- 导数的概念及其几何意义
- 共3697题
已知函数.
(1)若函数的图象在
处的切线斜率为1,求实数a的值;
(2)在(1)的条件下,求函数的单调区间;
(3)若函数在
上是减函数,求实数a的取值范围.
正确答案
解:(1)
由已知,解得
.
(2)函数的定义域为
.
.
当x变化时,的变化情况如下:
由上表可知,函数的单调递减区间是
;单调递增区间是
.
(3)由得
,
由已知函数为
上的单调减函数,则
在
上恒成立,
即在
上恒成立.
即在
上恒成立.
令,在
上
,
在
为减函数.
,所以
.
已知函数f(x)=x3+bx2+cx+2.
(1)若f(x)在x=1时,有极值﹣1,求b、c的值;
(2)当b为非零实数时,f(x)是否存在与直线(b2﹣c)x+y+1=0平行的切线,如果存在,求出切线的方程,如果不存在,说明理由;
(3)设函数f(x)的导函数为f′(x),记函数|f′(x)|(﹣1≤x≤1)的最大值为M,求证:M≥ .
正确答案
解:(1)求导函数,可得f′(x)=3x2+2bx+c
∵f(x)在x=1时,有极值﹣1,
∴f′(1)=0,f(1)=﹣1
∴3+2b+c=0,1+b+c+2=﹣1
∴b=1,c=﹣5;
(2)假设f(x)图象在x=t处的切线与直线(b2﹣c)x+y+1=0平行,
∵f′(t)=3t2+2bt+c,直线(b2﹣c)x+y+1=0的斜率为c﹣b2,
∴3t2+2bt+c=c﹣b2,
∴3t2+2bt+b=0
∴△=4b2﹣12b2=﹣8b2,
又∵b≠0,∴△<0.
从而3t2+2bt+b2=0无解,
因此不存在t,使f′(t)=c﹣b2,
故f(x)图象不存在与直线(b2﹣c)x+y+1=0平行的切线.
(3)∵|f'(x)|=|,
①若|﹣|>1,即b>3或b<﹣3时,M应为f'(﹣1)与f'(1)中最大的一个,
∴2M≥|f'(﹣1)|+|f'(1)|≥|f'(﹣1)﹣f'(1)|≥|4b|>12
∴M>6>
②若﹣3≤b≤0时,2M≥|f'(﹣1)|+|f'(﹣)|≥|f'(﹣1)﹣f'(﹣
)|=|
(b﹣3)2|≥3,
∴M≥
③若0<b≤3时,2M≥|f'(1)|+|f'(﹣)|≥|f'(1)﹣f'(﹣
)|=|
(b+3)2|>3,
∴M>,M≥
在R上定义运算:p
q=-
(p-c)(q-b)+4bc(b、c∈R是常数)。记f1(x)=x2-2c,f2(x)=x-2b,x∈R,令f(x)=f1(x)
f2(x)。
(1)如果函数f(x)在x=1处有极值-,试确定b、c的值;
(2)求曲线y=f(x)上斜率为c的切线与该曲线的公共点;
(3)记g(x)=|f′(x)|(-1≤x≤1)的最大值为M,若M≥k对任意的b、c恒成立,试求k的最大值。
正确答案
解:(1)依题意
解
得或
若
则
f′(x)=
f(x)在R上单调递减,在x=1处无极值;
若,则
直接讨论知,f(x)在x=1处有极大值,
所以。
(2)解f′(t)=c得t=0或t=2b,切点分别为(0,bc)、
相应的切线为y=cx+bc或
解
即x3-3bx2+4b3=0
得x=-b或x=2b
综合可知,b=0时,斜率为c的切线只有一条,与曲线的公共点只有(0,0),
b≠0时,斜率为c的切线有两条,与曲线的公共点分别为(0,bc)、(3b,4bc)和。
(3)g(x)=|-(x-b)2+b2+c|
若|b|>1,则f′(x)在[-1,1]是单调函数,
M=max{|f′(-1)|,|f′(1)|}={|-1+2b+c|,|-1-2b+c|},
因为f′(1)与f′(-1)之差的绝对值|f′(1)-f′(-1)|=|4b|>4,
所以M>2
若|b|≤1,f′(x)在x=b∈[-1,1]取极值,
则M=max{|f′(-1)|,|f′(1)|,|f′(b)|},f′(b)-f′(±1)=(b±1)2若-1≤b<0,f′(1)≤f′(-1)≤f′(b)
若0≤b≤1,f′(-1)≤f′(1)≤f′(b),
