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题型:简答题
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简答题

设函数f(x)=lnx+x2-2ax+a2,a∈R.

(I)若a=0,求函数f(x)在[1,e]上的最小值;

(II)若函数f(x)在[,2]上存在单调递增区间,求实数a的取值范围;

(III)求函数f(x)的极值点.

正确答案

(I)当a=0时,函数f(x)=lnx+x2的定义域为(0,+∞),f′(x)=+2x>0,

∴f(x)在[1,e]上是增函数,

当x=1时,f(x)取得最小值f(1)=1,∴f(x)在[1,e]上的最小值为1;

(II)f′(x)=+2x-2a=,设g(x)=2x2-2ax+1

由题意知,在区间[,2]上存在于区间使得不等式g(x)>0恒成立,

由于抛物线g(x)=2x2-2ax+1开口向上,

∴只要g(2)>0,或g()>0即可,

由g(2)>0,即8-4a+1>0,∴a<,由g()>0,即-a+1>0,∴a<

∴a<,即实数a的取值范围(-∞,

(III)∵f′(x)=,设h(x)=2x2-2ax+1,

①显然,当a≤0时,在(0,+∞)上h(x)>0恒成立,

这时f′(x)>0此时f(x)没有极值点;

②当a>0时,

当x<或x>时,h(x)>0,这时f′(x)>0,

∴当a>时,x=是函数f(x)的极大值点;

x=是函数f(x)的极小值点,

综上,当a≤时,函数f(x)没有极值点;

当a>时,x=是函数f(x)的极大值点;

x=是函数f(x)的极小值点;

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简答题

设函数f(x)=(x2+3x+m)•e-x(其中m∈R,e是自然对数的底数)

(I)若m=3,求曲线y=f(x)在点(0,f(0))处的切线方程;

(II)若函数f(x)在(-∞,0)上有两个极值点.

①求实数m的范围;     

②证明f(x)的极小值大于e.

正确答案

(I)f'(x)=-(x2+x+m-3)•e-x

∵m=3

∴f(x)=(x2+3x+3)•e-x,f'(x)=-(x2+x)•e-x

∴f(0)=3,f′(0)=0

故曲线y=f(x)在点(0,f(0))处的切线方程为:y=3

(II)①由(I)知f'(x)=-(x2+x+m-3)•e-x,要使函数f(x)在(-∞,0)上有两个极值点

只要方程g(x)=x2+x+m-3=0有两个不等的负根

那么实数m应满足解得3<m<

②设两负根为x1,x2且x1<x2<0,可知x=x1时有极小值f(x1

由于对称轴为x=-,g(0)>0,所以-1<x1<-,且+x1+m-3=0得m=3--x1

∴f(x1)=(+3x1+m)•e-x1=(2x1+3)•e-x1,(-1<x1<-

令h(x)=(2x+3)•e-x∵h′(x)=(-1-2x)•e-x>0,即h(x)在x∈(-1,-)上单调递增,

∴h(x)>h(-1)=e

故f(x1)>e

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简答题

已知函数f(x)=(c>0且c≠1,k∈R)恰有一个极大值点和一个极小值点,其中一个是x=-c.

(Ⅰ)求函数f(x)的另一个极值点;

(Ⅱ)求函数f(x)的极大值M和极小值m,并求M-m≥1时k的取值范围.

正确答案

(Ⅰ)f′(x)==

由题意知f'(-c)=0,即得c2k-2c-ck=0,(*)

∵c≠0,∴k≠0.

由f'(x)=0得-kx2-2x+ck=0,

由韦达定理知另一个极值点为x=1(或x=c-).

(Ⅱ)由(*)式得k=,即c=1+

当c>1时,k>0;当0<c<1时,k<-2.

(i)当k>0时,f(x)在(-∞,-c)和(1,+∞)内是减函数,在(-c,1)内是增函数.

∴M=f(1)==>0,m=f(-c)==<0,

由M-m=+≥1及k>0,解得k≥

(ii)当k<-2时,f(x)在(-∞,-c)和(1,+∞)内是增函数,在(-c,1)内是减函数.

∴M=f(-c)=>0,m=f(1)=<0M-m=-=1-≥1恒成立.

综上可知,所求k的取值范围为(-∞,-2)∪[,+∞).

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简答题

已知f(x)=lnx-ax2-bx(a≠0),

(1)若a=-1,函数f(x)在其定义域内是增函数,求b的取值范围.

(2)在(1)的结论下,设g(x)=e2x+bex,x∈[0,ln2],求函数g(x)的最小值;

(3)设各项为正的数列{an}满足:a1=1,an+1=lnan+an+2,n∈N*,求证:an≤2n-1.

