- 导数在研究函数中的应用
- 共24261题
已知函数f(x)=(m,n∈R)在x=1处取到极值2
(Ⅰ)求f(x)的解析式;
(Ⅱ)设函数g(x)=ax-lnx.若对任意的x1∈[,2],总存在唯一的x2∈[
,
],使得g(x2)=f(x1),求实数a的取值范围.
正确答案
(Ⅰ)f′(x)==
f(x)在x=1处取到极值2,故f′(1)=0,f(1)=2即,
解得m=4,n=1,经检验,此时f(x)在x=1处取得极值.故f(x)=
(Ⅱ)由(Ⅰ)知f′(x)=,故f(x)在(
,1)上单调递增,在(1,2)上单调递减,由f(1)=2,f(2)=f(
)=
,故f(x)的值域为[
,2]
依题意g′(x)=a-=
,记M=[
,
],∵x∈M∴e≤
≤e2
(ⅰ)当a≤e时,g'(x)≤0,g(x),依题意由得0≤a≤
e,
故此时0≤a≤e
(ⅱ)当e<a≤e2时,>
>
当x∈(
,
)时,g′(x)<0,当x∈(
,
)时,g′(x)>0.依题意由g(
)≤
,得1-ln
≤
,即a≤e35.与a>e矛盾
(ⅲ)当a>e2时,<
,此时g′(x)>0,g(x).依题意得
即
此不等式组无解综上,所求a取值范围为0≤a≤
e
已知函数f(x)=ax2+bx+1+lnx.
(Ⅰ)当a=b=-1时,求f(x)的单调递增区间和极值;
(Ⅱ)若f(x)在x=1,和x=处取得极值.(1)求f(x)的解析式;(2)若在[
,2]上存在x0,使得f(x0)≤m恒成立,求m的取值范围.
正确答案
(Ⅰ)当a=b=-1时,f′(x)=-2x-1+=-
…(2分)
由于x>0,由f′(x)>0即<0,可得0<x<
∴f(x)的单调递增区间为(0,),
又函数的单调减区间是(,+∞)(4分)
∴f(x)极大值=f()=
-ln2,f(x)无极小值…(6分)
(Ⅱ)(1)f′(x)=…(7分)
∵f(x)在x=1,和x=处取得极值
∴f′(1)=f′()=0…(8分)
∴
∴a=1,b=-3
∴f(x)的解析式是f(x)=x2-3x+1+lnx…(9分)
(2)由(1)得f′(x)=.
∴当x∈[,
]时,f′(x)>0,故f(x)在[
,
]单调递增.
x∈[,1]时,f′(x)<0,故f(x)在[
,1]单调递减
x∈[1,2]时,f′(x)>0,故f(x)在[1,2]上单调递增…(11分)
∴f(x)极大值=f()=
-ln2…(12分)
而f(2)=-1+in2
∵f(2)-f()=-
+ln4>0
∴f(x)max=-1+ln2,…(13分)
∴m≥-1+ln2…(14分)
已知函数f(x)=+alnx,a∈R.
(Ⅰ)若a=4,求函数f(x)的单调区间;
(Ⅱ)若函数f(x)在[1,+∞)上单调递增,求实数a的取值范围;
(Ⅲ)记函数g(x)=x2f'(x)+2x3,若函数g(x)的最小值为-2-8,求函数f(x)的解析式.
正确答案
(Ⅰ)因为f(x)=+4lnx
所以f′(x)=-+
=
当0<x<时,f'(x)<0,∴递减区间为(0,
);
当x>时,f'(x)>0,∴递增区间为(
,+∞)
(Ⅱ)令f′(x)=-+
≥0
∴≥
又∵x≥1
∴a≥恒成立
又因为≤2在x[1,+∞)上恒成立
∴a≥2
(Ⅲ)∵g(x)=x2(-+
)+2x3=2x3+ax-2(x>0)
∴g'(x)=6x2+a
当a≥0时,g'(x)>0,∴g(x)在(0,+∞)上单调递增,无最小值;
∴a<0
令g'(x)=0则x0=⇒a=-6x02
当0<x<x0时,g'(x)<0,g(x)递减;
当x>x0时,g'(x)>0,g(x)递增;
∴当x=x0时,g(x)取最小值-2-8.
g(x0)=2+ax0-2=2
-6
•x0-2=-4
-2=-8
-2
∴=2
∴x0=
∴a=-12
∴f(x)=-12lnx
已知f(x)=x(x-a)(x-b),点A(s,f(s)),B(t,f(t)).
