- 导数的概念及其几何意义
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已知函数f(x)=ex+2x2﹣3x.
(1)求曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程;
(2)求证函数f(x)在区间[0,1]上存在唯一的极值点;
(3)当时,若关于x的不等式
恒成立,试求实数a的取值范围.
正确答案
解:(1)f′(x)=ex+4x﹣3,则f'(1)=e+1,
又f(1)=e﹣1,
∴曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程为y﹣e+1=(e+1)(x﹣1),
即(e+1)x﹣y﹣2=0;
(2)∵f′(0)=e0﹣3=﹣2<0,f′(1)=e+1>0,
∴f′(0)·f′(1)<0,
令h(x)=f′(x)=ex+4x﹣3,
则h′(x)=ex+4>0,
∴f′(x)在[0,1]上单调递增,
∴f′(x)在[0,1]上存在唯一零点,
∴f(x)在[0,1]上存在唯一的极值点
(3)由,
得,
即,
∵,∴
,
令,则
,
令,
则Φ'(x)=x(ex﹣1)
∵,∴Φ'(x)>0,
∴Φ(x)在上单调递增,
∴,
因此g'(x)>0,
故g(x)在上单调递增,
则.
已知函数在区间[-1,1),(1,3]内各有一个极值点。
(1)求a2-4b的最大值;
(2)当a2-4b=8时,设函数y=f(x)在点A(1,f(1))处的切线为l,若l在点A处穿过y=f(x)的图象(即动点在点A附近沿曲线y=f(x)运动,经过点A时,从l的一侧进入另一侧),求函数f(x)的表达式。
正确答案
解:(1)因为函数在区间
,
内分别有一个极值点,
所以在
,
内分别有一个实根,
设两实根为(
),则
,且
于是,
,且当
,
即,
时等号成立
故的最大值是16。
(2)由知
在点
处的切线l的方程是
,
即,
因为切线l在点A处穿过
的图象,
所以在
两边附近的函数值异号,
则不是g(x)的极值点
而,
且
若,则
和
都是
的极值点
所以,即
,
又由,得
,
故。
已知函数f(x)=x3+bx2+cx+d有两个极值点x1=1,x2=2,且直线y=6x+1与曲线y=f(x)相切于P点.
(1)求b和c
(2)求函数y=f(x)的解析式;
(3)在d为整数时,求过P点和y=f(x)相切于一异于P点的直线方程.
正确答案
解:(1)由题意可得:函数f(x)=x3+bx2+cx+d的导数为:f'(x)=3x2+2bx+c,
因为函数f(x)=x3+bx2+cx+d有两个极值点x1=1,x2=2,
所以3x2+2bx+c=0的两个根为x1=1,x2=2,
所以2b+c+3=0,并且4b+c+12=0,
解得:b=﹣,c=6.
(2)设切点为(x0,y0),
由(1)可得:f'(x)=3x2﹣9x+6,
因为直线y=6x+1与曲线y=f(x)相切于P点,
所以f'(x0)=6,即x0=3或者x0=0,
当x0=3时,y0=19,所以函数y=f(x)的解析式为f(x)=x3x2+6x+
.
当x0=0时,y0=1,所以函数y=f(x)的解析式为f(x)=x3x2+6x+1.
(3)由题意可得:f(x)=x3x2+6x+1,并且P(0,1),
设切点的坐标为(x1,y1),所以=
=
…①.
又因为f'(x)=3x2﹣9x+6,所以K切=3x12﹣9x1+6…②,
由①②可得:,
所以切点为(,
),所以
,
所以切线方程为15x﹣16y+16=0.
所以过P点和y=f(x)相切于一异于P点的直线方程为15x﹣16y+16=0.
设函数f(x)=x3﹣mx2+(m2﹣4)x,x∈R.
(1)当m=3时,求曲线y=f(x)在点(2,f(2))处的切线方程;
(2)已知关于x的方程f(x)=0有三个互不相等的实根0,α,β(α<β),求实数 m 的取值范围;
(3)在(2)条件下,若对任意的x∈[α,β],都有f(x)≥﹣恒成立,求实数m的取值范围.
正确答案
解:(1)∵函数f(x)=.
∴f'(x)=x2﹣2mx+m2﹣4
当m=3时,f '(2)=﹣3,f(2)=
所以所求的直线方程为9x+3y﹣20=0.
(2)∵函数f(x)==x[
]
若关于x的方程f(x)=0有三个互不相等的实根0,α,β
则△=m2﹣>0,
解得:﹣4<0<4
故满足条件的实数m的取值范围为(﹣4,4)
(3)∵f'(x)=x2﹣2mx+m2﹣4=[x﹣(m﹣2)][x﹣(m+2)],
f(x)在(﹣∞,m﹣2)上递增,在(m﹣2,m+2)递减,在(m+2,+∞)递增,
f(x)极大值=f(m﹣2)=(m﹣2)3﹣m(m﹣2)2+(m2﹣4)(m﹣2)>0,
f(x)极小值=f(m+2)=(m+2)3﹣m(m+2)2+(m2﹣4)(m+2)<0,
得﹣4<m<4且m2﹣4≠0,得﹣4<m<4,m≠±2.
若m+2<0,即m∈(﹣4,﹣2),
当x∈[α,β]时,f(x)min=0,
∴当m∈(﹣4,﹣2)时,f(x)≥﹣恒成立.
若m﹣2<0<m+2,即m∈(﹣2,2)
要使当x∈[α,β]时,f(x)≥﹣恒成立,即f(x)min=f(m+2)≥﹣
.
f(m+2)=(m+2)3﹣m(m+2)2+(m2﹣4)(m+2)≥﹣
,得m(m2﹣12)≥0
∵m∈(﹣2,2)
∴m2﹣12<0,
∴m≤0,
∴当﹣2<m≤0时,f(x)≥﹣恒成立.
若0<m﹣2,即m∈(2,4),要使当x∈[α,β]时,f(x)≥﹣恒成立,
即f(x)min=f(m+2)≥﹣,
f(m+2)=(m+2)3﹣m(m+2)2+(m2﹣4)(m+2)≥﹣
得m(m2﹣12)≥0
∵m∈(2,4)
∴2≤m<4
综上得:m的取值范围是(﹣4,﹣2).
已知函数f(x)=x2+2ax,g(x)=3a2lnx+b,其中a>0。设它们的图像有公共点,且在该点处的切线相同。
(1)试用a表示b;
(2)求F(x)=f(x)-g(x)的极值;
(3)求b的最大值。
正确答案
解:(1)设与
的公共点为
,
∵,
,
由题意,
,
即,
,
得得:
或
(舍去),
即有。(2)
,
则,
所以在
上为减函数,在
上为增函数,
于是函数在
时有极小值,
,
无极大值。
(3)由(1)知,令,
则,
当,即
时,
;
当,即
时,
;
故在
为增函数,在
为减函数,
于是在
上的极大值即为最大值:
,
即b的最大值为。
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