导数的应用练习题及详解

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一、导数应用

1. 单调区间:一般地,设函数

)(x f y =在某个区间可导,如果'f )(x 0>,则)(x f 为增函数; 如果'f 0)(

2.极点与极值:

曲线在极值点处切线的斜率为0,极值点处的导数为0;曲线在极大值点左侧切线的斜率为正,右侧为负;曲线在极小值点左侧切线的斜率为负,右侧为正; 二、导数应用的细节

1、导数与函数的单调性的关系

0)(>'x f 与)(x f 为增函数的关系。

0)(>'x f 能推出)(x f 为增函数,但反之不一定。如函数3)(x x f =在),(+∞-∞上单调递增,但0)(≥'x f ,∴0)(>'x f 是)(x f 为增函数的充分不必要条件。

0)(≠'x f 时,0)(>'x f 与)(x f 为增函数的关系。

若将

0)(='x f 的根作为分界点,因为规定0)(≠'x f ,即抠去了分界点,此时)(x f 为增函数,就一定有0)(>'x f 。∴当

0)(≠'x f 时,0)(>'x f 是)(x f 为增函数的充分必要条件。

0)(≥'x f 与)(x f 为增函数的关系。

)(x f 为增函数,一定可以推出0)(≥'x f ,但反之不一定,因为0)(≥'x f ,即为0)(>'x f 或0)(='x f 。当函数在某个区间

内恒有

0)(='x f ,则)(x f 为常数,函数不具有单调性。∴0)(≥'x f 是)(x f 为增函数的必要不充分条件。

㈣单调区间的求解过程,已知)(x f y =

(1)分析

)(x f y =的定义域; (2)求导数 )(x f y '='

(3)解不等式0)(>'x f ,解集在定义域内的部分为增区间 (4)解不等式

0)(<'x f ,解集在定义域内的部分为减区间。

我们在应用导数判断函数的单调性时一定要搞清以下三个关系,才能准确无误地判断函数的单调性。以下以增函数为例作简单的分析,前提条件都是函数

)(x f y =在某个区间内可导。

2、求极值、求最值。

用导数判别f (x 0)是极大、极小值的思路: 若0x 满足0)(0='x f ,且在0x 的两侧)(x f 的导数异号,则0x 是)(x f 的极值点,)

(0x f 是极值,并且如果)(x f '在0x 两侧满足“左正右负”,则0x 是)(x f 的极大值点,)(0x f 是极大值;如果)(x f '在0x 两侧满足“左

负右正”,则0x 是

)(x f 的极小值点,)(0x f 是极小值

1.设f (x )=ax 3+bx 2+cx +d (a >0),则f (x )为R 上增函数的充要条件是( ) A .b 2-4ac >0 B .b >0,c >0 C .b =0,c >0

D .b 2-3ac <0

[答案] D

[解析] ∵a >0,f (x )为增函数, ∴f ′(x )=3ax 2+2bx +c >0恒成立,

∴Δ=(2b )2-4×3a ×c =4b 2-12ac <0,∴b 2-3ac <0.

2.(2014·广东,8)函数f (x )=(x -3)e x 的单调递增区间是( ) A .(-∞,2) B .(0,3) C .(1,4)

D .(2,+∞)

[答案] D

[解析] 考查导数的简单应用.

f ′(x )=(x -3)′e x +(x -3)(e x )′=(x -2)e x , 令f ′(x )>0,解得x >2,故选D.

3.已知函数y =f (x )(x ∈R )上任一点(x 0,f (x 0))处的切线斜率k =(x 0-2)(x 0+1)2,则该函数的单调递减区间为( ) A .[-1,+∞)

B .(-∞,2]

C .(-∞,-1)和(1,2)

D .[2,+∞)

[答案] B

[解析] 令k ≤0得x 0≤2,由导数的几何意义可知,函数的单调减区间为(-∞,2].

4.已知函数y =xf ′(x )的图象如图(1)所示(其中f ′(x )是函数f (x )的导函数),下面四个图象中,y =f (x )的图象大致是( )

[答案] C

[解析] 当0

∴f ′(x )<0,故y =f (x )在(0,1)上为减函数

当x >1时xf ′(x )>0,∴f ′(x )>0,故y =f (x )在(1,+∞)上为增函数,因此否定A 、B 、D 故选C. 5.函数y =x sin x +cos x ,x ∈(-π,π)的单调增区间是( )

A.⎝⎛⎭⎫-π,-π2和⎝⎛⎭⎫0,π2

B.⎝⎛⎭⎫-π2,0和⎝⎛⎭⎫0,π2

C.⎝⎛⎭⎫-π,-π2和⎝⎛⎭⎫π2,π

D.⎝⎛⎭⎫-π2,0和⎝⎛⎭⎫π

2,π [答案] A

[解析] y ′=x cos x ,当-π

2

时,

cos x <0,∴y ′=x cos x >0, 当0

2时,cos x >0,∴y ′=x cos x >0.

6.对于R 上可导的任意函数f (x ),若满足(x -1)f ′(x )≥0,则必有( ) A .f (0)+f (2)<2f (1) B .f (0)+f (2)≤2f (1) C .f (0)+f (2)≥2f (1)

D .f (0)+f (2)>2f (1)

[答案] C

[解析] 由(x -1)f ′(x )≥0得f (x )在[1,+∞)上单调递增,在(-∞,1]上单调递减或f (x )恒为常数, 故f (0)+f (2)≥2f (1).故应选C.

7.已知y =1

3x 3+bx 2+(b +2)x +3在R 上不是单调增函数,则b 的范围为________.

[答案] b <-1或b >2

[解析] 若y ′=x 2+2bx +b +2≥0恒成立,则Δ=4b 2-4(b +2)≤0,∴-1≤b ≤2, 由题意b <-1或b >2.

8.已知函数f (x )=ax -ln x ,若f (x )>1在区间(1,+∞)内恒成立,实数a 的取值范围为________. [答案] a ≥1

[解析] 由已知a >1+ln x

x 在区间(1,+∞)内恒成立.

设g (x )=1+ln x x ,则g ′(x )=-ln x

x 2<0 (x >1),

∴g (x )=1+ln x

x 在区间(1,+∞)内单调递减,

∴g (x )<g (1), ∵g (1)=1,

∴1+ln x x <1在区间(1,+∞)内恒成立,

∴a ≥1.

9.设函数f (x )=x 3-3ax 2+3bx 的图象与直线12x +y -1=0相切于点(1,-11). (1)求a 、b 的值;

(2)讨论函数f (x )的单调性.

[解析] (1)求导得f ′(x )=3x 2-6ax +3b .

由于f (x )的图象与直线12x +y -1=0相切于点(1,-11),所以f (1)=-11,f ′(1)=-12,

即⎩

⎪⎨⎪⎧

1-3a +3b =-113-6a +3b =-12,解得a =1,b =-3. (2)由a =1,b =-3得