- 变化率与导数
- 共3697题
已知y=f(x)是函数的反函数,
(Ⅰ)解关于x的不等式:;
(Ⅱ)当a=1时,过点(-1,1)是否存在函数y=f(x)图象的切线?若存在,有多少条?若不存在,说明理由;
(Ⅲ)若a是使f(x)≥g(x)(x≥1)恒成立的最小值,试比较与
的大小(0<λ<1,n∈N*)
正确答案
(1)由已知可得f(x)=lnax,
当时,f(x)的定义域为
;
当时,f(x)的定义域为
①时,
,原不等式等价于:
,
可得 ;
②当时,
,原不等式等价于:
,
可得 .
(2)设图象上的切点坐标为
,显然
,
可得,
,
可得h(x0)在(1,+∞)为增区间;(0,1)为减区间,
所以没有实根,故不存在切线.
(3)∵对x≥1恒成立,所以
∵,
令,
可得h(x)在区间上单调递减,
故,
.得
,f(x)=lnx.
令,
,
而,即
,
所以,
=
.
已知函数f(x)=mx+(m,n∈Z),曲线y=f(x)在点(2,f(2))处的切线方程为y=3.
(Ⅰ)求函数f(x)的解析式;
(Ⅱ)设g(x)=aln(x﹣1)(a>0),若函数F(x)=f(x)+g(x)与x轴有两个交点,求实数a的取值范围.
正确答案
解:(Ⅰ)求导函数,可得,
∵曲线y=f(x)在点(2,f(2))处的切线方程为y=3
∴f(2)=3,f′(2)=0
∴,
∴或
,
由于m,n∈Z,
所以,则
.
(Ⅱ)由(Ⅰ)得F(x)=aln(x﹣1)+,定义域为(1,+∞),F′(x)=
,
由于a>0,令F′(x)=0,得
当x∈时,F′(x)<0,知F(x)在x∈时单调递减,
同理,F(x)在x∈时单调递增
所以F(x)min=F=a﹣alna
令a﹣alna<0,即a>e时,函数F(x)=0有两个实数根
所以a的取值范围是(a,+∞)
设a∈R,函数f(x)=-(x-1)2+2(a-1)ln(x+1),
(1)若函数f(x)在点(0,f(0))处的切线方程为y=4x-1,求a的值;
(2)当a<1时,讨论函数f(x)的单调性。
正确答案
解:(Ⅰ)函数f(x)的定义域为(-1,+∞),
,
因为f′(0)=4,所以a=2;
(Ⅱ)当a<0时,因为,
所以f′(x)<0,故f(x)在(-1,+∞)上是减函数;
当a=0时,当x∈(-1,0)时,,故f(x)在(-1,0)上是减函数,
当x∈(0,+∞)时,,故f(x)在(0,+∞)上是减函数,
因为函数f(x)在(-1,+∞)上连续,
所以f(x)在(-1,+∞)上是减函数;
当0<a<1时,由,得x=
或x=
,
x变化时,f′(x),f(x)的变化如情况下表:
所以f(x)在上为减函数、在
上为减函数;f(x)在
上为增函数;
综上,当a≤0时,f(x)在(-1,+∞)上是减函数;
当0<a<1时,f(x)在上为减函数、在
上为减函数;f(x)在
上为增函数。
已知函数f(x)=ax+lnx(a∈R),
(Ⅰ)若a=2,求曲线y=f(x)在x=1处切线的斜率;
(Ⅱ)求f(x)的单调区间;
(Ⅲ)设g(x)=x2-2x+2,若对任意x1∈(0,+∞),均存在x2∈[0,1],使得f(x1)<g(x2),求a的取值范围。
正确答案
解:(Ⅰ)由已知,
,
故曲线y=f(x)在x=1处切线的斜率为3;
(Ⅱ),
①当a≥0时,由于x>0,故ax+1>0,f′(x)>0,
所以,f(x)的单调递增区间为(0,+∞);
②当a<0时,由f′(x)=0,得,
在区间上,f′(x)>0,在区间
上,f′(x)<0,
所以,函数f(x)的单调递增区间为,单调递减区间为
。
(Ⅲ)由已知,转化为,
,
由(Ⅱ)知,当a≥0时,f(x)在(0,+∞)上单调递增,值域为R,故不符合题意;
(或者举出反例:存在,故不符合题意)
当a<0时,f(x)在上单调递增,在
上单调递减,
故f(x)的极大值即为最大值,,
所以,
解得。
已知a∈R,函数(其中e为自然对数的底).(1)当a>0时,求函数f(x)在区间(0,e]上的最小值;
(2)是否存在实数x0∈(0,e],使曲线y=g(x)在点x=x0处的切线与y轴垂直?若存在求出x0的值,若不存在,请说明理由.
