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时间:2019-08-07
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1、导数练习题1.已知函数f(x)=ax3+bx2+cx在x=±1处取得极值,在x=0处的切线与直线3x+y=0平行.(1)求f(x)的解析式;(2)已知点A(2,m),求过点A的曲线y=f(x)的切线条数.解 (1)f′(x)=3ax2+2bx+c,由题意可得解得所以f(x)=x3-3x.(2)设切点为(t,t3-3t),由(1)知f′(x)=3x2-3,所以切线斜率k=3t2-3,切线方程为y-(t3-3t)=(3t2-3)(x-t).又切线过点A(2,m),代入得m-(t3-3t)=(3t2-3)(2-t),解得m=-2t3+6t2-6.设g(t)=-2t3+6t
2、2-6,令g′(t)=0,即-6t2+12t=0,解得t=0或t=2.当t变化时,g′(t)与g(t)的变化情况如下表:t(-∞,0)0(0,2)2(2,+∞)g′(t)-0+0-g(t)极小值极大值所以g(t)的极小值为g(0)=-6,极大值为g(2)=2.作出函数草图(图略),由图可知:①当m>2或m<-6时,方程m=-2t3+6t2-6只有一解,即过点A只有一条切线;②当m=2或m=-6时,方程m=-2t3+6t2-6恰有两解,即过点A有两条切线;③当-63、.(1)当a=2,b=时,求函数f(x)在[,e]上的最大值;(2)当b=0时,若不等式f(x)≥m+x对所有的a∈[0,],x∈(1,e2]都成立,求实数m的取值范围.解 (1)由题意知,f(x)=2lnx-x2,f′(x)=-x=,当≤x≤e时,令f′(x)>0得≤x<;令f′(x)<0,得4、≤alnx-x,对所有的a∈[0,],x∈(1,e2]都成立,令h(a)=alnx-x,则h(a)为一次函数,m≤h(a)min.∵x∈(1,e2],∴lnx>0,∴h(a)在[0,]上单调递增,∴h(a)min=h(0)=-x,∴m≤-x对所有的x∈(1,e2]都成立.∵15、式;(2)若f(x)≥ag(x)恒成立,求实数a的取值范围;(3)设n∈N*,比较g(1)+g(2)+…+g(n)与n-f(n)的大小,并加以证明.解 由题设得,g(x)=(x≥0).(1)由已知,g1(x)=,g2(x)=g(g1(x))==,g3(x)=,…,可得gn(x)=.下面用数学归纳法证明.①当n=1时,g1(x)=,结论成立.②假设n=k时结论成立,即gk(x)=.那么,当n=k+1时,gk+1(x)=g(gk(x))===,即结论成立.由①②可知,结论对n∈N*成立.(2)已知f(x)≥ag(x)恒成立,即ln(1+x)≥恒成立.设φ(x)=ln(16、+x)-(x≥0),则φ′(x)=-=,当a≤1时,φ′(x)≥0(当且仅当x=0,a=1时等号成立),∴φ(x)在[0,+∞)上单调递增.又φ(0)=0,∴φ(x)≥0在[0,+∞)上恒成立,∴a≤1时,ln(1+x)≥恒成立(当且仅当x=0,a=1时等号成立).当a>1时,对x∈(0,a-1]有φ′(x)≤0,∴φ(x)在(0,a-1)上单调递减∴φ(a-1)<φ(0)=0.即a>1时,存在x>0,使φ(x)<0,故知ln(1+x)≥不恒成立,综上可知,a的取值范围是(-∞,1].(3)由题设知g(1)+g(2)+…+g(n)=++…+,n-f(n)=n-ln(7、n+1),比较结果为g(1)+g(2)+…+g(n)>n-ln(n+1).证明如下:方法一:上述不等式等价于++…+,x>0.令x=,n∈N*,则,x>0.令x=,n∈
3、.(1)当a=2,b=时,求函数f(x)在[,e]上的最大值;(2)当b=0时,若不等式f(x)≥m+x对所有的a∈[0,],x∈(1,e2]都成立,求实数m的取值范围.解 (1)由题意知,f(x)=2lnx-x2,f′(x)=-x=,当≤x≤e时,令f′(x)>0得≤x<;令f′(x)<0,得4、≤alnx-x,对所有的a∈[0,],x∈(1,e2]都成立,令h(a)=alnx-x,则h(a)为一次函数,m≤h(a)min.∵x∈(1,e2],∴lnx>0,∴h(a)在[0,]上单调递增,∴h(a)min=h(0)=-x,∴m≤-x对所有的x∈(1,e2]都成立.∵15、式;(2)若f(x)≥ag(x)恒成立,求实数a的取值范围;(3)设n∈N*,比较g(1)+g(2)+…+g(n)与n-f(n)的大小,并加以证明.解 由题设得,g(x)=(x≥0).(1)由已知,g1(x)=,g2(x)=g(g1(x))==,g3(x)=,…,可得gn(x)=.