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题型:简答题
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简答题

已知函数f(x)=x2-alnx,a∈R.

(1)若a=2,求函数f(x)的极小值;

(2)讨论函数f(x)的单调性;

(3)若方程f(x)=0在区间[,e]上有且只有一个解,求实数a的取值范围.

正确答案

解:(1)a=2时,f(x)=x2-2lnx,x>0,

∴f′(x)=

令f′(x)>0,解得:x>1,x<-1(舍),

令f′(x)<0,解得:0<x<1,

∴f(x)在(0,1)递减,在(1,+∞)递增,

∴x=1时,f(x)取到极小值f(1)=1,

(2)∵f′(x)=,x>0,

①a≤0时,f′(x)>0,f(x)在(0,+∞)递增,

②a>0时,

令f′(x)>0,解得:x>,x<-(舍),

令f′(x)<0,解得:0<x<

∴f(x)在(0,)递减,在(,+∞)递增;

综上:a≤0时,f(x)在(0,+∞)递增

a>0时,f(x)在(0,)递减,在(,+∞)递增;

(3)由题意得:方程a=在区间[,e]上有且只有一个解,

令g(x)=,则g′(x)=

令g′(x)=0,解得:x=

∴g(x)在()上递减,在(,e)递增,

又g()=<g(e)=e2

∴方程a=在区间[,e]上有且只有一个解时,

<a≤e2,或a=2e,

∴实数a的取值范围时:{a|<a≤e2或a=2e}.

解析

解:(1)a=2时,f(x)=x2-2lnx,x>0,

∴f′(x)=

令f′(x)>0,解得:x>1,x<-1(舍),

令f′(x)<0,解得:0<x<1,

∴f(x)在(0,1)递减,在(1,+∞)递增,

∴x=1时,f(x)取到极小值f(1)=1,

(2)∵f′(x)=,x>0,

①a≤0时,f′(x)>0,f(x)在(0,+∞)递增,

②a>0时,

令f′(x)>0,解得:x>,x<-(舍),

令f′(x)<0,解得:0<x<

∴f(x)在(0,)递减,在(,+∞)递增;

综上:a≤0时,f(x)在(0,+∞)递增

a>0时,f(x)在(0,)递减,在(,+∞)递增;

(3)由题意得:方程a=在区间[,e]上有且只有一个解,

令g(x)=,则g′(x)=

令g′(x)=0,解得:x=

∴g(x)在()上递减,在(,e)递增,

又g()=<g(e)=e2

∴方程a=在区间[,e]上有且只有一个解时,

<a≤e2,或a=2e,

∴实数a的取值范围时:{a|<a≤e2或a=2e}.

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题型: 单选题
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单选题

已知f(x)的导数f′(x),且x1<x2,对x∈R时,xf′(x)>-f(x),则下列不等式正确的是(  )

Ax1f(x1)>x2f(x2

Bx1f(x1)<x2f(x2

Cx1f(x2)>x2f(x1

Dx1f(x2)><x2f(x1

正确答案

B

解析

解:由xf′(x)>-f(x),得xf′(x)+f(x)>0,

构造函数g(x)=xf(x),

则g′(x)=xf′(x)+f(x)>0,

故函数g(x)在定义域上为增函数,

∵x1<x2

∴g(x1)<g(x2),

即x1f(x1)<x2f(x2),

故选:A.

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题型:简答题
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简答题

已知函数f(x)=(a+)en,a,b为常数,a≠0.

(Ⅰ)若a=2,b=1,求函数f(x)在(0,+∞)上的单调区间;

(Ⅱ)若a>0,b>0,求函数f(x)在区间[1,2]的最小值;

(Ⅲ)若a=1,b=-2时,不等式f(x)≤lnx•en恒成立,判断代数式[(n+1)!]2与(n+1)en-2(n∈N*)的大小.

