- 导数的概念及其几何意义
- 共3697题
已知函数.
(1)当 时,求
在
处的切线方程;
(2)设函数,
(ⅰ)若函数有且仅有一个零点时,求
的值;
(ⅱ)在(ⅰ)的条件下,若,
,求
的取值范围.
正确答案
(1);(2)(i)
;(ii)
.
试题分析:(1)将代入函数解析式,求出
,由此计算
与
的值,最后利用点斜式写出相应的切线方程;(2)利用参数分离法将问题转化为直线
与函数
的图象有且仅有一个交点来处理,然后利用导数来研究函数
的单调性与极值,从而求出
的值;(ii)将问题转化为
,然后利用导数研究
在区间
上最值,从而确定实数
的取值范围.
(1)当时,
,定义域
,
,
,又
,
在
处的切线方程
;
(2)(ⅰ)令,
则,
即,
令,
则,
令,
,
,
在
上是减函数,
又,
所以当时,
,当
时,
,
所以在
上单调递增,在
上单调递减,
,
所以当函数有且仅有一个零点时
;
(ⅱ)当,
,
若,
,只需证明
,
,
令,得
或
,
又,
函数
在
上单调递增,在
上单调递减,在
上单调递增
又,
,
,
即,
,
.
已知函数,
(
为常数).
(1)函数的图象在点
处的切线与函数
的图象相切,求实数
的值;
(2)若,
,
、
使得
成立,求满足上述条件的最大整数
;
(3)当时,若对于区间
内的任意两个不相等的实数
、
,都有
成立,求
的取值范围.
正确答案
(1)或
;(2)
;(3)
.
试题分析:(1)利用导数求出函数在点
的切线方程,并将切线方程与函数
的方程联立,利用
求出
的值;(2)将题中问题转化为
从而确定最大整数
的值;(3)假设
,考查函数
和
的单调性,从而将
,得到
,于是得到
,然后构造函数
,转化为函数
在区间
为单调递增函数,于是得到
在区间
上恒成立,利用参变量分离法求出
的取值范围.
(1),
,
,
函数
的图象在点
处的切线方程为
,
直线
与函数
的图象相切,由
,消去
得
,
则,解得
或
;
(2)当时,
,
,
当时,
,
在
上单调递减,
,
,
则,
,故满足条件的最大整数
;
(3)不妨设,
函数
在区间
上是增函数,
,
函数
图象的对称轴为
,且
,
函数
在区间
上是减函数,
,
等价于
,
即,
等价于在区间
上是增函数,
等价于在区间
上恒成立,
等价于在区间
上恒成立,
,又
,
.
据统计某种汽车的最高车速为120千米∕时,在匀速行驶时每小时的耗油量(升)与行驶速度
(千米∕时)之间有如下函数关系:
。已知甲、乙两地相距100千米。
(1)若汽车以40千米∕时的速度匀速行驶,则从甲地到乙地需耗油多少升?
(2)当汽车以多大的速度匀速行驶时,从甲地到乙地耗油最少?最少为多少升?
正确答案
(1),(2)当汽车以
千米∕时的速度行驶时,从甲地到乙地耗油最少,最少为
升
试题分析:(1)解实际问题应用题,需正确理解题目含义. 从甲地到乙地需耗油等于每小时的耗油量乘以行驶时间. 从甲地到乙地行驶了(小时),每小时的耗油量为,
,所以共需耗油
,(2)在(1)的基础上,将从甲地到乙地耗油表示为速度的函数关系式:
,利用导数求出其极小值,也是最小值.解题过程中需明确极值点是否在定义区间内.
试题解析:解:(1)当时,汽车从甲地到乙地行驶了
(小时),
需耗油(升)。
所以汽车以40千米∕时的速度匀速行驶,从甲地到乙地需耗油升 …4分.
(2)当汽车的行驶速度为千米∕时时,从甲地到乙地需行驶
小时.
设耗油量为升,依题意,得
,
.……7分
.
令 ,得
.