正确答案
解:(1)∵
∴f'(x)==
,令f'(x)=0得,x=a,
①若0<a<e,当x∈(0,a)时,f'(x)<0,函数f(x)在区间(0,a)上单调递减,
当x∈(a,e)时,f'(x)>0,函数f(x)在区间(a,e)上单调递增,
所以当x=a时,函数f(x)在区间(0,e]上取得最小值lna.
②若a≥e,则f'(x)≤0,函数f(x)在区间(0,e]上单调递减,
所以当x=e时,函数f(x)在区间(0,e]上取得最小值.
综上所述,当0<a<e时,函数f(x)在区间(0,e]上取得最小值lna,
当a≥e时,函数f(x)在区间(0,e]上取得最小值.
(2)不存在.证明如下,x∈(0,e],
∴g'(x)=ex+(lnx﹣1)ex+1=(
+lnx﹣1)ex+1
由(1)知,当a=1时,,
此时f(x)在区间(0,e]上取得最小值ln1=0,即,而ex>0,
所以g'(x)≥1>0,又曲线y=g(x)在点x=x0处的切线与y轴垂直,等价于g'(x0)=0有实数根,而g'(x)>0,
所以方程g'(x0)=0无实数根,x0∈(0,e],使曲线y=g(x)在点x=x0处的切线与y轴垂直.
已知函数f(x)=(x2+bx+c)ex,其中b,c∈R为常数,
(Ⅰ)若b2>4(c-1),讨论函数f(x)的单调性;
(Ⅱ)若b2≤4(c-1),且,试证:-6≤b≤2。
正确答案
解:(Ⅰ)求导得,
因,故方程f′(x)=0即
有两根;
,
令f′(x)>0,解得;
又令f′(x)<0,解得,
故当时,f(x)是增函数;当
时,f(x)是增函数;
但当时,f(x)是减函数;
(Ⅱ)易知,
因此,
所以,由已知条件得,
因此,
解得-6≤b≤2。
已知f(x)=x2+bx+c为偶函数,曲线y=f(x)过点(2,5),g(x)=(x+a)f(x),
(Ⅰ)求曲线y=g(x)有斜率为0的切线,求实数a的取值范围;
(Ⅱ)若当x=-1时函数y=g(x)取得极值,确定y=g(x)的单调区间。
正确答案
解:(Ⅰ)为偶函数,
故,即有
,
解得b=0,
又曲线y=f(x)过点(2,5),
得,有c=1,
∵,
从而,
曲线y=g(x)有斜率为0的切线,
故有g′(x)=0有实数解,
即有实数解,
此时有;
所以实数a的取值范围:;
(Ⅱ)因x=-1时函数y=g(x)取得极值,
故有g′(-1)=0,即3-2a+1=0,解得a=2,
又,
令g′(x)=0,得,
当x∈时,g′(x)>0,故g(x)在
上为增函数;
当x∈时,g′(x)<0,故g(x)在
上为减函数;
当x∈时,g′(x)>0,故g(x)在
上为增函数。
已知曲线y=xlnx(x>)在点(t,tlnt)处的切线l交x轴于点A,交y轴于点B,△AOB(O为坐标原点)的面积为S,
(Ⅰ)试写出S关于t的函数关系式;
(Ⅱ)求面积S的最小值;
(Ⅲ)若对于t>
恒成立,求实数a的取值范围。
正确答案
解:(Ⅰ)曲线在点(t,tlnt)处的切线斜率为y′=1+lnt,
设 A(m,0),B(0,n),
则,解得
,
所以,
注意到时,1+lnt>0,
故为所求;
(Ⅱ)记,则S′=g′(t)=
,
,
∴时,S′<0;
时,S′>0,
即函数S=g(t)在上单调递减,在
上单调递增,
,
所以面积S的最小值为,当且仅当
时取到;
(Ⅲ)由,及1+lnt>0得,
对t>
恒成立,
记u(t)=,则u′(t)=
,
当,即a<0或a≥e时,u′(t)>0恒成立,
此时u(t)在上单调递增,
∴,解得a<0或a≥2e2+2e,
当,即0<a<e时,u′(t)>0
,
所以函数u(t)在上单调递减,在
上单调递增,
此时,
∴,此方程无解;
综上,a<0或a≥2e2+2e为所求。
设函数f(x)=ax2+bx+c(a≠0),曲线y=f(x)通过点(0,2a+3),且在点(﹣1,f(﹣1))处的切线垂直于y轴.
