- 导数的概念及其几何意义
- 共3697题
已知三次函数f(x)=ax3+bx2+cx。
(1)若函数f(x)过点(-1,2)且在点(1,f(1))处的切线方程为y+2=0,求函数f(x)的解析式;
(2)在(1)的条件下,若对于区间[-3,2]上任意两个自变量的值x1,x2都有|f(x1)-f(x2)|≤t,求实数t的最小值;
(3)当-1≤x≤1时,|f′(x)|≤1,试求a的最大值,并求a取得最大值时f(x)的表达式。
正确答案
解:(1)∵函数f(x)过点
∴ ①
又,函数
在点
处的切线方程为
∴
∴ ②
由①和②解得,
,
故;
(2)由(1),令
解得
∴,
,
,
∴在区间上
,
∴对于区间上任意两个自变量的值
∴
从而t的最小值为20;
(3)∵
则
可得
∵当时,
∴,
,
∴
∴,故a的最大值为
当时,
解得
,
∴a取得最大值时。
设二次函数f(x)=mx2+nx+t的图象过原点,g(x)=ax3+bx﹣3(x>0),f(x),g(x)的导函数为f′(x),g′(x),且f′(0)=0,f′(﹣1)=﹣2,f(1)=g(1),f′(1)=g′(1).
(1)求函数f(x),g(x)的解析式;
(2)求F(x)=f(x)﹣g(x)的极小值;
(3)是否存在实常数k和m,使得f(x)≥kx+m和g(x)≤kx+m?若存在,求出k和m的值;若不存在,说明理由.
正确答案
解:(1)由已知得t=0,f′(x)=2mx+n,
则f′(0)=n=0,f′(﹣1)=﹣2m+n=﹣2,从而n=0,m=1,
∴f(x)=x2f′(x)=2x,g′(x)=3ax2+b.
由f(1)=g(1),f′(1)=g′(1),得a+b﹣3=1,3a+b=2,解得a=﹣1,b=5.
∴g(x)=﹣x3+5x﹣3(x>0).
(2)F(x)=f(x)﹣g(x)=x3+x2﹣5x+3(x>0),
求导数得F′(x)=3x2+2x﹣5=(x﹣1)(3x+5).
∴F(x)在(0,1)单调递减,在(1,+∞)单调递增,
从而F(x)的极小值为F(1)=0.
(3)因f(x)与g(x)有一个公共点(1,1),
而函数f(x)在点(1,1)的切线方程为y=2x﹣1.下面验证 都成立即可.
由x2﹣2x+1≥0,得x2≥2x﹣1,知f(x)≥2x﹣1恒成立.
设h(x)=﹣x3+5x﹣3﹣(2x﹣1),即h(x)=﹣x3+3x﹣2(x>0),
求导数得h′(x)=﹣3x2+3=﹣3(x﹣1)(x+1)(x>0),
∴h(x)在(0,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减,
所以h(x)=﹣x3+5x﹣3﹣(2x﹣1)的最大值为h(1)=0,
所以﹣x3+5x﹣3≤2x﹣1恒成立.
故存在这样的实常数k和m,且k=2,m=﹣1.
已知函数f(x)=ax+且a>0,
(Ⅰ)若曲线f(x)在(1,f(1))处的切线与y=x平行,求实数a的值;
(Ⅱ)若x∈(0,2],求函数f(x)的最小值;
(Ⅲ)设函数g(x)=+lnx,若f(x)与g(x)的图象在区间(1,e2)上有两个不同的交点,求实数a的取值范围。
正确答案
解:(Ⅰ),
依题意,
故a=2;
(Ⅱ),
当,即f(x)在
上单调递减;
当,即f(x)在
上单调递增;
(1)当时,
可知f(x)在(0,2]是减函数,
故x=2时,;
(2)当时,
可知f(x)在递增,
故;
综上所述,当;
;
(Ⅲ)设(x>0),
则,
令,
由,所以h(x)的减区间为
;
由,所以h(x)的增区间为
;
所以当,h(x)取极小值
;
f(x)与g(x)的图象在(1,e2)上有两个不同的交点等价于h(x)在(1,e2)上有两个不同零点,
故只需,
故实数a的取值范围是。
已知函数f(x)=ax2-(2a+1)x+2lnx(a∈R),
(1)若曲线y=f(x)在x=1和x=3处的切线互相平行,求a的值;
(2)求f(x)的单调区间;
(3)设g(x)=x2-2x,若对任意x1∈(0,2],均存在x2∈(0,2],使得f(x1)<g(x2),求a的取值范围。
正确答案
解:,
(1)由题意知f′(1)=f′(3),解得;
(2),
①当a≤0时,x>0,ax-1<0,在区间(0,2)上,f′(x)>0;在区间(2,+∞)上,f′(x)<0,
故f(x)的单调递增区间是(0,2),单调递减区间是(2,+∞);
②当时,
,在区间(0,2)和
上,f′(x)>0;在区间
上,f′(x)<0,
故f(x)的单调递增区间是(0,2)和,单调递减区间是
;
③当时,
,
故f(x)的单调递增区间是(0,+∞);
④当时,
,在区间
和(2,+∞)上,f′(x)>0;在区间
上,f′(x)<0,
故f(x)的单调递增区间是和(2,+∞),单调递减区间是
。
(3)由题意知,在(0,2]上有f(x)max<g(x)max,
在(0,2]上,易得g(x)max=0,
由(2)可知,
①当时,f(x)在(0,2]上单调递增,
故f(x)max=f(2)=2a-2(2a+1)+2ln2=-2a-2+2ln2,
所以,-2a-2+2ln2<0,解得a>ln2-1,
故ln2-1<;
②当时,f(x)在
上单调递增,在
上单调递减,
故,
由可知
,所以2lna>-2,-2lna<2,
所以,-2-2lna<0,f(x)max<0,故;
综上所述,a>ln2-1.
已知a∈R,函数f(x)=+lnx-1,g(x)=(lnx-1)ex+x(其中e为自然对数的底数).
(Ⅰ)求函数f(x)在区间(0,e]上的最小值;
(Ⅱ)是否存在实数x0∈(0,e],使曲线y=g(x)在点x=x0处的切线与y轴垂直?若存在,求出x0的值;若不存在,请说明理由.
正确答案
解:(Ⅰ)∵,
∴,
令f′(x)=0,得x=a,
①若a≤0,则f′(x)>0,f(x)在区间(0,e]上单调递增,此时函数 f(x)无最小值;
②若0<a<e,当x∈(0,a)时,f′(x)<0,函数f(x)在区间(0,a) 上单调递减;
当x∈(a,e]时,f′(x)>0,函数f(x)在区间(a,e]上单调递增,
所以当x=a时,函数f(x)取得最小值lna;
③若a≥e,则f′(x)≤0,函数f(x)在区间(0,e]上单调递减,
所以当x=e时,函数f(x)取得最小值;
综上可知,
当a≤0时,函数f(x)在区间(0,e]无最小值;
当0<a<e时,函数f(x)在区间(0,e]上的最小值为lna;
当a≥e时,函数f(x)在区间(0,e]上的最小值为。
(Ⅱ)∵,
∴,
由(Ⅰ)知,当a=1时,,
此时f(x)在区间(0,e]上的最小值为ln1=0,
即,
当,
∴,
曲线y=g(x)在点x=x0处的切线与y轴垂直等价于方程g′(x)=0有实数解,
而g′(x0)>0,即方程g′(x0)=0无实数解,
故不存在x0∈(0,e],使曲线y=g(x)在点x=x0处的切线与y轴垂直。
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