(Ⅰ)若a=b=1,求函数f(x)的单调递增区间;
(Ⅱ)若函数f(x)的导函数f'(x)满足:当|x|≤1时,有|f'(x)|≤恒成立,求函数f(x)的解析表达式;
(Ⅲ)若0<a<b,函数f(x)在x=s和x=t处取得极值,且a+b=2,证明:
与
不可能垂直.
正确答案
(Ⅰ)由题意可得:f(x)=x3-2x2+x,、
所以f'(x)=3x2-4x+1,
令f'(x)≥0得3x2-4x+1≥0,解得x≤或x≥1
故f(x)的增区间(-∞,]和[1,+∞)(4分)
(Ⅱ)由题意可得:f'(x)=3x2-2(a+b)x+ab,
并且当x∈[-1,1]时,恒有|f'(x)|≤.(5分)
故有-≤f'(1)≤
,-
≤f'(-1)≤
,及-
≤f'(0)≤
,(6分)
即…(8分)
①+②,得-≤ab≤-
,…(8分)
又由③,得ab=-,将上式代回①和②,得a+b=0,
故f(x)=x3-x.(10分)
(Ⅲ)假设⊥
,即
•
=(s,f(s))•(t,f(t))=st+f(s)f(t)=0(11分)
所以有:(s-a)(s-b)(t-a)(t-b)=-1[st-(s+t)a+a2][st-(s+t)b+b2]=-1,…(11分)
由s,t为f'(x)=0的两根可得,s+t=(a+b),st=
,(0<a<b)
从而有ab(a-b)2=9.…(12分)
这样(a+b)2=(a-b)2+4ab=+4ab≥2
=12
即 a+b≥2,这与a+b<2
矛盾.…(14分)
故与
不可能垂直.…(16分)
定义在R上的函数f(x)=ax3+cx,满足:①函数f(x)图象过点(3,-6);②函数f(x)在x1,x1处取得极值且|x1-x2|=4.
求:(1)函数f(x)的表达式;
(2)若a,β∈R,求证:|f(2cosa)-f(2sinβ)|≤.
正确答案
(1)f′(x)=3ax2+c=0
由②知c=-12a
∵函数f(x)图象过点(3,-6);
∴27a+3c=-6
∴a=,c=-8,
故f(x)=x3-8x;
(2)若α,β∈R,2cosα,2sinβ∈[-2,2],
而y′=2x2-8≤0在[-2,2]恒成立,故y=f(x)在[-2,2上是减函数
∴ymin=f(2)=-,ymax=
∴∴|f(2cosα)-f(2sinβ)|≤|-(-
)|=
已知函数f(x)是二次函数,不等式f(x)<0的解集是(2,4),且f(x)在[0,4]上的最大值是8,
(1)求f(x)的解析式.
(2)若g(x)=-1,当关于x的方程f(x)=g(x)有且只有一个根时,求实数k的取值范围.
正确答案
(1)∵函数f(x)是二次函数,不等式f(x)<0的解集是(2,4)
∴可设f(x)=a(x-2)(x-4)(其中a>0)
∴f(x)图象的对称轴为x=3
∴f(x)在[0,4]上的最大值是f(0)
∵f(x)在[0,4]上的最大值是8
∴f(0)=8a=8
∴a=1
∴f(x)=x2-6x+8
(2)方程f(x)=g(x)恒等变形为x3-6x2+9x-k=0(x≠0)
设F(x)=x3-6x2+9x(x∈R)
则F′(x)=3x2-12x+9=3(x-1)(x-3)
∴当x∈(-∞,1)∪(3,+∞)时,F'(x)>0
当x∈(1,3)时,F′(x)<0
∴F(x)在(-∞,1)和(3,+∞)上单调递增,在(1,3)上递减
∴当x=1时,F(x)取得极大值4
当x=3时,F(x)取得极小值0
又∵F(0)=0
∴当方程x3-6x2+9x-k=0(x≠0)有且只有一个根时k≤0或k>4
若函数f(x)=ax2+bx+c(a≠0)且f(1)=4,f′(1)=1,∫01f(x)dx=,求函数f(x)的解析式.
