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题型:简答题
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简答题

(理科)已知函数f(x)=4x3+3tx2-6t2x+t-1,x∈R,t∈R.

(1)当t≠0时,求f(x)的单调区间;

(2)证明:对任意t∈(0,+∞),f(x)在区间(0,1)内均存在零点.

正确答案

(1)f'(x)=12x2+6tx-6t2,令f'(x)=0,得x1=-t或x2=

1°当t>0时,f'(x)>0的解集为(-∞,-t)∪(,+∞)

∴f(x)的单调增区间为(-∞,-t),(,+∞),f(x)的单调减区间为(-t,).

2°当t<0时,f'(x)<0的解集为(,-t)

∴f(x)的单调增区间为(-∞,),(-t,+∞),f(x)的单调减区间为(,-t).

(2)证明:由(1)可知,当t>0时,f(x)在(0,)内递减,(,+∞)内单调递增.

1°当≥1,即t≥2时,f(x)在(0,1)递减,在(1,+∞)递增.

f(0)=t-1>0,f(1)=-6t2+4t+3<0

∴f(x)在(0,1)内有零点.

2°当0<<1,即0<t<2时,f(x)在(0,)内递减,在(,1)内单调递增.

若t∈(0,1],f()=-t3+t-1≤-t3<0,f(1)=-6x2+4t+3≥-6t+4t+3=3-2t>0

∴f(x)在(,1)内存在零点.

若t∈(1,2),f()=-t3+t-1<0,f(0)=t-1>0

∴f(x)在(0,)内存在零点.

∴对任意t∈(0,2),f(x)在区间(0,1)内均存在零点.

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简答题

已知函数f(x)=x4-4x3+ax2-1在区间[0,1]单调递增,在区间[1,2)单调递减.

(Ⅰ)求a的值;

(Ⅱ)若A(x0,f(x0))在函数f(x)的图象上,求证点A关于直线x=1的对称点B也在函数f(x)的图象上;

(Ⅲ)是否存在实数b,使得函数g(x)=bx2-1的图象与函数f(x)的图象恰有3个交点,若存在,请求出实数b的值;若不存在,试说明理由

正确答案

(Ⅰ)f(x)=x4-4x3+ax2-1在区间[0,1]单调递增,

在区间[1,2)单调递减,所以x=1时,取得极大值.

所以f'(1)=0.(2分)

因为f'(x)=4x3-12x2+2ax,

所以4-12+2a=0.解得a=4.(4分)

(Ⅱ)因为点A(x0,f(x0))关于直线x=1的对称点B的坐标为(2-x0,f(x0)),

且f(2-x0)=(2-x04-4(2-x03+4(2-x02-1x04-4x03+4x02-1=f(x0).(8分)

所以点A关于直线x=1的对称点B也在函数f(x)的图象上.

(Ⅲ)因为函数g(x)=bx2=bx2-1的图象与函数f(x)的图象恰有3个交点,

等价于方程x4-4x3+4x2-1=bx2-1恰有3个不等实根.

由x4-4x3+4x2-1=bx2-1得x4-4x3+(4-b)x2=0.

因为x=0是其中一个根,

所以方程x4-4x3+(4-b)x2=0有2个非零且不等的实数根.(12分)

故由得b>0且b≠4.(14分)

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简答题

设x=m和x=n是函数f(x)=lnx+x2-(a+2)x的两个极值点,其中m<n,a∈R.

(Ⅰ) 求f(m)+f(n)的取值范围;

(Ⅱ) 若a≥+-2,求f(n)-f(m)的最大值.

注:e是自然对数的底数.

正确答案

(Ⅰ)函数f(x)的定义域为(0,+∞),f′(x)=+x-(a+2)=

依题意,方程x2-(a+2)x+1=0有两个不等的正根m,n(其中m<n).

,∴a>0,

并且m+n=a+2,mn=1.

所以,f(m)+f(n)=lnmn+(m2+n2)-(a+2)(m+n)

=[(m+n)2-2mn]-(a+2)(m+n)=-(a+2)2-1<-3

故f(m)+f(n)的取值范围是(-∞,-3).   …(7分)

(Ⅱ)当a≥+-2时,(a+2)2≥e++2.

