- 变化率与导数
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已知函数f(x)=x3+(1-a)x2-a(a+2)x+b(a,b∈R),
(Ⅰ)若函数f(x)的图象过原点,且在原点处的切线斜率是-3,求a,b的值;
(Ⅱ)若函数f(x)在区间(-1,1)上不单调,求a的取值范围。
正确答案
解:(Ⅰ)由函数f(x)的图象过原点得b=0,
又f′(x)=3x2+2(1-a)x-a(a+2),
f(x)在原点处的切线斜率是-3,
则-a(a+2)=-3,所以a=-3或a=1.
(Ⅱ)由f′(x)=0,得,
又f(x)在区间(-1,1)上不单调,即或
,
解得或
,
所以a的取值范围是。
已知函数f(x)=(x-a)2(x-b)(a,b∈R,a<b),
(Ⅰ)当a=1,b=2时,求曲线y=f(x)在点(2,f(2))处的切线方程;
(Ⅱ)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按某种顺序排列后构成等差数列,并求x4。
正确答案
解:(Ⅰ)当a=1,b=2时,因为f′(x)=(x-1)(3x-5),
故f′(2)=1,
又f(2)=0,
所以f(x)在点(2,0)处的切线方程为y=x-2.
(Ⅱ)证明:因为,
由于a<b,故,
所以f(x)的两个极值点为,
不妨设,
因为x3≠x1,x3≠x2,且x3是f(x)的零点,故x3=6,
又因为,
,
此时依次成等差数列,
所以存在实数x4满足题意,且。
已知函数f(x)=ax3+bx2-3x在x=±1处取得极值.
(1)求函数f(x)的解析式;
(2)若过点A(1,m)(m≠-2)可作曲线y=f(x)的三条切线,求实数m的取值范围.
正确答案
(1)f'(x)=3ax2+2bx-3,依题意,f'(1)=f'(-1)=0,
即,解得a=1,b=0.
∴f(x)=x3-3x.(4分)
(2)f'(x)=3x2-3=3(x+1)(x-1),
∵曲线方程为y=x3-3x,
∴点A(1,m)不在曲线上.
设切点为M(x0,y0),则点M的坐标满足y0=x03-3x0.
∵f'(x0)=3(x02-1),
∴切线的斜率为3(-1)=
,
整理得2x03-3x02+m+3=0.(8分)
∵过点A(1,m)可作曲线的三条切线,
∴关于x0方程2x03-3x02+m+3=0有三个实根.
设g(x0)=2x03-3x02+m+3,
则g'(x0)=6x02-6x0,
由g'(x0)=0,得x0=0或x0=1.(12分)
∴函数g(x0)=2x03-3x02+m+3的极值点为x0=0,x0=1.
∴关于x0方程2x03-3x02+m+3=0有三个实根的充要条件是g(1)g(0)<0,
即(m+3)(m+2)<0,解得-3<m<-2.
故所求的实数a的取值范围是-3<m<-2.
设曲线y=e-x(x≥0)在点M(t,c-1c)处的切线l与x轴y轴所围成的三角表面积为S(t).
(Ⅰ)求切线l的方程;
(Ⅱ)求S(t)的最大值.
正确答案
(Ⅰ)因为f'(x)=(e-x)'=-e-x,
所以切线l的斜率为-e-1,
故切线l的方程为y-e-t=-e-t(x-t).
即e-tx+y-e-1(t+1)=0
(Ⅱ)令y=0得x=t+1,
又令x=0得y=e-t(t+1)
所以S(t)=(t+1)•e-1(t+1)
=(t+1)2e-1
从而S′(t)=e-1(1-t)(1+t).
∵当t∈(0,1)时,S'(t)>0,
当t∈(1,+∞)时,S'(t)<0,
所以S(t)的最大值为S(1)=.
