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题型:简答题
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简答题

已知函数f(x)=ex,g(x)=ax2+bx+1(a,b∈R).

(Ⅰ)当a≠0时,若曲线y=f(x)与y=g(x)在x=0出有相同的切线,求b的值;

(Ⅱ)当a=0时,若f(x)≥g(x)对任意的x∈R恒成立,求b的取值范围.

正确答案

解:(Ⅰ)因为f‘(x)=ex,所以f'(0)=1,又f(0)=1,

得y=f(x)在x=0处的切线方程为y=x+1,…(2分)

又因为g'(x)=2ax+b,所以g'(0)=b,又g(0)=1,

得y=g(x)在x=0处的切线方程为y=bx+1,

因为曲线y=f(x)与y=g(x)在x=0处有相同的切线,所以b=1.…(4分)

(Ⅱ)由a=0,则φ(x)=f(x)-g(x)=ex-bx-1,所以φ'(x)=ex-b,

(i)当b≤0时,φ'(x)>0,函数φ(x)在R上单调递增,

又φ(0)=0,所以当x∈(-∞,0)时,φ(x)<0,与函数f(x)≥g(x)矛盾,…(6分)

(ii)当b>0时,由φ'(x)>0,得x>lnb;由φ'(x)<0,得x<lnb,

所以函数φ(x)在(-∞,lnb)上单调递减,在(lnb,+∞)上单调递增,…(8分)

①当0<b<1时,lnb<0,又φ(0)=0,φ(lnb)<0,与函数f(x)≥g(x)矛盾;

②当b>1时,同理φ(lnb)<0,与函数f(x)≥g(x)矛盾;

③当b=1时,lnb=0,所以函数φ(x)在(-∞,0)上单调递减,在(0,+∞)上单调递增,φ(x)≥φ(0)=0,故b=1满足题意.

综上所述,b的取值的范围为{1}.…(12分)

解析

解:(Ⅰ)因为f‘(x)=ex,所以f'(0)=1,又f(0)=1,

得y=f(x)在x=0处的切线方程为y=x+1,…(2分)

又因为g'(x)=2ax+b,所以g'(0)=b,又g(0)=1,

得y=g(x)在x=0处的切线方程为y=bx+1,

因为曲线y=f(x)与y=g(x)在x=0处有相同的切线,所以b=1.…(4分)

(Ⅱ)由a=0,则φ(x)=f(x)-g(x)=ex-bx-1,所以φ'(x)=ex-b,

(i)当b≤0时,φ'(x)>0,函数φ(x)在R上单调递增,

又φ(0)=0,所以当x∈(-∞,0)时,φ(x)<0,与函数f(x)≥g(x)矛盾,…(6分)

(ii)当b>0时,由φ'(x)>0,得x>lnb;由φ'(x)<0,得x<lnb,

所以函数φ(x)在(-∞,lnb)上单调递减,在(lnb,+∞)上单调递增,…(8分)

①当0<b<1时,lnb<0,又φ(0)=0,φ(lnb)<0,与函数f(x)≥g(x)矛盾;

②当b>1时,同理φ(lnb)<0,与函数f(x)≥g(x)矛盾;

③当b=1时,lnb=0,所以函数φ(x)在(-∞,0)上单调递减,在(0,+∞)上单调递增,φ(x)≥φ(0)=0,故b=1满足题意.

综上所述,b的取值的范围为{1}.…(12分)

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题型:简答题
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简答题

已知函数f(x)=ex-ax-1(a>0,e为自然对数的底数).

(1)求函数f(x)的单调区间;

(2)记函数f(x)的最小值为g(a),求g(a)取最大值时实数a的值;

(3)在(2)的条件下,证明:(n+(n+…+(n+(n(其中n∈N*).

正确答案

(1)解:由题意a>0,f′(x)=ex-a,

由f′(x)=ex-a=0,得x=lna.

当x∈(-∞,lna)时,f′(x)<0;当x∈(lna,+∞)时,f′(x)>0.

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

(2)解:由(1)知,当x=lna时,f(x)取得极小值,也为最小值,

其最小值为g(a)=f(lna)=elna-alna-1=a-alna-1.

由g′(a)=1-lna-1=-lna=0,得a=1.

