- 函数的极值与导数的关系
- 共7619题
已知函数f(x)=(x2-3x+3)ex,其定义域为[-2,t](t>-2),
(1)当t=2时时,求函数f(x)的极大值;
(2)求证:对于任意的t>-2,总存在x0∈(-2,t),满足,并确定这样的x0的个数.
正确答案
解:f‘(x)=(2x-3)ex+(x2-3x+3)ex=(x2-x)ex----1-分
(1)由f'(x)=(x2-x)ex=0得x=0,或x=1-----(2分)
当x变化时,f'(x)、f(x)的变化情况如下表
f(x)的极大值为f(0)=3.-----(4分)
(2),所以
-----(5分)
设,
-----(6分)
-----(7分)
当t>4,或-2<t<1时,g(-2)•g(t)<0,所以g(x)=0在(-2,t)上有解,且只有一解;-----(9分)
当1<t<4时,g(-2)>0且g(t)>0,而,
所以g(x)=0在(-2,t)上有解,且有两解;-----(11分)
当t=1或t=4时,g(x)=0在(-2,t)上有解,且只有一解;-----(13分)
综上所述,对于任意的t>-2,总存在x0∈(-2,t),满足,
当t≥4或-2<t≤1时,有唯一的x0适合题意,当1<t<4时,有两个x0适合题意-----(14分)
解析
解:f‘(x)=(2x-3)ex+(x2-3x+3)ex=(x2-x)ex----1-分
(1)由f'(x)=(x2-x)ex=0得x=0,或x=1-----(2分)
当x变化时,f'(x)、f(x)的变化情况如下表
f(x)的极大值为f(0)=3.-----(4分)
(2),所以
-----(5分)
设,
-----(6分)
-----(7分)
当t>4,或-2<t<1时,g(-2)•g(t)<0,所以g(x)=0在(-2,t)上有解,且只有一解;-----(9分)
当1<t<4时,g(-2)>0且g(t)>0,而,
所以g(x)=0在(-2,t)上有解,且有两解;-----(11分)
当t=1或t=4时,g(x)=0在(-2,t)上有解,且只有一解;-----(13分)
综上所述,对于任意的t>-2,总存在x0∈(-2,t),满足,
当t≥4或-2<t≤1时,有唯一的x0适合题意,当1<t<4时,有两个x0适合题意-----(14分)
三次函数f(x)=x3+ax2+bx+c的图象如图所示,直线BD∥AC,且直线BD与函数图象切于点B,交于点D,直线AC与函数图象切于点C,交于点A.
(1)在x=1处取得极值-2,试用c表示a和b,并求f(x)的单调区间;
(2)设点A、B、C、D的横坐标分别为xA,xB,xC,xD,求证:(xA-xB):(xB-xC):(xC-xD)=1:2:1.
正确答案
解:(1)f‘(x)=3x2+2ax+b,
依题意有
从而f′(x)=3x2+2cx-(2c+3)=0=(3x+(2c+3))(x-1),
令f′(x)=0有x=1或
由于f(x)在x=1处取得极值,
因此,得到c≠-31若
,
即c<-3,则当x∈(-∞,1)或时,f′(x)>0,
当时,f′(x)<0,
因此f(x)的单调递增区间为(-∞,1)和,单调递减区间为
;
若,即c>-3,
则当或x∈(1,+∞)时,f′(x)>0,
当时,f′(x)<0,
因此f(x)的单调递增区间为和(1,+∞),单调递减区间为
.
(2)设直线BD的方程为y=f′(xB)(x-xB)+f(xB)因为D点在直线上又在曲线上,
所以f(xD)=f′(xB)(xD-xB)+f(xB)
即(xD3+axD2+bxD+c)-(xB3+axB2+bxB+c)=(3xB2+2axB+b)(xD-xB)
得到:xD2+xDxB-2xB2+axD-axB=0从而xD+2xB+a=0,
同理有xA+2xC+a=0,由于AC平行于BD,
因此f′(xB)=f′(xC),
得到
进一步化简可以得到,
从而xA-xB=xC-xD
又(xA-xB)+(xC-xD)=(xB-xC),
因此(xA-xB):(xB-xC):(xC-xD)=1:2:1
解析
解:(1)f‘(x)=3x2+2ax+b,
依题意有
从而f′(x)=3x2+2cx-(2c+3)=0=(3x+(2c+3))(x-1),
令f′(x)=0有x=1或
由于f(x)在x=1处取得极值,
因此,得到c≠-31若
,
即c<-3,则当x∈(-∞,1)或时,f′(x)>0,
当时,f′(x)<0,
因此f(x)的单调递增区间为(-∞,1)和,单调递减区间为
;
若,即c>-3,
则当或x∈(1,+∞)时,f′(x)>0,
当时,f′(x)<0,
因此f(x)的单调递增区间为和(1,+∞),单调递减区间为
.
(2)设直线BD的方程为y=f′(xB)(x-xB)+f(xB)因为D点在直线上又在曲线上,
所以f(xD)=f′(xB)(xD-xB)+f(xB)
即(xD3+axD2+bxD+c)-(xB3+axB2+bxB+c)=(3xB2+2axB+b)(xD-xB)
得到:xD2+xDxB-2xB2+axD-axB=0从而xD+2xB+a=0,
同理有xA+2xC+a=0,由于AC平行于BD,
因此f′(xB)=f′(xC),
得到
进一步化简可以得到,
从而xA-xB=xC-xD
又(xA-xB)+(xC-xD)=(xB-xC),
因此(xA-xB):(xB-xC):(xC-xD)=1:2:1
已知定义在R上的函数,其中a≠1.
