- 函数的极值与导数的关系
- 共7619题
已知函数f(x)=x3+3mx2+nx+m2在x=-1时有极值0,则m+n=______.
正确答案
11
解析
解:∵f(x)=x3+3mx2+nx+m2
∴f′(x)=3x2+6mx+n
依题意可得
联立可得
当m=1,n=3时函数f(x)=x3+3x2+3x+1,f′(x)=3x2+6x+3=3(x+1)2≥0
函数在R上单调递增,函数无极值,舍
故答案为:11
已知函数f(x)=ax2-2ax+lnx有两个极值点x1、x2,且x1•x2>
.
(Ⅰ)求实数a的取值范围M;
(Ⅱ)若∃x0∈[1+,2],使不等式f(x0)+ln(a+1)>b(a2-1)-(a+1)+2ln2对∀a∈M恒成立,求实数b的取值范围.
正确答案
解:(Ⅰ)对函数求导可得,=
(x>0),…(2分)
令f′(x)=0可得ax2-2ax+1=0
∴,即
,…(4分)
解得a的取值范围M=(1,2). …(6分)
(Ⅱ)由ax2-2ax+1=0,解得,
而f(x)在(0,x1)上递增,在(x1,x2)上递减,在(x2,+∞)上递增
∵1<a<2,
∴
∴f(x)在[1+,2]单调递增
∴在[1+,2]上,f(x)max=f(2)=-2a+ln2. …(7分)
∴∃x0∈[1+,2],使不等式f(x0)+ln(a+1)>b(a2-1)-(a+1)+2ln2对∀a∈M恒成立,
等价于不等式-2a+ln2+ln(a+1)>b(a2-1)-(a+1)+2ln2恒成立
即不等式ln(a+1)-ba2-a+b-ln2+1>0对任意的a(1<a<2)恒成立.…(8分)
令g(a)=ln(a+1)-ba2-a+b-ln2+1,则g(1)=0.,,
①当b≥0时,<0,g(a)在(1,2)上递减.
g(a)<g(1)=0,不合题意.
②当b<0时,,
∵1<a<2
若-(1+>1,即-
时,则g(a)在(1,2)上先递减,
∵g(1)=0,
∴1<a<2时,g(a)>0不能恒成立;
若,即b
时,则g(a)在(1,2)上单调递增,
∴g(a)>g(1)=0恒成立,
∴b的取值范围为(-∞,]…(12分)
解析
解:(Ⅰ)对函数求导可得,=
(x>0),…(2分)
令f′(x)=0可得ax2-2ax+1=0
∴,即
,…(4分)
解得a的取值范围M=(1,2). …(6分)
(Ⅱ)由ax2-2ax+1=0,解得,
而f(x)在(0,x1)上递增,在(x1,x2)上递减,在(x2,+∞)上递增
∵1<a<2,
∴
∴f(x)在[1+,2]单调递增
∴在[1+,2]上,f(x)max=f(2)=-2a+ln2. …(7分)
∴∃x0∈[1+,2],使不等式f(x0)+ln(a+1)>b(a2-1)-(a+1)+2ln2对∀a∈M恒成立,
等价于不等式-2a+ln2+ln(a+1)>b(a2-1)-(a+1)+2ln2恒成立
即不等式ln(a+1)-ba2-a+b-ln2+1>0对任意的a(1<a<2)恒成立.…(8分)
令g(a)=ln(a+1)-ba2-a+b-ln2+1,则g(1)=0.,,
①当b≥0时,<0,g(a)在(1,2)上递减.
g(a)<g(1)=0,不合题意.
②当b<0时,,
∵1<a<2
若-(1+>1,即-
时,则g(a)在(1,2)上先递减,
∵g(1)=0,
∴1<a<2时,g(a)>0不能恒成立;
若,即b
时,则g(a)在(1,2)上单调递增,
∴g(a)>g(1)=0恒成立,
∴b的取值范围为(-∞,]…(12分)
设g(x)=ex,f(x)=g[λx+(1-λ)a]-λg(x),其中a,λ是常数,且0<λ<1.
(1)求函数f(x)的极值;
(2)证明:对任意正数a,存在正数x,使不等式成立;
(3)设,且λ1+λ2=1,证明:对任意正数a1,a2都有:
.
正确答案
解:(1)∵f′(x)=λg[λx+(1-λ)a]-λg′(x),-----------------(1分)
由f′(x)>0得,g[λx+(1-λ)a]>g′(x),
∴λx+(1-λ)a>x,即(1-λ)(x-a)<0,解得x<a,-----------------(3分)
故当x<a时,f′(x)>0;当x>a时,f′(x)<0;
∴当x=a时,f(x)取极大值f(a)=(1-λ)ea,但f(x)没有极小值.-----------------(4分)
(2)∵,
又当x>0时,令h(x)=ex-x-1,则h′(x)=ex-1>0,
故h(x)>h(0)=0,
因此原不等式化为,即ex-(1+a)x-1<0,-----------------(6分)
令g(x)=ex-(1+a)x-1,则g′(x)=ex-(1+a),
由g′(x)=0得:ex=(1+a),解得x=ln(a+1),
当0<x<ln(a+1)时,g′(x)<0;当x>ln(a+1)时,g′(x)>0.
故当x=ln(a+1)时,g(x)取最小值g[ln(a+1)]=a-(1+a)ln(a+1),---------------(8分)
令s(a)=,则s′(a)=
.
