- 导数在研究函数中的应用
- 共24261题
已知函数f(x)=x3+bx2+cx在x=1处取得极小值-2.
(I)求f(x)的单调区间;
(II)若对任意的μ∈(0,+∞),函数f(x)的图象C1与函数y=f(x+μ)-v的图象C2至多有一个交点.求实数v的范围.
正确答案
(I)∵函数f(x)=x3+bx2+cx,
∴f′(x)=3x2+2bx+c,
∵函数f(x)=x3+bx2+cx在x=1处取得极小值-2,
∴,
解得b=0,c=-3.…3 分
∴f′(x)=3x2+2bx+c=3x2-3=3(x-1)(x+1),
∴当x<-1或x>1时,f′(x)>0;
当-1<x<1时,f′(x)<0,
∴(-∞,-1),(1,+∞)是单调递增区间,(-1,1)是单调递减区间.…6 分
(II)y=f(x+μ)-v
=(x-μ)3-3(x-μ)-v,
由方程组,
得3μx2+3μ2x+μ3-3μ-v=0至多有一个实根,…8 分
∴△=9μ4-12μ(μ3-3μ-v)≤0,
∴-μ3+12μ+4v≤0,
∴v≤μ3-3μ当u>0时恒成立.…10 分
令g(μ)=μ3-3μ,(μ>0),
则g′(μ )=μ2-3
=(μ-2)(μ+2),
由此知函数g(μ)在(0,2)上为减函数,在(2,+∞)上为增函数,
所以当μ=2时,函数g(μ)取最小值,即为-4,于是v≤-4.…13 分
已知函数f(x)=xlnx,g(x)=x2-6x+1.
(Ⅰ)求函数y=+g(x)的单调递增区间;
(Ⅱ)求函数f(x)在区间[t,t+2](t>0)上的最小值;
(Ⅲ)试判断方程lnx=-
(其中e=2.718…)是否有实数解?并说明理由.
正确答案
(Ⅰ)函数y=+g(x)=4lnx+x2-6x+1,(x>0),
∴y′=+2x-6=
=
,
令y′>0,解得0<x<1或x>2,
∴函数y=+g(x)的单调递增区间是(0,1)和(1,+∞).
(II)f′(x)=lnx+1,令f′(x)=0,解得x=.
当0<x<时,f′(x)<0,函数f(x)在(0,
)上单调递减;当x>
时,f′(x)>0,函数f(x)在(0,
)上单调递增.
①当0<t<时,x∈[t,
)时,函数f(x)单调递减;x∈(
,t+2],函数f(x)单调递增,
因此当x=时,f(x)取得极小值,也即最小值,且f(
)=
ln
=-
.
②当t≥时,f(x)在区间[t,t+2]内单调递增,因此x=t时,函数f(x)取得最小值,且f(t)=tlnt.
(Ⅲ)方程lnx=-
(其中e=2.718…)⇔xlnx=
-
(x>0).
令u(x)=xlnx,v(x)=-
.(x>0).
由(II)可知:u(x)在x=时取得极小值,也即最小值-
.
v′(x)==
,当0<x<1时,v′(x)>0,函数v(x)单调递增;当1<x时,v′(x)<0,函数v(x)单调递减.
因此当x=1时,v(x)取得极大值,也即最大值v(1)=-
=-
.
而当x=1时,u(1)=0>-=v(1),故方程lnx=
-
(其中e=2.718…)无实数解.
函数f(x)=xlnx-ax2-x(a∈R).
(I)若函数f(x)在x=1处取得极值,求a的值;
(II)若函数f(x)的图象在直线y=-x图象的下方,求a的取值范围;
(III)求证:20132012<20122013.
正确答案
(I)f′(x)=lnx-2ax,(x>0).
∵函数f(x)在x=1处取得极值,∴f′(1)=0,即0-2a=0,解得a=0.
∴f′(x)=lnx,
当x∈(0,1)时,f′(x)<0,函数f(x)在(0,1)内单调递减;
当x∈(1,+∞)时,f′(x)>0,函数f(x)在(1,+∞)内单调递增.
