- 导数在研究函数中的应用
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函数f(x)=2x-的定义域为(0,1](a<0),
(1)若a=-1,求函数y=f(x)的值域;
(2)求函数y=f(x)在x∈(0,1]上的最大值和最小值,并求出函数取最值时相应x的值.
正确答案
(1)a=-1时,f(x)=2x+≥2
当且仅当x=
时取等号,
∴f(x)的值域为[2,+∞),
(2)f′(x)=2+=
当a<0时,f′(x)=
①当<1⇒-2<a<0时,f′(x)=0⇒x=
当x∈(0,),f(x)单调递减,x∈(
,1],f(x)单调递增
∴x=时,f(x)min=2
,无最大值.…(8分)
②当≥1,f′(x)<0,f(x)单调递减,∴a≤-2时,x=1,f(x)min=2-a.
综上:-2<a<0,x=时,f(x)min=2
,无最大值;a≤-2时,x=1时,f(x)min=2-a,无最大值. …(12分)
已知函数f(x)=mx3-3(m+1)x2+(3m+6)x+1其中m<0
(1)若f(x)的单调增区间是(0,1),求m的值;
(2)当x∈[-1,1]时,函数y=f(x)的图象上任意一点的切线斜率恒大于3m,求m的取值范围.
正确答案
(1)f(x)=mx3-3(m+1)x2+(3m+6)x+1,m<0,
f′(x)=mx2-6(m+1)x+(3m+6)(m<0)
因为f(x)的增区间是(0,1)
则f′(x)=3mx2-6(m+1)x+(3m+6)>0的解集为(0,1)
所以f′(0)=3m+6=0,f′(1)=3m-6(m+1)+3m+6=0
解得m=-2 (4分)
(2)设M(x0,y0)为y=f(x)(-1≤x≤1)图象上任意一点
切线斜率K=f′(x)=3m-6(m+1)x0+(3m+6)>3m,
即3m-6(m+1)x0+6>0在x0∈[-1,1],m<0)则(g(x0))min>0,
g(x0)=3m-6(m+1)x0+6的对称轴为x0=
=1+
<1
①当1+≤0即-1≤m<0时,(g(x0))min=g(1)=-3m>0,∴-1≤m<0;
②当0<1+<1即m<-1时,(g(x0))min=g(-1)=9m+12>0,此时无解,
综上所述:m的取值范围:(-1,0);
已知函数f(x)=在x=1处取得极值2.
(Ⅰ)求函数f(x)的解析式;
(Ⅱ)若函数f(x)在区间(m,2m+1)上是单调函数,求实数m的取值范围.
正确答案
求导,f′(x)==
,
又f(x)在x=1处取得极值2,
所以即
,
解得
所以f(x)=.
(Ⅱ)因为f′(x)=,
又f(x)的定义域是R,所以由f'(x)>0,
得-1<x<1.所以f(x)在[-1,1]上单调递增,
在(-∞,-1]和[1,+∞)上单调递减.
(1) 当f(x)在区间(m,2m+1)上单调递增,
则解得-1<m≤0;
(2)当f(x)在区间(m,2m+1)上单调递减,
则或
解得m≥1.
综上,实数m的取值范围是-1<m≤0或m≥1.
已知函数f(x)=alnx+x2+1.
(Ⅰ)当a=-时,求f(x)在区间[
,e]上的最值;
(Ⅱ)讨论函数f(x)的单调性.
正确答案
(Ⅰ)当a=-时,f(x)=-
lnx+
+1,
∴f′(x)=+
=
.
∵f(x)的定义域为(0,+∞),∴由f'(x)=0得x=1.---------------------------(3分)
∴f(x)在区间[,e]上的最值只可能在f(1),f(
),f(e)取到,
而f(1)=,f(
)=
+
,f(e)=
+
,
∴f(x)max=f(e)=+
,f(x)min=f(1)=
.---------------------------(6分)
(Ⅱ)f′(x)=,x∈(0,+∞).
①当a+1≤0,即a≤-1时,f'(x)<0,∴f(x)在(0,+∞)单调递减;-------------(7分)
②当a≥0时,f'(x)>0,∴f(x)在(0,+∞)单调递增;----------------(8分)
③当-1<a<0时,由f'(x)>0得x2>,∴x>
或x<-
(舍去)
∴f(x)在(,+∞)单调递增,在(0,
)上单调递减;--------------------(10分)
综上,当a≥0时,f(x)在(0,+∞)单调递增;
当-1<a<0时,f(x)在(,+∞)单调递增,在(0,
)上单调递减.
当a≤-1时,f(x)在(0,+∞)单调递减;-----------------------(12分)
函数y=x3+x2+2在[-2,1]上的极大值为______.
