2007年高考数学试题分类汇编——导数(三)
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2007年高考数学试题分类汇编——导数(三)
30、(湖南理 19)如图4,某地为了开发旅游资源,欲修建一条连接风景点和居
民区的公路,点所在的山坡面与山脚所在水平面所成的二面角为
(),且,点到平面的距离(km).沿山脚原有
一段笔直的公路可供利用.从点到山脚修路的造价为万元/km,原有公路改建
费用为万元/km.当山坡上公路长度为km()时,其造价为万元.已
知,,,.
(I)在上求一点,使沿折线修建公路的总造价最小;
(II) 对于(I)中得到的点,在上求一点,使沿折线修建公路的
总造价最小.
(III)在上是否存在两个不同的点,,使沿折线修建公路的总
造价小于(II)中得到的最小总造价,证明你的结论.
【解答】(I)如图,,,,由三垂线定理逆定理知,
,所以是山坡与所成二面角的平面角,则,
.
设,.则
.
记总造价为万元,
据题设有
当,即时,总造价最小.
(II)设,,总造价为万元,根据题设有
.
则,由,得.
当时,,在内是减函数;
当时,,在内是增函数.
故当,即(km)时总造价最小,且最小总造价为万元.
(III)解法一:不存在这样的点,.
事实上,在上任取不同的两点,.为使总造价最小,显然不能位于
与之间.故可设位于与之间,且=,,
,总造价为万元,则.类似于
(I)、(II)讨论知,,,当且仅当,
同时成立时,上述两个不等式等号同时成立,此时,,取
得最小值,点分别与点重合,所以不存在这样的点 ,使沿
折线修建公路的总造价小于(II)中得到的最小总造价.
解法二:同解法一得
.
当且仅当且,即同时成立时,
取得最小值,以上同解法一.
31、(湖南文 21)已知函数在区间,内各有
一个极值点.
(I)求的最大值;
(II)当时,设函数在点处的切线为,若在点
处穿过函数的图象(即动点在点附近沿曲线运动,经过点时,
从的一侧进入另一侧),求函数的表达式.
【解答】(I)因为函数在区间,内分别有一
个极值点,所以在,内分别有一个实根,
设两实根为(),则,且.于是
,,且当,即,
时等号成立.故的最大值是16.
(II)解法一:由知在点处的切线的方程是
,即,
因为切线在点处空过的图象,
所以在两边附近的函数值异号,则
不是的极值点.
而,且
.
若,则和都是的极值点.
所以,即,又由,得,故.
解法二:同解法一得
.
因为切线在点处穿过的图象,所以在两边附近的
函数值异号,于是存在().
当时,,当时,;
或当时,,当时,.
设,则
当时,,当时,;
或当时,,当时,.
由知是的一个极值点,则,
所以,又由,得,故.
32、(辽宁理 22)已知函数,.
(I)证明:当时,在上是增函数;
(II)对于给定的闭区间,试说明存在实数 ,当时,在闭
区间上是减函数;
(III)证明:.
【解答】本小题主要考察二次函数,利用导数研究函数的单调性和极值,函数的最
大值和最小值等知识,考查综合运用数学知识解决问题的能力。
(I)证明:由题设得,。又由
,且得,即。由此可知,
在上是增函数。
(II)因为是为减函数的充分条件,所以只要找到实数k,使得t>k
时,即在闭区间上成立即可。因为
在闭区间上连续,故在闭区间上有最大值,设其为k,于是
在t>k时,在闭区间上恒成立,
即在闭区间上为减函数。 7分
(III)设,即
,
易得
。·········· 9分
令,则,易知。当时,;
当时,。故当时,取最小值,。所以
,
于是对任意的,都有,即。 12分
33、(全国一 理20)设函数.
(Ⅰ)证明:的导数;
(Ⅱ)若对所有都有,求的取值范围.
【解答】(Ⅰ)的导数.
由于,故.
(当且仅当时,等号成立).
(Ⅱ)令,则
,
(ⅰ)若,当时,,
故在上为增函数,
所以,时,,即.
(ⅱ)若,方程的正根为,
此时,若,则,故在该区间为减函数.
所以,时,,即,与题设相矛盾.
综上,满足条件的的取值范围是.