能力拓展提升
一、选择题
11.一个物体的运动方程是s=2t2+at+1,该物体在t=1的瞬时速度为3,则a=( )
A.-1 B.0
C.1 D.7
[答案] A
[解析] Δs=2(1+Δt)2+a(1+Δt)+1-(2+a+1)=Δt2+(4+a)Δt,
由条件知 = (Δt+4+a)=4+a=3,
∴a=-1.
12.设函数f(x)在点x0附近有定义,且有f(x0+Δx)-f(x0)=aΔx+b(Δx)2(a,b为常数),则( )
A.f ′(x)=a B.f ′(x)=b
C.f ′(x0)=a D.f ′(x0)=b
[答案] C
[解析] ∵f ′(x0)=
= = (a+bΔx)=a.
∴f ′(x0)=a.
13.质点运动规律为s=2t2+5,则在时间(3,3+Δt)中,相应的平均速度等于( )
A.6+Δt B.12+Δt+
C.12+2Δt D.12
[答案] C
[解析] =
=12+2Δt.
14.f(x)在x=a处可导,则 等于( )
A.f ′(a) B.f ′(a)
C.4f ′(a) D.2f ′(a)
[答案] D
[解析]
=
= +
=f ′(a)+f ′(a)=2f ′(a).
二、填空题
15.若f ′(x)=3,则 =________.
[答案] 6
[解析]
=2·
=2 =2f ′(x)=6.
16.球的半径从1增加到2时,球的体积平均膨胀率为____________.
[答案]
[解析] ∵Δy=π×23-π×13=,
∴==.
三、解答题
17.一物体的运动方程如下:(单位:m,时间:s)s=.
求:(1)物体在t∈[3,5]时的平均速度;
(2)物体的初速度v0;
(3)物体在t=1时的瞬时速度.
[解析] (1)∵物体在t∈[3,5]时的时间变化量为Δt=5-3=2,
物体在t∈[3,5]时的位移变化量为
Δs=3×52+2-(3×32+2)=3×(52-32)=48,
∴物体在t∈[3,5]时的平均速度为
==24(m/s).
(2)求物体的初速度v0即求物体在t=0时的瞬时速度.
∵物体在t=0附近的平均变化率为
=
==3Δt-18,
∴物体在t=0处的瞬时变化率为
= (3Δt-18)=-18,
即物体的初速度为-18m/s.
(3)物体在t=1时的瞬时速度即为函数在t=1处的瞬时变化率.
∵物体在t=1附近的平均变化率为
=
=
=3Δ-12,
∴物体在t=1处的瞬时变化率为 = (3Δt-12)=-12,
即物体在t=1时的瞬时速率为-12m/s.
18.求导数f(x)=3x-在x=1处的导数.
[解析] Δy=f(1+Δx)-f(1)=3(1+Δx)--1
=2+3Δx-=3Δx+,
==3+,
∴ = (3+)=5,
∴f′(1)=5.
能力拓展提升
一、选择题
11.(2012~2013学年度陕西宝鸡中学高二期末测试)若f(x)=3x2+x,则f′(0)=( )
A.0 B.2
C.1 D.-1
[答案] C
[解析] ∵f′(x)=
=
= (3Δx+6x+1)=6x+1,
∴f′(0)=1.
12.设曲线y=ax2在点(1,a)处的切线与直线2x-y-6=0平行,则a等于( )
A.1 B.
C.- D.-1
[答案] A
[解析] ∵y′|x=1=
=
= (2a+aΔx)=2a,
∴2a=2,∴a=1.
13.曲线y=x3+x-2在P点处的切线平行于直线y=4x-1,则切线方程为( )
A.y=4x B.y=4x-4
C.y=4x-8 D.y=4x或y=4x-4
[答案] D
[解析] y′=
=
= (Δx2+3xΔx+3x2+1)
=3x2+1.
由条件知,3x2+1=4,∴x=±1,
当x=1时,切点为(1,0),切线方程为y=4(x-1),
即y=4x-4.
当x=-1时,切点为(-1,-4),切线方程为y+4=4(x+1),
即y=4x.
