C在点A,B处的切线,
∴直线l1的斜率为,直线l2的斜率为
,
∵,
∴,得
, ①
∵A,B是抛物线C上的点,
∴,
∴直线l1的方程为,直线l2的方程为
,
由,解得:
,
∴点D的纵坐标为。
(Ⅱ)证法一:∵F为抛物线C的焦点,
∴,
∴直线AF的斜率为,
直线BF的斜率为,
∵
,
∴,∴A,B,F三点共线。
证法二:∵F为抛物线C的焦点,
∴,
∴,
,
∵,
∴,
∴A,B,F三点共线。
(Ⅲ)解:不存在,
证明如下:假设存在符合题意的圆,
设该圆的圆心为M,依题意,得MA⊥AD,MB⊥BD,且|MA|=|MB|,
由l1⊥l2,得AD⊥BD,
∴四边形MADB是正方形,∴|AD|=|BD|,
∵点D的坐标为(,-1),∴
,即p=2,
把点代入直线l1,得
,
解得:或
,
∴点A的坐标为(4,4)或,
同理可求得点B的坐标为(4,4)或,
由于A,B是抛物线C上的不同两点,
不妨令,
∴,
,
∴|AD|≠|BD|,这与|AD|= |BD|矛盾,
∴经过A,B两点且与l1,l2都相切的圆不存在。
已知a是实数,函数f(x)=x2(x-a),
(Ⅰ)若f′(1)=3,求a的值及曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程;
(Ⅱ)求f(x)在区间[0,2]上的最大值。
正确答案
解:(Ⅰ),
因为f′(1)=3-2a=3,所以a=0,
又当a=0时,f(1)=1,f′(1)=3,
所以曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程为3x-y-2=0;
(Ⅱ)令,解得
,
当,即a≤0时,f(x)在[0,2]上单调递增,从而
;
当时,即a≥3时,f(x)在[0,2]上单调递减,从而
;
当,即0<a<3,f(x)在
上单调递减,在
上单调递增,
从而;
综上所述,。
)已知函数f(x)=ax3+bx2-3x在x=±1处取得极值,
(1)讨论f(1)和f(-1)是函数f(x)的极大值还是极小值;
(2)过点A(0,16)作曲线y=f(x)的切线,求此切线方程。
正确答案
解:(1),
依题意,即
,解得
,
∴,
令f′(x)=0,得x=-1,x=1,
若x∈(-∞,-1)∪(1,+∞),则f′(x)>0,故f(x)在(-∞,-1)上是增函数,在(1,+∞)上是增函数;若x∈(-1,1),则f′(x)<0,故f(x)在(-1,1)上是减函数,
所以,f(-1)=2是极大值;f(1)=-2是极小值。
(2)设切点为,则点M的坐标满足
,
因,故切线的方程为
,
注意到点A(0,16)在切线上,有,
化简得,解得
,
所以,切点为M(-2,-2),
切线方程为9x-y+16=0。
已知函数f(x)=ln(x+1)-ax+(a≥
),
(1)当曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线与直线l:y=-2x+1平行时,求a的值;
(2)求函数f(x)的单调区间。
正确答案
解:,
(1)由题意可得,解得a=3,
因为f(1)=ln2-4,此时在点(1,f(1))处的切线方程为y-(ln2-4)=-2(x-1),即y=-2x+ln2-2,
与直线l:y=-2x+1平行,故所求a的值为3.
(2)令f′(x)=0,得到,
由可知
,即x1≤0,
①当时,
,
所以,,
故f(x)的单调递减区间为(-1,+∞).
②当时,
,即-1<x1<0=x2,
所以,在区间和(0,+∞)上,f′(x)<0;
在区间上,f′(x)>0,
故f(x)的单调递减区间是和(0,+∞),单调递增区间是
;
③当a≥1时,,
所以,在区间(-1,0)上,f′(x)>0;在区间(0,+∞)上,f′(x)<0,
故f(x)的单调递增区间是(-1,0),单调递减区间是(0,+∞);
综上讨论可得:当时,函数f(x)的单调递减区间是(-1,+∞);
当时,函数f(x)的单调递减区间是
和(0,+∞),单调递增区间是
;
当a≥1时,函数f(x)的单调递增区间是(-1,0),单调递减区间是(0,+∞).
已知函数f(x)=ax3-x2+1(x∈R),其中a>0,
(Ⅰ)若a=1,求曲线y=f(x)在点(2,f(2))处的切线方程;
(Ⅱ)若在区间上,f(x)>0恒成立,求a的取值范围.
