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一、填空题(本大题共14小题,每小题5分,共计70分)
1.已知曲线y=x24-3lnx的一条切线的斜率为12,则切点的横坐标为.
2.已知曲线y=x3-1与曲线y=3-12x2在x=x0处的切线互相垂直,则x0=.
3.已知f(x)=2x3-6x2+m(m为常数)在[-2,2]上有最大值3,那么此函数在[-2,2]上的最小值为.
4.函数f(x)=x3-3bx+3b在(0,1)内有极小值,则b的范围为.
5.在函数y=x3-8x的图像上,其切线的倾斜角小于稹肌 4的点中,坐标为整数的点的个数是.
6.点P在曲线y=x3-x+7上移动,设点P处切线的倾斜角为幔蚪轻的取值范围是.
7.设f0(x)=sinx,f1(x)=f′0(x),f2(x)=f′1(x),…,fn+1(x)=f′n(x),n∈N,则f2012(x)=.
8.设函数y=xsinx+cosx的图像上的点(x0,y0)的切线的斜率为k,若k=g(x0),则函数k=g(x0)的图像大致为.
9.已知函数y=xf′(x)的图像如右图所示(其中f′(x)是函数f(x)的导函数),下面四个图像中y=f(x)的图像大致是.
10.设f(x)、g(x)分别是定义在R上的奇函数和偶函数,当x<0时,f′(x)g(x)+f(x)g′(x)>0.且g(3)=0.则不等式f(x)?g(x)<0的解集是.
11.若0 12.函数f(x)=x3+3x(x∈R),若f(mx2)+f(1-mx)>0恒成立,则实数m的取值范围是.
13.若曲线y=h(x)在点P(a,h(a))处的切线方程为2x+y+1=0,则h′(a)与0的大小关系是h′(a)0(填≥、≤、>、<中最准确的一个).
14.已知函数f(x)是定义在R上的奇函数,f(1)=0,xf′(x)-f(x)x2>0(x>0),则不等式x2f(x)>0的解集是.
二、解答题(本大题共6小题,共计90分)
15.(本小题满分14分)
设x=1与x=2是函数f(x)=alnx+bx2+x的两个极值点.
(1)试确定常数a,b的值;
(2)试判断x=1,x=2是函数f(x)的极大值还是极小值,并说明理由.
16.(本小题满分15分)
设关于x的方程2x2-ax-2=0的两根为 , ( < ),函数f(x)=4x-ax2+1.
(1)求f( )穎( )的值;(2)证明f(x)是[ ,猓萆系脑龊唬 3)当a为何值时,f(x)在区间[ ,猓萆系淖畲笾涤胱钚≈抵钭钚。俊迹冢耍姜¤
17.(本小题满分15分)
甲方是一农场,乙方是一工厂,由于乙方生产需占用甲方的资源,因此甲方有权向乙方索赔以弥补经济损失并获得一定的净收入,在乙方不赔付甲方的情况下,乙方的年利润x(元)与年产量t(吨)满足函数关系x=2000t,若乙方每生产一吨产品必须赔付甲方s元(以下称s为赔付价格).
(1)将乙方的年利润w(元)表示为年产量t(吨)的函数,并求出乙方获得最大利润的年产量;
(2)甲方每年受乙方生产影响的经济损失金额y=0.002t2(元),在乙方按照获得最大利润的产量进行生产的前提下,甲方要在索赔中获得最大净收入,应向乙方要求的赔付价格s是多少?
18.(本小题满分15分)
已知f(x)=x3+ax2+bx+c在x=1,x=-23时,都取得极值.
(1)求a、b的值.
(2)若对x∈[-1,2],都有f(x)<1c恒成立,求c的取值范围.
19.(本小题满分15分)
已知x=1是函数f(x)=mx3-3(m+1)x2+nx+1的一个极值点,其中m,n∈R,m<0.
(1)求m与n的关系式;
(2)求f(x)的单调区间;
(3)当x∈[-1,1]时,函数y=f(x)的图像上任意一点的切线斜率恒大于3m,求m的取值范围.
20.(本小题满分16分)
已知函数f(x)=1(1-x)n+aln(x-1),其中n∈N,a为常数.
(1)当n=2时,求函数f(x)的极值;
(2)当a=1时,证明:对任意的正整数n,当x≥2时,有f(x)≤x-1.
