- 导数在研究函数中的应用
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设f(x)=lnx+(a≥0,且为常数)
(1)求f(x)的单调区间;
(2)判断f(x)在定义域内是否有零点?若有,有几个?
正确答案
(1)∵f(x)的定义域为(0,+∞)(1分)f′(x)=-
=
=0(2分)∴x=a(3分)
当a=0时,f'(x)>0,∴f(x)的单调区间为(0,+∞)且f(x)在(0,+∞)上单调增(4分)
当a>0时,x∈(o,a)时,f'(x)<0x∈(a,+∞)时,f'(x)>0(5分)
所以f(x)的单调区间是(0,a),(a,+∞)且f(x)在(0,a)上单调减,在(a,+∞)上单调增(6分)
(2)①当a=0时,f(x)=lnx有1个零点x=1(7分)
②当a>0时,f(x)min=1+lna(8分)
当1+lna>0,即a>时无零点(9分)
当1+lna=0,即a=时有1个零点x=
(10分)
当1+lna<0,即0<a<时有2个零点(11分)
∵f(a)<0,f(x)在(0,a)上单调减,且取x=(n∈N+),当n>-
时,
<a,有f(
)=-na+aean>a•(2an-n)=a[(2a)n-n],当n足够大时f(
)>0
∴f(x)在(0,a)上有1个零点(12分)
f(x)在(a,+∞)上单调增,且f(1)=a>0
∴f(x)在(a,+∞)上有1个零点(13分)
所以当a=0或a=时,f(x)有1个零点;当0<a<
时,f(x)有2个零点;当a>
时,f(x)无零点.(14分)
已知函数f(x)=ax3+bx2+(2c-3a-2b)x+d(a>0)的图象如图所示,且f′(1)=0.则c+d的值是______.
正确答案
∵f(x)=ax3+bx2+(2c-3a-2b)x+d(a>0),
∴f′(x)=3ax2+2bx+(2c-3a-2b),
∵f′(1)=0,∴3a+2b+(2c-3a-2b)=0,
∴c=0.
又图象过点(0,3),∴d=3,
则c+d的值是3.
故答案为:3.
函数y=f(x)在定义域(-,3)内可导,其图象如下,记y=f(x)的导函数为y=f′(x),则不等式f′(x)≥0的解集为______.
正确答案
由图象知,函数y=f(x)在定义域(-,3)内的递增区间为:(-
,-
]
则不等式f′(x)≥0的解集为:(-,-
]∪[1,2]
故答案为:(-,-
]∪[1,2]
设函数f(x)=xlnx+(1-x)ln(1-x)(0<x<1),求f(x)的最小值.
正确答案
对函数f(x)求导数:f'(x)=(xlnx)'+[(1-x)ln(1-x)]'=lnx-ln(1-x)=ln.
令f′(x)=0,则=1,解得x=
.
当0<x<,f′(x)=lnx-ln(1-x)<0,f(x)在区间(0,
)是减函数,
当1>x>,f′(x)=lnx-ln(1-x)>0,f(x)在区间(
,1)是增函数.
所以f(x)在x=时取得最小值,f(
)=-1.
已知函数f(x)=ln(1+xx)-ax,其中a>0
(1)求函数f(x)的单调区间;
(2)如果a∈(0,1),当a≥0时,不等式f(x)-m<0的解集为空集,求实数m的取值范围;
(3)当x>1时,若g(x)=f[ln(x-1)]+aln(x-1),试证明:对n∈N*,当n≥2时,有g()>-
.
正确答案
(1)∵f'(x)=-a=
∴
当a≥1时,f'(x)<0,∴f(x)的递减区间为R
当0<a<1时,f'(x)>0得:x>lnf'(x)<0得:x<ln
∴f(x)的递增区间为(ln,+∞),递减区间为(-∞,ln
)
(2)∵不等式f(x)<m的解集为空集,即f(x)≥m在x∈[0,+∞)恒成立
又∵0<a<时,ln
<0,∴f(x)min=f(0)=ln2,∴m≤ln2
当≤a<1时,由①可知:x=ln
时,f(x)有极小值∴f(x)min=f(ln
)=ln(1+elna1-a)-aln
=ln
-aln
∴m≤(a-1)ln(1-a)-alna
(3)当x>1时,g(x)=f[ln(x-1)+aln(x-1)]=ln[1+eln(x-1)]-aln(x-1)+aln(x-1)=lnxg()=ln
=ln
+ln
+ln
+…+ln
∴即证:ln+ln
+ln
+…+ln
<-1-2-3…-(n-1)=n-1-2…-(n-1)-n
令h(t)=lnt-1+,t∈(0,1),
∴h'(t)=-
=
<0
∴h(t)为减函数
∵h(t)=0,∴h(t)>0,即:lnt>1-
当t分别取、
、
、…、
(n≥2)时有
:ln>1-2,ln
>1-3,ln
>n-1-2-3-…-(n-1)-n
∴ln>-1-2-3-…-(n-1)=-
设函数f(x)=x--alnx(a∈R).
