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题型:简答题
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简答题

已知函数f(x)=ax2+2x,g(x)=lnx.

(1)求函数y=xg(x)-2x的单调增区间.

(2)如果函数y=f(x)在[1,+∞)上是单调增函数,求a的取值范围;

(3)是否存在实数a>0,使得方程=f′(x)-(2a+1)在区间(,e)内有且只有两个不相等的实数根?若存在,请求出a的取值范围;若不存在,请说明理由.

正确答案

(1)∵y=lnx-1

令y>0,则x>e

∴函数y=xg(x)-2x的单调增区间为(e,+∞)

(2)当a=0时,f(x)=2x在[1,+∞)上是增函数,

当a>0时,y=f(x)的对称轴方程为x=-

由于y=f(x)在[1,+∞)上是增函数,

∴-≤1,解得a≤-2或a>0,∴a>0

当a<0时,不符合题意,

综上,a的取值范围为a≥0

(3)方程=f′(x)-(2a+1)可化简为=ax+2-(2a+1)

即为方程ax2+(1-2a)x-lnx=0.

设H(x)=ax2+(1-2a)x-lnx,(x>0)

原方程在区间(,e)内有且只有两个不相等的实数根,即函数H(x)在区间(,e)内有且只有两个零点.

H(x)=2ax+(1-2a)-

==

令H(x)=0,因为a>0,解得x=1或x=-(舍)

当x∈(0,1)时,H(x)<0,H(x)是减函数;

当x∈(1,+∞)时,H(x)>0,,H(x)是增函数.,

H(x)在(,e)内有且只有两个不相等的零点,只需

 即1<a<

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简答题

已知函数f(x)=x3+ax2-(2a+3)x+a2(a∈R).

(1)若函数f(x)在区间(1,+∞)上有极小值点,求实数a的取值范围;

(2)若当x∈[-1,1]时,f(x)>0,求实数a的取值范围.

正确答案

(1)f'(x)=3x2+2ax-(2a+3)=(3x+2a+3)(x-1)

令f′(x)=0,得x=1,或x=-

使函数f(x)在区间(1,+∞)上有极小值点,

则->1,解得:a<-3.  (6分)

(2)由题意知,即使x∈[-1,1]时,(f(x))min>0.

①当-≥1,即a≤-3时,f(x)在x∈[-1,1]上单调递增,

∴(f(x))min=f(-1)=a2+3a+2>0,得a>-1或a<-2,

由此得:a≤-3;

②当-1<-<1,即-3<a<0,f(x)在[-1,-]为增函数,在[-,1]上为减函数,

所以(f(x))min=min{f(-1),f(1)},

⇒a>2或a<-2

由此得-3<a<-2;

③当-≤-1,即a≥0,f(x)在x∈[-1,1]上为减函数,所以(f(x))min=f(1)=a2-a-2>0

得a>2或a<-1,由此得a>2;

由①②③得实数a的取值范围为a>2或a<-2.(15分)

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简答题

已知f(x)=lnx,g(x)=ax2+bx,

(1)当a=b=时,求函数h(x)=f(x)-g(x)的单调区间;

(2)若b=2且h(x)=f(x)-g(x)存在单调递减区间,求a的取值范围.

正确答案

(1)当 a=b=时,h(x)=lnx-x2-x

则 h(x)=-x-=-=-

∵h(x)的定义域为(0,+∞),令h'(x)=0,得x=1

∴当0<x<1时,h'(x)>0,h(x)在(0,1)上是单调递增;

当x>1时,h'(x)<0,h(x)在(1,+∞)上是单调递减;

所以,函数h(x)=f(x)-g(x)的单调递增区间为(0,1);单调递减区间为(1,+∞).

(2)b=2时,h(x)=lnx-ax2-2x

则 h(x)=-ax-2=-

因为函数h(x)存在单调递减区间,

所以h′(x)<0有解.

即当x>0时,则ax2+2x-1>0在(0,+∞)上有解.

①当a=0时,y=2x-1为单调递增的一次函数,y=2x-1>0在(0,+∞)总有解.

②当a>0时,y=ax2+2x-1为开口向上的抛物线,y=ax2+2x-1>0在(0,+∞)总有解.

③当a<0时,y=ax2+2x-1为开口向下的抛物线,而y=ax2+2x-1>0在(0,+∞)总有解,

则△=4+4a>0,且方程y=ax2+2x-1=0至少有一个正根,

此时,-1<a<0

综上所述,a的取值范围为(-1,+∞)

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简答题

已知函数f(x)=x2+2x+alnx

(1)若f(x)是区间(0,1)上单调函数,求a的取值范围;

(2)若∀t≥1,f(2t-1)≥2f(t)-3,试求a的取值范围.

