- 导数在研究函数中的应用
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已知函数f(x)=-
(a>0)
(1)证明f(x)在(0,+∞)上单调递增;
(2)若f(x)的定义域、值域都是[,2],求实数a的值;
正确答案
(1)∵f(x)=-
(a>0)∴f'(x)=
,当x∈(0,+∞)时,f'(x)>0
故函数f(x)在(0,+∞)上单调递增
(2)∵函数f(x)在(0,+∞)上单调递增∴函数f(x)在[,2]是单调递增,
当x=时,f(
)=
-2=
∴a=
(B题)设函数f(x)=ax3+bx2+cx+d,(a,b,c,d∈R).
(1)若f(x)=(1-2x)3,求3a+2b+c-d的值;
(2)若a=,b<0,y=f(x)在x=0处取得极值-1,且过点(0,0)可作曲线y=f(x)的三条切线,求b的取值范围.
正确答案
(1)∵f(x)=(1-2x)3=ax3+bx2+cx+d,
对此等式两边同时求导数得:3(1-2x)2(-2)=3ax2+2bx+c,
令x=1得:3a+2b+c=-6,又由二项式定理知d=1
故3a+2b+c-d=-6-1=-7…(6分)
(2)∵f′(x)=x2+2bx+c,由题意可得f′(0)=0,f(0)=-1,解得c=0,d=-1
经检验,f(x)在x=0处取得极大值.∴f(x)=x3+bx-1…(8分)
设切点为(x0,y0),则切线方程为y-y0=f′(x0)(x-x0)
即为y=(+2bx0)x-
-b
-1…(9分)
因为切线方程为y=(+2bx0)x-
-b
-1,
把(0,0)代入可得+b
+1=0,
因为有三条切线,故方程+b
+1=0有三个不同的实根.…(11分)
设g(x)=x3+bx2+1(b<0)
∵g′(x)=2x2+2bx,令g′(x)=2x2+2bx=0,可得x=0和x=-b
因为方程有三个根,故极小值小于零,b3+1<0,所以b<-
…(14分)
已知x=1是函数f(x)=(ax-2)ex的一个极值点.(a∈R)
(1)求a的值;
(2)求f(x)在区间[0,2]上的最值.
正确答案
(1)f′(x)=(ax+a-2)ex,
由已知得f′(1)=0,解得a=1.
当a=1时,f(x)=(x-2)ex,f′(x)=(x-1)ex,在x=1处取得极小值.
∴a=1.
(2)由(1)知,f(x)=(x-2)ex,f′(x)=(x-1)ex,
当x∈[0,1)时,f'(x)=(x-1)ex<0,f(x)在区间[0,1)单调递减;
当x∈(1,2]时,f′(x)>0,f(x)在区间(1,2]单调递增.
所以在区间[0,2]上,f(x)的最小值为f(1)=-e.
又f(0)=-2,f(2)=0,
所以在区间[0,2]上,f(x)的最大值为f(2)=0.
已知函数f(x)=4x+(x>0,a>0)在x=3时取得最小值,则a=______.
正确答案
由题设函数f(x)=4x+(x>0,a>0)在x=3时取得最小值,
∵x∈(0,+∞),
∴得x=3必定是函数f(x)=4x+(x>0,a>0)的极值点,
∴f′(3)=0,
即4-=0,
解得a=36.
故答案为:36.
已知函数f(x)=ax3+3x2-6ax-11,g(x)=3x2+6x+12,和直线m:y=kx+9.又f′(-1)=0.
(1)求a的值;
(2)是否存在k的值,使直线m既是曲线y=f(x)的切线,又是y=f(x)的切线;如果存在,求出k的值;如果不存在,说明理由.
(3)如果对于所有x≥-2的x,都有f(x)≤kx+9≤g(x)成立,求k的取值范围.
正确答案
(1)f′(x)=3ax2+6x-6a,
因为f′(-1)=0所以a=-2.2;
(2)因为直线m恒过点(0,9).
先求直线m是y=f(x)的切线.
设切点为(x0,3x02+6x0+12),
∵g′(x0)=6x0+6.
∴切线方程为y-(3x02+6x0+12)=(6x0+6)(x-x0),
将点(0,9)代入得x0=±1.
当x0=-1时,切线方程为y=9,
当x0=1时,切线方程为y=12x+9.