(Ⅰ)当a=3时,求f(x)的极值;
(Ⅱ)讨论函数f(x)的单调性.
正确答案
(Ⅰ)函数的定义域为(0,+∞),
当a=3时,f′(x)=1+-
=
=
,
令f′(x)=0,解得x=1或x=2,
当0<x<1或x>2时,f′(x)>0,当1<x<2时,f′(x)<0,
所以当x=1时f(x)取得极大值f(1)=-1,当x=2时f(x)取得极小值f(2)=1-3ln2;
(Ⅱ)f′(x)=1+-
=
,
令g(x)=x2-ax+2,其判别式△=a2-8,
①当|a|≤2时,△≤0时,f′(x)≥0,故f(x)在(0,+∞)上单调递增;
②当a<-2时,△>0时,g(x)=0的两根都小于0,所以在(0,+∞)上f′(x)>0,
故f(x)在(0,+∞)上单调递增;
③当a>2时,△>0,g(x)=0的两根为:x1=
,x2=
,且都大于0,
当0<x<x1或x>x2时f′(x)>0,当x1<x<x2时f′(x)<0,
故f(x)在(0,)和(
,+∞)上递增,在(
,
)上递减,
综上,当a≤2时f(x)(0,+∞)上单调递增;当a>2
时,f(x)在(0,
)和(
,+∞)上递增,在(
,
)上递减;
已知函数:f(x)=lnx-ax-3(a≠0)
(Ⅰ)讨论函数f(x)的单调性;
(Ⅱ)若对于任意的a∈[1,2],若函数g(x)=x3+[m-2f′(x)]在区间(a,3)上有最值,
求实数m的取值范围.
正确答案
(Ⅰ)由已知得f(x)的定义域为(0,+∞),且f′(x)=-a,(2分)
当a>0时,f(x)的单调增区间为(0,),减区间为(
,+∞);
当a<0时,f(x)的单调增区间为(0,+∞),无减区间;(6分)
(Ⅱ)g(x)=x3+[m-2f′(x)]=x3+(
+a)x2-x,∴g'(x)=3x2+(m+2a)x-1,
∵g(x)在区间(a,3)上有最值,
∴g(x)在区间(a,3)上总不是单调函数,
又g′(0)=-1∴(9分)
由题意知:对任意a∈[1,2],g'(a)=3a2+(m+2a)•a-1=5a2+ma-1<0恒成立,∴m<=
-5a,因为a∈[1,2],所以∴m<-
,
对任意a∈[1,2],g'(3)=3m+26+6a>0恒成立,∴m>-∴-
<m<-
(12分)
已知函数f(x)=x2-2alnx,a∈R
(1)讨论f(x)单调区间;
(2)当a=时,证明:当x≥1时,证明:f(x)≥x.
正确答案
(1)f′(x)=2x-=
,
当a≤0时,f′(x)>0,∴f(x)在(0,+∞)上为增函数;
当a>0时,令f′(x)>0得x>,∴f(x)在(
,+∞)上为增函数;
令f′(x)<0得0<x<,∴f(x)在(0,
)上为减函数,
综上:当a≤0时,f(x)的增区间为(0,+∞),无减区间;
当a>0时,f(x)的增区间为(,+∞),减区间为(0,
).
(2)当a=时,g(x)=f(x)-x=x2-lnx-x,
g′(x)=2x--1=
=
,
当x≥1时,2x+1≥0,x-1≥0,则g′(x)≥0,
故当x≥1时,g(x)为增函数,则g(x)≥g(1)=0,
则f(x)≥x.
已知函数f(x)=ax3+bx2,曲线y=f(x)过点P(-1,2),且在点P处的切线恰好与直线x-3y=0垂直.
(1)求a、b的值;
(2)若f(x)在区间[m,m+1]上单调递增,求m的取值范围.
正确答案
(1)∵y=f(x)过点P(-1,2),且在点P处的切线恰好与直线x-3y=0垂直
∴⇒
⇒
.
(2)由题意得:f′(x)=3x2+6x=3x(x+2)>0
解得x>0或x<-2.
故f(x)的单调递增为(-∞,-2]和[0,+∞).
即m+1≤-2或m≥0,
故m≤-3或m≥0.
已知函数f(x)=x-ln(x+1).
(1)求函数f(x)的最小值;
(2)求证:e1+12+13+14+…+1n>n+1,(n∈N*).
正确答案
(1)f′(x)=1-=
,(x>-1).
令f′(x)>0,解得x>0,函数f(x)在(0,+∞)上单调递增;f′(x)<0,解得-1<x<0,函数f(x)单调递减.
∴当x=0时,函数f(x)取得极小值,即最小值f(0)=0;
(2)由(1)可知:x>0时,f(x)>0,即x-ln(x+1)>0,即ln(x+1)<x.
令x=,得ln
<
.
∴ln2+ln+…+ln
<1+
+
+…+
,
∴ln(2××…
)=ln(n+1)<1+
+
+…+
,
∴n+1<e1+12+13+…+1n.
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