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简答题

已知函数f(x)=(x2-ax)ex(x∈R),a为实数.

(Ⅰ)当a=0时,求函数f(x)的单调增区间;

(Ⅱ)若f(x)在闭区间[-1,1]上为减函数,求a的取值范围.

正确答案

(I)当a=0时,f(x)=x2exf′(x)=2xex+x2ex=(x2+2x)ex

由f′(x)>0⇒x>0或x<-2

故f(x)单调增区间为(0,+∞)和(-∞,-2)

(II)由f(x)=(x2-ax)ex,x∈R

得f′(x)=(2x-a)ex+(x2-ax)ex=[x2+(2-a)x-a]ex

记g(x)=x2+(2-a)x-a,

依题x∈[-1,1]时,g(x)≤0恒成立,结合g(x)的图象特征

即a≥

∴a的取值范围[,+∞).

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简答题

f(x)=x3-x2+bx+4在〔-2,1〕上单调递增,求b取值范围.

正确答案

∵f(x)=x3-x2+bx+4,

∴f′(x)=3x2-bx+b,

∵f(x)在〔-2,1〕上单调递增,

∴f′(x)在[-2,1]上恒有f′(x)≥0,即3x2-bx-b≥0在[-2,1]上恒成立,

设y=3x2-bx-b,则抛物线y=3x2-bx-b的对称轴方程是x=

①当x=≥1时,f′(x)min=f′(1)=3-b+b>0,

解得b≥6.

②当x=≤-2时,f′(x)min=f′(-2)=12+2b+b≥0,

解得b∈∅.

③当-2≤≤1时,f′(x)min=≥0,

∴0≤b≤6.

综上所述,所求参数b的取值范围是[0,+∞).

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简答题

已知函数 f(x)=x2+2lnx+aln(1+x2).

(I)若a=-求f(x)的极值;

(II)已知f(x)有两个极值点x1,x2,且x1<x2

(i) 求a的取值范围

(ii)求证:f(x1)<1-4ln2

(III) a=0时,求证[f'(x)]n-2n-1f'(xn)≥2n(2n-2)

正确答案

(I)a=-时,f(x)=x2+2lnx-ln(1+x2)(x>0),f′(x)=2x+-=

当0<x<时,f′(x)>0,当<x<时,f′(x)<0,当x>时,f′(x)>0,

故f(x)极小=f()=2+ln2-ln3,f(x)极大=f()=+-ln3.

(II)由(I)计算过程不难计算出f′(x)=

令t=x2,故只需t2+(a+2)t+1=0有两个不同正根,即解得a<-4,

所以a的范围为a<-4.

因此x1,x2为方程x4+(a+2)x2+1=0的两根,且结合韦达定理可知,

0<x1<1,再由a<-4,

所以f(x1)=+2lnx1+aln(1+)<+2lnx1-4ln(1+),

令g(x1)=+2lnx1-4ln(1+),易知g′(x1)≥0,即g′(x1)单调递增,

所以g(x1)<g(1)=1-4ln2,从而命题得证.

(III)a=0时,f(x)=x2+ln2x,所以f(x)=2x+,f(xn)=2xn+

故左边[f'(x)]n-2n-1f'(xn)=2n (xn-2+xn-4++…),

令Sn=xn-2+xn-4++…

利用倒序相加法可得,2Sn=(xn-2+)+(xn-4+)+…+(xn-4+)++xn-2

≥2(++…++)=2(2n-2),

从而命题得证.

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简答题

已知实数x,y满足:ex+y=x+1.(1)讨论函数y=f(x)的单调性;(2)解关于x的不等式ln(1+)->ln

正确答案

(1)∵实数x,y满足:ex+y=x+1,变形,得x+y=ln(x+1),

∴y=ln(x+1)-x,

又∵y=f(x)∴f(x)=ln(x+1)-x,(x>-1)

则f′(x)=-1=

当-1<x<0时,f'(x)>0; 

 当x>0时,f'(x)<0

∴f(x)在(-1,0)上单调递增;在(0,+∞)上单调递减.

(2)ln(1+)->ln变形为In(1+)->In(1+2)-2

∵f(x)=ln(x+1)-x,

∴不等式In(1+)->In(1+2)-2等价于f()>f(2)

由(1)知f(x)=ln(1+x)-x在(0,+∞)上单调递减

∴f()>f(2)等价于<2

解得-1<x<2

∴不等式ln(1+)->ln解集为 {x|-1<x<2}

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简答题

已知函数f(x)=ax2+2ln(1-x)(a∈R).

