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题型:简答题
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简答题

已知关于x的函数f(x)=-x3+bx2+cx+bc,其导函数为f′(x).令g(x)=|f′(x)|,记函数g(x)在区间[-1、1]上的最大值为M.

(Ⅰ)如果函数f(x)在x=1处有极值-,试确定b、c的值:

(Ⅱ)若|b|>1,证明对任意的c,都有M>2

(Ⅲ)若M≧K对任意的b、c恒成立,试求k的最大值.

正确答案

(Ⅰ)解:∵f‘(x)=-x2+2bx+c,由f(x)在x=1处有极值

可得

解得,或

若b=1,c=-1,则f'(x)=-x2+2x-1=-(x-1)2≤0,此时f(x)没有极值;

若b=-1,c=3,则f'(x)=-x2-2x+3=-(x+3)(x-1)

当x变化时,f(x),f'(x)的变化情况如下表:

∴当x=1时,f(x)有极大值,故b=-1,c=3即为所求.

(Ⅱ)证法1:g(x)=|f'(x)|=|-(x-b)2+b2+c|

当|b|>1时,函数y=f'(x)的对称轴x=b位于区间[-1.1]之外.

∴f'(x)在[-1,1]上的最值在两端点处取得

故M应是g(-1)和g(1)中较大的一个,

∴2M≥g(1)+g(-1)=|-1+2b+c|+|-1-2b+c|≥|4b|>4,即M>2

证法2(反证法):因为|b|>1,所以函数y=f'(x)的对称轴x=b位于区间[-1,1]之外,

∴f'(x)在[-1,1]上的最值在两端点处取得.

故M应是g(-1)和g(1)中较大的一个

假设M≤2,则M=maxg{(-1),g(1),g(b)}

将上述两式相加得:4≥|-1-2b+c|+|-1+2b+c|≥4|b|>4,导致矛盾,∴M>2

(Ⅲ)解法1:g(x)=|f'(x)|=|-(x-b)2+b2+c|

(1)当|b|>1时,由(Ⅱ)可知f'(b)-f'(±1)=b(∓1)2≥0;

(2)当|b|≤1时,函数y=f'(x)的对称轴x=b位于区间[-1,1]内,

此时M=max{g(-1),g(1),g(b)}

由f'(1)-f'(-1)=4b,有f'(b)-f'(±1)=b(∓1)2≥0

①若-1≤b≤0,则f'(1)≤f'(-1)≤f'(b),∴g(-1)≤max{g(1),g(b)},

于是

②若0<b≤1,则f'(-1)≤f'(1)≤f'(b),∴g(1)≤maxg(-1),g(b)

于是

综上,对任意的b、c都有

而当时,在区间[-1,1]上的最小值

故M≥k对任意的b、c恒成立的k的最大值为

解法2:g(x)=|f'(x)|=|-(x-b)2+b2+c|

(1)当|b|>1时,由(Ⅱ)可知M>2

(2)当|b|≤1

y=f'(x)时,函数的对称轴x=b位于区间[-1,1]内,

此时M=max{g(-1),g(1),g(b)}

4M≥g(-1)+g(1)+2g(b)=|-1-2b+c|+|-1+2b+c|+2|b2+c|≥|-1-2b+c+(-1+2b+c)-2(b2+c)|=|2b2+2|≥2,

下同解法1

解析

(Ⅰ)解:∵f‘(x)=-x2+2bx+c,由f(x)在x=1处有极值

可得

解得,或

若b=1,c=-1,则f'(x)=-x2+2x-1=-(x-1)2≤0,此时f(x)没有极值;

若b=-1,c=3,则f'(x)=-x2-2x+3=-(x+3)(x-1)

当x变化时,f(x),f'(x)的变化情况如下表:

∴当x=1时,f(x)有极大值,故b=-1,c=3即为所求.

(Ⅱ)证法1:g(x)=|f'(x)|=|-(x-b)2+b2+c|

当|b|>1时,函数y=f'(x)的对称轴x=b位于区间[-1.1]之外.

∴f'(x)在[-1,1]上的最值在两端点处取得

故M应是g(-1)和g(1)中较大的一个,

∴2M≥g(1)+g(-1)=|-1+2b+c|+|-1-2b+c|≥|4b|>4,即M>2

证法2(反证法):因为|b|>1,所以函数y=f'(x)的对称轴x=b位于区间[-1,1]之外,

∴f'(x)在[-1,1]上的最值在两端点处取得.

故M应是g(-1)和g(1)中较大的一个

假设M≤2,则M=maxg{(-1),g(1),g(b)}

将上述两式相加得:4≥|-1-2b+c|+|-1+2b+c|≥4|b|>4,导致矛盾,∴M>2

(Ⅲ)解法1:g(x)=|f'(x)|=|-(x-b)2+b2+c|

(1)当|b|>1时,由(Ⅱ)可知f'(b)-f'(±1)=b(∓1)2≥0;

(2)当|b|≤1时,函数y=f'(x)的对称轴x=b位于区间[-1,1]内,

此时M=max{g(-1),g(1),g(b)}

由f'(1)-f'(-1)=4b,有f'(b)-f'(±1)=b(∓1)2≥0

①若-1≤b≤0,则f'(1)≤f'(-1)≤f'(b),∴g(-1)≤max{g(1),g(b)},

于是

②若0<b≤1,则f'(-1)≤f'(1)≤f'(b),∴g(1)≤maxg(-1),g(b)

于是

综上,对任意的b、c都有

而当时,在区间[-1,1]上的最小值

故M≥k对任意的b、c恒成立的k的最大值为

解法2:g(x)=|f'(x)|=|-(x-b)2+b2+c|

(1)当|b|>1时,由(Ⅱ)可知M>2

(2)当|b|≤1

y=f'(x)时,函数的对称轴x=b位于区间[-1,1]内,

此时M=max{g(-1),g(1),g(b)}

4M≥g(-1)+g(1)+2g(b)=|-1-2b+c|+|-1+2b+c|+2|b2+c|≥|-1-2b+c+(-1+2b+c)-2(b2+c)|=|2b2+2|≥2,

下同解法1

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题型:简答题
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简答题

已知三次函数f(x)=x3+ax2+bx+c在x=1和x=-1时取极值,且f(-2)=-4.

