- 导数的概念及其几何意义
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已知函数.
(Ⅰ)若曲线y=f(x)在x=1和x=3处的切线互相平行,求a的值;
(Ⅱ)求f(x)的单调区间.
正确答案
解:∵函数
∴定义域为(0,+∞)
∴ (x>0).
(Ⅰ)∵曲线y=f(x)在x=1和x=3处的切线互相平行
∴f'(1)=f'(3)
∴
(Ⅱ)∵ (x>0).
∴①当a≤0 时,x>0,ax﹣1<0,在区间(0,2)上,f'(x)>0;
在区间(2,+∞)上f'(x)<0,
故f(x)的单调递增区间是(0,2),单调递减区间是(2,+∞).
②当 时,
,在区间(0,2)和
上,f'(x)>0;
在区间 上f'(x)<0,
故f(x)的单调递增区间是(0,2)和,单调递减区间是
.
③当 时,
,故f(x)的单调递增区间是(0,+∞).
④当时,
,在区间
和(2,+∞)上,f'(x)>0;
在区间 上f'(x)<0,f(x)的单调递增区间是
和(2,+∞),单调递减区间是
.
设函数x(x∈R),其中m>0.
(1)当m=1时,求曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线的斜率;
(2)求函数f(x)的单调区间与极值;
(3)已知函数f(x)有三个互不相同的零点0,x1,x2,且x1<x2,若对任意的x∈[x1,x2],f(x)>f(1)恒成立,求m的取值范围.
正确答案
解:(1)当,
故f'(1)=﹣1+2=1,
所以曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线的斜率为1.
(2)f'(x)=﹣x2+2x+m2﹣1,令f'(x)=0,解得x=1﹣m或x=1+m.
∵m>0,所以1+m>1﹣m,当x变化时,f'(x),f(x)的变化情况如下表:
∴f(x)在(﹣∞,1﹣m),(1+m,+∞)内是减函数,在(1﹣m,1+m)内是增函数.
函数f(x)在x=1-m处取得极小值f(1﹣m),且f(1﹣m)=,
函数f(x)在x=1+m处取得极大值f(1+m),且f(1+m)=.
(3)由题设,,
∴方程有两个相异的实根x1,x2,
故,∵m>0
解得m,
∵x1<x2,所以2x2>x1+x2=3,
故x2>.
∵对任意的x∈[x1,x2],x﹣x1≥0,x﹣x2≤0,
则,
又f(x1)=0,所以f(x)在[x1,x2]上的最小值为0,
于是对任意的x∈[x1,x2],f(x)>f(1)恒成立的充要条件是f(1)=m2﹣<0,
解得,
∵由上m,
综上,m的取值范围是(,
).
已知函数f(x)=x2+2ax,g(x)=3a2lnx+b,其中a>0。设它们的图像有公共点,且在该点处的切线相同。
(1)试用a表示b;
(2)求F(x)=f(x)-g(x)的极值;
(3)求b的最大值。
正确答案
解:(1)设与
的公共点为
,
∵,
,
由题意,
,
即,
,
得得:
或
(舍去),
即有。(2)
,
则,
所以在
上为减函数,在
上为增函数,
于是函数在
时有极小值,
,
无极大值。
(3)由(1)知,令,
则,
当,即
时,
;
当,即
时,
;
故在
为增函数,在
为减函数,
于是在
上的极大值即为最大值:
,
即b的最大值为。
已知函数f(x)=x﹣1﹣alnx(a∈R).
(1)若曲线y=f(x)在x=1处的切线方程为3x﹣y=3,求实数a的值;
(2)若f(x)的值域为[0,+ ∞),求a的值.
正确答案
解:(1)求导函数,可得f'(x)=1﹣
∴f'(1)=1﹣a
∵曲线y=f(x)在x=1处的切线方程为3x﹣y=3,
∴1﹣a=3
∴a=﹣2;
(2)f'(x)=1﹣=
(x>0)
当a≤0时,f'(x)>0恒成立,
∴f(x)在(0,+ ∞)上单调递增,而f(1)=0
∴x∈(0,1)时,f(x)<0与f(x)≥0恒成立矛盾
∴a≤0不合题意
当a>0时,f(x)在(0,a)上单调递减,在(a,+ ∞)上单调递增
∴f(x)≥f(a)=a﹣1﹣alna=0
∴a=1.
已知函数f(x)=(x+1)lnx.
(1)求f(x)在x=1处的切线方程;
(2)设,对任意x∈(0,1),g(x)<﹣2,求实数a的取值范围.
正确答案
解:(1)函数f(x)=(x+1)lnx定义域为(0,+∞),
∵,
∴f '(1)=2,且切点为(1,0)
故f(x)在x=1处的切线方程y=2x﹣2.
(2)由已知a≠0,因为x∈(0,1),
所以.
①当a<0时,g(x)>0,不合题意.
②当a>0时,x∈(0,1),由g(x)<﹣2,得 lnx+.
设,则x∈(0,1),h(x)<0.
.
设m(x)=x2+(2﹣4a)x+1,方程m(x)=0 的判别式△=16a(a﹣1).
若a∈(0,1],△≤0,m(x)≥0,h'(x)≥0,h(x)在(0,1)上是增函数,
又h(1)=0,所以x∈(0,1),h(x)<0.
若a∈(1,+∞),△>0,m(0)=1>0,m(1)=4(1﹣a)<0,
所以存在x0∈(0,1),使得m(x0)=0,对任意x∈(x0,1),m(x)<0,
h'(x)<0,h(x)在(x0,1)上是减函数,
又h(1)=0,所以x∈(x0,1),h(x)>0.
综上,实数a的取值范围是(0,1].
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