- 导数的概念及其几何意义
- 共3697题
已知曲线y=x3+
.
(1)求曲线在x=2处的切线方程;
(2)求曲线过点(2,4)的切线方程.
正确答案
解:(1)∵P(2,4)在曲线 上,且y'=x2∴在点P(2,4)处的切线的斜率k=y'|x=2=4;
∴曲线在点P(2,4)处的切线方程为y﹣4=4(x﹣2),即4x﹣y﹣4=0.
(2)设曲线 与过点P(2,4)的切线相切于点A(x0,
),
则切线的斜率 ,
∴切线方程为y﹣( )=x02(x﹣x0),即
∵点P(2,4)在切线上,
∴4=2x02﹣,即x03﹣3x02+4=0,
∴x03+x02﹣4x02+4=0,
∴(x0+1)(x0﹣2)2=0
解得x0=﹣1或x0=2
故所求的切线方程为4x﹣y﹣4=0或x﹣y+2=0.
已知函数f(x)=-x3+
x2-2x(a∈R).
(1)当a=3时,求函数f(x)的单调区间;
(2)若对于任意x∈[1,+∞)都有f′(x)<2(a-1)成立,求实数a的取值范围;
(3)若过点可作函数y=f(x)图象的三条不同切线,求实数a的取值范围.
正确答案
(1) 单调递增区间为 ,单调递减区间为
和
;(2)
;(3)
试题分析:(1)求导,令导数大于0得增区间令导数小于0得减区间。(2) 对于任意都有
成立,转化为对于任意
都有
。求
时可根据求导求单调性求最值,也可直接根据二次函数问题求其单调区间再求其最值。(3)先在曲线上任取一点,根据导数的几何意义求其过此点的切线的斜率,再用点斜式求切线方程。将
代入直线方程。分析可知此方程应有3个不同的解。将上式命名新函数,用单调性求此函数的极值点可知一个极值应大于0,另一个极值应小于0.
试题解析:(1)当时,函数
,
得. 1分
所以当时,
,函数f(x)单调递增; 2分
当x<1或x>2时,,函数f(x)单调递减. 3分
所以函数的单调递增区间为
,单调递减区间为
和
.4分
(2)由,得
, 5分
因为对于任意都有
成立,
所以问题转化为对于任意都有
. 6分
因为,其图象开口向下,对称轴为
.
①当,即
时,
在
上单调递减,
所以,
由,得
,此时
. 7分
②当,即
时,
在
上单调递增,在
上单调递减,
所以,
由,得
,此时
. 8分
综上可得,实数的取值范围为
. 9分
(3)设点是函数
图象上的切点,
则过点的切线的斜率
, 10分
所以过点P的切线方程为, 11分
因为点在该切线上,
所以,
即.
若过点可作函数
图象的三条不同切线,
则方程有三个不同的实数解. 12分
令,则函数
的图象与坐标轴横轴有三个不同的交点.
令,解得
或
.
因为,
, 13分
所以必须,即
.
所以实数的取值范围为
. 14分
已知曲线y=x2-1与y=1+x3在x=x0处的切线互相垂直,求x0的值.
正确答案
解:对于y=x2-1,有y′=x,k1=y′|x=x0=
x0;
对于y=1+x3,有y′=3x2,k2=y′|x=x0=3x02,
又k1k2=-1,
则x03=-1,
∴x0=-1。
某工厂有一批货物由海上从甲地运往乙地,已知轮船的最大航行速度为60海里/小时,甲地至乙地之间的海上航行距离为600海里,每小时的运输成本由燃料费和其他费用组成,轮船每小时的燃料费与轮船速度的平方成正比,比例系数为0.5,其余费用为每小时1250元。
(1)把全程运输成本(元)表示为速度
(海里/小时)的函数;
(2)为使全程运输成本最小,轮船应以多大速度行驶?
正确答案
(1);(2)轮船应以50海里/小时的速度行驶.
试题分析:(1)由题意易列出速度与成本的函数;(2)由列出的函数利用导数求最值.(也可用均值不等式)
试题解析:
解:(1)由题意得:,
即: 6分
(2)由(1)知,
令,解得x=50,或x=-50(舍去). 8分
当时,
当时,
(均值不等式法同样给分) 10分
因此,函数在x=50处取得极小值,也是最小值.
故为使全程运输成本最小,轮船应以50海里/小时的速度行驶. 12分
考点:导数的应用.
正确答案
(1)由原式得f(x)=x3-ax2-4x+4a,
∴f′(x)=3x2-2ax-4.
由f′(-1)=0得a=,
此时有f(x)=(x2-4),f′(x)=3x2-x-4.
由f′(x)=0得x=或x=-1,
当x在[-2,2]变化时,f′(x),f(x)的变化如下表:
∵f(x)极小=f=-,f(x)极大=f(-1)=,
所以f(x)在[-2,2]上的最大值为,最小值为-.
(2)法一:f′(x)=3x2-2ax-4的图象为开口向上且过点(0,-4)的抛物线,由条件得f′(-2)≥0,f′(2)≥0,
即,∴-2≤a≤2.
所以a的取值范围为[-2,2].
略
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