- 函数的最值与导数的关系
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已知f(x)=2x3-6x2+m(m为常数)在[-2,2]上有最大值3,那么此函数在[-2,2]上的最小值是( )
正确答案
解析
解:∵f′(x)=6x2-12x=6x(x-2),
∵f(x)在(-2,0)上为增函数,在(0,2)上为减函数,
∴当x=0时,f(x)=m最大,
∴m=3,从而f(-2)=-37,f(2)=-5.
∴最小值为-37.
故选:A
函数f(x)=x-x2+lnx+m的值恒不为零,则m的取值范围为______.
正确答案
m<0
解析
解:函数的定义域为(0,+∞),由可知函数在(0,1)上单调增,在(1,+∞)上单调减,从而函数在1处取得最大值,要使函数f(x)=x-x2+lnx+m的值恒不为零,则f(1)<0,∴m<0.
故答案为:m<0.
已知函数f(x)=x2-lnx-ax,a∈R.
(Ⅰ)当a=1时,求f(x)的最小值;
(Ⅱ)若f(x)>x,求a的取值范围.
正确答案
解:(Ⅰ)当a=1时,f(x)=x2-lnx-x,
f′(x)=.
当x∈(0,1)时,f′(x)<0;
当x∈(1,+∞)时,f′(x)>0.
∴f(x)的最小值为f(1)=0.
(Ⅱ)f(x)>x,即f(x)-x=x2-lnx-(a+1)x>0.
由于x>0,所以f(x)>x⇔x->a+1.
令g(x)=x-,
则g′(x)=.
当x∈(0,1)时,g′(x)<0;
当x∈(1,+∞)时,g′(x)>0.
g(x)有最小值g(1)=1.
故a+1<1,a的取值范围是(-∞,0).
解析
解:(Ⅰ)当a=1时,f(x)=x2-lnx-x,
f′(x)=.
当x∈(0,1)时,f′(x)<0;
当x∈(1,+∞)时,f′(x)>0.
∴f(x)的最小值为f(1)=0.
(Ⅱ)f(x)>x,即f(x)-x=x2-lnx-(a+1)x>0.
由于x>0,所以f(x)>x⇔x->a+1.
令g(x)=x-,
则g′(x)=.
当x∈(0,1)时,g′(x)<0;
当x∈(1,+∞)时,g′(x)>0.
g(x)有最小值g(1)=1.
故a+1<1,a的取值范围是(-∞,0).
函数f(x)=aex,g(x)=lnx-lna,其中a为常数,且函数y=f(x)和y=g(x)的图象在其与坐标轴的交点处的切线互相平行.
(Ⅰ)求此平行线的距离;
(Ⅱ)若存在x使不等式成立,求实数m的取值范围;
(Ⅲ)对于函数y=f(x)和y=g(x)公共定义域中的任意实数x0,我们把|f(x0)-g(x0)|的值称为两函数在x0处的偏差.求证:函数y=f(x)和y=g(x)在其公共定义域内的所有偏差都大于2.
正确答案
(Ⅰ)解:f‘(x)=aex,,
y=f(x)的图象与坐标轴的交点为(0,a),y=g(x)的图象与坐标轴的交点为(a,0),
∵函数y=f(x)和y=g(x)的图象在其与坐标轴的交点处的切线互相平行
∴f'(0)=g'(a),即
又∵a>0,∴a=1.
∴f(x)=ex,g(x)=lnx,
∴函数y=f(x)和y=g(x)的图象在其坐标轴的交点处的切线方程分别为:x-y+1=0,x-y-1=0
∴两平行切线间的距离为.
(Ⅱ)解:由得
,故
在x∈[0,+∞)有解,
令,则m<hmax(x).
当x=0时,m<0;
当x>0时,∵,
∵x>0,∴,∴
故
即在区间[0,+∞)上单调递减,故h(x)max=h(0)=0,∴m<0
即实数m的取值范围为(-∞,0).
(Ⅲ)证法一:∵函数y=f(x)和y=g(x)的偏差为:F(x)=|f(x)-g(x)|=ex-lnx,x∈(0,+∞)
∴,
设x=t为的解,则当x∈(0,t),F'(x)<0;
当x∈(t,+∞),F'(x)>0,∴F(x)在(0,t)单调递减,在(t,+∞)单调递增
∴
∵F′(1)=e-1>0,,∴
故F(x)min=et+t>2
即函数y=f(x)和y=g(x)在其公共定义域内的所有偏差都大于2.
证法二:由于函数y=f(x)和y=g(x)的偏差:F(x)=|f(x)-g(x)|=ex-lnx,x∈(0,+∞)
令,x∈(0,+∞);令F2(x)=x-lnx,x∈(0,+∞)
∵,
,
∴F1(x)在(0,+∞)单调递增,F2(x)在(0,1)单调递减,在(1,+∞)单调递增
∴F1(x)>F1(0)=1,F2(x)≥F2(1)=1,
∴F(x)=ex-lnx=F1(x)+F2(x)>2
即函数y=f(x)和y=g(x)在其公共定义域内的所有偏差都大于2.