14.已知直线ax-by-2=0与曲线y=x3在点P(1,1)处的切线互相垂直,则为( )
A. B.-
C. D.-
[答案] D
[解析] 由导数的定义可得y′=3x2,
∴y=x3在点P(1,1)处的切线斜率k=y′|x=1=3,
由条件知,3×=-1,∴=-.
二、填空题
15.已知曲线y=3x2,则在点A(1,3)处的曲线的切线方程为________.
[答案] 6x-y-3=0
[解析] ∵=
=6x+3Δx,
∴y′|x=1= (6+3Δx)=6.
通过验证得点A(1,3)在曲线y=3x2上.
∴曲线在点A(1,3)处的线切斜率为6.
∴所求的切线方程为y-3=6(x-1),
即6x-y-3=0.
16.函数y=f(x)的图象在点P(5,f(5))处的切线方程是y=-x+8,则f(5)+f ′(5)=________.
[答案] 2
[解析] 由条件知,f(5)=-5+8=3,f ′(5)=-1,∴f(5)+f ′(5)=2.
三、解答题
17.已知曲线y=x2,求过点P(2,1)的切线方程.
[分析] 点P(2,1)不在曲线y=x2上,所以点P不是切点,应先求出切点坐标,再求切线方程.
[解析] 设切点为Q(x0,y0),
∵y′= = (2x+Δx)=2x,
∴斜率k=2x0==,
解得x0=2+或x0=2-,
∴切线方程为y-1=2x0(x-2),
即2(2+)x-y-7-4=0,
或2(2-)x-y-7+4=0.
18.求过点(,6)与抛物线y=x2相切的直线方程.
[解析] 显然点(,6)不在抛物线上,设此切线过抛物线上的点(x0,x).则切线的斜率为
f ′(x0)=li
=li (2x0+Δx)=2x0.
又因为此切线过点和点(x0,x),其斜率应满足=2x0,
因此x0应满足x-5x0+6=0.
解得x0=2,3.
即切线过抛物线y=x2上的点(2,4),(3,9),所以切线方程分别为y-4=4(x-2),y-9=6(x-3).
化简得y=4x-4,y=6x-9,
此即所求的切线方程.
能力拓展提升
一、选择题
11.已知函数f(x)=x,则[f()]′=( )
A.0 B.
C.1 D.-
[答案] A
[解析] ∵f()是常数,∴[f()]′=0.
12.给出下列结论:
①若y=,则y′=-;
②y=,则y′=;
③y=log2x,则y′=;
④y=cosx,则y′=sinx.
其中正确的个数是( )
A.1 B.2
C.3 D.4
[答案] A
[解析] y==x-3,y′=-3x-4=-,故①正确;y==x,y′=x=,故②不正确;y=log2x,y′=;故③不正确;y=cosx,y′=-sinx,故④不正确.
13.已知直线y=kx是y=ln x的切线,则k的值为( )
A. B.-
C. D.-
[答案] C
[解析] y′==k,∴x=,切点坐标为,
又切点在曲线y=lnx上,∴ln=1,∴=e,k=.
14.正弦曲线y=sinx上切线的斜率等于的点为( )
A.(,)
B.(-,-)或(,)
C.(2kπ+,)
D.(2kπ+,)或(2kπ-,-)
[答案] D
[解析] 设斜率等于的切线与曲线的切点为P(x0,y0),∵y′|x=x0=cosx0=,
∴x0=2kπ+或2kπ-,∴y0=或-.
二、填空题
15.y=10x在(1,10)处切线的斜率为________.
[答案] 10ln10
[解析] y′=10xln10,
∴y′|x=1=10ln10.
16.抛物线y=x2上的点到直线x-y-2=0的最短距离为________.
[答案]
[解析] ∵y=x2,∴y′=2x,而抛物线y=x2与直线x-y-2=0平行的切线只有一条,即2x=1,这个切点坐标为(,),该点到直线的距离为d===.
三、解答题
17.已知曲线C:y=x3.
(1)求曲线C上点(1,1)处的切线方程;
(2)在(1)中的切线与曲线C是否还有其他公共点?
