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2014电大《高等数学基础》期末复习资料(例题附答案7)

2014电大《高等数学基础》期末复习资料(例题附答案7)
高 等 数 学 基 础 学 习 辅 导(7)
导数的应用例题讲解(二)
(一)计算题
1.
解:
2. x
x x 2tan )
3sin 1ln(lim
0+→
解:x
x x 2tan )3sin 1ln(lim 0+→=x x x
x 22sec 3sin 13cos 3lim 20+→ =2
3
2cos )3sin 1(23cos 3lim
20=⋅+→x x x x
3.
解:
4. x x e x x 2sin 1
cos lim 0-→
解: x
x e x x 2sin 1cos lim 0-→
=x
x e x e x x x 22cos sin cos lim 0-→=21 5. 求函数)1ln(x x y +-=的单调区间。

解:函数)1ln(x x y +-=的定义区间为),1(+∞-, 由于 x
x
x y +=+-
='1111 令0='y ,解得0=x ,这样可以将定义区间分成)0,1(-和),0(+∞两个区间来讨论。

当01<<-x 时,0<'y ;当+∞<<x 0是,0>'y 。

由此得出,函数)1ln(x x y +-=在)0,1(-内单调减少,在),0(+∞内单调增加。

6. 求y =x -ln(1+x )的单调区间 解: y 的定义域为(-1,+∞)

,得驻点:x =0。

列表如下:
即 单调减少区间为(-1,0),单调增加区间为(0,+∞)。

7. 求y=x2e-x的极值
解:函数y的定义域是(-∞,+∞)
,得驻点:x1=0,x2=2。

列表如下:

即极小值为:y(0)=0,极大值为:y(2)=4e-2 8. 求曲线y=2x3+3x2-12x+1的凹凸区间及拐点解:函数y的定义域是(-∞,+∞)
令。

列表如下:
即凹区间为:,凸区间为:
拐点为:
9. 求曲线1
)(2+=
=x x
x f y 的单调区间、极值点、凹凸区间和拐点。

解: 令0)
1(12
22
=+-='x x y ,驻点为1±=x 单调区间分为 )1,(--∞,)1,1(-,),1(+∞
)1,(--∞∈x ,0<'y ,)(x f 单调减少 )1,1(-∈x ,0>'y ,)(x f 单调增加 ),1(+∞∈x ,0<'y ,)(x f 单调减少 1
)(2+=
=x x
x f y 单调增加区间是)1,1(-, 单调减少区间是),1(),1,(+∞--∞
极大值点是1=x ,极小值点是1-=x
0)1()3(23
22=+-=''x x x y 令,解得01=x ,33,2±=x
凹凸区间分为 )3,(--∞,)0,3(-,)3,0(,),3(+∞
)3,(--∞∈x ,0"<y ,)(x f 是凸的 )0,3(-∈x , 0">y ,)(x f 是凹的 )3,0(∈x , 0"<y ,)(x f 是凸的
),3(+∞∈x , 0">y ,)(x f 是凹的
则1
)(2
+=
=x x
x f y 的凹区间是),3(),0,3(+∞-, 凸区间是)3,0(),3,(--∞
拐点是)0,3(),0,0(),0,3(-。

(二)、应用题
1. 求曲线y x 2=上的点,使其到点A (,)30的距离最短.
解: 曲线y x 2=上的点到点A (,)30的距离公式为
22)3(y x d +-=
d 与2d 在同一点取到最大值,为计算方便求2d 的最大值点,
将y x 2=代入得 x x d +-=22)3( 求导得 1)3(2)(2+-='x d 令0)(2='d 得25=
x .并由此解出2
10±=y , 由于该问题确实有最小值 曲线y x 2=上的点)2
10
,
25(和点)210,25(-
到点A (,)30的距离最短.
2. 试在椭圆
上求一点P ,使它与定点(1,0)的距离最短。

