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题型:简答题
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简答题 · 13 分

设函数f(x)=axn(1-x)+b(x>0),n为正整数,a,b为常数,曲线y=f(x)在(1,f(1))处的切线方程为x+y=1.

(1)求a,b的值;

(2)求函数f(x)的最大值;

(3)证明:.

正确答案

见解析

解析

(1)因为f(1)=b,由点(1,b)在x+y=1上,可得1+b=1,即b=0.

因为f′(x)=anxn-1-a(n+1)xn,所以f′(1)=-a.

又因为切线x+y=1的斜率为-1,所以-a=-1,即a=1.故a=1,b=0.

(2)由(1)知,f(x)=xn(1-x)=xn-xn+1,f′(x)=(n+1)·xn-1

令f′(x)=0,解得,即f′(x)在(0,+∞)上有唯一零点.

在(0,)上,f′(x)>0,故f(x)单调递增;

而在(,+∞)上,f′(x)<0,f(x)单调递减。

故f(x)在(0,+∞)上的最大值为.

(3)令φ(t)=ln t-1+(t>0),

(t>0)。

在(0,1)上,φ′(t)<0,

故φ(t)单调递减;

而在(1,+∞)上,φ′(t)>0,

故φ(t)单调递增,

故φ(t)在(0,+∞)上的最小值为φ(1)=0,

所以φ(t)>0(t>1),

即ln t>1-(t>1)。

令t=1+,得

所以,即.

由(2)知,

故所证不等式成立。

知识点

导数的几何意义利用导数求函数的最值利用导数证明不等式
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题型:简答题
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简答题 · 13 分

已知函数

(1)若曲线在点处与直线相切,求的值。

(2)若曲线与直线有两个不同的交点,求的取值范围。

正确答案

(1)a=0,b=f(0)=1.

(2)(1,+∞)

解析

由f(x)=x2+xsin x+cos x,得f′(x)=x(2+cos x)。

(1)因为曲线y=f(x)在点(a,f(a))处与直线y=b相切,

所以f′(a)=a(2+cos a)=0,b=f(a),解得a=0,b=f(0)=1.

(2)令f′(x)=0,得x=0.

f(x)与f′(x)的情况如下:

所以函数f(x)在区间(-∞,0)上单调递减,在区间(0,+∞)上单调递增,f(0)=1是f(x)的最小值。

当b≤1时,曲线y=f(x)与直线y=b最多只有一个交点;

当b>1时,f(-2b)=f(2b)≥4b2-2b-1>4b-2b-1>b,

f(0)=1<b,

所以存在x1∈(-2b,0),x2∈(0,2b),使得f(x1)=f(x2)=b.

由于函数f(x)在区间(-∞,0)和(0,+∞)上均单调,所以当b>1时曲线y=f(x)与直线y=b有且仅有两个不同交点。

综上可知,如果曲线y=f(x)与直线y=b有两个不同交点,那么b的取值范围是(1,+∞)。

知识点

导数的几何意义利用导数求函数的最值
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题型: 单选题
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单选题 · 5 分

已知P,Q为抛物线x2=2y上两点,点P,Q的横坐标分别为4,-2,过P,Q分别作抛物线的切线,两切线交于点A,则点A的纵坐标为(  )

A1

B3

C-4

D-8

正确答案

C

解析

如图所示,由已知可设

P(4,y1),Q(-2,y2),

∵点P,Q在抛物线x2=2y上,

∴P(4,8),Q(-2,2),又∵抛物线可化为,∴y′=x,

∴过点P的切线斜率为

∴过点P的切线为y-8=4(x-4),即

y=4x-8。

又∵过点Q的切线斜率为

∴过点Q的切线为y-2=-2(x+2),即y=-2x-2。

联立解得x=1,y=-4,

∴点A的纵坐标为-4

知识点

导数的几何意义抛物线的标准方程和几何性质
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题型:简答题
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简答题 · 14 分

已知函数为自然对数的底数)。

(1)若曲线在点处的切线平行于轴,求的值;

(2)求函数的极值;

(3)当的值时,若直线与曲线没有公共点,求的最大值。

正确答案

见解析

解析

本小题主要考查函数与导数,函数的单调性、极值、零点等基础知识,考查推理论证能力、运算求解能力,考查函数与方程思想、数形结合思想、分类与整合思想、化归与转化思想,满分14分。

(1)由,得

又曲线在点处的切线平行于轴,

,即,解得

(2)

①当时,上的增函数,所以函数无极值。

②当时,令,得

所以上单调递减,在上单调递增,

处取得极小值,且极小值为,无极大值。

综上,当时,函数无极小值;

处取得极小值,无极大值。

(3)当时,

则直线与曲线没有公共点,

等价于方程上没有实数解。

假设,此时

又函数的图象连续不断,由零点存在定理,可知上至少有一解,与“方程上没有实数解”矛盾,故

时,,知方程上没有实数解。

所以的最大值为

解法二:

(1)(2)同解法一。

(3)当时,

直线与曲线没有公共点,

等价于关于的方程上没有实数解,即关于的方程:

                           (*

上没有实数解。

①当时,方程(*)可化为,在上没有实数解。

②当时,方程(*)化为

,则有

,得

变化时,的变化情况如下表:

时,,同时当趋于时,趋于

从而的取值范围为

所以当时,方程(*)无实数解,

解得的取值范围是

综上,得的最大值为

知识点

导数的几何意义利用导数求函数的极值利用导数求函数的最值
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题型:简答题
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简答题 · 15 分

