- 导数的概念及其几何意义
- 共3697题
函数y=f(x)在区间(0,+∞)内可导,导函数f'(x)是减函数,且f′(x)>0。设x0∈(0,+∞),y=kx+m是曲线y=f(x)在点(x0,f(x0))的切线方程,并设函数g(x)=kx+m。
(1)用x0、f(x0)、f′(x0)表示m;
(2)证明:当x0∈(0,+∞)时,g(x)≥f(x);
(3)若关于x的不等式x2+1≥ax+b≥在
上恒成立,其中a、b为实数,求b的取值范围及a与b所满足的关系。
正确答案
解:(1)。
(2)令
则
因为递减,
所以递增,
因此,当时,
当时,
所以是h(x)唯一的极值点,且是极小值点,
可知h(x)的最小值为0,
因此
即。
(3),
是不等式成立的必要条件,以下讨论设此条件成立
,即
对任意
成立的充要条件是
另一方面,由于满足前述题设中关于函数
的条件,
利用(2)的结果可知,的充要条件是:过点(0,b)与曲线
相切的直线的斜率大于,该切线的方程为
于是的充要条件是
综上,不等式对任意
成立的充要条件是
①
显然,存在a、b使①式成立的充要条件是:不等式 ②有解
解不等式②得③
因此,③式即为b的取值范围,①式即为实数在a与b所满足的关系。
已知a为正实数,n为自然数,抛物线与x轴正半轴相交于点A,设f(n)为该抛物线在点A处的切线在y轴上的截距。
(1)用a和n表示f(n);
(2)求对所有n都有成立的a的最小值;
(3)当0<a<1时,比较与
的大小,并说明理由。
正确答案
解:(1)∵抛物线与x轴正半轴相交于点A,
∴A()对
求导得y′=-2x
∴抛物线在点A处的切线方程为,
∴
∴f(n)为该抛物线在点A处的切线在y轴上的截距,
∴f(n)=an;
(2)由(1)知f(n)=an,则成立的充要条件是an≥2n+1
即知,an≥2n+1对所有n成立,
特别的,取n=1得到a≥3
当a=3,n≥1时,an=3n=(1+2)n≥1+=2n+1
当n=0时,an=2n+1
∴a=3时,对所有n都有成立
∴a的最小值为3;
(3)由(1)知f(k)=ak,
下面证明:>
首先证明:当0<x<1时,
设函数g(x)=6x(x2-x)+1,0<x<1,
则g′(x)=18x(x-)
当0<x<时,g′(x)<0;
当时,g′(x)>0
故函数g(x)在区间(0,1)上的最小值g(x)min=g()=
>0
∴当0<x<1时,g(x)>0,
∴
由0<a<1知0<ak<1,因此,
从而
=>6(a+a2+…+an)
==
。
设函数f(x)=x2-alnx与g(x)=x-a的图像分别交直线x=1于点A,B,且曲线y=f(x)在点A处的切线与曲线y=g(x)在点B处的切线平行。
(1)求函数f(x),g(x)的表达式;
(2)设函数h(x)=f(x)-g(x),求函数h(x)的最小值;
(3)若不等式f(x)≥m·g(x)在x∈(0,4)上恒成立,求实数m的取值范围。
正确答案
解:(1)由得
由得
又由题意可得
即
故
所以,
。
(2)由得
由可知
故当时,
,h(x)递减
当时,
,h(x)递增
所以函数h(x)的最小值为
。
(3)当时,
而
故:当时,不等式
在
均成立
当时,
的最大值为
故要使恒成立
则必需
即
事实上,当时,
,故可知此时
综上可知当时,不等式
在
均成立。
已知函数的图象过坐标原点O,且在点(-1,f(-1))处的切线的斜率是-5.
(Ⅰ)求实数b,c的值;
(Ⅱ)求f(x)在区间[-1,2]上的最大值;
(Ⅲ)对任意给定的正实数a,曲线y=f(x)上是否存在两点P,Q,使得△POQ是以O为直角顶点的直角三角形,且此三角形斜边中点在y轴上?说明理由.
正确答案
解:(Ⅰ)当x<1时,,
依题意,得,即
,
解得b=c=0.
(Ⅱ)由(Ⅰ)知,,
①当-1≤x<1时,,
令f′(x)=0得x=0或,
x变化时,f′(x),f(x)的变化情况如下表:
又,
∴f(x)在[-1,1)上的最大值为2;
②当1≤x≤2时,f(x)=alnx,
当a≤0时,f(x)≤0;
当a>0时,f(x)在[1,2]上单调递增,
∴f(x)在[1,2]的最大值为aln2;
综上所述,当aln2≤2,即时,f(x)在[-1,2]上的最大值为2;
当aln2>2,即时,f(x)在[-1,2]上的最大值为aln2。
(Ⅲ)假设曲线y=f(x)上存在两点P,Q满足题设要求,则点P,Q只能在y轴的两侧,
不妨设P(t,f(t))(t>0),则,显然t≠1,
∵△POQ为直角三角形,
∴,即
,①
是否存在P,Q等价于方程①是否有解,
若0<t<1,则f(t)=-t3+t2,代入①式得,-t2+(-t3+t2)(t3+t2)=0,
即t4-t2+1=0,而此方程无实数解,因此t>1,
∴f(t)=alnt,代入①式得,-t2+(alnt)(t3+t2)=0,即=(t+1)lnt,(*)
考察函数h(x)=(x+1)lnx(x≥1),则h′(x)=lnx++1>0,
∴h(x)在[1,+∞)上单调递增,
∵t>1,
∴h(t)>h(1)=0,当t→+∞时,h(t)→+∞,
∴h(t)的取值范围为(0,+∞),
∴对于a>0,方程(*)总有解,即方程①总有解,
因此对任意给定的正实数a,曲线y=f(x)上总存在两点P,Q使得△POQ是以点O为直角顶点的直角三角形,且此三角形斜边中点在y轴上。
设函数f(x)=alnx-bx2(x>0)。
(1)若函数f(x)在x=1处与直线y=相切,
①求实数a,b的值;
②求函数f(x)在[,e]上的最大值;
(2)当b=0时,若不等式f(x)≥m+x对所有的a∈[0,],x∈(1,e2]都成立,求实数m的取值范围。
正确答案
解:(1)①
∵函数在
处与直线
相切
∴
解得
②
当时,令
得
令得
∴在
上单调递增
在[1,e]上单调递减
∴。
(2)当b=0时,
若不等式对所有的
都成立
则对所有的
都成立
即对所有的
都成立
令,则
为一次函数
∵
∴
∴在
上单调递增
∴
∴对所有的
都成立
∵
∴
∴。
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