热门试卷

X 查看更多试卷
1
题型:简答题
|
简答题

已知函数f(x)=ax+x2-xlna(a>0,a≠1).

(1)求证:函数f(x)在(0,+∞)上单调递增;

(2)若函数y=f(x)-t有零点,求t的最小值;

(3)若x1,x2∈[-1,1],使得|f(x1)-f(x2)|≥e-1,试求a的取值范围.

正确答案

(1)证明:∵f(x)=ax+x2-xlna,

∴f′(x)=axlna+2x-lna=(ax-1)lna+2x,

∵0<a<1或a>1,

∴当x∈(0,+∞)时,lna与ax-1同号,

∴f′(x)>0,∴函数在(0,+∞)上单调递增.

(2)解:当a>0,a≠1时,f′(0)=0,

设g(x)=2x+(ax-1)lna,g′(x)=2+ax(lna)2>0,

则g(x)在R上单调递增,

∴f′(x)=0有唯一解0,

且x,f′(x),f(x)的变化情况如下表所示:

∴f(x)min=f(0)=1,即使函数y=f(x)-t有零点的t的最小值是1. 

(3)解:∵x1,x2∈[-1,1],使得|f(x1)-f(x2)|≥-1,

∴当x∈[-1,1]时,|(f( x))-(f(x))|

=(f(x))-(f(x))-1,

由(2)知,f(x)在[-1,0]上递减,在[0,1]上递增,

∴当x∈[-1,1]时,(f(x))=f(0)=1,

(f(x))={f(-1),f(1)}

而f(1)-f(-1)=(a+1- a)-(+1+ln a)=a--2 a,

记g(t)=t--2 t(t>0),

∵g′(t)=1+-=(-1)2≥0(当t=1时取等号),

∴g(t)=t--2 t在t∈(0,+∞)上单调递增,而g(1)=0,

∴当t>1时,g(t)>0;当0<t<1时,g(t)<0,

也就是当a>1时,f(1)>f(-1);当0<a<1时,f(1)<f(-1)

①当a>1时,由f(1)-f(0)≥-1,a-a≥-1,a≥

②当0<a<1时,由f(-1)-f(0)≥-1+a≥-1,0<a≤

综上知,所求a的取值范围为(0,]∪[e,+∞).

解析

(1)证明:∵f(x)=ax+x2-xlna,

∴f′(x)=axlna+2x-lna=(ax-1)lna+2x,

∵0<a<1或a>1,

∴当x∈(0,+∞)时,lna与ax-1同号,

∴f′(x)>0,∴函数在(0,+∞)上单调递增.

(2)解:当a>0,a≠1时,f′(0)=0,

设g(x)=2x+(ax-1)lna,g′(x)=2+ax(lna)2>0,

则g(x)在R上单调递增,

∴f′(x)=0有唯一解0,

且x,f′(x),f(x)的变化情况如下表所示:

∴f(x)min=f(0)=1,即使函数y=f(x)-t有零点的t的最小值是1. 

(3)解:∵x1,x2∈[-1,1],使得|f(x1)-f(x2)|≥-1,

∴当x∈[-1,1]时,|(f( x))-(f(x))|

=(f(x))-(f(x))-1,

由(2)知,f(x)在[-1,0]上递减,在[0,1]上递增,

∴当x∈[-1,1]时,(f(x))=f(0)=1,

(f(x))={f(-1),f(1)}

而f(1)-f(-1)=(a+1- a)-(+1+ln a)=a--2 a,

记g(t)=t--2 t(t>0),

∵g′(t)=1+-=(-1)2≥0(当t=1时取等号),

∴g(t)=t--2 t在t∈(0,+∞)上单调递增,而g(1)=0,

∴当t>1时,g(t)>0;当0<t<1时,g(t)<0,

也就是当a>1时,f(1)>f(-1);当0<a<1时,f(1)<f(-1)

①当a>1时,由f(1)-f(0)≥-1,a-a≥-1,a≥

②当0<a<1时,由f(-1)-f(0)≥-1+a≥-1,0<a≤

综上知,所求a的取值范围为(0,]∪[e,+∞).

1
题型:简答题
|
简答题

已知函数f(x)=lnx,

(1)求函数g(x)=f(x+1)-x的最大值;

(2)若不等式f(x)≤ax≤x2+1对∀x>0恒成立,求实数a的取值范围;

(3)0<a<b,求证f(b)-f(a)>

正确答案

解:(1)∵f(x)=lnx,

∴g(x)=f(x+1)-x=ln(x+1)-x,x>-1,

∴g′(x)=-

当x∈(-1,0)时,g′(x)>0,∴g(x)在(-1,0)上单调递增;

当x∈(0,+∞)时,g′(x)<0,则g(x)在(0,+∞)上单调递减,

∴g(x)在x=0处取得最大值g(0)=0.

