- 利用导数求函数的极值
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已知函数(,为自然对数的底数)。
(1)若曲线在点处的切线平行于轴,求的值;
(2)求函数的极值;
(3)当的值时,若直线与曲线没有公共点,求的最大值。
正确答案
见解析
解析
本小题主要考查函数与导数,函数的单调性、极值、零点等基础知识,考查推理论证能力、运算求解能力,考查函数与方程思想、数形结合思想、分类与整合思想、化归与转化思想,满分14分。
(1)由,得。
又曲线在点处的切线平行于轴,
得,即,解得。
(2),
①当时,,为上的增函数,所以函数无极值。
②当时,令,得,。
,;,。
所以在上单调递减,在上单调递增,
故在处取得极小值,且极小值为,无极大值。
综上,当时,函数无极小值;
当,在处取得极小值,无极大值。
(3)当时,
令,
则直线:与曲线没有公共点,
等价于方程在上没有实数解。
假设,此时,,
又函数的图象连续不断,由零点存在定理,可知在上至少有一解,与“方程在上没有实数解”矛盾,故。
又时,,知方程在上没有实数解。
所以的最大值为。
解法二:
(1)(2)同解法一。
(3)当时,。
直线:与曲线没有公共点,
等价于关于的方程在上没有实数解,即关于的方程:
(*)
在上没有实数解。
①当时,方程(*)可化为,在上没有实数解。
②当时,方程(*)化为。
令,则有。
令,得,
当变化时,的变化情况如下表:
当时,,同时当趋于时,趋于,
从而的取值范围为。
所以当时,方程(*)无实数解,
解得的取值范围是。
综上,得的最大值为。
知识点
已知函数.
(1) 求f(x)的反函数的图象上图象上点(1,0)处的切线方程;
(2)证明: 曲线y = f (x) 与曲线有唯一公共点.
(3)设a<b, 比较与的大小, 并说明理由.
正确答案
见解析
解析
(1) f (x)的反函数,则y=g(x)过点(1,0)的切线斜率k=.
.过点(1,0)的切线方程为:y = x+ 1
(2) 证明曲线y=f(x)与曲线有唯一公共点,过程如下。
因此,
所以,曲线y=f(x)与曲线只有唯一公共点(0,1).(证毕)
(3)设
令。
,且
。
所以
知识点
设函数的定义域为,是的极大值点,以下结论一定正确的是( )
正确答案
解析
本题考查的是函数的极值,函数的极值不是最值,A错误;因为和关于原点对称,故是的极小值点,D正确。
知识点
已知函数f(x)=ex(ax+b)-x2-4x,曲线y=f(x)在点(0,f(0))处的切线方程为y=4x+4.
(1)求a,b的值;
(2)讨论f(x)的单调性,并求f(x)的极大值。
正确答案
见解析
解析
(1)f′(x)=ex(ax+a+b)-2x-4.
由已知得f(0)=4,f′(0)=4.
故b=4,a+b=8.
从而a=4,b=4.
(2)由(1)知,f(x)=4ex(x+1)-x2-4x,
f′(x)=4ex(x+2)-2x-4=4(x+2)·.
令f′(x)=0得,x=-ln 2或x=-2.
从而当x∈(-∞,-2)∪(-ln 2,+∞)时,f′(x)>0;
当x∈(-2,-ln 2)时,f′(x)<0.
故f(x)在(-∞,-2),(-ln 2,+∞)上单调递增,在(-2,-ln 2)上单调递减。
当x=-2时,函数f(x)取得极大值,极大值为f(-2)=4(1-e-2)。
知识点
已知函数f(x)=x2e-x.
(1)求f(x)的极小值和极大值;
(2)当曲线y=f(x)的切线l的斜率为负数时,求l在x轴上截距的取值范围。
正确答案
(1)极小值为f(0)=0;极大值为f(2)=4e-2.
(2)(-∞,0)∪[,+∞)
解析
(1)f(x)的定义域为(-∞,+∞),
f′(x)=-e-xx(x-2),①
当x∈(-∞,0)或x∈(2,+∞)时,f′(x)<0;
当x∈(0,2)时,f′(x)>0.
所以f(x)在(-∞,0),(2,+∞)单调递减,在(0,2)单调递增。
故当x=0时,f(x)取得极小值,极小值为f(0)=0;
当x=2时,f(x)取得极大值,极大值为f(2)=4e-2.
(2)设切点为(t,f(t)),
则l的方程为y=f′(t)(x-t)+f(t)。
所以l在x轴上的截距为m(t)=.
由已知和①得t∈(-∞,0)∪(2,+∞)。
令h(x)=(x≠0),则当x∈(0,+∞)时,h(x)的取值范围为[,+∞);
当x∈(-∞,-2)时,h(x)的取值范围是(-∞,-3)。
所以当t∈(-∞,0)∪(2,+∞)时,m(t)的取值范围是(-∞,0)∪[,+∞)。
综上,l在x轴上的截距的取值范围是(-∞,0)∪[,+∞),
知识点
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