正确答案
解:(Ⅰ)当a=1时,f(x)=x3-x2+1,f(2)=3;
f′(x)=3x2-3x,f′(2)=6,
所以曲线y=f(x)在点(2,f(2))处的切线方程为y-3=6(x-2),即y=6x-9.
(Ⅱ)f′(x)=3ax2-3x=3x(ax-1),
令f′(x)=0,解得x=0或x=,
以下分两种情况讨论:
(1)若0<a≤2,则,当x变化时,f'(x),f(x)的变化情况如下表:
当x∈时,f(x)>0等价于
,即
,
解不等式组得-5<a<5,因此0<a≤2;
(2)若a>2,则,
当x变化时,f′(x),f(x)的变化情况如下表:
当x∈时,f(x)>0等价于
,即
,
解不等式组得或
,因此2<a<5;
综合(1)和(2),可知a的取值范围为0<a<5.
已知a≥0,函数f(x)=x2+ax,设,记曲线y=f(x)在点M(x1,f(x1))处的切线为l,l与x轴的交点是N(x2,0),O为坐标原点,
(Ⅰ)证明:;
(Ⅱ)若对于任意的,都有
成立,求a的取值范围。
正确答案
解:(Ⅰ)对f(x)求导数,得,f′(x)=2x+a,
故切线l的斜率为2x1+a,
由此得切线l的方程为y-(x12+ax1)=(2x1+a)(x-x1),
令y=0,得。
(Ⅱ)由,得
,
设,
对求导数,得
,
令,得
,
当时,
的变化情况如下表:
,
所以,函数g(x1)在上单调递减,在
上单凋递增,
从而函数g(x1)的最小值为,
依题意,得,解得:
,
即a的取值范围是。
已知函数f(x)=.
(1)如果a>0,函数在区间(a,a+)上存在极值,求实数a的取值范围;
(2)当x≥1时,不等式f(x)≥恒成立,求实数k的取值范围.
正确答案
(1)因为f(x)=,x>0,则f′(x)=-
,(1分)
当0<x<1时,f'(x)>0;
当x>1时,f'(x)<0.
所以f(x)在(0,1)上单调递增;在(1,+∞)上单调递减,所以函数f(x)在x=1处取得极大值.
因为函数f(x)在区间(a,a+)(其中a>0)上存在极值,
所以解得
<a<1.
(2)不等式f(x)≥,即为
≥k,记g(x)=
,
所以g′(x)==
令h(x)=x-lnx,
则h′(x)=1-,∵x≥1,∴h'(x)≥0,∴h(x)在[1,+∞)上单调递增,∴[h(x)]min=h(1)=1>0,
从而g'(x)>0,
故g(x)在[1,+∞)上也单调递增,所以[g(x)]min=g(1)=2,
所以k≤2.
设函数f(x)=xekx(k≠0),
(Ⅰ)求曲线y=f(x)在点(0,f(0))处的切线方程;
(Ⅱ)求函数f(x)的单调区间;
(Ⅲ)若函数f(x)在区间(-1,1)内单调递增,求k的取值范围.
正确答案
解:(Ⅰ),f′(0)=1,f(0)=0,
曲线y=f(x)在点(0,f(0))处的切线方程为y=x。
(Ⅱ)由,得
,
若k>0,则当时,f′(x)<0,函数f(x)单调递减;
当时,f′(x)>0,函数f(x)单调递增;
若k<0,则当时,f′(x)>0,函数f(x)单调递增;
当时,f′(x)<0,函数f(x)单调递减;
(Ⅲ)由(Ⅱ)知,若k>0,则当且仅当,即k≤1时,函数f(x)在(-1,1)内单调递增;
若k<0,则当且仅当,即k≥-1时,函数f(x)在(-1,1)内单调递增;
综上可知,函数f(x)在区间(-1,1)内单调递增时,k的取值范围是[-1,0)∪(0,1]。
设函数f(x)=x3-3ax+b(a≠0),
(Ⅰ)若曲线y=f(x)在点(2,f(2))处与直线y=8相切,求a,b的值;
(Ⅱ)求函数f(x)的单调区间与极值点.
正确答案
解:(I)f′(x)=3x2-3a,
因为曲线y=f(x)在点(2,f(2))处与直线y=8相切,
所以,即
,
解得a=4,b=24.
(Ⅱ)f′(x)=3(x2-a)(a≠0),
当a<0时,f′(x)>0,函数f(x)在(-∞,+∞)上单调递增,此时函数f(x)没有极值点;
当a>0时,由f′(x)=0,得x=±,
当时,f′(x)>0,函数f(x)单调递增;
当时,f′(x)<0,函数f(x)单调递减;
当时,f′(x)>0,函数f(x)单调递增,
此时x=-是f(x)的极大值点,x=
是f(x)的极小值点。
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