由f′(x)=0得-6x2+6x+12=0,即有x=-1,x=2
当x=-1时,y=f(x)的切线y=-18,当x=2时,
y=f(x)的切线方程为y=9∴y=9是公切线,
又由f′(x)=12得-6x2+6x+12=12
∴x=0或x=1,当x=0时y=f(x)的切线为y=12x-11,
当x=1时y=f(x)的切线为y=12x-10,
∴y=12x+9,不是公切线,
综上所述k=0时y=9是两曲线的公切线;(7分)
(3).(1)kx+9≤g(x)得kx≤3x2+6x+3,
当x=0,不等式恒成立,k∈R.
当-2≤x<0时,不等式为k≥3(x+)+6,
而3(x+)+6=-3[(-x)+
]+6≤-3•2+6=0∴k≥0
当x>0时,不等式为k≤3(x+)+6,
∵3(x+)+6≥12∴k≤12∴当x≥-2时,
kx+9≤g(x)恒成立,则0≤k≤12;(10分)
(2)由f(x)≤kx+9得kx+9≥-2x3+3x2+12x-11
当x=0时,9≥-11恒成立,k∈R,
当-2≤x<0时有k≤-2x2+3x+12-
设h(x)=-2x2+3x+12-=-2(x-
)2+
-
,
当-2≤x<0时-2(x-)2+
为增函数,
-也为增函数∴h(x)≥h(-2)=8
∴要使f(x)≤kx+9在-2≤x<0上恒成立,则k≤8(12分)
由上述过程只要考虑0≤k≤8,
则当x>0时f′(x)=-6x2+16x+12=-6(x+1)(x-2)
∴在x∈(0,2]时f′(x)>0,在(2,+∞)时
∴f(x)在x=2时有极大值即f(x)在(0,+∞)上的最大值,
又f(2)=9,即f(x)≤9而当x>0,k≥0时,
∴f(x)≤kx+9一定成立,综上所述0≤k≤8.
已知函数f(x)=(a≠0,a∈R).
(Ⅰ)求函数f(x)的单调区间;
(Ⅱ)当a=1时,若对任意x1,x2∈[-3,+∞),有f(x1)-f(x2)≤m成立,求实数m的最小值.
正确答案
求导函数,可得f′(x)=.
令f′(x)=0,解得x=a或x=-3a.
(Ⅰ)当a>0时,f′(x),f(x)随着x的变化如下表
函数f(x)的单调递增区间是(-3a,a),函数f(x)的单调递减区间是(-∞,-3a),(a,+∞).
当a<0时,f′(x),f(x)随着x的变化如下表
函数f(x)的单调递增区间是(a,-3a),函数f(x)的单调递减区间是(-∞,a),(-3a,+∞).
(Ⅱ)当a=1时,由(Ⅰ)得f(x)是(-3,1)上的增函数,是(1,+∞)上的减函数.
又当x>1时,f(x)=>0.
所以f(x)在[-3,+∞)上的最小值为f(-3)=-,最大值为f(1)=
.
所以对任意x1,x2∈[-3,+∞),f(x1)-f(x2)≤f(1)-f(-3)=.
所以对任意x1,x2∈[-3,+∞),使f(x1)-f(x2)≤m恒成立的实数m的最小值为.
已知函数f(x)=ax+lnx(a∈R).
(1)若a=1,求曲线y=f(x)在x=处切线的斜率;
(2)求函数f(x)的单调增区间;
(3)设g(x)=2x,若对任意x1∈(0,+∞),存在x2∈[0,1],使f(x1)<g(x2),求实数a的取值范围.
正确答案
(1)a=1时,f(x)=x+lnx
∴f'(x)=1+,可得f'(
)=3
∴曲线y=f(x)在x=处切线的斜率k=f'(
)=3
(2)由题意,得f'(x)=a+,(x>0)
∴当a≥0时,f'(x)>0在(0,+∞)上恒成立;
当a<0时,f'(x)=a+在(0,-
)上为正数,在(-
,+∞)上为负数
由此可得:当a≥0时,函数f(x)=ax+lnx是(0,+∞)上的增函数;
当a<0时,f(x)=ax+lnx在(0,-)上为增函数,在(-
,+∞)上为减函数
(3)由题意,得f(x1)在(0,+∞)上的最大值小于g(x2)在[0,1]上的最大值.
