- 导数与积分
- 共1403题
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),
则(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
,
即,
所以,即
.
由(2)知,,
故所证不等式成立。
知识点
已知函数
(1)若曲线在点
处与直线
相切,求
与
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
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( )
正确答案
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
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,
得,即
,解得
。
(2),
①当时,
,
为
上的增函数,所以函数
无极值。
②当时,令
,得
,
。
,
;
,
。
所以在
上单调递减,在
上单调递增,
故在
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;
当,
在
处取得极小值
,无极大值。
(3)当时,
令,
则直线:
与曲线
没有公共点,
等价于方程在
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
在
上至少有一解,与“方程
在
上没有实数解”矛盾,故
。
又时,
,知方程
在
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
在
上没有实数解,即关于
的方程:
(*)
在上没有实数解。
①当时,方程(*)可化为
,在
上没有实数解。
②当时,方程(*)化为
。
令,则有
。
令,得
,
当变化时,
的变化情况如下表:
当时,
,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
如图,设P为抛物线:
上的动点。过点
做圆
的两条切线,交直线
:
于
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)
当时,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)
将分别代入(1),(2),(3),得
从而
又,
即
同理
所以是方程
的两个不相等的根,从而
,
因为,
所以即
。
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
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
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
正确答案
解析
,
,当且仅当
时等号成立
知识点
若函数在
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)求和
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,
,
∴是
的极值点。
∵当或
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:
当时,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。
当时,∵
,
,
∴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
。
此时在
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
。
而有三个不同的根,
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
。
而有三个不同的根,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
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:令
.
当时
单调递减;当
时
单调递增,故当
时,
取最小值
于是对一切恒成立,当且仅当
. ①
令则
当时,
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,
令则
令,则
.
当时,
单调递减;当
时,
单调递增.
故当,
即
从而,
又
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
即
成立.
知识点
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
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