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题型:简答题
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简答题

已知函数f(x)=ex

(Ⅰ) 函数f(x)在点P(x0,f(x0))处的切线过原点,求此切线方程;

(Ⅱ) 函数g(x)=ex-kx+k-e,是否存在实数k,使g(x)≥0对任意的x∈R都成立?若有求出所有满足条件的k的值,若没有,说明理由.

正确答案

解:(Ⅰ)f‘(x)=ex,切线斜率k=

点P(x0,f(x0))处的切线方程为

把点(0,0)代入得x0=1,

故此切线方程为y=ex;

( II) g'(x)=ex-k,

①当k≤0时,g'(x)>0,g(x)递增,∵g(1)=0,不满足g(x)≥0对任意的x∈R恒成立.

②当k>0时,有g'(x)=0得,x=lnk,

当x∈(-∞,lnk)时,g'(x)<0,g(x)递减,当x∈(lnk,+∞)时,g'(x)>0,g(x)递增,

∴g(x)≥g(lnk)=2k-klnk-e≥0恒成立,

令φ(x)=2x-xlnx-e,(x>0),则φ'(x)=1-lnx,

当x∈(0,e)时,φ'(x)>0,ϕ(x)递增,当x∈(e,+∞)时,φ'(x)<0,ϕ(x)递减,

∴φ(x)≤φ(e)=0,∴k=e.

解析

解:(Ⅰ)f‘(x)=ex,切线斜率k=

点P(x0,f(x0))处的切线方程为

把点(0,0)代入得x0=1,

故此切线方程为y=ex;

( II) g'(x)=ex-k,

①当k≤0时,g'(x)>0,g(x)递增,∵g(1)=0,不满足g(x)≥0对任意的x∈R恒成立.

②当k>0时,有g'(x)=0得,x=lnk,

当x∈(-∞,lnk)时,g'(x)<0,g(x)递减,当x∈(lnk,+∞)时,g'(x)>0,g(x)递增,

∴g(x)≥g(lnk)=2k-klnk-e≥0恒成立,

令φ(x)=2x-xlnx-e,(x>0),则φ'(x)=1-lnx,

当x∈(0,e)时,φ'(x)>0,ϕ(x)递增,当x∈(e,+∞)时,φ'(x)<0,ϕ(x)递减,

∴φ(x)≤φ(e)=0,∴k=e.

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简答题

已知定义在R上的函数f(x)=ax3-2ax2+b(a>0)在区间[-2,1]上的最大值是5,最小值是-11.

(Ⅰ)求函数f(x)的解析式;

(Ⅱ)若t∈[-1,1]时,f‘(x)+tx≤0恒成立,求实数x的取值范围.

正确答案

解:(Ⅰ)∵f(x)=ax3-2ax2+b,

∴f‘(x)=3ax2-4ax=ax(3x-4)

令f'(x)=0,得

因为a>0,所以可得下表:

因此f(0)必为最大值,∴f(0)=5,因此b=5,

∵f(-2)=-16a+5,f(1)=-a+5,∴f(1)>f(-2),

即f(-2)=-16a+5=-11,∴a=1,

∴f(x)=x3-2x2+5

(Ⅱ)∵f'(x)=3x2-4x,∴f'(x)+tx≤0等价于3x2-4x+tx≤0,

令g(t)=xt+3x2-4x,则问题就是g(t)≤0在t∈[-1,1]上恒成立时,求实数x的取值范围,

为此只需,即

解得0≤x≤1,所以所求实数x的取值范围是[0,1].

解析

解:(Ⅰ)∵f(x)=ax3-2ax2+b,

∴f‘(x)=3ax2-4ax=ax(3x-4)

令f'(x)=0,得

因为a>0,所以可得下表:

因此f(0)必为最大值,∴f(0)=5,因此b=5,

∵f(-2)=-16a+5,f(1)=-a+5,∴f(1)>f(-2),

即f(-2)=-16a+5=-11,∴a=1,

∴f(x)=x3-2x2+5

(Ⅱ)∵f'(x)=3x2-4x,∴f'(x)+tx≤0等价于3x2-4x+tx≤0,

令g(t)=xt+3x2-4x,则问题就是g(t)≤0在t∈[-1,1]上恒成立时,求实数x的取值范围,

为此只需,即

解得0≤x≤1,所以所求实数x的取值范围是[0,1].

