导数及其应用测试题(有详细答案)
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《导数及其应用》一、选择题1.0()0f x '=是函数()f x 在点0x 处取极值的:A .充分不必要条件B .必要不充分条件C .充要条件D .既不充分又不必要条件2、设曲线21y x =+在点))(,(x f x 处的切线的斜率为()g x ,则函数()cos y g x x =的部分图象可以为A.3.设()f x '是函数()f x 的导函数,将()y f x =和()y f x '=的图象画在同一个直角坐标系中,不可能正确的是( )4.若曲线y =x 2+ax +b 在点(0,b )处的切线方程是x -y +1=0,则( )A .a =1,b =1B .a =-1,b =1C .a =1,b =-1D .a =-1,b =-1 5.函数f (x )=x 3+ax 2+3x -9,已知f (x )在x =-3时取得极值,则a 等于( )A .2B .3C .4D .56. 设函数()f x 的导函数为()f x ',且()()221f x x x f '=+⋅,则()0f '等于 ( )A 、0B 、4-C 、2-D 、27. 直线y x =是曲线ln y a x =+的一条切线,则实数a 的值为( )A .1-B .eC .ln 2D .18. 若函数)1,1(12)(3+--=k k x x x f 在区间上不是单调函数,则实数k 的取值范围( ) A .3113≥≤≤--≤k k k 或或 B .3113<<-<<-k k 或C .22<<-kD .不存在这样的实数k9.函数()f x 的定义域为(),a b ,导函数()f x '在(),a b 内的图像如图所示, 则函数()f x 在(),a b 内有极小值点 ( )A .1个B .2个C .3个D .4个 10.已知二次函数2()f x ax bx c =++的导数为'()f x ,'(0)0f >,对于任意实数x 都有()0f x ≥,则(1)'(0)f f 的最小值为( )A .3B .52C .2D .32二、填空题(本大题共4个小题,每小题5分,共20分)11.函数sin xy x=的导数为_________________ 12、已知函数223)(a bx ax x x f +++=在x=1处有极值为10,则f (2)等于____________.13.函数2cos y x x =+在区间[0,]2π上的最大值是14.已知函数3()f x x ax =+在R 上有两个极值点,则实数a 的取值范围是 15. 已知函数)(x f 是定义在R 上的奇函数,0)1(=f ,0)()(2>-'xx f x f x )(0>x ,则不等式0)(2>x f x 的解集是三、解答题(本大题共6小题,共80分,解答应写出文字说明,证明过程或演算步骤) 16. 设函数32()2338f x x ax bx c =+++在1x =及2x =时取得极值.(1)求a 、b 的值;(2)若对于任意的[03]x ∈,,都有2()f x c <成立,求c 的取值范围. 17. 已知函数32()23 3.f x x x =-+ (1)求曲线()y f x =在点2x =处的切线方程;(2)若关于x 的方程()0f x m +=有三个不同的实根,求实数m 的取值范围.18. 设函数R x x x x f ∈+-=,56)(3. (1)求)(x f 的单调区间和极值;(2)若关于x 的方程a x f =)(有3个不同实根,求实数a 的取值范围.(3)已知当)1()(,),1(-≥+∞∈x k x f x 时恒成立,求实数k 的取值范围.19. (本题满分12分)已知函数()ln f x x x =. (Ⅰ)求()f x 的最小值;(Ⅱ)若对所有1x ≥都有()1f x ax ≥-,求实数a 的取值范围.20. 已知()R a x x a ax x f ∈+++-=14)1(3)(23(1)当1-=a 时,求函数的单调区间。
(2)当R a ∈时,讨论函数的单调增区间。
(3)是否存在负实数a ,使[]0,1-∈x ,函数有最小值-3?21. 已知函数()2a f x x x=+,()ln g x x x =+,其中0a >.(1)若1x =是函数()()()h x f x g x =+的极值点,求实数a 的值;(2)若对任意的[]12,1x x e ∈,(e 为自然对数的底数)都有()1f x ≥()2g x 成立,求实数a 的取值范围.《导数及其应用》参考答案11. 2cos sin 'x x x y x -=;12. 18 13.36+π; 14.}0|{<a a ; 15.),1()0,1(+∞- 三、解答题16. 解:(1)2()663f x x ax b '=++,因为函数()f x 在1x =及2x =取得极值,则有(1)0f '=,(2)0f '=.即6630241230a b a b ++=⎧⎨++=⎩,.解得3a =-,4b =.(2)由(Ⅰ)可知,32()29128f x x x x c =-++, 2()618126(1)(2)f x x x x x '=-+=--. 当(01)x ∈,时,()0f x '>; 当(12)x ∈,时,()0f x '<; 当(23)x ∈,时,()0f x '>.所以,当1x =时,()f x 取得极大值(1)58f c =+,又(0)8f c =,(3)98f c =+. 