解: 设该点为P(x ,y ),则它满足椭圆方程,有
它与定点(1,0)的距离平方为:
S =d 2=(x -1)2+y 2=

,此时,
由于该问题确实有最小值,故所求P 点为
3. 欲做一个底为正方形,容积为108立方米的长方体开口容器,怎样做法所用材料最省?
解:设底边边长为x ,高为h ,所用材料为y
且 22
108
,108x
h h x == xh x y 42+= 22
224321084x
x x x
x +=+= 2
3243224322x
x x x y -=-+=' 令0='y 得60)216(23=⇒=-x x ,
且因为0,6;0,6<'<>'>y x y x ,所以108,6==y x 是极小值值也是最小值.此时3=h 。

于是以6米为底边长,3米为高做长方体容器用料最省。

4. 要造一个容积为V 的圆柱形容器(无盖),问底半径和高分别为多少时,所用材料最省?
解:设圆柱形容器的底半径和高分别为r 、h ,
则有 V =πr 2h 或
所用材料就是其表面积(即侧面积和底面积),为

由于该问题确有最小值,故当底半径和高都为
时,所用材料最省。

5. 要建造一个容积为V 的有盖圆柱形仓库,问其高和底半径为多少时用料最省?
解:设圆柱形容器的底半径和高分别为r 、h ,
则有 V =πr 2h 或
所用材料就是其表面积(即侧面积和上、下底面积),为

由于实际问题确有最小值,故当底半径和高分别为
时,所用材料最省。

6. 在半径为R 的半球内作一内接圆柱体,求其体积最大时的底面半径和高。

解: 设圆柱体的底面半径为x ,则其高为22x R -, 于是圆柱体体积为222x R x V -=π 求导得 2
2
222
2
3
2
2
)
32(2x
R x R x x
R x x R x V x --=
--
-='πππ
令0='x V ,得驻点R x x 3
2,0±
== 根据实际意义知R x x 3
2
,0-
==应舍去, 故取R x 32=。

因R x 3
2>时,0>'x V ; R x 32<
时,0<'x V ,故R x 3
2=是V 的极大值点,从而也是V 的最大值点。

故体积最大时,底面半径和高分别是
R 3
2
和R 31。

7. 圆柱体上底的中心到下底的边沿的距离为l ,问当底半径与高分别为多少时,圆柱体的体积最大?
解: 如图所示,圆柱体高h 与底半径r 满足
2
22l r h =+
圆柱体的体积公式为h r V 2
π=
将222h l r -=代入得 h h l V )(2
2-=π
求导得
)3())(2(22222h l h l h V -=-+-='ππ
令0='V 得l h 33=
,并由此解出l r 3
6=. 由于实际问题确有最小值 则当底半径l r 36=,高l h 3
3=时,圆柱体的体积最大. (三)、证明题: 1. 证明不等式
)0()1ln(1><+<+x x x x
x
证明: 设函数)1ln()(u u f +=,则有u
u f +='11)(,并且对任意0>x ,函数)(u f 在区间],0[x 上应用拉格朗日中值定理,
得到 )0)(()0()(-'=-x c f f x f 其中x c <<0,即c
x x +=+1)1ln( 又由于x c +<+<111,有 x x x
+<+<1)
1ln(1
同时除以x 得 x
x x x +<+<1)ln(11 即
x x x
x
<+<+)1ln(1 成立.
2. 当1>x 时,证明不等式 e e x x
>
证 设函数x x f ln )(=,因为)(x f 在),0(+∞上连续可导,所以)(x f 在],1[x 上满足拉格朗日中值定理条件,有公式可得
)1)(()1()(-'=-x c f f x f 其中x c <<1,
即 )1(1
1ln ln -=
-x c
x 又由于1>c ,有
11
<c
故有 1ln -<x x
两边同时取以e 为底的指数,有1ln e e
-<x x
即 e
e x
x <
所以当1>x 时,有不等式 e e x x
> 成立.。

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