[解析] (1)∵y′=3x2,
∴切线斜率k=3,
∴切线方程y-1=3(x-1),
即3x-y-2=0.
(2)由消去y得,3x-x3-2=0,
∴(x-1)2(x+2)=0,
∴x1=1,x2=-2.
∴公共点为(1,1)及(-2,-8).
18.已知函数y=asinx+b的图象过点A(0,0),B(,-1),试求函数在原点处的切线方程.
[解析] ∵y=asinx+b的图象过点A(0,0),B(,-1),
∴,解得.
∴y=sinx.
又∵y′=cosx,∴y′|x=0=1.
∴切线方程为y=x.
能力拓展提升
一、选择题
11.f ′(x)是f(x)=x3+2x+1的导函数,则f ′(-1)的值是( )
A.1 B.2 C.3 D.4
[答案] C
[解析] ∵f ′(x)=x2+2,∴f ′(-1)=3.
12.曲线y=xsinx在点处的切线与x轴、直线x=π所围成的三角形的面积为( )
A. B.π2
C.2π2 D.(2+π)2
[答案] A
[解析] ∵y′=sinx+xcosx,∴y′|x=-=-1,∴曲线y=xsinx在点处的切线方程为y=-x,所围成的三角形的面积为.故选A.
13.若函数f(x)=f′(1)x3-2x2+3,则f′(1)的值为( )
A.0 B.-1
C.1 D.2
[答案] D
[解析] ∵f′(x)=3f′(1)x2-4x,
∴f′(1)=3f′(1)-4,∴f′(1)=2.
14.已知曲线y=x2的一条切线的斜率为,则切点的横坐标为( )
A.4 B.3 C.2 D.
[答案] C
[解析] k=y′=x=,∴x=2.
二、填空题
15.(2012~2013学年度浙江金华十校联合高二期末测试)直线y=4x+b是曲线y=x3+2x(x>0)的一条切线,则实数b=________.
[答案] -
[解析] 设切点为(x0,y0),则y′=x2+2,∴x+2=4,∴x0=.
∴切点(,)在直线y=4x+b上,
∴b=-.
16.设a∈R,函数f(x)=x3+ax2+(a-3)x的导函数是f ′(x),若f ′(x)是偶函数,则曲线y=f(x)在原点处的切线方程为________.
[答案] y=-3x
[解析] f ′(x)=3x2+2ax+(a-3),
又f ′(-x)=f ′(x),即3x2-2ax+(a-3)=3x2+2ax+(a-3)
对任意x∈R都成立,
所以a=0,f ′(x)=3x2-3,f ′(0)=-3,
曲线y=f(x)在原点处的切线方程为y=-3x.
三、解答题
17.已知f(x)=x2+ax+b,g(x)=x2+cx+d,又f(2x+1)=4g(x),且f ′(x)=g′(x),f(5)=30,求g(4).
[解析] 题设中有四个参数a、b、c、d,为确定它们的值需要四个方程.
由f(2x+1)=4g(x),得4x2+2(a+2)x+(a+b+1)=4x2+4cx+4d.
于是有
由f ′(x)=g′(x),得2x+a=2x+c,∴a=c.③
由f(5)=30,得25+5a+b=30.④
∴由①③可得a=c=2.
代入④得b=-5,再由②得d=-.
∴g(x)=x2+2x-.故g(4)=16+8-=.
18.设函数f(x)=x3-x2+bx+c,其中a>0,曲线y=f(x)在点P(0,f(0))处的切线方程为y=1.求b,c的值
[解析] 由f(x)=x3-x2+bx+c,得f(0)=c,f′(x)=x2-ax+b,f′(0)=b,又由曲线y=f(x)在点p(0,f(0))处的切线方程为y=1,得f(0)=1,f′(0)=0,故b=0,c=1.
能力拓展提升
一、选择题
11.若函数y=f(x)的导函数在区间[a,b]上是增函数,则函数y=f(x)在区间[a,b]上的图象可能是( )
[答案] A
[解析] 考查导函数的基本概念及导数的几何意义.
