- 函数的最值与导数的关系
- 共6078题
在区间[-1,3]上的最大值是( )
正确答案
解析
解:f′(x)=x2-x=x(x-1)
令f′(x)=0得x=0或x=1
当(-1,0)时,f′(x)>0;当0<x<3时,f′(x)<0
所以当x=0时,f(x)有极大值2;当x=1时f(x)有极小值
又当x=-1时,f(x)的值为
当x=3时,f(x)的值为
所以函数的最大值为
故选D
设函数f(x)=+ln(1+x)
(1)求函数f(x)的单调区间;
(2)证明:当x∈(0,1)时,f(x)<(ln2-1)x3+x2+1.
正确答案
解:(Ⅰ)函数f(x)的定义域为(-1,+∞),
f′(x)=-+
=
,
故当x∈(-1,0)时,f′(x)<0,
当x∈(0,+∞)时,f′(x)>0,
故f(x)的单调减区间为(-1,0),单调增区间为(0,+∞);
(Ⅱ)证明:当x∈(0,1)时,
令h(x)=f(x)-[(ln2-1)x3+x2+1],
则h′(x)=-3(ln2-1)x2-x
=x(-3(ln2-1)x-1),
∵0<x<1,
∴x>0,-3(ln2-1)x-1<
-1<0,
∴h′(x)<0,
故h(x)在(0,1)上是减函数,
故h(x)<h(1)=+ln2-(ln2-1+
+1)=0,
故f(x)-[(ln2-1)x3+x2+1]<0,
即f(x)<(ln2-1)x3+x2+1.
解析
解:(Ⅰ)函数f(x)的定义域为(-1,+∞),
f′(x)=-+
=
,
故当x∈(-1,0)时,f′(x)<0,
当x∈(0,+∞)时,f′(x)>0,
故f(x)的单调减区间为(-1,0),单调增区间为(0,+∞);
(Ⅱ)证明:当x∈(0,1)时,
令h(x)=f(x)-[(ln2-1)x3+x2+1],
则h′(x)=-3(ln2-1)x2-x
=x(-3(ln2-1)x-1),
∵0<x<1,
∴x>0,-3(ln2-1)x-1<
-1<0,
∴h′(x)<0,
故h(x)在(0,1)上是减函数,
故h(x)<h(1)=+ln2-(ln2-1+
+1)=0,
故f(x)-[(ln2-1)x3+x2+1]<0,
即f(x)<(ln2-1)x3+x2+1.
已知函数f(x)=a(x+)+2lnx,g(x)=x2.
(Ⅰ)若a>0,求函数f(x)的单调区间;
(Ⅱ)若∀x1[e-1,e],∃x2[-1,2],使不等式f(x1)>g(x2)成立,求a的取值范围.
正确答案
解:(Ⅰ)f(x)的定义域为x>0,f(x)=a(1-)+
=
,
∵a>0,∴f′(x)>0只需ax2+2x-a>0,
即x>,
∴f(x)在(0,)上递减,在(
,+∞)递增,
(Ⅱ)当x∈[-1,2]时,g(x)min=0,
若∀x1∈[e-1,e],∃x2∈[-1,2],使不等式f(x1 )>g(x2)成立,
只需∀x∈[e-1,e]时,f(x)>0成立,即a(x+)+2lnx>0,
解得a>,
设u(x)=,u′(x)=
,
∵x∈[e-1,e],∴-1≤lnx≤1,∴u′(x)>0,u(x)在[e-1,e]递增,
∴u(x)min=u(e-1)=-,
∴的最大值为
,只需a>
,
故a的范围是(,+∞).
解析
解:(Ⅰ)f(x)的定义域为x>0,f(x)=a(1-)+
=
,
∵a>0,∴f′(x)>0只需ax2+2x-a>0,
即x>,
∴f(x)在(0,)上递减,在(
,+∞)递增,
(Ⅱ)当x∈[-1,2]时,g(x)min=0,
若∀x1∈[e-1,e],∃x2∈[-1,2],使不等式f(x1 )>g(x2)成立,
只需∀x∈[e-1,e]时,f(x)>0成立,即a(x+)+2lnx>0,
解得a>,
设u(x)=,u′(x)=
,
∵x∈[e-1,e],∴-1≤lnx≤1,∴u′(x)>0,u(x)在[e-1,e]递增,
∴u(x)min=u(e-1)=-,
∴的最大值为
,只需a>
,
故a的范围是(,+∞).
已知函数f(x)同时满足如下三个条件:①定义域为[-1,1];②f(x)是偶函数;③x∈[-1,0]时,,其中a∈R.
(Ⅰ)求f(x)在[0,1]上的解析式,并求出函数f(x)的最大值;
(Ⅱ)当a≠0,x∈[0,1]时,函数,若g(x)的图象恒在直线y=e上方,求实数a的取值范围(其中e为自然对数的底数,e=2.71828…).
正确答案
解:(Ⅰ)任取x∈[0,1],,
又f(x)是偶函数,故x∈[0,1]时,f(x)=f(-x)=e2x-aex.
