[考研类试卷]考研数学一(微分中值定理及其应用)模拟试卷4及答案与解析.doc
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1、考研数学一(微分中值定理及其应用)模拟试卷 4 及答案与解析一、选择题下列每题给出的四个选项中,只有一个选项符合题目要求。1 设函数 f(x)在 x=0 的某邻域内连续,且满足 =一 1,则 x=0(A)是 f(x)的驻点,且为极大值点(B)是 f(x)的驻点,且为极小值点(C)是 f(x)的驻点,但不是极值点(D)不是 f(x)的驻点1 设 f(x)分别满足如下两个条件中的任何一个:2 f(x)在 x=0 处三阶可导,且(A)f(0)不是 f(x)的极值,(0,f(0)不是曲线 y=f(x)的拐点(B) f(0)是 f(x)的极小值(C) (0,f(0)是曲线 y=f(x)的拐点(D)f(0
2、)是 f(x)的极大值3 f(x)在 x=0 邻域二阶可导,f(0)=0,且 一 xf(x)=ex 一 1,则下列说法正确的是(A)f(0)不是 f(x)的极值,(0,f(0)不是曲线 y=f(x)的拐点(B) f(0)是 f(x)的极小值(C) (0,f(0)是曲线 y=f(x)的拐点(D)f(0)是 f(x)的极大值二、解答题解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤。4 证明函数恒等式 arctanx= x(一 1,1)5 设函数 f(x),g(x) 在 x=x0 有连续的二阶导数且 f(x0)=g(x0),f(x 0)=g(x0),f“(x 0)=g“(x0)0,说明这一事实的几何意义6
3、设 f(x)在(a ,b)内可导,证明: ,x 0(a,b)且 xx0 时,f(x) 在(a ,b)单调减少的充要条件是 f(x 0)+f(x0)(x 一 x0)f(x) (*)7 求函数 的单调区间、极值点及其图形的凹凸区间与拐点8 求曲线 的渐近线方程9 在椭圆 内嵌入有最大面积的四边平行于椭圆轴的矩形,求该矩形最大面积10 在半径为 a 的半球外作一外切圆锥体,要使圆锥体体积最小,问高度及底半径应是多少?11 设函数 f(x)在区间0, a上单调增加并有连续的导数,且 f(0)=0,f(a)=b,求证: 0af(x)dx+0bg(x)dx=ab, 其中 g(x)是 f(x)的反函数12
4、设 f(x)在0,+)上连续,在(0,+)内可导且满足 f(0)=0,f(x)0,f(x)f(x)( 0),求证: f(x)013 设 f(x)在(a,b)四次可导, (a,b)使得 f”(x0)=f”(x0)=0,又设 f(4)(x)0(x(a,b) ,求证 f(x)在(a,b)为凹函数14 设 y=y(x)是由方程 2y3 一 2y2+2xy 一 x2=1 确定的,求 y=y(x)的驻点,并判定其驻点是否是极值点?15 求函数 y= (x(0,+)的单调区间与极值点,凹凸区间与拐点及渐近线16 设 a0,求 f(x)= 的最值17 求函数 f(x)= (2 一 t)e-tdt 的最值18
5、在椭圆 的第一象限部分上求一点 P,使该点处的切线,椭圆及两坐标轴所围图形的面积为最小19 证明:当 x1 时20 当 x0,证明 0x(t 一 t2)sin2ntdt ,其中 n 为自然数21 求证:当 x0 时不等式(1+x)ln 2(1+x)x 2 成立22 设 f(x)在0,+)可导,且 f(0)=0若 f(x)-f(x), (0,+),求证:f(x)0,x(0,+)23 求证:x0,1时, xp+(1 一 x)p1,p1; 1x p+(1 一 x)p 0p124 设 f(x)在0,1上连续,在 (0,1)内可导,且|f(x)|1,又 f(0)=f(1),证明:对于x1,x 20,1,
