- 导数的概念及其几何意义
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已知函数f(x)=x2+ax-(a+1)lnx(a<-1),
(Ⅰ)若函数f(x)在x=2处的切线与x轴平行,求a的值;
(Ⅱ)在(Ⅰ)的条件下,求出f(x)的极值;
(Ⅲ)若对任意的x∈[1,-a],有|x·f′(x)|≤2a2恒成立,求a的取值范围。
正确答案
解:(Ⅰ)f(x)的定义域为(0,+∞),
f′(x)=x+a-,
因为f(x)在x=2处的切线与x轴平行,则f′(2)=0,得a=-3;
(Ⅱ)由(Ⅰ)知f′(x)=,
则f(x)在(0,1)上单调递增,在(1,2)上单调递减,在(2,+∞)上单调递增,
则当x=1时,f(x)有极大值,
当x=2时,f(x)有极小值f(2)=-4+2ln2。
(Ⅲ)令g(x)=x·f′(x)=x2+ax-(a+1),x∈[1,-a],
依题意,x∈[1,-a]时,-2a2≤g(x)≤2a2恒成立;
即g(x)min≥-2a2且g(x)max≤2a2,而g(x)的对称轴为,
(ⅰ)当时,即当-2<a<-1时,
g(x)min=g(1)=0>-2a2成立,g(x)max=g(-a)=-a-1≤2a2也成立;
故-2<a<-1符合题意;
(ⅱ)当时,即a≤-2时,
由,解得
(舍),
g(x)max=g(-a)=-a-1≤2a2成立或g(x)max=g(1)=0≤2a2也成立,故a≤-2符合题意;
综合(ⅰ)(ⅱ)知a<-1都符合题意。
已知a>0,函数,x∈(0,+∞),设0<x1<
,记曲线y=f(x)在点M(x1,f(x1))处的切线为l,
(1)求l的方程;
(2)设l与x轴交点为(x2,0),证明:
①0<x2≤;
②若x1<,则x1<x2<
。
正确答案
(1)解:求f(x)的导数:,
由此得切线l的方程:。
(2)证明:依题意,切线方程中令y=0,,
其中,
①由,有
,
∴,当且仅当
;
②当时,
,
因此,
且由①,,
所以。
如图,已知直线l1:y=2x+m(m<0)与抛物线C1:y=ax2(a>0)和圆C2:x2+(y+1)2=5都相切,F是C1的焦点。
(1)求m与a的值;
(2)设A是C1上的一动点,以A为切点作抛物线C1的切线l,直线l交y轴于点B,以FA,FB为邻边作平行四边形FAMB,证明:点M在一条定直线上;
(3)在(2)的条件下,记点M所在的定直线为l2,直线l2与y轴交点为N,连接MF交抛物线C1于P,Q两点,求△NPQ的面积S的取值范围。
正确答案
解:(1)由已知,圆的圆心为
圆心到直线的距离d=
解得(
舍去)
设l1与抛物线相切点为
得
代入直线方程得
∴;
(2)由(1)知抛物线C1方程为,焦点
设
由(1)知以A为切点的切线l的方程为
令x=0,得切线l交y轴的B点坐标为
所以,
∵四边形FAMB是以FA、FB为邻边做平行四边形
∴
因为F是定点
所以点M在定直线上;
(3)设直线代入
得
∵
∴
∴的面积S范围是
。
已知函数f(x)=ax3+bx2+cx在x=±1处取得极值,且在x=0处的切线的斜率为-3,
(Ⅰ)求f(x)的解析式;
(Ⅱ)若过点A(2,m)可作曲线y=f(x)的三条切线,求实数m的取值范围。
正确答案
解:(Ⅰ)f′(x)=3ax2+2bx+c,
依题意,
又f′(0)=-3,
∴c=-3,
∴a=1,
∴f(x)=x3-3x;
(Ⅱ)设切点为,
∵f′(x)=3x2-3,
∴,
∴切线方程为,
又切线过点A(2,m),
∴,
∴,
令g(x)=-2x3+6x2-6,
则g′(x)=-6x2+12x=-6x(x-2),
由g′(x)=0得x=0或x=2,
g(x)极小值=g(0)=-6,g(x)极大值=g(2)=2,
画出草图知,当-6<m<2时,m=-2x3+6x2-6有三解,
所以m的取值范围是(-6,2)。
已知f(x)=2x-x2,g(x)=logax(a>0且a≠1),
(Ⅰ)过P(0,2)作曲线y=f(x)的切线,求切线方程;
(Ⅱ)设h(x)=f(x)-g(x)在定义域上为减函数,且其导函数y=h′(x)存在零点,求实数a的值。
正确答案
解:(Ⅰ)f(0)=0,
∴P(0,2)不在曲线y=f(x)上,
设切点为Q(x0,y0),
∵f′(x)=2-x,
∴k=f′(x0)=2-x0,且y0=f(x0)=,
∴切线,即
,
∵(0,2)在切线上,代入可得x0=±2,
∴切线为y=2或y=4x+2;
(Ⅱ)h(x)在(0,+∞)递减,
∴h′(x)=在x>0时恒成立,
∵x>0,
∴在x>0恒成立,
x>0时,2x-x2∈(-∞,1],
∴,∴0<lna≤1,①
又∵h′(x)=存在零点,即方程lna·x2-21na·x+1=0有正根,
∴Δ=4ln2a-4lna≥0,
∴lna≥1或lna<0,②
由①②知lna=1,
∴a=e。
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