正确答案

解:(Ⅰ)f′(x)=(a+ex=(ax2+bx-b)…1分

当a=2,b=1时,f′(x)=(2x2+x-1)=(x+1)(2x-1)…2分

令f′(x)=0,得x=或x=-1(舍去)…3分

因为,所以当x∈(0,)时,f′(x)<0,

f(x)是减函数…4分

当x∈(时,f′(x)>0,f(x)是增函数.

所以函数f(x)的单调递减区间为(0,);

单调递增区间为()…5分

(Ⅱ)令g(x)=ax2+bx-b.

因为a>0,b>0,所以二次函数g(x)的图象开口向上,

对称轴x=-,且g(1)=a>0,…7分

所以g(x)>0对一切x∈[1,2]恒成立,

又因为>0,所以f′(x)>0对一切x∈[1,2]恒成立,…8分

所以f(x)在x∈[1,2]上为增函数,

故f(x)min=f(1)=(a+b)e…10分

(Ⅲ)若a=1,b=-2时,不等式f(x)≤lnx•ex恒成立,

化简得:(1-ex≤lnx•ex,即lnx≥1-恒成立,…11分

令x=n(n+1),则ln[n(n+1)]>1-

∴ln(1×2)>1-,ln(2×3)>1-,ln(3×4)>1-,…,

ln[n(n+1)]>1-,…12分

叠加得ln[1×22×32×…×n2(n+1)]>n-2[+]

=n-2(1-)>n-2.

则1×22×32×…×n2(n+1)>en-2

所以[(n+1)!]2>(n+1)•en-2(n∈N*)…14分

解析

解:(Ⅰ)f′(x)=(a+ex=(ax2+bx-b)…1分

当a=2,b=1时,f′(x)=(2x2+x-1)=(x+1)(2x-1)…2分

令f′(x)=0,得x=或x=-1(舍去)…3分

因为,所以当x∈(0,)时,f′(x)<0,

f(x)是减函数…4分

当x∈(时,f′(x)>0,f(x)是增函数.

所以函数f(x)的单调递减区间为(0,);

单调递增区间为()…5分

(Ⅱ)令g(x)=ax2+bx-b.

因为a>0,b>0,所以二次函数g(x)的图象开口向上,

对称轴x=-,且g(1)=a>0,…7分

所以g(x)>0对一切x∈[1,2]恒成立,

又因为>0,所以f′(x)>0对一切x∈[1,2]恒成立,…8分

所以f(x)在x∈[1,2]上为增函数,

故f(x)min=f(1)=(a+b)e…10分

(Ⅲ)若a=1,b=-2时,不等式f(x)≤lnx•ex恒成立,

化简得:(1-ex≤lnx•ex,即lnx≥1-恒成立,…11分

令x=n(n+1),则ln[n(n+1)]>1-

∴ln(1×2)>1-,ln(2×3)>1-,ln(3×4)>1-,…,

ln[n(n+1)]>1-,…12分

叠加得ln[1×22×32×…×n2(n+1)]>n-2[+]

=n-2(1-)>n-2.

则1×22×32×…×n2(n+1)>en-2

所以[(n+1)!]2>(n+1)•en-2(n∈N*)…14分

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题型:填空题
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填空题

函数y=(x+xln2的单调增区间为______

正确答案

(0,+∞)

解析

解:∵y′=ln2(1-2-x),

令y′>0,解得:x>0,

∴函数y=(x+xln2的单调增区间是(0,+∞),

故答案为:(0,+∞).