正确答案
∵y=x3+x2+2,
∴y′=3x2+3x,
由y′=3x2+3x=0,得x1=-1,x2=0,
由x∈[-2,1],列表得
∴当x=-1时,y=x3+x2+2在[-2,1]上取极大值f(-1)=-1+
+2=
.
故答案为:.
已知曲线C:f(x)=x3-ax+a,
(Ⅰ)若f(x)在区间[1,2]上是增函数,求实数a的取值范围;
(Ⅱ)过C外一点A(1,0)引C的两条切线,若它们的倾斜角互补,求a的值.
正确答案
(Ⅰ)函数f(x)的导数为f'(x)=3x2-a,…(1分)
因为f(x)在区间[1,2]上是增函数,所以f'(x)≥0在区间[1,2]上恒成立. (4分)
a≤3x2恒成立.因为当1≤x≤2时3x2≥3,可得a≤3. …(7分)
(Ⅱ)由(Ⅰ)知f'(x)=3x2-a,过点A(1,0)作曲线C的切线,
设切点(x0,f(x0)),则切线方程为:y=(3x0-a)(x-1)…(9分)
将(x0,f(x0))代入得:f(x0)=-ax0+a即2
-3x0=0 (*)
解得x0=0或x0= …(12分)
故满足条件的切线只有两条,且它们的斜率分别为-a与-a,
因为两条切线的倾斜角互补,所以-a+-a=0,解得a=
. …(14分)
已知函数f(x)=x3-3(a-1)x2-6ax,x∈R.,
(I)求函数f(x)的单调区间;
(II)当a≥0时,若函数f(x)在区间[-1,2]上是单调函数,求a的取值范围.
正确答案
(I)f'(x)=3x2-6(a-1)x-6a.
由f'(x)=0解得x1=-1+a-,x2=-1+a+
.
当x∈(-∞,x1)或x∈(x2,+∞)时,f'(x)>0;
当x∈(x1,x2)时,f'(x)<0.
所以函数f(x)的单调递增区间为(-∞,-1+a-)和(-1+a+
,+∞)
调递减区间为(-1+a-,-1+a+
).
(II)由a≥0,知x1=-1+a-=-1-(
-a)<-1,x2=-1+a+
=a+(
-1)>0,
则函数f(x)在[-1,2]上是单调函数
当且仅当[-1,2]⊆[x1,x2],(9分)
即x2=a-1+≥2,解得a≥
.
故a的取值范围是[,+∞).
已知函数f(x)=.
(I)判断函数f(x)的单调性;
(Ⅱ)若y=xf(x)+的图象总在直线y=a的上方,求实数a的取值范围;
(Ⅲ)若函数f(x)与g(x)=x-
+
的图象有公共点,且在公共点处的切线相同,求实数m的值.
正确答案
(Ⅰ)可得f′(x)=.
当0<x<e时,f′(x)>0,f(x)为增函数;当e<x时,f′(x)<0,f(x)为减函数.
(Ⅱ)依题意,转化为不等式a<lnx+对于x>0恒成立
令g(x)=lnx+,则g'(x)=
-
=
(1-
)
当x>1时,因为g'(x)=(1-
)>0,g(x)是(1,+∞)上的增函数,
当x∈(0,1)时,g′(x)<0,g(x)是(0,1)上的减函数,
所以g(x)的最小值是g(1)=1,
从而a的取值范围是(-∞,1).
(Ⅲ)转化为lnx=x2+
x-m,y=lnx与y=
x2+
x-m在公共点(x0,y0)处的切线相同
由题意知
∴解得:x0=1,或x0=-3(舍去),代入第一式,即有m=.
函数y=x2-4lnx 的单调递减区间是______.
正确答案
y′=2x-=
(x>0),
令y′<0,解得0<x<.
∴函数y=x2-4lnx 的单调递减区间是(0,).
故答案为(0,).
设函数f(x)=x2+bln(x+1),其中b≠0.
(1)若b=-12,求f(x)在[1,3]的最小值;
(2)如果f(x)在定义域内既有极大值又有极小值,求实数b的取值范围.
正确答案
(1)由题意知,f(x)的定义域为(1,+∞)
b=-12时,由f′(x)==0,得x=2(x=3舍去),
当x∈[1,2)时f′(x)<0,当x∈(2,3]时,f′(x)>0,
所以当x∈[1,2)时,f(x)单调递减;当x∈(2,3]时,f(x)单调递增,
所以f(x)min=f(2)=4-12ln3
(2)由题意f′(x)==0在(-1,+∞)有两个不等实根,
即2x2+2x+b=0在(-1,+∞)有两个不等实根,
设g(x)=2x2+2x+b,则,解之得0<b<
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