- 导数的概念及其几何意义
- 共3697题
已知函数f(x)=ax2+1,g(x)=x3+bx,其中a>0,b>0.
(1)若曲线y=f(x)与曲线y=g(x) 在它们的交点P(2,c)处有相同的切线(P为切点),求实数a,b的值;
(2)令h (x)=f(x)+g(x),若函数h(x)的单调减区间为.
①求函数h(x)在区间(-∞,-1]上的最大值M(a);
②若|h(x)|≤3在x∈[-2,0]上恒成立,求实数a的取值范围.
正确答案
(1)a=,b=5
(2)①M(a)=
②
解:(1)由P(2,c)为公共切点,
f(x)=ax2+1,g(x)=x3+bx(a>0),
得f′(x)=2ax,k1=4a,
g′(x)=3x2+b,k2=12+b.
又f(2)=4a+1,g(2)=8+2b,
所以,解得a=
,b=5.
(2)①h(x)=f(x)+g(x)
=x3+ax2+bx+1,
则h′(x)=3x2+2ax+b.
因为函数f(x)+g(x)的单调减区间为,
所以x∈时,有3x2+2ax+b≤0恒成立.
此时x=-是方程3x2+2ax+b=0的一个根,
所以32+2a
+b=0,
得a2=4b,
所以h(x)=f(x)+g(x)
=x3+ax2+a2x+1.
又函数h(x)在上单调递增,在
上单调递减,在
上单调递增.
若-1≤-,即a≤2时,
最大值为h(-1)=a-;
最大值为h=1;
若-1≥-时,即a≥6时,
最大值为h=1,
综上所述,M(a)=
②由①可知h(x)在上单调递增,在
上单调递减,在
上单调递增.
所以h为极大值,h
=1,
h为极小值,h
=-
+1,
因为|h(x)|≤3在x∈[-2,0]上恒成立,
又h(0)=1,所以
即
解得
故实数a的取值范围是.
已知函数.
(1)若,求曲线
在点
处的切线方程;
(2)若函数在其定义域内为增函数,求正实数
的取值范围;
(3)设函数,若在
上至少存在一点
,使得
成立,求实数
的取值范围.
正确答案
(1);(2)
;(3)
.
试题分析:本题主要考查导数的运算、利用导数求曲线的切线、利用导数判断函数的单调性、利用导数求函数的最值、恒成立问题等基础知识,考查学生的分析问题解决问题的能力、转化能力、计算能力,考查学生的分类讨论思想、函数思想.第一问,对求导,将切点的横坐标代入得到切线的斜率,再将切点的横坐标代入到
中,得到切点的纵坐标,利用点斜式得到切线的方程;第二问,
在定义域
内是增函数,只需
在
恒成立,对
求导,由于分母恒正,只需分子
在
恒成立,设函数
,利用抛物线的性质求出
,令
即可,解出P的值;第三问,先通过函数
的单调性求出
的值域,通过对P的讨论研究
的单调性,求出
的值域,看是否有值大于
的最小值为2.
(1)当时,函数
,
.
,曲线
在点
处的切线的斜率为
.
从而曲线在点
处的切线方程为
,即
.…4分
(2).
令,要使
在定义域
内是增函数,只需
在
内恒成立.
由题意,
的图象为开口向上的抛物线,对称轴方程为
,∴
, 只需
,即
时,
∴在
内为增函数,正实数
的取值范围是
.……9分
(3)∵在
上是减函数,
∴时,
;
时,
,即
,
①当时,
,其图象为开口向下的抛物线,对称轴
在
轴的左侧,且
,所以
在
内是减函数.
当时,
,因为
,所以
,
,
此时,在
内是减函数.
故当时,
在
上单调递减
,不合题意;
②当时,由
,所以
.
