- 函数的极值与导数的关系
- 共7619题
已知x=2是函数f(x)=aln(1+x)+0.5x2-4x的一个极值点.
(1)求a的值;
(2)求函数f(x)的单调区间;
(3)若直线y=b与函数f(x)的图象有3个不同的交点,求b的取值范围.
正确答案
解:(1)∵f′(x)=+x-4,
∴f′(2)=+2-4=0,
∴a=6.
(2)由(1)知,f(x)=6ln(1+x)+0.5x2-4x,x∈(-1,+∞),
∴f′(x)=+x-4=
,
当x∈(-1,1)∪(2,+∞)时,f′(x)>0;
当x∈(1,2)时,f′(x)<0,
∴f (x)的单调增区间是(-1,1),(2,+∞);单调减区间是(1,2).
(3)由(2)知,f(x)在(-1,1)内单调增加,在(1,2)内单调减少,在(2,+∞)上单调增加,
当x=1或x=2时,f′(x)=0,
∵f(16)>162-10×16>16ln2-9=f(1),f(e-2-1)<-32+11=-21<f(3),
∴f(x)的极大值为f(1)=6ln2-3.5,极小值为f(2)=6ln3-6.
又x→-1时,f(x)→-∞,
f(8)=6ln9+0.5×82-4×8=12ln3>6ln2-3.5.
∴在f(x)的三个单调区间(-1,1),(1,2),(2,+∞),
若直线y=b与y=f(x)的图象各有一个交点,当且仅当f(2)<b<f(1),
∴b的取值范围为(6ln3-6,6ln2-3.5).
解析
解:(1)∵f′(x)=+x-4,
∴f′(2)=+2-4=0,
∴a=6.
(2)由(1)知,f(x)=6ln(1+x)+0.5x2-4x,x∈(-1,+∞),
∴f′(x)=+x-4=
,
当x∈(-1,1)∪(2,+∞)时,f′(x)>0;
当x∈(1,2)时,f′(x)<0,
∴f (x)的单调增区间是(-1,1),(2,+∞);单调减区间是(1,2).
(3)由(2)知,f(x)在(-1,1)内单调增加,在(1,2)内单调减少,在(2,+∞)上单调增加,
当x=1或x=2时,f′(x)=0,
∵f(16)>162-10×16>16ln2-9=f(1),f(e-2-1)<-32+11=-21<f(3),
∴f(x)的极大值为f(1)=6ln2-3.5,极小值为f(2)=6ln3-6.
又x→-1时,f(x)→-∞,
f(8)=6ln9+0.5×82-4×8=12ln3>6ln2-3.5.
∴在f(x)的三个单调区间(-1,1),(1,2),(2,+∞),
若直线y=b与y=f(x)的图象各有一个交点,当且仅当f(2)<b<f(1),
∴b的取值范围为(6ln3-6,6ln2-3.5).
已知f(x)=ax2-2lnx,x∈(0,e](其中e是自然对数的底)
(1)若f(x)在x=1处取得极值,求a的值;
(2)若f(x)存在极值,求a的取值范围.
正确答案
解:(1)∵f(x)=ax2-2lnx,x∈(0,e],
∴f′(x)=2ax-=
,
当x=1时,f(x)取到极值,
∴f′(1)=0,解得a=1;
当a=1时,f′(x)在(0,1)上小于0,
∴f(x)是减函数,
f′(x)在(1,e]上大于0,
∴f(x)是增函数,
∴f(1)是函数的极小值,此时a的值为1;
(2)∵f′(x)=2ax-=
,x∈(0,e],
当a≤0时,f′(x)<0恒成立,
∴f(x)在(0,e]上是减函数,∴(0,e]是单调减区间;
当a>0时,令f′(x)=0,则=0,∴ax2-1=0,解得x=
,
①若a>,则f′(x)在(0,
)上小于0,f(x)是减函数,∴(0,
)是f(x)的单调减区间;
f′(x)在(,e]上大于0,f(x)是增函数,∴(
,e]是f(x)的单调增区间;
②若a≤,则f′(x)在(0,e]上小于0,f(x)是减函数,∴(0,e]是f(x)的单调减区间;
综上,当a≤时,(0,e]是f(x)的单调减区间;
当a>时,(0,
)是f(x)的单调减区间,(
,e]是f(x)的单调增区间.
故当a≤时,f(x)无极值;当a>
时,f(x)有极值.
