導數綜合題選編 3

2022-12-13 09:54:05 字數 4305 閱讀 5502

1.已知函式(ⅰ)求此函式的單調區間及最值;(ⅱ)求證:對於任意正整數n,均有(為自然對數的底數);(ⅲ)當a=1時,是否存在過點(1,-1)的直線與函式的圖象相切?

若存在,有多少條?若不存在,說明理由.

2.已知函式.(1)求函式的單調區間;(2)若函式的圖象在點處的切線的傾斜角為,對於任意的,函式在區間上總不是單調函式,求的取值範圍;(3)求證:.

3. 已知函式.(1)當時,求在區間上的最大值和最小值;

(2)如果函式,,,在公共定義域d上,滿足,那麼就稱為,的「活動函式」. 已知函式,.

①若在區間上,函式是,的「活動函式」,求的取值範圍;

②當時,求證:在區間上,函式,的「活動函式」有無窮多個.

4. 如圖,過曲線:上一點作曲線的切線交軸於點,又過作軸的垂線交曲線於點,然後再過作曲線的切線交軸於點 ,又過作軸的垂線交曲線於點,,以此類推,過點的切線與軸相交於點,再過點作軸的垂線交曲線於點(n). (1) 求、及數列的通項公式; (2) 設曲線與切線及直線所圍成的圖形面積為,求的表示式; (3) 在滿足(2)的條件下, 若數列的前項和為,求證:

n.5. 設函式f(x) = x2+bln(x+1),(1)若對定義域的任意x,都有f(x)≥f(1)成立,求實數b的值;

(2)若函式f(x)在定義域上是單調函式,求實數b的取值範圍;

(3)若b=-1,證明對任意的正整數n,不等式都成立;

6.已知函式 (1)若且函式在區間上存在極值,求實數的取值範圍;(2)如果當時,不等式恆成立,求實數的取值範圍;(3)求證

1.已知函式(ⅰ)求此函式的單調區間及最值;(ⅱ)求證:對於任意正整數n,均有(為自然對數的底數);(ⅲ)當a=1時,是否存在過點(1,-1)的直線與函式的圖象相切?

若存在,有多少條?若不存在,說明理由.

解:(ⅰ)解:由題意1分

當時,函式的定義域為,

此時函式在上是減函式,在上是增函式,

無最大值.………………3分

當時,函式的定義域為,

此時函式在上是減函式,在上是增函式,

無最大值.………………5分

(ⅱ)取,由⑴知,

故,取,則.………………9分

(ⅲ)假設存在這樣的切線,設其中乙個切點,

∴切線方程:,將點座標代入得:

,即設,則.………………12分

,在區間,上是增函式,在區間上是減函式,

故.又,

注意到在其定義域上的單調性,知僅在內有且僅有一根

方程①有且僅有一解,故符合條件的切線有且僅有一條.…………14分

2.已知函式.(1)求函式的單調區間;

(2)若函式的圖象在點處的切線的傾斜角為,對於任意的,函式在區間上總不是單調函式,求的取值範圍;

(3)求證:.

【解】:(1) ,

當時,的單調增區間為,減區間為;

當時,的單調增區間為,減區間為;

當時,不是單調函式.

(2)得, (1分)

∴,∴∵在區間上總不是單調函式,且∴

由題意知:對於任意的,恆成立,

所以,,∴ (3分)

(3)令此時,所以,

由(ⅰ)知在上單調遞增,

∴當時,即.

∴對一切成立. (2分)

【法一】:∵,則有,∴

【法二】:數學歸納法證明(從略) (4分)

3. 已知函式.(1)當時,求在區間上的最大值和最小值;

(2)如果函式,,,在公共定義域d上,滿足,那麼就稱為,的「活動函式」. 已知函式,.

①若在區間上,函式是,的「活動函式」,求的取值範圍;

②當時,求證:在區間上,函式,的「活動函式」有無窮多個.

