- 直线与方程
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已知函数f(x)的定义域为[-2,+∞),部分对应值如下左表,f′(x)为f(x)的导函数,函数y=f′(x)的图象如图所示,若两正数a,b满足f(2a+b)<1,则的取值范围是______.
正确答案
由图知函数f(x)在[-2,0]上,f′(x)<0,函数f(x)单减;
函数f(x)在[0,+∞)上,f′(x)>0,函数f(x)单增;
或
,
表示点(a,b)与点(-3,-3)连线斜率,
故的取值范围为(
,
).
已知函数g(x)=ax3+
x2+b,f(x)=g′(x)ex,其中e为自然对数的底数
(I)若函数g(x)在点(1,g(1))处的切线与直线2x-y+1=0垂直,求实数a的值;
(II)若f(x)在[-1,1]上是单调增函数,求实数a的取值范围;
(III)当a=0时,求整数k的所有值,使方程f(x)=x+2在[k,k+1]上有解.
正确答案
(I)由题意得,g′(x)=ax2+x,
∵在点(1,g(1))处的切线与直线2x-y+1=0垂直,
∴在点(1,g(1))处的切线斜率为-,即g′(1)=a+1=-
,
解得a=-,
(II)由(I)得,f(x)=g′(x)ex=(ax2+x)ex,
则f′(x)=(2ax+1)ex+(ax2+x)ex=[ax2+(2a+1)x+1]ex,
∵f(x)在[-1,1]上是单调增函数,
∴f′(x)=[ax2+(2a+1)x+1]ex≥0在[-1,1]上恒成立,
即ax2+(2a+1)x+1≥0在[-1,1]上恒成立,
①当a=0时,f′(x)=(x+1)ex,f′(x)≥0在[-1,1]上恒成立,
当且仅当x=-1时取等号,故a=0符合要求;(6分)
②当a≠0时,令g(x)=ax2+(2a+1)x+1,
因为△=(2a+1)2-4a=4a2+1>0,所以g(x)=0有两个不相等的实数根x1,x2,不妨设x1>x2,
因此f(x)有极大值又有极小值.
若a>0,因为g(-1)•g(0)=-a<0,所以f(x)在(-1,1)内有极值点,故f(x)在[-1,1]上不单调.
若a<0,可知x1>0>x2,因为g(x)的图象开口向下,要使f(x)在[-1,1]上单调,
因为g(0)=1>0,必须满足,即
,得-
≤a<0,
综上可知,a的取值范围是[-,0],
(III)当a=0时,方程即为xex=x+2,由于ex>0,所以x=0不是方程的解,
所以原方程等价于ex--1=0,令h(x)=ex-
-1,
因为h′(x)=ex+>0对于x∈(-∞,0)∪(0,+∞)恒成立,
所以h(x)在(-∞,0)和(0,+∞)内是单调增函数,(13分)
又h(1)=e-3<0,h(2)=e2-2>0,h(-3)=e-3-<0,h(-2)=e-2>0,
所以方程f(x)=x+2有且只有两个实数根,且分别在区间[1,2]和[-3,-2]上,
所以整数k的所有值为{-3,1}.
过x轴上的动点A(a,0)的抛物线y=x2+1引两切线AP、AQ,P、Q为切点.
(1)若切线AP,AQ的斜率分别为k1,k2,求证:k1k2为定值;
(2)求证:直线PQ过定点;
(3)若a≠0,试求S△APQ:|OA|的最小值.
正确答案
解:(I)设切点P(x1,y1),Q(x1,y1)
由题意可得,kAP==
,
由导数的几何意义可得,kAP=2x1,
∴=2x1,
整理可得,
同理可得﹣1=0,
从而可得x1,x2是方程x2﹣2ax﹣1=0的两根,
∴x=a±,k1=
,k2=
,
∴k1·k2==﹣4,
即k1·k2为定值﹣4.
(II)设P(x1,y1),Q(x2,y2),
由于y'=2x,
故切线AP的方程是:y﹣y1=2x1(x﹣x1),
则﹣y1=2x1(a﹣x1)=2x1a﹣2x12=2x1a﹣2(y1﹣1)
∴y1=2x1a+2,同理y2=2x2a+2,
则直线PQ的方程是y=2ax+2,则直线PQ过定点(0,2).
(Ⅲ)即A(a,0)点到PQ的距离,
要使最小,就是使得A到直线PQ的距离最小,
而A到直线PQ的距离d==
=
≥
,
当且仅当,
即a2=时取等号,
∴最小值为
.
曲线在y=x3-x2+5在x=1处的切线的倾斜角为______.