已知函数f(x)=x4-3x2+6,
(Ⅰ)讨论f(x)的单调性;
(Ⅱ)设点P在曲线y=f(x)上,若该曲线在点P处的切线l通过坐标原点,求l的方程。
正确答案
解:(Ⅰ),
当x∈和x∈
时,f′(x)<0;
当x∈和x∈
时,f′(x)>0;
因此,f(x)在区间和
是减函数,
f(x)在区间和
是增函数。
(Ⅱ)设点P的坐标为(x0,f(x0)),
由l过原点知,l的方程为y=f′(x0)x,
因此,f(x0)=x0f′(x0),
即:x04-3x02+6-x0(4x03-6x0)=0,
整理得(x02+1)(x02-2)=0,解得或
,
因此切线l的方程为或
。
已知a>0,函数,g(x)=-ax+1,x∈R,
(Ⅰ)当a=1时,求函数f(x)在点(1,f(1))的切线方程;
(Ⅱ)求函数f(x)在[-1,1]的极值;
(Ⅲ)若在区间上至少存在一个实数x0,使f(x0)>g(x0)成立,求正实数a的取值范围。
正确答案
解:由,
求导得,f′(x)=a2x2-2ax,
(Ⅰ)当a=1时,f′(1)=-1,f(1)=0,
所以f(x)在点(1,f(1))的切线方程是y=-x+1;
(Ⅱ)令f′(x)=0得x1=0,,
(1)当即a>2时,
故f(x)的极大值是,极小值是
;
(2)当即0<a≤2时,f(x)在(-1,0)上递增,在(0,1)上递减,
所以f(x)的极大值为,无极小值;
(Ⅲ)设F(x)=f(x)-g(x),
对F(x)求导,得F′(x)=a2x2-2ax+a=a2x2+a(1-2x),
因为,a>0,所以F′(x)=a2x2+a(1-2x)>0,
F(x)在区间上为增函数,则
,
依题意,只需F(x)max>0,
即,即a2+6a-8>0,
解得(舍去),
所以正实数a的取值范围是。
已知定义在正实数集上的函数f(x)=x2+2ex,g(x)=3e2lnx+b(其中e为常数,e=2.718 28…),若这两个函数的图象有公共点,且在该点处的切线相同,
(Ⅰ)求实数b的值;
(Ⅱ)当x∈[,e]时,
恒成立,求实数a的取值范围。
正确答案
解:(Ⅰ),
设函数与
的图象有公共点为
,
由题意,得,
解得:。
(Ⅱ)由(Ⅰ)知,,
所以,,
即,①
当时,lnx<0,∴x-lnx>0,
当时,lnx≤1≤x,且等号不能同时成立,
∴x-lnx>0,
所以,则由①式可得在[
,e]上恒成立,
设,
又,
令,得x=1,
又lnx≤1,
∴,
所以,当时,
;
当时,
,
所以,函数F(x)在上为减函数,在
上为增函数,
又,
故,
所以,实数a的取值范围是。
函数,数列
和
满足:
,
,函数
的图像在点
处的切线在
轴上的截距为
.
(1)求数列{}的通项公式;
(2)若数列的项中仅
最小,求
的取值范围;
(3)若函数,令函数
数列
满足:
且
,证明:
正确答案
解:(1)∵ , 得
是以2为首项,1为公差的等差数列,
故
(2) ∵,
,
在点
处的切线方程为
令得
∴仅当时取得最小值,
∴的取值范围为
(3)
所以
又因
则
显然
∵
已知函数f(x)=㏑x-ax2+bx(a>0)且导数f‵(x)=0.
(1)试用含有a的式子表示b,并求f(x)的单调区间;
(2)对于函数图象上不同的两点A(x1,y1),且x1时,又称AB存在“中值相依切线”.试问:在函数f(x)上是否存在两点A,B使得它存在“中值相依切线”?若存在,求A,B的坐标,若不存在,请说明理由.
正确答案
解:
(1)()=-+,()=0,∴=-1,
()==0 ,1=-
(舍去),2=1,
∴函数()的单调递增区间为(0,1),单调递减区间为(1,+∞)。
(2) 假设存在点M满足条件,则()=,整理得:
=
,
令=(0,1),则问题转化为方程:=
有根,
设g(t)=-,(t)=
>0,
∴函数g(t)为(0,1)上的单调递增函数,且g(1)=㏑1-0=0,∴g(t)<0,
所以不存在t使方程=成立,即不存在点满足题意。
已知函数f(x)=㏑x-ax2+bx(a>0)且导数f‵(x)=0.
(1)试用含有a的式子表示b,并求f(x)的单调区间;
(2)对于函数图象上不同的两点A(x1,y1),且x1时,又称AB存在“中值相依切线”.试问:在函数f(x)上是否存在两点A,B使得它存在“中值相依切线”?若存在,求A,B的坐标,若不存在,请说明理由.
正确答案
解:
(1)()=-+,()=0,∴=-1,
()==0 ,1=-
(舍去),2=1,
∴函数()的单调递增区间为(0,1),单调递减区间为(1,+∞)。
(2) 假设存在点M满足条件,则()=,整理得:
=
,
令=(0,1),则问题转化为方程:=
有根,
设g(t)=-,(t)=
>0,
∴函数g(t)为(0,1)上的单调递增函数,且g(1)=㏑1-0=0,∴g(t)<0,
所以不存在t使方程=成立,即不存在点满足题意。
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