- 导数的概念及其几何意义
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已知函数f(x)=ax3-3x2+1-,
(Ⅰ)若函数f(x)在x=-1时取到极值,求实数a的值;
(Ⅱ)试讨论函数f(x)的单调性;
(Ⅲ)当a>1时,在曲线y=f(x)上是否存在这样的两点A,B,使得在点A、B处的切线都与y轴垂直,且线段AB与x轴有公共点,若存在,试求a的取值范围;若不存在,请说明理由。
正确答案
解:,
(Ⅰ)∵函数f(x)在x=-1时取到极值,
∴,
经检验a=-2函数f(x)在x=-1时取到极小值,
∴实数a的值-2;
(Ⅱ)由,
①当,由
,
由,
∴函数f(x)的单调增区间为,单调减区间为
;
②当,
同理可得函数f(x)的单调增区间为,单调减区间为
。
(Ⅲ)假设存在满足要求的两点A,B,即在点A、B处的切线都与y轴垂直,则,
即,
∴,
又线段AB与x轴有公共点,
∴,
即,
又a>1,
解得,
所以当时,存在满足要求的点A、B。
设函数f(x)=ax2+bx+c(a≠0),曲线y=f(x)通过点(0,2a+3),且在点(-1,f(-1))处的切线垂直于y轴,
(Ⅰ)用a分别表示b和c;
(Ⅱ)当bc取得最小值时,求函数g(x)=-f(x)e-x的单调区间。
正确答案
解:(Ⅰ)因为,
所以f′(x)=2ax+b,
又因为曲线y=f(x)通过点(0,2a+3),
故f(0)=2a+3,
而f(0)=c,
从而c=2a+3,
又曲线y=f(x)在(-1,f(-1))处的切线垂直于y轴,
故f′(-1)=0,即-2a+b=0,
因此b=2a;
(Ⅱ)由(Ⅰ)得,
故当时,bc取得最小值
,
此时有,
从而,
,
所以,
令g′(x)=0,解得,
当x∈(-∞,-2)时,g′(x)<0,故g(x)在x∈(-∞,-2)上为减函数;
当x∈(-2,2)时,g′(x)>0,故g(x)在x∈(-2,2)上为增函数;
当x∈(2,+∞)时,g′(x)<0,故g(x)在x∈(2,+∞)上为减函数;
由此可见,函数g(x)的单调递减区间为(-∞,-2)和(2,+∞);单调递增区间为(-2,2)。
已知函数f(x)=,g(x)=2alnx(e为自然对数的底数),
(1)求F(x)=f(x)-g(x)的单调区间,若F(x)有最值,请求出最值;
(2)是否存在正常数a,使f(x)与g(x)的图象有且只有一个公共点,且在该公共点处有共同的切线?若存在,求出a的值,以及公共点坐标和公切线方程;若不存在,请说明理由.
正确答案
解:(1),
①当a≤0时,F′(x)>0恒成立,F(x)在(0,+∞)上是增函数,F(x)只有一个单调递增区间(0,+∞),没有最值;
②当a>0时,,
若0<x<,则F′(x)<0,F(x)在
上单调递减;
若x>,则F′(x)>0,F(x)在
上单调递增,
∴当x=时,F(x)有极小值,也是最小值,
即,
所以当a>0时,F(x)的单调递减区间为,单调递增区间为
,最小值为-alna,无最大值;
(2)若f(x)与g(x)的图象有且只有一个公共点,则方程f(x)-g(x)=0有且只有一解,
所以函数F(x)有且只有一个零点,
由(1)的结论可知F(x)min=-alna=0得a=1,
此时,F(x)=,
∴,
∴f(x)与g(x)的图象的唯一公共点坐标为,
又,
∴f(x)与g(x)的图象在点处有共同的切线,其方程为
,
即;
综上所述,存在a=1,使f(x)与g(x)的图象有且只有一个公共点,
且在该点处的公切线方程为。
已知函数f(x)=x4-3x2+6,
(Ⅰ)讨论f(x)的单调性;
(Ⅱ)设点P在曲线y=f(x)上,若该曲线在点P处的切线l通过坐标原点,求l的方程.
正确答案
解:(Ⅰ),
当x∈和x∈
时,f′(x)<0;
当x∈和x∈
时,f′(x)>0;
因此,f(x)在区间和
是减函数,
f(x)在区间和
是增函数。
(Ⅱ)设点P的坐标为(x0,f(x0)),
由l过原点知,l的方程为y=f′(x0)x,
因此,f(x0)=x0f′(x0),
即:x04-3x02+6-x0(4x03-6x0)=0,
整理得(x02+1)(x02-2)=0,解得或
,
因此切线l的方程为或
。
已知函数,g(x)=lnx+2x。
(1)求函数f(x)的单调区间;
(2)试问过点(2,5)可作多少条直线与曲线y= g(x)相切?请说明理由。
正确答案
解:(1)∵函数的定义域为(0,+∞),
∴f'(x)
(i)当a≤0时,f'(x)>0,
∴f(x)的增区间为(0,+∞),
(ii)当a>0时,令f'(x)>0,解得x>a,
∴f(x)的增区间为(a,+∞),
令f'(x)<0,解得0<x<a,
∴f(x)的减区间为(0,a)。
(2)g(x)=2x+lnx(x>0),
设过点(2,5)的直线与曲线g(x)相切的切点坐标为(x0,y0)
∴y0-5=g'(x0)(x0-2),
即
∴
令
由(1)知当a=2时,h(x)在(0,2)上单调递减,在(2,+∞)上单调递增,
又,h(2)=ln2-1<0,
∴h(x)与x轴有两个交点,
∴过点(2,5)可作2条曲线y=g(x)的切线。
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