- 变化率与导数
- 共3697题
已知函数f(x)=ax3-x2+1(x∈R),其中a>0,
(1)若a=1,求曲线y=f(x)在点(2,f(2))处的切线方程;
(2)若在区间上,f(x)>0恒成立,求a的取值范围。
正确答案
解:(1)当a=1时,,f(2)=3;
f′(x)=,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。
(2)f′(x)=,
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。
设函数f(x)=ax+2,g(x)=a2x2-lnx+2,其中a∈R,x>0,
(1)若a=2,求曲线y=g(x)在点(1,g(1))处的切线方程;
(2)是否存在负数a,使f(x)≤g(x)对一切正数x都成立?若存在,求出a的取值范围;若不存在,请说明理由.
正确答案
解:(1)由题意可知,当a=2时,,
则,
故曲线y=g(x)在点(1,g(1))处的切线斜率k=g'(1)=7,
又g(1)=6,
故曲线y=g(x)在点(1,g(1))处的切线方程为y-6=7(x-1),即y=7x-1.
(2)设函数,
则,
假设存在负数a,使得f(x)≤g(x)对一切正数x都成立,
即当x>0时,h(x)的最大值小于等于零.
令h'(x)=0可得:(舍),
当时,h'(x)>0,h(x)单调递增;当
时,h'(x)<0,h(x)单调递减,
即h(x)在处有极大值,也是最大值,
所以,解得
,
所以负数a存在,它的取值范围为。
已知函数f(x)=x3+3ax2+(3-6a)x-12a-4(a∈R)。
(1)证明:曲线y=f(x)在x=0的切线过点(2,2);
(2)若f(x)在x=x0处取得最小值,x0∈(1,3),求a的取值范围。
正确答案
解:(1)
由得曲线
在x=0处的切线方程为
当x=2时,y=2(3-6a)+12a-4=2
由此知曲线在x=0处的切线过点(2,2)。
(2)由得
①当时,
没有极小值;
②当或
时,由
得
故
由题设知
当时,不等式
无解;
当时,解不等式
得
综合①②得a的取值范围是。
已知函数f(x)=ax+lnx(a∈R),
(1)若a=2,求曲线y=f(x)在x=1处切线的斜率;
(2)求f(x)的单调区间;
(3)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:(1)由题意知,f′(1)=2+1=3,
故曲线y=f(x)在x=1处切线的斜率为3;
(2),
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
;
(3)由题意知,转化为(其中x1∈(0,+∞),x2∈[0,1]),
由(2)知,当a≥0时,f′(x1)>0,f(x1)在(0,+∞)上单调递增,值域为R,故不符合题意;
当a<0时,f(x1)在上单调递增,在
上单调递减,
故f(x1)的极大值即为最大值,
f(x1)max=,
所以,
解得。
设函数f(x)=-x(x-a)2(x∈R),其中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a≠0时,求函数f(x)的极大值和极小值;
(Ⅲ)当a>3时,证明存在k∈[-1,0],使得不等式f(k-cosx)≥f(k2-cos2x)对任意的x∈R恒成立。
正确答案
(Ⅰ)解:当a=1时,,得f(2)=-2,
且,f′(2)=-5,
所以,曲线在点(2,-2)处的切线方程是y+2=-5(x-2),
整理得5x+y-8=0。
(Ⅱ)解:,
,
令,解得
或x=a,
由于a≠0,以下分两种情况讨论,
(1)若a>0,当x变化时,f′(x)的正负如下表:
因此,函数f(x)在处取得极小值
,且
;
函数f(x)在x=a处取得极大值f(a),且f(a)=0;
(2)若a<0,当x变化时,f′(x)的正负如下表:
因此,函数f(x)在x=a处取得极小值f(a),且f(a)=0;
函数f(x)在处取得极小值
,且
;
(Ⅲ)证明:由a>3,得,
当k∈[-1,0]时,,
由(Ⅱ)知,f(x)在(-∞,1]上是减函数,
要使,x∈R
只要,
即, ①
设,
则函数g(x)在R上的最大值为2,要使①式恒成立,
必须,即k≥2或k≤-1;
所以,在区间[-1,0]上存在k=1,使得对任意的x∈R恒成立.