解析
解:(1)∵f(x)=ax2-2lnx,x∈(0,e],
∴f′(x)=2ax-=
,
当x=1时,f(x)取到极值,
∴f′(1)=0,解得a=1;
当a=1时,f′(x)在(0,1)上小于0,
∴f(x)是减函数,
f′(x)在(1,e]上大于0,
∴f(x)是增函数,
∴f(1)是函数的极小值,此时a的值为1;
(2)∵f′(x)=2ax-=
,x∈(0,e],
当a≤0时,f′(x)<0恒成立,
∴f(x)在(0,e]上是减函数,∴(0,e]是单调减区间;
当a>0时,令f′(x)=0,则=0,∴ax2-1=0,解得x=
,
①若a>,则f′(x)在(0,
)上小于0,f(x)是减函数,∴(0,
)是f(x)的单调减区间;
f′(x)在(,e]上大于0,f(x)是增函数,∴(
,e]是f(x)的单调增区间;
②若a≤,则f′(x)在(0,e]上小于0,f(x)是减函数,∴(0,e]是f(x)的单调减区间;
综上,当a≤时,(0,e]是f(x)的单调减区间;
当a>时,(0,
)是f(x)的单调减区间,(
,e]是f(x)的单调增区间.
故当a≤时,f(x)无极值;当a>
时,f(x)有极值.
已知f(x)=x3+ax2+bx+c在x=1,x=-时,都取得极值.
(1)求a、b的值;
(2)若对x∈[-1,2],有f(x)<恒成立,求c的取值范围.
正确答案
解(1)由已知得f′(x)=3x2+2ax+b,因为x=1,是极值点,
所以,即
,解得
.
(2)由(1)得,
所以.令f′(x)=0得
.
结合可导函数在闭区间上最值的求法可知,函数的最值必在区间内导数为0或端点处取得.
因为f(-1)=,f(
)=
,f(1)=c-
,f(2)=c+2.
可见最大值为f(2)=c+2.由题意得c+2.即
,
即.
解得.
故c的范围是.
解析
解(1)由已知得f′(x)=3x2+2ax+b,因为x=1,是极值点,
所以,即
,解得
.
(2)由(1)得,
所以.令f′(x)=0得
.
结合可导函数在闭区间上最值的求法可知,函数的最值必在区间内导数为0或端点处取得.
因为f(-1)=,f(
)=
,f(1)=c-
,f(2)=c+2.
可见最大值为f(2)=c+2.由题意得c+2.即
,
即.
解得.
故c的范围是.
已知数列{an}满足,且在n≥4,n∈N*时递增,则满足条件的最大整数a的值是______.
正确答案
4
解析
解:在直角坐标系中作出函数
的图象,
如图所示.
由于,
故n=a是函数的一个极值点,
且函数在[a,+∞)是单调增函数,
由函数图象可知,
数列{an}满足,且在n≥4,n∈N*时递增,
等价于:a5>a4,且a≤5,
即(5-a)2(5+1)>(4-a)2(4+1),且a≤5
解得a>10+或a<10-
,且a≤5,
则满足条件的a的取值范围是:a<10-,
由于10-≈4.5.
从而满足条件的最大整数a的值是:a=4.
故答案为:4.
已知函数,其中e为自然对数的底数.
(Ⅰ)当a=2时,求曲线在(1,l:x=1)处的切线与坐标轴围成的面积;
(Ⅱ)若函数存在一个极大值点和一个极小值点,且极大值与极小值的积为e5,求a的值.
正确答案
解:(Ⅰ)求导函数可得:,…(2分)
当a=2时,,
,
所以曲线y=f(x)在(1,f(1))处的切线方程为y=ex-2e,…(4分)
所以切线与x轴,y轴的交点坐标分别为(2,0),(0,-2e),…(5分)
所以所求面积为.…(6分)
(Ⅱ)因为函数f(x)存在一个极大值点和一个极小值点,
所以方程x2-ax+a=0在(0,+∞)内存在两个不等实根,…(7分)
则,所以a>4.…(9分)
设x1,x2为函数f(x)的极大值点和极小值点,则x1+x2=a,x1x2=a,…(10分)
因为,所以
,…(11分)
即,
,
所以ea=e5,解得a=5,
此时f(x)有两个极值点,所以a=5.…(12分)
解析
解:(Ⅰ)求导函数可得:,…(2分)
当a=2时,,
,
所以曲线y=f(x)在(1,f(1))处的切线方程为y=ex-2e,…(4分)
所以切线与x轴,y轴的交点坐标分别为(2,0),(0,-2e),…(5分)
所以所求面积为.…(6分)
(Ⅱ)因为函数f(x)存在一个极大值点和一个极小值点,
所以方程x2-ax+a=0在(0,+∞)内存在两个不等实根,…(7分)
则,所以a>4.…(9分)
设x1,x2为函数f(x)的极大值点和极小值点,则x1+x2=a,x1x2=a,…(10分)
因为,所以
,…(11分)
即,
,
所以ea=e5,解得a=5,
此时f(x)有两个极值点,所以a=5.…(12分)
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