如图,设P为抛物线上的动点。过点做圆的两条切线,交直线两点。

(1)求的圆心到抛物线 准线的距离。

(2)是否存在点,使线段被抛物线在点处得切线平分,若存在,求出点的坐标;若不存在,请说明理由。

正确答案

见解析

解析

(1)解:由题意可知,抛物线C1的准线方程为:

所以圆心M到抛物线C1准线的距离为

(2)解:设点P的坐标为(x0, x02),抛物线C1在点P处的切线交直线l于点D。

再设A,B,D的横坐标分别为

过点P(x0, x02)的抛物线C1的切线方程为:

                (1)

时,过点P(1,1)与圆C2的切线PA为:

可得。所以

设切线PA.PB的斜率为,则

                (2)

                (3)

分别代入(1),(2),(3),得

从而

同理

所以是方程的两个不相等的根,从而

因为

所以

从而

进而得

综上所述,存在点P满足题意,点P的坐标为

知识点

导数的几何意义
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题型:简答题
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简答题 · 12 分

已知函数f(x)=ex(ax+b)-x2-4x,曲线y=f(x)在点(0,f(0))处的切线方程为y=4x+4.

(1)求a,b的值;

(2)讨论f(x)的单调性,并求f(x)的极大值。

正确答案

见解析

解析

(1)f′(x)=ex(ax+a+b)-2x-4.

由已知得f(0)=4,f′(0)=4.

故b=4,a+b=8.

从而a=4,b=4.

(2)由(1)知,f(x)=4ex(x+1)-x2-4x,

f′(x)=4ex(x+2)-2x-4=4(x+2)·.

令f′(x)=0得,x=-ln 2或x=-2.

从而当x∈(-∞,-2)∪(-ln 2,+∞)时,f′(x)>0;

当x∈(-2,-ln 2)时,f′(x)<0.

故f(x)在(-∞,-2),(-ln 2,+∞)上单调递增,在(-2,-ln 2)上单调递减。

当x=-2时,函数f(x)取得极大值,极大值为f(-2)=4(1-e-2)。

知识点

导数的几何意义利用导数研究函数的单调性利用导数求函数的极值
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题型: 单选题
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单选题 · 5 分

若a>0,b>0,且函数f(x)=在x=1处有极值,则ab的最大值等于

A2

B3

C6

D9

正确答案

D

解析

,当且仅当时等号成立

知识点

导数的几何意义
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题型:简答题
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简答题 · 16 分

若函数处取得极大值或极小值,则称为函数的极值点。

已知是实数,1和是函数的两个极值点。

(1)求的值;

(2)设函数的导函数,求的极值点;

(3)设,其中,求函数的零点个数。

正确答案

(1);(2)-2;(3)9

解析

(1)由,得

∵1和是函数的两个极值点,

,解得

(2)∵ 由(1)得, ,

,解得

∵当时,;当时,

的极值点。

∵当时,,∴ 不是的极值点。

的极值点是-2。

(3)令,则

先讨论关于 的方程 根的情况:

时,由(2 )可知,的两个不同的根为I 和一2 ,注意到是奇函数,∴的两个不同的根为一和2。

时,∵ ,

∴一2 , -1,1 ,2 都不是的根。

由(1)知

① 当时, ,于是是单调增函数,从而

此时无实根。

② 当时。,于是是单调增函数。

又∵的图象不间断,

 在(1 , 2 )内有唯一实根。

同理,在(一2 ,一I )内有唯一实根。

③ 当时,,于是是单调减两数。

又∵的图象不间断,

在(一1,1 )内有唯一实根。

因此,当时,有两个不同的根满足;当 时

有三个不同的根,满足

现考虑函数的零点:

( i )当时,有两个根,满足

有三个不同的根,有两个不同的根,故有5 个零点。

( 11 )当时,有三个不同的根,满足

有三个不同的根,故有9 个零点。

综上所述,当时,函数有5 个零点;当时,函数有9 个零点。

知识点

导数的几何意义
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题型:简答题
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简答题 · 13 分

已知函数f(x)=ex-ax,其中a>0.

(1)若对一切x∈R,f(x) 1恒成立,求a的取值集合;[z

(2)在函数f(x)的图像上去定点A(x1, f(x1)),B(x2, f(x2))(x1<x2),记直线AB的斜率为k,证明:存在x0∈(x1,x2),使恒成立.

正确答案

见解析

解析

解:.

单调递减;当单调递增,故当时,取最小值

于是对一切恒成立,当且仅当

.                  ①

时,单调递增;当时,单调递减.

故当时,取最大值.因此,当且仅当时,①式成立.

综上所述,的取值集合为.

(2)由题意知,

,则.

时,单调递减;当时,单调递增.

故当

从而

所以

因为函数在区间上的图像是连续不断的一条曲线,所以存在

使成立.

知识点

导数的几何意义
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题型:简答题
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简答题 · 15 分

已知a∈R,函数f(x)=2x3-3(a+1)x2+6ax.

(1)若a=1,求曲线y=f(x)在点(2,f(2))处的切线方程;

(2)若|a|>1,求f(x)在闭区间[0,2|a|]上的最小值。

正确答案

(1)y=6x-8.(2)g(a)=

解析

(1)当a=1时,f′(x)=6x2-12x+6,

所以f′(2)=6.

又因为f(2)=4,所以切线方程为y=6x-8.

(2)记g(a)为f(x)在闭区间[0,2|a|]上的最小值。

f′(x)=6x2-6(a+1)x+6a=6(x-1)(x-a)。

令f′(x)=0,得到x1=1,x2=a.

当a>1时,

比较f(0)=0和f(a)=a2(3-a)的大小可得g(a)=

当a<-1时,

得g(a)=3a-1.

综上所述,f(x)在闭区间[0,2|a|]上的最小值为g(a)=

知识点

导数的几何意义
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