参考答案
一、填空题
1.3;2.313;3.-37;4.(0,1);5.0;
6.[0,稹肌 2)∪[3稹肌 4,穑 7.sinx;8.A;
9.C;10.(-∞,-3)∪(0,3);
11.令f(x)=x-2sinx则f′(x)=1-2cosx
f(x)在[0,稹肌 3]上单调递减,在[稹肌 3,稹肌 2]上单调递增
f(0)=0,f(稹肌 2)=稹肌 2-2<0,所以f(x)<0
x<2sinx(x∈[0,稹肌 2)
12.[0,4);13.h′(a)<0;14.(-1,0)∪(1,+∞).
二、解答题
15.解:f′(x)=ax+2bx+1
(1)由极值点的必要条件可知:f′(1)=f′(2)=0
即a+2b+1=0,且a2+4b+1=0,解方程组可得a=-23,b=-16 ∴f(x)=-23lnx-16x2+x
(2)f′(x)=-23x-1-13x+1,当x∈(0,1)时,f′(x)<0
当x∈(1,2)时,f′(x)>0,当x∈(2,+∞)时,f′(x)<0
故在x=1处函数f(x)取得极小值56,在x=2处函数取得极大值43-23ln2.
16.解:(1)f( )=-8a2+16-a,f( )=8a2+16+a
f( )穎( )=-4
(2)设(x)=2x2-ax-2,则当 f′(x)=(4x-a)′(x2+1)-(4x-a)(x2+1)′(x2+1)2
=4(x2+1)-2x(4x-a)(x2+1)2
=-2(2x2-ax-2)(x2+1)2
=-2(2x2-ax+2)(x2+1)2
=-2(x)(x2+1)2>0
∴函数f(x)在( , )上是增函数
(3)函数f(x)在[ ,猓萆献畲笾礷( )>0,最小值f( )<0
∵|f( )穎( )|=4
∴当且仅当f( )=-f( )=2时
f( )-f( )=|f( )|+f( )|取最小值4,此时a=0,f( )=2.
17.解:(1)w=2000t-st,∴w′=1000t-s,
令w′=0,得t0=(1000s)2,
当t>t0时,w′<0,当t<t0时,w′>0,
∴t=t0时w取最大值,这时年产量为(1000s)2(吨).
(2)设甲方净收入为v元,则v=st-0.002t2.
将t=(1000s)2代入,得v=10002s-2×10003s4,
v′=10002×8000-s3s5.
令v′=0,得s=20,当s<20时,v′>0,当s>20时,v′<0时,∴s=20时,v取最大值.
故甲方向乙方要求赔付价格s=20元/吨时获最大净收入.
18.解:(1)由题意知f′(x)=3x2+2ax+b的两个根分别为1和-23
由韦达定理,得:1-23=-2a3,b3=1×(-23)
则a=-12,b=-2
(2)由(1),有f(x)=x3-12x2-2x+c,f′(x)=3x2-x-2
当x∈[-1,-23)时,f′(x)>0,当x∈(-23,1)时,f′(x)<0,当x∈(1,2]时,f′(x)>0,
当x=-23时,f(x)有极大值2227+c,f(-1)=12+c,f(2)=2+c
∴当x∈[-1,2],f(x)的最大值为f(2)=2+c
对x∈[-1,2],都有f(x)<1c恒成立,∴2+c<1c,
解得或0 19.解:(I)f′(x)=3mx2-6(m+1)x+n因为x=1是函数f(x)的一个极值点,
所以f′(1)=0,即3m-6(m+1)+n=0,所以n=3m+6.
(II)由(I)知,f′(x)=3mx2-6(m+1)x+3m+6=3m(x-1)[x-(1+2m)]
当m<0时,有1>1+2m,当x变化时,f(x)与f′(x)的变化如下表:
x(-∞,1+2m)1+2m(1+2m,1)1(1,+∞)
f′(x)<00>00<0
f(x)单调递减极小值单调递增极大值单调递减
故有上表知,当m<0时,f(x)在(-∞,1+2m)单调递减,
在(1+2m,1)单调递增,在(1,+∞)上单调递减.
(III)由已知得f′(x)>3m,即mx2-2(m+1)x+2>0
又m<0所以x2-2m(m+1)x+2m<0即x2-2m(m+1)x+2m<0,x∈[-1,1]①
设g(x)=x2-2(1+1m)x+2m,其函数开口向上,由题意知①式恒成立,
所以g(-1)<0g(1)<01+2+2m+2m<0-1<0解之得
-43 20.(1)解:由已知得函数f(x)的定义域为{x|x>1},
当n=2时,f(x)=1(1-x)2+aln(x-1),
所以f′(x)=2-a(1-x)2(1-x)3.