已知f(x)=ax3+bx2+cx在区间[0,1]上是增函数,在区间(-∞,0),(1,+∞)上是减函数,又。
(1)求f(x)的解析式;
(2)若在区间[0,m](m>0)上恒有f(x)≤x成立,求m的取值范围。
正确答案
解:(1),由已知
即解得
∴
∴
∴
∴。
(2)令,即
∴
∴或
又在区间
上恒成立
∴。
已知函数f(x)=,
(1)若=4,求曲线f(x)在点(e,f(e))处的切线方程;
(2)求f(x)的极值;
(3)若函数f(x)的图象与函数g(x)=1的图象在区间(0,e2]上有公共点,求实数a的取值范围。
正确答案
解:(1)∵a=4,
∴且
,
又∵,
∴,
∴f(x)在点(e,f(e))处的切线方程为:,即4x+e2y-9e=0.
(2)f(x)的定义域为(0,+∞),,
令f′(x)=0得,
当时,f′(x)>0,f(x)是增函数;
当时,f′(x)<0,f(x)是减函数;
∴f(x)在处取得极大值,即
。
(3)①当,即a>-1时,由(2)知f(x)在(0,
)上是增函数,在
上是减函数,
∴当时,f(x)取得最大值,即
;
又当x=e-a时,f(x)=0,当x∈(0,e-a]时,f(x)<0,
当x∈(e-a,e2]时,,
所以f(x)的图象与g(x)=1的图象在(0,e2]上有公共点,
等价于,解得a≥1,
又因为a>-1,所以a≥1;
②当,即a≤-1时,f(x)在(0,e2]上是增函数,
∴f(x)在(0,e2]上的最大值为,
∴原问题等价于,解得a≥e2-2,
又∵a≤-1,
∴无解;
综上,a的取值范围是a≥1。
已知f(x)=x2ln(ax)(a>0)。
(1)若曲线y=f(x)在x=处的切线斜率为3e,求a的值;
(2)求f(x)在[,
]上的最小值。
正确答案
解:(1)∵f′(x)=2xln(ax)+x2·=x[2ln(ax)+1],
∴3e=f′()=
[2ln(a·
)+1],
∴a=1。
(2)由题知x>0,f′(x)=x[2ln(ax)+1],
令f′(x)=0,则2ln(ax)+1=0,得x=,
①当a≥1时,≤
当x∈[,
]时,f′(x)≥0,
∴f(x)在[,
]上是增函数,
∴[f(x)]min=f()=
=
(lna-
);
②当<a<1时,
。
当x∈[,
)时,f′(x)<0;
当x∈[,
]时,f′(x)>0,
∴f(x)在[,
]上是减函数,
在[,
]上为增函数,
∴[f(x)]min=f()=
;
③当0<a≤时,
当x∈时,f′(x)<0,
∴f(x)在上是减函数,
∴[f(x)]min=f()=elna
=e(lna+
)。
已知函数f(x)=+ax2+(1-b2)x,m,a,b∈R。
(l)求函数f(x)的导函数f'(x)。
(2)当m=1时,若函数f(x)是R上的增函数,求z=a+b的最小值;
(3)当a=1,b=时,函数f(x)在(2,+∞)上存在单调递增区间,求m的取值范围。
正确答案
解:(1)。
(2)因为函数f(x)是R上的增函数,
所以f'(x)≥0在R上恒成立
则有
即
可用圆面的几何意义(如图)解得z=a+b的最小值为。
(3)①当m>0时,f'(x)=mx2+2x-1是开口向上的抛物线,显然f'(x)在(2,+∞)上存在子区间使得f'(x)> 0,所以m的取值范围是(0,+∞)
②当m=0时,显然成立。
③当m<0时,f'(x)=mx2+2x-1是开口向下的抛物线,要使f'(x)在(2,+∞)上存在子区间使f'(x)>0,应满足或
解得或
所以m的取值范围是
则m的取值范围是。
设函数f(x)=x+ax2+blnx,曲线y=f(x)过P(1,0),且在P点处的切斜线率为2。
(1)求a,b的值;
(I2)证明:f(x)≤2x-2。
正确答案
解:(1)
由已知条件得即
解得;
(2)f(x)的定义域为
由(1)知
设
则
当时,
当时,
所以g(x)在单调递增,在
单调递减
而
故当时,
即
。
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