- 函数的最值与导数的关系
- 共6078题
设函数f(x)=ex-mx,x∈R.
(1)已知曲线f(x)在点(0,f(0))处的切线方程为x+by=1,求实数m的值;
(2)若f(x)>0恒成立,求m的范围;
(3)当m>1时,求函数f(x)在[0,m]上的最大值.
正确答案
解:(1)由f(x)=ex-mx,得f′(x)=ex-m,
∴f′(0)=e0-m=1-m,
又f(x)在点(0,f(0))处的切线方程为x+by=1,
∴f′(0)=1-m=-,即m=1+
,
又f(0)=1=,
∴m=1+;
(2)f′(x)=ex-m,
若m≤0,则f′(x)>0恒成立,
∴f(x)=ex-mx为增函数,
当x→-∞时,f(x)=ex-mx→-∞,不满足f(x)>0恒成立;
若m>0,由f′(x)=ex-m=0,得x=lnm,
∴当x∈(-∞,lnm)时,f′(x)<0;
当x∈(lnm,+∞)时,f′(x)>0.
∴f(x)在(-∞,lnm)上单调递减,在(lnm,+∞)上单调递增,
∴f(x)min=f(lnm)=elnm-mlnm=m(1-lnm),
由m(1-lnm)>0,得0<m<e;
(3)由(2)知,当m>1时,f(x)在(0,+∞)上单调递增,
∴函数f(x)在[0,m]上单调递增,
则函数f(x)在[0,m]上的最大值为f(m)=em-m2.
解析
解:(1)由f(x)=ex-mx,得f′(x)=ex-m,
∴f′(0)=e0-m=1-m,
又f(x)在点(0,f(0))处的切线方程为x+by=1,
∴f′(0)=1-m=-,即m=1+
,
又f(0)=1=,
∴m=1+;
(2)f′(x)=ex-m,
若m≤0,则f′(x)>0恒成立,
∴f(x)=ex-mx为增函数,
当x→-∞时,f(x)=ex-mx→-∞,不满足f(x)>0恒成立;
若m>0,由f′(x)=ex-m=0,得x=lnm,
∴当x∈(-∞,lnm)时,f′(x)<0;
当x∈(lnm,+∞)时,f′(x)>0.
∴f(x)在(-∞,lnm)上单调递减,在(lnm,+∞)上单调递增,
∴f(x)min=f(lnm)=elnm-mlnm=m(1-lnm),
由m(1-lnm)>0,得0<m<e;
(3)由(2)知,当m>1时,f(x)在(0,+∞)上单调递增,
∴函数f(x)在[0,m]上单调递增,
则函数f(x)在[0,m]上的最大值为f(m)=em-m2.
已知函数f(x)=ln(2x+3)+x2
(1)讨论f(x)的单调性;
(2)求f(x)=ln(2x+3)+x2在区间上的最大值与最小值..
正确答案
解:(1)由f(x)=ln(2x+3)+x2,可得
,
所以当-<x<-1时,f‘(x)>0;
当-1<x<-时,f'(x)<0;
当x>-时,f'(x)>0.
从而,f(x)在区间(-,-1),(-
,+∞)单调增加,在区间(-1,-
)单调递减;
(2)由(1)可知函数在x=-处取极值,
而f(-)=ln
+
,f(-1)=1,f(-
)=ln2+
,f(
)=ln
+
,
所以f(x)=ln(2x+3)+x2在区间上的最大值是ln
,最小值是ln2
.
解析
解:(1)由f(x)=ln(2x+3)+x2,可得
,
所以当-<x<-1时,f‘(x)>0;
当-1<x<-时,f'(x)<0;
当x>-时,f'(x)>0.
从而,f(x)在区间(-,-1),(-
,+∞)单调增加,在区间(-1,-
)单调递减;
(2)由(1)可知函数在x=-处取极值,
而f(-)=ln
+
,f(-1)=1,f(-
)=ln2+
,f(
)=ln
+
,
所以f(x)=ln(2x+3)+x2在区间上的最大值是ln
,最小值是ln2
.
已知函数f(x)=x+ax2+blnx,曲线y=f(x)过点P(1,0),且在点P处的切线的斜率为2.
(Ⅰ)求a,b的值;
(Ⅱ)若f(x)≤m恒成立,求实数m的取值范围.
正确答案
解:(Ⅰ)∵函数f(x)=x+ax2+blnx过点P(1,0),
∴f(1)=1+a=0,即a=-1.
函数f(x)=x-x2+blnx的导数为f′(x)=x-2x+,
∵曲线y=f(x)过点P(1,0)且在点P处的切线斜率为2,
∴k=f′(1)=1-2+b=2,解得b=3,
即a=-1,b=3.
(Ⅱ)f(x)=x-x2+3lnx的定义域为(0,+∞),
f′(x)=1-2x+=-
,
∴函数在(0,1.5)上单调递增,在(1.5,+∞)上单调递减,
∴x=1.5时,函数取得最大值-0.75+3ln1.5.
解析
解:(Ⅰ)∵函数f(x)=x+ax2+blnx过点P(1,0),
∴f(1)=1+a=0,即a=-1.
函数f(x)=x-x2+blnx的导数为f′(x)=x-2x+,
∵曲线y=f(x)过点P(1,0)且在点P处的切线斜率为2,
∴k=f′(1)=1-2+b=2,解得b=3,
即a=-1,b=3.