又由(2)知当时,
在
上是增函数,
∴,不合题意;
③当时,由(2)知
在
上是增函数,
,
又在
上是减函数,故只需
,
,
而,
,
即,解得
,
所以实数的取值范围是
. 14分
已知函数满足如下条件:当
时,
,且对任
意,都有
.
(1)求函数的图象在点
处的切线方程;
(2)求当,
时,函数
的解析式;
(3)是否存在,
、
、
、
、
,使得等式
成立?若存在就求出
(
、
、
、
、
),若不存在,说明理由.
正确答案
(1);(2)
;(3)详见解析.
试题分析:(1)先求出与
的值,利用点斜式求出相应的切线方程;(2)利用题中的条件结合迭
代法求出函数在区间
上的解析式;(3)构造新函数
,考
查函数在区间
上的单调性,求出函数
在区间
上
的最小值,于是得到
,然后利用分组求和法与错位相减法来证明
题中相应的等式.
(1)时,
,
,
所以,函数的图象在点
处的切线方程为
,即
;
(2)因为,
所以,当,
时,
,
;
(3)考虑函数,
,
,
则,
当时,
,
单调递减;
当时,
;
当时,
,
单调递增;
所以,当,
时,
,
当且仅当时,
.
所以,,
而,
令,则
,
两式相减得,
,
所以,,
故,
所以,,
当且仅当,
、
、
、
、
时,
,
所以,存在唯一一组实数,
、
、
、
、
,
使得等式成立.
(12分)(2011•陕西)如图,从点P1(0,0)做x轴的垂线交曲线y=ex于点Q1(0,1),曲线在Q1点处的切线与x轴交于点P2,再从P2做x轴的垂线交曲线于点Q2,依次重复上述过程得到一系列点:P1,Q1;P2,Q2…;Pn,Qn,记Pk点的坐标为(xk,0)(k=1,2,…,n).
(Ⅰ)试求xk与xk﹣1的关系(2≤k≤n);
(Ⅱ)求|P1Q1|+|P2Q2|+|P3Q3|+…+|PnQn|.
正确答案
(Ⅰ)xk=xk﹣1﹣1(2≤k≤n)(Ⅱ)
试题分析:(Ⅰ)设出pk﹣1的坐标,求出Qk﹣1,利用导数的几何意义函数在切点处的导数值是曲线的曲线的斜率,利用点斜式求出切线方程,令y=0得到xk与xk+1的关系.
(Ⅱ)求出|PkQk|的表达式,利用等比数列的前n项和公式求出和.
解:(Ⅰ)设Pk﹣1(xk﹣1,0),
由y=ex得
点Qk﹣1处切线方程为
由y=0得xk=xk﹣1﹣1(2≤k≤n).
(Ⅱ)x1=0,xk﹣xk﹣1=﹣1,得xk=﹣(k﹣1),
Sn=|P1Q1|+|P2Q2|+|P3Q3|+…+|PnQn|
=
点评:本题考查导数的几何意义:函数在切点处的导数值是曲线的曲线的斜率、考查等比数列的前n项和公式求出和.
已知函数f(x)=ln x+2x-6.
(1)证明:函数f(x)有且只有一个零点;
(2)求该零点所在的一个区间,使这个区间的长度不超过
正确答案
(1)见解析(2)
(1)f(x)的定义域为(0,+∞),且f(x)是增函数.
∵f(2)=ln 2-2<0,f(3)=ln 3>0,
∴f(2)·f(3)<0.
∴f(x)在(2,3)上至少有一个零点.
又因f(x)在(0,+∞)上是增函数,
从而f(x)在(0,+∞)上有且只有一个零点.
(2)由(1)知f(2)<0,f(3)>0.
∴f(x)的零点x0∈(2,3).
取x1=,∵f
=ln
-1=ln
-ln e<0,∴f
·f(3)<0,∴x0∈
.
取x2=,∵f
=ln
-
=ln
-ln e
>0,∴f
·f
<0.
∴x0∈且
=
≤
,∴
即为符合条件的区间.
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