(2)∵对任意x>0,不等式f(x)≤ax≤x2+1恒成立,

在x>0上恒成立,进一步转化为(max≤a≤(x+min

设h(x)=,则h′(x)=

当x∈(1,e)时,h′(x)>0;当x∈(e,+∞)时,h′(x)<0,

∴h(x)≤

要使f(x)≤ax恒成立,必须a≥

另一方面,当x>0时,x+≥2,

要使ax≤x2+1恒成立,必须a≤2,

∴满足条件的a的取值范围是[,2].

(3)即需证lnb-lna>

∴ln

=t,∵0<a<b,∴t>1,则需证lnt>(t>1),

即需证(1+t2)lnt>2t-2,

设H(t)=(1+t2)lnt-(2t-2)(t>1),

H′(t)=2tlnt+

∴H(t)在(1,+∞)上递增,

∴H(t)>H(1)=0,

∴(1+t2)lnt>2t-2,

∴原不等式得证.

解析

解:(1)∵f(x)=lnx,

∴g(x)=f(x+1)-x=ln(x+1)-x,x>-1,

∴g′(x)=-

当x∈(-1,0)时,g′(x)>0,∴g(x)在(-1,0)上单调递增;

当x∈(0,+∞)时,g′(x)<0,则g(x)在(0,+∞)上单调递减,

∴g(x)在x=0处取得最大值g(0)=0.

(2)∵对任意x>0,不等式f(x)≤ax≤x2+1恒成立,

在x>0上恒成立,进一步转化为(max≤a≤(x+min

设h(x)=,则h′(x)=

当x∈(1,e)时,h′(x)>0;当x∈(e,+∞)时,h′(x)<0,

∴h(x)≤

要使f(x)≤ax恒成立,必须a≥

另一方面,当x>0时,x+≥2,

要使ax≤x2+1恒成立,必须a≤2,

∴满足条件的a的取值范围是[,2].

(3)即需证lnb-lna>

∴ln

=t,∵0<a<b,∴t>1,则需证lnt>(t>1),

即需证(1+t2)lnt>2t-2,

设H(t)=(1+t2)lnt-(2t-2)(t>1),

H′(t)=2tlnt+

∴H(t)在(1,+∞)上递增,

∴H(t)>H(1)=0,

∴(1+t2)lnt>2t-2,

∴原不等式得证.

1
题型:简答题
|
简答题

已知函数f(x)=lnx-ax+-1.

(1)当a=1时,求f(x)在(1,f(1))处的切线方程;

(2)当0<a≤时,讨论函数f(x)的单调性;

(3)设g(x)=x2-2bx+4,当a=时,若对任意x1∈(0,2),当x2∈[1,2]时,f(x1)≥g(x2)恒成立,求实数b的取值范围.

正确答案

解:(1)当a=1时,f(x)=lnx-x-1,∴f′(x)=

∴f′(1)=0

∵f(1)=-2

∴f(x)在(1,f(1))处的切线方程为y=-2;

(2)函数f(x)的定义域为(0,+∞),

求导函数,f′(x)=-

令f′(x)=0得

当a=时,f′(x)≤0,函数f(x)在(0,+∞)上单调递减;

当0<a<时,>1,

∴在(0,1)和(,+∞)上,有f′(x)<0,函数f(x)单调递减,

在(1,)上,f′(x)>0,函数f(x)单调递增;

(3)当a=时,=3,f(x)=lnx-+-1

由(2)知,函数在(0,1)上是减函数,在(1,2)上是增函数,所以对任意x1∈(0,2),

有f(x1)≥f(1)=-

对任意x1∈(0,2),当x2∈[1,2]时,f(x1)≥g(x2)恒成立,

只需当x∈[1,2]时,[g(x)]max即可

所以,所以

所以b≥

所以实数b的取值范围是[,+∞).

解析

解:(1)当a=1时,f(x)=lnx-x-1,∴f′(x)=

∴f′(1)=0

∵f(1)=-2

∴f(x)在(1,f(1))处的切线方程为y=-2;

(2)函数f(x)的定义域为(0,+∞),

求导函数,f′(x)=-

令f′(x)=0得

当a=时,f′(x)≤0,函数f(x)在(0,+∞)上单调递减;

当0<a<时,>1,

∴在(0,1)和(,+∞)上,有f′(x)<0,函数f(x)单调递减,

在(1,)上,f′(x)>0,函数f(x)单调递增;

(3)当a=时,=3,f(x)=lnx-+-1

由(2)知,函数在(0,1)上是减函数,在(1,2)上是增函数,所以对任意x1∈(0,2),

有f(x1)≥f(1)=-

对任意x1∈(0,2),当x2∈[1,2]时,f(x1)≥g(x2)恒成立,

只需当x∈[1,2]时,[g(x)]max即可

所以,所以

所以b≥

所以实数b的取值范围是[,+∞).

