第四章习题答案详解(6)

2019-02-15 23:03

A. y?x B. y?x C. y?x?1 D. y?x2解:A. y?x ,y??2x,y???2?0,曲线无拐点,

24313

43B. y?x,y??4x,y???12x2?0,曲线无拐点,

C. y?x?1,点(0,0)不在曲线上,

13,

3D. y?x1?32?3y??x,y????x,x?0时,y?0,y??不存在,且x?0时,y???0;

3913的拐点。故选(D).

25x?0时,y???0,所以点(0,0)是曲线y?x

(19)设y?f(x)连续,则f''(x0)?0是点(x0,f(x0))为曲线y?f(x)的拐点的( ); A. 充分条件 B. 必要条件 C. 充要条件 D. 以上答案都不对

解:设y?f(x)存在二阶导数,且f??(x0)?0,若f??(x)在x0的左右邻域内异号,则点(x0,f(x0))为曲线y?f(x)的拐点;若f??(x)在x0的左右邻域内同号,则点(x0,f(x0))不是曲线y?f(x)的拐点。 反之,点(x0,f(x0))为曲线y?f(x)的拐点,则f??(x0)?0或不存在。故选(D). (20)曲线y?ln(3?)的渐近线的条数为( );

A. 0 B. 1 C. 2 D. 3 解:limln(3?)?ln3,所以y?ln3是曲线的水平渐近线,无斜渐近线,

x??exexelimln(3?)??,所以x?0是曲线的垂直渐近线, x?0?xeelim?ln(3?)??,所以x?是曲线的垂直渐近线。故选(D). ex3x?3e1?x(21)曲线y?的水平渐近线是( );

1?xA. y?0 B. y?1 C. y?3 D. 不存在

e1?x?0,所以y?0是曲线的水平渐近线。故选(A). 解:limx???1?x(22)曲线y?x?x( ); x2?1 26 / 49

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A. 没有渐近线 B. 有水平渐近线 C. 仅有两条垂直渐近线 D. 有斜渐近线

x3x?解:y?x?2 x?1x2?1x3lim??,所以x??1是曲线的两条垂直渐近线 , x??1x2?1x3lim2??,曲线无水平渐近线, x??x?1设斜渐近线为y?ax?b,则

x2f(x)a?lim?lim2?1,

x??x??x?1xb?lim[f(x)?ax]?limx??x??x?0, 2x?1所以曲线有斜渐近线y?x。故选(D).

2*(23)方程6lnx?x在(1,e)内的实根个数为( );

A. 0 B. 1 C. 2 D. 3 解:设f(x)?6lnx?x,x?(1,e).

2f?(x)?6?2x,令f?(x)?0,得唯一驻点x?3, x当1?x?3时,f?(x)?0,函数单调增加;

当3?x?e时,f?(x)?0.,函数单调减少。所以f(3)是函数的极大值,也就是最大值。又由于

f(3)?3(ln3?1)?0,

由连续函数的介值定理与函数单调性知,f(x)分别在(1,3)和(3,e)f(1)??1?0,f(e)?6?e2?0,

2内有一个零点,即方程6lnx?x在(1,e)内有两个实根。故选(C).

232*(24)若a?3b?0,则方程x?ax?bx?c?0( ).

A. 有唯一实根 B. 有两个不同实根 C. 有三个不同实根 D. 无实根

32222 解:设f(x)?x?ax?bx?c,f?(x)?3x?2ax?b,由于??4a?12b?4(a?3b)?0,所

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以f?(x)?0,函数单调增加。

且lim(x?ax?bx?c)???,lim(x?ax?bx?c)???,因此f(x)有唯一的零点,即方程

x???x???3232x3?ax2?bx?c?0有唯一实根。故选(A).

2. 已知f(x)在区间(a,b)内存在二阶导数,a?x1?x2?x3?b,且f(x1)?f(x2)?f(x3),试证明在

(a,b)内至少存在一点?,使f??(?)?0.

证:由已知条件知f(x)在[x1,x2],[x2,x3]上满足罗尔定理条件,所以存在?1?(x1,x2),?2?(x2,x3)使得f?(?)?0, f?(?)?0,

12又因为f(x)在[?1,?2]上满足罗尔定理条件,所以存在??(?1,?2)?(a,b),使得

f??(?)?0 。

3.设f(x)可导,且f(a)?f(b)?0,试证在(a,b)内至少存在一点?,使f(?)?f?(?)?0.

证: 令F(x)?f(x)?e, F?(x)?f?(x)ex?f(x)ex,F(a)?F(b)?0.

xF(x)在[a,b]上满足罗尔定理条件,所以至少存在一点??(a,b),使 F?(?)?e?[f?(?)?f(?)]?0

? 而e?0 故f?(?)?f(?)?0

4. 已知f(x)在[a,b]上连续,在(a,b)内f??(x)存在,又连接A(a,f(a)),B(b,f(b))两点的直线交曲线

y?f(x)于C(c,f(c)),且a?c?b,试证:在(a,b)内至少存在一点?使f??(?)?0.

