- 函数的单调性与导数的关系
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设函数f(x)=x-(x+1)ln(x+1),
(1)求f(x)的单调区间;
(2)若方程f(x)=t在[-,1]上有两个实数解,求实数t的取值范围;
(3)是否存在实数m∈[0,],使曲线y=f′(x)与曲线y=ln(x+
)及直线x=m所围图形的面积S为1+
ln2-ln3,若存在,求出一个m的值,若不存在说明理由.
正确答案
解:(1)f′(x)=-ln(x+1),
当f′(x)>0时,解得:-1<x<0,
当f′(x)<0时,解得:x>0,
∴f(x)在(-1,0)递增,在(0,+∞)递减;
(2)由(1)得:
f(x)在[-,0]上递增,在[0,1]上递减,
又f(0)=0,f(1)=1-ln4,f(-)=-
+
ln2,
∴f(1)-f(-)<0,
∴t∈[-+
ln2,0)时,方程f(x)=t有两个解;
(3)存在m=0满足条件,
理由:y=f′(x)与y=ln(x+)交点为(
,ln
),
y=f′(x)与y轴交点为(0,0),
y=ln(x+)与y轴交点为(0,-ln6),
则S=(ey-
)dy+
(e-y-1)dy
=1+ln2-ln3,
∴存在m=0满足条件.
解析
解:(1)f′(x)=-ln(x+1),
当f′(x)>0时,解得:-1<x<0,
当f′(x)<0时,解得:x>0,
∴f(x)在(-1,0)递增,在(0,+∞)递减;
(2)由(1)得:
f(x)在[-,0]上递增,在[0,1]上递减,
又f(0)=0,f(1)=1-ln4,f(-)=-
+
ln2,
∴f(1)-f(-)<0,
∴t∈[-+
ln2,0)时,方程f(x)=t有两个解;
(3)存在m=0满足条件,
理由:y=f′(x)与y=ln(x+)交点为(
,ln
),
y=f′(x)与y轴交点为(0,0),
y=ln(x+)与y轴交点为(0,-ln6),
则S=(ey-
)dy+
(e-y-1)dy
=1+ln2-ln3,
∴存在m=0满足条件.
设函数f(x)=ex-1-x-ax2.
(1)若a=0,求f(x)的单调区间;
(2)若当x≥0时f(x)≥0,求a的取值范围.
正确答案
解:(1)a=0时,f(x)=ex-1-x,f′(x)=ex-1.
当x∈(-∞,0)时,f‘(x)<0;当x∈(0,+∞)时,f'(x)>0.
故f(x)在(-∞,0)单调减少,在(0,+∞)单调增加
(II)f′(x)=ex-1-2ax
由(I)知ex≥1+x,当且仅当x=0时等号成立.故f′(x)≥x-2ax=(1-2a)x,
从而当1-2a≥0,即时,f′(x)≥0(x≥0),而f(0)=0,
于是当x≥0时,f(x)≥0.
由ex>1+x(x≠0)可得e-x>1-x(x≠0).
从而当时,f′(x)<ex-1+2a(e-x-1)=e-x(ex-1)(ex-2a),
故当x∈(0,ln2a)时,f'(x)<0,而f(0)=0,于是当x∈(0,ln2a)时,f(x)<0.
综合得a的取值范围为.
解析
解:(1)a=0时,f(x)=ex-1-x,f′(x)=ex-1.
当x∈(-∞,0)时,f‘(x)<0;当x∈(0,+∞)时,f'(x)>0.
故f(x)在(-∞,0)单调减少,在(0,+∞)单调增加
(II)f′(x)=ex-1-2ax
由(I)知ex≥1+x,当且仅当x=0时等号成立.故f′(x)≥x-2ax=(1-2a)x,
从而当1-2a≥0,即时,f′(x)≥0(x≥0),而f(0)=0,
于是当x≥0时,f(x)≥0.
由ex>1+x(x≠0)可得e-x>1-x(x≠0).
从而当时,f′(x)<ex-1+2a(e-x-1)=e-x(ex-1)(ex-2a),
故当x∈(0,ln2a)时,f'(x)<0,而f(0)=0,于是当x∈(0,ln2a)时,f(x)<0.
综合得a的取值范围为.
已知函数(a∈R).
(1)若a=1,求函数f(x)的极值;
(2)若f(x)在[1,+∞)内为单调增函数,求实数a的取值范围;
(3)对于n∈N*,求证:.
正确答案
解:
(1)若a=1,,令f′(x)=0,得x=1或x=-2(负值舍去)
当0<x<1时,f′(x)<0;当x>1时,f′(x)>0
∴f(x)的极小值为f(1)=0,无极大值.
