- 函数的最值与导数的关系
- 共6078题
某制药厂研制出一种新型疫苗,经市场调查得知,生产这批疫苗的总成本有以下方面:①每生产1盒疫苗需要原料费30元;②支付全体职工的工资总额由5650元的基本工资和每生产1盒疫苗再支付10元组成;③后期保管的平均费用是每盒(x+-60)元(疫苗的日生产量为x盒,50≤x≤200,x∈N*).
(1)把生产每盒疫苗的成本表示为x的函数关系P(x),并求出P(x)的最小值;
(2)如果产品全部卖出,据测算销售额Q(x)(元)关于日产量x盒的函数关系为Q(x)=1180x-x3,问:当日产量为多少盒时生产这批疫苗的利润最大?
正确答案
解:(1)因为疫苗的日生产量为x盒,由题意知每日疫苗原料费用为30x元,
职工的工资总额为5650+10x元,后期保管费用为x(x+-60)元,
所以每盒疫苗的平均费用为:
P(x)==x+
-20(50≤x≤200,x∈N*),
由均值不等式得x+≥2
=160,则P(x)≥140,
当且仅当x=,即x=80(盒)时取等号.
所以P(x)的最小值为140元.
(2)设利润为y=f(x),
则f(x)=Q(x)-xf(x)=(1180x-x3)-x(x+
-20)
=-x3-x2+1200x-6400(50≤x≤200,x∈N*),
当x∈R时,f′(x)=-x2-2x+1200.
令f′(x)=0得x=100或x=-120(舍),
当x∈(50,100)时,f′(x)>0;当x∈(100,200)时,f′(x)<0.
所以当x=100时f(x)取得极大值,且是最大值,
即当日生产量为100盒时,生产疫苗的利润最高.
解析
解:(1)因为疫苗的日生产量为x盒,由题意知每日疫苗原料费用为30x元,
职工的工资总额为5650+10x元,后期保管费用为x(x+-60)元,
所以每盒疫苗的平均费用为:
P(x)==x+
-20(50≤x≤200,x∈N*),
由均值不等式得x+≥2
=160,则P(x)≥140,
当且仅当x=,即x=80(盒)时取等号.
所以P(x)的最小值为140元.
(2)设利润为y=f(x),
则f(x)=Q(x)-xf(x)=(1180x-x3)-x(x+
-20)
=-x3-x2+1200x-6400(50≤x≤200,x∈N*),
当x∈R时,f′(x)=-x2-2x+1200.
令f′(x)=0得x=100或x=-120(舍),
当x∈(50,100)时,f′(x)>0;当x∈(100,200)时,f′(x)<0.
所以当x=100时f(x)取得极大值,且是最大值,
即当日生产量为100盒时,生产疫苗的利润最高.
已知函数f(x)=,x∈R,其中a≠0.
(1)证明:当a>0时,函数f(x)在(-∞,+∞)上为增函数;
(2)设函数h(x)=f(x)-2x,若函数h(x)只有一个零点,求实数a的取值范围,并求出零点(可用a表示).
正确答案
解析
解:(1)证明:函数f(x)==
-
,
∵a>0,∴y=是R上的减函数,
∴y=-是R上的增函数,
∴函数f(x)=-
在(-∞,+∞)上为增函数;
(2)函数h(x)=f(x)-2x=-
-2x,
当a<0时,易知函数h(x)为减函数,
且当x→+∞时,h(x)→-∞,
当x→-∞时,h(x)→+∞;
故函数h(x)只有一个零点,
令-
-2x=0解得,
x=log2;
当a>0时,
h(x)=f(x)-2x=-
-2x=
-(
+2x);
由+2x≥2
知,
当-2
=0,即a=
时,函数h(x)只有一个零点;
故此时x=-;
故实数a的取值范围为(-∞,0)∪{}.
已知函数f(x)=lnx-.
(1)当a>0时,判断f(x)在定义域内的单调性;
(2)若f(x)在[1,e]上的最小值为,求实数a的值;
(3)试求实数a的取值范围,使得在区间(1,+∞)上,函数y=x2的图象恒在函数f(x)的图象的上方.