(Ⅱ)f(x)=x-x2+3lnx的定义域为(0,+∞),
f′(x)=1-2x+=-
,
∴函数在(0,1.5)上单调递增,在(1.5,+∞)上单调递减,
∴x=1.5时,函数取得最大值-0.75+3ln1.5.
已知x∈[0,1],函数f(x)=x2-ln(x+),g(x)=x3-3a2x-4a.
(1)求函数f(x)的单调区间和值域;
(2)设a≤-1,若∀x1∈[0,1],总存在x0∈[0,1],使得g(x0)=f(x1)成立,求a的取值范围.
正确答案
解:(1)f′(x)=2x-=
;
令f′(x)<0解得,0≤x<;
故函数f(x)的单调减区间为[0,],
此时,≤f(x)≤ln2;
令f′(x)>0解得,<x≤1;
故函数f(x)的单调增区间[,1],
此时,≤f(x)≤ln3-ln2;
故函数f(x)的值域为[,ln2].
(2)根据所给条件,设g(x)在[0,1]上的值域为[b,c],
则有b≤且c≥ln2;
g′(x)=3x2-3a2<0,
g(x)在[0,1]上是单调减函数,
故g(0)=-4a≥ln2,
解得a≤-;
g(1)=1-3a2-4a≤,
解得a≤-或a≥
;
故a≤-.
解析
解:(1)f′(x)=2x-=
;
令f′(x)<0解得,0≤x<;
故函数f(x)的单调减区间为[0,],
此时,≤f(x)≤ln2;
令f′(x)>0解得,<x≤1;
故函数f(x)的单调增区间[,1],
此时,≤f(x)≤ln3-ln2;
故函数f(x)的值域为[,ln2].
(2)根据所给条件,设g(x)在[0,1]上的值域为[b,c],
则有b≤且c≥ln2;
g′(x)=3x2-3a2<0,
g(x)在[0,1]上是单调减函数,
故g(0)=-4a≥ln2,
解得a≤-;
g(1)=1-3a2-4a≤,
解得a≤-或a≥
;
故a≤-.
已知函数f(x)=(x-a)2ex,a∈R.
(1)求f(x)的单调区间;
(2)对任意的x∈(-∞,1],不等式f(x)≤4e恒成立,求a的取值范围;
(3)求证:当a=2,2<t<6时,关于x的方程在区间[-2,t]上总有两个不同的解.
正确答案
解:(1)f′(x)=2(x-a)ex+(x-a)2ex,
=(x-a)[x-(a-2)]ex.…2分
令f′(x)=0,得x1=a-2,x2=a.
当x变化时,f′(x)、f(x)的变化如下:
所以f(x)的单调递增区间是(-∞,a-2),(a,+∞),
单调递减区间是(a-2,a).…6分
(2)由(Ⅰ)得[f(x)]极大=f(a-2)=4ea-2.
①当a≤1时,f(x)在(-∞,1]上的最大值为f(a-2)或f(1),
由,f(1)=(a-1)•2e≤4e,解得-1≤a≤1;
②当a-2≤1<a,即1<a≤3时,f(x)在(-∞,1]上的最大值为f(a-2),
此时f(a-2)=4ea-2≤4e3-2=4e;
③当a-2>1,即a>3时,f(1)=(a-1)2e>4e,f(x)≤4e不恒成立.
综上,a的取值范围是[-1,3].…12分
(III)∵f′(x)=x(x-2)ex,,
∴2,
令g(x)=2,
从而问题转化为证明当2<t<6时,
函数2在[-2,t]与x轴有两个不同的交点,
∵g(-2)>0,g(t)>0,g(0)<0,
∴g(x)=0在[-2,t]上有解,且有两解.
所以,当a=2,2<t<6时,关于x的方程在区间[-2,t]上总有两个不同的解.(15分)
解析
解:(1)f′(x)=2(x-a)ex+(x-a)2ex,
=(x-a)[x-(a-2)]ex.…2分
令f′(x)=0,得x1=a-2,x2=a.
当x变化时,f′(x)、f(x)的变化如下:
所以f(x)的单调递增区间是(-∞,a-2),(a,+∞),
单调递减区间是(a-2,a).…6分
(2)由(Ⅰ)得[f(x)]极大=f(a-2)=4ea-2.
①当a≤1时,f(x)在(-∞,1]上的最大值为f(a-2)或f(1),
由,f(1)=(a-1)•2e≤4e,解得-1≤a≤1;
②当a-2≤1<a,即1<a≤3时,f(x)在(-∞,1]上的最大值为f(a-2),
此时f(a-2)=4ea-2≤4e3-2=4e;
③当a-2>1,即a>3时,f(1)=(a-1)2e>4e,f(x)≤4e不恒成立.
综上,a的取值范围是[-1,3].…12分
(III)∵f′(x)=x(x-2)ex,,
∴2,
令g(x)=2,
从而问题转化为证明当2<t<6时,
函数2在[-2,t]与x轴有两个不同的交点,
∵g(-2)>0,g(t)>0,g(0)<0,
∴g(x)=0在[-2,t]上有解,且有两解.
所以,当a=2,2<t<6时,关于x的方程在区间[-2,t]上总有两个不同的解.(15分)
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