6、有|f(x 1)-f(x2)|25 设 f(x)在0,1连续,在 (0,1)可导,f(0)=0,0f(x)1(x(0,1),求证: 01f(x)dx2 01f3(x)dx26 设 f(x)在(a,b)二阶可导, x1,x 2(a,b),x 1x2, (0,1),则(I)若 f”(x)0( (a,b) ,有 ftx1+(1 一 t)x2tf(x 1)+(1 一 t)f(x2), (46)()若 f”(x)0( (a,b) ,有 ftx 1+(1 一t)x2tf(x 1)+(1 一 t)f(x2), (47)27 设 f(x)在a,b上可导,且 f+(a)与 f-(b)反号,证明:存在 (a,b)
7、使得 f()=028 设 f(x)在a,b上可导,且 f+(a)0,f -(b)0,f(a)f(b),求证:f(x) 在(a ,b)至少有两个零点29 设 f(x)在(a,b)内可导,且 求证:存在 (a,b)使得f()=030 设 f(x)在0,1三阶可导,且 f(0)=f(1)=0设 F(x)=x2f(x),求证:在(0,1)内存在 c,使得 F“(c)=031 设 a,b, c 为实数,求证:曲线 y=ex 与 y=ax2+bx+c 的交点不超过三个32 设 f(x)= (akcoskx+bksinkx),其中 ak,b k(k=1,2,n)为常数证明:(I)f(x)在0,2)必有两个相
8、异的零点; ()f (m)(x)在0,2)也必有两个相异的零点33 设 f(x)在0,1上连续,且满足 01f(x)dx=0, 01xf(x)dx=0,求证:f(x) 在(0,1)内至少存在两个零点34 设 f(x)在x 1,x 2可导, 0x 1x 2,证明: (x1,x 2)使得35 设 f(x)在0,1二阶可导,且 f(0)=f(1)=0,试证: (0,1)使得36 设 f(x)在(a,b)内可导,且 (a,b)使得 f(x)= 又f(x0)0(x0), (如图 412) ,求证:f(x)在(a ,b)恰有两个零点37 设 f(x)在a,b连续,在(a,b) 可导,又 ba0,求证: (
9、a,b)使得考研数学一(微分中值定理及其应用)模拟试卷 4 答案与解析一、选择题下列每题给出的四个选项中,只有一个选项符合题目要求。1 【正确答案】 C【试题解析】 本题应先从 x=0 是否为驻点入手,即求 f(0)是否为 0;若是,再判断是否为极值点 从而 f(0)=0,f(0)=一 10=0 可知 x=0 是 f(x)的驻点再由极限的局部保号性还知,在 x=0 的某去心邻域内 由于 1一 cosx0,故在此邻域内,当 x0 时 f(x)0=f(0),而当 x0 时 f(x)0=f(0),可见 x=0 不是极值点,故选(C)【知识模块】 微分中值定理及其应用【知识模块】 微分中值定理及其应用
10、2 【正确答案】 C【知识模块】 微分中值定理及其应用3 【正确答案】 B【知识模块】 微分中值定理及其应用二、解答题解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤。4 【正确答案】 令 f(x)=arctanx, ,要证 f(x)=g(x)当 x(一1,1)时成立,只需证明:1 f(x),g(x) 在(一 1,1)可导且当 x(一 1,1)时 f(x)=g(x);2。 (一 1,1)使得 f(x0)=g(x0) 由初等函数的性质知 f(x)与 g(x)都在(一1,1)内可导,计算可得即当 x(一1,1)时 f(x)=g(x)又 f(0)=g(0)=0,因此当 x(一 1,1)时 f(x)=g(x),
11、即恒等式成立【知识模块】 微分中值定理及其应用5 【正确答案】 曲线 y=f(x),y=g(x) 在公共点 M0(x0,f(x 0)即(x 0,g(x 0)处相切,在点 M0 的某邻域有相同的凹凸性因 f”(x),g“(x)在 x0 处连续,f”(x 0)=g”(x0)0(或0) 的某邻域(x 0,x 0+),当 x(x0 一 ,x 0+)时 f“(x)0,g”(x)0(或f”(x)0,g”(x)0) 又由曲率计算公式知,这两条曲线在点 M0 处有相同的曲率【知识模块】 微分中值定理及其应用6 【正确答案】 充分性:设(*)成立, x1,x 2(a, b)且 x1x 2 f(x2)f(x 1)
