- 函数的最值与导数的关系
- 共6078题
已知函数f(x)=ax3-lnx(a∈R).
(1)若f(x)的极小值为1,求a的值.
(2)若对任意x∈(0,1],都有|f(x)|≥1成立,求a的取值范围.
正确答案
解:(1)∵f(x)=ax3-lnx,∴f′(x)==
,x>0,
当a≤0时,,
f(x)在定义域(0,+∞)上单调递减,不存在极小值.
当a>0时,令f′(x)=0,得x=,
x∈(0,)时,f′(x)<0,f(x)单调递减,
当x∈()时,f′(x)>0,f(x)单调递增,
∴x=是函数f(x)的极小值点,
f(x)的极小值为f()=
,
解得a=.
(2)由(1)知,当a≤1时,f(x)在定义域(0,+∞)上单调递减,
且f(x)在x=0附近趋于无穷大,而f(1)=a≤0,
由零点存在定理知f(x)在(0,1]内存在一个零点,
|f(x)|≥1不恒成立.
当a>0时,若|f(x)|≥1恒成立,则|f(1)|≥1,即a≥1,
结合(1)知a≥1时,函数f(x)在(0,1]内先减后增,
要使|f(x)|≥1恒成立,则f(x)的极小值大于或等于1成立,
∴,
解得a,
综上,a的取值范围是[,+∞).
解析
解:(1)∵f(x)=ax3-lnx,∴f′(x)==
,x>0,
当a≤0时,,
f(x)在定义域(0,+∞)上单调递减,不存在极小值.
当a>0时,令f′(x)=0,得x=,
x∈(0,)时,f′(x)<0,f(x)单调递减,
当x∈()时,f′(x)>0,f(x)单调递增,
∴x=是函数f(x)的极小值点,
f(x)的极小值为f()=
,
解得a=.
(2)由(1)知,当a≤1时,f(x)在定义域(0,+∞)上单调递减,
且f(x)在x=0附近趋于无穷大,而f(1)=a≤0,
由零点存在定理知f(x)在(0,1]内存在一个零点,
|f(x)|≥1不恒成立.
当a>0时,若|f(x)|≥1恒成立,则|f(1)|≥1,即a≥1,
结合(1)知a≥1时,函数f(x)在(0,1]内先减后增,
要使|f(x)|≥1恒成立,则f(x)的极小值大于或等于1成立,
∴,
解得a,
综上,a的取值范围是[,+∞).
(2015秋•和平区期末)已知函数f(x)=x3-12x+8在区间[-3,3]上的最大值与最小值分别为M、m,则等于( )
正确答案
解析
解:函数f(x)=x3-12x+8的导数为f′(x)=3x2-12,
由f′(x)=0可得x=±2,
由f(-3)=-27+36+8=7,f(3)=27-36+8=-1,
f(-2)=-8+24+8=24,f(2)=8-24+8=-8,
可得f(x)的最小值为m=-8,最大值为M=24,
即有=-3,
故选:C.
设函数f(x)=x2+x+aln(x+1),其中a≠0.
(1)若a=-6,求f(x)在[0,3]上的最值;
(2)若f(x)在定义域内既有极大值又有极小值,求实数a的取值范围;
(3)求证:不等式(n∈N*)恒成立.
正确答案
解:(1)由题意知,f(x)的定义域为(-1,+∞),
a=-6时,由f‘(x)=2x+1-=
=0,得x=1(x=-
舍去),
当x∈(0,1)时,f′(x)<0,当x∈(1,3]时,f′(x)>0,
所以当x∈(0,1)时,f(x)单调递减;当x∈(1,3]时,f(x)单调递增,
所以f(x)min=f(1)=2-6ln2,f(x)max=f(3)=12-12ln2,
(2)由题意f'(x)=2x+1+=
=0在(-1,+∞)有两个不等实根,
即2x2+3x+1+a=0在(-1,+∞)有两个不等实根,
设g(x)=2x2+3x+1+a,则 ,解之得0<a<
;
(3)对于函数g(x)=x2-ln(x+1),令函数h(x)=x3-g(x)=x3-x2+ln(x+1)
则h′(x)=3x2-2x+=
,
∴当x∈[0,+∞)时,h′(x)>0
所以函数h(x)在[0,+∞)上单调递增,
又h(0)=0,
∴x∈(0,+∞)时,恒有h(x)>h(0)=0
即x2<x3+ln(x+1)恒成立.
取x=∈(0,+∞),则有ln(
+1)>
-
恒成立.
