- 导数的概念及其几何意义
- 共3697题
已知函数f(x)=ln x,g(x)=x2-bx(b为常数).
(1)函数f(x)的图像在点(1,f(1))处的切线与g(x)的图像相切,求实数b的值;
(2)设h(x)=f(x)+g(x),若函数h(x)在定义域上存在单调减区间,求实数b的取值范围;
(3)若b>1,对于区间[1,2]上的任意两个不相等的实数x1,x2,都有|f(x1)-f(x2)|>|g(x1)-g(x2)|成立,求实数b的取值范围.
正确答案
(1)-1±
(2)(2,+∞)
(3)
解:(1)因为f(x)=ln x,所以f′(x)=,因此f′(1)=1,所以函数f(x)的图像在点(1,f(1))处的切线方程为y=x-1.
由
消去y,得x2-2(b+1)x+2=0.
所以Δ=4(b+1)2-8=0,
解得b=-1±.
(2)因为h(x)=f(x)+g(x)
=ln x+x2-bx(x>0),
所以h′(x)=+x-b=
.
由题意知,h′(x)<0在(0,+∞)上有解.
因为x>0,设u(x)=x2-bx+1,
则u(0)=1>0,
所以,解得b>2.
所以实数b的取值范围是(2,+∞).
(3)不妨设x1>x2.
因为函数f(x)=ln x在区间[1,2]上是增函数,所以f(x1)>f(x2),函数g(x)图像的对称轴为直线x=b,且b>1.
(ⅰ)当b≥2时,函数g(x)在区间[1,2]上是减函数,所以g(x1)x2-bx(x>0)在区间[1,2]上是增函数,即等价于h′(x)=
+x-b≥0在区间[1,2]上恒成立,亦等价于b≤x+
在区间[1,2]上恒成立,所以b≤2.
又b≥2,所以b=2;
(ⅱ)当1
①当1≤x2x2-bx(x>0)在区间[1,b]上是增函数,等价于h′(x)=
+x-b≥0在区间[1,b]上恒成立,等价于b≤x+
在区间[1,b]上恒成立,所以b≤2.
又1
②当b≤x2x2+bx在区间[b,2]上是增函数,等价于H′(x)=
-x+b≥0在区间[b,2]上恒成立,等价于b≥x-
在区间[b,2]上恒成立,所以b≥
,故
≤b<2;
③当1≤x21≤2时,由g(x)图像的对称性知,只要|f(x1)-f(x2)|>|g(x1)-g(x2)|对于①②同时成立,那么对于③,
则存在t1∈[1,b],使|f(x1)-f(x2)|>|f(t1)-f(x2)|>|g(t1)-g(x2)|=|g(x1)-g(x2)|恒成立;
或存在t2∈[b,2],使|f(x1)-f(x2)|>
|f(x1)-f(t2)|>|g(x1)-g(t2)|=
|g(x1)-g(x2)|恒成立.
因此≤b<2.
综上所述,实数b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)当a≤0时,求f(x)的单调区间。
正确答案
(1);(2)当a≤0时,f(x)在(0,2)上单调递增,在(2,+∞)上单调递增.
试题分析:(1)因为f(x)=ax2-(2a+1)x+2lnx,所以f′(x)=ax−(2a+1)+
.因为曲线y=f(x)在x=1和x=3处的切线互相平行,所以f′(1)=f′(3).由此能求出实数a.
(2)因为函数f(x)的定义域是(0,+∞),且f′(x)=,再由实数a的取值范围进行分类讨论,能够求出f(x)的单调区间.
