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5.1导数的概念及其意义
一、单选题
1.(2022高二上·岳阳期中)函数在处切线的斜率为( )
A.1 B.2 C.3 D.4
2.(2020高二下·武汉期中)①若直线 与曲线 有且只有一个公共点,则直线 一定是曲线 的切线;②若直线 与曲线 相切于点 ,且直线 与曲线 除点 外再没有其他的公共点,则在点 附近,直线 不可能穿过曲线 ; ③若 不存在,则曲线 在点 处就没有切线;④若曲线 在点 处有切线,则 必存在.
则以上论断正确的个数是( )
A.0个 B.1个 C.2个 D.3个
3.(2019高二下·集宁月考)函数 的图像在点 处的切线的倾斜角为( )
A. B. C. D.
4.(2019高二下·佛山月考)下列说法正确的是:( )
①设函数 可导,则 ;②过曲线 外一定点做该曲线的切线有且只有一条;③已知做匀加速运动的物体的运动方程是 米,则该物体在时刻 秒的瞬时速度是 米 秒;④一物体以速度 (米/秒)做直线运动,则它在 到 秒时间段内的位移为 米;⑤已知可导函数 ,对于任意 时, 是函数 在 上单调递增的充要条件.
A.①③ B.③④ C.②③⑤ D.③⑤
5.(2019高二下·南山期末)已知函数 的图象如图,设 是 的导函数,则( )
A. B.
C. D.
6.(2021高二下·孝感期中).函数在区间上的平均变化率为( )
A.2 B. C.3 D.
7.(2022高二下·湖北期中)函数的图像如图所示,下列数值排序正确的是( )
A.
B.
C.
D.
8.(2023高二下·简阳月考)若经过点P(2,8)作曲线 的切线,则切线方程为( )
A. B.
C. 或 D. 或
9.(2021高三上·荔湾月考)已知函数 , ,曲线 上总存在两点 , ,使得曲线在M,N两点处的切线互相平行,则 的取值范围为( )
A. B. C. D.
10.(2021高三上·福州月考)飞轮在制动后的 秒钟时间内转过的角的大小 (弧度)可由函数 来模拟,则飞轮在完全停止转动前2秒钟时间内的平均角速度(弧度/秒)为( )(注:瞬时角速度 ,平均角速度 )
A.1 B.1.5 C.2 D.2.5
11.(2023高二下·静安期末) 已知物体的位移(单位:m)与时间(单位:s)满足函数关系,则物体在时的瞬时速度为( )
A. B. C. D.
12.(2022·淮安模拟)已知函数在处的切线斜率为,则( )
A. B. C. D.
13.(2019·河南模拟)已知函数 的图象与直线 恰有三个公共点,这三个点的横坐标从小到大依次为 ,则 ( )
A.-2 B. C.0 D.1
14.(2022高二下·安康期末)已知直线与曲线相切,则实数a的值为( )
A. B.1 C.2 D.e
15.(2021高二下·黄山期末)若函数 在 处的切线的倾斜角为 ,则 的值为( )
A. B. C. D.
16.(2022·宜春模拟)已知函数是定义在R上的奇函数,且,则函数的图象在点处的切线的斜率为( )
A.-21 B.-27 C.-24 D.-25
17.(2019高二上·张家口期中)函数 在点 处的切线斜率为 ,则 的最小值是( )
A.10 B.9 C.8 D.
18.(2019高三上·安徽月考)已知函数 , ,当 时, 与 的图象可能是( )
A. B.
C. D.
19.(2023高三上·江汉开学考)若函数在点(1,f(1))处的切线的斜率为1,则的最小值为( )
A. B. C. D.
20.(2020高三上·沈阳期中)已知曲线 ,P为曲线C上任意一点,设曲线C在点P处的切线的倾斜角为α,则α的取值范围是( )
A. B. C. D.
二、填空题
21.(2019高二下·临海期中)已知函数 ,则函数 在点 处切线的斜率的最小值是 .