解:(1)當時,,;

對於[1, e],有,∴在區間[1, e]上為增函式,

(2)①在區間(1,+∞)上,函式是的「活動函式」,則

令<0,對(1,+∞)恆成立,

且h(x)=f1(x) – f(x)= <0對(1,+∞)恆成立, 5分

1)若,令,得極值點

當,即時,在(,+∞)上有,

此時在區間(,+∞)上是增函式,並且在該區間上有∈(,+∞),不合題意;

當,即時,同理可知,在區間(1,+∞)上,有

∈(,+∞),也不合題意

2) 若,則有,此時在區間(1,+∞)上恒有,

從而在區間(1,+∞)上是減函式

要使在此區間上恆成立,只須滿足,

所以a又因為h/(x)= –x+2a–= <0, h(x)在(1, +∞)上為減函式,

h(x)綜合可知的範圍是

另解:(接在(*)號後)

先考慮h(x),

h`(x) = – x + 2a =,

h(x)在(1,+ )遞減,只要h(1) 0, 得,解得8分

而p`(x)=對x (1,+ ) 且有p`(x) <0.

只要p(1) 0,,解得,

所以12分

②當時,

則y=f2(x) –f1(x)= x2 –lnx, x (1,+∞).

因為y /=>0,y=f2(x) –f1(x)在 (1,+∞)為增函式,

所以f2(x) –f1(x)> f2(1) –f1(1)= .

設r(x)=f1(x)+ (0<<1), 則 f1(x) 所以在區間(1,+∞)上,函式的「活動函式」有無窮多個.

其他如r(x)= f1(x)+ f2(x)( 0<,<1,且+=1)等也可以15分

4. 如圖,過曲線:上一點作曲線的切線交軸於點,又過作軸的垂線交曲線於點,然後再過作曲線的切線交軸於點 ,又過作軸的垂線交曲線於點,,以此類推,過點的切線與軸相交於點,再過點作軸的垂線交曲線於點(n). (1) 求、及數列的通項公式; (2) 設曲線與切線及直線所圍成的圖形面積為,求的表示式; (3) 在滿足(2)的條件下, 若數列的前項和為,求證:

n.(1) 解: 由,設直線的斜率為,則.

∴直線的方程為.令,得

∴, ∴. ∴.

∴直線的方程為.令,得

一般地,直線的方程為,

由於點在直線上,∴.

∴數列是首項為,公差為的等差數列

(2)解

(3)證明:.

要證明,只要證明,即只要證明

證法1:(數學歸納法)

1 當時,顯然成立;

2 假設時,成立,

則當時,,

而.∴.∴.

這說明,時,不等式也成立.

由①②知不等式對一切n都成立

證法2:

∴不等式對一切n都成立

證法3:令,則,

當時, ,∴函式在上單調遞增.

∴當時,.∵n,∴, 即.

∴.∴不等式對一切n都成立

5. 設函式f(x) = x2+bln(x+1),(1)若對定義域的任意x,都有f(x)≥f(1)成立,求實數b的值;

(2)若函式f(x)在定義域上是單調函式,求實數b的取值範圍;

(3)若b=-1,證明對任意的正整數n,不等式都成立;

解:(1)由x + 1>0得x> – 1∴f(x)的定義域為( - 1,+ ∞),

對x∈( - 1,+ ∞),都有f(x)≥f(1),∴f(1)是函式f(x)的最小值,故有f/ (1) = 0,

解得b= - 4.

經檢驗,列表(略),合題意;

(2)∵又函式f(x)在定義域上是單調函式,

∴f/ (x) ≥0或f/(x)≤0在( - 1,+ ∞)上恆成立。

若f/ (x) ≥0,∵x + 1>0,∴2x2 +2x+b≥0在( - 1,+ ∞)上恆成立,

即b≥-2x2 -2x =恆成立,由此得b≥;

若f/ (x) ≤0, ∵x + 1>0, ∴2x2 +2x+b≤0,即b≤-(2x2+2x)恆成立,

因-(2x2+2x) 在( - 1,+ ∞)上沒有最小值,∴不存在實數b使f(x) ≤0恆成立。

綜上所述,實數b的取值範圍是

(3)當b= - 1時,函式f(x) = x2 - ln(x+1),令函式h(x)=f(x) – x3 = x2 – ln(x+1) – x3,

則h/(x) = - 3x2 +2x -,

∴當時,h/(x)<0所以函式h(x)在上是單調遞減。

又h(0)=0,∴當時,恒有h(x) <h(0)=0,

即x2 – ln(x+1) <x3恆成立.故當時,有f(x) <x3..

∵取則有

∴,故結論成立

6.已知函式 (1)若且函式在區間上存在極值,求實數的取值範圍;(2)如果當時,不等式恆成立,求實數的取值範圍;(3)求證

解(1)因為, x 0,則,

當時,;當時,.

所以在(0,1)上單調遞增;在上單調遞減,

所以函式在處取得極大值;(最好列表略)

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