试题解析:函数f(x)的定义域为(0,+∞)
∵f ' (x)=ax-(2a+1)+
(1)由已知函数f ' (1)=f ' (3)a-(2a+1)+2=3a-(2a+1)+
a=
6分
(2)f ' (x)==
(x∈(0,+∞)) 8分
①当a=0时,f ' (x)=,由f ' (x)>0得0<x<2,由f ' (x)<0得x>2
∴f(x)在(0,2)上单调递增,在(2,+∞)上单调递减 10分
②当a<0时,由f ' (x)==0的x1=
(舍去),x2=2,由f ' (x)>0的0<x<2,由f ' (x)<0的x>2
∴f(x)在(0,2)上单调递增,在(2,+∞)上单调递减 12分
综上:当a≤0时,f(x)在(0,2)上单调递增,在(2,+∞)上单调递增 13分
已知函数.
(1)若曲线经过点
,曲线
在点
处的切线与直线
垂直,求
的值;
(2)在(1)的条件下,试求函数(
为实常数,
)的极大值与极小值之差;
(3)若在区间
内存在两个不同的极值点,求证:
.
正确答案
(1)
(2)当或
时,
;
当时,
;
(3).
试题分析:(1)利用导数的几何意义,明确曲线在点
处的切线的斜率为
,建立方程
,再根据曲线
经过点
,得到方程
,解方程组即得所求.
(2)利用“表解法”,确定函数的极值,注意讨论或
及
,的不同情况;
(3)根据在区间
内存在两个极值点,得到
,
即在
内有两个不等的实根.
利用二次函数的图象和性质建立不等式组 求
的范围.
试题解析:(1),
直线
的斜率为
,
曲线
在点
处的切线的斜率为
,
①
曲线
经过点
,
②
由①②得: 3分
(2)由(1)知:,
,
, 由
,或
.
当,即
或
时,
,
,
变化如下表
由表可知:
5分
当即
时,
,
,
变化如下表
由表可知:
7分
综上可知:当或
时,
;
当时,
8分
(3)因为在区间
内存在两个极值点 ,所以
,
即在
内有两个不等的实根.
∴ 10分
由 (1)+(3)得:, 11分
由(4)得:,由(3)得:
,
,∴
.
故 13分
设直线是曲线
的一条切线,
.
(1)求切点坐标及的值;
(2)当时,存在
,求实数
的取值范围.
正确答案
(1)切点,
或者切点
,
;(2)
.
试题分析:(1)先设切点,然后依题意计算出
,由
,计算出切点的横坐标,代入切线的方程,可得切点的纵坐标,最后再将切点的坐标代入曲线C的方程计算得
的值;(2)结合(1)中求出的
,确定
,设
,然后将存在
使
成立问题,转化为
,进而求出
,分
、
、
三种情况讨论函数
在
上的单调性,确定
,相应求解不等式
,即可确定
的取值范围.
试题解析:(1)设直线与曲线
相切于点
∴
,解得
或
代入直线方程,得切点
坐标为
或
切点
在曲线
上,∴
或
综上可知,切点,
或者切点
,
5分
(2)∵,∴
,设
,若存在
使
成立,则只要
7分
①当即
时
,
是增函数,
不合题意 8分
②若即
令,得
,∴
在
上是增函数
令,解得
,∴
在
上是减函数
,
,解得
10分
③若即
,
令,解得
,∴
在
上是增函数
∴,不等式无解,∴
不存在 12分
综上可得,实数的取值范围为
13分.
已知函数.
(Ⅰ)若函数在区间上存在极值,求实数
的取值范围;
(Ⅱ)如果当时,不等式
恒成立,求实数
的取值范围.
正确答案
(Ⅰ);(Ⅱ)
.
试题分析:(Ⅰ)先对函数求导,求出函数的极值,根据函数在区间
上存在极值,
所以 从而解得
(Ⅱ)不等式
恒成立问题转化为求函数的最值问题.
试题解析:
解:(Ⅰ)因为,则
, (2分)
当时,
;当
时,
.
所以在
上单调递增;在
上单调递减,
所以函数在
处取得极大值. (4分)
因为函数在区间
上存在极值,
所以 解得
(6分)
(Ⅱ)不等式即为
记
,
所以, (9分)
令,则
,
,
,
在
上单调递增,
,从而
,
故在
上也单调递增,所以
,
所以. (12分)
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