故s(a)<s(0)=0,即g[ln(a+1)]=a-(1+a)ln(a+1)<0.
因此,存在正数x=ln(a+1),使原不等式成立.-----------------(10分)
(3)对任意正数a1,a2,存在实数x1,x2使a1=e,a2=e
,
则•
=
,
,
原不等式⇔
≤
,
⇔g(λ1x1+λ2x2)≤λ1g(x1)+λ2g(x2)-----------------(14分)
由(1)f(x)≤(1-λ)g(a)
故g[λx+(1-λ)a]≤λg(x)+(1-λ)g(a)
令x=x1,a=x2,λ=λ1,1-λ=λ2
从而g(λ1x1+λ2x2)≤λ1g(x1)+λ2g(x2)
故≤
成立,得证(14分)
解析
解:(1)∵f′(x)=λg[λx+(1-λ)a]-λg′(x),-----------------(1分)
由f′(x)>0得,g[λx+(1-λ)a]>g′(x),
∴λx+(1-λ)a>x,即(1-λ)(x-a)<0,解得x<a,-----------------(3分)
故当x<a时,f′(x)>0;当x>a时,f′(x)<0;
∴当x=a时,f(x)取极大值f(a)=(1-λ)ea,但f(x)没有极小值.-----------------(4分)
(2)∵,
又当x>0时,令h(x)=ex-x-1,则h′(x)=ex-1>0,
故h(x)>h(0)=0,
因此原不等式化为,即ex-(1+a)x-1<0,-----------------(6分)
令g(x)=ex-(1+a)x-1,则g′(x)=ex-(1+a),
由g′(x)=0得:ex=(1+a),解得x=ln(a+1),
当0<x<ln(a+1)时,g′(x)<0;当x>ln(a+1)时,g′(x)>0.
故当x=ln(a+1)时,g(x)取最小值g[ln(a+1)]=a-(1+a)ln(a+1),---------------(8分)
令s(a)=,则s′(a)=
.
故s(a)<s(0)=0,即g[ln(a+1)]=a-(1+a)ln(a+1)<0.
因此,存在正数x=ln(a+1),使原不等式成立.-----------------(10分)
(3)对任意正数a1,a2,存在实数x1,x2使a1=e,a2=e
,
则•
=
,
,
原不等式⇔
≤
,
⇔g(λ1x1+λ2x2)≤λ1g(x1)+λ2g(x2)-----------------(14分)
由(1)f(x)≤(1-λ)g(a)
故g[λx+(1-λ)a]≤λg(x)+(1-λ)g(a)
令x=x1,a=x2,λ=λ1,1-λ=λ2
从而g(λ1x1+λ2x2)≤λ1g(x1)+λ2g(x2)
故≤
成立,得证(14分)
(2015秋•赤峰校级期末)设f(x)=ax3+bx2+cx+d(a≠0)
(Ⅰ)f(x)的图象关于原点对称,当x=时,f(x)的极小值为-1,求f(x)的解析式.
(Ⅱ)若a=b=d=1,f(x)是R上的单调函数,求c的取值范围.
正确答案
解::(I)因为图象关于原点对称,所以f(x)为奇函数,所以b=0,d=0;
可得f(x)=ax3+cx,因此f‘(x)=3ax2+c
∵当x=时,f(x)的极小值为-1,
∴=
+c=0,且f(
)=
a+
c=-1
解之得a=4,c=-3,得f(x)=4x3-3x
∴所求函数的解析式为f(x)=4x3-3x;
(Ⅱ)∵a=b=d=1,∴f(x)=ax3+bx2+cx+d=x3+x2+cx+1
∵f(x)是R上的单调函数,∴f'(x)在R上恒为非负或者恒为非正
∵f'(x)=3x2+2x+c,
∴△=4-12c≤0,解之得c.可得实数c的取值范围为[
)
解析
解::(I)因为图象关于原点对称,所以f(x)为奇函数,所以b=0,d=0;
可得f(x)=ax3+cx,因此f‘(x)=3ax2+c
∵当x=时,f(x)的极小值为-1,
∴=
+c=0,且f(
)=
a+
c=-1
解之得a=4,c=-3,得f(x)=4x3-3x
∴所求函数的解析式为f(x)=4x3-3x;
(Ⅱ)∵a=b=d=1,∴f(x)=ax3+bx2+cx+d=x3+x2+cx+1
∵f(x)是R上的单调函数,∴f'(x)在R上恒为非负或者恒为非正
∵f'(x)=3x2+2x+c,
∴△=4-12c≤0,解之得c.可得实数c的取值范围为[
)
已知函数f(x)=x2(ax+b)(a,b∈R)在x=2处有极小值,则函数f(x)的单调递减区间为( )
正确答案
解析
解:求导函数可得f′(x)=3ax2+2bx
∵函数f(x)=x2(ax+b)(a,b∈R)在x=2处有极小值,
∴f′(2)=12a+4b=0
∴b=-3a
∴f′(x)=3ax2-6ax=3ax(x-2)
∵函数f(x)=x2(ax+b)(a,b∈R)在x=2处有极小值
∴a>0
由f′(x)=3ax2-6ax=3ax(x-2)<0,可得0<x<2
∴函数f(x)的单调递减区间为(0,2)
故选B.
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