①当a>0时,由f′(x)=0得
x1=1+2a>1,x2=1-2a<1,
此时f′(x)=-a(x-x1)(x-x2)(1-x)3.
当x∈(1,x1)时,f′(x)<0,f(x)单调递减;
当x∈(x1+∞)时,f′(x)>0,f(x)单调递增.
②当a≤0时,f′(x)<0恒成立,所以f(x)无极值.
综上所述,n=2时,
当a>0时,f(x)在x=1+2a处取得极小值,极小值为f(1+2a)=a2(1+ln2a).
当a≤0时,f(x)无极值.
(2)证法一:因为a=1,所以
f(x)=1(1-x)n+ln(x-1).
①当n为偶数时,
令g(x)=x-1-1(1-x)n-ln(x-1),
则g′(x)=1+n(x-1)n+1-1x-1
=x-2x-1+n(x-1)n+1
>0(x≥2).
所以当x∈[2,+∞]时,g(x)单调递增,
又g(2)=0
因此g(x)=x-1-1(x-1)n-ln(x-1)≥g(2)=0恒成立,所以f(x)≤x-1成立.
②当n为奇数时,
要证f(x)≤x-1,由于1(1-x)n<0,所以只需证ln(x-1)≤x-1,
令h(x)=x-1-ln(x-1),
则h′(x)=1-1x-1=x-2x-1≥0(x≥2),
所以当x∈[2,+∞]时,h(x)=x-1-ln(x-1)单调递增,又h(2)=1>0,
所以当x≥2时,恒有h(x)>0,即ln(x-1)<x-1命题成立.
综上所述,结论成立.
证法二:当a=1时,f(x)=1(1-x)n+ln(x-1).
当x≥2,时,对任意的正整数n,恒有1(1-x)n≤1,
故只需证明1+ln(x-1)≤x-1.
令h(x)=x-1-(1+ln(x-1))=x-2-ln(x-1),x∈[2,+∞)
则h′(x)=1-1x-1=x-2x-1,
当x≥2时,h′(x)≥0,故h(x)在[2,+∞)上单调递增,
因此当x≥2时,h(x)≥h(2)=0,即1+ln(x-1)≤x-1成立.
故当x≥2时,有1(1-x)n+ln(x-1)≤x-1.
即f(x)≤x-1.
1.已知曲线y=x24-3lnx的一条切线的斜率为12,则切点的横坐标为.
2.已知曲线y=x3-1与曲线y=3-12x2在x=x0处的切线互相垂直,则x0=.
3.已知f(x)=2x3-6x2+m(m为常数)在[-2,2]上有最大值3,那么此函数在[-2,2]上的最小值为.
4.函数f(x)=x3-3bx+3b在(0,1)内有极小值,则b的范围为.
5.在函数y=x3-8x的图像上,其切线的倾斜角小于稹肌 4的点中,坐标为整数的点的个数是.
6.点P在曲线y=x3-x+7上移动,设点P处切线的倾斜角为幔蚪轻的取值范围是.
7.设f0(x)=sinx,f1(x)=f′0(x),f2(x)=f′1(x),…,fn+1(x)=f′n(x),n∈N,则f2012(x)=.
8.设函数y=xsinx+cosx的图像上的点(x0,y0)的切线的斜率为k,若k=g(x0),则函数k=g(x0)的图像大致为.
9.已知函数y=xf′(x)的图像如右图所示(其中f′(x)是函数f(x)的导函数),下面四个图像中y=f(x)的图像大致是.
10.设f(x)、g(x)分别是定义在R上的奇函数和偶函数,当x<0时,f′(x)g(x)+f(x)g′(x)>0.且g(3)=0.则不等式f(x)?g(x)<0的解集是.
11.若0
13.若曲线y=h(x)在点P(a,h(a))处的切线方程为2x+y+1=0,则h′(a)与0的大小关系是h′(a)0(填≥、≤、>、<中最准确的一个).
14.已知函数f(x)是定义在R上的奇函数,f(1)=0,xf′(x)-f(x)x2>0(x>0),则不等式x2f(x)>0的解集是.
二、解答题(本大题共6小题,共计90分)
15.(本小题满分14分)
设x=1与x=2是函数f(x)=alnx+bx2+x的两个极值点.