若设t=  (t>1),则(a+2)2=(m+n)2==t++2≥e++2.

于是有t+≥e+,∴(t-e)(1-)≥0,∴t≥e

∴f(n)-f(m)=ln+(n2-m2)-(a+2)(n-m)=ln+(n2-m2)-(n+m)(n-m)

lnt-(t-)

构造函数g(t)=lnt-(t-)(其中t≥e),则g′(t)=-(1+)=-<0.

所以g(t)在[e,+∞)上单调递减,g(t)≤g(e)=1-+

故f(n)-f(m)的最大值是1-+.        …(15分)

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简答题

已知函数f(x)=lnx-(a∈R).

(1)判断f(x)在定义域上的单调性;

(2)若f(x)在[1,e]上的最小值为2,求a的值.

正确答案

(1)由题意得f(x)的定义域为(0,+∞),.(0,+∞)

①当a≥0时,f'(x)>0,故f(x)在上为增函数;

②当a<0时,由f'(x)=0得x=-a;由f'(x)>0得x>-a;由f'(x)<0得x<-a;

∴f(x)在(0,-a]上为减函数;在(-a,+∞)上为增函数.

所以,当a≥0时,f(x)在(0,+∞)上是增函数;当a<0时,f(x)在(0,-a]上是减函数,在(-a,+∞)上是增函数.

(2)∵f′(x)=,x>0.由(1)可知:

①当a≥0时,f(x)在(0,+∞)上为增函数,f(x)min=f(1)=-a=2,得a=-2,矛盾!

②当0<-a≤1时,即a≥-1时,f(x)在(0,+∞)上也是增函数,f(x)min=f(1)=-a=2,∴a=-2(舍去).

③当1<-a<e时,即-e<a<-1时,f(x)在[1,-a]上是减函数,在(-a,e]上是增函数,

∴f(x)min=f(-a)=ln(-a)+1=2,得a=-e(舍去).

④当-a≥e时,即a≤-e时,f(x)在[1,e]上是减函数,有f(x)min=f(e)=1-=2,

∴a=-e.

综上可知:a=-e.

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简答题

已知:a>0,b>0,且a+b=1,求证:(1)+;(2)ab+

正确答案

证明:(1)要证+成立,

只要证:a+b+2≤2,

只要证:2≤1

∵a>0,b>0,

=,即2≤1成立,

+成立.…(4分)

(2)∵a>0,b>0,

=

∴0<ab≤,…(5分)

令t=ab(t∈(0,]),

则设y=ab+=t+,t∈(0,]

y′ =1-=

则当t∈(0,)时,y't<0恒成立,

∴y=t+在区间(0,)是减函数,…(8分)

∴当t=时,ymin=

∴y≥

即ab+.…(10分)

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简答题

已知函数f(x)=x3+(1-a)x2-a(a+2)x+b(a,b∈R).

(Ⅰ)若函数f(x)在区间(-1,1)上不单调,求a的取值范围.

(Ⅱ)令g(x)=x-,是否存在实数a,对任意x1∈[-1,1],存在x2∈[0,2],使得f′(x1)+2ax1=g(x2)成立?若存在,求a的值;若不存在,请说明理由.

正确答案

(Ⅰ)求导函数可得f'(x)=3x2+2(1-a)x-a(a+2)=(x-a)[3x+(a+2)],

函数f(x)在区间(-1,1)不单调,等价于导函数f′(x)在(-1,1)既能取到大于0的实数,又能取到小于0的实数,即函数f′(x)在(-1,1)上存在零点,但无重根.

令f'(x)=0得x=a与x=-,则-1<a<1或-1<-<1,且a≠-,∴-5<a<1且a≠-

综上-5<a<-或-<a<1;

(Ⅱ)由题意,函数f′(x)+2ax值域是g(x)的值域的子集

∵x∈[0,2],g(x)=x-,∴g(x)∈[-,6];

令F(x)=f′(x)+2ax=3x2+2(1-a)x-a(a+2)+2ax=3x2+2x-a2-2a

∵x∈[-1,1],∴F(x)∈[--a2-2a,5-a2-2a]

∴--a2-2a≥-且5-a2-2a≤6

∴-2≤a≤0

∴a∈[-2,0]

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简答题

已知函数f(x)=x3+bx2+ax+d的图象过点P(0,2),且在点M(﹣1,f(﹣1))处的切线方程为6x﹣y+7=0.