(2)∵f(x)在[1,+∞)内为单调增函数
∴在[1,+∞)上恒成立
即x2+ax-2a≥0在[1,+∞)上恒成立
令g(x)=x2+ax-2a
当即a≥-2时,g(1)≥0,得a≤1,∴-2≤a≤1
当即a<-2时,
,得-8≤a≤0,∴-8≤a<-2
综上a的取值范围是[-8,1]
(3)当a=1时,由(2)知,f(x)在[1,+∞)内为单调增函数
即x>1时,f(x)>f(1)=0
即
取
∵
∴
∴…+
解析
解:
(1)若a=1,,令f′(x)=0,得x=1或x=-2(负值舍去)
当0<x<1时,f′(x)<0;当x>1时,f′(x)>0
∴f(x)的极小值为f(1)=0,无极大值.
(2)∵f(x)在[1,+∞)内为单调增函数
∴在[1,+∞)上恒成立
即x2+ax-2a≥0在[1,+∞)上恒成立
令g(x)=x2+ax-2a
当即a≥-2时,g(1)≥0,得a≤1,∴-2≤a≤1
当即a<-2时,
,得-8≤a≤0,∴-8≤a<-2
综上a的取值范围是[-8,1]
(3)当a=1时,由(2)知,f(x)在[1,+∞)内为单调增函数
即x>1时,f(x)>f(1)=0
即
取
∵
∴
∴…+
已知函数f(x)=ex+ax-1(a∈R,且a为常数).
(1)求函数f(x)的单调区间;
(2)当a<0时,若方程f(x)=0只有一解,求a的值;
(3)若对所有x≥0都有f(x)≥f(-x),求a的取值范围.
正确答案
解:(1)∵f(x)=ex+ax-1
∴f′(x)=ex+a
当a≥0时,f′(x)>0恒成立,此时f(x)的单调递增区间为(-∞,+∞);
当a<0时,令f′(x)=ex+a=0,则x=ln(-a)
当x∈(-∞,ln(-a))时,f′(x)<0,当x∈(ln(-a),+∞)时,f′(x)>0,
此时f(x)的单调递减区间为(-∞,ln(-a));单调递增区间为(ln(-a),+∞);
(2)当a<0时,若方程f(x)=0只有一解,
即函数f(x)=ex+ax-1有且只有一个零点
由(1)得f[ln(-a)]=ex+ax-1=0,又∵f(0)=e0+0-1=0,
故ln(-a)=0,解得a=-1
(3)若对所有x≥0都有f(x)≥f(-x),即ex+ax-1≥e-x-ax-1
ex-e-x+2ax≥0在(0,+∞)上恒成立;
令g(x)=ex-e-x+2ax,
∵g(0)=0
∴g(x)≥0在(0,+∞)上恒成立
即g‘(x)=ex+e-x+2a≥0在(0,+∞)上恒成立
∵ex+e-x+2a≥2+2a
∴a≥-1
解析
解:(1)∵f(x)=ex+ax-1
∴f′(x)=ex+a
当a≥0时,f′(x)>0恒成立,此时f(x)的单调递增区间为(-∞,+∞);
当a<0时,令f′(x)=ex+a=0,则x=ln(-a)
当x∈(-∞,ln(-a))时,f′(x)<0,当x∈(ln(-a),+∞)时,f′(x)>0,
此时f(x)的单调递减区间为(-∞,ln(-a));单调递增区间为(ln(-a),+∞);
(2)当a<0时,若方程f(x)=0只有一解,
即函数f(x)=ex+ax-1有且只有一个零点
由(1)得f[ln(-a)]=ex+ax-1=0,又∵f(0)=e0+0-1=0,
故ln(-a)=0,解得a=-1
(3)若对所有x≥0都有f(x)≥f(-x),即ex+ax-1≥e-x-ax-1
ex-e-x+2ax≥0在(0,+∞)上恒成立;
令g(x)=ex-e-x+2ax,
∵g(0)=0
∴g(x)≥0在(0,+∞)上恒成立
即g‘(x)=ex+e-x+2a≥0在(0,+∞)上恒成立
∵ex+e-x+2a≥2+2a
∴a≥-1
设f(x),g(x)分别是定义在(-∞,0)∪(0,+∞)上的奇函数和偶函数,当x<0时,f′(x)g(x)+f(x)g′(x)>0.且g(-3)=0.则不等式f(x)g(x)<0的解集是( )
正确答案
解析
解:令F(x)=f(x)g(x),
由于f(x),g(x)分别是定义
在(-∞,0)∪(0,+∞)上的奇函数和偶函数,
则f(-x)=-f(x),g(-x)=g(x),
由F(-x)=f(-x)g(-x)=-f(x)g(x)=-F(x),
则F(x)为奇函数,
由于当x<0时,f′(x)g(x)+f(x)g′(x)>0,
即有(f(x)g(x))′>0,
即有x<0时,函数F(x)递增,则有x>0时,函数F(x)递增.
由于g(-3)=0,则F(-3)=F(3)=0,
不等式f(x)g(x)<0即为F(x)<0,
若x>0,则F(x)<F(3),即得0<x<3;
若x<0,则F(x)<F(-3),即得x<-3.
故原不等式的解集为(0,3)∪(-∞,-3).
故选D.
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