(1)试确定常数a,b的值;
(2)试判断x=1,x=2是函数f(x)的极大值还是极小值,并说明理由.
16.(本小题满分15分)
设关于x的方程2x2-ax-2=0的两根为 , ( < ),函数f(x)=4x-ax2+1.
(1)求f( )穎( )的值;(2)证明f(x)是[ ,猓萆系脑龊唬 3)当a为何值时,f(x)在区间[ ,猓萆系淖畲笾涤胱钚≈抵钭钚。俊迹冢耍姜¤
17.(本小题满分15分)
甲方是一农场,乙方是一工厂,由于乙方生产需占用甲方的资源,因此甲方有权向乙方索赔以弥补经济损失并获得一定的净收入,在乙方不赔付甲方的情况下,乙方的年利润x(元)与年产量t(吨)满足函数关系x=2000t,若乙方每生产一吨产品必须赔付甲方s元(以下称s为赔付价格).
(1)将乙方的年利润w(元)表示为年产量t(吨)的函数,并求出乙方获得最大利润的年产量;
(2)甲方每年受乙方生产影响的经济损失金额y=0.002t2(元),在乙方按照获得最大利润的产量进行生产的前提下,甲方要在索赔中获得最大净收入,应向乙方要求的赔付价格s是多少?
18.(本小题满分15分)
已知f(x)=x3+ax2+bx+c在x=1,x=-23时,都取得极值.
(1)求a、b的值.
(2)若对x∈[-1,2],都有f(x)<1c恒成立,求c的取值范围.
19.(本小题满分15分)
已知x=1是函数f(x)=mx3-3(m+1)x2+nx+1的一个极值点,其中m,n∈R,m<0.
(1)求m与n的关系式;
(2)求f(x)的单调区间;
(3)当x∈[-1,1]时,函数y=f(x)的图像上任意一点的切线斜率恒大于3m,求m的取值范围.
20.(本小题满分16分)
已知函数f(x)=1(1-x)n+aln(x-1),其中n∈N,a为常数.
(1)当n=2时,求函数f(x)的极值;
(2)当a=1时,证明:对任意的正整数n,当x≥2时,有f(x)≤x-1.
参考答案
一、填空题
1.3;2.313;3.-37;4.(0,1);5.0;
6.[0,稹肌 2)∪[3稹肌 4,穑 7.sinx;8.A;
9.C;10.(-∞,-3)∪(0,3);
11.令f(x)=x-2sinx则f′(x)=1-2cosx
f(x)在[0,稹肌 3]上单调递减,在[稹肌 3,稹肌 2]上单调递增
f(0)=0,f(稹肌 2)=稹肌 2-2<0,所以f(x)<0
x<2sinx(x∈[0,稹肌 2)
12.[0,4);13.h′(a)<0;14.(-1,0)∪(1,+∞).
二、解答题
15.解:f′(x)=ax+2bx+1
(1)由极值点的必要条件可知:f′(1)=f′(2)=0
即a+2b+1=0,且a2+4b+1=0,解方程组可得a=-23,b=-16 ∴f(x)=-23lnx-16x2+x
(2)f′(x)=-23x-1-13x+1,当x∈(0,1)时,f′(x)<0
当x∈(1,2)时,f′(x)>0,当x∈(2,+∞)时,f′(x)<0
故在x=1处函数f(x)取得极小值56,在x=2处函数取得极大值43-23ln2.
16.解:(1)f( )=-8a2+16-a,f( )=8a2+16+a
f( )穎( )=-4
(2)设(x)=2x2-ax-2,则当
=4(x2+1)-2x(4x-a)(x2+1)2
=-2(2x2-ax-2)(x2+1)2
=-2(2x2-ax+2)(x2+1)2
=-2(x)(x2+1)2>0
∴函数f(x)在( , )上是增函数
(3)函数f(x)在[ ,猓萆献畲笾礷( )>0,最小值f( )<0
∵|f( )穎( )|=4
∴当且仅当f( )=-f( )=2时
f( )-f( )=|f( )|+f( )|取最小值4,此时a=0,f( )=2.
17.解:(1)w=2000t-st,∴w′=1000t-s,
令w′=0,得t0=(1000s)2,
当t>t0时,w′<0,当t<t0时,w′>0,
∴t=t0时w取最大值,这时年产量为(1000s)2(吨).
(2)设甲方净收入为v元,则v=st-0.002t2.
