- 复合函数的单调性
- 共281题
已知函数,
,
。
(1)当,
时,求函数
的单调区间;
(2)当时,若
对
恒成立,求实数
的取值范围;
(3)设函数的图象在点
、
两处的切线分别为
、
,若
,
,且
,求实数
的最小值。
正确答案
见解析。
解析
函数,求导得
。
(1)当,
时,
,
若,则
恒成立,所以
在
上单调减;
若,则
,令
,解得
或
(舍),
当时,
,
在
上单调减;
当时,
,
在
上单调增。
所以函数的单调减区间是
,单调增区间是
,
(2)当,
时,
,而
,所以
当时,
,
在
上单调减;
当时,
,
在
上单调增。
所以函数在
上的最小值为
,
所以恒成立,解得
或
,
又由,得
,所以实数
的取值范围是
,
(3)由知,
,而
,则
,
若,则
,所以
,
解得,不符合题意;
故,则
,
整理得,,由
得,
,
令,则
,
,所以
,
设,则
,
当时,
,
在
上单调减;
当时,
,
在
上单调增。
所以,函数的最小值为
,故实数
的最小值为
。
知识点
如图,两铁路线垂直相交于站A,若已知AB=100千米,甲火车从A站出发,沿AC方向以50千米/小时的速度行驶,同时乙火车从B站出发,沿BA方向以千米/小时的速度行驶,至A站即停止前行(甲车仍继续行驶)(两车的车长忽略不计)。
(1)求甲、乙两车的最近距离(用含的式子表示);
(2)若甲、乙两车开始行驶到甲,乙两车相距最近时所用时间为小时,问
为何值时
最大?
正确答案
见解析
解析
(1)设两车距离为,则
(3分)
,∴当
时,
即两车的最近距离是千米;
(7分)
(2)当两车相距最近时,, (3分)
此时千米/小时. (5分)
即当车速千米/小时,两车相距最近所用时间
最大,最大值是
小时.(7分)
知识点
关于的不等式
的解集为
。
(1)求实数的值;
(2)若实系数一元二次方程的一个根
,求
。
正确答案
见解析
解析
(1)原不等式等价于,即
-------------------2分
由题意得,解集为的一个不等式
-------------------4分
解得, -------------------6分
(2)由题意得: -------------------8分
-------------------10分
知识点
已知函数R,且
>
。
(1)若求函数
的极值;
(2)设。
① 当时,对任意
,都有
≥1成立,求
的最大值;
② 设为
的导函数,若存在
>
,使
成立,求
的取值范围。
正确答案
见解析。
解析
(1)当a=2,b=1时,,定义域为(-∞,0)∪(0,+∞)。
所以。
令f ′(x)=0,得x1=-1,x2=,列表
由表知f (x)的极大值是f (-1)=e-1,f (x)的极小值是f ()=4。
(2)① 因为g (x)=(ax-a)ex-f (x)=(ax--2a)ex,
当a=1时,g (x)=(x--2)ex。
因为g (x)≥1在x∈(0,+∞)上恒成立,
所以b≤x2-2x-在x∈(0,+∞)上恒成立。
记h(x)=x2-2x-(x>0),则
。
当0<x<1时,h′(x)<0,h(x)在(0,1)上是减函数;
当x>1时,h′(x)>0,h(x)在(1,+∞)上是增函数。
所以h(x)min=h(1)=-1-e-1。
所以b的最大值为-1-e-1。
解法二:因为g (x)=(ax-a)ex-f (x)=(ax--2a)ex,
当a=1时,g (x)=(x--2)ex。
因为g (x)≥1在x∈(0,+∞)上恒成立,
所以g(2)=>0,因此b<0。
。
因为b<0,所以:当0<x<1时,g′(x)<0,g(x)在(0,1)上是减函数;
当x>1时,g′(x)>0,g(x)在(1,+∞)上是增函数。
所以g(x)min=g(1)=(-1-b)e-1
因为g (x)≥1在x∈(0,+∞)上恒成立,
所以(-1-b)e-1≥1,解得b≤-1-e-1
因此b的最大值为-1-e-1。
②解法一:因为g (x)=(ax--2a)ex,所以g ′(x)=(
+ax-
-a)ex。
由g (x)+g ′(x)=0,得(ax--2a)ex+(
+ax-
-a)ex=0,
整理得2ax3-3ax2-2bx+b=0。
存在x>1,使g (x)+g ′(x)=0成立,
等价于存在x>1,2ax3-3ax2-2bx+b=0成立。
因为a>0,所以=。
设(x>1),则
。
因为x>1,u′(x)>0恒成立,所以u(x)在(1,+∞)是增函数,所以u(x)>u(1)=-1,
所以>-1,即
的取值范围为(-1,+∞)。
解法二:因为g (x)=(ax--2a)ex,所以g ′(x)=(
+ax-
-a)ex。
由g (x)+g ′(x)=0,得(ax--2a)ex+(+ax-
-a)ex=0,
整理得2ax3-3ax2-2bx+b=0。
存在x>1,使g (x)+g ′(x)=0成立,
等价于存在x>1,2ax3-3ax2-2bx+b=0成立。
设u(x)=2ax3-3ax2-2bx+b(x≥1)
u′(x)=6ax2-6ax-2b=6ax(x-1)-2b≥-2b
当b≤0时,u′(x) ≥0
此时u(x)在[1,+∞)上单调递增,因此u(x)≥u(1)=-a-b
因为存在x>1,2ax3-3ax2-2bx+b=0成立
所以只要-a-b<0即可,此时-1<≤0
当b>0时,
令,得u(x0)=b>0,
又u(1)=-a-b<0
于是u(x)=0,在(1,x0)上必有零点
即存在x>1,2ax3-3ax2-2bx+b=0成立,此时>0
综上有的取值范围为(-1,+∞)。
知识点
已知,函数
.
(1)当时,求使
成立的
的集合;
(2)求函数在区间
上的最小值。
正确答案
见解析
解析
(1)由题意,.………………………1分
当时,
,解得
;……………………2分
当时,
,解得
.…………………3分
综上,所求解集为……………………4分
(2)①当时,在区间
上,
,其图像是开口向上的抛物线,对称轴是
,
∵,
∴,
∴……………………6分
② 当时,在区间[1,2]上,
,
……8分
③当时,在区间[1,2]上,
,其图像是开口向下的抛物线,对称轴是
,
当
即
时,
…………10分
当
即
时,
∴综上,……………………12分
知识点
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