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题型:填空题
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填空题

若f(x)=x2-2x-4lnx(x>0),则f(x)的单调递增区间为______

正确答案

(2,+∞)

解析

解:函数的定义域为(0,+∞),

函数的导数为f′(x)=2x-2=

由f′(x)>0,

得2x2-2x-4>0,即x2-x-2>0,解得x>2或x<-1(舍),

即函数的单调递增区间为:(2,+∞),

故答案为:(2,+∞)

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题型:填空题
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填空题

定义在R上的函数f(x),f(-1)=1,如果f′(x)>1,则不等式f(x)>x+2的解集为______

正确答案

{x|x>-1}

解析

解:设F(x)=f(x)-x-2,

则F′(x)=f′(x)-1,

∵f‘(x)>1,

∴F′(x)=f′(x)-1>0,

∴F(x)=f(x)-x-2是增函数,

∵f(-1)=1,

∴F(-1)=f(-1)+1-2=0,

∴F(x)=f(x)-x-2>0的解集为{x|x>-1},

∴不等式f(x)>x+2的解集为{x|x>-1}.

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题型:填空题
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填空题

函数y=+bx2+(b+2)x+3是R上的单调增函数,则b的取值范围是______

正确答案

[-1,2]

解析

解:若函数y=+bx2+(b+2)x+3是R上的单调增函数,

则只需y′=x2+2bx+b+2≥0在R上恒成立即可,

∴x2+2bx+b+2≥0恒成立,

∴△≤0,即b2-b-2≤0,

则b的取值是-1≤b≤2.

故答案为:[-1,2].

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题型:简答题
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简答题

已知函数f(x)=lnx+ax2+x,a∈R.

(Ⅰ)讨论函数f(x)的单调区间;

(Ⅱ)已知a<0,对于函数f(x)图象上任意不同的两点A(x1,y1),B(x2,y2),其中x2>x1,直线AB的斜率为k,记N(u,0),若,求证f′(u)<k.

正确答案

(Ⅰ)解:f(x)的定义域为(0,+∞),

当a≥0时,f′(x)>0在(0,+∞)上恒成立,f(x)在定义域内单调递增;

当a<0时,令f′(x)=0,解得,(舍负)

时,f′(x)>0,f(x)单调递增;

时,f′(x)<0,f(x)单调递减;

综上,a≥0时,f(x)的单调递增区间为(0,+∞);

a<0时,f(x)的单调递增区间为,f(x)的单调递增区间为

(Ⅱ)证明:

=

∴x2-x1=λ(u-x1),∴

,∴

∵a<0,x2>x1,1≤λ≤2,

要证:f′(u)<k.,只需证

即证:

,令

令h(t)=-t2+(λ2-2λ+2)t-(λ-1)2

t>1,1≤λ≤2,对称轴

h(t)<h(1)=0,∴g′(t)<0,故g(t)在(1,+∞)内单调递减,

则g(t)<g(1)=0,故f′(u)<k.

解析

(Ⅰ)解:f(x)的定义域为(0,+∞),

当a≥0时,f′(x)>0在(0,+∞)上恒成立,f(x)在定义域内单调递增;

当a<0时,令f′(x)=0,解得,(舍负)

时,f′(x)>0,f(x)单调递增;

时,f′(x)<0,f(x)单调递减;

综上,a≥0时,f(x)的单调递增区间为(0,+∞);

a<0时,f(x)的单调递增区间为,f(x)的单调递增区间为

(Ⅱ)证明:

=

∴x2-x1=λ(u-x1),∴

,∴

∵a<0,x2>x1,1≤λ≤2,

要证:f′(u)<k.,只需证

即证:

,令

令h(t)=-t2+(λ2-2λ+2)t-(λ-1)2

t>1,1≤λ≤2,对称轴

h(t)<h(1)=0,∴g′(t)<0,故g(t)在(1,+∞)内单调递减,

则g(t)<g(1)=0,故f′(u)<k.

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题型:填空题
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填空题

函数y=3x-x3的递增区间为______

正确答案

[-1,1]

解析

解:对函数y=3x-x3求导,得,y′=3-3x2

令y′≥0,即3-3x2≥0,解得,-1≤x≤1

∴函数y=3x-x3的递增区间为[-1,1]

故答案为:[-1,1].