∵g(x)=2x,[0,1]上是增函数
∴g(x2)在[0,1]上的最大值为g(1)=2
即f(x1)在(0,+∞)上的最大值小于2
当a≥0时,函数f(x)=ax+lnx是(0,+∞)上的增函数,f(x1)没有最大值;
当a<0时,f(x1)在(0,+∞)上的最大值为f(-)=-1+ln(-
)<2
解之得a<-,可得实数a的取值范围为(-∞,-
).
规定Axm=x(x-1)(x-2)•…•(x-m+1),其中x∈R,m∈N*.
函数f(x)=aAx+13+3bAx2+1(ab≠0)在x=1处取得极值,在x=2处的切线的平行向量为=(b+5,5a).
(1)求f(x)的解析式;
(2)求f(x)的单调区间;
(3)是否存在正整数m,使得方程f(x)=6x-在区间(m,m+1)内有且只有两个不等实根?若存在,求出m的值;若不存在,说明理由.
正确答案
(1)由已知f(x)=a(x+1)x(x-1)+3bx(x-1)+1=ax3+3bx2-(a+3b)x+1,
∴f'(x)=3ax2+6bx-(a+3b)
∴解得
∴f(x)=6x3-12x2+6x+1.
(2)∵f'(x)=18x2-24x+6=6(3x-1)(x-1)
由f'(x)>0得,x>1或x<,即f(x)在(1,+∞)和(-∞,
)上单调递增,
由f'(x)<0得,<x<1,即f(x)在(
,1)上单调递减.
(3)方程f(x)=6x-等价于18x3-36x2+19=0.
令g(x)=18x3-36x2+19.
则g'(x)=54x2-72x=18x(3x-4)令g'(x)=0得x=0或x=.
当x∈(0,)时,g'(x)<0,g(x)是单调递减函数;
当x∈(,+∞)时,g'(x)>0,g(x)是单调递增函数;
∵g(1)=1>0,g()=-
<0,g(2)=19>0,
∴方程g(x)=0在区间(1,),(
,2)内分别有唯一实根.
∴存在正整数m=1使得方程f(x)=6x-在区间(1,2)上有且只有两个不相等的实数跟.
设函数f(x)=alnx+(x-1)2,(a∈R).
(1)若a=-4,求f(x)的最小值;
(2)若函数f(x)在[,2]上存在单调递减区间,试求实数a的取值范围;
(3)求函数f(x)的极值点.
正确答案
由于函数f(x)=alnx+(x-1)2,(a∈R).
则f′(x)=+2(x-1)=
,(x>0)
(1)由于a=-4,则f′(x)==
令f′(x)>0,则x>2,
故函数f(x)在(0,2)上递减,在(2,+∞)上递增
故f(x)的最小值为f(2)=1-4ln2
(2)由于函数f(x)在[,2]上存在单调递减区间,
则2x2-2x+a≤0亦即a≤-2x2+2x在[,2]上恒成立
故y=-2x2+2x在[,2]上递减,且最小值为
故实数a的取值范围是:a≤
(3)当△=22-4×2×a≤0,即a≥时,f′(x)=
,(x>0)恒大于等于0,
故此时函数无极值.
当0<a<时,令f′(x)=
>0,(x>0),则0<x<
或x>
,
故此时函数在x=处取得极大值,在x=
处取得极小值.
当a≤0时,令f′(x)=>0,(x>0),则x>
,
故此时函数无极大值,在x=处取得极小值.
综上,当a≥时,函数无极值;
当0<a<时,函数在x=
处取得极大值,在x=
处取得极小值;
当a≤0时,函数无极大值,在x=处取得极小值.
已知函数f(x)=x3-3x2-9x.
(Ⅰ)求f(x)的单调递增区间;
(Ⅱ)求f(x)在区间[-2,2]上的最值.
正确答案
(Ⅰ)由f(x)=x3-3x2-9x.
得f′(x)=3x2-6x-9,
令f′(x)=3x2-6x-9>0,
解得x<-1或x>3,(4分)
所以函数f(x)的单调递增区间为(-∞,-1),(3,+∞).
(Ⅱ) 当x变化时,f’(x)与f(x)的变化情况如下表:
(8分)
从而可知,当x=-1时,函数f(x)取得最大值,即f(-1)=(-1)3-3(-1)2-9(-1)=5,
当x=2时,函数f(x)取得最小值即f(2)=23-3×22-9×2=-22.(10分)
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