22.(2019高三上·德州期中)函数 在点 处的切线方程为 .
23.(2019高二下·湖北期中)设曲线 在点(1,1)处的切线与x轴的交点的横坐标为 ,令 ,则 的值为 .
24.(2019高二下·鹤岗月考)已知函数 .若曲线 在点 处的切线方程为y=x,则a+b= .
25.(2020·东莞模拟)已知 在 的切线方程为 ,则 .
26.(2019高三上·荆门月考)已知定义在 上的奇函数 满足当 时, ,则曲线 在点 处的切线斜率为 .
27.(2023高二下·静安期末) 过点的直线与圆相切,则直线的斜率为 .
28.(2021高二下·房山期中)设某质点的位移xm与时间ts的关系是,则质点在第3s时的瞬时速度等于 .
29.(2022高二下·广东月考)函数的图象在点处的切线斜率为 .
30.(2022·福州模拟)某地在20年间经济高质量增长,GDP的值(单位,亿元)与时间(单位:年)之间的关系为,其中为时的值.假定,那么在时,GDP增长的速度大约是 .(单位:亿元/年,精确到0.01亿元/年)注:,当取很小的正数时,
答案解析部分
1.【答案】B
【解析】【解答】因为函数,
则,
所以,也即函数在处切线的斜率,
故答案为:B.
【分析】求出函数的导数,计算,即可得解.
2.【答案】B
【解析】【解答】对于①中,根据函数在点A处的切线定义:在曲线的某点A附近取点B,并使B沿曲线不断接近A,这样直线AB的极限位置就是曲线在点A的切线. 直线 与曲线 有且只有一个公共点,但直线 不是切线.注:曲线的切线与曲线的公共点不一定只有一个,例 是正弦曲线 的切线,但切线 与曲线 有无数多个公共点,所以不正确;
对于②中,根据导数的定义:
⑴导数: ,
⑵左导数: ,
⑶右导数: ,
函数 在点 处可导当且仅当函数 在点 处的左导数和右导数都存在,且相等. 例如三次函数 在 处的切线 ,所以不正确;
对于③中,切线与导数的关系:
⑴函数 在 处可导,则函数 在 处切线一定存在,切线方程为
⑵函数 在 处不可导,函数 在 处切线可能存在,可能不存在,所以不正确;
对于④中,根据导数的几何意义,可得曲线 在点 处有切线,则 必存在,所以是正确的.
故答案为:B.
【分析】根据导数的定义,瞬时变化率的概念,以及导数的几何意义,逐项判定,即可求解.
3.【答案】C
【解析】【解答】 ,
由导数的几何意义可知,切线的斜率 ,
设切线的倾斜角为 ,即 ,所以 .
故答案为:C.
【分析】求导数,根据导数的几何意义,求出导函数的值,得到切线的斜率,即可求出切线的倾斜角.
4.【答案】B
【解析】【解答】对于选项①,设函数 则 ,故①错.
对于选项②,过曲线 外一定点做该曲线的切线可以有多条,故②错.
对于选项③,已知做匀速运动的物体的运动方程为 ,则 ,所以 ,故③正确.
对于选项④,一物体以速度 做直线运动,则它在 到 时间段内的位移为 ,故④正确.
对于选项⑤,已知可导函数 ,对于任意 时, 是函数 在 上单调递增的充分不必要条件,例如 ,故⑤错.
故答案为:B.
【分析】利用导数的几何意义,分别研究计算各选项,即可判断得到正确的结论.
5.【答案】D
【解析】【解答】根据题意,由导数的几何意义:
表示函数在 处切线的斜率,
表示函数在 处切线的斜率,
,为点 和点 连线的斜率,
结合图象可得: ,
故答案为:D.
【分析】由题意,分析 、 、 所表示的几何意义,结合图形分析可得答案.
6.【答案】C
【解析】【解答】解:根据题意,函数 ,
则 , ,即 ,
则函数 在区间 上的平均变化率 ;
故答案为:C.
