- 导数的概念及其几何意义
- 共3697题
已知函数f(x)=px--2lnx。
(1)若p=2,求曲线f(x)在点(1,f(1))处的切线;
(2)若函数f(x)在其定义域内为增函数,求正实数p的取值范围;
(3)设函数,若在[1,e]上至少存在一点x0,使得f(x0)>g(x0)成立,求实数p的取值范围。
正确答案
解:(1)当p=2时,函数
f(1)=2-2-2ln1=0,f'(x)=
曲线f(x)在点(1,f(1))处的切线的斜率为f'(1)=2+2-2=2
从而曲线f(x)在点(1,f(1))处的切线方程为y-0=2(x-1),
即y=2x-2。
(2)
令h(x)=px2-2x+p,要使f(x)在定义域(0,+∞)内是增函数,
只需h(x)≥0在(0,+∞)内恒成立,
由题意p>0,h(x)=px2-2x+p的图象为开口向上的抛物线,对称轴方程为
∴
只需
即p≥1时,h(x)≥0,f'(x)≥0,
∴f(x)在(0,+∞)内为增函数,正实数p的取值范围是[1,+∞)。
(3)∵在[1,e]上是减函数,
∴x=e时,g(x)min=2
x=1时,g(x)max=2e,
即g(x)∈[2,2e]
①当p<0时,h(x)=px2-2x+p其图象为开口向下的抛物线,对称轴在y轴的左侧,
且h(0)<0,
所以f(x)在x∈ [1,e]内是减函数,
当p=0时,h(x)=-2x
因为x∈[1,e],
所以h(x)<0,
此时,f(x)在x∈[1,e]内是减函数,
故当p≤0时,f(x)在x∈[1,e]上单调递减=f(1)=0<2,不合题意;
②当0<p<1时,x∈[1,e]
所以f(x)=
又由(2)知当p=1时f(x)在 x∈[1,e]上是增函数,
∴
不合题意;
③当p≥1时,由(2)知f(x)在x∈[1,e]上是增函数
f(1)= 0<2
又g(x)在x∈[1,e]上是减函数,
故只需f(x)max>g(x)min,x∈[1,e],
而
g(x)min=2,即
解得
所以实数p的取值范围是。
已知抛物线与圆
有一个公共点A,且在A处两曲线的切线为同一直线l。
(1)求r;
(2)设m、n是异于l且与C及M都相切的两条直线,m、n的交点为D,求D到l的距离。
正确答案
解:(1)设,对
求导得
,
故直线的斜率
,
当时,不合题意,
所心
圆心为,
的斜率
由知
,即
,
解得,故
所以。
(2)设为
上一点,则在该点处的切线方程为
即若该直线与圆
相切,
则圆心到该切线的距离为
,
即,
化简可得
求解可得
抛物线在点
处的切线分别为
,
其方程分别为①
②
③
②-③得,
将代入②得
,
故
所以到直线
的距离为
。
设定义在R上的函数f(x)=a0x4+a1x3+a2x2+a3x+a4(其中ai∈R,i=0,1,2,3,4),当x=-1时,f(x)取得极大值,并且函数y=f(x+1)的图象关于点(-1,0)对称,
(1)求f(x)的表达式;
(2)试在函数f(x)的图象上求两点,使这两点为切点的切线互相垂直,且切点的横坐标都在区间上;
(3)若,求证:
。
正确答案
解:(1);
(2)或
;
(3)用导数求最值,可证得。
已知.
.
(1)求函数在区间
上的最小值;
(2)对一切实数,
恒成立,求实数
的取值范围;
(3) 证明对一切,
恒成立.
正确答案
(1)见解析;(2);(3)见解析.
试题分析:(1)对于研究非常规的初等函数的最值问题,往往都需要求函数的导数.根据函数导数的正负判断函数的单调性,利用单调性求函数在某个区间上的最值;(2)恒成立问题,一般都需要将常数和变量分离开来(分离常数法)转化为最值问题处理;(3)证明不等式恒成立问题,往往将不等式转化为函数
来证明
恒成立问题.但有些时候这样转化后不等会乃然很难实现证明,还需对不等式经行恒等变形以达到化简不等式的目的,然后再证.
试题解析:⑴ ,当
,
,
单调递减,
当,
,
单调递增. 1分
(由于的取值范围不同导致
所处的区间函数单调性不同,故对
经行分类讨论.)
① ,t无解; 2分
② ,即
时,
3分
③ ,即
时,
在
上单调递增,
;
所以 5分
由题可知:,则
.因对于
,
恒成立,故
,
设,则
.
单调递增,
单调递减.
所以,即
.
问题等价于证明(为了利用第(1)小问结论,并考虑到作差做函数证明不方便,下证
的最值与
最值的关系.)
由(1)可知在
的最小值是
,当且仅当
时取到.
设,则
,易得
,当且仅当
时取到.
从而对于一切,都有
恒成立.
已知曲线Cn:y=nx2,点Pn(xn,yn)(xn>0,yn>0)是曲线Cn上的点(n=l,2,…)。
(I)试写出曲线Cn在点Pn处的切线ln的方程,并求出ln与y轴的交点Qn的坐标;
(Ⅱ)若原点O(0,0)到ln的距离与线段PnQn的长度之比取得最大值,试求点Pn的坐标(xn,yn); (Ⅲ)设m与k为两个给定的不同的正整数,xn与yn是满足(Ⅱ)中条件的点Pn的坐标,
证明:(s=1,2,…)。
正确答案
解:(Ⅰ)∵(nx2)'=2nx
∴曲线Cn过点Pn(xn,yn)的切线ln的方程为y-nx2=2nxn(x-xn)
即2nxnx-y-nxn2=0
令x=0,得y=-nx2∴Qn的坐标为(0,-nx2);
(Ⅱ)原点D(0,0)到ln的距离为
即时,
取的最大值
故所求点Pn的坐标为;
(Ⅲ)由(Ⅱ)知,于是
现证明
故问题得证。
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