正确答案
解:(1)f′(x)=+
=
(x>0),
当a>0时,f(x)>0恒成立,
故f(x)在(0,+∞)上是单调递增函数;
(2)由f′(x)=0,得x=-a,
①当a≥-1时,f′(x)≥0在[1,e]上恒成立,f(x)在[1,e]上为增函数,
f(x)min=f(1)=-a=,解得a=-
(舍);
②当a≤-e时,f′(x)≤0在[1,e]上恒成立,f(x)在[1,e]上为减函数,
则f(x)min=f(e)=1-=
,得a=-
(舍),
③当-e<a<-1时,由f(x)=0,得x0=-a,
当1<x<x0时,f′(x)<0,f(x)在[1,x0]上为减函数,
当x0<x<e时,f′(x)>0,f(x)在[x0,e]上为增函数;
∴f(x)min=f(-a)=ln(-a)+1+,得a=-
,
综上,a=-;
(3)由题意得x2>lnx-在(1,+∞)上恒成立,即a>xlnx-x3在(1,+∞)上恒成立,
设g(x)=xlnx-x3(x>1),则g′(x)=lnx-3x2+1,
令h(x)=lnx-x3+1,则h′(x)=-6x,
当x>1时,h′(x)<0恒成立,
∴h(x)=g′(x)=lnx-3x2+1在(1,+∞)上为减函数,
则g′(x)<g′(1)=-2<0,
所以,g(x)在(1,+∞)上为减函数,
∴g(x)<g(1)=-1,
故a≥-1.
解析
解:(1)f′(x)=+
=
(x>0),
当a>0时,f(x)>0恒成立,
故f(x)在(0,+∞)上是单调递增函数;
(2)由f′(x)=0,得x=-a,
①当a≥-1时,f′(x)≥0在[1,e]上恒成立,f(x)在[1,e]上为增函数,
f(x)min=f(1)=-a=,解得a=-
(舍);
②当a≤-e时,f′(x)≤0在[1,e]上恒成立,f(x)在[1,e]上为减函数,
则f(x)min=f(e)=1-=
,得a=-
(舍),
③当-e<a<-1时,由f(x)=0,得x0=-a,
当1<x<x0时,f′(x)<0,f(x)在[1,x0]上为减函数,
当x0<x<e时,f′(x)>0,f(x)在[x0,e]上为增函数;
∴f(x)min=f(-a)=ln(-a)+1+,得a=-
,
综上,a=-;
(3)由题意得x2>lnx-在(1,+∞)上恒成立,即a>xlnx-x3在(1,+∞)上恒成立,
设g(x)=xlnx-x3(x>1),则g′(x)=lnx-3x2+1,
令h(x)=lnx-x3+1,则h′(x)=-6x,
当x>1时,h′(x)<0恒成立,
∴h(x)=g′(x)=lnx-3x2+1在(1,+∞)上为减函数,
则g′(x)<g′(1)=-2<0,
所以,g(x)在(1,+∞)上为减函数,
∴g(x)<g(1)=-1,
故a≥-1.
已知函数f(x)=lnx,g(x)=(a∈R),设F(x)=f(x)+g(x),G(x)=f(x)•g(x)
(1)求函数F(x)的单调区间;
(2)若以函数y=F(x)(x∈(0,2))图象上任一点P(x0,y0)为切点的切线斜率为k≤恒成立,求实数a的取值范围;
(3)当a=1时,对任意的x1,x2∈(0,2),且x1<x2,已知存在x0∈(x1,x2)使得G′(x0)=,求证:x0<
.
正确答案
解:(1)由题意可知,∴
;
当a≤0时,F′(x)>0在(0,+∞)上恒成立,∴F(x)的增区间为(0,+∞)
当a>0时,令F′(x)>0得x>a;令F′(x)<0得0<x<a,
∴F(x)的增区间为(a,+∞),减区间为(0,a)
综合上述可得:当a≤0,增区间为(0,+∞);
当a>0时,增区间为(a,+∞),减区间为(0,a).
(2)由(1)知,F′(x)= x∈(0,2),则k=F′(x0)=
恒成立.
即a≥x02+x0=
(x0-1)2+
,当x0=1时,
x02+x0=取得最大值为
,∴
.