(1)求函数y=f(x)的表达式;

(2)求函数y=f(x)的单调区间和极值.

正确答案

解:(1)f(x)=x3+ax2+bx+c,f′(x)=3x2+2ax+b;

则由题意可得,

解得,a=0,b=-3,c=-2,

故f(x)=x3-3x-2,

(2)由(1)知,f′(x)=3x2-3=3(x+1)(x-1),

则当x∈(-∞,-1]∪[1,+∞)时,f′(x)≥0;

当x∈[-1,1]时,f′(x)≤0;

则函数y=f(x)的增区间:(-∞,-1],[1,+∞);减区间:[-1,1].

则f(x)的极大值为f(-1)=0,

f(x)的极小值为f(1)=-4.

解析

解:(1)f(x)=x3+ax2+bx+c,f′(x)=3x2+2ax+b;

则由题意可得,

解得,a=0,b=-3,c=-2,

故f(x)=x3-3x-2,

(2)由(1)知,f′(x)=3x2-3=3(x+1)(x-1),

则当x∈(-∞,-1]∪[1,+∞)时,f′(x)≥0;

当x∈[-1,1]时,f′(x)≤0;

则函数y=f(x)的增区间:(-∞,-1],[1,+∞);减区间:[-1,1].

则f(x)的极大值为f(-1)=0,

f(x)的极小值为f(1)=-4.

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题型: 单选题
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单选题

已知b、c、d∈R,函数f(x)=x3+bx2+cx+d在(0,1)上既有极大值又有极小值,则c2+(1+b)c的取值范围是(  )

A(0,

B(0,]

C(0,

D[0,

正确答案

A

解析

解:函数f(x)=x3+bx2+cx+d,

f′(x)=x2+bx+c,

由极值点处导数值为0,即f′(x)=0,

故有x2+bx+c=0,

要使其有两个不同的实数解,

需要△=b2-4c>0,

可解得4c<b2      ①

又两个实数解分别是 

x1=,和x2=

都在(0,1)区间,即:

>0,可推得:b<0 且 c>0    ②

<1,可推得:b>-2 且 c+b+1>0  ③

由②③式可知-2<b<0 ④

由①可得c<

则c2+(1+b)c=c(c+1+b)<+1+b)

==(b2+2b)2=[(b+1)2-1]2

由-2<b<0,可知[(b+1)2-1]2∈(0,].

即有0<c2+(1+b)c<

故选A.

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题型:简答题
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简答题

已知a为实数,函数f(x)=(x2+1)(x+a).

(1)若f′(-1)=0,求函数y=f(x)在[-,1]上的极大值和极小值;

(2)若函数f(x)的图象上有与x轴平行的切线,求a的取值范围.

正确答案

解:(Ⅰ)∵f′(-1)=0,∴3-2a+1=0,即a=2,

∴f′(x)=3x2+4x+1=3(x+)(x+1),

由f′(x)>0,得x<-1或x>-

由f′(x)<0,得:-1<x<-

因此,函数f(x)的单调增区间为(-,-1),(-,1);单调减区间为(-1,-),

f(x)在x=-1取得极大值为f(-1)=2;f(x)在x=-取得极小值为f(-)=

(Ⅱ)∵f(x)=x3+ax2+x+a,∴f′(x)=3x2+2ax+1,

∵函数f(x)的图象上有与x轴平行的切线,∴f′(x)=0有实数解,

∴△=4a2-12≥0,∴a>或a<-

因此,所求实数a的取值范围是(-∞,0]∪[,+∞).

解析

解:(Ⅰ)∵f′(-1)=0,∴3-2a+1=0,即a=2,

∴f′(x)=3x2+4x+1=3(x+)(x+1),

由f′(x)>0,得x<-1或x>-

由f′(x)<0,得:-1<x<-

因此,函数f(x)的单调增区间为(-,-1),(-,1);单调减区间为(-1,-),

f(x)在x=-1取得极大值为f(-1)=2;f(x)在x=-取得极小值为f(-)=

(Ⅱ)∵f(x)=x3+ax2+x+a,∴f′(x)=3x2+2ax+1,

∵函数f(x)的图象上有与x轴平行的切线,∴f′(x)=0有实数解,

∴△=4a2-12≥0,∴a>或a<-

因此,所求实数a的取值范围是(-∞,0]∪[,+∞).

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题型:填空题
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填空题

若x3-ax2+1=0在(0,2)上恰有一个实根,则a的取值范围为______

正确答案

a≥或a=

解析

解:由x3-ax2+1=0得:ax2=x3+1,

∵x∈(0,2),

∴a=x+

令g(x)=x+

g′(x)=1-,当<x<2时,g′(x)>0,当0<x<时,g′(x)<0,

∴当x=时取得极小值,也是最小值;当x=2时,a(2)=

作图易知,g(x)=x+与直线y=a在(0,2)上有一个交点,即可求得a的取值范围a≥或a=

故答案为:a≥或a=

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