由f(x)是定义域为[-1,1]的偶函数可知,f(x)在x∈[0,1]的最大值即可为f(x)的最大值.
当x∈[0,1]时,;
;
综上可知:
a≤e+1时,fmax(x)=f(1)=e2-ae;a>e+1时,fmax(x)=f(0)=1-a.
(Ⅱ)
==
要x∈[0,1]时,函数g(x)的图象恒在直线y=e上方,
即x∈[0,1]时,gmin(x)>e成立,
g′(x)f‘(x)=(x+a+3)(x-1)ex,令g′(x)=0,解得x1=-a-3,x2=1
①当-a-3≤0,即a≥-3且a≠0时,可得x∈[0,1]时g′(x)≤0,故g(x)在区间[0,1]单调递减.
此时gmin(x)=g(1)=(-2-a)e>e⇒a<-3,与a≥-3且a≠0矛盾.
②当0<-a-3<1,即-4<a<-3时,可得x∈[0,-a-3]时,g′(x)≥0,x∈[-a-3,1]时g′(x)≤0,可知f(x)在区间[0,-a-3]单调递增.在区间[-a-3,1]单调递减.
此时gmin(x)>e⇔g(0)>e,且g(1)>e,
故-4<a<-3时可满足题意;
③-a-3≥1,即a≤-4时,可得x∈[0,1]时g′(x)≥0,可知g(x)在区间[0,1]单调递增.
此时
综上可知:a<-3时,g(x)的图象恒在直线y=e上方.
解析
解:(Ⅰ)任取x∈[0,1],,
又f(x)是偶函数,故x∈[0,1]时,f(x)=f(-x)=e2x-aex.
由f(x)是定义域为[-1,1]的偶函数可知,f(x)在x∈[0,1]的最大值即可为f(x)的最大值.
当x∈[0,1]时,;
;
综上可知:
a≤e+1时,fmax(x)=f(1)=e2-ae;a>e+1时,fmax(x)=f(0)=1-a.
(Ⅱ)
==
要x∈[0,1]时,函数g(x)的图象恒在直线y=e上方,
即x∈[0,1]时,gmin(x)>e成立,
g′(x)f‘(x)=(x+a+3)(x-1)ex,令g′(x)=0,解得x1=-a-3,x2=1
①当-a-3≤0,即a≥-3且a≠0时,可得x∈[0,1]时g′(x)≤0,故g(x)在区间[0,1]单调递减.
此时gmin(x)=g(1)=(-2-a)e>e⇒a<-3,与a≥-3且a≠0矛盾.
②当0<-a-3<1,即-4<a<-3时,可得x∈[0,-a-3]时,g′(x)≥0,x∈[-a-3,1]时g′(x)≤0,可知f(x)在区间[0,-a-3]单调递增.在区间[-a-3,1]单调递减.
此时gmin(x)>e⇔g(0)>e,且g(1)>e,
故-4<a<-3时可满足题意;
③-a-3≥1,即a≤-4时,可得x∈[0,1]时g′(x)≥0,可知g(x)在区间[0,1]单调递增.
此时
综上可知:a<-3时,g(x)的图象恒在直线y=e上方.
设函数f(x)=mx3-3x+n,m,n∈R
(Ⅰ)已知f(x)在区间(m,+∞)上递增,求实数m的取值范围;
(Ⅱ)存在实数m,使得当x∈[0,n-2]时,2≤f(x)≤6恒成立,求n的最大值及此时m的值.
正确答案
解:(Ⅰ)f′(x)=3mx2-3;
m≤0时,f′(x)<0,∴函数f(x)在R上单调递减,不符合已知条件;
m>0时,在(-∞,)和(
,+∞)上f′(x)>0,∴函数f(x)在这两个区间上单调递增;
∴,解得:m≥1.
∴实数m的取值范围为[1,+∞).
(Ⅱ)x=0时,2≤n≤6;
x≠0时,;
设h(x)=,g(x)=
,x∈(0,n-2];
h′(x)=;
x∈[0,)时,h′(x)>0;x∈(
,n-2]时,h′(x)<0,∴
;
g′(x)=<0;
∴函数g(x)在[0,n-2]上单调递减,∴;
∴,要使不等式有解,则:
,解得:n≤4;
∴n的最大值是4,此时1≤m≤1,∴m=1.
解析
解:(Ⅰ)f′(x)=3mx2-3;
m≤0时,f′(x)<0,∴函数f(x)在R上单调递减,不符合已知条件;
m>0时,在(-∞,)和(
,+∞)上f′(x)>0,∴函数f(x)在这两个区间上单调递增;
∴,解得:m≥1.
∴实数m的取值范围为[1,+∞).
(Ⅱ)x=0时,2≤n≤6;
x≠0时,;
设h(x)=,g(x)=
,x∈(0,n-2];
h′(x)=;
x∈[0,)时,h′(x)>0;x∈(
,n-2]时,h′(x)<0,∴
;
g′(x)=<0;
∴函数g(x)在[0,n-2]上单调递减,∴;
∴,要使不等式有解,则:
,解得:n≤4;
∴n的最大值是4,此时1≤m≤1,∴m=1.
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