- 导数的概念及其几何意义
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设函数f(x)=2x3﹣12x+c是定义在R上的奇函数.
(Ⅰ)求c的值及函数f(x)在点(1,f(1))处的切线方程;
(Ⅱ)求函数f(x)的单调递增区间,并求函数f(x)在[﹣1,3]上的最大值和最小值.
正确答案
解:(Ⅰ)因为f(x)为奇函数,
所以f(﹣x)=﹣f(x).
即﹣2x3+12x+c=﹣2x3+12x﹣c.
解得c=0.
因为f'(x)=6x2﹣12,
所以切线的斜率k=f'(1)=﹣6.
因为f(1)=﹣10,所以切点为(1,﹣10).
所以切线方程为y+10=﹣6(x﹣1).
即6x+y+4=0.
(Ⅱ)由(Ⅰ)知f'(x)=6x2﹣12.
所以.
列表如下:
所以函数f(x)的单调增区间是和
.
因为f(﹣1)=10,,f(3)=18.
所以f(x)在[﹣1,3]上的最大值是f(3)=18,最小值是.
已知函数f(x)=x3-(2a+1)x2+3a(a+2)x+1,a∈R。
(1)当a=0时,求曲线y=f(x)在点(3,f(3))处的切线方程;
(2)当a=-1时,求函数y=f(x)在[0,4]上的最大值和最小值;
(3)当函数y=f′(x)在(0,4)上有唯一的零点时,求实数a的取值范围.
正确答案
解:(1)当a=0时,,∴f(3)=1,
∵,曲线在点(3,1)处的切线的斜率
,
∴所求的切线方程为y-1=3(x-3),即y=3x-8。
(2)当a=-1时,函数,
∵,令f′(x)=0得
,
,
当x∈(0,1)时,f′(x)<0,即函数y=f(x)在(0,1)上单调递减,
当x∈(1,4)时,f′(x)>0,即函数y=f(x)在(1,4)上单调递增,
∴函数y=f(x)在[0,4]上有最小值,;
又,
∴当a=-1时,函数y=f(x)在[0,4]上的最大值和最小值分别为。
(3)∵,
∴,
①当时,3a=a+2,解得a=1,这时
,
函数y=f′(x)在(0,4)上有唯一的零点,故a=1为所求;
②当时,即
,这时
,
又函数y=f′(x)在(0,4)上有唯一的零点,
∴;
③当时,即a<1,这时
,
又函数y=f′(x)在(0,4)上有唯一的零点,
∴,
综上得当函数y=f′(x)在(0,4)上有唯一的零点时,或
或a=1。
设f(x)=+xlnx,g(x)=x3-x2-3.
(1)a=2时,求曲线y=f(x)在x=1处得切线方程;
(2)若果存在x1,x2∈[0,2],使得g(x1)-g(x2)≥M成立,求满足上述条件的最大整数M;
(3)如果对任意的s,t∈[,2],都有f(s)≥g(t)成立,求实数a的取值范围。
正确答案
解:(Ⅰ)当a=2时,,
,f(1)=2,
,
所以曲线y=f(x)在x=1处的切线方程为y=-x+3;
(Ⅱ)存在,使得
成立,等价于:
考察,
)
由上表可知:
,
所以满足条件的最大整数M=4;
(Ⅲ)解法一:对任意的s,t∈,都有f(s)≥g(t)成立,
等价于:在区间上,函数f(x)的最小值不小于g(x)的最大值,
由(2)知,在区间上,g(x)的最大值为g(2)=1。
f(1)=a≥1,下证当a≥1时,在区间上,函数f(x)≥1恒成立。
当a≥1且时,
,
记,
,
当,
;当
所以函数h(x)=在区间
上递减,在区间(1,2]递增,
,即
,所以当
且
时,
成立,
即对任意s,t,都有
;
解法二:当时,
恒成立,
等价于恒成立,记
,
,
记,
,由于
,
所以在
上递减,当
时,
,
时,
,即函数h(x)=
在区间
上递增,在区间
上递减,
所以,所以a≥1。
设函数f(x)=axn(1-x)+b(x>0),n为正整数,a,b为常数,曲线y=f(x)在(1,f(1))处的切线方程为x+y=1。
(1)求a,b的值;
(2)求函数f(x)的最大值;
(3)证明:f(x)<。
正确答案
解:(1)因为f(1)=b,由点(1,b)在x+y=1上,可得1+b=1,即b=0
因为f′(x)=anxn-1-a(n+1)xn,所以f′(1)=-a.
又因为切线x+y=1的斜率为-1,
所以-a=-1,即a=1,
故a=1,b=0 。
(2)由(1)知,f(x)=xn(1-x),则有f′(x)=(n+1)xn-1(-x),
令f′(x)=0,解得x=在(0,
)上,导数为正,
故函数f(x)是增函数;在(,+∞)上导数为负,故函数f(x)是减函数;
故函数f(x)在(0,+∞)上的最大值为f()=(
)n(1-
)=
。
(3)令φ(t)=lnt-1+,则φ′(t)=
-
=
(t>0)
在(0,1)上,φ′(t)<0,故φ(t)单调减;
在(1,+∞),φ′(t)>0,故φ(t)单调增;
故φ(t)在(0,∞)上的最小值为φ(1)=0,
所以φ(t)>0(t>1)
则lnt>1-,(t>1),
令t=1+,得ln(1+
)>
,
即ln(1+)n+1>lne
所以(1+)n+1>e,
即<
由(2)知,f(x)≤<
,
故所证不等式成立。
设函数.
(1)若a=0,求f(x)在(0,m](m>0)上的最大值g(m).
(2)若f(x)在区间[1,2]上为减函数,求a的取值范围.
(3)若直线y=x为函数f(x)的图象的一条切线,求a的值.
正确答案
解:(1),x>0,
令,
∴,
∴f(x)在为增函数,
同理可得f(x)在为减函数,
故时,f(x)最大值为
,
当时,f(x)最大值为
,
综上:.
(2)∵f(x)在[1,2]上为减函数
∴x∈[1,2]有x+a>0恒成立a>﹣1且
恒成立
,而
在[1,2为减函数],
∴,又a>﹣1
故为所求.
(3)设切点为P(x0,x0),
则,
且,
∴,即:
,
再令h(x)=x+x2+ln(1+2x),,
∴,
∴h(x)在为增函数,又h(0)=0,
∴h(x0)=0x0=0.
则 a=1为所求.
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