正确答案
求导得:y′=x2-2x,
把x=1代入导函数得:y′|x=1=1-2=-1,
∴切线方程的斜率k=tanα=-1(设α为切线的倾斜角),
又α∈[0,π),∴α=.
故答案为:
已知函数在点(x1,f(x1))处的切线在x轴上的截距为x2,则当
时,
的取值范围是_________.
正确答案
点P在曲线y=x3-x+上移动,设在点P处的切线的倾斜角为为α,则α的取值范围是______.
正确答案
∵tanα=3x2-1,
∴tanα∈[-1,+∞).
当tanα∈[0,+∞)时,α∈[0,);
当tanα∈[-1,0)时,α∈[,π).
∴α∈[0,)∪[
,π)
故答案为:[0,)∪[
,π).
函数f(x)=lnx在x=n(n∈N*)处的切线斜率为an,则a1a2+a2a3+a3a4+…+a2010a2011=______.
正确答案
∵f′(x)=,∴an=
,
∴a1a2+a2a3+a3a4+…+a2010a2011=×
+
×
+
×
+…+
×
=1-+
-
+
-
+…+
-
=1-=
.
故答案:.
已知实数a,b,c∈R,函数f(x)=ax3+bx2+cx满足f(1)=0,设f(x)的导函数为f′(x),满足f′(0)f′(1)>0.
(1)求的取值范围;
(2)设a为常数,且a>0,已知函数f(x)的两个极值点为x1,x2,A(x1,f(x1)),B(x2,f(x2)),求证:直线AB的斜率k∈(-,-
].
正确答案
(1)∵f(1)=a+b+c=0,∴b=-(a+c),
∵f′(x)=3ax2+2bx+c,
∴f′(0)=c,f′(1)=3a+2b+c,
∴f′(0)f′(1)=c(3a+2b+c)=c(a-c)=ac-c2>0,
∴a≠0,c≠0,
∴-(
)2>0,
所以0<<1.
(2)令f′(x)=3ax2+2bx+c=0,则x1+x2=-,x1x2=
,
∴k==
=
=a(x22+x2x1+x12)+b(x2+x1)+c
=a[(x2+x1)2-x2x1]+b(x2+x1)+c
=a(-
)+b(-
)+c
=a[(-
)+
(-
)+
]
=(-
+
),
令t=,由b=-(a+c)得,
=-1-t,t∈(0,1),
则k=[-(1+t)2+3t]=
(-t2+t-1),
∵a>0,-t2+t-1∈(-1,-],∴k∈(-
,-
].
已知函数f(x)满足f()=2,f′(
)=4,则函数F(x)=f(x)•sinx的图象在x=
处切线的斜率为______.
正确答案
F'(x)=f'(x)•sinx+f(x)•cosx
∵f()=2,f′(
)=4,sin
=cos
=
∴F'()=f'(
)•sin
+f(
)•cos
=3
故答案为:3.
已知函数f(x)=在x=1处取得极值2.
(1)求函数f(x)的表达式;
(2)当m满足什么条件时,函数f(x)在区间(m,2m+1)上单调递增?
(3)若P(x0,y0)为f(x)=图象上任意一点,直线l与f(x)=
的图象切于点P,求直线l的斜率k的取值范围.
正确答案
(1)因f/(x)=,
而函数f(x)=在x=1处取得极值2,
所以⇒
⇒
所以f(x)=;
(2)由(1)知f/(x)==
,
如图,f(x)的单调增区间是[-1,1],
所以,⇒-1<m≤0,
所以当m∈(-1,0]时,函数f(x)在区间(m,2m+1)上单调递增.
(3)由条件知,过f(x)的图形上一点P的切线l的斜率k为:k=f/(x0)==4×
=4[
-
]
令t=,则t∈(0,1],此时,k=8(t2-
t)=8(t-
)2-
根据二次函数k=8(t-)2-
的图象性质知:
当t=时,kmin=-
,当t=1时,kmax=4
所以,直线l的斜率k的取值范围是[- , 4 ].
设点P(x,y)(y≥0)为平面直角坐标系xOy中的一个动点(O为坐标原点),点P到定点M(0,)的距离比点P到x轴的距离大
.
(1)求点P的轨迹方程;
(2)若直线l:y=kx+1与点P的轨迹相交于A、B两点,且|AB|=2,求k的值;
(3)设点P的轨迹曲线为C,点Q(x0,y0)(x0≤1)是曲线C上的一点,求以点Q为切点的曲线C的切线方程及切线倾斜角的取值范围.
正确答案
(1)过P作x轴垂线且垂足为N,由题意可知|PM|-|PN|=
而y≥0,∴|PN|=y,∴=y+
化简得x2=2y(y≥0)为所求的方程.