∴函数f(x)在x=1时取得极小值.
(II)由题意可得:xlnx-ax2-x<-x,
∴xlnx-ax2<0,
∵x>0,∴a>.
设h(x)=,则h′(x)=
,
令h′(x)>0,解得0<x<e,∴h(x)在区间(0,e)上单调递增;
令h′(x)<0,解得e<x,∴h(x)在区间(e,+∞)上单调递减.
∴h(x)在x=e时取得极小值,即最小值,h(e)=.
∴a>.
(III)由(II)可知:h(x)在(e,+∞)上单调递减,
∴h(x)>h(x+1),
∴>
,化为lnxx+1>ln(x+1)x,
∴xx+1>(x+1)x,
令x=2012,可得2012201′3>20132012.
设函数f(x)=lnx-ax,a∈R.
(1)当x=1时,函数f(x)取得极值,求a的值;
(2)当a>0时,求函数f(x)在区间[1,2]的最大值.
正确答案
解 (1)f(x)的定义域为(0,+∞),所以f′(x)=-a=
.
因为当x=1时,函数f(x)取得极值,
所以f′(1)=1-a=0,解得a=1.
经检验,a=1符合题意.
(2)f′(x)=-a=
,x>0.
令f′(x)=0得x=.因为x∈(0,
)时,f′(x)>0,x∈(
,+∞)时,f′(x)<0,
所以f(x)在(0,)上递增,在(
,+∞)上递减,
①当0<≤1,即a≥1时,f(x)在(1,2)上递减,所以x=1时,f(x)取最大值f(1)=-a;
②当1<<2,即
<a<1时,f(x)在(1,
)上递增,在(
,2)上递减,
所以x=时,f(x)取最大值f(
)=-lna-1;
③当≥2,即0<a≤
时,f(x)在(1,2)上递增,所以x=2时,f(x)取最大值f(2)=ln2-2a;
综上,①当0<a≤时,f(x)最大值为ln2-2a;②当
<a<1时,f(x)最大值为-lna-1.
③当a≥1时,f(x)最大值为-a.
已知函数f(x)=x3-3x2-9x+1.求函数f(x)的单调区间和极值.
正确答案
f'(x)=3x2-6x-9…2分
令 f'(x)=0,解得x1=-1,x2=3. …4分
列表讨论f(x)、f'(x)的变化情况:
…7分
所以,f(x)的单调递增区间为(-∞,-1)、(3,+∞);f(x)的单调递减区间为(-1,3); …8分
当x=-1时,f(x)的极大值是f(-1)=6;
当x=3时,f(x)的极小值是f(3)=-26. …9分.
已知:函数f(x)=x3-3ax+b(a≠0).
(1)若曲线y=f(x)在点(2,f(x))处与直线y=8相切,求a,b的值;
(2)若a=9,b=1,求函数f(x)的单调区间与极值点.
正确答案
(1)f'(x)=3x2-3a,
∵曲线y=f(x)在点(2,f(x))处与直线y=8相切,
∴⇒
⇒
(2)∵f(x)=x3-27x+1,∴f'(x)=3x2-27,令f'(x)=0,则x=±3,即:
则函数f(x)=x3-27x+1的单调增区间是:(-∞,-3),(3,+∞)
单调减区间是:(-3,3)
x=-3是极大值点,极大值为f(-3)=55;
x=3是极小值点,极小值为f(3)=-53.
设函数f(x)=x-a(x+1)ln(x+1),(x>-1,a≥0)
(Ⅰ)求f(x)的单调区间;
(Ⅱ)当a=1时,若方程f(x)=t在[-,1]上有两个实数解,求实数t的取值范围;
(Ⅲ)证明:当m>n>0时,(1+m)n<(1+n)m.
