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题型:简答题
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简答题

已知函数f(x)=ax+lnx,a∈R

(Ⅰ)求函数f(x)的单调区间;

(Ⅱ)是否存在实数a,使不等式f(x)<ax2对x∈(1,+∞)恒成立,若存在,求实数a的取值范围,若不存在,请说明理由.

正确答案

解:(Ⅰ)f′(x)=a+,x>0;

①当a≥0时,f′(x)>0,函数f(x)在(0,+∞)内是增函数,

即函数的单调增区间为(0,+∞);

②当a<0时,令f′(x)=0得x=->0,

且x∈(0,-)时,f′(x)>0;

又x∈(-,+∞)时,f′(x)<0;

所以函数f(x)递增区间为(0,-),递减区间为(-,+∞);

(Ⅱ)假设存在这样的实数a,使不等式f(x)<ax2对x∈(1,+∞)恒成立,

即ax2-ax-lnx>0,(x>1)恒成立,

令h(x)=ax2-ax-lnx>0,(x≥1),

则h(1)=0,且h(x)>0(x>1)恒成立;

h′(x)=2ax-a-=

①当a=0时,h′(x)=-<0,

则函数h′(x)在[1,+∞)上单调递减,

于是h(x)≤h(1)=0;

与h(x)>0(x>1)矛盾,故舍去.

②当a<0时,h(x)=ax2-ax-lnx=ax(x-1)+ln,(x≥1);

而当x>1时,由函数y=ax2-ax和y=-lnx都单调递减.

且由图象可知,x趋向正无穷大时,h(x)=ax(x-1)+ln趋向于负无穷大.

这与h(x)>0(x>1)恒成立矛盾,故舍去.

③当a>0时,h′(x)=2ax-a-==0等价于2ax2-ax-1=0;

记其两根为x1<0<x2

易知x∈(x1,x2)时,h′(x)<0,

而x∈(x2,+∞)时,h′(x)>0,

(i)若x2>1时,则函数h(x)在(1,x2)上递减,

于是h(x)≤h(1)=0矛盾,舍去;

(ii)若x2≤1时,则函数h(x)在(1,+∞)上递增,于是h(x)>h(1)=0恒成立.

所以0<x2≤1,即x2=≤1,

解得a≥1.

综上所述,

存在这样的实数a≥1,使不等式f(x)<ax2对x∈(1,+∞)恒成立.

解析

解:(Ⅰ)f′(x)=a+,x>0;

①当a≥0时,f′(x)>0,函数f(x)在(0,+∞)内是增函数,

即函数的单调增区间为(0,+∞);

②当a<0时,令f′(x)=0得x=->0,

且x∈(0,-)时,f′(x)>0;

又x∈(-,+∞)时,f′(x)<0;

所以函数f(x)递增区间为(0,-),递减区间为(-,+∞);

(Ⅱ)假设存在这样的实数a,使不等式f(x)<ax2对x∈(1,+∞)恒成立,

即ax2-ax-lnx>0,(x>1)恒成立,

令h(x)=ax2-ax-lnx>0,(x≥1),

则h(1)=0,且h(x)>0(x>1)恒成立;

h′(x)=2ax-a-=

①当a=0时,h′(x)=-<0,

则函数h′(x)在[1,+∞)上单调递减,

于是h(x)≤h(1)=0;

与h(x)>0(x>1)矛盾,故舍去.

②当a<0时,h(x)=ax2-ax-lnx=ax(x-1)+ln,(x≥1);

而当x>1时,由函数y=ax2-ax和y=-lnx都单调递减.

且由图象可知,x趋向正无穷大时,h(x)=ax(x-1)+ln趋向于负无穷大.

这与h(x)>0(x>1)恒成立矛盾,故舍去.

③当a>0时,h′(x)=2ax-a-==0等价于2ax2-ax-1=0;

记其两根为x1<0<x2

易知x∈(x1,x2)时,h′(x)<0,

而x∈(x2,+∞)时,h′(x)>0,

(i)若x2>1时,则函数h(x)在(1,x2)上递减,

于是h(x)≤h(1)=0矛盾,舍去;

(ii)若x2≤1时,则函数h(x)在(1,+∞)上递增,于是h(x)>h(1)=0恒成立.

所以0<x2≤1,即x2=≤1,

解得a≥1.

综上所述,

存在这样的实数a≥1,使不等式f(x)<ax2对x∈(1,+∞)恒成立.

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题型:填空题
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填空题

(2015春•九江期末)若函数f(x)=ex-x-1在[t,t+1]上不单调,则实数t的取值范围是______

正确答案

(-1,0)

解析

解:f(x)在[t,t+1]上不单调,则:

f(x)在[t,t+1]上存在极值;

f′(x)=ex-1;

解f′(x)=0得,x=0;

∴0∈(t,t+1);

即t<0<t+1;

∴-1<t<0;

∴实数t的取值范围为(-1,0).

故答案为:(-1,0).

