- 导数的概念及其几何意义
- 共3697题
设函数的定义域是
,其中常数
.
(1)若,求
的过原点的切线方程.
(2)当时,求最大实数
,使不等式
对
恒成立.
(3)证明当时,对任何
,有
.
正确答案
(1)切线方程为和
.(2)
的最大值是
.(3)详见解析.
试题分析:(1)一般地,曲线在点
处的切线方程为:
.注意,此题是求过原点的切线,而不是求
在原点处切线方程,而该曲线又过原点,故有原点为切点和原点不为切点两种情况.当原点不为切点时需把切点的坐标设出来.(2)令
,则问题转化为
对
恒成立.注意到
,所以如果
在
单调增,则必有
对
恒成立.下面就通过导数研究
的单调性.(3)不等式
可变形为:
.为了证这个不等式,首先证
;而证这个不等式可利用导数证明
.故令
,然后利用导数求
在区间
上范围即可.
试题解析:(1).若切点为原点,由
知切线方程为
;
若切点不是原点,设切点为,由于
,故由切线过原点知
,在
内有唯一的根
.
又,故切线方程为
.
综上所述,所求切线有两条,方程分别为和
.
(2)令,则
,
,显然有
,且
的导函数为:
.
若,则
,由
知
对
恒成立,从而对
恒有
,即
在
单调增,从而
对
恒成立,从而
在
单调增,
对
恒成立.
若,则
,由
知存在
,使得
对
恒成立,即
对
恒成立,再由
知存在
,使得
对
恒成立,再由
便知
不能对
恒成立.
综上所述,所求的最大值是
.
(3)当时,令
,则
,故当
时,恒有
,即
在
单调递减,故
,对
恒成立.又
,故
,即对
恒有:
,
在此不等式中依次取,得:
,,
,
,
,
…………………………
,
将以上不等式相加得:,即
.
已知函数,
(1)求函数的单调区间;
(2)若函数在
上是减函数,求实数
的最小值;
(3)若,使
成立,求实数
取值范围.
正确答案
(1)函数的单调递减区间是
,
,递增区间是
。
(2)的最小值为
。
(3)。
试题分析:函数的定义域为
,且
2分
(1)函数
当且
时,
;当
时,
所以函数的单调递减区间是
,
,递增区间是
.5分
(2)因为在
上为减函数,故
在
上恒成立
所以当时,
又
故当,即
时,
所以于是
,故
的最小值为
.8分
(3)命题“若,使
成立”等价于
“当时,有
”
由(2),当时,
,所以
问题等价于: “当时,有
” 9分
(i)当时,由(2)
在
上为减函数
则,故
(ii)当时,由于
在
上为增函数
故的值域为
,即
由的单调性值域知
唯一
,使
,且满足:
当时,
,
为减函数;当
时,
,
为增函数;所以,
所以,,与
矛盾,不合题意
综上, 12分
点评:难题,利用导数研究函数的单调性、极值,是导数应用的基本问题,主要依据“在给定区间,导函数值非负,函数为增函数;导函数值非正,函数为减函数”。确定函数的极值,遵循“求导数,求驻点,研究单调性,求极值”。不等式恒成立问题,往往通过构造函数,研究函数的最值,使问题得到解决。本题的难点在于利用转化思想的灵活应用。
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:(1)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=
,
∴k1k2==﹣4,
即k1k2为定值﹣4.
(2)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).
(3)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
.
已知函数,
为实数)有极值,且在
处的切线与直线
平行.
(Ⅰ)求实数a的取值范围;
(Ⅱ)是否存在实数a,使得函数的极小值为1,若存在,求出实数a的值;若不存在,请说明理由;
(Ⅲ)设函数试判断函数
在
上的符号,并证明:
(
).
正确答案
(Ⅰ);(Ⅱ)
(Ⅲ)见解析.
试题分析:(Ⅰ)由已知在处的切线与直线
平行,得
且
有两个不等实根,从而得出
的范围;(Ⅱ)先由导函数得出函数的单调性,确定函数的极小值点,然后由函数
的极小值为1得出存在的
值;(Ⅲ)先确定
的单调性,
在
上是增函数,故
,构造
,分别取
的值为1、2、3、 、
累加即可得证.
试题解析:(Ⅰ)
由题意
① (1分)
②
由①、②可得,
故实数a的取值范围是 (3分)
(Ⅱ)存在 (5分)
由(1)可知,
,且
,
. (6分)
(7分)
的极小值为1. (8分)
(Ⅲ)由
即
故,
则在
上是增函数,故
,
所以,在
上恒为正。. (10分)
(注:只判断符号,未说明理由的,酌情给分)
当时,
,设
,则
即:. (12分)
上式分别取的值为1、2、3、 、
累加得:
,(
)
,(
)
,(
)
,(
)
即,,(
),当
时也成立 (14分)
已知函数.
(1)当且
,
时,试用含
的式子表示
,并讨论
的单调区间;
(2)若有零点,
,且对函数定义域内一切满足
的实数
有
.
①求的表达式;
②当时,求函数
的图像与函数
的图像的交点坐标.
正确答案
(1)时,
的单调增区间是
,
,
单调减区间是
;
时,
的单调增区间
,
,单调减区间为
;
(2)①;②
.
试题分析:(1)先求出导函数,进而由
,于是
,针对
分
、
两种情况,分别求出
、
的解即可确定函数的单调区间;(2)①先由条件
得到
的一个不等关系式
,再由
有零点,且对函数定义域内一切满足
的实数
有
,作出判断
的零点在
内,设
,则可得条件
即
,结合
即可确定
的取值,进而可写出
的解析式;②设
,先通过函数的导数确定函数在
的单调性,进而求出
在
的零点,进而即可求出
与
的图像在区间
上的交点坐标.
(1) 2分
由,故
时,由
得
的单调增区间是
,
由得
单调减区间是
同理时,
的单调增区间
,
,单调减区间为
5分
(2)①由(1)及(i)
又由有
知
的零点在
内,设
,
则即
所以由条件
此时有 8分
∴ 9分
②又设,先求
与
轴在
的交点
∵,由
得
故,
在
单调递增
又,故
与
轴有唯一交点
即与
的图象在区间
上的唯一交点坐标为
为所求 13分.
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