(Ⅰ)求函数y=f(x)的解析式;

(Ⅱ)求函数y=f(x)的单调区间.

正确答案

解:(Ⅰ)∵f(x)的图象经过P(0,2),

∴d=2,

∴f(x)=x3+bx2+ax+2,f'(x)=3x2+2bx+a.

∵点M(﹣1,f(﹣1))处的切线方程为6x﹣y+7=0

∴f'(x)|x=﹣1=3x2+2bx+a|x=﹣1=3﹣2b+a=6①,

还可以得到,f(﹣1)=y=1,

即点M(﹣1,1)满足f(x)方程,得到﹣1+b﹣a+2=1②

由①、②联立得b=a=﹣3

故所求的解析式是f(x)=x3﹣3x2﹣3x+2.

(Ⅱ)f'(x)=3x2﹣6x﹣3.,

令3x2﹣6x﹣3=0,即x2﹣2x﹣1=0.解得 

 ;

当 

故f(x)的单调增区间为(﹣∞,1﹣ ),(1+ ,+∞);

单调减区间为(1﹣ ,1+ )

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简答题

已知x∈R,奇函数f(x)=x3-ax2-bx+c在[1,+∞)上单调.

(1)求字母a,b,c应满足的条件;

(2)设x0≥1,f(x0)≥1,且满足f[f(x0)]=x0,求证:f(x0)=x0

正确答案

(1)∵f(0)=0⇒c=0;f(x)+f(-x)=0⇒a=0.∵f'(x)=3x2-b,

若f(x)x∈[1,+∞)上是增函数,则f'(x)≥0恒成立,即b≤(3x2min=3

若f(x)x∈[1,+∞)上是减函数,则f'(x)≤0恒成立,这样的b不存在.

综上可得:a=c=0,b≤3.

(2)假设f(x0)≠x0,不妨设f(x0)=a>x0≥1,

由(1)可知f(x)在[1,+∞)上单调递增,故f[f(x0)]=f(a)>f(x0)>x0

这与已知f[f(x0)]=x0矛盾,故原假设不成立,即有f(x0)=x0

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简答题

已知函数f(x)=x3-ax2-3x

(1)若x=-是f(x)的极值点,求f(x)在[1,a]上的最大值;

(2)若f(x)在区间[1,+∞)上是增函数,求实数a的取值范围.

正确答案

(1)f(x)=3x2-2ax-3,

∵x=-是f(x)的极值点,∴f(-)=0,即3×(-)2-2a×(-)-3=0,解得a=4.

经验证a=4满足题意.

∴f(x)=x3-4x2-3x,f(x)=3x2-8x-3,

令f(x)=(3x+1)(x-3)=0,解得x=-或3.

∴当x<-或x>3时,f(x)>0,因此函数f(x)在区间(-∞,-)或(3,+∞)上单调递增;

当-<x<3时,f(x)<0,因此函数f(x)在区间(-,3)上单调递减.

∴函数f(x)在[1,3]上单调递减,在区间[3,4]上单调递增.

又f(1)=-6,f(4)=-12.

∴f(x)在[1,4]上的最大值为f(1)=-6.

(2)∵函数f(x)在区间[1,+∞)是增函数,

∴f(x)=3x2-2ax-3≥0在[1,+∞)上恒成立,

或△<0,解得a≤0.

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简答题

已知函数f(x)=3x3-9x+5.

(Ⅰ)求函数f(x)的单调递增区间;

(Ⅱ)求函数f(x)在[-2,2]上的最大值和最小值.

正确答案

(I)f′(x)=9x2-9.(2分)

令9x2-9>0,(4分)解

此不等式,得x<-1或x>1.

因此,函数f(x)的单调增区间为(-∞,-1)和(1,+∞).((6分)

(II)令9x2-9=0,得x=1或x=-1.(8分)

当x变化时,f′(x),f(x)变化状态如下表:

(10分)

从表中可以看出,当x=-2或x=1时,函数f(x)取得最小值-1.

当x=-1或x=2时,函数f(x)取得最大值11.(12分)

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