- 函数的极值与导数的关系
- 共7619题
已知函数f(x)=e-x+ax,
(Ⅰ)已知x=-1是函数f(x)的极值点,求实数a的值;
(Ⅱ)若a=1,求函数f(x)的极值;
( III)求证:函数f(x)的图象不落在直线y=(a-1)x的下方.
正确答案
解:(I)由f(x)=e-x+ax,得:f‘(x)=-e-x+a,
因为x=-1是函数f(x)的极值点,所以f'(-1)=-e+a=0,解得:a=e,
经检验 a=e符合条件.
(II) 令f'(x)=-e-x+1=0,得:x=0,
列表如下,
当x=0时,f(x)极小值为1.
(III)令g(x)=f(x)-(a-1)x=e-x+x,
令g'(x)=-e-x+1=0,得x=0,
由(Ⅱ)知,函数g(x)在(-∝,0)上为减函数,在(0,+∝)上为增函数,
所以,函数g(x)在(-∝,+∞)上有最小值g(0)=1.
所以g(x)≥g(0)=1>0,即f(x)>(a-1)x.
所以,函数f(x)的图象不落在直线y=(a-1)x的下方.
解析
解:(I)由f(x)=e-x+ax,得:f‘(x)=-e-x+a,
因为x=-1是函数f(x)的极值点,所以f'(-1)=-e+a=0,解得:a=e,
经检验 a=e符合条件.
(II) 令f'(x)=-e-x+1=0,得:x=0,
列表如下,
当x=0时,f(x)极小值为1.
(III)令g(x)=f(x)-(a-1)x=e-x+x,
令g'(x)=-e-x+1=0,得x=0,
由(Ⅱ)知,函数g(x)在(-∝,0)上为减函数,在(0,+∝)上为增函数,
所以,函数g(x)在(-∝,+∞)上有最小值g(0)=1.
所以g(x)≥g(0)=1>0,即f(x)>(a-1)x.
所以,函数f(x)的图象不落在直线y=(a-1)x的下方.
已知函数f(x)=x3.
(Ⅰ)记,求φ(x)的极小值;
(Ⅱ)若函数的图象上存在互相垂直的两条切线,求实数λ的值及相应的切点坐标.
正确答案
解:(Ⅰ)由已知:f(x)=x3,∴φ(x)=x3+tx2,,
由φ‘(x)=0⇒x=0,或,
当t=0时,φ'(x)=3x2≥0,∴φ(x)在(-∞,+∞)为增函数,此时不存在极值;
当t>0时,x变化时,φ'(x),φ(x)变化如下:
由上表可知:φ(x)极小=φ(0)=0,
当t<0时,x变化时,φ'(x),φ(x)变化如下:
由上表可知:.
综上所述,当t<0时,极小值为;当t>0时,极小值为0.
(Ⅱ)h(x)=3λx+sinx⇒h'(x)=3λ+cosx,
设两切点分别为(t1,h(t1)),(t2,h(t2)),则h'(t1)h'(t2)=-1,
即(3λ+cost1)(3λ+cost2)=-1,,
∵λ∈R,∴方程(*)的判别式,
即,又-1≤cost1≤1,-1≤cost2≤1,∴,
从而可得:,
上式要成立当且仅当,或,
此时方程(*)的解为λ=0,
∵x≠0,∴存在λ=0,此时函数的图象在点(2kπ,0)(k∈Z,k≠0)处的切线和在点(2mπ+π,0)(m∈Z)处的切线互相垂直.
解析
解:(Ⅰ)由已知:f(x)=x3,∴φ(x)=x3+tx2,,
由φ‘(x)=0⇒x=0,或,
当t=0时,φ'(x)=3x2≥0,∴φ(x)在(-∞,+∞)为增函数,此时不存在极值;
当t>0时,x变化时,φ'(x),φ(x)变化如下:
由上表可知:φ(x)极小=φ(0)=0,
当t<0时,x变化时,φ'(x),φ(x)变化如下:
由上表可知:.
综上所述,当t<0时,极小值为;当t>0时,极小值为0.
(Ⅱ)h(x)=3λx+sinx⇒h'(x)=3λ+cosx,
设两切点分别为(t1,h(t1)),(t2,h(t2)),则h'(t1)h'(t2)=-1,
即(3λ+cost1)(3λ+cost2)=-1,,
∵λ∈R,∴方程(*)的判别式,
即,又-1≤cost1≤1,-1≤cost2≤1,∴,
从而可得:,
上式要成立当且仅当,或,
此时方程(*)的解为λ=0,
∵x≠0,∴存在λ=0,此时函数的图象在点(2kπ,0)(k∈Z,k≠0)处的切线和在点(2mπ+π,0)(m∈Z)处的切线互相垂直.
给出下列四个命题:
①函数f(x)=lnx-2+x在区间(1,e)上存在零点;
②若f‘(x0)=0,则函数y=f(x)在x=x0取得极值;
③m≥-1,则函数的值域为R;
④“a=1”是“函数在定义域上是奇函数”的充分不必要条件.