正确答案
由f(1)=4得,a+b+c=4 ①
又∵f′(x)=2ax+b,∴f′(1)=2a+b=1,②
∵∫01f(x)dx=∫01(ax2+bx+c)dx=a+
b+c
∴a+
b+c=
③
联立①②③式解得,a=-1,b=3,c=2
∴f(x)=-x2+3x+2.
已知函数f(x)=,在x=1处取得极值为2.
(Ⅰ)求函数f(x)的解析式;
(Ⅱ)若函数f(x)在区间(m,2m+1)上为增函数,求实数m的取值范围;
(Ⅲ)若直线l与f(x)=图象相切于点P(x0,y0),求直线l的斜率的取值范围.
正确答案
(Ⅰ)已知函数f(x)=,∴f′(x)=
.(2分)
又函数f(x)在x=1处取得极值2,
∴即
⇒
∴f(x)=
.(4分)
(Ⅱ)∵f′(x)==
.
由f′(x)>0,得4-4x2>0,即-1<x<1,
所以f(x)=的单调增区间为(-1,1).(6分)
因函数f(x)在(m,2m+1)上单调递增,则有解得-1<m≤0,
即m∈(-1,0]时,函数f(x)在(m,2m+1)上为增函数.(9分)
(Ⅲ)∵f′(x)=,
∴直线l的斜率为k=f′(x0)==4[
-
](11分)
令=t,t∈(0,1),则直线l的斜率k=4(2t2-t)(t∈(0,1)
∴k∈[-,4],即直线l的斜率k的取值范围是[-
,4](14分)
[或者由k=f(x0)转化为关于x02的方程,根据该方程有非负根求解].
若x1、x2(x1≠x2)是函数f(x)=ax3+bx2-a2x(a>0)的两个极值点.
(1)若x1=-,x2=1,求函数f(x)的解析式;
(2)若|x1|+|x2|=2,求b的最大值.
正确答案
(1)∵f(x)=ax3+bx2-a2x(a>0),∴f′(x)=3ax2+2bx-a2(a>0)
依题意有-和1是方程3ax2+2bx-a2=0的两根
∴解得
,∴f(x)=x3-x2-x.(经检验,适合).
(2)∵f′(x)=3ax2+2bx-a2(a>0)
依题意,x1,x2是方程f′(x)=0的两个根,∵x1x2=-<0且 |x1|+|x2|=2
,
∴(-
2b
3a
)2+=12,∴b2=3a2(9-a)
∵b2≥0∴0<a≤9.
设p(a)=3a2(9-a),则p'(a)=54a-9a2.
由p′(a)>0得0<a<6,由p′(a)<0得a>6.
即函数p(a)在区间(0,6]上是增函数,在区间[6,9]上是减函数,
∴当a=6时,p(a)有极大值为324,∴p(a)在(0,9]上的最大值是324,
∴b的最大值为18.
设函数f(x)=x3+ax,g(x)=2x2+b,已知它们的图象在x=1处有相同的切线.
(Ⅰ)求函数f(x)和g(x)的解析式;
(Ⅱ)若函数F(x)=f(x)-m•g(x)在区间[,3]上是单调减函数,求实数m的取值范围.
正确答案
(I)f'(x)=3x2+a,g'(x)=4x
,
∴
∴f(x)=x3+x,g(x)=2x2
(Ⅱ)∵F(x)=f(x)-mg(x)=x3+x-2mx2
∴F'(x)=3x2-4mx+1若x∈[,3]时,F(x)是减函数,
则3x2-4mx+1≤0恒成立,
得
∴m≥.
实数m的取值范围m≥.
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