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题型:简答题
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简答题

已知函数f(x)=(m,n∈R)在x=1处取得极值2.

(I)求f(x)的解析式;

(II)设函数g(x)=x2-2ax+a,若对于任意的x1∈R,总存在x2∈[-1,1],使得g(x2)≤f(x1),求实数a的取值范围.

正确答案

(I)f′(x)==

由题意可得

∴f(x)=

(II)f′(x)=,令f'(x)=0,得x=-1或x=1

当x变化时,f'(x),f(x)的变化情况如下表:

∴f(x)在x=-1处取得极小值f(-1)=-2,在x=1处取得极大值f(1)=2

又∵x>0时,f(x)>0,∴f(x)的最小值为-2(10分)∵对于任意的x1∈R,总存在x2∈[-1,1],使得g(x2)≤f(x1)∴当x∈[-1,1]时,g(x)最小值不大于-2

又g(x)=x2-2ax+a=(x-a)2+a-a2

当a≤-1时,g(x)的最小值为g(-1)=1+3a,由1+3a≤-2

得a≤-1(11分)

当a≥1时,g(x)最小值为g(1)=1-a,由1-a≤-2,得a≥3

当-1<a<1时,g(x)的最小值为g(a)=a-a2

由a-a2≤-2,得a≤-1或a≥2,又-1<a<1,

所以此时a不存在.(12分)

综上,a的取值范围是(-∞,-1]∪[3,+∞)(13分).

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简答题

已知函数f(x)=2x3+px+r,g(x)=15x2+qlnx(p,q,r∈R).

(I)当r=-35时f(x)和g(x)在x=1处有共同的切线,求p、q的值;

(II)已知函数h(x)=f(x)-g(x)在x=1处取得极大值-13,在x=x1和x=x2(x1≠x2)处取得极小值h(x1)和h(x2),若h(x1)+h(x2)<kln3-10成立,求整数k的最小值.

正确答案

(Ⅰ) f′(x)=6x2+p,g′(x)=30x+

由题意得:,故,解得:.      (5分)

(Ⅱ)∵h(x)=f(x)-g(x)=2x3+px+r-15x2-qlnx,

∴h′(x)=6x2+p-30x-

得:,得

∴h′(x)=6x2+p-30x-===

由题意知h(x)在x=x1和x=x2处取得极小值,则0<x1<1<x2

设m(x)=6x2-24x+p-24,则,从而24<p<42.

,设x1x2=t,则0<t<3

.h(x1)+h(x2)=2(x13+x23)+p(x1+x2)-2p-15(x12+x22)-(p-24)ln(x1x2)

=2(x1+x2)[(x1+x2)2-3x1x2]+4p-2p-15[(x1+x2)2-2x1x2]-(p-24)ln(x1x2)

=-112+6•x1x2+2p-(p-24)ln(x1x2

=-112+6t+12t+48-6tlnt

=-64+18t-6tlnt.             (6分)

设F(t)=-64+18t-6tlnt,

则F′(t)=18-(6lnt+6)=6(2-lnt)>0,

∴F(t)在(0,3)上是增函数,

∴h(x1)+h(x2)<F(3)=-10-18ln3.

则kln3-10≥-10-18ln3,从而k≥-18.

即:所求的k的最小值为-18.

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简答题

已知x=2是函数f(x)=alnx+x2-12x的一个极值点.

(Ⅰ)求实数a的值;

(Ⅱ)求函数f(x)的单调区间.

正确答案

(Ⅰ)f′(x)=+2x-12,(x>0),

由已知f'(2)=0得,-8=0,解得a=16.

(Ⅱ)由(Ⅰ)知,f(x)=16lnx+x2-12x+b,x∈(0,+∞),

令f′(x)===0,解得 x=2或 x=4.

当x∈(0,2)时,f′(x)>0;

当x∈(2,4)时,f′(x)<0;

x∈(4,+∞)时,f′(x)>0.

所以f(x)的单调增区间是(0,2),(4,+∞);

f(x)的单调减区间是(2,4)

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简答题

设函数.

(1)求函数的极大值

(2)若时,恒有成立,试确定实数的取值范围.

正确答案

解:(1) ,令,画表得

(2) ,想求最大最小值需要分类讨论,

时,时单调递减,只要

,无解舍;

时,时先增后减,只要

得实数的取值范围为

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简答题

(本小题满分16分)

某广告公司为2010年上海世博会设计了一种霓虹灯,样式如图中实线部分所示. 其上部分是以为直径的半圆,点为圆心,下部分是以为斜边的等腰直角三角形,是两根支杆,其中米,. 现在弧、线段与线段上装彩灯,在弧、弧、线段与线段上装节能灯. 若每种灯的“心悦效果”均与相应的线段或弧的长度成正比,且彩灯的比例系数为,节能灯的比例系数为,假定该霓虹灯整体的“心悦效果”是所有灯“心悦效果”的和.

