- 导数的概念及其几何意义
- 共3697题
已知函数,
.
(Ⅰ)若曲线在点
处的切线与直线
垂直,求
的值;
(Ⅱ)求函数的单调区间;
(Ⅲ)设,当
时,都有
成立,求实数
的取值范围.
正确答案
(Ⅰ),(Ⅱ)当
时,
的单调增区间为
;当
时,
的单调增区间是
,
的单调减区间是
. (Ⅲ)
.
试题分析:(Ⅰ)利用导数的几何意义,曲线在点
处的切线斜率为在点
处的导数值. 由已知得
.所以
.
,
(Ⅱ)利用导数求函数单调区间,需明确定义域
,再导数值的符号确定单调区间. 当
时,
,所以
的单调增区间为
.当
时,令
,得
,所以
的单调增区间是
;令
,得
,所以
的单调减区间是
.(Ⅲ)不等式恒成立问题,一般利用变量分离转化为最值问题. “当
时,
恒成立”
等价于“当时,
恒成立.”设
,只要“当
时,
成立.”
易得函数在
处取得最小值,所以实数
的取值范围
.
(Ⅰ)由已知得.
因为曲线在点
处的切线与直线
垂直,
所以.所以
.
所以. 3分
(Ⅱ)函数的定义域是
,
.
(1)当时,
成立,所以
的单调增区间为
.
(2)当时,
令,得
,所以
的单调增区间是
;
令,得
,所以
的单调减区间是
.
综上所述,当时,
的单调增区间为
;
当时,
的单调增区间是
,
的单调减区间是
. 8分
(Ⅲ)当时,
成立,
.
“当时,
恒成立”
等价于“当时,
恒成立.”
设,只要“当
时,
成立.”
.
令得,
且
,又因为
,所以函数
在
上为减函数;
令得,
,又因为
,所以函数
在
上为增函数.
所以函数在
处取得最小值,且
.
所以. 又因为
,
所以实数的取值范围
. 13分
(Ⅲ)另解:
(1)当时,由(Ⅱ)可知,
在
上单调递增,所以
.
所以当时,有
成立.
(2)当时, 可得
.
由(Ⅱ)可知当时,
的单调增区间是
,
所以在
上单调递增,又
,所以总有
成立.
(3)当时,可得
.
由(Ⅱ)可知,函数在
上为减函数,在
为增函数,
所以函数在
处取最小值,
且.
当时,要使
成立,只需
,
解得.所以
.
综上所述,实数的取值范围
.
已知函数f(x)=x3+(1-a) x2-a(a+2)x+b(a,b∈R).
(I)若函数f(x)的图象过原点,且在原点处的切线斜率是-3,求a,b的值;
(Ⅱ)若函数f(x)在区间(-1,1)上不单调,求a的取值范围.
正确答案
解析:(Ⅰ)由题意得f'(x)=3x2+2(1-a)x-a(a+2)
又,
解得b=0,a=-3或a=1
(Ⅱ)函数f(x)在区间(-1,1)不单调,等价于
导函数f'(x)[是二次函数],在(-1,1有实数根但无重根.
∵f'(x)=3x2+2(1-a)x-a(a+2)=(x-a)[3x+(a+2)],
令f'(x)=0得两根分别为x=a与x=-
若a=-即a=-
时,此时导数恒大于等于0,不符合题意,
当两者不相等时即a≠-时
有a∈(-1,1)或者-∈(-1,1)
解得a∈(-5,1)且a≠-
综上得参数a的取值范围是(-5,-)∪(-
,1)
物体作直线运动的方程s=t2+2t-3,求物体在t=2秒时的速度和加速度.
正确答案
由导数的物理意义:物体作直线运动的方程s=s(t)
则物体在t=t0时的即时速度v=s′(t0)
在t=t0时的加速度a=s″(t0)
∴v=s′(t)=2t+2
a=s″(t)=2
物体在t=2秒时的速度v=s′(2)=(2t+2)|t=2=6
加速度a=s″(t)=2|t=2=2
已知实数,函数
。
(1)当时,讨论函数
的单调性;
(2)若在区间
上是增函数,求实数
的取值范围;
(3)若当时,函数
图象上的点均在不等式
,所表示的平面区域内,求实数
的取值范围。
正确答案
(1)单调递增;(2)≤a<0或0
.
试题分析:本题考查导数的应用,(1)判断讨论函数的单调性,可以求出其导数,然后解不等式
,其解集区间是函数的单调增区间,不等式
的解集区间是函数的单调减区间;(2)
在区间
上是增函数,说明不等式
在区间
上恒成立,本题中可求出
,因此不等式
,由于
,则
在
上恒成立,即
的最小值
,记
,它是二次函数,要求它的最小值,可分
和
讨论;(3)题意是不等式
在
上恒成立,记
,则当
时,
恒成立,求其导数
,当
时,在
上,
,
为减函数,
不恒成立(如
),
时,此时要讨论
与
的大小,以便讨论函数
的单调性,求出其最小值
,因为不等式
恒成立,就是
.
(1)当a=1时,,
所以, 2分
因为,所以
恒成立,
所以在
上单调递增; 3分
(2)因为,所以
,
因为在[1, 4]上是增函数,所以在[1, 4]上
恒成立,
即在[1, 4]上恒成立,① 5分
令,对称轴为x=1,
因为,所以当
时,要使①成立,只需g(1)≥0,解得:a≤1,所以0
当时,要使①成立,只需g(4)≥0,解得:a≥
,所以
≤a<0,
(3)由题意,有在
上恒成立,
令,则
在
上恒成立,②
所以, 10分
当a<0时,因为x>2,则,所以
在
上单调递减,
又因为,所以②不恒成立, 12分
当时,
,此时
在
上单调递减,在
上单调递增,
所以,
所以只需,解得:
,
所以时②恒成立; 14分
当时,
,此时
在
上单调递增,
所以,
因为,所以
,所以②不恒成立,
综上,实数 的取值范围是:
。 16分
已知函数在
处切线斜率为-1.
(I) 求的解析式;
(Ⅱ)设函数的定义域为
,若存在区间
,使得
在
上的值域也是
,则称区间
为函数
的“保值区间”
(ⅰ)证明:当时,函数
不存在“保值区间”;
(ⅱ)函数是否存在“保值区间”?若存在,写出一个“保值区间”(不必证明);若不存在,说明理由.
正确答案
解:(I)
,在
处切线斜率为-1
,
,
略
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