正确答案

(1)依题意:f(x)=lnx+x2-bx

∵f(x)在(0,+∞)递增

∴f′(x)=+2x-b≥0对x∈(0,+∞)恒成立

∴b≤+2x

∵x>0

+2x≥2当且仅当x=时取“=”,

∴b≤2

且当b=2时,x∈(0,),f′(x)>0,f′()=0,x∈(,+∞),f′(x)>0

∴符合f(x)在(0,+∞)是增函数∴b∈(-∞,2]

(2)设t=ex

∵x∈[0,ln2]

∴1≤t≤2,

则函数g(x)化为:y=t2+bt=(t+)2-,t∈[1,2]

①当-≤1时,即-2≤b≤2时.y在[1,2]递增∴当t=1时,ymin=b+1

②当1<-<2时,即-4<b<-2,当t=-,ymin=-

③当-≥2,即b≤-4时,y在[1,2]递减,当t=2时,ymin=4+2b

综上:g(x)min=

(3)∵a1=1,a2=ln1+1+2=3>1,a3=ln3+3+2>1

假设ak≥1(n≥1),则ak+1=lnak+ak+2>1,∴an≥1成立

设F(x)=lnx-x+1,(x≥1),则F′(x)=-1<0

∴F(x)在[1,+∞]单调递减,∴F(x)≤F(1)=0,∴lnx≤x-1

∴lnan≤an-1,故an+1≤2an+1,∴an+1+1≤2(an+1)an+1+1≤2(an+1)≤22(an-1+1)≤≤2n(a1+1)=2n+1

∴an+1≤2n⇒an≤2n-1

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简答题

已知函数f(x)=x3-ax2-3x(a∈R).

(Ⅰ)若函数f(x)在区间[1,+∞)上为增函数,求实数a的取值范围;

(Ⅱ)若x=-是函数f(x)的极值点,求函数f(x)在区间[1,a]上的最大值;

(Ⅲ)在(Ⅱ)的条件下,是否存在实数b,使得函数g(x)=bx的图象与函数f(x)的图象恰有3个交点?若存在,请求出b的取值范围;若不存在,试说明理由.

正确答案

(Ⅰ)由题意得f′(x)=3x2-2ax-3,

∵f(x)在区间[1,+∞)上是增函数,

∴当x∈[1,+∞)时,恒有f′(x)≥0,

即3x2-2ax-3≥0在区间[1,+∞)上恒成立,

由△=4a2+36>0,≤1且f′(1)=-2a≥0,

解得a≤0,

(Ⅱ)依题意得f′(-)=0,+a-3=0,a=4,

∴f(x)=x3-4x2-3x,

令f′(x)=3x2-8x-3=0,

解得x1=-,x2=3,

而f(1)=-6,f(3)=-18,f(-)=-12,

故f(x)在区间[1,4]上的最大值是f(1)=-6.

(Ⅲ)若函数g(x)=bx的图象与函数f(x)的图象恰有3个不同的交点,

即方程x3-4x2-3x=bx恰有3个不等的实数根,

而x=0是方程x3-4x2-3x=bx的一个实数根,则

方程x2-4x-3-b=0有两个非零实数根,

即b>-7且b≠-3,

故满足条件的b存在,其取值范围是(-7,-3)∪(-3,+∞).

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简答题

已知x∈R,求证:ex≥x+1.

正确答案

证明:设f(x)=ex-x-1,则f′(x)=ex-1,

∴当x=0时,f′(x)=0,f(x)=0.

当x>0时,f′(x)>0,

∴f(x)在(0,+∞)上是增函数,

∴f(x)>f(0)=0.

当x<0时,f′(x)<0,

∴f(x)在(-∞,0)上是减函数,

∴f(x)>f(0)=0.

∴对x∈R都有f(x)≥0,

∴ex≥x+1.

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简答题

用一块边长为a的正方形白铁皮,在它的四个角各剪去一个小正方形,制成一个无盖的盒子.要使制成的盒子的容积最大,应当剪去多大的小正方形?

正确答案

设减去的小正方形的边长为x,制成的盒子的容积为V,

则V=x(a-2x)2(0<x<

所以V=4x3-4ax2+a2x.

则V=12x2-8ax+a2,由V=0,得x=(舍)或x=

所以当x=,即减去小正方形的面积为=时,制成的盒子的容积最大.

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简答题

已知函数f(x)=xlnx.

(I)若函数g(x)=f(x)+ax在区间[e2,+∞]上为增函数,求a的取值范围;

(II)若对任意x∈(0,+∞),f(x)≥恒成立,求实数m的最大值.

