我的高考 - 导数与其应用精选(同样也适合本科基础数学)(6)

2019-08-03 12:34

或是?a|a?0?。

.(2009陕西卷理)设曲线y?x令an?lgxn,则a1?a2?答案 -2

n?1(n?N*)在点(1,1)处的切线与x轴的交点的横坐标为xn,

?a99的值为 .

解析:点(1,1)在函数y?xn?1(n?N*)的图像上,?(1,1)为切点,y?xn?1的导函数为y'?(n?1)xn?y'|x?1?n?1?切线是:y?1?(n?1)(x?1)令y=0得切点的横坐标:xn?nn?11298991a1?a2?...?a99?lgx1x2...x99?lg...?lg??2239910010032

19.(2009浙江文)已知函数f(x)?x?(1?a)x?a(a?2)x?b (a,b?R).

(I)若函数f(x)的图象过原点,且在原点处的切线斜率是?3,求a,b的值; (II)若函数f(x)在区间(?1,1)上不单调,求a的取值范围. ...

2解析 (Ⅰ)由题意得f?(x)?3x?2(1?a)x?a(a?2)

又??f(0)?b?0?f?(0)??a(a?2)??3 ,解得b?0,a??3或a?1

(Ⅱ)函数f(x)在区间(?1,1)不单调,等价于

导函数f?(x)在(?1,1)既能取到大于0的实数,又能取到小于0的实数 即函数f?(x)在(?1,1)上存在零点,根据零点存在定理,有

f?(?1)f?(1)?0, 即:[3?2(1?a)?a(a?2)][3?2(1?a)?a(a?2)]?0 整理得:(a?5)(a?1)(a?1)?0,解得?5?a??1 零点 (07广东)

已知a是实数,函数f?x??2ax?2x?3?a,如果函数y?f?x?在区间??1,1?上有零点,

22求a的取值范围.

解:若a?0 , f(x)?2x?3 ,显然在??1,1?上没有零点, 所以 a?0. 令 ??4?8a?3?a??8a?24a?4?0, 解得 a?2?3?7 2 ①当 a??3?7时, y?f?x?恰有一个零点在??1,1?上; 226

②当f??1??f?1???a?1??a?5??0,即1?a?5时,y?f?x?在

??1,1?上也恰有一个零点.

③当y?f?x?在??1,1?上有两个零点时, 则

a?0a?0?????8a2?24a?4?0???8a2?24a?4?0????11 ? 或? ?1???1?1???12a2a??f?1??0f?1??0????f?1?0f??1??0????解得a?5或a??3?5 2?3?5 . 2综上所求实数a的取值范围是 a?1 或 a?3 若函数f(x)?ax?bx?4,当x?2时,函数f(x)有极值?4, 3(1)求函数的解析式;(2)若函数f(x)?k有3个解,求实数k的取值范围.

(2009福建卷理)(本小题满分14分)已知函数f(x)?13x?ax2?bx,且f'(?1)?0 (1) 3试用含a的代数式表示b,并求f(x)的单调区间;(2)令a??1,设函数f(x)在

x1,x2(x1?x2)处取得极值,记点M (x1,f(x1)),N(x2,f(x2)),P(m,f(m)), x1?m?x2,

请仔细观察曲线f(x)在点P处的切线与线段MP的位置变化趋势,并解释以下问题:(I)若对任意的m ?(x1, x2),线段MP与曲线f(x)均有异于M,P的公共点,试确定t的最小值,并证明你的结论;(II)若存在点Q(n ,f(n)), x ?n< m,使得线段PQ与曲线f(x)有异于P、Q的公共点,请直接写出m的取值范围(不必给出求解过程) 解法一:(Ⅰ)依题意,得f'(x)?x2?2ax?b由f'(?1)?1?2a?b?0得b?2a?1.

1从而f(x)?x3?ax2?(2a?1)x,故f'(x)?(x?1)(x?2a?1).令f'(x)?0,得x??1或x?1?2a.3

①当a>1时, 1?2a??1当x变化时,f'(x)与f(x)的变化情况如下表:

27

x

(??,1?2a)

+ 单调递增

(1?2a,?1)

- 单调递减

(?1,??)

+ 单调递增

f'(x) f(x)

由此得,函数f(x)的单调增区间为(??,1?2a)和(?1,??),单调减区间为(1?2a,?1)。 ②当a?1时,1?2a??1此时有f'(x)?0恒成立,且仅在x??1处f'(x)?0,故函数

f(x)的单调增区间为R

③当a?1时,函数f(x)的单调增区间为(??,?1)和(1?2a,??),1?2a??1同理可得,单调减区间为(?1,1?2a)

综上:当a?1时,函数f(x)的单调增区间为(??,1?2a)和(?1,??),单调减区间为

(1?2a,?1);

当a?1时,函数f(x)的单调增区间为R;

当a?1时,函数f(x)的单调增区间为(??,?1)和(1?2a,??),单调减区间为

(?1,1?2a).