正确答案

(1)f′(x)=2x+2+

∵f(x)在(0,1)上单调

∴∀x(0,1),f'(x)≥0或∀x∈(0,1)f'(x)≤0

∴a≥-2(x2+x)或a≤-2(x2+x)

从而a≥0或a≤-4(7分)

(2)f(2t-1)≥2f(t)-3⇔2(t-1)22alnt+aln(2t-1)≥0①

令g(t)=2(t-1)2-2alnt+aln(2t-1)

则g′(t)=4(t-1)-+=

当a≤2时

∵t≥1,

∴t-1≥0,2t(t-1)≥2

∴g'(t)≥0对t>1恒成立,

∴g(t)在[1,+∞)上递增,

∴g(t)≥g(1)=0,即1式对t≥1恒成立.

当a>2时,

令g'(t)<0且t>1,

解得1<t<

于是,g(t)在[1,]上递减,在[,+∞]上递增,

从而有g()<g(1)=0,即①式不可能恒成立.

综上所述a≤2.(16分)

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简答题

已知函数f(x)=x2eax,其中a≥0,e为自然对数的底数.

(Ⅰ)讨论函数f(x)的单调性;

(Ⅱ)求函数f(x)在区间[-1,0]上的最大值.

正确答案

(Ⅰ)∵f'(x)=x(ax+2)eax

(i)当a=0时,令f'(x)=0,得x=0.

若x>0,则f'(x)>0,从而f(x)在(0,+∞)上单调递增;

若x<0,则f'(x)<0,从而f(x)在(-∞,0)上单调递减.

(ii)当a>0时,令 f′(x)=0,得x(ax+2)=0,故x=0或x=-

若x>0,则f'(x)>0,从而f(x)在(0,+∞)上单调递增;

若-<x<0,则f′(x)<0,从而f(x)在(-,0))上单调递减;

若 x<-,则f′(x)>0,从而f(x)在(-∞,-)上单调递增.

(Ⅱ)(i)当a=0时,f(x)在区间[-1,0]上的最大值是f(-1)=1.

(ii)当-<-1⇒0<a<2时,f(x)在区间[-1,0]上递减,最大值是f(-1)=e-a

(iii)当-≥-1⇒a≥2时,f(x)在区间[-1,0]上先增后减,最大值是 f(-)=

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简答题

已知函数f(x)=x3+ax2+bx,a,b∈R.

(1)曲线C:y=f(x)经过点P(1,2),且曲线C在点P处的切线平行于直线y=2x+1,求a,b的值;

(2)在(1)的条件下试求函数g(x)=m[f(x)-x](m∈R,m≠0)的极小值;

(3)若f(x)在区间(1,2)内存在两个极值点,求证:0<a+b<2.

正确答案

(1)对函数求导可得,f′(x)=x2+2ax+b,

由题设知:解得(4分)

(2)由(1)知g(x)=(x3-2x2),g′(x)=mx(x-),

当m>0时,g(x)在(-∞,0),(,+∞)上递增,在(0,)上递减,

所以g(x)的极小值为g()=-m;

当m<0时,g(x)在(-∞,0),(,+∞)上递减,在(0,)上递增,

所以g(x)的极小值为g(0)=0;(8分)

(3)证明:因为f(x)在区间(1,2)内存在两个极值点,所以f′(x)=0,即x2+2ax+b=0在(1,2)内有两个不等的实根.

(11分)

由 (1)+(3)得a+b>0,由(4)得a+b<a2+a,

∴-2<a<-1,又a2+a=(a+)2-<2,

∴a+b<2.

故a+b的取值范围是(0,2)(14分)

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简答题

判断f(x)=在(0,1]上的单调性.

正确答案

f(x)=在(0,1]上为减函数.

∵f(x)==+=x-+x

∴f′(x)=-x-+x-=-+=

又∵0<x≤1,∴≤0(当且仅当x=1时取等号),

∴f(x)在(0,1]上为减函数.

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简答题

已知函数f(x)=ax2+2x(a≠0),g(x)=lnx.

(Ⅰ)若h(x)=f(x)-g(x)存在单调增区间,求a的取值范围;

(Ⅱ)是否存在实数a>0,使得方程=f′(x)-(2a+1)在区间(,e)内有且只有两个不相等的实数根?若存在,求出a的取值范围,若不存在,请说明理由.