当b=0,时,
在[-1,1]上的最大值
故M≥k对任意的b,c恒成立的k的最大值为。
函数f(x)=|ex-bx|,其中e为自然对数的底,
(1)当b=1时,求曲线y=f(x)在x=1处的切线方程;
(2)若函数y=f(x)有且只有一个零点,求实数b的取值范围;
(3)当b>0时,判断函数y=f(x)在区间(0,2)上是否存在极大值,若存在,求出极大值及相应实数b的取值范围。
正确答案
解:(1)记g(x)=ex-bx,
当b=1时,g′(x)=ex-1,
当x>0时,g′(x)>0,所以g(x)在(0,+∞)上为增函数;
又g(0)=1>0,
所以当x∈(0,+∞)时,g(x)>0,
所以当x∈(0,+∞)时,f(x)=∣g(x)∣=g(x),
所以f′(1)=g′(1)=e-1,
所以曲线y=f(x)在点(1,e-1)处的切线方程为:y-(e-1)=(e-1)(x-1),
即y=(e-1)x。
(2)f(x)=0同解于g(x)=0,
因此,只需g(x)=0有且只有一个解,即方程ex-bx=0有且只有一个解,
因为x=0不满足方程,所以方程同解于b=,
令h(x)=,
由h′(x)==0得x=1,
当x∈(1,+∞)时,h′(x)>0,h(x)单调递增,h(x)∈(e,+∞);
当x∈(0,1)时,h′(x)<0,h(x)单调递减,h(x)∈(e,+∞);
所以当x∈(0,+∞)时,方程b=有且只有一解等价于b=e;
当x∈(-∞,0)时,h(x)单调递减,且h(x)∈(-∞,0),
从而方程b=有且只有一解等价于b∈(-∞,0);
综上所述,b的取值范围为(-∞,0)∪{e}。
(3)由g′(x)=ex-b=0,得x=lnb,
当x∈(-∞,lnb)时,g′(x)<0,g(x)单调递减;
当x∈(lnb,+∞)时,g′(x)>0,g(x)单调递增;
所以在x=lnb时,g(x)取极小值g(lnb)=b-blnb=b(1-lnb),
①当0<b≤e时,g(lnb)=b-blnb=b(1-lnb)≥0,
从而当x∈R时,g(x)≥0,
所以f(x)=∣g(x)∣=g(x)在(-∞,+∞)上无极大值;
因此,在x∈(0,2)上也无极大值;
②当b>e时,g(lnb)<0,
因为g(0)=1>0,g(2lnb)=b2-2blnb=b(b-2lnb)>0,
所以存在x1∈(0,lnb),x2∈(lnb,2lnb),使得g(x1)=g(x2)=0,
此时f(x)=∣g(x)∣=,
所以f(x)在(-∞,x1)单调递减,在(x1,lnb)上单调递增,在(lnb,x2)单调递减,
在(x2,+∞)上单调递增,
所以在x=lnb时,f(x)有极大值,
因为x∈(0,2),
所以,当lnb<2,即e<b<e2时,f(x)在(0,2)上有极大值;
当lnb≥2,即b≥e2时,f(x)在(0,2)上不存在极大值;
综上所述,在区间(0,2)上,当0<b≤e或b≥e2时,函数y=f(x)不存在极大值;
当e<b<e2时,函数y=f(x)在x=lnb时取极大值f(lnb)=b(lnb-1)。
已知函数f(x)=m+a1x+a2x2+a3x3+…+anxn+an+1xn+1,n∈N*。
(1)若f(x)=m+x2+
x3。
①求以曲线y= f(x)上的点P(1,f(1))为切点的切线的斜率;
②若函数f(x)在x=x1处取得极大值,在x=x2处取得极小值,且点(x1,f(x1))在第二象限,点(x2,f(x2))位于y轴负半轴上,求m的取值范围。
(2)当an=时,设函数f(x)的导函数为f'(x),令Tn=
,证明:Tn≤f'(1)-1。
正确答案
解:(1)由得
①曲线y=f(x)在点P(1,f(1))处的切线的斜率k=f'(1)=2;
②f'(x)=x+x2=x(x+1)
由f'(x)<0,得-1<x<
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