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简答题

已知函数f(x)=mx+lnx,其中m为常数,e为自然对数的底数.

(1)当m=-1时,求f(x)的最大值;

(2)若f(x)在区间(0,e]上的最大值为-3,求m的值;

(3)当m=-1时,g(x)=,试证明函数y=|f(x)|的图象恒在函数y=g(x)的图象的上方.

正确答案

解:(1)易知f(x)定义域为(0,+∞),

当m=-1时,f(x)=-x+lnx,f′(x)=-1+,令f′(x)=0,得x=1.

当0<x<1时,f′(x)>0;当x>1时,f′(x)<0.

∴f(x)在(0,1)上是增函数,在(1,+∞)上是减函数.

f(x)max=f(1)=-1.

∴函数f(x)在(0,+∞)上的最大值为-1.

(2)∵f′(x)=m+,x∈(0,e],∈[,+∞).

①若m≥-,则f′(x)≥0,从而f(x)在(0,e]上增函数,

∴f(x)max=f(e)=ae+1≥0,不合题意.

②若m<-,则由f′(x)>0⇒m+>0,即0<x<-由f′(x)<0m+1=<0,即-<x≤e.

从而f(x)在(0,-)上增函数,在(-,+∞)为减函数

∴f(x)max=f(-)=-1+ln(-),

令-1+ln(-)=-3,则ln(-)=-2

∴-=e-2,即a=-e2.∵-e2<-

∴a=-e2为所求.

(3)m=-1时,f(x)=-x+lnx,

由(1)得f(x)≤f(1)=-1,于是y=|f(x)|≥1,

函数g(x)=+的定义域(0,+∞),求导得g′(x)=

令g′(x)>0,得:0<x<e,令g′(x)<0,解得:x>e,

∴g(x)在(0,e)递增,在(e,+∞)递减,

∴g(x)≤g(e)=+<1,

∴函数y=|f(x)|的图象恒在y=g(x)的图象的上方.

解析

解:(1)易知f(x)定义域为(0,+∞),

当m=-1时,f(x)=-x+lnx,f′(x)=-1+,令f′(x)=0,得x=1.

当0<x<1时,f′(x)>0;当x>1时,f′(x)<0.

∴f(x)在(0,1)上是增函数,在(1,+∞)上是减函数.

f(x)max=f(1)=-1.

∴函数f(x)在(0,+∞)上的最大值为-1.

(2)∵f′(x)=m+,x∈(0,e],∈[,+∞).

①若m≥-,则f′(x)≥0,从而f(x)在(0,e]上增函数,

∴f(x)max=f(e)=ae+1≥0,不合题意.

②若m<-,则由f′(x)>0⇒m+>0,即0<x<-由f′(x)<0m+1=<0,即-<x≤e.

从而f(x)在(0,-)上增函数,在(-,+∞)为减函数

∴f(x)max=f(-)=-1+ln(-),

令-1+ln(-)=-3,则ln(-)=-2

∴-=e-2,即a=-e2.∵-e2<-

∴a=-e2为所求.

(3)m=-1时,f(x)=-x+lnx,

由(1)得f(x)≤f(1)=-1,于是y=|f(x)|≥1,

函数g(x)=+的定义域(0,+∞),求导得g′(x)=

令g′(x)>0,得:0<x<e,令g′(x)<0,解得:x>e,

∴g(x)在(0,e)递增,在(e,+∞)递减,

∴g(x)≤g(e)=+<1,

∴函数y=|f(x)|的图象恒在y=g(x)的图象的上方.

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简答题

已知函数f(x)=alnxx+bx,(x∈(0,+∞)的图象过点(,-),且在点(1,f(1))处的切线与直线x+y-e=0垂直.

(1)求a,b的值.