下面用数学归纳法证明.①当n=1时,g1(x)=,结论成立.②假设n=k时结论成立,即gk(x)=.那么,当n=k+1时,gk+1(x)=g(gk(x))===,即结论成立.由①②可知,结论对n∈N*成立.(2)已知f(x)≥ag(x)恒成立,即ln(1+x)≥恒成立.设φ(x)=ln(16、+x)-(x≥0),则φ′(x)=-=,当a≤1时,φ′(x)≥0(当且仅当x=0,a=1时等号成立),∴φ(x)在[0,+∞)上单调递增.又φ(0)=0,∴φ(x)≥0在[0,+∞)上恒成立,∴a≤1时,ln(1+x)≥恒成立(当且仅当x=0,a=1时等号成立).当a>1时,对x∈(0,a-1]有φ′(x)≤0,∴φ(x)在(0,a-1)上单调递减∴φ(a-1)<φ(0)=0.即a>1时,存在x>0,使φ(x)<0,故知ln(1+x)≥不恒成立,综上可知,a的取值范围是(-∞,1].(3)由题设知g(1)+g(2)+…+g(n)=++…+,n-f(n)=n-ln(7、n+1),比较结果为g(1)+g(2)+…+g(n)>n-ln(n+1).证明如下:方法一:上述不等式等价于++…+,x>0.令x=,n∈N*,则,x>0.令x=,n∈
4、≤alnx-x,对所有的a∈[0,],x∈(1,e2]都成立,令h(a)=alnx-x,则h(a)为一次函数,m≤h(a)min.∵x∈(1,e2],∴lnx>0,∴h(a)在[0,]上单调递增,∴h(a)min=h(0)=-x,∴m≤-x对所有的x∈(1,e2]都成立.∵15、式;(2)若f(x)≥ag(x)恒成立,求实数a的取值范围;(3)设n∈N*,比较g(1)+g(2)+…+g(n)与n-f(n)的大小,并加以证明.解 由题设得,g(x)=(x≥0).(1)由已知,g1(x)=,g2(x)=g(g1(x))==,g3(x)=,…,可得gn(x)=.下面用数学归纳法证明.①当n=1时,g1(x)=,结论成立.②假设n=k时结论成立,即gk(x)=.那么,当n=k+1时,gk+1(x)=g(gk(x))===,即结论成立.由①②可知,结论对n∈N*成立.(2)已知f(x)≥ag(x)恒成立,即ln(1+x)≥恒成立.设φ(x)=ln(16、+x)-(x≥0),则φ′(x)=-=,当a≤1时,φ′(x)≥0(当且仅当x=0,a=1时等号成立),∴φ(x)在[0,+∞)上单调递增.又φ(0)=0,∴φ(x)≥0在[0,+∞)上恒成立,∴a≤1时,ln(1+x)≥恒成立(当且仅当x=0,a=1时等号成立).当a>1时,对x∈(0,a-1]有φ′(x)≤0,∴φ(x)在(0,a-1)上单调递减∴φ(a-1)<φ(0)=0.即a>1时,存在x>0,使φ(x)<0,故知ln(1+x)≥不恒成立,综上可知,a的取值范围是(-∞,1].(3)由题设知g(1)+g(2)+…+g(n)=++…+,n-f(n)=n-ln(7、n+1),比较结果为g(1)+g(2)+…+g(n)>n-ln(n+1).证明如下:方法一:上述不等式等价于++…+,x>0.令x=,n∈N*,则,x>0.令x=,n∈
5、式;(2)若f(x)≥ag(x)恒成立,求实数a的取值范围;(3)设n∈N*,比较g(1)+g(2)+…+g(n)与n-f(n)的大小,并加以证明.解 由题设得,g(x)=(x≥0).(1)由已知,g1(x)=,g2(x)=g(g1(x))==,g3(x)=,…,可得gn(x)=.下面用数学归纳法证明.①当n=1时,g1(x)=,结论成立.②假设n=k时结论成立,即gk(x)=.那么,当n=k+1时,gk+1(x)=g(gk(x))===,即结论成立.由①②可知,结论对n∈N*成立.(2)已知f(x)≥ag(x)恒成立,即ln(1+x)≥恒成立.设φ(x)=ln(1
6、+x)-(x≥0),则φ′(x)=-=,当a≤1时,φ′(x)≥0(当且仅当x=0,a=1时等号成立),∴φ(x)在[0,+∞)上单调递增.又φ(0)=0,∴φ(x)≥0在[0,+∞)上恒成立,∴a≤1时,ln(1+x)≥恒成立(当且仅当x=0,a=1时等号成立).当a>1时,对x∈(0,a-1]有φ′(x)≤0,∴φ(x)在(0,a-1)上单调递减∴φ(a-1)<φ(0)=0.即a>1时,存在x>0,使φ(x)<0,故知ln(1+x)≥不恒成立,综上可知,a的取值范围是(-∞,1].(3)由题设知g(1)+g(2)+…+g(n)=++…+,n-f(n)=n-ln(
7、n+1),比较结果为g(1)+g(2)+…+g(n)>n-ln(n+1).证明如下:方法一:上述不等式等价于++…+,x>0.令x=,n∈N*,则,x>0.令x=,n∈
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