∴g(a)在区间(0,1)上单调递增,在区间(1,+∞)上单调递减,

∴g(a)在a=1处取得最大值,而g(1)=0.

因此g(a)取得最大值时,a=1.

(3)证明:由(2)知,当a=1时,对任意实数x均有f(x)≥g(1)=0,即ex-x-1≥0,即1+x≤ex

令x=-(n∈N*,k=0,1,2,3,…,n-1),则0<1-

≤e-(n-1)+e-(n-2)+…+e-2+e-1+1=

解析

(1)解:由题意a>0,f′(x)=ex-a,

由f′(x)=ex-a=0,得x=lna.

当x∈(-∞,lna)时,f′(x)<0;当x∈(lna,+∞)时,f′(x)>0.

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

(2)解:由(1)知,当x=lna时,f(x)取得极小值,也为最小值,

其最小值为g(a)=f(lna)=elna-alna-1=a-alna-1.

由g′(a)=1-lna-1=-lna=0,得a=1.

∴g(a)在区间(0,1)上单调递增,在区间(1,+∞)上单调递减,

∴g(a)在a=1处取得最大值,而g(1)=0.

因此g(a)取得最大值时,a=1.

(3)证明:由(2)知,当a=1时,对任意实数x均有f(x)≥g(1)=0,即ex-x-1≥0,即1+x≤ex

令x=-(n∈N*,k=0,1,2,3,…,n-1),则0<1-

≤e-(n-1)+e-(n-2)+…+e-2+e-1+1=

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题型:简答题
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简答题

已知函数(a∈R).

(1)当a=1时,求f(x)在点(3,f(3))处的切线方程;

(2)当a>-1时,解关于x的不等式f(x)>0;

(3)求函数f(x)在[0,2]上的最小值.

正确答案

解:(1)当a=1时,,∴f(3)=0

,x≠-1,∴f′(3)=

所以f(x)在点(3,f(3))处的切线方程为,即3x-4y-9=0

(2)当a>0时,a(a+2)>0,故不等式的解集为(-1,0)∪(a(a+2),+∞)

当a=0时,,故不等式的解集为(-1,0)∪(0,+∞)

当-1<a<0时,-1<a(a+2)<0,故不等式的解集为(-1,a(a+2))∪(0,+∞)

(3)令t=x+1,则t∈[1,3]

∴f(x)=g(t)=,g′(t)=-

若a+1=0,g(t)在t∈[1,3]上递增,故g(t)即f(x)的最小值为0

若a+1≠0,则g(t)在(0,|a+1|)上递减,在(|a+1|,+∞)上递增,

①若0<|a+1|≤1,即-2≤a≤0且a≠-1时,g(t)在t∈[1,3]上递增,故g(t)即f(x)的最小值为0;

②若1<|a+1|<3,即-4<a<-2或0<a<2,g(t)在[1,|a+1|]上递减,在[|a+1|,3]递增,

故g(t)即f(x)的最小值为g(|a+1|)=2|a+1|-(a2+2a+2);

③若|a+1|≥3,即a≥2或a≤-4时,g(t)在t∈[1,3]上递减,故g(t)即f(x)的最小值为

综上所述:f(x)min=

解析

解:(1)当a=1时,,∴f(3)=0

,x≠-1,∴f′(3)=

所以f(x)在点(3,f(3))处的切线方程为,即3x-4y-9=0

(2)当a>0时,a(a+2)>0,故不等式的解集为(-1,0)∪(a(a+2),+∞)

当a=0时,,故不等式的解集为(-1,0)∪(0,+∞)

当-1<a<0时,-1<a(a+2)<0,故不等式的解集为(-1,a(a+2))∪(0,+∞)

(3)令t=x+1,则t∈[1,3]

∴f(x)=g(t)=,g′(t)=-

若a+1=0,g(t)在t∈[1,3]上递增,故g(t)即f(x)的最小值为0

若a+1≠0,则g(t)在(0,|a+1|)上递减,在(|a+1|,+∞)上递增,

①若0<|a+1|≤1,即-2≤a≤0且a≠-1时,g(t)在t∈[1,3]上递增,故g(t)即f(x)的最小值为0;