(Ⅰ)当a=2时,判断f(x)的单调性并求f(x)的极值点;
(Ⅱ)若y=f(x)的图象与x轴恰有三个不同的交点,求实数a的取值范围.
正确答案
解析
解:(Ⅰ)对f(x)求导得:f′(x)=x2-(3a+1)x+2a(a+1),
代入a=2有f′(x)=(x-3)(x-4);
令f′(x)>0得x∈(-∞,3)∪(4,+∞);又令f′(x)<0,得到:x∈(3,4),
于是:f(x)在(-∞,3),(4,+∞)上单调递增;f(x)在(3,4)上单调递减.
当x=3时,f(x)有极大值,当x=4时,f(x)有极小值,所以x=3是极大值点,x=4是极小值点.
(Ⅱ)由(Ⅰ)知:f′(x)=(x-2a)[x-(a+1)],
(1)当a<1时,有:2a<a+1;令f′(x)>0得:x∈(-∞,2a)∪(a+1,+∞);
再令f′(x)<0得:x∈(2a,a+1),故f(x)在(-∞,2a),(a+1,+∞)上单调递增,
在(2a,a+1)上单调递减;此时可知:f(2a)为f(x)的极大值,f(a+1)为f(x)的极小值;
欲使y=f(x)的图象与x轴恰有三个交点,则必有:,
即是:,解得:a∈(-3,-1)∪(-1,0)∪(0,
).
(2)当a>1时,有:2a>a+1;令f′(x)>0得:x∈(-∞,a+1)∪(2a,+∞);
再令f′(x)<0得:x∈(a+1,2a),故f(x)在(-∞,a+1),(2a,+∞)上单调递增,
在(a+1,2a)上单调递减;此时可知:f(a+1)为f(x)的极大值,f(2a)为f(x)的极小值;
欲使y=f(x)的图象与x轴恰有三个交点,则必有:,
即是:⇒a∈∅,
综上可知:a∈(-3,-1)∪(-1,0)∪(0,).
已知f(x)=alnx+x2+bx,且x=1是f(x)极值点,若y=f(x)有且仅有一个零点,求实数a的取值范围.
正确答案
解:f(x)=alnx+x2+bx的导数为f′(x)=+2x+b,
由x=1是f(x)极值点,则f′(1)=0,
即有a+b=-2,
即有f′(x)==
,
显然a≠2,
①当a=0时,f(x)=x2-2x,x>0,函数f(x)有且只有一个零点2,成立;
②当a<0时,当x>1时,f′(x)>0,f(x)递增,
当0<x<1时,f′(x)<0,f(x)递减.
即有f(x)在x=1处取得最小值,且为1+b=-1-a,
当-1-a=0即a=-1时,f(x)有且只有一个零点;
③当a>0且a≠2时,函数有两个极值点1,,
当f(1)<0且f()<0,函数f(x)有且只有一个零点,
即有1+b<0,且aln+
a2+
<0,
即为-1-a<0,且ln-1-
a<0,
令g(a)=ln-1-
a,g′(x)=
-
,
可得a=4处附近,导数左正右负,f(x)取得极大值,也为最大值,且为ln2-2<0,
则有a>0且a≠2,f(x)恒有一个零点.
综上可得a的取值范围是a≥0且a≠2或a=-1.
解析
解:f(x)=alnx+x2+bx的导数为f′(x)=+2x+b,
由x=1是f(x)极值点,则f′(1)=0,
即有a+b=-2,
即有f′(x)==
,
显然a≠2,
①当a=0时,f(x)=x2-2x,x>0,函数f(x)有且只有一个零点2,成立;
②当a<0时,当x>1时,f′(x)>0,f(x)递增,
当0<x<1时,f′(x)<0,f(x)递减.
即有f(x)在x=1处取得最小值,且为1+b=-1-a,
当-1-a=0即a=-1时,f(x)有且只有一个零点;
③当a>0且a≠2时,函数有两个极值点1,,
当f(1)<0且f()<0,函数f(x)有且只有一个零点,
即有1+b<0,且aln+
a2+
<0,
即为-1-a<0,且ln-1-
a<0,
令g(a)=ln-1-
a,g′(x)=
-
,
可得a=4处附近,导数左正右负,f(x)取得极大值,也为最大值,且为ln2-2<0,
则有a>0且a≠2,f(x)恒有一个零点.
综上可得a的取值范围是a≥0且a≠2或a=-1.
已知函数f(x)=m
(1)若a=b=且m=1,求f(x)的最大值;
(2)当a=0,b=-1时,方程mf(x)=x2有唯一的一个实数解,求正数m的取值范围.
正确答案
解:(1)f(x)=∴f′(x)=
由f′(x)=0且x>0得x=1
∴f(x)的最大值是f(1)=-;
(2)设g(x)=x2-m(mlnx+x)(x∈(0,+∞))
则
令g′(x)=0,由于m>0,解得x=m
∴g(x)的最小值是g(m)=m2-m(mlnm+m)=-m2lnm
∵方程mf(x)=x2有唯一的一个实数解,
∴m=1
解析
解:(1)f(x)=∴f′(x)=
由f′(x)=0且x>0得x=1
∴f(x)的最大值是f(1)=-;
(2)设g(x)=x2-m(mlnx+x)(x∈(0,+∞))
则
令g′(x)=0,由于m>0,解得x=m
∴g(x)的最小值是g(m)=m2-m(mlnm+m)=-m2lnm
∵方程mf(x)=x2有唯一的一个实数解,
∴m=1
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