(Ⅰ)若f(x)在[-3,-2)上是增函数,求实数a的取值范围;

(Ⅱ)是否存在正实数a,使得f(x)的导函数f′(x)有最大值1-2?若存在,求出a的值;若不存在,请说明理由.

正确答案

(Ⅰ)由已知得f(x)的定义域为(-∞,1)

f′(x)=2ax-.(2分)

由题意得f′(x)=2ax-≥0对一切x∈[-3,-2)恒成立,

∴a≤=.(5分)

当x∈[-3,-2)时,-(x-)2+<-6,

>-.故a≤-.(7分)

(Ⅱ)假设存在正实数a,使得f′(x)max=1-2成立.f′(x)=2ax-=2a-[2a(1-x)+]≤2a-2.(9分)

由2a(1-x)=,得(1-x)2=

∴x=1±.由于x=1+>1,故应舍去.

当x=1-时,f′(x)max=2a-2.(11分)

令2a-2=1-2,解得a=或a=-2.(13分)

另假设存在正实数a,使得f′(x)max=1-2成立.

设g(x)=f′(x)=2ax-,则g′(x)=2a-.(9分)

由g′(x)=2a->0,解得x<1-或x>1+

因为x∈(-∞,1),

∴g(x)在(-∞,1-)上单调递增,在上单调递减.

∴f′(x)max=g(1-)=2a-4.(11分)

令2a-4=1-2,解得a=或a=-2.(14分)

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简答题

求函数f(x)=x3-3x在[-3,3]上的最值.

正确答案

f′(x)=3x2-3=3(x+1)(x-1),

令f′(x)=0,则x=-1或x=1,

经验证x=-1和x=1为极值点,即f(1)=-2为极小值,f(-1)=2为极大值.

又因为f(-3)=-18,f(3)=18,

所以函数f(x)的最大值为18,最小值为-18.

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简答题

已知函数f(x)=ln(1+x)-x+ax2,x∈[0,+∞),a∈R

正确答案

(1)当a=时,f(x)=ln(1+x)-x+x2

∴f′(x)=-1+x=≥0在x∈[0,+∞)恒成立,

∴f(x)在[0,+∞)上单调递增,

∴当x∈[0,+∞)时,f(x)≥f(0)=0,

故当x∈[0,+∞)时,f(x)≥0;

(2)∵f′(x)=-1+2ax=

①当,即a≥时,f′(x)≥0在[0,+∞)上恒成立,∴f(x)≥f(0)=0;

②当,即a<0时,f′(x)≤0在[0,+∞)上恒成立,∴f(x)≤f(0)=0与题意不符;

③当,即0<a<时,f′(x)==

故在[0,)上,f′(x)≤0,

∴f(x)≤f(0)=0与题意不符,

综上可得当且仅当a≥时,f(x)≥0在[0,+∞)上恒成立.

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简答题

已知函数f(x)=x3+bx2+cx+2在x=1时有极值6.

(Ⅰ)求b,c的值;

(Ⅱ)若函数f(x)的图象上是的切线与直线3x+y+1=0平行,求该切线方程.

正确答案

(Ⅰ)f′(x)=3x2+2bx+c,

依题意有f(1)=6,f′(1)=0.

可得

可得b=-6,c=9.

(Ⅱ)由(Ⅰ)可知f′(x)=3x2-12x+9,

依题意可知,切线的斜率为-3.

令f′(x)=-3,

可得x=2,

即f′(2)=-3.

又f(2)=4,

所以切线过点(2,4).

从而切线方程为3x+y-10=0.

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简答题

已知函数f(x)=ax+blnx+c,(a,b,c)是常数)在x=e处的切线方程为(e-1)x+ex-e=0,x=1既是函数y=f(x)的零点,又是它的极值点.

(1)求常数a,b,c的值;

(2)若函数g(x)=x2+mf(x)(m∈R)在区间(1,3)内不是单调函数,求实数m的取值范围;

(3)求函数h(x)=f(x)-1的单调递减区间,并证明:×××…×

正确答案

(1)由f(x)=ax+blnx+c知,f(x)的定义域为(0,+∞),f(x)=a+

又f(x)在x=e处的切线方程为(e-1)x+ey-e=0,而切线(e-1)x+ey-e=0的斜率为-

所以有f(e)=a+=-  ①

由x=1是函数f(x)的零点,得f(1)=a+c=0  ②

由x=1是函数f(x)的极值点,得f(1)=a+b=0  ③

由③得:a=-b,把a=-b代入①得:-b+=-1+,所以b=1,则a=-1,由②得:a=-c,所以c=1.