(Ⅱ)由a??1得f(x)?132x?x?3x令f(x)?x2?2x?3?0得x1??1,x2?3 3由(1)得f(x)增区间为(??,?1)和(3,??),单调减区间为(?1,3),所以函数f(x)在处x1??1,x2?3取得极值,故M(?1,5)N(3,?9)。观察f(x)的图象,有如下现象:3①当m从-1(不含-1)变化到3时,线段MP的斜率与曲线f(x)在点P处切线的斜率f(x)之差Kmp-f'(m)的值由正连续变为负。

②线段MP与曲线是否有异于H,P的公共点与Kmp-f'(m)的m正负有着密切的关联; ③Kmp-f'(m)=0对应的位置可能是临界点,故推测:满足Kmp-f'(m)的m就是所求的t最小值,下面给出证明并确定的t最小值.曲线f(x)在点P(m,f(m))处的切线斜率

f'(m)?m2?2m?3;

28

m2?4m?5线段MP的斜率Kmp?当Kmp-f'(m)=0时,解得m??1或m?2

3直线

MP

的方程为

m2?4m?5m2?4my?(x?)33令

m2?4m?5m2?4mg(x)?f(x)?(x?)

33当m?2时,g'(x)?x?2x在(?1,2)上只有一个零点x?0,可判断f(x)函数在

2(?1,0)上单调递增,在(0,2)上单调递减,又g(?1)?g(2)?0,所以g(x)在(?1,2)上

没有零点,即线段MP与曲线f(x)没有异于M,P的公共点。当m??2,3?时,

m2?4mg(0)???0.g(2)??(m?2)2?0所以存在m??0,2?使得g(?)?0即当

3m??2,3?时,MP与曲线f(x)有异于M,P的公共点综上,t的最小值为2.

(2)类似(1)于中的观察,可得m的取值范围为?1,3? 解法二:

(1)同解法一.

(2)由a??1得f(x)??13x?x2?3x,令f'(x)?x2?2x?3?0,得x1??1,x2?33由(1)得的f(x)单调增区间为(??,?1)和(3,??),单调减区间为(?1,3),所以函数在处取得极值。故M(?1,5).N(3,?9) 3?m2?4m?5m2?4my?x??m2?4m?5m2?4m?33 (Ⅰ) 直线MP的方程为y? x?.由?331?y?x3?x2?3x?3?得x3?3x2?(m2?4m?4)x?m2?4m?0线段MP与曲线f(x)有异于M,P的公共点等价于上述方程在(-1,m)上有根,即函数g(x)?x3?3x2?(m2?4m?4)x?m2?4m在(-1,m)上有零点.因为函数g(x)为三次函数,所以g(x)至多有三个零点,两个极值点.又g(?1)?g(m)?0.因此,

g(x)在(?1,m)上有零点等价于g(x)在(?1,m)内恰有一个极大值点和一个极小值点,即g'(x)?3x2?6x?(m2?4m?4)?0在(1,m)内有两不相等的实数根.

29

??=36?12(m2?4m?4)>0??1?m?5?223(?1)?6?(m?4m?4)?0??等价于? 即?m?2或m??1,解得2?m?5

22?m?1?3m?6m?(m?4m?4)?0??m?1?又因为?1?m?3,所以m 的取值范围为(2,3)从而满足题设条件的r的最小值为2. 已知函数f(x)?x?x.(1)求曲线y?f(x)在点M(t,f(t))处的切线方程;

(2)设a?0,如果过点(a,b)可作曲线y?f(x)的三条切线,证明:?a?b?f(a). 解:(1)求函数f(x)的导数;f?(x)?3x?1.

曲线y?f(x)在点M(t,f(t))处的切线方程为:y?(3t?1)x?2t.

232323(2)如果有一条切线过点(a,b),则存在t,使b?(3t?1)a?2t. 于是,若过点(a,b)可作曲线y?f(x)的三条切线, 则方程2t?3at?a?b?0,有三个相异的实数根. 记 g(t)?2t?3at?a?b,则

3232g?(t)?6t2?6at?6t(t?a).

当t变化时,g(t),g?(t)变化情况如下表:

t g?(t) (??,0) 0 0 (0,a) ? a 0 (a,??) ? ? 增 极大值a?b 减 极小值b?f(a) 增 g(t) 由g(t)的单调性,当极大值a?b?0或极小值b?f(a)?0时,方程g(t)?0最多有一个实数根;

3a,即方程g(t)?0只有两个相异的实数根; 2a当b?f(a)?0时,解方程g(t)?0得t??,t?a,即方程g(t)?0只有两个相异的实

2当a?b?0时,解方程g(t)?0得t?0,t?数根.综上,如果过(a,b)可作曲线y?f(x)三条切线,即g(t)?0有三个相异的实数根,

则??a?b?0, 即

b?f(a)?0.??a?b?f(a).

30


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