∵导函数f ′(x)是增函数,
∴切线的斜率随着切点横坐标的增大,逐渐增大,
故选A.
12.已知函数f(x)=x3-ax-1,若f(x)在(-1,1)上单调递减,则a的取值范围为( )
A.a≥3 B.a>3
C.a≤3 D.a<3
[答案] A
[解析] ∵f′(x)=3x2-a,
又f(x)在(-1,1)上单调递减,
∴f′(x)≤0在(-1,1)上恒成立,
即3x2-a≤0在(-1,1)上恒成立.
∴a≥3x2在(-1,1)上恒成立,
又0≤3x2<3,∴a≥3,
经验证当a=3时,f(x)在(-1,1)上单调递减.
13.函数f(x)=-(a
A.f(a)=f(b)
B.f(a)C.f(a)>f(b)
D.f(a),f(b)的大小关系不能确定
[答案] C
[解析] f ′(x)=()′
=
=.
当x<1时,f ′(x)<0,∴f(x)为减函数,
∵af(b).
14.函数y=f(x)的图象如图所示,则y=f ′(x)的图象可能是( )
[答案] D
[解析] 由f(x)的图象知,f(x)在(-∞,0)上单调递增,在(0,+∞)上单调递减,∴在(0,+∞)上f ′(x)≤0,在(-∞,0)上f ′(x)≥0,故选D.
二、填空题
15.函数f(x)=xlnx的单调减区间为________.
[答案] (0,)
[解析] 函数f(x)定义域为(0,+∞),
f′(x)=lnx+1.
解f′(x)<0得x<,又x>0,
∴f(x)的减区间为(0,).
16.已知函数f(x)=在(-2,+∞)上单调递减,则a的取值范围是________.
[答案] (-∞,)
[解析] f′(x)==,
由题意得x<-2时,f′(x)≤0恒成立,
∴2a-1≤0,∴a≤.
又当a=时,f(x)==,
此时,函数f(x)在(-2,+∞)上不是减函数,
∴a≠.
综上可知,a的取值范围为(-∞,).
三、解答题
17.设函数f(x)=x3-3ax2+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)f′(x)=3x2-6ax+3b.
因为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,解得a=1,b=-3.
(2)由a=1,b=-3得f′(x)=3x2-6ax+3b=3(x2-2x-3)=3(x+1)(x-3).
令f′(x)>0,解得x<-1或x>3;
又令f′(x)<0,解得-1故当x∈(-∞,-1)时,f(x)是增函数;
当x∈(3,+∞)时,f(x)也是增函数;
当x∈(-1,3)时,f(x)是减函数.
18.已知f(x)=ex-ax-1.
(1)若f(x)在定义域R内单调递增,求a的取值范围;
(2)是否存在实数a使f(x)在(-∞,0]上单调递减,在[0,+∞)上单调递增?若存在,求出a的值;若不存在,说明理由.
[解析] (1)∵f(x)=ex-ax-1,
∴f′(x)=ex-a.
∵f(x)在R上单调递增,
∴f′(x)=ex-a≥0(等号只能在有限个点处取得)恒成立,即a≤ex,x∈R恒成立.
∵x∈R时,ex∈(0,+∞),∴a≤0.
(2)f′(x)=ex-a.
若f(x)在(-∞,0]上是单调递减函数?ex-a≤0在x∈(-∞,0]时恒成立?a≥(ex)max.
当x∈(-∞,0]时,ex∈(0,1],
∴a≥1.①
若f(x)在[0,+∞)上是单调递增函数
?ex-a≥0在x∈[0,+∞)时恒成立?a≤(ex)min.
当x∈[0,+∞)时,
ex∈[1,+∞),∴a≤1.②
由①②知a=1,故存在a=1满足条件.
能力拓展提升
一、选择题
11.(2012~2013学年度贵州遵义四中高二期末测试)函数y=x3-3x2-9x(-2A.极大值5,极小值-27
B.极大值5,极小值-11
C.极大值5,无极小值
D.极小值-27,无极大值
[答案] C
[解析] y′=3x2-6x-9,
∵-2∴令y′>0得-2得-1∴当x=-1时,f(x)取极大值f(-1)=-1-3+9=5,f(x)无极小值.