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题型: 单选题
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单选题

f(x)=3x-cos(2x)在(-∞,+∞) 上(  )

A是增函数

B是减函数

C有最大值

D有最小值

正确答案

A

解析

解:∵f(x)=3x-cos(2x),

∴f′(x)=3-[-sin(2x)]×2=3+2sin(2x),

∵-1<sin(2x)<1,

∴f′(x)>0,

∴f(x)=3x-cos(2x)在(-∞,+∞) 上是增函数;

故选A;

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题型:简答题
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简答题

已知函数f(x)=+alnx,g(x)=(a+1)x(a≠-1),H(x)=f(x)-g(x).

(1)若函数f(x)、g(x)在区间[1,2]上都为单调函数且它们的单调性相同,求实数a的取值范围;

(2)α、β是函数H(x)的两个极值点,α<β,β∈(1,e](e=2.71828…).求证:对任意的x1、x2∈[α,β],不等式|H(x1)-H(x2)|<1成立.

正确答案

解:(1)

∵f(x),g(x)在区间[1,2]上都为单调函数,且它们的单调性相同,

∵x∈[1,2],∴(a+1)(a+x2)≥0,

-x2≤-1,∴a≤-x2或a>-1(a≠-1),又(-x2min=-4,

∴a≤-4或a>-1.

(2)∵=⇒x=1或x=a,

又∵x2-(a+1)x+a=0有两个不相等的正根α,β,且α<β,β∈(1,e],

∴α=1,β=a∈(1,e],∴当x∈[α,β]时,H′(x)≤0,

∴H(x)在[α,β]上单调单调递减,

∴H(x)max=H(1),H(x)min=H(β),

则对任意的x1,x2∈[α,β],

|H(x1)-H(x2)|

=

设t(a)=,则t′(a)=a-1-lna,

∵当a∈(1,e]时,,∴t′(a)在(1,e]单调递增,

∴t′(a)>t′(1)=0,∴t(a)也在(1,e]单调递增,

∴不等式|H(x1)-H(x2)|<1对任意的x1,x2∈[α,β]成立.

解析

解:(1)

∵f(x),g(x)在区间[1,2]上都为单调函数,且它们的单调性相同,

∵x∈[1,2],∴(a+1)(a+x2)≥0,

-x2≤-1,∴a≤-x2或a>-1(a≠-1),又(-x2min=-4,

∴a≤-4或a>-1.

(2)∵=⇒x=1或x=a,

又∵x2-(a+1)x+a=0有两个不相等的正根α,β,且α<β,β∈(1,e],

∴α=1,β=a∈(1,e],∴当x∈[α,β]时,H′(x)≤0,

∴H(x)在[α,β]上单调单调递减,

∴H(x)max=H(1),H(x)min=H(β),

则对任意的x1,x2∈[α,β],

|H(x1)-H(x2)|

=

设t(a)=,则t′(a)=a-1-lna,

∵当a∈(1,e]时,,∴t′(a)在(1,e]单调递增,

∴t′(a)>t′(1)=0,∴t(a)也在(1,e]单调递增,

∴不等式|H(x1)-H(x2)|<1对任意的x1,x2∈[α,β]成立.

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题型:简答题
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简答题

设函数f(x)=x3-x2+ax.

(Ⅰ)函数f(x)在(11,2012)内单调递减,求a范围;

(Ⅱ)若实数a满足1<a≤2,函数g(x)=4x3+3bx2-6(b+2)x(b∈R)的极小值点与f(x)的极小值点相同,求证:g(x)的极大值小于等于10.

正确答案

解:(Ⅰ)f′(x)=x2-(a+1)x+a=(x-1)(x-a).

由于函数f(x)在(11,2012)内单调递减,则a≥2012;

(Ⅱ) 由(Ⅰ)知,f′(x)=(x-1)(x-a).

由于a>1,所以f (x)的极小值点x=a,则g(x)的极小值点也为x=a.

而g′(x)=12x2+6bx-6(b+2)=6(x-1)(2x+b+2),所以

即b=-2(a+1).又因为1<a≤2,

所以  g(x)极大值=g(1)=4+3b-6(b+2)=-3b-8=6a-2≤10.

故g(x)的极大值小于等于10.

解析

解:(Ⅰ)f′(x)=x2-(a+1)x+a=(x-1)(x-a).

由于函数f(x)在(11,2012)内单调递减,则a≥2012;

(Ⅱ) 由(Ⅰ)知,f′(x)=(x-1)(x-a).

由于a>1,所以f (x)的极小值点x=a,则g(x)的极小值点也为x=a.

而g′(x)=12x2+6bx-6(b+2)=6(x-1)(2x+b+2),所以

即b=-2(a+1).又因为1<a≤2,

所以  g(x)极大值=g(1)=4+3b-6(b+2)=-3b-8=6a-2≤10.

故g(x)的极大值小于等于10.

下一知识点 : 函数的极值与导数的关系
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