证:已知A,C,B三点在同一条直线上,所以线段AC与CB的斜率相同,即:

f(c)?f(a)f(b)?f(c)?。

c?ab?c 又因为f(x)在[a,b]上连续,在(a,b)内可导,所以f(x)分别在区间[a,c]和[c,b]上满足拉格朗日中值定理条件,所以存在?1?(a,c),?2?(c,b),使得

f?(?1)?f(c)?f(a)f(b)?f(c),f?(?2)?,故有f?(?1)?f?(?2)

c?ab?c又因为在(a,b)内f??(x)存在,所以f?(x)在[?1,?2]上满足罗尔定理,所以至少存在一点

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??(?1,?2)?(a,b),使得f??(?)?0。

5. 已知函数

f(x)在(??,??)内满足关系式f?(x)?f(x),且f(0)?1,证明:f(x)?ex.

证:令F(x)?e?xf(x),则F?(x)?e?x[f?(x)?f(x)] 由f?(x)?f(x),有F?(x)?0 所以F(x)?C (C为常数) 于是f(x)?Cex 又因为f(0)?1 得C?1 所以f(x)?e.

6. 证明:方程ex?ax2?bx?c(a,b,c?R)最多有3个实根.

证:(用反证法)假设方程有4个实根,分别为x1?x2?x3?x4, 令f(x)?ax2?bx?c?ex(a,b,c?R),则f(x1)?f(x2)?f(x3)?f(x4),

xf(x)分别在[x1,x2],[x2,x3],[x3,x4]上满足罗尔定理条件,故存在?1?(x1,x2),?2?(x2,x3),

?3?(x3,x4),使得f?(?1)?f?(?2)?f?(?3)?0;

又f?(x)分别在[?1,?2],[?2,?3]上满足罗尔定理条件,故存在?4?(?1,?2),?5?(?2,?3),使得

f??(?4)?f??(?5)?0;

又f??(x)在[?4,?5]上满足罗尔定理条件,故存在??(?4,?5),使得f???(?)?0。 另一方面,f(x)?ax2?bx?c?ex(a,b,c?R),f?(x)?2ax?b?ex,f??(x)?2a?ex,

f???(x)??ex?0,与前面产生矛盾。所以假设不成立,故方程ex?ax2?bx?c(a,b,c?R)最多有3个实

根.

7. 设f(x)在[a,b]上连续,在(a,b)内可导(0?a?b),试证:在(a,b)内存在一点?使

?b?f(b)?f(a)???ln?f?(?).

?a? 证法(1):令F(x)?[f(b)?f(a)]lnx?lnbf(x),x?[a,b] a 29 / 49

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由已知有F(x)在[a,b]上连续,在(a,b)内可导,且F(a)?F(b)?f(b)lna?f(a)lnb,F(x)在[a,b]上满足罗尔定理,所以存在??(a,b),使得F?(?)?0

F?(x)?[f(b)?f(a)]?于是 F?(?)?[f(b)?f(a)]1b?lnf?(x) xab?lnf?(?)?0 ?a1得 f(b)?f(a)??(ln)f?(?) (a???b) 证法(2):令g(x)?lnx,g?(x)?ba1?0,且在(a,b)内存在(0?a?b),则f(x),g(x)在[a,b]是满x足柯西中值定理条件,所以存在??(a,b),使得

f(b)?f(a)f?(?),即 ?g(b)?g(a)g?(?)bf(b)?f(a)f?(?),移项得:f(b)?f(a)??(ln)f?(?) ?1alnb?lna?8. 设f(x)在[a,b]上连续,在(a,b)内可导,证明在(a,b)内至少存在一点?,使

b2f(b)?a2f(a)?2?f(?)??2f?(?).

b?a 证:令F(x)?xf(x),则F(x)在[a,b]上连续,在(a,b)内可导,即F(x)在[a,b]上满足拉格朗日中值定理条件,因此在(a,b)内至少存在一点?,使得

2b2f(b)?a2f(a)F?(?)?

b?a而F?(x)?2xf(x)?xf?(x),F?(?)?2?f(?)??f?(?)

22b2f(b)?a2f(a)?2?f(?)??2f?(?) 故

b?a*9. 设函数使得

在(0,1)内可导,且f(0)?0,f(1)?1,证明:在(0,1)内存在两点?1与?2,f(x)在[0,1]上连续,

11??2. f?(?1)f?(?2)且f(0)?0,f(1)?1,由闭区间上连续函数的介值定理知,存在点c?(0,1),f(x)在[0,1]上连续,

证:函数

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