- 函数的最值与导数的关系
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已知函数f(x)=lnx,g(x)=x2.
(Ⅰ)求函数h(x)=f(x)-x+1的最大值;
(Ⅱ)对于任意x1,x2∈(0,+∞),且x1<x2,是否存在实数m,使mg(x1)-mg(x2)-x2f(x2)+x1f(x1)恒为正数?若存在,求出m的取值范围;若不存在,说明理由.
正确答案
解:(Ⅰ)函数h(x)的定义域为(0,+∞),
∵h(x)=lnx-x+1,∴h′(x)=-1=
,
当x∈(0,1)时,h′(x)>0;当x∈(1,+∞)时,h′(x)<0.
∴h(x)在(0,1)上是单调递增,在(1,+∞)上单调递减,
∴h(x)max=h(1)=0,即函数的最大值为0.
(Ⅱ)若mg(x2)-mg(x1)-x1f(x1)+x2f(x2)>0恒成立,只需mg(x2)+x2f(x2)>mg(x1)+x1f(x1),
设φ(x)=mg(x)+xf(x)=mx2+xlnx,
又0<x2<x1,则只需φ(x)在(0,+∞)上单调递减.
∴φ′(x)=2mx+1+lnx≤0在(0,+∞)上成立,得2m≤,
设t(x)=,则t′(x)=
,知函数t(x)在(0,1)上单调递减,在(1,+∞)上单调递增,即t(x)min=t(1)=-1.
∴存在实数m≤-,使mg(x2)-mg(x1)-x1f(x1)+x2f(x2)恒为正数.
解析
解:(Ⅰ)函数h(x)的定义域为(0,+∞),
∵h(x)=lnx-x+1,∴h′(x)=-1=
,
当x∈(0,1)时,h′(x)>0;当x∈(1,+∞)时,h′(x)<0.
∴h(x)在(0,1)上是单调递增,在(1,+∞)上单调递减,
∴h(x)max=h(1)=0,即函数的最大值为0.
(Ⅱ)若mg(x2)-mg(x1)-x1f(x1)+x2f(x2)>0恒成立,只需mg(x2)+x2f(x2)>mg(x1)+x1f(x1),
设φ(x)=mg(x)+xf(x)=mx2+xlnx,
又0<x2<x1,则只需φ(x)在(0,+∞)上单调递减.
∴φ′(x)=2mx+1+lnx≤0在(0,+∞)上成立,得2m≤,
设t(x)=,则t′(x)=
,知函数t(x)在(0,1)上单调递减,在(1,+∞)上单调递增,即t(x)min=t(1)=-1.
∴存在实数m≤-,使mg(x2)-mg(x1)-x1f(x1)+x2f(x2)恒为正数.
已知函数f(x)=-x2+ln(1+2x).
(1)求f(x)的最大值;
(2)设b>a>0,证明ln>(a+b)(a+b+1).
正确答案
(1)解:f(x)=-x2+ln(1+2x)的定义域为(-,+∞)
又f′(x)=,
由f′(x)>0且得-4x2-2x+2>0,
∴-<x<
时函数是增函数;
同理x>时,函数是减函数.
∴x=时,函数取得最大值-
+ln2;
(2)证明:∵b>a>0,∴b+>a+
>
根据(1)知:当x>时,函数是减函数.
∴f(b+)>f(a+
),
∴-(b+)2+ln(1+2b+1)<-(a+
)2+ln(1+2a+1)
化简得ln>(a+b)(a+b+1).
解析
(1)解:f(x)=-x2+ln(1+2x)的定义域为(-,+∞)
又f′(x)=,
由f′(x)>0且得-4x2-2x+2>0,
∴-<x<
时函数是增函数;
同理x>时,函数是减函数.
∴x=时,函数取得最大值-
+ln2;
(2)证明:∵b>a>0,∴b+>a+
>
根据(1)知:当x>时,函数是减函数.
