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题型:简答题
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简答题

已知函数f(x)=,g(x)=,a,b∈R.

(Ⅰ)求函数f(x)的单调区间;

(Ⅱ)记函数h(x)=f(x)+g(x),当a=0时,h(x)在(0,1)上有且只有一个极值点,求实数b的取值范围.

正确答案

解:(Ⅰ)∵f(x)=的定义域是(0,+∞),且f′(x)=-+=

∴①若a≤0,则f′(x)≥0,f(x)在(0,+∞)上是增函数,

②若a>0,令f′(x)=0,得x=a,

当0<x<a时,f′(x)<0,当x>a时,f′(x)>0,

∴(0,a)是f(x)的单调减区间,(a,+∞)是f(x)的单调增区间;

综上,当a≤0时,f(x)的单调增区间是(0,+∞),

当a>0时,f(x)的单调减区间是(0,a),单调增区间是(a,+∞);

(Ⅱ)a=0时,h(x)=f(x)+g(x)=bx2-2x+2+lnx,

∴h′(x)=bx-2+=

∵h(x)在(0,1)上有且只有一个极值点,

由h′(x)=0,得bx2-2x+1=0;

设p(x)=bx2-2x+1,

即p(x)在(0,1)上有且只有一个零点,且p(0)•p(1)<0,

即(b×02-2×0+1)(b×12-2×1+1)<0,

解得b<1;

∴h(x)在(0,1)上有且只有一个极值点时,b<1;

∴b的取值范围是{b|b<1}.

解析

解:(Ⅰ)∵f(x)=的定义域是(0,+∞),且f′(x)=-+=

∴①若a≤0,则f′(x)≥0,f(x)在(0,+∞)上是增函数,

②若a>0,令f′(x)=0,得x=a,

当0<x<a时,f′(x)<0,当x>a时,f′(x)>0,

∴(0,a)是f(x)的单调减区间,(a,+∞)是f(x)的单调增区间;

综上,当a≤0时,f(x)的单调增区间是(0,+∞),

当a>0时,f(x)的单调减区间是(0,a),单调增区间是(a,+∞);

(Ⅱ)a=0时,h(x)=f(x)+g(x)=bx2-2x+2+lnx,

∴h′(x)=bx-2+=

∵h(x)在(0,1)上有且只有一个极值点,

由h′(x)=0,得bx2-2x+1=0;

设p(x)=bx2-2x+1,

即p(x)在(0,1)上有且只有一个零点,且p(0)•p(1)<0,

即(b×02-2×0+1)(b×12-2×1+1)<0,

解得b<1;

∴h(x)在(0,1)上有且只有一个极值点时,b<1;

∴b的取值范围是{b|b<1}.

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题型:填空题
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填空题

函数f(x)=ax3+bx2-a2x(a>0)的两个极值点为x1,x2(x1≠x2),且|x1|+|x2|=2,则b的最大值是______

正确答案

4

解析

解:∵f(x)=ax3+bx2-a2x(a>0)

∴f′(x)=3ax2+2bx-a2(a>0)

∵函数f(x)=ax3+bx2-a2x(a>0)的两个极值点为x1,x2(x1≠x2),

∴f‘(x)=0有两不等实根x1,x2(x1≠x2),

∴△>0,∴b2+3a3>0,恒成立,

∴x1+x2=,x1x2=<0,

∵|x1|+|x2|=2,且x1,x2异号,

∴(|x1|+|x2|)2=x12+x22-2x1x2=(x1+x22-4x1x2=8,

+=8,∴b2=-3a3+18a2≥0,解得0<a≤6,

设t=-3a3+18a2,则t′=-9a2+36a=-9a(a-4)(0<a≤6),

令t′>0,得0<a<4,t′<0,得6≥a>4,

t在(0,4]是增函数,在[4,6)是减函数,

∴a=4取得t最大96,∴b2最大值为96,∴bmax=4

故答案为:4

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题型:简答题
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简答题

设函数f(x)=-x(x-a)2(x∈R),其中a∈R.