解析
(Ⅰ)解:f‘(x)=aex,,
y=f(x)的图象与坐标轴的交点为(0,a),y=g(x)的图象与坐标轴的交点为(a,0),
∵函数y=f(x)和y=g(x)的图象在其与坐标轴的交点处的切线互相平行
∴f'(0)=g'(a),即
又∵a>0,∴a=1.
∴f(x)=ex,g(x)=lnx,
∴函数y=f(x)和y=g(x)的图象在其坐标轴的交点处的切线方程分别为:x-y+1=0,x-y-1=0
∴两平行切线间的距离为.
(Ⅱ)解:由得
,故
在x∈[0,+∞)有解,
令,则m<hmax(x).
当x=0时,m<0;
当x>0时,∵,
∵x>0,∴,∴
故
即在区间[0,+∞)上单调递减,故h(x)max=h(0)=0,∴m<0
即实数m的取值范围为(-∞,0).
(Ⅲ)证法一:∵函数y=f(x)和y=g(x)的偏差为:F(x)=|f(x)-g(x)|=ex-lnx,x∈(0,+∞)
∴,
设x=t为的解,则当x∈(0,t),F'(x)<0;
当x∈(t,+∞),F'(x)>0,∴F(x)在(0,t)单调递减,在(t,+∞)单调递增
∴
∵F′(1)=e-1>0,,∴
故F(x)min=et+t>2
即函数y=f(x)和y=g(x)在其公共定义域内的所有偏差都大于2.
证法二:由于函数y=f(x)和y=g(x)的偏差:F(x)=|f(x)-g(x)|=ex-lnx,x∈(0,+∞)
令,x∈(0,+∞);令F2(x)=x-lnx,x∈(0,+∞)
∵,
,
∴F1(x)在(0,+∞)单调递增,F2(x)在(0,1)单调递减,在(1,+∞)单调递增
∴F1(x)>F1(0)=1,F2(x)≥F2(1)=1,
∴F(x)=ex-lnx=F1(x)+F2(x)>2
即函数y=f(x)和y=g(x)在其公共定义域内的所有偏差都大于2.
已知函数f(x)=-4lnx-ax2+x,其中a∈R.
(Ⅰ)若a=-,求函数f(x)的最小值;
(Ⅱ)若存在两个整数m,n,使得函数f(x)在区间(m,n)上是增函数,且(m,n)⊆(0,a+4),求n的最大值,及n取最大值时a的取值范围.
正确答案
解:(Ⅰ)f(x)=-4lnx+,f′(x)=
;
∴x∈(0,2)时,f′(x)<0;x∈(2,+∞)时,f′(x)>0;
∴f(x)min=f(2)=-4ln2+3.
(Ⅱ)∵(m,n)⊆(0,a+4),∴0≤m<n≤a+4,a>-4 ①;
f′(x)=(x>0),
设h(x)=-ax2+x-4,则:
f′(x)>0,即h(x)>0,对x∈(m,n)恒成立.
(1)当a<0时,∵h(0)=-4,∴h(a+4)=-a[(a+4)2-1]>0,解得a>-3,或a<-5 ②;
由①②得:-3<a<0,m<n≤a+4<4;
又m,n为整数,∴m<n≤3;
当且仅当,即
时,nmax=3;
(2)当a=0时,f(x)的递增区间是[4,+∞),不适合条件;
(3)当a>0时,由h(0)<0,h(a+4)<0,要使f′(x)>0在(0,a+4)上有解,则:
,不等式组无解,∴不适合条件.
综上:nmax=3,此时a的取值范围是:.
解析
解:(Ⅰ)f(x)=-4lnx+,f′(x)=
;
∴x∈(0,2)时,f′(x)<0;x∈(2,+∞)时,f′(x)>0;
∴f(x)min=f(2)=-4ln2+3.
(Ⅱ)∵(m,n)⊆(0,a+4),∴0≤m<n≤a+4,a>-4 ①;
f′(x)=(x>0),
设h(x)=-ax2+x-4,则:
f′(x)>0,即h(x)>0,对x∈(m,n)恒成立.
(1)当a<0时,∵h(0)=-4,∴h(a+4)=-a[(a+4)2-1]>0,解得a>-3,或a<-5 ②;
由①②得:-3<a<0,m<n≤a+4<4;
又m,n为整数,∴m<n≤3;
当且仅当,即
时,nmax=3;
(2)当a=0时,f(x)的递增区间是[4,+∞),不适合条件;
(3)当a>0时,由h(0)<0,h(a+4)<0,要使f′(x)>0在(0,a+4)上有解,则:
,不等式组无解,∴不适合条件.
综上:nmax=3,此时a的取值范围是:.
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