由= +得M的坐标为(x,y), 由x0,y0满足C的方程,得点M的轨迹方程为:
+ =1 (x>1,y>2)
(Ⅱ)| |2= x2+y2, y2= =4+ ,
∴|
|2= x2-1++5≥4+5=9
且当x2-1= ,即x=>1时,上式取等号
故||的最小值为3
[研讨欣赏](2006湖北) 设x=3是函数f(x)=(x2+ax+b)e3-x(x∈R)的一个极值点.
(1)求a与b的关系式(用a表示b),并求f(x)的单调区间;
(2)设
>0,
=(
)
.若存在
使得|
|<1成立,求
的取值范围.
解:(1)
由f′(3)=0得![]()
所以![]()
![]()
令f′(x)=0得![]()
由于x=3是f(x)的极值点,故x1≠x2,即a≠-4
当
时,
,故f(x)在
上为减函数,在
上为减函数,在
上为增函数
当a>4时,x1>x2,故f (x)在(-∞,-a-1]上为减函数,在[-a-1,3]上为增函数,在[3,+∞)上为减函数.
(2)当a>0时,-a-1<0,故f(x)在[0,3]上为增函数,在[3,4]上为减函数,在[3,+∞)上为减函数
因此f(x)在[0,4]上的值域为![]()
而
在[0,4]上为增函数,所以值域为![]()
注意到
,
故由假设知
解得![]()
故
的取值范围是![]()
考查知识:函数、不等式和导数的应用知识,考查综合运用数学知识解决问题的能力.
[例1]证明:当x>0时,有![]()
证明:设f(x)=x-sinx,于是f(0)=0.
∵f/(x)=1-cosx(仅在x=2kπ(k∈Z)处f/(x)=0
∴当x>0时,f(x)单调递增,从而有f(x)>f(0)
即x-sinx>0, x>sinx(x>0)
为证不等式
,设
g(x)=sinx-x+
,则g(0)=0,
![]()
![]()
![]()
于是g/(x)>0,∴g(x)在x>0时递增,从而有g(x)>g(0)=0
即![]()
故当x>0时有![]()
提炼方法:证不等式的依据I:
(1) 若函数f(x)在x>a可导,且递增,则f(x)>f(a);
(2) 若函数f(x)在x>a可导,且递减,则f(x)《f(a);
关键在于构造恰当的函数,一般是左-右,右-左,左÷右等。
[例2]已知![]()
求证:函数f(x)图像上的点不可能在函数g(x)图像的上方。
证明:设F(x)=(2-x)ex-1,(x<2)
∵F/(x)=(1-x)ex-1,
当x<1时,F/(x)>0,当1<x<2时,F/(x)<0.
∴x=1时,F(x)有极大值,也就是最大值。
∴F(x)≤F(1)=1,又x<2,
∴![]()
∴函数f(x)图像上的点不可能在函数g(x)图像的上方。
提炼方法:证不等式的依据II:
(1)若函数f(x)在某一范围内有最小值m,则f(x)≥m.
(2)若函数f(x)在某一范围内有最大值M,则f(x)≤m.
[例3](2006全国Ⅰ)已知函数
(Ⅰ)设a>0,讨论y=f(x)的单调性;
(Ⅱ)若对任意x∈(0,1)恒有f(x)>1,求a的取值范围
解(Ⅰ)f(x)的定义域为(-∞,1)∪(1,+∞)。 对f(x)求导数得 f '(x)= e-ax
(ⅰ)当a=2时, f '(x)= e-2x, f '(x)在(-∞,0), (0,1)和(1,+ ∞)均大于0, 所以f(x)在(-∞,1), (1,+∞) 为增函数;
(ⅱ)当0<a<2时, f '(x)>0, f(x)在(-∞,1), (1,+∞)为增函数;
(ⅲ)当a>2时,
0<<1, 令f '(x)=0 ,解得x1=
-
, x2=
当x变化时, f '(x)和f(x)的变化情况如下表:
|
x |
(-∞, - |
(- |
( |
(1,+∞) |
|
f '(x) |
+ |
- |
+ |
+ |
|
f(x) |
↗ |
↘ |
↗ |
↗ |
f(x)在(-∞, -
),
(
,1),
(1,+∞)为增函数,
f(x)在(-
,
)为减函数。
(Ⅱ)(ⅰ)当0<a≤2时, 由(Ⅰ)知: 对任意x∈(0,1)恒有f(x)>f(0)=1
(ⅱ)当a>2时,
取x0=
∈(0,1),则由(Ⅰ)知 f(x0)<f(0)=1
(ⅲ)当a≤0时, 对任意x∈(0,1),恒有 >1且e-ax≥1,得
f(x)= e-ax≥ >1
综上当且仅当a∈(-∞,2]时,对任意x∈(0,1)恒有f(x)>1
。
特别提示:对于求单调区间、极值、最值问题,根据导数的零点把定义区间分开,列出表格,再分析各区间导数的符号,进而确定单调区间、极值最值,清楚直观不易出错。
[例4] (2006全国Ⅰ) 在平面直角坐标系
中,有一个以
和
为焦点、离心率为
的椭圆,设椭圆在第一象限的部分为曲线C,动点P在C上,C在点P处的切线与
轴的交点分别为A、B,且向量![]()
求:
(Ⅰ)点M的轨迹方程;
(Ⅱ)
的最小值。
解:
椭圆方程可写为: + =1 式中a>b>0
, 且 得a2=4,b2=1,所以曲线C的方程为: x2+ =1 (x>0,y>0)
y=2(0<x<1) y '=-
设P(x0,y0),因P在C上,有0<x0<1, y0=2, y '|x=x0= - ,得切线AB的方程为:
6.设f(x)=x3-3x+c,则
(x)=3x2-3=3(x2-1).
当x∈(0,1)时,
(x)<0恒成立.
∴f(x)在(0,1)上单调递减.
∴f(x)的图象与x轴最多有一个交点.
因此方程x3-3x+c=0在[0,1)上至多有一实根.
5. y′=-4x2+b,若y′值有正、有负,则b>0.答案:b>0
6.方程x3-3x+c=0在[0,1]上至多有_______个实数根.
简答:1-4.DBDC;
5.若函数y=-
x3+bx有三个单调区间,则b的取值范围是________.
4.(2006江西)对于
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)<2 f(1) B. f(0)+ f(2)≤2 f(1)
C. f(0)+ f(2)≥2 f(1) D. f(0)+ f(2)>2 f(1)
3.(2006湖北)若
的大小关系 ( )
A.
B.
C.
D.与x的取值有关
2.函数f(x)=sin(3x-
)在点(
,
)处的切线方程是 ( )
A.3x+2y+
-
=0, B.3x-2y+
-
=0
C.3x-2y-
-
=0, D.3x+2y-
-
=0
1.已知a>0,函数f(x)=x3-ax在[1,+∞)上是单调增函数,则a的最大值是
A.0 B.1 C.2 D.3
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