(Ⅰ)当a=1时,求曲线y=f(x)在点(2,f(2))处的切线方程;

(Ⅱ)当a>0时,求函数f(x)的极大值和极小值;

(Ⅲ)当a>3时,在区间[-1,0]上是否有实数k使不等式f(k-cosx)≥f(k2-cos2x),对任意的x∈R恒成立,若存在,求出k的值,若不存在,说明理由.

正确答案

解:(I)当a=1时,f(x)=-x(x-1)2=-x3+2x2-x,得f(2)=-2,

且f′(x)=-3x2+4x-1,∴f′(2)=-5.

∴曲线y=-x(x-1)2在点(2,-2)处的切线方程是y+2=-5(x-2),

整理得5x+y-8=0.

(Ⅱ)解:f(x)=-x(x-a)2=-x3+2ax2-a2x,

∴f′(x)=-3x2+4ax-a2=-(3x-a)(x-a).

令f′(x)=0,解得或x=a.

由于a>0,当x变化时,且f′(x)的正负如下表:

因此,函数f(x)在处取得极小值,且

函数f(x)在x=a处取得极大值f(a),且f(a)=0.

(Ⅲ)假设在区间[-1,0]上存在实数k满足题意.

由a>3,得,由(Ⅱ)知,f(x)在(-∞,1]上是减函数,

当k∈[-1,0]时,k-cosx≤1,k2-cos2x≤1.

要使f(k-cosx)≥f(k2-cos2x),x∈R

只要k-cosx≤k2-cos2x(x∈R)

即cos2x-cosx≤k2-k(x∈R)①

,则函数g(x)在R上的最大值为2.

要使①式恒成立,必须k2-k≥2,即k≥2或k≤-1.

∴在区间[-1,0]上存在k=-1,使得f(k-cosx)≥f(k2-cos2x)对任意的x∈R恒成立.

解析

解:(I)当a=1时,f(x)=-x(x-1)2=-x3+2x2-x,得f(2)=-2,

且f′(x)=-3x2+4x-1,∴f′(2)=-5.

∴曲线y=-x(x-1)2在点(2,-2)处的切线方程是y+2=-5(x-2),

整理得5x+y-8=0.

(Ⅱ)解:f(x)=-x(x-a)2=-x3+2ax2-a2x,

∴f′(x)=-3x2+4ax-a2=-(3x-a)(x-a).

令f′(x)=0,解得或x=a.

由于a>0,当x变化时,且f′(x)的正负如下表:

因此,函数f(x)在处取得极小值,且

函数f(x)在x=a处取得极大值f(a),且f(a)=0.

(Ⅲ)假设在区间[-1,0]上存在实数k满足题意.

由a>3,得,由(Ⅱ)知,f(x)在(-∞,1]上是减函数,

当k∈[-1,0]时,k-cosx≤1,k2-cos2x≤1.

要使f(k-cosx)≥f(k2-cos2x),x∈R

只要k-cosx≤k2-cos2x(x∈R)

即cos2x-cosx≤k2-k(x∈R)①

,则函数g(x)在R上的最大值为2.

要使①式恒成立,必须k2-k≥2,即k≥2或k≤-1.

∴在区间[-1,0]上存在k=-1,使得f(k-cosx)≥f(k2-cos2x)对任意的x∈R恒成立.

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题型: 单选题
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单选题

设直线x=m与函数f(x)=x2+4,g(x)=2lnx的图象分别交于点M、N,则当|MN|达到最小时m的值为(  )

A

B

C1

D2

正确答案

C

解析

解:当x=m时,|MN|=m2+4-2lnm,m>0,

设f(m)=|MN|=m2+4-2lnm,

则f‘(m)=2m-=

由f'(m)>0得m>1,此时函数单调递增,

由f'(m)<0得0<m<1,此时函数单调递减,

即当m=1时,函数取得极小值,同时也是最小值为f(1)=1+4-2ln1=5.

此时m=1.

故选:C.

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题型: 单选题
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单选题

设函数f(x)=1-xsinx在x=x0处取得极值,则(1+x02)(1+cos2x0)-1的值为(  )

A-1

B0

C1

D2

正确答案

C

解析

解:f′(x)=-sinx-xcosx;

∵f(x)在x=x0处取得极值;

∴f′(x0)=-sinx0-x0cosx0=0;

=

故选:C.

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