所以,a=-1,b=1,c=1.

(2)由(1)知f(x)=-x+lnx+1(x>0),

因此,g(x)=x2+mf(x)=x2-mx+mlnx+m (x>0),

所以g(x)=2x-m+=(2x2-mx+m) (x>0).

要使函数g(x)在(1,3)内不是单调函数,则函数g(x)在(1,3)内一定有极值,

而g(x)=(2x2-mx+m),所以函数g(x)最多有两个极值.

令d(x)=2x2-mx+m (x>0).

(ⅰ)当函数g(x)在(1,3)内有一个极值时,g(x)=0在(1,3)内有且仅有一个根,

即d(x)=2x2-mx+m 在(1,3)内有且仅有一个根,

又因为d(1)=2>0,所以当d(3)<0时,d(x)=2x2-mx+m 在(1,3)内有且仅有一个根,

即2×32-3m+m<0,解得m>9.

(ⅱ)当函数g(x)在(1,3)内有两个极值时,g(x)=0在(1,3)内有两个根,

即二次函数d(x)=2x2-mx+m 在(1,3)内有两个不等根,

所以

解得:8<m<9.

综上,实数m的取值范围是(8,9)∪(9,+∞).

(3)由h(x)=f(x)-1得:h(x)=-x+lnx (x>0),所以h(x)=

令h(x)≤0,即≤0,得:x≥1,即h(x)的单调递减区间为[1,+∞).

事实上,

由函数h(x)=-x+lnx (x>0)在[1,+∞)上单调递减可知,

当x∈(1,+∞)时,h(x)<h(1),即-x+lnx<-1,

亦即lnx<x-1对一切x∈(1,+∞)都成立,

不等式两边同时除以x,

亦即0<对一切x∈(1,+∞)都成立,

所以0<

0<

0<

0<

所以有

×××…××××…×

所以×××…×

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简答题

已知函数f(x)=x-alnx,g(x)=-,(a∈R).

(Ⅰ)若a=1,求函数f(x)的极值;

(Ⅱ)设函数h(x)=f(x)-g(x),求函数h(x)的单调区间;

(Ⅲ)若在[1,e](e=2.718…)上存在一点x0,使得f(x0)<g(x0)成立,求a的取值范围.

正确答案

(Ⅰ)f(x)的定义域为(0,+∞),(1分)

当a=1时,f(x)=x-lnx,f′(x)=1-=,(2分)

(3分)

所以f(x)在x=1处取得极小值1.(4分)

(Ⅱ)h(x)=x+-alnx,

h′(x)=1--==(6分)

①当a+1>0时,即a>-1时,在(0,1+a)上h'(x)<0,在(1+a,+∞)上h'(x)>0,

所以h(x)在(0,1+a)上单调递减,在(1+a,+∞)上单调递增;(7分)

②当1+a≤0,即a≤-1时,在(0,+∞)上h'(x)>0,

所以,函数h(x)在(0,+∞)上单调递增.(8分)

( III)在[1,e]上存在一点x0,使得f(x0)<g(x0)成立,即

在[1,e]上存在一点x0,使得h(x0)<0,

即函数h(x)=x+-alnx在[1,e]上的最小值小于零.(9分)

由(Ⅱ)可知

①即1+a≥e,即a≥e-1时,h(x)在[1,e]上单调递减,

所以h(x)的最小值为h(e),

由h(e)=e+-a<0可得a>

因为>e-1,

所以a>;(10分)

②当1+a≤1,即a≤0时,h(x)在[1,e]上单调递增,

所以h(x)最小值为h(1),由h(1)=1+1+a<0可得a<-2;(11分)

③当1<1+a<e,即0<a<e-1时,可得h(x)最小值为h(1+a),

因为0<ln(1+a)<1,

所以,0<aln(1+a)<a

故h(1+a)=2+a-aln(1+a)>2

此时,h(1+a)<0不成立.(12分)

综上讨论可得所求a的范围是:a>或a<-2.(13分)

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