12.函数f(x)=x(1-x2)在[0,1]上的最大值为( )
A. B.
C. D.
[答案] A
[解析] f ′(x)=1-3x2=0,得x=∈[0,1],
∵f=,f(0)=f(1)=0.
∴f(x)max=.
13.已知函数f(x)=x3-px2-qx的图象与x轴切于(1,0)点,则f(x)的极大值、极小值分别为( )
A.,0 B.0,
C.-,0 D.0,-
[答案] A
[解析] f ′(x)=3x2-2px-q,
由f ′(1)=0,f(1)=0得,
,解得,∴f(x)=x3-2x2+x.
由f ′(x)=3x2-4x+1=0得x=或x=1,
易得当x=时f(x)取极大值.
当x=1时f(x)取极小值0.
14.(2012~2013学年度甘肃嘉峪关市一中高二期末测试)已知f(x)=x3+ax2+(a+6)x+1有极大值和极小值,则a的取值范围是( )
A.-1C.a<-1或a>2 D.a<-3或a>6
[答案] D
[解析] f ′(x)=3x2+2ax+a+6,
∵f(x)有极大值与极小值,
∴f ′(x)=0有两不等实根,
∴Δ=4a2-12(a+6)>0,∴a<-3或a>6.
二、填空题
15.设x=1与x=2是函数f(x)=alnx+bx2+x的两个极值点,则常数a=________.
[答案] -
[解析] f ′(x)=+2bx+1,
由题意得,
∴a=-.
16.直线y=a与函数f(x)=x3-3x的图象有相异的三个公共点,则a的取值范围是________.
[答案] (-2,2)
[解析] f ′(x)=3x2-3,由3x2-3=0得x=1或-1,当x<-1,或x>1时,f ′(x)>0,f(x)单调增;当-1∴x=-1时,f(x)取到极大值f(-1)=2,x=1时,f(x)取到极小值f(1)=-2,∴欲使直线y=a与函数f(x)的图象有相异的三个公共点,应有-2三、解答题
17.已知函数f(x)=x3-3x2-9x+11.
(1)写出函数的递减区间;
(2)求函数的极值.
[解析] f ′(x)=3x2-6x-9=3(x+1)(x-3),
令f ′(x)=0,得x1=-1,x2=3.
x变化时,f ′(x)的符号变化情况及f(x)的增减性如下表所示:
x
(-∞,-1)
-1
(-1,3)
1
(3,+∞)
f ′(x)
+
0
-
0
+
f(x)
增
极大值f(-1)
减
极小值f(3)
增
(1)由表可得函数的递减区间为(-1,3)
(2)由表可得,当x=-1时,函数有极大值为f(-1)=16;当x=3时,函数有极小值为f(3)=-16.
18.(2012~2013学年度甘肃临夏县土桥中学高二期末测试)已知f(x)=ax3+bx2-2x+c,在x=-2时有极大值6,在x=1时有极小值.
(1)求a、b、c的值;
(2)求出f(x)在区间[-3,3]上的最大值和最小值.
[解析] (1)f′(x)=3ax2+2bx-2,
由已知得,
解得a=,b=,c=.
(2)由(1)知f(x)=x3+x2-2x+,
f′(x)=x2+x-2,令f′(x)=0,得x1=-2,x2=1.
当x变化时,f′(x)、f(x)的变化情况如下表:
x
-3
(-3,-2)
-2
(-2,1)
1
(1,3)
3
f′(x)
+
0
-
0
+
f(x)
↗?
6
↘?
↗?
由上表可知,当x=3时,f(x)取得最大值,当x=1时,f(x)取得最小值.
能力拓展提升
一、选择题
11.某公司生产一种产品,固定成本为20 000元,每生产一单位的产品,成本增加100元,若总收入R与年产量x(0≤x≤390)的关系是R(x)=-+400x,0≤x≤390,则当总利润最大时,每年生产的产品单位数是( )
A.150 B.200
C.250 D.300
[答案] D
[解析] 由题意可得总利润P(x)=-+300x-20 000,0≤x≤390.由P′(x)=0,得x=300.