即不等式(n∈N*)恒成立
解析
解:(1)由题意知,f(x)的定义域为(-1,+∞),
a=-6时,由f‘(x)=2x+1-=
=0,得x=1(x=-
舍去),
当x∈(0,1)时,f′(x)<0,当x∈(1,3]时,f′(x)>0,
所以当x∈(0,1)时,f(x)单调递减;当x∈(1,3]时,f(x)单调递增,
所以f(x)min=f(1)=2-6ln2,f(x)max=f(3)=12-12ln2,
(2)由题意f'(x)=2x+1+=
=0在(-1,+∞)有两个不等实根,
即2x2+3x+1+a=0在(-1,+∞)有两个不等实根,
设g(x)=2x2+3x+1+a,则 ,解之得0<a<
;
(3)对于函数g(x)=x2-ln(x+1),令函数h(x)=x3-g(x)=x3-x2+ln(x+1)
则h′(x)=3x2-2x+=
,
∴当x∈[0,+∞)时,h′(x)>0
所以函数h(x)在[0,+∞)上单调递增,
又h(0)=0,
∴x∈(0,+∞)时,恒有h(x)>h(0)=0
即x2<x3+ln(x+1)恒成立.
取x=∈(0,+∞),则有ln(
+1)>
-
恒成立.
即不等式(n∈N*)恒成立
已知函数f(x)=x2lnx-a(x2-1),a∈R.
(1)当a=-1时,求曲线f(x)在(1,f(1))处的切线方程;
(2)当x≥1时,f(x)≥0成立,求a的取值范围.
正确答案
解:(1)当a=-1时,函数f(x)=x2lnx+x2-1,则f(1)=0,
函数的导数f′(x)=2xlnx+3x,
则f′(1)=3,
则曲线f(x)在(1,f(1))处的切线方程为y=3(x-1)=3x-3;
(2)当x≥1时,由f(x)≥0得x2lnx-a(x2-1)≥0,
当x=1时,不等式成立,
当x≠1时,得a≤,x≥1,
设g(x)=,x≥1,
则函数的导数为g′(x)=,
问题转换为求函数g(x)=(x^2lnx)/(x^2-1)的最小值;
令h(x)=x(x2-1-2lnx),
则h‘(x)=3x2-2lnx-3,
h''(x)=6x-,
∵x>1,∴h′′(x)>0
即h'(x)为增函数
则h'(x)>h'(1)=0
h(x)为增函数,
则h(x)>h(1)=0
即g'(x)>0即g(x)为增函数,
∵=
(用洛必达法则),
则a≤
综上所述:a∈(-∞,]
解析
解:(1)当a=-1时,函数f(x)=x2lnx+x2-1,则f(1)=0,
函数的导数f′(x)=2xlnx+3x,
则f′(1)=3,
则曲线f(x)在(1,f(1))处的切线方程为y=3(x-1)=3x-3;
(2)当x≥1时,由f(x)≥0得x2lnx-a(x2-1)≥0,
当x=1时,不等式成立,
当x≠1时,得a≤,x≥1,
设g(x)=,x≥1,
则函数的导数为g′(x)=,
问题转换为求函数g(x)=(x^2lnx)/(x^2-1)的最小值;
令h(x)=x(x2-1-2lnx),
则h‘(x)=3x2-2lnx-3,
h''(x)=6x-,
∵x>1,∴h′′(x)>0
即h'(x)为增函数
则h'(x)>h'(1)=0
h(x)为增函数,
则h(x)>h(1)=0
即g'(x)>0即g(x)为增函数,
∵=
(用洛必达法则),
则a≤
综上所述:a∈(-∞,]
(2015春•眉山期末)已知函数f(x)=lnx,g(x)=,F(x)=f(x)+g(x).
(1)当a=-1时,求函数F(x)的单调区间;
(2)当1<a<e时,若函数F(x)在区间[1,e]上的最小值是,求a的值.
(3)设A(x1,y1),B(x2,y2)是函数f(x)图象上任意不同的两点,线段AB的中点为C(x0,y0),直线AB的斜率为k.证明:k>f′(x0).
正确答案
解:(1)a=-1,∴F(x)=lnx-,F′(x)=
;
∵x>0;
∴F′(x)>0;
∴F(x)在(0,+∞)上的单调递增,即(0,+∞)是F(x)的单调递增区间;
(2),F′(x)=
;
∴1≤x<a时,F′(x)<0,a<x≤e时,F′(x)>0;
∴F(x)在[1,e]上的最小值为F(a)=;
∴,满足1<a<e.
(3)证明:=
;
又,所以
;
要证k>f′(x0),即证;
不妨设0<x1<x2,即证,即证
;
设,即证
;
即证,其中t∈(1,+∞);
设h(t)=,t>1;
则>0;
所以h(t)在(1,+∞)上单调递增,因此h(t)>h(1)=0;
∴k>f′(x0).
解析
解:(1)a=-1,∴F(x)=lnx-,F′(x)=
;
∵x>0;
∴F′(x)>0;
∴F(x)在(0,+∞)上的单调递增,即(0,+∞)是F(x)的单调递增区间;
(2),F′(x)=
;
∴1≤x<a时,F′(x)<0,a<x≤e时,F′(x)>0;
∴F(x)在[1,e]上的最小值为F(a)=;
∴,满足1<a<e.
(3)证明:=
;
又,所以
;
要证k>f′(x0),即证;
不妨设0<x1<x2,即证,即证
;
设,即证
;
即证,其中t∈(1,+∞);
设h(t)=,t>1;
则>0;
所以h(t)在(1,+∞)上单调递增,因此h(t)>h(1)=0;
∴k>f′(x0).
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