【分析】 根据题意,由函数的解析式结合平均变化率的计算公式,计算可得答案.
7.【答案】B
【解析】【解答】由图可知,在x=1和x=2在f(x)的增区间内,故,且在x=1处切线斜率大于在x=2处切线斜率,即;
x=3和x=4在f(x)的减区间内,故,且在x=3出切线斜率比在x=4处切线斜率大,即;
综上,.
故答案为:B.
【分析】根据函数图象的增减性判断四个导数值的正负,根据在四个点的函数图象切线斜率判断导数值的大小.
8.【答案】D
【解析】【解答】解:①易知P点在曲线上,当P点为切点时,y=3x2,k=12,12x-y-16=0 .
②当P点不是切点时,设切点为A(x0,y0) ,由定义可求得切线的斜率为 .
∵A在曲线上,
∴,
∴,
∴,
∴ ,
解得x0=-1或x0=2(舍去),
∴ y0=-1,k=3,
此时切线方程为y+1=3(x+1),
即3x-y+2=0 .
故经过点P的曲线的切线有两条,方程为12x-y-16=0或3x-y+2=0 .
故选:D
【分析】因为P点在曲线上,所以需要分两种情况讨论,P点为切点和P点不为切点,分别根据导数的几何意义求解切线方程即可.
9.【答案】A
【解析】【解答】解:函数 ,导数 .
由题意可得 , ,且 .
即有 ,
化为 ,
而 ,
,
化为 对 , 都成立,
令 ,在 , 单调递增,
,当且仅当 取得等号,
,
,即 的取值范围是 .
故答案为:A.
【分析】 求得f (x )的导数,可得切线的斜率,由两直线平行的条件:斜率相等,结合基本不等式和对勾函数的单调性,可得所求范围.
10.【答案】A
【解析】【解答】解:根据题意,函数 ,则 ,
若 ,即 ,解可得 ,
飞轮停止转动时,瞬时角速度为0,则6秒时,飞轮完全停止转动,
此时 ,
则飞轮在完全停止转动前2秒钟时间内的平均角速度 ,
故答案为:A.
【分析】 根据题意,求出φ(t)的导数,计算φ' (t)= 0的t的值,即可得飞轮停止转动的时刻,由平均变化率公式计算可得答案.
11.【答案】A
【解析】【解答】 ∵,
∴
∴物体在时的瞬时速度为,
故选:A.
【分析】求出导数,把 代入求导jike.
12.【答案】D
【解析】【解答】由题意得,则,
,而,故,
,
故答案为:D
【分析】求出原函数的导函数,得到函数在 处的导数值,由已知可得,求出的值,再由可求出答案.
13.【答案】B
【解析】【解答】由题意得直线过定点 ,且斜率k>0,由对称性可知,直线与三角函数图象切于另外两个点,所以 , ,则切线方程过点 ,所以 ,
而 = 。
故答案为:B.
【分析】求导数,结合导数的几何意义,求出切线斜率,得到切线方程,即可求出相应式子的值.
14.【答案】B
【解析】【解答】设切点坐标为,所以①,②,③,
由①②③可知,,.
故答案为:B
【分析】 先设出切点坐标,根据导数的几何意义求出在切点处的导数,再根据切点既在曲线 的图象上又在直线 上,从而求出切点横坐标,即可求出a的值.
15.【答案】B
【解析】【解答】依题意, , 所以 ,所以 ,
所以 。
故答案为:B.
【分析】利用已知条件结合求导的方法求出函数在切点处的切线的斜率,再利用直线的斜率与倾斜角的关系式,从而求出直线的倾斜角,再利用诱导公式求出 的值 。
16.【答案】A
【解析】【解答】是奇函数,
恒成立,所以,
,,
所以,,即,
.
故答案为:A.
【分析】利用函数的奇偶性求解函数的解析式,求出函数的导数,然后求解切线的斜率.