正确答案

(Ⅰ)由已知,得h(x)=ax2+2x-lnx,且x>0,

则h'(x)=ax+2-=,…(2分)

∵函数h(x)存在单调递增区间,∴h'(x)>0在(0,+∞)上有解,

即不等式ax2+2x-1>0在(0,+∞)上有解.

①当a<0时,y=ax2+2x-1的图象为开口向下的抛物线,对称轴为x=->0要使ax2+2x-1>0在(0,+∞)上总有解,只需△=4+4a>0,即a>-1.即-1<a<0

②当a>0 时,y=ax2+2x-1的图象为开口向上的抛物线,ax2+2x-1>0 一定有解.

综上,a的取值范围是(-1,0)∪(0,+∞)                         …(5分)

(Ⅱ)方程=f′(x)-(2a+1)

=ax+2-(2a+1)=ax+(1-2a)

即ax2+(1-2a)x-lnx=0…(6分),

设h(x)=ax2+(1-2a)x-lnx.

于是原方程在区间(,e)内根的问题,转化为函数h(x)在区间(,e)内的零点问题

…(9分)

…(12分)

解得1<a<,所以a的取值范围是(1,)…(14分)

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简答题

设 x=0是函数f(x)=(x2+ax+b)ex(x∈R)的一个极值点.

(1)求 a与b的关系式(用a表示b),并求f(x)的单调区间;

(2)设 a>0,g(x)=-(a2-a+1)ex+2,问是否存在ξ1,ξ2∈[-2,2],使得|f(ξ1)-g(ξ2)|≤1成立?若存在,求 a的取值范围;若不存在,说明理由.

正确答案

(1)f'(x)=[x2+(a+2)x+a+b]ex(2分)

由f'(0)=0,得b=-a(4分)

∴f(x)=(x2+ax-a)ex

f'(x)=[x2+(a+2)x]ex=x(x+a+2)ex

令f'(x)=0,得x1=0,x2=-a-2

由于x=0是f(x)极值点,故x1≠x2,即a≠-2

当a<-2时,x1<x2,故f(x)的单调增区间是(-∞,0]和[-a-2,+∞),单调减区间是[0,-a-2](6分)

当a>-2时,x1>x2,故f(x)的单调增区间是(-∞,-a-2]和[0,+∞),单调减区间是[-a-2,0](8分)

(2)当a>0时,-a-2<-2,f(x)在[-2,0]上单调递减,在[0,2]上单调递增,

因此f(x)在[-2,2]上的值域为[f(0),max[f(-2),f(2)]]=[-a,(4+a)e2](10分)

而g(x)=-(a2-a+1)ex+2=-[(a-)2+]ex+2在[-2,2]上单调递减,

所以值域是[-(a2-a+1)]e4,-(a2-a+1)](12分)

因为在[-2,2]上,fmin(x)-gmax(x)=-a+(a2-a+1)=(a-1)2≥0(13分)

所以,a只须满足,解得0<a≤2

即当a∈(0,2]时,存在ξ1、ξ2∈[-2,2]使得|f(ξ1)-g(ξ2)|≤1成立.(14分)

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简答题

已知函数f(x)=x2-ax-aln(x-1)(a∈R)

(1)当a=1时,求函数f(x)的最值;

(2)求函数f(x)的单调区间;

(3)试说明是否存在实数a(a≥1)使y=f(x)的图象与y=+ln2无公共点.

正确答案

(1)函数f(x)=x2-ax-aln(x-1)(a∈R)的定义域是(1,+∞)

当a=1时,f(x)=2x-1-=,所以f(x)在(1,)为减函数

在(,+∞)为增函数,所以函数f(x)的最小值为f()=+ln2.

(2)f(x)=2x-a-=

若a≤0时,则≤1,f(x)=>0在(1,+∞)恒成立,所以f(x)的增区间为(1,+∞).

若a>0,则>1,故当x∈(1,],f′(x)=≤0,

当x∈[,+∞)时,f(x)=≥0,

所以a>0时f(x)的减区间为(1,],f(x)的增区间为[,+∞)

(3)a≥1时,由(2)知f(x)在(1,+∞)的最小值为f()=-+1-aln

令g(a)=f()=-+1-aln在[1,+∞)上单调递减,

所以g(a)max=g(1)=+ln2,则g(a)max-(+ln2)=>0,

因此存在实数a(a≥1)使f(x)的最小值大于+ln2,

故存在实数a(a≥1)使y=f(x)的图象与y=+ln2无公共点

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