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题型:简答题
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简答题

已知函数f(x)=x3+ax2+b(a,b∈R).

(1)试讨论f(x)的单调性;

(2)若b=c-a(实数c是与a无关的常数),当函数f(x)有三个不同的零点时,a的取值范围恰好是(-∞,-3)∪(1,)∪(,+∞),求c的值.

正确答案

解:(1)∵f(x)=x3+ax2+b,

∴f′(x)=3x2+2ax,

令f′(x)=0,可得x=0或-

a=0时,f′(x)>0,∴f(x)在(-∞,+∞)上单调递增;

a>0时,x∈(-∞,-)∪(0,+∞)时,f′(x)>0,x∈(-,0)时,f′(x)<0,

∴函数f(x)在(-∞,-),(0,+∞)上单调递增,在(-,0)上单调递减;

a<0时,x∈(-∞,0)∪(-,+∞)时,f′(x)>0,x∈(0,-)时,f′(x)<0,

∴函数f(x)在(-∞,0),(-,+∞)上单调递增,在(0,-)上单调递减;

(2)由(1)知,函数f(x)的两个极值为f(0)=b,f(-)=+b,

则函数f(x)有三个不同的零点等价于f(0)>0,且f(-)<0,

∴b>0且+b<0,

∵b=c-a,

∴a>0时,-a+c>0或a<0时,-a+c<0.

设g(a)=-a+c,

∵函数f(x)有三个不同的零点时,a的取值范围恰好是(-∞,-3)∪(1,)∪(,+∞),

∴在(-∞,-3)上,g(a)<0且在(1,)∪(,+∞)上g(a)>0均恒成立,

∴g(-3)=c-1≤0,且g()=c-1≥0,

∴c=1,

此时f(x)=x3+ax2+1-a=(x+1)[x2+(a-1)x+1-a],

∵函数有三个零点,

∴x2+(a-1)x+1-a=0有两个异于-1的不等实根,

∴△=(a-1)2-4(1-a)>0,且(-1)2-(a-1)+1-a≠0,

解得a∈(-∞,-3)∪(1,)∪(,+∞),

综上c=1.

解析

解:(1)∵f(x)=x3+ax2+b,

∴f′(x)=3x2+2ax,

令f′(x)=0,可得x=0或-

a=0时,f′(x)>0,∴f(x)在(-∞,+∞)上单调递增;

a>0时,x∈(-∞,-)∪(0,+∞)时,f′(x)>0,x∈(-,0)时,f′(x)<0,

∴函数f(x)在(-∞,-),(0,+∞)上单调递增,在(-,0)上单调递减;

a<0时,x∈(-∞,0)∪(-,+∞)时,f′(x)>0,x∈(0,-)时,f′(x)<0,

∴函数f(x)在(-∞,0),(-,+∞)上单调递增,在(0,-)上单调递减;

(2)由(1)知,函数f(x)的两个极值为f(0)=b,f(-)=+b,

则函数f(x)有三个不同的零点等价于f(0)>0,且f(-)<0,

∴b>0且+b<0,

∵b=c-a,

∴a>0时,-a+c>0或a<0时,-a+c<0.

设g(a)=-a+c,

∵函数f(x)有三个不同的零点时,a的取值范围恰好是(-∞,-3)∪(1,)∪(,+∞),

∴在(-∞,-3)上,g(a)<0且在(1,)∪(,+∞)上g(a)>0均恒成立,

∴g(-3)=c-1≤0,且g()=c-1≥0,

∴c=1,

此时f(x)=x3+ax2+1-a=(x+1)[x2+(a-1)x+1-a],

∵函数有三个零点,

∴x2+(a-1)x+1-a=0有两个异于-1的不等实根,

∴△=(a-1)2-4(1-a)>0,且(-1)2-(a-1)+1-a≠0,

解得a∈(-∞,-3)∪(1,)∪(,+∞),

综上c=1.

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