- 导数的概念及其几何意义
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已知定义在正实数集上的函数f(x)=x2+2ax,g(x)=3a2lnx+b,其中a>0.
设两曲线y=f(x),y=g(x)有公共点,且在该点处的切线相同.
(1)用a表示b,并求b的最大值;
(2)求F(x)=f(x)﹣g(x)的极值
正确答案
解:(1)设y=f(x)与y=g(x)(x>0)在公共点(x0,y0)处的切线相同.
∴f′(x)=x+2a,g′(x)=,
由题意f(x0)=g(x0),
f′(x0)=g′(x0)即,
由x0+2a=得:x02+2ax0﹣3a2=0,
即(x﹣a)(x+3a)=0,解得x0=a或x0=﹣3a(舍去).
即有b=a2+2a2﹣3a2lna=
a2﹣3a2lna,
令h(t)=t2﹣3t2lnt(t>0),
则h′(t)=5t﹣6tlnt﹣3t=2t(1﹣3lnt),
于是当t(1﹣3lnt)>0,即0<t<时,h′(t)>0;
当t(1﹣3lnt)<0,即t>时,h′(t)<0,
故h(t)在(0,)上为增函数,在(
,+∞)上为减函数,
则h(t)在(0,+∞)的最大值为h()=
﹣3
ln
=
;
(2)F(x)=f(x)﹣g(x)=,
则F′(x)=x+2a﹣=
(x>0).
故F(x)在(0,∞)为减函数,在(a,+∞)为增函数,
于是函数F(X)在x=a时有极小值F(a),
F(X0)=f(x0)﹣g(x0)=0无极大值.
设函数f(x)=ax3+bx+c(a≠0)是定义在R上的奇函数,其图象在点(1,f(1))处的切线方程是6x+y+4=0.
(Ⅰ)求a,b,c的值;
(Ⅱ)求函数f(x)的单调递增区间,并求函数f(x)在[﹣1,3]上的最大值和最小值.
正确答案
解:(Ⅰ)因为f(x)为奇函数,所以f(﹣x)=﹣f(x).
即﹣ax3﹣bx+c=﹣ax3﹣bx﹣c.
解得c=0.
又直线6x+y+4=0的斜率为﹣6,
所以f '(1)=3a+b=﹣6.
把x=1代入6x+y+4=0中得
f(1)=﹣10
点(1,﹣10)在函数f(x)的图象上,则a+b=﹣10
解得a=2,b=﹣12.
所以a=2,b=﹣12,c=0.
(Ⅱ)由(Ⅰ)知f(x)=2x3﹣12x.所以.
所以函数f(x)的单调增区间是和
.
因为f(﹣1)=10,,f(3)=18,
f(x)在[﹣1,3]上的最大值是f(3)=18,最小值是.
已知函数f(x)=(x2-a+1)ex。
(1)当a=2时,求曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程;
(2)已知x1,x2为f(x)的两个不同极值点,x1< x2,且|x1+x2|≥|x1x2 |-1若,证明
。
正确答案
解:(1)当a=2,f(x)=(x2-1)ex, f '(x)=(x2+2x-1)ex
∴f '(1)=2e
又f(1)=0,所以曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程为
y=2e(x-1),即2ex-y-2e=0。
(2)因为f '(x)=(x2+2x-a+1)ex ,x1+x2=-2,x1x2=-a+1,
因为 |x1+x2|≥|x1x2|-1, 所以2≥|-a+1|-1,解得-2≤a≤4。
又由f '(x)=(x2+2x-a+1)ex=0,x1=
因为0 ∈[-3,-1)
又因为,
所以a=(-1-x1)2=x12+2x1+1
所以,
令=0得x1=-2或2,
在区间[-3,-1)上,g(x1),g'(x1)变化状态如下表:
所以当x1=-2时,g(x1)取得最大值,所以
已知三次函数的导函数
,
,(
,
)
(1)若曲线在点(
,
)处切线的斜率为12,求
的值;
(2)若在区间[-1,1]上的最小值,最大值分别为-2和1,且
,求函数
的解析式.
正确答案
(1)由导数的几何意义=12
∴
∴
∴
(2)∵ ,
∴ 由
得
,
∵ [-1,1],
∴ 当[-1,0)时,
,
递增;当
(0,1]时,
,
递减。
∴ 在区间[-1,1]上的最大值为
∵ ,
∴ =1
∵ ,
∴
∴ 是函数
的最小值,
∴
∴
∴ =
设函数,在其图象上一点P(x,y)处的切线的斜率记为f(x).
(1)若方程f(x)=0有两个实根分别为﹣2和4,求f(x)的表达式;
(2)若g(x)在区间[﹣1,3]上是单调递减函数,求a2+b2的最小值.
正确答案
解:(1)根据导数的几何意义知f(x)=g'(x)=x2+ax﹣b
由已知﹣2、4是方程x2+ax﹣b=0的两个实数
由韦达定理,∴
,
f(x)=x2﹣2x﹣8
(2)g(x)在区间[﹣1,3]上是单调减函数,
所以在[﹣1,3]区间上恒有f(x)=g'(x)=x2+ax﹣b≤0,
即f(x)=x2+ax﹣b≤0在[﹣1,3]恒成立
这只需满足即可,也即
而a2+b2可视为平面区域内的点到原点距离的平方,
其中点(﹣2,3)距离原点最近,所以当时,a2+b2有最小值13.
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