将t=(1000s)2代入,得v=10002s-2×10003s4,
v′=10002×8000-s3s5.
令v′=0,得s=20,当s<20时,v′>0,当s>20时,v′<0时,∴s=20时,v取最大值.
故甲方向乙方要求赔付价格s=20元/吨时获最大净收入.
18.解:(1)由题意知f′(x)=3x2+2ax+b的两个根分别为1和-23
由韦达定理,得:1-23=-2a3,b3=1×(-23)
则a=-12,b=-2
(2)由(1),有f(x)=x3-12x2-2x+c,f′(x)=3x2-x-2
当x∈[-1,-23)时,f′(x)>0,当x∈(-23,1)时,f′(x)<0,当x∈(1,2]时,f′(x)>0,
当x=-23时,f(x)有极大值2227+c,f(-1)=12+c,f(2)=2+c
∴当x∈[-1,2],f(x)的最大值为f(2)=2+c
对x∈[-1,2],都有f(x)<1c恒成立,∴2+c<1c,
解得或0
所以f′(1)=0,即3m-6(m+1)+n=0,所以n=3m+6.
(II)由(I)知,f′(x)=3mx2-6(m+1)x+3m+6=3m(x-1)[x-(1+2m)]
当m<0时,有1>1+2m,当x变化时,f(x)与f′(x)的变化如下表:
x(-∞,1+2m)1+2m(1+2m,1)1(1,+∞)
f′(x)<00>00<0
f(x)单调递减极小值单调递增极大值单调递减
故有上表知,当m<0时,f(x)在(-∞,1+2m)单调递减,
在(1+2m,1)单调递增,在(1,+∞)上单调递减.
(III)由已知得f′(x)>3m,即mx2-2(m+1)x+2>0
又m<0所以x2-2m(m+1)x+2m<0即x2-2m(m+1)x+2m<0,x∈[-1,1]①
设g(x)=x2-2(1+1m)x+2m,其函数开口向上,由题意知①式恒成立,
所以g(-1)<0g(1)<01+2+2m+2m<0-1<0解之得
-43
当n=2时,f(x)=1(1-x)2+aln(x-1),
所以f′(x)=2-a(1-x)2(1-x)3.
①当a>0时,由f′(x)=0得
x1=1+2a>1,x2=1-2a<1,
此时f′(x)=-a(x-x1)(x-x2)(1-x)3.
当x∈(1,x1)时,f′(x)<0,f(x)单调递减;
当x∈(x1+∞)时,f′(x)>0,f(x)单调递增.
②当a≤0时,f′(x)<0恒成立,所以f(x)无极值.
综上所述,n=2时,
当a>0时,f(x)在x=1+2a处取得极小值,极小值为f(1+2a)=a2(1+ln2a).
当a≤0时,f(x)无极值.
(2)证法一:因为a=1,所以
f(x)=1(1-x)n+ln(x-1).
①当n为偶数时,
令g(x)=x-1-1(1-x)n-ln(x-1),
则g′(x)=1+n(x-1)n+1-1x-1
=x-2x-1+n(x-1)n+1
>0(x≥2).
所以当x∈[2,+∞]时,g(x)单调递增,
又g(2)=0
因此g(x)=x-1-1(x-1)n-ln(x-1)≥g(2)=0恒成立,所以f(x)≤x-1成立.
②当n为奇数时,
要证f(x)≤x-1,由于1(1-x)n<0,所以只需证ln(x-1)≤x-1,
令h(x)=x-1-ln(x-1),
则h′(x)=1-1x-1=x-2x-1≥0(x≥2),
所以当x∈[2,+∞]时,h(x)=x-1-ln(x-1)单调递增,又h(2)=1>0,
所以当x≥2时,恒有h(x)>0,即ln(x-1)<x-1命题成立.
综上所述,结论成立.
证法二:当a=1时,f(x)=1(1-x)n+ln(x-1).
当x≥2,时,对任意的正整数n,恒有1(1-x)n≤1,
故只需证明1+ln(x-1)≤x-1.
令h(x)=x-1-(1+ln(x-1))=x-2-ln(x-1),x∈[2,+∞)
则h′(x)=1-1x-1=x-2x-1,
当x≥2时,h′(x)≥0,故h(x)在[2,+∞)上单调递增,
因此当x≥2时,h(x)≥h(2)=0,即1+ln(x-1)≤x-1成立.
故当x≥2时,有1(1-x)n+ln(x-1)≤x-1.
即f(x)≤x-1.