1
题型:简答题
|
简答题

已知函数,且f(x)在区间[1,e](e为自然对数的底数)上的最大值为,求a的值.

正确答案

解:f‘(x)=x+

当a=0时,f'(x)>0∴f(x)在区间[1,e]上的最大值为,不符合题意

当a<0时,f'(x)=0,解得x=,当≤1时不合题意,当1<<e,时也不合题意,当>e也不合题意.

当a>0时,f'(x)>0∴f(x)在区间[1,e]上的最大值为+a,

而f(x)在区间[1,e](e为自然对数的底数)上的最大值为

∴a=1即a的值为1.

解析

解:f‘(x)=x+

当a=0时,f'(x)>0∴f(x)在区间[1,e]上的最大值为,不符合题意

当a<0时,f'(x)=0,解得x=,当≤1时不合题意,当1<<e,时也不合题意,当>e也不合题意.

当a>0时,f'(x)>0∴f(x)在区间[1,e]上的最大值为+a,

而f(x)在区间[1,e](e为自然对数的底数)上的最大值为

∴a=1即a的值为1.

1
题型:简答题
|
简答题

将一张长8cm,宽6cm的长方形的纸片沿着一条直线折叠,折痕(线段)将纸片分成两部分,面积分别为S1cm2,S2cm2,其中S1≤S2.记折痕长为lcm.

(1)若l=4,求S1的最大值;

(2)若S1:S2=1:2,求l的取值范围.

正确答案

解:如图所示:不妨设纸片为长方形ABCD,AB=8cm,AD=6cm,其中点A在面积为S1的部分内.折痕有下列三种情形:

情形①情形②情形③

①折痕的端点M,N分别在边AB,AD上;

②折痕的端点M,N分别在边AB,CD上;

③折痕的端点M,N分别在边AD,BC上.

(1)在情形②③中,MN≥6,故当l=4时,折痕必定是情形①.

设AM=xcm,AN=ycm,则x2+y2=16.

因为x2+y2≥2xy,当且仅当x=y时取等号,

所以,当且仅当x=y=2时取等号,即S1的最大值为4.

(2)由题意知,长方形的面积为S=6×8=48,

因为S1:S2=1:2,S1≤S2,所以S1=16,S2=32.

当折痕是情形①时,设AM=xcm,AN=ycm,则,即y=

,解得

所以l==

 设f(x)=,x>0,则=,x>0,

故当x∈()时f′(x)<0,f(x)递减,当x∈(4,8)时,f′(x)>0,f(x)递增,且f()=64,f(8)=80,

所以f(x)的取值范围为[64,80],从而l的范围是[8,4].

当折痕是情形②时,设AM=xcm,DN=ycm,则,即y=

,解得0

所以l==,0

所以l的范围为[6,];

当折痕是情形③时,设BN=xcm,AM=ycm,则,即y=4-x,

,得0≤x≤4,所以l==,0≤x≤4,

所以l的取值范围为[8,4],

综上,l的取值范围为[6,4].

解析

解:如图所示:不妨设纸片为长方形ABCD,AB=8cm,AD=6cm,其中点A在面积为S1的部分内.折痕有下列三种情形:

情形①情形②情形③

①折痕的端点M,N分别在边AB,AD上;

②折痕的端点M,N分别在边AB,CD上;

③折痕的端点M,N分别在边AD,BC上.

(1)在情形②③中,MN≥6,故当l=4时,折痕必定是情形①.

设AM=xcm,AN=ycm,则x2+y2=16.

因为x2+y2≥2xy,当且仅当x=y时取等号,

所以,当且仅当x=y=2时取等号,即S1的最大值为4.

(2)由题意知,长方形的面积为S=6×8=48,

因为S1:S2=1:2,S1≤S2,所以S1=16,S2=32.

当折痕是情形①时,设AM=xcm,AN=ycm,则,即y=

,解得

所以l==

 设f(x)=,x>0,则=,x>0,

故当x∈()时f′(x)<0,f(x)递减,当x∈(4,8)时,f′(x)>0,f(x)递增,且f()=64,f(8)=80,

所以f(x)的取值范围为[64,80],从而l的范围是[8,4].

当折痕是情形②时,设AM=xcm,DN=ycm,则,即y=

,解得0

所以l==,0

所以l的范围为[6,];

当折痕是情形③时,设BN=xcm,AM=ycm,则,即y=4-x,

,得0≤x≤4,所以l==,0≤x≤4,

所以l的取值范围为[8,4],

综上,l的取值范围为[6,4].

百度题库 > 高考 > 数学 > 函数的最值与导数的关系

扫码查看完整答案与解析

  • 上一题
  • 1/5
  • 下一题