(3)当a=1时,G(x)=,G′(x)=
,
令h(x)=G′(x)=,则h′(x)=
当x∈(0,2)时,2lnx-3<2ln2-3=ln4-lne3<0,
∴h′(x)<0,∴h(x)在(0,2)上是减函数,即G′(x)在(0,2)上是减函数
要证,只需证
,即证
∵对任意x1,x2∈(0,2),存在x0∈(x1,x2)使得∴
=
∵0<x1<x2<2,∴,∴
;
∴只需要证,即要证:
,令
=t(t>1),只需证:lnt-
>0,
h(t)=[lnt-]′=
>0,h(t)在(1,+∞)上是增函数,当t>1时,h(t)>h(1)=0,
lnt->0成立,故x0<
.
解析
解:(1)由题意可知,∴
;
当a≤0时,F′(x)>0在(0,+∞)上恒成立,∴F(x)的增区间为(0,+∞)
当a>0时,令F′(x)>0得x>a;令F′(x)<0得0<x<a,
∴F(x)的增区间为(a,+∞),减区间为(0,a)
综合上述可得:当a≤0,增区间为(0,+∞);
当a>0时,增区间为(a,+∞),减区间为(0,a).
(2)由(1)知,F′(x)= x∈(0,2),则k=F′(x0)=
恒成立.
即a≥x02+x0=
(x0-1)2+
,当x0=1时,
x02+x0=取得最大值为
,∴
.
(3)当a=1时,G(x)=,G′(x)=
,
令h(x)=G′(x)=,则h′(x)=
当x∈(0,2)时,2lnx-3<2ln2-3=ln4-lne3<0,
∴h′(x)<0,∴h(x)在(0,2)上是减函数,即G′(x)在(0,2)上是减函数
要证,只需证
,即证
∵对任意x1,x2∈(0,2),存在x0∈(x1,x2)使得∴
=
∵0<x1<x2<2,∴,∴
;
∴只需要证,即要证:
,令
=t(t>1),只需证:lnt-
>0,
h(t)=[lnt-]′=
>0,h(t)在(1,+∞)上是增函数,当t>1时,h(t)>h(1)=0,
lnt->0成立,故x0<
.
已知函数.
(I)求f(x)在[0,1]上的最大值;
(II)若对任意的实数,不等式|a-lnx|+ln[f‘(x)+3x]>0恒成立,求实数a的取值范围;
(III)若关于x的方程f(x)=-2x+b在[0,1]上恰有两个不同的实根,求实数b的取值范围.
正确答案
解:(I),令f‘(x)=0,得
或x=-1(舍)
当时,f'(x)>0,f(x)单调递增;当
时,f'(x)<0,f(x)单调递减,∴
是函数在[0,1]上的最大值
(2)|a-lnx|>对
恒成立
若即
恒成立
由|a-lnx|+ln[f'(x)+3x]>0得或
设;
依题意得a>h(x)或a<g(x)在恒成立
∵,
∴g(x),h(x)都在上递增
∴
(3)由f(x)=-2x+b知,
令,则
当时,ϕ'(x)>0,于是ϕ(x)在
上递增;当
时,ϕ'(x)<0,于是ϕ(x)在
上递减,而
,
∴f(x)=-2x+b即ϕ(x)=0在[0,1]上恰有两个不同实根等价于
,解得
解析
解:(I),令f‘(x)=0,得
或x=-1(舍)
当时,f'(x)>0,f(x)单调递增;当
时,f'(x)<0,f(x)单调递减,∴
是函数在[0,1]上的最大值
(2)|a-lnx|>对
恒成立
若即
恒成立
由|a-lnx|+ln[f'(x)+3x]>0得或
设;
依题意得a>h(x)或a<g(x)在恒成立
∵,
∴g(x),h(x)都在上递增
∴
(3)由f(x)=-2x+b知,
令,则
当时,ϕ'(x)>0,于是ϕ(x)在
上递增;当
时,ϕ'(x)<0,于是ϕ(x)在
上递减,而
,
∴f(x)=-2x+b即ϕ(x)=0在[0,1]上恰有两个不同实根等价于
,解得
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