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第3章 導數(shù)及其應用
滾動訓練(五)
一、填空題
1.函數(shù)f(x)=ex-x的單調(diào)遞增區(qū)間是________.
考點 導數(shù)在函數(shù)中的運用
題點 求函數(shù)單調(diào)區(qū)間
答案 (0,+∞)
解析 ∵f(x)=ex-x,∴f′(x)=ex-1,由f′(x)>0,得ex-1>0,即x>0.
2.函數(shù)f(x)=+x2-3x-4在[0,2]上的最小值是______.
考點 導數(shù)在函數(shù)中的運用
題點 求函數(shù)最小值
答案?。?
解析 f′(x)=x2+2x-3,令f′(x)=0,x∈[0,2],
得x=1.
比較f(0)=-4,f(1)=-,f(2)=-,
可知最小值為-.
3.橢圓C的中心在原點,焦點在x軸上,若橢圓C的離心率等于,且它的一個頂點恰好是拋物線x2=8y的焦點,則橢圓C的標準方程為__________________.
考點 橢圓的幾何性質(zhì)
題點 求橢圓的方程
答案?。?
解析 設(shè)=,∴=,
∴1-2=,∴2=,
∴=,∴a=4.∴+=1.
4.已知雙曲線-=1(b>0)的左、右焦點分別為F1,F(xiàn)2,其一條漸近線方程為y=x,點P(,y0)在該雙曲線上,則=________.
考點 雙曲線的幾何性質(zhì)
題點 雙曲線的幾何性質(zhì)的應用
答案 0
解析 ∵y=x為漸近線方程,則b=2,
即雙曲線方程為x2-y2=2.
當x=時,y=1.
又雙曲線的半焦距為2,
∴F1(-2,0),F(xiàn)2(2,0),
∴=(-2-,-y0)(2-,-y0)
=-1+y=-1+1=0.
5.若函數(shù)f(x)=x3+x2+mx+1是R上的單調(diào)增函數(shù),則m的取值范圍為________.
考點 導數(shù)在函數(shù)中的運用
題點 由函數(shù)單調(diào)性求參數(shù)范圍
答案
解析 ∵f(x)=x3+x2+mx+1,
∴f′(x)=3x2+2x+m.
又∵f(x)在R上是單調(diào)增函數(shù),
∴Δ=4-12m≤0,即m≥.
6.給出下列三個命題:
①“a>b”是“3a>3b”的充分不必要條件;
②“α>β”是“cosα<cosβ”的必要不充分條件;
③“a=0”是“函數(shù)f(x)=x3+ax2(x∈R)為奇函數(shù)”的充要條件.
其中正確命題的序號為________.
考點 充分條件、必要條件、充要條件的判斷
題點 充分條件、必要條件、充要條件的判斷
答案 ③
解析 ∵函數(shù)y=3x為單調(diào)增函數(shù),∴“a>b”是“3a>3b”的充要條件,故①錯誤;∵y=cosx是周期函數(shù),故②錯誤;當a=0時,f(x)=x3+ax2=x3是奇函數(shù),反之,當f(x)=x3+ax2(x∈R)為奇函數(shù)時,由f(x)+f(-x)=0,得a=0,故③正確.
7.橢圓ax2+by2=1與直線y=1-x交于A,B兩點,過原點與線段AB中點的直線的斜率為,則=________.
考點 直線與橢圓
題點 求橢圓中的參數(shù)
答案
解析 設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),
則ax+by=1,ax+by=1,
即ax-ax=-(by-by),
=-1,=-1,
∴(-1)=-1,∴=.
8.從邊長為10cm16cm的矩形紙板的四角截去四個相同的小正方形,作成一個無蓋的盒子,則盒子容積的最大值為________cm3.
考點 導數(shù)在函數(shù)中的運用
題點 導數(shù)的實際應用
答案 144
解析 設(shè)盒子容積為ycm3,盒子的高為xcm.
則y=(10-2x)(16-2x)x=4x3-52x2+160x(0
0,且f(1)=1,則不等式f(x)>的解是________.
考點 導數(shù)在函數(shù)中的運用
題點 函數(shù)單調(diào)性解不等式
答案 (1,+∞)
解析 令g(x)=exf(x),則g′(x)=exf(x)+exf′(x)>0,所以函數(shù)g(x)是R上的增函數(shù),又不等式f(x)>等價于exf(x)>e=e1f(1),即g(x)>g(1),從而有x>1,所以不等式f(x)>的解集為(1,+∞).
10.曲線y=-(x<0)與曲線y=lnx公切線(切線相同)的條數(shù)為________.
考點 導數(shù)的幾何意義
題點 函數(shù)圖象切線問題
答案 1
解析 設(shè)公切線l與曲線y=-切于點A
(x1<0),與曲線y=lnx切于點B(x2,lnx2),
因為′=,(lnx)′=,
所以曲線y=-在點A處的切線為y+=(x-x1),
即y=-;
曲線y=lnx在點B處的切線為y-lnx2=(x-x2),
即y=-1+lnx2,從而有(*)
消去x1,得lnx2-1-=0,
令f(x)=lnx-1-,
則f′(x)=+=>0,
故f(x)在(0,+∞)上單調(diào)遞增,
由于f(1)=-3<0,f(e2)=1->0,
所以f(x)在(0,+∞)上有唯一解,
即方程lnx2-1-=0有唯一解,
從而方程組(*)有唯一解,故兩條曲線公切線的條數(shù)為1.
二、解答題
11.已知函數(shù)f(x)=(x-k)ex.
(1)求f(x)的單調(diào)區(qū)間;
(2)求f(x)在區(qū)間[0,1]上的最小值.