(1)用a分别表示b和c;
(2)当bc取得最小值时,求函数g(x)=﹣f(x)
ex的单调区间.
正确答案
解:(1)由f(x)=ax2+bx+c得到f'(x)=2ax+b.
因为曲线y=f(x)通过点(0,2a+3),故f(0)=c=2a+3,
又曲线y=f(x)在(﹣1,f(﹣1))处的切线垂直于y轴,
故f'(﹣1)=0,即﹣2a+b=0,
因此b=2a.
(2)由(1)得bc=2a(2a+3)=4(a+)2﹣
,
故当a=﹣时,bc取得最小值﹣
.
此时有b=﹣,c=
.从而f(x)=﹣
x2﹣
x+
,
f '(x)=﹣x﹣
,g(x)=﹣f(x)ex=(
x2+
x﹣
)ex,
所以g'(x)=﹣f'(x)ex+(﹣f(x))ex=(x2+4x)ex令g'(x)=0,解得x1=0,x2=﹣4.
当x∈(﹣∞,﹣4)时,g'(x)>0,故g(x)在x∈(﹣∞,﹣4)上为增函数;
当x∈(﹣4,0)时,g'(x)<0,故g(x)在x∈(﹣4,0)上为减函数.
当x∈(0,+∞)时,g'(x)>0,故g(x)在x∈(0,+∞)上为增函数.
由此可见,函数g(x)的单调递增区间为(﹣∞,﹣4)和(0,+∞);单调递增区间为(﹣4,0).
设函数f(x)=x2+2ax﹣ln(1+x)+1.
(1)若函数f(x)的图象在点(0,f(0))处的切线方程是x﹣y+b=0,求实数a,b的值; (2)当时,求函数f(x)的单调区间;
(3)若方程f(x)=x2+(2a﹣)x+
(a+1)在[0,2]上有两个不等实根,求实数a的取值范围.
正确答案
解:(1)∵,f '(0)=1
∴2a﹣1=1,
∴a=1
∵f(0)=1,函数f(x)的图象在点(0,f(0))处的切线方程是x﹣y+b=0,
∴b=1,
故a=1,b=1.
(2)当时,f(x)=x2+x﹣ln(1+x)+1,定义域为(﹣1,+∞)
求导函数
令,且x>﹣1,
可得x≥0,
令,x>﹣1,可得﹣1<x≤0,
∴函数f(x)的单调增区间为[0,+∞);单调减区间为(﹣1,0]
(3)方程f(x)=x2+(2a﹣)x+
(a+1)在[0,2]上有两个不等实根,等价于x﹣2ln(1+x)﹣a+1=0在[0,2]上有两个不等实根
设g(x)=x﹣2ln(1+x)﹣a+1=0,x∈[0,2],则
令g'(x)>0,x>﹣1可得x>1,
令g'(x)<0,x>﹣1,可得﹣1<x<1,
∴函数f(x)在[0,1)上单调减;在(1,2]上单调增区间
∴,
∴
∴2﹣2ln2<a<3﹣2ln2
∴实数a的取值范围是(2﹣2ln2,3﹣2ln2).
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