- 函数的最值与导数的关系
- 共6078题
已知函数f(x)=.
(Ⅰ)求过原点且与函数f(x)的图象相切的直线方程;
(Ⅱ)设g(x)=f(x)lnx-m,讨论函数g(x)在区间[,e2]上零点的个数;
(Ⅲ)记Fn(x)=,Sn(x)=F1(x)+F2(x)+…+Fn(x),n∈N*.若对任意正整数P,|Sn+p(x)-Sn(x)|<
对任意x∈D恒成立,则称Sn(x)在x∈D上是“高效”的.试判断Sn(x)是否是x∈[e,e2]上是“高效”的?若是,请给出证明,若不是,请说明理由.
正确答案
解:(Ⅰ)∵f′(x)=,
设切点为(x0,y0),则切线斜率为,
∴切线方程为y-y0=(x-x0),
又∵原点在切线上,
∴=
x0,
∴x0=;
(Ⅱ)令g(x)=0,得m=f(x)lnx,
令h(x)=f(x)lnx,
∴h′(x)=,(
≤x≤e2),
令h′(x)>0,解得:1<x<e2,
令h′(x)<0,解得:<x<1,x>e2,
∴h(x)在[,1),(e2,+∞)递减,在(1,e2)递增,
又h(1)=0,h()=e>h(e2)=
,
故m<0,或m>e时,g(x)没有零点,
m=0或<m≤e时,g(x)有一个零点,
0<m≤时,g(x)有两个零点.
(Ⅲ)由(Ⅱ)知x>1时,ln2[(n+p)x](n+p)x成立,
又n,p∈N*,∴x>1时,ln2[(n+p)x]≤(n+p)x成立,
又当x∈[e,e2]时,(n+p)x≤4(n+p),
故当x∈[e,e2]时,ln2[(n+p)x]≤4(n+p),
而对|sn+p(x)-sn(x)|=+
+…+
≤+
+…+
=4[+
+…+
]
<4[+
+…+
]
=4(-
)<
,
综上,sn(x)在区间[e,e2]上是“高效”的.
解析
解:(Ⅰ)∵f′(x)=,
设切点为(x0,y0),则切线斜率为,
∴切线方程为y-y0=(x-x0),
又∵原点在切线上,
∴=
x0,
∴x0=;
(Ⅱ)令g(x)=0,得m=f(x)lnx,
令h(x)=f(x)lnx,
∴h′(x)=,(
≤x≤e2),
令h′(x)>0,解得:1<x<e2,
令h′(x)<0,解得:<x<1,x>e2,
∴h(x)在[,1),(e2,+∞)递减,在(1,e2)递增,
又h(1)=0,h()=e>h(e2)=
,
故m<0,或m>e时,g(x)没有零点,
m=0或<m≤e时,g(x)有一个零点,
0<m≤时,g(x)有两个零点.
(Ⅲ)由(Ⅱ)知x>1时,ln2[(n+p)x](n+p)x成立,
又n,p∈N*,∴x>1时,ln2[(n+p)x]≤(n+p)x成立,
又当x∈[e,e2]时,(n+p)x≤4(n+p),
故当x∈[e,e2]时,ln2[(n+p)x]≤4(n+p),
而对|sn+p(x)-sn(x)|=+
+…+
≤+
+…+
=4[+
+…+
]
<4[+
+…+
]
=4(-
)<
,
综上,sn(x)在区间[e,e2]上是“高效”的.
已知函数f(x)=x3+ax2+bx+c(实数a,b,c为常数)的图象过原点,且在x=1处的切线为直线.
(1)求函数f(x)的解析式;
(2)若常数m>0,求函数f(x)在区间[-m,m]上的最大值.
正确答案
解:(1)∵函数f(x)=x3+ax2+bx+c(a,b,c∈R)的图象过原点,
∴f(0)=c=0,
求导函数可得:f′(x)=3x2+2ax+b,
∵在x=1处的切线为直线.
∴f(1)=1+a+b=-,f′(1)=3+2a+b=0,
∴a=-,b=0,
∴f(x)=x3-x2,
(2)f(x)=x3-x2,f′(x)=3x2-3x=3x(x-1),
令f′(x)>0,可得x<0或x>1;令f′(x)<0,可得0<x<1;
∴函数在(-∞,0),(1,+∞)上单调递增;在(0,1)上单调递减,
∴函数在x=0处取得极大值0,
令f(x)=x3-x2=0,可得x=0或x=
,
∴0<m<时,f(m)<0,函数在x=0处取得最大值0;
m≥时,f(m)≥0,函数在x=m处取得最大值
.
解析
解:(1)∵函数f(x)=x3+ax2+bx+c(a,b,c∈R)的图象过原点,
∴f(0)=c=0,
求导函数可得:f′(x)=3x2+2ax+b,
∵在x=1处的切线为直线.
∴f(1)=1+a+b=-,f′(1)=3+2a+b=0,
∴a=-,b=0,
∴f(x)=x3-x2,
(2)f(x)=x3-x2,f′(x)=3x2-3x=3x(x-1),
令f′(x)>0,可得x<0或x>1;令f′(x)<0,可得0<x<1;
∴函数在(-∞,0),(1,+∞)上单调递增;在(0,1)上单调递减,
∴函数在x=0处取得极大值0,
令f(x)=x3-x2=0,可得x=0或x=
,
∴0<m<时,f(m)<0,函数在x=0处取得最大值0;
m≥时,f(m)≥0,函数在x=m处取得最大值
.
已知:函数f(x)=ax++c(a、b、c是常数)是奇函数,且满足f(1)=
,f(2)=
,
(Ⅰ)求a、b、c的值;
(Ⅱ)试判断函数f(x)在区间(0,)上的单调性并说明理由;
(Ⅲ)试求函数f(x)在区间(0,+∞)上的最小值.