12、+f(x1)(x2一 x1), f(x1)f(x 2)+f(x2)(x1 一 x2) 两式相加 f(x 1)一 f(x2)(x2 一 x1)0 f(x 1)f(x2),即 f(x)在(a,b)单调减少 必要性:设 f(x)在(a,b)单调减少对于(a,b)且 xx0,由微分中值定理得 f(x)一f(x 0)+f(x0)(x 一 x0)=f()一 f(x0)(x 一 x0)0,其中 在 x 与 x0 之间,即(*)成立【知识模块】 微分中值定理及其应用7 【正确答案】 (I)定义域 x1,间断点 z=1,零点 x=0,且是奇函数()求 y,y”和它们的零点 由 y=0 得驻点 x=0,由 y”=
13、0 得 x=0,由这些点及间断点 x=1 把函数的定义域按自然顺序分成由此可列出函数如下分段变化表,并标明每个区间上函数的单调性、凹凸性及相应的极值点与拐点【知识模块】 微分中值定理及其应用8 【正确答案】 只有间断点 x=0,因 ,故有垂直渐近线 x=0又因此,x+时有斜渐近线 y=x最后, =0+lnl=0,于是x-时有水平渐近线 y=0【知识模块】 微分中值定理及其应用9 【正确答案】 设椭圆内接矩形在第一象限中的顶点为 M(x,y),则矩形的面积为下面求 S(x)在0,a 上的最大值先求 S(x): 令 S(x)=0 解得所以 S(x)在0,a 的最大值即内接矩形最大面积为 2ab【知
14、识模块】 微分中值定理及其应用10 【正确答案】 设外切圆锥体的底半径为 r,高为 h见图 48,记ABO=,则于是圆锥体体积为 求 V(r)的最小值点等价于求 f(r)= 的最小值点由于因此,当时圆锥体体积最小【知识模块】 微分中值定理及其应用11 【正确答案】 令 F(a)=0af(x)dx+0f(a)g(x)dx-af(a),对 a 求导得 F(a)=f(a)+gf(a)f(a)一 af(a)一 f(a), 由题设 g(x)是 f(x)的反函数知 gf(a)=a,故 F(a)=0,从而 F(a)为常数又 F(0)=0,故 F(a)=0,即原等式成立【知识模块】 微分中值定理及其应用12
15、【正确答案】 由 f(x)-f(x)0, 得 e -xf(x)一 f(x)=e-xf(x)0又 f(x)e -x|x=0=0, 则 f(x)e -xf(x)e-x|x=0=0进而 f(x)0(x 0,+),因此 f(x)0( 0,+)【知识模块】 微分中值定理及其应用13 【正确答案】 由 f(4)(x)0(x(a ,b),知 f”(x)在(a,b)单调上升又因 f“(x0)=0,故 从而 f”(x)在x 0,b)单调上升,在(a,x 0单调下降又 f”(x0)=0,故 f”(x)0(x(a ,b),xx 0),因此 f(x)在(a ,b)为凹函数【知识模块】 微分中值定理及其应用14 【正确
16、答案】 (I)先用隐函数求导法求出 y(x)将方程两边对 x 求导得 6y 2y一4yy+2xy+2y 一 2x=0,整理得 ()由 y(x)=0 及原方程确定驻点由 y(x)=0 得 y=x 代入原方程得 2x 3 一 2x2+2xx 一 x2=1, 即 x 3 一 x2+x3 一1=0, (x1)(2x2+x+1)=0仅有根 x=1当 y=x=1 时,3y 2 一 2y+x0因此求得驻点 x=1 ()判定驻点是否是极值点将 式化为(3y 2 一 2y+x)y=xy 将式两边对 x 在 x=1 求导,注意 y(1)=0,y(1)=1,得故 x=1 是隐函数 y(x)的极小值点【知识模块】 微
17、分中值定理及其应用15 【正确答案】 函数 在定义域(0,+)上处处连续,先求 y,y”和它们的零点及不存在的点因此得 单调减少区间是(0,1),单调增加区间是(1,+),x=1 是极小值点,凹区间是 是拐点最后求渐近线因在(0,+)连续,且 所以无垂直渐近线由于因此只有斜渐近线y=x【知识模块】 微分中值定理及其应用16 【正确答案】 f(x)在(一 ,+)上连续且可写成如下分段函数由此得 x(一,0)时 f(x)0,故 f(x)在(一,0单调增加;x(a ,+)时 f(x)0,故 f(x)在a,+)单调减少从而 f(x)在0,a上的最大值就是 f(x)在(一,+)上的最大值在(0,a) 上
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