∴f(b+)>f(a+
),
∴-(b+)2+ln(1+2b+1)<-(a+
)2+ln(1+2a+1)
化简得ln>(a+b)(a+b+1).
已知函数f(x)=x3-ax2+(a2-1)x+b(a,b∈R).
(1)若x=1为f(x)的极值点,求a的值.
(2)若y=f(x)的图象在(1,f(1))处的切线方程为x+y-3=0,求f(x)在区间[-2,4]上的最大值.
正确答案
解:(1)求导函数可得f′(x)=x2-2ax+a2-1
∵x=1是f(x)的极值点,∴f′(1)=0,∴a2-2a=0,∴a=0或2
(2)∵(1,f(1))在x+y-3=0 上,∴f(1)=2
∵(1,2)在y=f(x)的图象上,∴2=-a+a2-1+b
又∵f′(1)=-1,∴1-2a+a2-1=-1,∴a2-2a+1=0
∴a=1,
∴
∴f′(x)=x2-2x
∴由f′(x)=0,可知x=0和x=2 是f(x) 的极值点
∵,
,f(-2)=-4,f(4)=8
∴f(x)在区间[-2,4]上的最大值为8
解析
解:(1)求导函数可得f′(x)=x2-2ax+a2-1
∵x=1是f(x)的极值点,∴f′(1)=0,∴a2-2a=0,∴a=0或2
(2)∵(1,f(1))在x+y-3=0 上,∴f(1)=2
∵(1,2)在y=f(x)的图象上,∴2=-a+a2-1+b
又∵f′(1)=-1,∴1-2a+a2-1=-1,∴a2-2a+1=0
∴a=1,
∴
∴f′(x)=x2-2x
∴由f′(x)=0,可知x=0和x=2 是f(x) 的极值点
∵,
,f(-2)=-4,f(4)=8
∴f(x)在区间[-2,4]上的最大值为8
已知函数f(x)=(x+1)2ex,设k∈[-3,-1],对任意x1,x2∈[k,k+2],则|f(x1)-f(x2)|的最大值为( )
正确答案
解析
解:求导函数,可得f′(x)=(x+1)2ex=(x2+4x+3)ex,
令f′(x)>0,可得x<-3或x>-1;令f′(x)<0,可得-3<x<-1
∴函数的单调增区间为(-∞,-3),(-1,+∞),单调减区间为(-3,-1)
∵k∈[-3,-1],x1,x2∈[k,k+2],f(-3)=4e-3,f(-1)=0,f(1)=4e
∴f(x)max=f(1)=4e,f(x)min=f(-1)=0
∴|f(x1)-f(x2)|的最大值为4e,
故选B.
已知函数f(x)=x3+ax2+2,x=2是f(x)的一个极值点,求:
(1)实数a的值;
(2)f(x)在区间[-1,3]上的最大值和最小值.
正确答案
解:(1)∵f(x)在x=2处有极值,∴f′(2)=0.
∵f′(x)=3x2+2ax,∴3×4+4a=0,∴a=-3.
经检验a=-3时x=2是f(x)的一个极值点,
故a=-3;
(2)由(1)知a=-3,∴f(x)=x3-3x2+2,f′(x)=3x2-6x.
令f′(x)=0,得x1=0,x2=2.当x变化时f′(x),f(x)的变化情况如下表:
从上表可知f(x)在区间[-1,3]上的最大值是2,最小值是-2.
解析
解:(1)∵f(x)在x=2处有极值,∴f′(2)=0.
∵f′(x)=3x2+2ax,∴3×4+4a=0,∴a=-3.
经检验a=-3时x=2是f(x)的一个极值点,
故a=-3;
(2)由(1)知a=-3,∴f(x)=x3-3x2+2,f′(x)=3x2-6x.
令f′(x)=0,得x1=0,x2=2.当x变化时f′(x),f(x)的变化情况如下表:
从上表可知f(x)在区间[-1,3]上的最大值是2,最小值是-2.
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