正确答案
(Ⅰ)f′(x)=1-aln(x+1)-a
①a=0时,f′(x)>0∴f(x)在(-1,+∞)上是增函数 …(1分)
②当a>0时,f(x)在(-1,e1-aa-1]上递增,在[e1-aa-1,+∞)单调递减.…(4分)
(Ⅱ)由(Ⅰ)知,f(x)在[-,0]上单调递增,在[0,1]上单调递减
又f(0)=0,f(1)=1-ln4,f(-)=-
+
ln2
∴f(1)-f(-)<0
∴当t∈[-,+
ln2,0)时,方程f(x)=t有两解 …(8分)
(Ⅲ)要证:(1+m)n<(1+n)m只需证nln(1+m)<mln(1+n),
只需证:<
设g(x)=,(x>0),则g/(x)=
=
…(10分)
由(Ⅰ)知x-(1+x)ln(1+x),在(0,+∞)单调递减 …(12分)
∴x-(1+x)ln(1+x)<0,即g(x)是减函数,而m>n
∴g(m)<g(n),故原不等式成立. …(14分)
设函数f(x)=x-a(x+1)ln(x+1),(x>-1,a≥0)
(Ⅰ)求f(x)的单调区间;
(Ⅱ)当a=1时,若方程f(x)=t在[-,1]上有两个实数解,求实数t的取值范围;
(Ⅲ)证明:当m>n>0时,(1+m)n<(1+n)m.
正确答案
(Ⅰ)f′(x)=1-aln(x+1)-a
①a=0时,f′(x)>0∴f(x)在(-1,+∞)上是增函数 …(1分)
②当a>0时,f(x)在(-1,e1-aa-1]上递增,在[e1-aa-1,+∞)单调递减.…(4分)
(Ⅱ)由(Ⅰ)知,f(x)在[-,0]上单调递增,在[0,1]上单调递减
又f(0)=0,f(1)=1-ln4,f(-)=-
+
ln2
∴f(1)-f(-)<0
∴当t∈[-,+
ln2,0)时,方程f(x)=t有两解 …(8分)
(Ⅲ)要证:(1+m)n<(1+n)m只需证nln(1+m)<mln(1+n),
只需证:<
设g(x)=,(x>0),则g/(x)=
=
…(10分)
由(Ⅰ)知x-(1+x)ln(1+x),在(0,+∞)单调递减 …(12分)
∴x-(1+x)ln(1+x)<0,即g(x)是减函数,而m>n
∴g(m)<g(n),故原不等式成立. …(14分)
已知f(x)=x(x2-3ax-
)(a∈R).
(I)若过函数f(x)图象上一点P(1,t)的切线与直线x-2y+b=0垂直,求t的值;
(II)若函数f(x)在(-1,1)内是减函数,求a的取值范围.
正确答案
(1)∵f(x)=x3-2ax2-3x,∴f'(x)=2x2-4ax-3.
则过P(1,t)的切线斜率为k=f′(1)=-1-4a.(2分)
又∵它与直线x-2y+b=0垂直,∴-1-4a=-2,即a=,.(4分)
∴f(x)=x3-
x2-3x又∵P(1,t)在f(x)的图象上,∴t=-
(6分)
(2)∵函数f(x)在(-1,1)内是减函数
∴f'(x)=2x2-4ax-3≤0对于一切x∈(-1,1)恒成立.(8分)
∵二次函数f'(x)的图象开口向上,
∴(10分)
∴-≤a≤
(12分)
已知函数f(x)=ax2-3x+4+2lnx(a>0).
(Ⅰ) 当a=时,求函数f(x)在[
,3]上的最大值;
(Ⅱ) 若f(x)在其定义域上是增函数,求实数a的取值范围.
正确答案
(Ⅰ)当a=时,f(x)=
x2-3x+4+2lnx,
f′(x)=,
即f(x)在区间[,1)和(2,3]上单调递增;在区间[1,2]上单调递减.
∴f(1)=,f(3)=2ln3-
,
所以函数f(x)在[,3]上的最大值为f(3)=2ln3-
.
(Ⅱ)f′(x)=2ax-3+=
,
因为f(x)在其定义域上是单调递增函数,
所以当x∈(0,+∞)时f'(x)≥0恒成立,
得2ax2-3x+2≥0恒成立,
因为a>0,x=>0,
所以△=9-16a≤0,
所以实数a的取值范围为[,+∞).
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