- 变化率与导数
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已知函数f(x)=,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:当a=1时,f(x)=,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)解: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
如图,从点P1(0,0)作x轴的垂线交于曲线y=ex于点Q1(0,1),曲线在Q1点处的切线与x轴交与点P2,再从P2作x轴的垂线交曲线于点Q2,依次重复上述过程得到一系列点:P1,Q1;P2,Q2;…;Pn,Qn,记Pk点的坐标为(xk,0)(k=1,2,…,n)。
(Ⅰ)试求xk与xk-1的关系(2≤k≤n);
(Ⅱ)求。
正确答案
解:(Ⅰ)设,
由,得
点处切线方程为
,
由y=0得。
( Ⅱ),得
,
所以,
于是
。
已知函数f(x)=ax++c(a>0)的图象在点(1,f(1))处的切线方程为y=x-1.
(1)用a表示出b,c;
(2)若上恒成立,求a的取值范围.
正确答案
解:(1),则有
,解得
(2)由(1)知,,
令g(x)=f(x)﹣lnx=ax++1﹣2a﹣lnx,
则g(1)=0,
(i)当,
若
,
则g '(x)<0,g(x)是减函数,所以g(x)<g(l)=0,f(x)>lnx,
故上恒不成立.
(ii)时,
若f(x)>lnx,
故当x1时,f(x)
lnx
综上所述,所求a的取值范围为
已知函数f(x)=lnx-ax+-1(a∈R),
(Ⅰ)当a=-1时,求曲线y=f(x)在点(2,f(2))处的切线方程;
(Ⅱ)当0≤a<时,讨论f(x)的单调性。
正确答案
解:(Ⅰ)当a=-1时,,
所以,
因此f′(2)=1,即曲线y=f(x)在点(2,f(2))处的切线斜率为1,
又f(2)=ln2+2,
所以曲线y=f(x)在点(2,f(2))处的切线方程为x-y+ln2=0。
(Ⅱ)因为,
所以,
令,
①当a=0时,g(x)=-x+1,,
当x∈(0,1)时,g(x)>0,此时f′(x)<0,函数f(x)单调递减;
当x∈(1,+∞)时,g(x)<0,此时f′(x)>0,函数f(x)单调递增;
②当时,由f′(x)=0即
,解得
,
此时,
所以当x∈(0,1)时,g(x)>0,此时f′(x)<0,函数f(x)单调递减;
时,g(x)<0,此时f′(x)>0,函数f(x)单调递增;
时,g(x)>0,此时f′(x)<0,函数f(x)单调递减;
综上所述:当a=0时,函数f(x)在(0,1)上单调递减,在(1,+∞)上单调递增;
当时,函数f(x)在(0,1)上单调递减,在
上单调递增;在
上单调递减。
设F是抛物线G:x2=4y的焦点。
(1)过点P(0,-4)作抛物线G的切线,求切线方程;
(2)设A,B为抛物线G上异于原点的两点,且满足,延长AF,BF分别交抛物线G于点C,D,求四边形ABCD面积的最小值。
正确答案
解:(1)设切点
由,知抛物线在Q点处的切线斜率为
,
故所求切线方程为
即
因为点在切线上
所以,
,
所求切线方程为。
(2)设,
由题意知,直线AC的斜率k存在,由对称性,不妨设
因直线AC过焦点,
所以直线AC的方程为
点的坐标满足方程组
得,
由根与系数的关系知
因为,
所以BD的斜率为,
从而BD的方程为
同理可求得
当时,等号成立
所以,四边形面积的最小值为32。
已知函数,其中a>0,
(1)若曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线与直线y=1平行,求a的值;
(2)求函数f(x)在区间[1,2]上的最小值.
正确答案
解:,
(1)由题意可得f′(1)=2(1-a3)=0,解得a=1,
此时f(1)=4,在点(1,f(1))处的切线为y=4,与直线y=1平行,
故所求的a值为1;
(2)由f′(x)=0可得x=a,a>0,
①当0<a≤1时,f′(x)>0在(1,2]上恒成立,
所以y=f(x)在[1,2]上递增,所以f(x)在[1,2]上的最小值为f(1)=2a3+2;
②当1<a<2时,
由上表可得y=f(x)在[1,2]上的最小值为f(a)=3a2+1;
③当a≥2时,f′(x)<0在[1,2)上恒成立,
所以y=f(x)在[1,2]上递减,所以f(x)在[1,2]上的最小值为f(2)=a3+5;
综上讨论,可知:
当0<a≤1时,y=f(x)在[1,2]上的最小值为f(1)=2a3+2;
当1<a<2时,y=f(x)在[1,2]上的最小值为f(a)=3a2+1;
当a≥2时,y=f(x)在[1,2]上的最小值为f(2)=a3+5。
如图,从点P1(0,0)做x轴的垂线交曲线y=ex于点Q1(0,1),曲线在点Q1处的切线与x轴交于点P2,再从P2做x轴的垂线交曲线于点Q2,依次重复上述过程得到一系列点:P1,Q1;P2,Q2;…Pn,Qn,记点Pk的坐标为(xk,0)(k=1,2,3,…n)。
(1)试求xk与xk-1的关系(2≤k≤n);
(2)求|P1Q1|+|P2Q2|+…+|PnQn|。
正确答案
解:(1)设
由得
点处切线方程为
由y=0得;
(2)得
。
已知函数f(x)=(x-a)2(x-b)(a,b∈R,a<b),
(1)当a=1,b=2时,求曲线y=f(x)在点(2,f(2))处的切线方程;
(2)设x1,x2是f(x)的两个极值点,x3是f(x)的一个零点,且x3≠x1,x3≠x2,证明:存在实数x4,使得x1,x2,x3,x4按照某种顺序排列后构成等差数列,并求x4。
正确答案
解:(1)当a=1,b=2时,f(x)=(x-1)2(x-2)=x3-4x2+5x-2,
所以f′(x)=3x2-8x+5,
故f′(2)=1,
又f(2)=0,
所以曲线y=f(x)在点(2,0)处的切线方程为y=x-2.
(2)因为f′(x)=3(x-a)(x-),
由于a<b,故a<,
所以f(x)的两个极值点为x=a,x=,
不妨设x1=a,,
因为x3≠x1,x3≠x2,且x3是f(x)的一个零点,所以x3=b,
又因为,
,
所以成等差数列,
所以存在实数x4满足题意,且。
已知f(x)=ln(x+2)-x2+bx+c,
(1)若函数f(x)在x=1处的切线与直线3x+7y+2=0垂直,且f(-1)=0,求函数f(x)的解析式;
(2)若f(x)在区间[0,2]上单调递减,求b的取值范围.
正确答案
解:(1),
由得b=4,c=5,
所以。
(2),
设恒成立,
∴g(x)=0必有两根,
∵f(x)在区间[0,2]上单调递减,
∴g(x)在[0,2]上值恒非正,
∴或
,
解得,
故当时,f(x)在[0,2]上单调递减.
已知函数f(x)=x3-3x。
(Ⅰ)若曲线y=f(x)与直线y=m有且只有一个公共点,求m的取值范围;
(Ⅱ)过点P(2,-6)作曲线y=f(x)的切线,求此切线的方程。
正确答案
解:(Ⅰ)∵,
∵曲线与直线y=m只有一个公共点,
根据图象知,或
。
(Ⅱ)设切点坐标为,
则切线方程为,
∵切线过点P(2,-6),
∴,
化简,得,
∴t=0或t=3,
∴所求的切线方程为或
。
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