正确答案
解:(Ⅰ)∵函数f(x)是奇函数,则f(-x)+f(x)=0
即-ax-+c+ax+
+c=0∴c=0
由f(1)=,f(2)=
,得a+b=
,2a+
=
解得a=2,b=
∴a=2,b=,c=0
(Ⅱ)由(Ⅰ)知f(x)=2x+,∴f′(x)=2-
当x∈(0,)时,0<2x2<
,
>2
∴f′(x)<0,即函数f(x)在区间(0,)上为减函数.
(Ⅲ)由f′(x)=2-=0,x>0得x=
∵当x>,
<2,
∴f′(x)>0,
即函数f(x)在区间(,+∞)上为增函数.在(0,
)上为减函数.
所以f(x)的最小值=f()=2.
解析
解:(Ⅰ)∵函数f(x)是奇函数,则f(-x)+f(x)=0
即-ax-+c+ax+
+c=0∴c=0
由f(1)=,f(2)=
,得a+b=
,2a+
=
解得a=2,b=
∴a=2,b=,c=0
(Ⅱ)由(Ⅰ)知f(x)=2x+,∴f′(x)=2-
当x∈(0,)时,0<2x2<
,
>2
∴f′(x)<0,即函数f(x)在区间(0,)上为减函数.
(Ⅲ)由f′(x)=2-=0,x>0得x=
∵当x>,
<2,
∴f′(x)>0,
即函数f(x)在区间(,+∞)上为增函数.在(0,
)上为减函数.
所以f(x)的最小值=f()=2.
已知常数a>0,函数
(1)求f(x)的单调递增区间;
(2)若0<a≤2,求f(x)在区间[1,2]上的最小值g(a);
(3)是否存在常数t,使对于任意时,f(x)f(2t-x)+f2(t)≥[f(x)+f(2t-x)]f(t)恒成立,若存在,求出t的值;若不存在,说明理由.
正确答案
解:(1)当时,
为增函数. …(1分)
当时,f‘(x)=3x2
.
令f'(x)>0,得x>a或x<-a.…(3分)
∴f(x)的增区间为(-∞,-a),和(a,+∞).…(4分)
(2)函数的图象如图,由图可知,
①当1<a<2时,,f(x)在区间[1,a]上递减,在[a,2]上递增,最小值为f(a)=4a3;…(6分)
②当0<a≤1时,f(x)在区间[1,2]为增函数,最小值为f(1)=1+3a4;…(8分)
③当a=2时,f(x)在区间[1,2]为减函数,最小值为f(a)=4a3; …(9分)
综上,f(x)最小值. …(10分)
(3)由f(x)f(2t-x)+f2(t)≥[f(x)+f(2t-x)]f(t),
可得[f(t)-f(x)][f(t)-f(2t-x)]≥0,…(12分)
即或
成立,所以t为极小值点,或t为极大值点.
又时,f(x)没有极大值,所以t为极小值点,即t=a…(16分)
(若只给出t=a,不说明理由,得1分)
解析
解:(1)当时,
为增函数. …(1分)
当时,f‘(x)=3x2
.
令f'(x)>0,得x>a或x<-a.…(3分)
∴f(x)的增区间为(-∞,-a),和(a,+∞).…(4分)
(2)函数的图象如图,由图可知,
①当1<a<2时,,f(x)在区间[1,a]上递减,在[a,2]上递增,最小值为f(a)=4a3;…(6分)
②当0<a≤1时,f(x)在区间[1,2]为增函数,最小值为f(1)=1+3a4;…(8分)
③当a=2时,f(x)在区间[1,2]为减函数,最小值为f(a)=4a3; …(9分)
综上,f(x)最小值. …(10分)
(3)由f(x)f(2t-x)+f2(t)≥[f(x)+f(2t-x)]f(t),
可得[f(t)-f(x)][f(t)-f(2t-x)]≥0,…(12分)
即或
成立,所以t为极小值点,或t为极大值点.
又时,f(x)没有极大值,所以t为极小值点,即t=a…(16分)
(若只给出t=a,不说明理由,得1分)
设f(x)=ax3+bx2+cx的极小值是-5,其导函数的图象如图所示.
(1)求f(x)的解析式;
(2)若对任意的x∈[-4,4]都有f(x)≥m2-6m恒成立,求实数m的取值范围.
正确答案
解:(1)因为 f′(x)=3ax2+2bx+c,
由题意,即
,
解得a=1,b=3,c=-9,
∴f(x)=x3+3x2-9x;
(2)由(1)得:f′(x)=3x2+6x-9,
由图可知,函数在[-4,-3]单调递增,在[-3,1]单调递减,在[1,4]单调递增,
故fmin(x)=f(-4)或f(1),
因为 f(-4)=20,f(1)=-5,故fmin(x)=f(1)=-5,
对任意的x∈[-4,4]都有f(x)≥m2-6m恒成立,
等价为,
解得m∈[1,5].
解析
解:(1)因为 f′(x)=3ax2+2bx+c,
由题意,即
,
解得a=1,b=3,c=-9,
∴f(x)=x3+3x2-9x;
(2)由(1)得:f′(x)=3x2+6x-9,
由图可知,函数在[-4,-3]单调递增,在[-3,1]单调递减,在[1,4]单调递增,
故fmin(x)=f(-4)或f(1),
因为 f(-4)=20,f(1)=-5,故fmin(x)=f(1)=-5,
对任意的x∈[-4,4]都有f(x)≥m2-6m恒成立,
等价为,
解得m∈[1,5].
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