考點 導數(shù)在函數(shù)中的運用
題點 函數(shù)單調(diào)性和最值問題
解 (1)f′(x)=(x-k+1)ex.
令f′(x)=0,得x=k-1.
當x變化時,f′(x),f(x)的變化情況如下表:
x
(-∞,k-1)
k-1
(k-1,+∞)
f′(x)
-
0
+
f(x)
↘
極小值
↗
所以f(x)的單調(diào)遞減區(qū)間是(-∞,k-1);單調(diào)遞增區(qū)間是(k-1,+∞).
(2)當k-1≤0,即k≤1時,函數(shù)f(x)在[0,1]上單調(diào)遞增,所以f(x)在區(qū)間[0,1]上的最小值為f(0)=-k;
當00).
當f′(x)>0,x∈(0,1)時,函數(shù)f(x)=3x-2x2+lnx單調(diào)遞增;當f′(x)<0,x∈(1,+∞)時,函數(shù)f(x)=3x-2x2+lnx單調(diào)遞減.
故函數(shù)f(x)的單調(diào)遞增區(qū)間為(0,1),單調(diào)遞減區(qū)間為(1,+∞).
(2)f′(x)=-4x+,
若函數(shù)f(x)在區(qū)間[1,2]上為單調(diào)函數(shù),即在[1,2]上,f′(x)=-4x+≥0或f′(x)=-4x+≤0,
即-4x+≥0或-4x+≤0在[1,2]上恒成立,
即≥4x-或≤4x-.
令h(x)=4x-,因為函數(shù)h(x)在[1,2]上單調(diào)遞增,
所以≥h(2)或≤h(1),
即≥或≤3,解得a<0或00,函數(shù)f(x)單調(diào)遞增,
所以f(x)在(0,2)上的最小值為f(1)=-.
由于“對任意x1∈(0,2),存在x2∈[1,2],使f(x1)≥g(x2)”等價于“g(x)在[1,2]上的最小值不大于f(x)在(0,2)上的最小值-”.(*)
又g(x)=(x-b)2+4-b2,x∈[1,2],所以
①當b<1時,因為[g(x)]min=g(1)=5-2b>0,此時與(*)矛盾;
②當b∈[1,2]時,因為[g(x)]min=4-b2≥0,同樣與(*)矛盾;
③當b∈(2,+∞)時,因為[g(x)]min=g(2)=8-4b,
解不等式8-4b≤-,可得b≥.
綜上,b的取值范圍是.
三、探究與拓展
14.設(shè)D是函數(shù)y=f(x)定義域內(nèi)的一個區(qū)間,若存在x0∈D,使f(x0)=-x0,則稱x0是f(x)的一個“次不動點”,也稱f(x)在區(qū)間D上存在“次不動點”,若函數(shù)f(x)=ax2-3x-a+在區(qū)間[1,4]上存在“次不動點”,則實數(shù)a的取值范圍為________.
考點 導數(shù)在函數(shù)中的運用
題點 導數(shù)的綜合運用
答案
解析 設(shè)g(x)=f(x)+x,依題意知,存在x∈[1,4],使g(x)=f(x)+x=ax2-2x-a+=0.當x=1時,g(1)=≠0;當x≠1時,由ax2-2x-a+=0,得a=.記h(x)=(10;當x∈(2,4)時,h′(x)<0,即函數(shù)h(x)在(1,2)上是增函數(shù),在(2,4)上是減函數(shù),因此當x=2時,h(x)取得最大值,最大值是h(2)=,故滿足題意的實數(shù)a的取值范圍為.
15.已知函數(shù)f(x)=alnx+x2(a為實常數(shù)).
(1)當a=-4時,求函數(shù)f(x)在[1,e]上的最大值及相應的x值;
(2)當x∈[1,e]時,討論方程f(x)=0根的個數(shù);
(3)若a>0,且對任意的x1,x2∈[1,e],都有|f(x1)-f(x2)|≤,求實數(shù)a的取值范圍.
考點 導數(shù)在函數(shù)中的運用
題點 導數(shù)的綜合運用
解 (1)f′(x)=(x>0),
當x∈[1,)時,f′(x)<0;當x∈(,e]時,f′(x)>0,
又f(e)-f(1)=-4+e2-1>0,
故f(x)max=f(e)=e2-4,
當x=e時,取等號.
(2)易知x≠1,故x∈[1,e],方程f(x)=0根的個數(shù)等價于x∈(1,e]時,方程-a=根的個數(shù).
設(shè)g(x)=,g′(x)==.
當x∈(1,)時,g′(x)<0,函數(shù)g(x)單調(diào)遞減,
當x∈(,e]時,g′(x)>0,函數(shù)g(x)單調(diào)遞增.
又g(e)=e2,g()=2e,作出y=g(x)與直線y=-a的圖象(圖略),
當2e<-a≤e2,即-e2≤a<-2e時,方程f(x)=0有2個相異的根;
當a<-e2或a=-2e時,方程f(x)=0有1個根;
當a>-2e時,方程f(x)=0有0個根.
(3)當a>0時,f(x)在x∈[1,e]時是增函數(shù),
又函數(shù)y=是減函數(shù),不妨設(shè)1≤x1≤x2≤e,
則≤等價于f(x2)-f(x1)≤-,即f(x2)+≤f(x1)+,
故原題等價于函數(shù)h(x)=f(x)+在x∈[1,e]時是減函數(shù),
∴h′(x)=+2x-≤0恒成立,
即a≤-2x2在x∈[1,e]時恒成立.
∵y=-2x2在x∈[1,e]時是減函數(shù),
∴a≤-2e2.
即實數(shù)a的取值范圍為.
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