正确答案

(I)由题意得,g′(x)=f′(x)+a=lnx+a+1,

∵函数g(x)在区间[e2,+∞)上为增函数,

∴当x∈[e2,+∞)时,g′(x)≥0,即lnx+a+1≥0在[e2,+∞)上恒成立,

∴a≥-1-lnx,

又当x∈[e2,+∞)时,lnx∈[2,+∞),

∴-1-lnx∈(-∞,-3],

∴a≥-3.

(II)因为2f(x)≥-x2+mx-3,即mx≤2x•lnx+3+x2

又x>0,所以m≤,令h(x)=

h′(x)==

令h′(x)=0解得:x=1或x=-3(舍),

当x∈(0,1)时,h′(x)<0,函数h(x)在(0,1)上单调递减,

当x∈(1,+∞)时,h′(x)>0,函数h(x)在(1,+∞)上单调递增,

所以h(x)min=h(1)=4,

   因为对任意x∈(0,+∞),f(x)≥恒成立,

所以m≤h(x)min=4,即m的最大值为4.

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简答题

已知函数f(x)=ax2+x-xlnx(a>0).

(Ⅰ)若函数满足f(1)=2,且在定义域内f(x)≥bx2+2x恒成立,求实数b的取值范围;

(Ⅱ)当<x<y<1时,试比较的大小;

(Ⅲ)若函数f(x)在定义域上是单调函数,求实数a的取值范围.

正确答案

(Ⅰ) 由f(1)=2,得a=1…(2分)

∵x>0,∴x2+x-xlnx)≥bx2+2x恒成立等价于b≤1--

令g(x)=1--,可得g′(x)=

∴x∈(0,1]时,g′(x)≤0

∴g(x)在(0,1]上递减,

在[1,∞)上递增,所以g(x)min=g(1)=0,

即b≤0…(3分)

(Ⅱ)由(Ⅰ)知g(x)在(0,1]上递减,

<x<y<1时,g(x)>g(y)即 …(6分)

<x<y<1时,-1<lnx<0,

∴1+lnx>0,

;…(9分)

(Ⅲ)f′(x)=2ax-lnx,(x>0),

令f′(x)≥0得:2a≥

设h(x)=(x>0),则h′(x)=

令h′(x)=>0,则0<x<e;令h′(x)=<0,可得x>e

∴当x=e时,h(x)max=

∴当a≥时,函数f(x)在(0,+∞)单调递增          …(11分)

若0<a<,g(x)=2ax-lnx,(x>0),g′(x)=2a-g′(x)=0,x=,x∈(0,),g′(x)<0;x∈(,+∞),g′(x)>0,

∴x=时,取得极小值,即最小值.

当0<a<时,g()=1-ln<0,f'(x)=0必有根,f(x)必有极值,在定义域上不单调…(13分)

∴a≥                                         …(14分)

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简答题

已知函数f(x)=ax2+x-xlnx(a>0).

(Ⅰ)若函数满足f(1)=2,且在定义域内f(x)≥bx2+2x恒成立,求实数b的取值范围;

(Ⅱ)当<x<y<1时,试比较的大小;

(Ⅲ)若函数f(x)在定义域上是单调函数,求实数a的取值范围.

正确答案

(Ⅰ) 由f(1)=2,得a=1…(2分)

∵x>0,∴x2+x-xlnx)≥bx2+2x恒成立等价于b≤1--

令g(x)=1--,可得g′(x)=

∴x∈(0,1]时,g′(x)≤0

∴g(x)在(0,1]上递减,

在[1,∞)上递增,所以g(x)min=g(1)=0,

即b≤0…(3分)

(Ⅱ)由(Ⅰ)知g(x)在(0,1]上递减,

<x<y<1时,g(x)>g(y)即 …(6分)

<x<y<1时,-1<lnx<0,

∴1+lnx>0,

;…(9分)

(Ⅲ)f′(x)=2ax-lnx,(x>0),

令f′(x)≥0得:2a≥

设h(x)=(x>0),则h′(x)=

令h′(x)=>0,则0<x<e;令h′(x)=<0,可得x>e

∴当x=e时,h(x)max=

∴当a≥时,函数f(x)在(0,+∞)单调递增          …(11分)

若0<a<,g(x)=2ax-lnx,(x>0),g′(x)=2a-g′(x)=0,x=,x∈(0,),g′(x)<0;x∈(,+∞),g′(x)>0,

∴x=时,取得极小值,即最小值.

当0<a<时,g()=1-ln<0,f'(x)=0必有根,f(x)必有极值,在定义域上不单调…(13分)

∴a≥                                         …(14分)

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