(Ⅰ)试将表示为的函数;

(Ⅱ)试确定当取何值时,该霓虹灯整体的“心悦效果”最佳?

正确答案

y

(Ⅰ)因为,所以弧EF、AE、BF的长分别为…3分

连接OD,则由OD=OE=OF=1,,所以

     6分

所以

   9分

(Ⅱ)因为由   11分

解得,即      13分

又当时,,所以此时y在上单调递增;

时,,所以此时y在上单调递减.

故当时,该霓虹灯整体的“心悦效果”最佳    16分

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简答题

已知函数f(x)=ln(2ax+1)+-x2-2ax(a∈R).

(1)若x=2为f(x)的极值点,求实数a的值;

(2)若y=f(x)在[3,+∞)上为增函数,求实数a的取值范围;

(3)当a=-时,方程f(1-x)=+有实根,求实数b的最大值.

正确答案

(1)f′(x)=+x2-2x-2a=.…(1分)

因为x=2为f(x)的极值点,所以f'(2)=0.…(2分)

-2a=0,解得a=0.…(3分)

又当a=0时,f'(x)=x(x-2),从而x=2为f(x)的极值点成立.…(4分)

(2)因为f(x)在区间[3,+∞)上为增函数,

所以f′(x)=≥0在区间[3,+∞)上恒成立.…(5分)

①当a=0时,f'(x)=x(x-2)≥0在[3,+∞)上恒成立,所以fx)在[3,+∞上为增函数,故a=0符合题意.…(6分)

②当a≠0时,由函数f(x)的定义域可知,必须有2ax+1>0对x≥3恒成立,故只能a>0,

所以2ax2+(1-4a)x-(4a2+2)≥0对x∈[3,+∞0上恒成立.…(7分)

令g(x)=2ax2+(1-4a)x-(4a2+2),其对称轴为x=1-,…(8分)

因为a>0所以1-<1,从而g(x)≥0在[3,+∞)上恒成立,只要g(3)≥0即可,

因为g(3)=-4a2+6a+1≥0,

解得≤a≤.…(9分)

因为a>0,所以0<a≤

综上所述,a的取值范围为[0,].…(10分)

(3)若a=-时,方程f(1-x)=+x>0可化为,lnx-(1-x)2+(1-x)=

问题转化为b=xlnx-x(1-x)2+x(1-x)=xlnx+x2-x3在(0,+∞)上有解,

即求函数g(x)=xlnx+x2-x3的值域.…(11分)

以下给出两种求函数g(x)值域的方法:

方法1:因为g(x)=x(lnx+x-x2),令h(x)=lnx+x-x2(x>0),

则h′(x)=+1-2x=,…(12分)

所以当0<x<1,h(x)>0,从而h(x)在(0,1)上为增函数,

当x>1,h(x)<0,从而h(x')在(1,+∞上为减函数,…(13分)

因此h(x)≤h(1)=0.

而,故b=x•h(x)≤0,

因此当x=1时,b取得最大值0.…(14分)

方法2:因为g(x)=x(lnx+x-x2),所以g'(x)=lnx+1+2x-3x2

设p(x)=lnx+1+2x-3x2,则p′(x)=+2-6x=-

当0<x<时,p'(x)>0,所以p(x)在(0,)上单调递增;

当x>时,p'(x)<0,所以p(x)在(,+∞)上单调递减;

因为p(1)=0,故必有p()>0,又p()=-2+1+-<-<0,

因此必存在实数x0∈()使得g'(x0)=0,

∴当0<x<x0时,g′(x)<0,所以g(x)在(0,x0)上单调递减;

当x0<x<1,g′(x)>0,所以,g(x)在(1,+∞)上单调递减;

又因为g(x)=xlnx+x2-x3=x(lnx+x-x2)≤x(lnx+),

当x→0时,lnx+<0,则g(x)<0,又g(1)=0.

因此当x=1时,b取得最大值0.…(14分)

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简答题

已知函数f(x)=ax-xlna,其中a∈(1,e]

(Ⅰ)讨论f(x)的单调性;

(Ⅱ)求证:对∀x1,x2∈[-1,1],都有|f(x1)-f(x2)|≤e-2.

正确答案

(Ⅰ)∵f(x)=ax-xlna∴f'(x)=axlna-lna=(ax-1)lna,∵a∈(1,e]∴lna>0

f'(x)>0可得x>0

f'(x)=0可得x=0

f'(x)<0可得x<0

∴f(x)在(-∞,0)上单调递减,在(0,+∞)上单调递增…(4分)

(Ⅱ)由(Ⅰ)知f(x)在[-1,0]单调递减,在[0,1]在单调递增∴当x=0时f(x)取得最小值f(x)min=f(0)=1f(x)max=max{f(1),f(-1)}…(6分)