17.【答案】B
【解析】【解答】对函数求导可得, 根据导数的几何意义, ,即
= =( )· )= +5≥2 +5=4+5=9,当且仅当 即 时,取等号.所以 的最小值是9.
故答案为:B.
【分析】本题主要考查导数的几何意义,求分式的最值结合了重要不等式,“1”的巧用,注意取等条件
18.【答案】D
【解析】【解答】由题意得,函数 , 均为偶函数,故排除A选项;
当 时, , ,
当 时, ,
∴ 与 的图象在 上有一个交点,
故选:D
【分析】根据函数 、 的性质,利用排除法即可得出选项.
19.【答案】A
【解析】【解答】由已知,所以,
,当且仅当时等号成立.
故答案为:A.
【分析】由导数几何意义得,然后由基本不等式求得 的最小值 .
20.【答案】D
【解析】【解答】解:由题意可知, ,
曲线C在点 处的切线斜率为 ,
当且仅当 ,即 ,即 时,等号成立,
∴ ,即 ,∴ ,
故答案为:D.
【分析】利用求导的方法求出曲线C在点 处的切线斜率,再利用均值不等式变形求最值的方法,从而求出曲线C在点 处的切线斜率的取值范围,再利用直线的斜率与直线的倾斜角的关系式,从而求出直线的倾斜角的取值范围。
21.【答案】2
【解析】【解答】因为 ,
所以 .
又因为 , ,
所以 ,
所以斜率的最小值是2.
故答案是:2.
【分析】根据已知条件得到 的导函数,根据限制性条件 , 和基本不等式即可进行解答.
22.【答案】
【解析】【解答】∵ ,∴ ,又 ,
∴切线方程为 ,即 .
故答案为: .
【分析】求出导函数 ,即切线斜率,然后可得切线方程.
23.【答案】-2
【解析】【解答】由于y′ =n+1,∴曲线在点(1,1)处的切线为y-1=(n+1)(x-1),令y=0,得x=xn= ,∴an=lg ,∴原式=lg +lg +…+lg =lg =lg =-2.
答案:-2
【分析】求导数,根据导数的几何意义,求出切线方程,结合直线方程,求出an,根据对数的运算法则,即可求出相应式子的值.
24.【答案】3
【解析】【解答】由题意,函数 ,得 ,
曲线y=f(x)在点(0,f(0))处的切线方程为y=x,即f'(0)=1,f(0)=0,
即b-1=1,-1+a=0,解得a=1,b=2,所以a+b=3.
【分析】求导数,根据导数的几何意义,求出切线的斜率,结合切线方程,即可得到a+b的值.
25.【答案】2
【解析】【解答】由题意得 ,
∴ ,
∴ .
故答案为:2
【分析】先求出 ,由 列方程求解 即可.
26.【答案】4
【解析】【解答】当 时, ,由于函数 为奇函数,
当 时, ,则 ,
此时, , .
因此,曲线 在点 处的切线斜率为 .
故答案为4.
【分析】利用奇函数的定义求出函数 在 上的解析式,然后利用导数可求出 的值,即为所求结果.
27.【答案】或0
【解析】【解答】根据 可得,
,圆心,半径为1,
设直线的斜率为k,则,
,
直线l到圆心的距离为,
解得或,
故答案为:或0.
【分析】设直线的斜率为k,则,根据距离公式求出斜率.
28.【答案】10
【解析】【解答】解: ,
,
则 时, ,
故质点在第3s时的瞬时速度为 ,
故答案为:10.
【分析】求出 的导函数,计算t=3时, 的值即可.
29.【答案】4
【解析】【解答】因为,
,
所以,
故答案为:4.
【分析】求出导函数,令x=,即可求解。
30.【答案】0.52
【解析】【解答】由题可知,
所以,
所以,
即GDP增长的速度大约是0.52..
故答案为:0.52.
【分析】由题可得GDP增长的速度为,进而即得.
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