因为当时,
,
是减函数;当
时,
,
是增函数,所以当
时,
取得最小值
.
所以当汽车以千米∕时的速度行驶时,从甲地到乙地耗油最少,
最少为升。 12分
已知函数f(x)=m(x-1)2-2x+3+ln x,m≥1.
(1)当m=时,求函数f(x)在区间[1,3]上的极小值;
(2)求证:函数f(x)存在单调递减区间[a,b];
(3)是否存在实数m,使曲线C:y=f(x)在点P(1,1)处的切线l与曲线C有且只有一个公共点?若存在,求出实数m的值;若不存在,请说明理由.
正确答案
(1) 极小值为f(2)=ln 2- (2)见解析 (3) 存在实数m=1使得曲线C:y=f(x)在点P(1,1)处的切线l与曲线C有且只有一个公共点
(1)f′(x)=m(x-1)-2+ (x>0).
当m=时,f′(x)=
,令f′(x)=0,得x1=2,x2=
.
f (x),f′(x)在x∈(0,+∞)上的变化情况如下表:
所以当x=2时,函数f(x)在x∈[1,3]上取到极小值,且极小值为f(2)=ln 2-.
(2)证明:令f′(x)=0,得mx2-(m+2)x+1=0.(*)
因为Δ= (m+2)2-4m=m2+4>0,所以方程(*)存在两个不等实根,记为a,b(a<b).
因为m≥1,所以,
所以a>0,b>0,即方程(*)有两个不等的正根,因此f′(x)<0的解为(a,b).
故函数f(x)存在单调递减区间[a,b].
(3)因为f′(1)=-1,所以曲线C:y=f(x)在点P(1,1)处的切线l的方程为y=-x+2.若切线l与曲线C有且只有一个公共点,则方程m(x-1)2-2x+3+ln x=-x+2有且只有一个实根.
显然x=1是该方程的一个根.
令g(x)=m(x-1)2-x+1+ln x,则g′(x)=m(x-1)-1+
=
.
当m=1时,有g′(x)≥0恒成立,所以g(x)在(0,+∞)上单调递增,所以x=1是方程的唯一解,m=1符合题意.
当m>1时,由g′(x)=0,得x1=1,x2=,则x2∈(0,1),易得g (x)在x1处取到极小值,在x2处取到极大值.
所以g(x2)>g(x1)=0,又当x趋近0时,g(x)趋近-∞,所以函数g(x)在内也有一个解,m>1不符合题意.
综上,存在实数m=1使得曲线C:y=f(x)在点P(1,1)处的切线l与曲线C有且只有一个公共点.
已知函数f(x)=x3-
x2+x+b,其中a,b∈R.
(1)若曲线y=f(x)在点P(2,f(2))处的切线方程为y=5x-4,求函数f(x)的解析式.
(2)当a>0时,讨论函数f(x)的单调性.
正确答案
(1) f(x)=x3-2x2+x+4
(2) 当0>1,函数f(x)在区间(-∞,1)及(
,+∞)上为增函数,在区间(1,
)上为减函数;
当a=1时,=1,函数f(x)在区间(-∞,+∞)上为增函数;
当a>1时,<1,函数f(x)在区间(-∞,
)及(1,+∞)上为增函数,在区间(
,1)上为减函数.
(1)f'(x)=ax2-(a+1)x+1.
由导数的几何意义得f'(2)=5,于是a=3.
由切点P(2,f(2))在直线y=5x-4上可知2+b=6,解得b=4.
所以函数f(x)的解析式为f(x)=x3-2x2+x+4.
(2)f'(x)=ax2-(a+1)x+1=a(x-)(x-1).
当0>1,函数f(x)在区间(-∞,1)及(
,+∞)上为增函数,在区间(1,
)上为减函数;
当a=1时,=1,函数f(x)在区间(-∞,+∞)上为增函数;
当a>1时,<1,函数f(x)在区间(-∞,
)及(1,+∞)上为增函数,在区间(
,1)上为减函数.
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