(2)设A(x1,y1),B(x2,y2),
联立,
得x2-2kx-2=0,
∴x1+x2=2k,
x1x2=-2|AB|==
=2
,
∴k4+3k2-4=0,
而k2≥0,
∴k2=1,
∴k=±1.
(3)因为Q(x0,y0)在曲线C上,
∴x02=2y0,
∴切点Q(x0,).
又y=x2求导得y'=x,
∴切线斜率k=x0
则切线方程为y-=x0(x-x0),
即2x0x-2y-x02=0为所求切线方程,
又x0≤1,
∴切线斜率k≤1,
∴倾斜角取值范围为[0,]∪(
,π).
已知函数f(x)=lnx-ax.
(Ⅰ)求函数f(x)的极值,
(Ⅱ)已知过点P(1,f(1)),Q(e,f(e))的直线为l,则必存在x0∈(1,e),使曲线y=f(x)在点(x0,f(x0))处的切线与直线l平行,求x0的值,
(Ⅲ)已知函数g(x)图象在[0,1]上连续不断,且函数g(x)的导函数g'(x)在区间(0,1)内单调递减,若g(1)=0,试用上述结论证明:对于任意x∈(0,1),恒有g(x)>g(0)(1-x)成立.
正确答案
(Ⅰ)f'(x)=-a=
(x>0)
①若a≤0,f'(x)>0,f(x)在(0,+∞)上单调递增,此时f(x)不存在极值.
②若a>0令f'(x)=0得x=,
当x∈(0,)时,f′(x)>0,此时函数f(x)在此区间上单调递增;
当x∈(,+∞)时,f′(x)<0,此时函数f(x)在此区间上单调递减;
∴f(x)极大值=f()=-lna-1
综上:当a≤0时,f(x)没有极大值,当a>0时,f(x)极大值=-lna-1.
(Ⅱ)直线l的斜率k==-a+
,
∵x0∈(1,e),
依题意有f'(x0)=-a+即
-a=-a+
得x0=e-1∈(1,e),
故x0=e-1
(Ⅲ)①f'(x0)=或(
)
由以上结论得:对区间[0,x]存在x1∈[0,x]使g'(x1)=
同样对区间[x,1]存在x2∈[x,1]使g'(x2)==
依题意得:g'(x1)>g'(x2)即>
化简得g(x)>g(0)(1-x)成立.
设y=f(x)为三次函数,且图象关于原点对称,当x=时,f(x)的极小值为-1.
(Ⅰ)求f(x)的解析式;
(Ⅱ)证明:当x∈(1,+∞)时,函数f(x)图象上任意两点的连线的斜率恒大于0.
正确答案
(Ⅰ)设f(x)=ax3+bx2+cx+d(a≠0)
∵其图象关于原点对称,即f(-x)=-f(x)
得-ax3+bx2-cx+d=-ax3-bx2-cx-d
∴b=d=0,
则有f(x)=ax3+cx
由f′(x)=3ax2+c,依题意得f′()=0
∴a+c=0①
f()=
a+
c=-1②(5分)
由①②得a=4,c=-3故所求的解析式为:f(x)=4x3-3x.(6分)
(Ⅱ)由f′(x)=12x2-3>0
解得:x>或x<-
(8分)
∵(1,+∞)⊂(,+∞)
∴x∈(1,+∞)时,函数f(x)单调递增;(10分)
设(x1,y1),(x2,y2)是x∈(1,+∞)时,
函数f(x)图象上任意两点,
且x2>x1,则有y2>y1∴过这两点的直线的斜率k=>0.(12分)
函数y=x2的曲线上点A处的切线与直线3x-y+1=0的夹角为45°,则点A的坐标为 ______.
正确答案
设点A的坐标为(x0,y0),
则y′|x=x0=2x|x=x0=2x0=k1,又直线3x-y+1=0的斜率k2=3.
∴tan45°=1==|
|.解得x0=
或x0=-1.
将x0=或x0=-1分别代入到y═x2中得到y0=
或y0=1,
所以A点坐标为(,
)或(-1,1).
故答案为:(,
)或(-1,1)
曲线y=x3+3x2+6x-1的切线中,斜率最小的切线方程为______.
正确答案
∵曲线y=x3+3x2+6x-1,
y'=3x2+6x+6=3(x+1)2+3≥3.
当x=-1时,y'min=3,此时斜率最小,即k=3
当x=-1时,y=-5.此切线过点(-1,-5)
∴切线方程为y+5=3(x+1),即3x-y-2=0,
故答案为3x-y-2=0;
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