又f(1)=a-lna,f(-1)=+lnaf(1)-f(-1)=a--2lna

设g(a)=a--2lna,a∈[1,e]∵g′(a)=1+-=(-1)2>0∴g(a)在[1,e]上单调递增.又g(1)=0,∴g(a)>0,a∈[1,e]∴f(1)-f(-1)>0,∴f(1)>f(-1)∴在[-1,1]上,f(x)的最大值为f(1)=a-lna…(9分)∴对∀x1,x2∈[-1,1],都有|f(x1)-f(x2)|≤f(1)-f(0)

又f(1)-f(0)=a-lna-1

即对∀x1,x2∈[-1,1],都有|f(x1)-f(x2)|≤a-lna-1…(11分)

设h(a)=a-lna-1,a∈[1,e]则h′(a)=1->0∴h(a)在(1,e]上单调递增,∴h(a)max=h(e)=e-2∴a-lna-1≤e-2

综上所述,对∀x1,x2∈[-1,1],都有|f(x1)-f(x2)|≤e-2…(14分)

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简答题

已知函数f(x)=(-ax2-2x+a)•ex,(a∈R).

(1)当a=-2时,求函数f(x)的单调区间;

(2)若f(x)在[-1,1]上单调递减,求实数a的取值范围.

正确答案

(1)a=-2时,f(x)=(2x2-2x-2)•ex,定义域为R.

f′(x)=)=(2x2-2x-2)•ex+(4x-2)•ex=2(x-1)(x+2)•ex

由f′(x)>0得x<-2或x>1,由f′(x)<0,得-2<x<1,

∴f(x)的单调递增区间为(-∞,-2),(1,+∞),单调递减区间为(-2,-1).

(2)f′(x)=(-ax2-2x+a)•ex+(-2ax-2)•ex=-[ax2+2(a+1)x+2-a]•ex

令g(x)=-ax2-2(a+1)x+a-2.

①当a=0时,g(x)=-2x-2,在(-1,1)内g(x)<0,f′(x)<0,

函数f(x)在[-1,1]上单调递减.

②当a>0时,g(x)=-ax2-2(a+1)x+a-2是二次函数,其对称轴为x=-1-<-1,

当且仅当g(-1)≤0,即a≤0时,f′(x)≤0,此时无解.

③当a<0时,g(x)=-ax2-2(a+1)x+a-2是二次函数,

当且仅当.∴-2≤a<0时,f′(x)≤0,

此时函数f(x)在[-1,1]上单调递减.

综上,实数a的取值范围是[-2,0].

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简答题

已知函数f(x)=x(a+lnx)有极小值-e-2

(Ⅰ)求实数a的值;

(Ⅱ)若k∈Z,且k<对任意x>1恒成立,求k的最大值.

正确答案

(Ⅰ)因为函数的定义域为(0,+∞),

函数的导数为f'(x)=1+a+lnx,由f'(x)=1+a+lnx=0,

解得x=e-1-a,即当x=e-1-a,时,函数取得极小值-e-2

即f(e-1-a)=e-1-a(a-1-a)=-e-1-a=-e-2

所以解的a=1,即实数a的值为1.

(Ⅱ)当a=1时,f(x)=x(1+lnx),所以设g(x)==

则g′(x)=

令h(x)=x-2-lnx,x>1.

因为h′(x)=1-=>0,所以函数h(x)在(1,+∞)上单调递增,

又h(3)=1-ln3<0,h(4)=2-ln4=2-2ln2>0,

所以h(x)在(1,+∞)上存在唯一的一个实数根x0,满足x0∈(3,4),且h(x0)=0

,即x0-2-ln⁡x0=0,所以lnx0=x0-2.

当x∈(1,x0)时,h(x)<0,此时g'(x)<0,

当x∈(x0,+∞)时,h(x)>0,此时g'(x)>0.

所以g′(x)=在x∈(1,x0)时,单调递减,在x∈(x0,+∞)上单调递增,

所以.g(x)min=g(x0)====x0∈(3,4).

所以要使k<对任意x>1恒成立,则k<g(x)min⁡=x0∈(3,4),

因为k∈Z,所以要k≤3,即k的最大值为3.

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简答题

已知f(x)=x3-(a+1)x2+ax(a≠1)

(1)求f(x)的单调区间;

(2)若y=f(x)的图象与x轴有三个交点,求实数a的取值范围.

正确答案

(1)f′(x)=x2-(a+1)x+a=(x-1)(x-a),

当a>1时,由f′(x)>0得x<1或x>a,

∴x∈(-∞,1)和(a,+∞)时,f(x)单调递增,x∈(1,a)时,f(x)单调递减;

当a<1时,由f′(x)>0,得x<a或x>1,

∴x∈(-∞,a)和(1,+∞)时,f(x)单调递增,x∈(a,1)时,f(x)单调递减.

(2)由(1)知x=1和x=a是f(x)得极值点,

a>1时,f(1)是极大值,f(a)是极小值;a<1时,f(a)是极大值,f(1)是极小值,

又y=f(x)的图象与x轴有三个交点,

∴f(1)•f(a)<0,即(a-)•[-a2(a-3)]<0,

∴(a-3)(a-)>0,

∴a>3或a<

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