当0≤x≤300时,p′(x)>0;当30012.三棱锥O-ABC中,OA、OB、OC两两垂直,OC=2x,OA=x,OB=y,且x+y=3,则三棱锥O-ABC体积的最大值为( )
A.4 B.8
C. D.
[答案] C
[解析] V=×·y===(0V′==2x-x2=x(2-x).
令V′=0,得x=2或x=0(舍去).
∴x=2时,V最大为.
13.要制作一个圆锥形的漏斗,其母线长为20cm,要使其体积最大,则高为( )
A.cm B.cm
C.cm D.cm
[答案] D
[解析] 设圆锥的高为x,则底面半径为,
其体积为V=πx(400-x2) (0<x<20),
V′=π(400-3x2),令V′=0,解得x=.
当0<x<时,V′>0;当<x<20时,V′<0
所以当x=时,V取最大值.
14.若一球的半径为r,作内接于球的圆柱,则其圆柱侧面积最大值为( )
A.2πr2 B.πr2
C.4πr2 D.πr2
[答案] A
[解析] 设内接圆柱的底面半径为r1,高为t,
则S=2πr1t=2πr12=4πr1.
∴S=4π.
令(r2r-r)′=0得r1=r.
此时S=4π·r·
=4π·r·r=2πr2.
二、填空题
15.做一个容积为256的方底无盖水箱,它的高为________时最省料.
[答案] 4
[解析] 设底面边长为x,则高为h=,其表面积为S=x2+4××x=x2+,S′=2x-,令S′=0,则x=8,则当高h==4时S取得最小值.
16.某厂生产某种产品x件的总成本:C(x)=1 200+x3,又产品单价的平方与产品件数x成反比,生产100件这样的产品的单价为50元,总利润最大时,产量应定为________件.
[答案] 25
[解析] 设产品单价为a元,又产品单价的平方与产品件数x成反比,即a2x=k,
由题知a=.总利润y=500-x3-1 200(x>0),y′=-x2,
由y′=0,得x=25,x∈(0,25)时,y′>0,x∈(25,+∞)时,y′<0,所以x=25时,y取最大值.
三、解答题
17.已知某厂生产x件产品的成本为c=25 000+200x+x2(元).
(1)要使平均成本最低,应生产多少件产品?
(2)若产品以每件500元售出,要使利润最大,应生产多少件产品?
[解析] (1)设平均成本为y元,则
y==+200+(x>0),
y′=′=-+.
令y′=0,得x1=1 000,x2=-1 000(舍去).
当在x=1 000附近左侧时,y′<0;
在x=1 000附近右侧时,y′>0;
故当x=1 000时,y取得极小值.
由于函数只有一个极小值点,那么函数在该点取得最小值,因此要使平均成本最低,应生产1 000件产品.
(2)利润函数为L=500x-(25 000+200x+)
=300x-25 000-.
∴L′=300-.
令L′=0,得x=6 000,当x在6 000附近左侧时,L′>0;当x在6 000附近右侧时,L′<0,故当x=6 000时,L取得极大值.
由于函数只有一个使L′=0的点,且函数在该点有极大值,那么函数在该点取得最大值.因此,要使利润最大,应生产6 000件产品.
18.已知圆柱的表面积为定值S,求当圆柱的容积V最大时圆柱的高h的值.
[分析] 将容积V表达为高h或底半径r的函数,运用导数求最值.由于表面积S=2πr2+2πrh,此式较易解出h,故将V的表达式中h消去可得V是r的函数.
[解析] 设圆柱的底面半径为r,高为h,则S圆柱底=2πr2,
S圆柱侧=2πrh,∴圆柱的表面积S=2πr2+2πrh.
∴h=,
又圆柱的体积V=πr2h=(S-2πr2)=,V′=,
令V′=0得S=6πr2,∴h=2r,
又r=,∴h=2=.
即当圆柱的容积V最大时,圆柱的高h为.