则当[]03x ∈,时,()f x 的最大值为(3)98f c =+.因为对于任意的[]03x ∈,,有2()f x c <恒成立,所以 298c c +<,解得 1c <-或9c >, 因此c 的取值范围为(1)(9)-∞-+∞,,..17. 解(1)2()66,(2)12,(2)7,f x x x f f ''=-== ………………………2分∴曲线()y f x =在2x =处的切线方程为712(2)y x -=-,即12170x y --=;……4分 (2)记322()233,()666(1)g x x x m g x x x x x '=-++=-=-令()0,0g x x '==或1. …………………………………………………………6分 则,(),()x g x g x '的变化情况如下表………………………10分 由()g x 的简图知,当且仅当(0)0,(1)0g g >⎧⎨<⎩即30,3220m m m +>⎧-<<-⎨+<⎩时,函数()g x 有三个不同零点,过点A可作三条不同切线.所以若过点A可作曲线()y f x =的三条不同切线,m 的范围是(3,2)--.…………14分18. 解:(1)2,2,0)(),2(3)(212=-=='-='x x x f x x f 得令 …………………1分∴当()0;,()0x x f x x f x ''<>>-<<,当,…………………2分 ∴)(x f的单调递增区间是(,)-∞+∞和,单调递减区间是)2,2(-……3分 当245)(,2+-=有极大值x f x ;当245)(,2-=有极小值x f x .…………4分(2)由(1)可知)(x f y =图象的大致形状及走向(图略)∴当)(,245245x f y a y a ==+<<-与直线时的图象有3个不同交点,……6分 即当55a -<<+α=)(x f 有三解. …………………………………7分 (3))1()5)(1()1()(2-≥-+--≥x k x x x x k x f 即∵),1(5,12+∞-+≤∴>在x x k x 上恒成立. …………………………………………9分 令5)(2-+=x x x g ,由二次函数的性质,),1()(+∞在x g 上是增函数,∴,3)1()(-=>g x g ∴所求k 的取值范围是3-≤k ……………………………………12分 19. 解析:()f x 的定义域为0∞(,+), …………1分 ()f x 的导数()1l n f x x'=+. ………………3分 令()0f x '>,解得1e x >;令()0f x '<,解得10ex <<. 从而()f x 在10e ⎛⎫ ⎪⎝⎭,单调递减,在1e ⎛⎫∞ ⎪⎝⎭,+单调递增. ………………5分所以,当1e x =时,()f x 取得最小值1e-. ………………………… 6分(Ⅱ)解法一:令()()(1)g x f x ax =--,则()()1ln g x f x a a x ''=-=-+, ……………………8分 ① 若1a ≤,当1x >时,()1ln 10g x a x a '=-+>-≥, 故()g x 在(1)∞,+上为增函数,所以,1x ≥时,()(1)10g x g a ≥=-≥,即()1f x ax ≥-.…………………… 10分② 若1a >,方程()0g x '=的根为 10e a x -=,此时,若0(1)x x ∈,,则()0g x '<,故()g x 在该区间为减函数.所以0(1)x x ∈,时,()(1)10g x g a <=-<,即()1f x ax <-,与题设()1f x ax ≥-相矛盾. ……………………13分 综上,满足条件的a 的取值范围是(1]-∞,. ……………………………………14分解法二:依题意,得()1f x ax ≥-在[1)+∞,上恒成立, 即不等式1ln a x x≤+对于[1)x ∈+∞,恒成立 . ……………………8分 令1()ln g x x x=+, 则21111()1g x x x x x ⎛⎫'=-=- ⎪⎝⎭. ……………………10分当1x >时,因为11()10g x x x ⎛⎫'=-> ⎪⎝⎭,故()g x 是(1)+∞,上的增函数, 所以 ()g x 的最小值是(1)1g =, ……………… 13分所以a 的取值范围是(1]-∞,. …………………………………………14分 20. (1)(),2,-∞-∈x 或(),,2+∞∈x )(x f 递减; (),2,2-∈x )(x f 递增; (2)1、当,0=a(),2,-∞-∈x )(x f 递增;2、当,0<a ,2,2⎪⎭⎫ ⎝⎛∈ax )(x f 递增;3、当,10<<a (),2,∞-∈x 或,,2⎪⎭⎫ ⎝⎛+∞∈ax )(x f 递增; 当,1=a (),,+∞∞-∈x )(x f 递增;当,1>a ,2,⎪⎭⎫ ⎝⎛∞-∈a x 或(),,2+∞∈x )(x f 递增;(3)因,0<a 由②分两类(依据:单调性,极小值点是否在区间[-1,0]上是分类“契机”:1、当,2,12-≥⇔-≤a a [],2,20,1⎪⎭⎫ ⎝⎛⊆-∈a x )(x f 递增,3)1()(min-=-=f x f ,解得,243->-=a 2、当,2,12-≤⇔->a a由单调性知:3)2()(min -==a f x f ,化简得:01332=-+a a ,解得,26213->±-=a 不合要求;综上,43-=a 为所求。