(2)若存在x0∈[,e](e为自然对数的底数,且e=2.71828…),使得不等式f(x0)=x02-tx0≥-成立,求实数t的取值范围;

(3)设函数f(x)的图象上从左至右依次存在三个点B(b,f(b)),C(c,f(c)),D(d,f(d)),且2c=b+d,求证:f(b)+f(d)-2f(c)<(d-b)ln2.

正确答案

(1)解:∵f(x)=alnxx+bx,

∴f′(x)=alnx+a+b,

∵在点(1,f(1))处的切线与直线x+y-e=0垂直.

∴f′(1)=a+b=1.

又函数f(x)=alnxx+bx图象过(,-),

∴f()=a××ln+b×=-+=-

∴a-b=1,

∴a=1,b=0.

(2)解:由(1)知,f(x)=xlnx,由题意得,xlnx+x2-tx≥-,则t≤2lnx+x+

若存在x∈[,e],使不等式成立,只需t小于或等于2lnx+x+的最大值,

设h(x)=2lnx+x+(x>0),则h′(x)=

当x∈[,1]时,h′(x)<0,故h(x)单调递减;当x∈[1,e]时,h′(x)>0,故h(x)单调递增.

∵h(e)=2+e+,h()=-2++3e,

∴h()>h(e).

∴当x∈[,e]时,h(x)的最大值为h()=-2++3e,

故t≤-2++3e,即实数t的取值范围是(-∞,-2++3e].

(3)证明:∵函数f(x)=xlnx的图象上从左至右依次存在三个点P(b,f(b)),C(c,f(c)),D(d,f(d)),且2c=b+d,

∴0<b<c<d,且2c=b+d<2,即c2<bd,

∴f(b)+f(d)-2f(c)=blnb+dlnd-2clnc

=ln<ln

=ln(cb-d•dd-b)=(d-b)ln<(d-b)ln

=(d-b)ln=(d-b)ln2.

解析

(1)解:∵f(x)=alnxx+bx,

∴f′(x)=alnx+a+b,

∵在点(1,f(1))处的切线与直线x+y-e=0垂直.

∴f′(1)=a+b=1.

又函数f(x)=alnxx+bx图象过(,-),

∴f()=a××ln+b×=-+=-

∴a-b=1,

∴a=1,b=0.

(2)解:由(1)知,f(x)=xlnx,由题意得,xlnx+x2-tx≥-,则t≤2lnx+x+

若存在x∈[,e],使不等式成立,只需t小于或等于2lnx+x+的最大值,

设h(x)=2lnx+x+(x>0),则h′(x)=

当x∈[,1]时,h′(x)<0,故h(x)单调递减;当x∈[1,e]时,h′(x)>0,故h(x)单调递增.

∵h(e)=2+e+,h()=-2++3e,

∴h()>h(e).

∴当x∈[,e]时,h(x)的最大值为h()=-2++3e,

故t≤-2++3e,即实数t的取值范围是(-∞,-2++3e].

(3)证明:∵函数f(x)=xlnx的图象上从左至右依次存在三个点P(b,f(b)),C(c,f(c)),D(d,f(d)),且2c=b+d,

∴0<b<c<d,且2c=b+d<2,即c2<bd,

∴f(b)+f(d)-2f(c)=blnb+dlnd-2clnc

=ln<ln

=ln(cb-d•dd-b)=(d-b)ln<(d-b)ln

=(d-b)ln=(d-b)ln2.

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简答题

求函数f(x)=-2cosx-x在区间[-]上的最大值与最小值.

正确答案

解:y′=2sinx-1,

令y′>0,解得:x>,令y′<0,解得:x<

∴函数在[-)递减,在(]递增,

当x=时,函数取得最小值,y=f()=-2×-=--

x=-时,y=f(-)=-2×0+=

x=时,y=f()=-2×0-=-

∴函数的最大值是,最小值是--

解析

解:y′=2sinx-1,

令y′>0,解得:x>,令y′<0,解得:x<

∴函数在[-)递减,在(]递增,

当x=时,函数取得最小值,y=f()=-2×-=--

x=-时,y=f(-)=-2×0+=

x=时,y=f()=-2×0-=-

∴函数的最大值是,最小值是--

百度题库 > 高考 > 数学 > 函数的最值与导数的关系

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