- 导数的概念及其几何意义
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如图,对每个正整数n,An(xn,yn)是抛物线x2=4y上的点,过焦点F的直线FAn交抛物线于另一点Bn(sn,tn),
(Ⅰ)试证:xnsn=-4(n≥1);
(Ⅱ)取xn=2n,并记Cn为抛物线上分别以An与Bn为切点的两条切线的交点.试证:|FC1|+|FC2|+…+|FCn|=2n-2-n+1+1(n≥1)。
正确答案
证明:(Ⅰ)对任意固定的n≥1,
因为焦点F(0,1),所以可设直线AnBn的方程为y-1=,
将它与抛物线方程联立得
,
由一元二次方程根与系数的关系得。
(Ⅱ)对任意固定的n≥1,
利用导数知识易得抛物线在An处的切线的斜率
,
故在An处的切线方程为
,①
类似地,可求得在Bn处的切线方程为
,②
由②减去①得,
从而,
,
,③
将③代入①并注意得交点Cn的坐标为(
,-1),
由两点间的距离公式得,
从而,
现在,利用上述已证结论并由等比数列求和公式得,
已知函数f(x)=ax++c(a>0)的图象在点(1,f(1))处的切线方程为y=x-1,
(Ⅰ)用a表示出b,c;
(Ⅱ)若f(x)≥lnx在[1,+∞)上恒成立,求a的取值范围;
(Ⅲ)证明:。
正确答案
(Ⅰ)解:,则有
,
解得;
(Ⅱ)解:由(Ⅰ)知,,
令,
则,
(ⅰ)当时,
,
若,则g′(x)<0,g(x)是减函数,所以g(x)<g(1)=0,
即f(x)<lnx,故f(x)≥lnx在[1,+∞)上不恒成立;
(ⅱ)当时,
,
若x>1,则g′(x)>0,g(x)是增函数,所以g(x)>g(1)=0,
即f(x)>lnx.故当x≥1时,f(x)≥lnx;
综上所述,所求a的取值范围为。
(Ⅲ)证明:用数学归纳法证明,
①当n=1时,左边=1,右边=,不等式成立;
②假设n=k时,不等式成立,就是
,
那么,
由(Ⅱ)知当时,有f(x)≥lnx(x≥1),
令,有
,
令,得
,
∴,
∴,
这就是说,当n=k+1时,不等式也成立.
根据①和②,可知不等式对任何n∈N*都成立。
在直角坐标平面上有一点列P1(,y1),P2(x2,y2),…,Pn(xn,yn),…,对一切正整数n,点Pn在函数
的图象上,且Pn的横坐标构成以
为首项,﹣1为公差的等差数列{xn}.
(1)求点Pn的坐标;
(2)设抛物线列,C2,C3,…,Cn,…中的每一条的对称轴都垂直于x轴,抛物线Cn的顶点为Pn,且过点Dn(0,n2+1).记与抛物线Cn相切于点Dn的直线的斜率为kn,求
;
(3)设S={x|x=2xn,n∈N*},T={y|y=4yn,n∈N*},等差数列{}的任一项
∈S∩T,其中a1是S∩T中的最大数,﹣265<a10<﹣125,求数列{
}的通项公式.
正确答案
解:(1)∵,
∴.
∴.
(2)∵Cn的对称轴垂直于x轴,且顶点为Pn,
∴设Cn的方程为.
把Dn(0,n2+1)代入上式,得a=1,
∴Cn的方程为y=+(2n+3)x+n2+1.
∵kn=y'|x=0=2n+3,
∴,
∴=
=
.
(3)T={y|y=﹣(12n+5),n∈N*}={y|y=﹣2(6n+1)﹣3,n∈N*},
∴S∩T=T,T中最大数a1=﹣17.
设{}公差为d,则a10=﹣17+9d∈(﹣265,﹣125.)
由此得.
又∵∈T.
∴d=﹣12m(m∈N*)
∴d=﹣24,
∴=7﹣24n(n∈N*,n≥2).
如图,P是抛物线C:y=x2上一点,直线l过点P且与抛物线C交于另一点Q,
(Ⅰ)若直线l与过点P的切线垂直,求线段PQ中点M的轨迹方程;
(Ⅱ)若直线l不过原点且与x轴交于点S,与y轴交于点T,试求的取值范围。
正确答案
解:(Ⅰ)设P(x1,y1),Q(x2,y2),M(x0,y0),
依题意x1≠0,y1>0,y2>0,
由y=x2, ①
得y′=x,
∴过点P的切线的斜率k切=x1,
∴直线l的斜率kl=,
∴直线l的方程为,
联立①②消去y,得,
∵M是PQ的中点,
∴,
消去x1,得,
∴PQ中点M的轨迹方程为;
(Ⅱ)设直线l:y=kx+b,
依题意k≠0,b≠0,则T(0,b),
分别过P、Q作PP′⊥x轴,QQ′⊥y轴,垂足分别为P′、Q′,
则,
由消去x,得y2-2(k2+b)y+b2=0, ③
则y1+y2=2(k2+b),y1y2=b2,
∴,
∵y1、y2可取一切不相等的正数,
∴的取值范围是(2,+∞)。
已知函数,曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程为x+2y-3=0,
(Ⅰ)求a、b的值;
(Ⅱ)如果当x>0,且x≠1时,,求k的取值范围。
正确答案
解:(Ⅰ),
由于直线x+2y-3=0的斜率为,且过点(1,1),
故,即
,解得a=1,b=1。
(Ⅱ)由(Ⅰ)知,
所以,
考虑函数(x>0),
则,
(ⅰ)设k≤0,由知,
当x≠1时,h′(x)<0,而h(1)=0,
故当x∈(0,1)时,h(x)>0,可得;
当x∈(1,+∞)时,h(x)<0,可得;
从而当x>0,且x≠1时,f(x)-()>0,即f(x)>
;
(ⅱ)设0<k<1,由于当x∈(1,)时,(k-1)(x2+1)+2x>0,
故h′(x)>0,而h(1)=0,
故当x∈(1,)时,h(x)>0,可得
,与题设矛盾;
(ⅲ)设k≥1,此时h(x)>0,而h(1)=0,
故当x∈(1,+∞)时,h(x)>0,可得,与题设矛盾;
综合得,k的取值范围为(-∞,0]。
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