②若1<|a+1|<3,即-4<a<-2或0<a<2,g(t)在[1,|a+1|]上递减,在[|a+1|,3]递增,

故g(t)即f(x)的最小值为g(|a+1|)=2|a+1|-(a2+2a+2);

③若|a+1|≥3,即a≥2或a≤-4时,g(t)在t∈[1,3]上递减,故g(t)即f(x)的最小值为

综上所述:f(x)min=

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题型:填空题
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填空题

设函数y=f(x)在(a,b)上的导数为f′(x),f′(x)在(a,b)上的导数为f″(x),若在(a,b)上,f″(x)<0恒成立,则称函数f(x)在(a,b)上为“凸函数”.若函数为区间(-1,3)上的“凸函数”,则m=______

正确答案

2

解析

解:f′(x)=,f″(x)=x2-mx-3,

因为f(x)为区间(-1,3)上的“凸函数”,

所以f″<0恒成立,即x2-mx-3<0在(-1,3)上恒成立,

,解得m=2,

故答案为:2.

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题型:简答题
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简答题

已知函数f(x)=(a,b,c∈R且为常数),函数f(x)在x=0处取得极值1.

(1)求实数a,b的值;

(2)若函数y=f(x)在区间(-∞,2]上的最大值为1,求实数c的取值范围.

正确答案

解:(1)当x<1时,f‘(x)=-ex+a,由f'(0)=0,f(0)=1解得a=1,b=2;

(2)x<1时f(x)=-ex+x+1,f'(x)=-ex+1,

当x<0时,f'(x)>0,函数y=f(x)在(-∞,0)上单调递增,

当0<x<1时,f'(x)<0,函数y=f(x)在(0,1)上单调递减,

所以f(x)在区间(-∞,1)上的最大值是f(0)=1

当x≥1时,f'(x)=2xlnx+x-c在区间[1,+∞)上单调递增,又f(1)=1,f'(1)=1-c,f'(2)=4ln2+2-c,所以

①c≤1时,f'(x)≥0,函数f(x)在区间[1,2]上单调递增,当x∈(1,2]时,f(x)>1,不符合条件;

②c≥4ln2+2时,f'(x)≤0,函数f(x)在区间[1,2]上单调递减,当x∈(1,2]时,f(x)<1,函数y=f(x)在区间(-∞,2]上的最大值为1

③当1<c<4ln2+2时,f'(1)<0,f'(2)>0,存在唯一x0∈(1,2)使得f'(x0)=0,此时f(x)在区间(1,x0)上递减,在区间(x0,2)上递增,函数f(x)在区间[1,2]上最大值为f(1)=1等价于f(2)≤1,即4ln2≤c<4ln2+2.

综上,实数c的取值范围是[4ln2,+∞).

解析

解:(1)当x<1时,f‘(x)=-ex+a,由f'(0)=0,f(0)=1解得a=1,b=2;

(2)x<1时f(x)=-ex+x+1,f'(x)=-ex+1,

当x<0时,f'(x)>0,函数y=f(x)在(-∞,0)上单调递增,

当0<x<1时,f'(x)<0,函数y=f(x)在(0,1)上单调递减,

所以f(x)在区间(-∞,1)上的最大值是f(0)=1

当x≥1时,f'(x)=2xlnx+x-c在区间[1,+∞)上单调递增,又f(1)=1,f'(1)=1-c,f'(2)=4ln2+2-c,所以

①c≤1时,f'(x)≥0,函数f(x)在区间[1,2]上单调递增,当x∈(1,2]时,f(x)>1,不符合条件;

②c≥4ln2+2时,f'(x)≤0,函数f(x)在区间[1,2]上单调递减,当x∈(1,2]时,f(x)<1,函数y=f(x)在区间(-∞,2]上的最大值为1

③当1<c<4ln2+2时,f'(1)<0,f'(2)>0,存在唯一x0∈(1,2)使得f'(x0)=0,此时f(x)在区间(1,x0)上递减,在区间(x0,2)上递增,函数f(x)在区间[1,2]上最大值为f(1)=1等价于f(2)≤1,即4ln2≤c<4ln2+2.

综上,实数c的取值范围是[4ln2,+∞).

百度题库 > 高考 > 数学 > 函数的最值与导数的关系

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