- 导数在研究函数中的应用
- 共24261题
已知f(x)=mx(x-2m)(x+m+3),g(x)=2x-2,若∀x∈R,f(x)<0或g(x)<0,则m的取值范围是______.
正确答案
∵g(x)=2x-2,当x≥1时,g(x)≥0,
又∵∀x∈R,f(x)<0或g(x)<0,
∴f(x)=mx(x-2m)(x+m+3)<0在x≥1时恒成立,即m(x-2m)(x+m+3)<0在x≥1时恒成立,
则二次函数y=m(x-2m)(x+m+3)图象开口只能向下,且与x轴交点都在(1,0)的左侧,
所以有,解得-4<m<0,
所以实数m的取值范围是:(-4,0).
故答案为:(-4,0).
设a∈R,函数f(x)=
(Ⅰ)当a=2时,试确定函数f(x)的单调区间;
(Ⅱ)若对任何x∈R,且x≠0,都有f(x)>x-1,求a的取值范围.
正确答案
(Ⅰ)当x<0时,f(x)=-+2,
因为f′(x)=>0,所以f(x)在(-∞,0)上为增函数;
当x>0时,f(x)=(x-2)-1,f′(x)=
-
,由f′(x)>0,解得x>
,由f′(x)<0,解得0<x<
,
所以f(x)在(,+∞)上为增函数,在(0,
)上为减函数.
综上,f(x)增区间为(-∞,0)和(,+∞),减区间为(0,
).
(Ⅱ)当x<0时,由f(x)>x-1,得-+a>x-1,即a>
+x-1,
设g(x)=+x-1,
所以g(x)=-[(-)+(-x)]-1≤-2
-1=-3(当且仅当x=-1时取等号),
所以当x=-1时,g(x)有最大值-3,
因为对任何x<0,不等式a>+x-1恒成立,所以a>-3;
当x>0时,由f(x)>x-1,得(x-a)-1>x-1,即a<x-
,
设h(x)=x-,则h(x)=x-
=(
-
)2-
,
所以当=
,即x=
时,h(x)有最小值-
,
因为对任何x>0,不等式a<x-恒成立,所以a<-
.
综上,实数a的取值范围为-3<a<-.
已知f(x)=
(1)求函数f(x)的单调区间;
(2)若关于x的方程f(x)-a=0恰有一个实数解,求实数a的取值范围;
(3)已知数列{an}满足:0<an≤3,n∈N*,且a1+a2+a3+…a2009=,若不等式f(a1)+f(a2)+f(a3)+…+f(a2009)≤x-ln(x-p)在x∈(p,+∞)时恒成立,求实数p的最小值.
正确答案
(1)当x>3时,f(x)=f(3)=是常数,不是单调函数;
当0≤x≤3时,f(x)=,
令f'(x)>0解得x∈(0,-3)
与f'(x)<0解得x∈(-3,3)
∴f(x)的单调增区间是(0,-3)
f(x)的单调减区间是(-3,3)
(2)由(1)知,f(0)=3,f(x)max=f(-3)=
=
,f(3)=
则方程f(x)-a=0恰有一个实数解
表示直线y=a与函数f(x)的图象有且只有一个交点
则<a<3,或a=
(3)a1=a2=…=a2009=时f(a1)+f(a2)+f(a3)+…+f(a2009)=6027
f(x)=在x=
处的切线为y=
(11-3x)
则有f(x)=≤
(11-3x)⇔(x-3)(x-
)2≤0成立
∴f(a1)+f(a2)+f(a3)+…+f(a2009)≤6027
设g(x)=x-ln(x-p),g'(x)>0解得x>p+1
g'(x)<0解得p<x<p+1,∴g(x)的最小值为p+1
只需p+1≥6027
∴p的最小值为6026
函数f(x)=x-2lnx的单调递增区间为______.
正确答案
由题意知函数的定义域为(0,+∞).函数f(x)=x-2lnx的导数为f′(x)=1-=
,
由f'(x)>0,即>0,解得x>2.此时函数单调递增.
所以函数f(x)=x-2lnx的单调增区间为(2,+∞).
故答案为:(2,+∞).
已知函数.
(1)当时,讨论f(x)的单调性;
(2)设g(x)=x2﹣2bx+4,当,若对任意x1
(0,2),存在x2
[1,2],使f(x1)+g(x2)
0,求实数b的取值范围.
正确答案
解:(1).
①当,即
时,此时f(x)的单调性如下:
②当a=0时,,当0<x<1时f(x)递增;
当x>1时,f(x)递减;
③当a<0时,,当0<x<1时f(x)递增;
当x>1时,f(x)递减;
综上,当a0时,f(x)在(0,1)上是增函数,在(1,
)上是减函数;
当时,f(x)在(0,1),(
)上是增函数,在(1,
)上是减函数.
(2)由(1)知,当时,f(x)在(0,1)上是增函数,在(1,2)上是减函数.
于是x1∈(0,2)时,.
从而存在x2∈[1,2],
使g(x2)=
考察g(x)=x2﹣2bx+4=(x﹣b)2+4﹣b2,x∈[1,2]的最小值.
①当b1时,g(x)在[1,2]上递增,[g(x)]min=
(舍去)
②当b2时,,g(x)在[1,2]上递减,
∴.
③当1<b<2时,,无解.