其中真命题是 ______(把你认为正确的命题序号都填在横线上)
正确答案
①③④
解析
解:①结合零点判定定理:f(1)•f(e)<0可知①正确
②f(x)=x3,f′(0)=0,但函数f(x)=x3在R递增,无极值点②错误
③的值域为R,则4+4m≥0,解得m≥-1,③正确
④a=1,,
,正确
故答案为:①③④
已知函数f(x)=2x3-3ax2+1.
(1)若x=1为函数f(x)的一个极值点,试确定实数a的值,并求此时函数f(x)的极值;
(2)求函数f(x)的单调区间.
正确答案
解:(1)∵f(x)=2x3-3ax2+1,∴f‘(x)=6x2-6ax.依题意得f'(1)=6-6a=0,解得a=1.
所以f(x)=2x3-3x2+1,f'(x)=6x(x-1).令f′(x)=0,解得x=0或x=1.列表如下:
所以当x=0时,函数f(x)取得极大值f(0)=1;
当x=1时,函数f(x)取得极小值f(1)=0.
(2)∵f′(x)=6x2-6ax=6x(x-a),
∴①当a=0时,f′(x)=6x2≥0,函数f(x)在(-∞,+∞)上单调递增;
②当a>0时,f′(x)=6x(x-a),f′(x)、f(x)随x的变化情况如下表:
由上表可知,函数f(x)在(-∞,0)上单调递增,在(0,a)上单调递减,在(a,+∞)上单调递增;
③同理可得,当a<0时,函数f(x)在(-∞,a)上单调递增,在(a,0)上单调递减,在(0,+∞)上单调递增.
综上所述,当a=0时,函数f(x)的单调递增区间是(-∞,+∞);
当a>0时,函数f(x)的单调递增区间是(-∞,0)和(a,+∞),单调递减区间是(0,a);
当a<0时,函数f(x)的单调递增区间是(-∞,a)和(0,+∞),单调递减区间是(a,0).
解析
解:(1)∵f(x)=2x3-3ax2+1,∴f‘(x)=6x2-6ax.依题意得f'(1)=6-6a=0,解得a=1.
所以f(x)=2x3-3x2+1,f'(x)=6x(x-1).令f′(x)=0,解得x=0或x=1.列表如下:
所以当x=0时,函数f(x)取得极大值f(0)=1;
当x=1时,函数f(x)取得极小值f(1)=0.
(2)∵f′(x)=6x2-6ax=6x(x-a),
∴①当a=0时,f′(x)=6x2≥0,函数f(x)在(-∞,+∞)上单调递增;
②当a>0时,f′(x)=6x(x-a),f′(x)、f(x)随x的变化情况如下表:
由上表可知,函数f(x)在(-∞,0)上单调递增,在(0,a)上单调递减,在(a,+∞)上单调递增;
③同理可得,当a<0时,函数f(x)在(-∞,a)上单调递增,在(a,0)上单调递减,在(0,+∞)上单调递增.
综上所述,当a=0时,函数f(x)的单调递增区间是(-∞,+∞);
当a>0时,函数f(x)的单调递增区间是(-∞,0)和(a,+∞),单调递减区间是(0,a);
当a<0时,函数f(x)的单调递增区间是(-∞,a)和(0,+∞),单调递减区间是(a,0).
已知函数.
(Ⅰ)当时,判断函数f(x)是否有极值;
(Ⅱ)若时,f(x)总是区间(2a-1,a)上的增函数,求实数a的取值范围.
正确答案
解:(Ⅰ)当时,cosθ=0,f(x)=4x3
,则f(x)在(-∞,+∞)内是增函数,故无极值.
(II)f′(x)=12x2-6xcosθ,令f′(x)=0,得x1=0,x2=.
①当θ=时,则f(x)在(-∞,+∞)内是增函数,
故只要2a-1<a即a<1时,f(x)总是区间(2a-1,a)上的增函数,
②当时,
>0.
则函数f(x)在区间(-∞,0)与 (,+∞)内都是增函数.
由函数f(x)在(2a-1,a)内是增函数,
则参数a须满足不等式组或
由于,故cosθ∈(0,
)
故要使不等式 2a-1≥cosθ关于参数θ恒成立,必有 2a-1≥
,解得
则a≤0或
综上①②可得,实数a的取值范围是a≤0或.
解析
解:(Ⅰ)当时,cosθ=0,f(x)=4x3
,则f(x)在(-∞,+∞)内是增函数,故无极值.
(II)f′(x)=12x2-6xcosθ,令f′(x)=0,得x1=0,x2=.
①当θ=时,则f(x)在(-∞,+∞)内是增函数,
故只要2a-1<a即a<1时,f(x)总是区间(2a-1,a)上的增函数,
②当时,
>0.
则函数f(x)在区间(-∞,0)与 (,+∞)内都是增函数.
由函数f(x)在(2a-1,a)内是增函数,
则参数a须满足不等式组或
由于,故cosθ∈(0,
)
故要使不等式 2a-1≥cosθ关于参数θ恒成立,必有 2a-1≥
,解得
则a≤0或
综上①②可得,实数a的取值范围是a≤0或.
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