综上
已知函数f(x)=x2-2ax+b的图象关于直线x=1对称,且方程f(x)+2x=0有两个相等的实根.
(1)求a,b的值;
(2)求函数f(x)=x2-2ax+b在闭区间[0,3]上的最值.
正确答案
(1)由已知f(x)=x2-2ax+b的图象关于直线x=1对称,可得-=1,
∴a=1,
又方程f(x)-2x=0有两个相等的实根,可得△=(2a-2)2-4b=0,
∴b=0,
∴
(2)由(1)知f(x)=x2-2x且f'(x)=2x-2可知,
当x∈[0,1]时,f'(x)<0所以f(x)单调递减;
当x∈[1,3]时,f'(x)>0所以f(x)单调递增
因为f(0)=0,f(1)=-1,f(3)=3,
所以f(x)的最大值为3,f(x)最小值为-1.
注:也可以用二次函数的图象来求最值.
已知二次函数f(x)的最小值为-4,且关于x的不等式f(x)≤0的解集为{x|-1≤x≤3,x∈R}.
(1)求函数f(x)的解析式;
(2)求函数g(x)=-4lnx的零点个数.
正确答案
(1)∵f(x)是二次函数,且关于x的不等式f(x)≤0的解集为{x|-1≤x≤3,x∈R},
∴f(x)=a(x+1)(x-3)=a[(x-1)2-4](a>0)
∴f(x)min=-4a=-4
∴a=1
故函数f(x)的解析式为f(x)=x2-2x-3
(2)g(x)=-4lnx=x-
-4lnx-2(x>0),
∴g′(x)=
x,g′(x),g(x)的取值变化情况如下:
当0<x≤3时,g(x)≤g(1)=-4<0;
又g(e5)=e5--20-2>25-1-22=9>0
故函数g(x)只有1个零点,且零点x0∈(3,e5)
已知f(x)=xlnx,g(x)=x2-x+a.
(1)当a=2时,求函数y=g(x)在[0,3]上的值域;
(2)求函数f(x)在[t,t+2](t>0)上的最小值;
(3)证明:对一切x∈(0,+∞),都有xlnx>-
成立.
正确答案
(1)当a=2时,g(x)=(x-1)2+
,x∈[0,3],
当x=1时,gmin(x)=g(1)=;当x=3时,gmax(x)=g(3)=
,
故g(x)值域为[,
].
(2)f'(x)=lnx+1,当x∈(0,),f'(x)<0,f(x)单调递减,
当x∈(,+∞),f'(x)>0,f(x)单调递增.
①若 0<t<t+2<,t无解;
②若 0<t<<t+2,即0<t<
时,f(x)min=f(
)=-
;
③若 ≤t<t+2,即t≥
时,f(x)在[t,t+2]上单调递增,f(x)min=f(t)=tlnt,
所以 f(x)min=.
(3)证明:令 h(x)=-
=
-
,h′(x)=
,
当 0<x<1时,h′(x)>0,h(x)是增函数.当1<x时. h′(x)<0,h(x)是减函数,
故h(x) 在(0,+∞)上的最大值为h(1)=-.
而由(2)可得,f(x)=xlnx在(0,+∞)上的最小值为-,
且当h(x) 在(0,+∞)上的最大值为h(1)时,f(x)的值为ln1=0,
故在(0,+∞)上恒有f(x)>h(x),即 xlnx>-
.
设函数g(x)=x3+
ax2-bx(a,b∈R),在其图象上一点P(x,y)处的切线的斜率记为f(x).
(1)若方程f(x)=0有两个实根分别为-2和4,求f(x)的表达式;
(2)若g(x)在区间[-1,3]上是单调递减函数,求a2+b2的最小值.
正确答案
(1)根据导数的几何意义知f(x)=g'(x)=x2+ax-b
由已知-2、4是方程x2+ax-b=0的两个实数
由韦达定理,∴
,f(x)=x2-2x-8(7分)
(2)g(x)在区间[-1,3]上是单调减函数,
所以在[-1,3]区间上恒有f(x)=g'(x)=x2+ax-b≤0,即f(x)=x2+ax-b≤0在[-1,3]恒成立
这只需满足即可,也即
而a2+b2可视为平面区域内的点到原点距离的平方,其中点(-2,3)距离原点最近,
所以当时,a2+b2有最小值13.(14分)
两个二次函数f(x)=x2+bx+c与g(x)=-x2+2x+d的图象有唯一的公共点P(1,-2).
(Ⅰ)求b,c,d的值;
(Ⅱ)设F(x)=(f(x)+m)•g′(x),若F(x)在R上是单调函数,求m的范围,并指出是单调递增函数,还是单调递减函数.
正确答案
(I)由题意可得(1,-2)为两抛物线的顶点
∴
∴d=-3,b=-2,c=2
(II)由(I)可得f(x)=x2-2x+2,g(x)=-x2+2x-3
∴F(x)=(f(x)+m)•g′(x)
=(x2-2x+2+m)(-2x+2)
∵F′(x)=-6x2+12x-(2m+8)
∵F(x)在R上是单调函数,
∴F′(x)=-6x2+12x-(2m+8)≤0恒成立
∴△=144-24(2m+8)≤0
∴m≥-1
函数是单调递减的函数
扫码查看完整答案与解析