- 函数的极值与导数的关系
- 共7619题
已知函数f(x)=,其a中为常数,a≤2.
(Ⅰ)当a=1时,求曲线y=f(x)在点(0,f(0))处的切线方程;
(Ⅱ)是否存在实数a,使f(x)的极大值为2?若存在,求出a的值;若不存在,说明理由.
正确答案
解:(Ⅰ)当a=1时,,f(0)=
.
∵=
,
∴f′(0)=0.
则曲线在点(0,f(0))处的切线方程为y=1;
(Ⅱ)由f(x)=,得
=
.
由f′(x)=0,得x1=0,x2=2-a,
∵a≤2,
∴2-a≥0.
当a=2时,,
∴f(x)在(-∞,+∞)上递减,无极值;
当a<2时,2-a>0,f(x)在(-∞,2),(2-a,+∞)上递减,在(0,2-a)上递增;
∴f(2-a)=(4-a)ea-2为f(x)的极大值,
令u(a)=(4-a)ea-2(a<2),则u′(a)=(3-a)ea-2>0,
∴u(a)在(-∞,2)上递增,
∴u(a)<u(2)=2,
∴不存在实数a,使f(x)的极大值为2.
解析
解:(Ⅰ)当a=1时,,f(0)=
.
∵=
,
∴f′(0)=0.
则曲线在点(0,f(0))处的切线方程为y=1;
(Ⅱ)由f(x)=,得
=
.
由f′(x)=0,得x1=0,x2=2-a,
∵a≤2,
∴2-a≥0.
当a=2时,,
∴f(x)在(-∞,+∞)上递减,无极值;
当a<2时,2-a>0,f(x)在(-∞,2),(2-a,+∞)上递减,在(0,2-a)上递增;
∴f(2-a)=(4-a)ea-2为f(x)的极大值,
令u(a)=(4-a)ea-2(a<2),则u′(a)=(3-a)ea-2>0,
∴u(a)在(-∞,2)上递增,
∴u(a)<u(2)=2,
∴不存在实数a,使f(x)的极大值为2.
已知a为常数,函数f(x)=x(lnx-ax)有两个极值点x1,x2(x1<x2)( )
正确答案
解析
解:∵f′(x)=lnx+1-2ax,(x>0)
令f′(x)=0,由题意可得lnx=2ax-1有两个解x1,x2⇔函数g(x)=lnx+1-2ax有且只有两个零点⇔g′(x)在(0,+∞)上的唯一的极值不等于0.
.
①当a≤0时,g′(x)>0,f′(x)单调递增,因此g(x)=f′(x)至多有一个零点,不符合题意,应舍去.
②当a>0时,令g′(x)=0,解得x=,
∵x,g′(x)>0,函数g(x)单调递增;
时,g′(x)<0,函数g(x)单调递减.
∴x=是函数g(x)的极大值点,则
>0,即
>0,
∴ln(2a)<0,∴0<2a<1,即.
故当0<a<时,g(x)=0有两个根x1,x2,且x1<
<x2,又g(1)=1-2a>0,
∴x1<1<<x2,从而可知函数f(x)在区间(0,x1)上递减,在区间(x1,x2)上递增,在区间(x2,+∞)上递减.
∴f(x1)<f(1)=-a<0,f(x2)>f(1)=-a>-.
故选:D.
已知函数f(x)=x2-(a+2)x+2alnx(0<a<1)
(1)当a=时,求函数f(x)的单调区间;
(2)判断方程f(x)+a+=0根的个数并说明理由.(参考数据:ln2≈0.693,ln3≈1.099)
正确答案
解:(1)当a=时,f(x)=
x2-
x+lnx,
f′(x)=x-+
=
,
则x∈(0,),(2,+∞)时,f′(x)>0,x∈(
,2)时,f′(x)<0;
即,f(x)在(0,),(2,+∞)上单调递增,在(
,2)上单调递减.
(2)令g(x)=f(x)+a+=
x2-(a+2)x+2alnx+a+
,
=
又∵0<a<1,
∴g(x)在(0,a),(2,+∞)上单调递增,在(a,2)上单调递减.
又∵g(1)==0,
∴g(a)>0,g(2)<0
又∵g(3)=
=2a(ln3-1)>0,
则函数g(x)在(0,a),(2,+∞)内分别有一个零点.
综上所述,则函数g(x)一共有三个零点,
因此方程f(x)+a+=0根有3个.
解析
解:(1)当a=时,f(x)=
x2-
x+lnx,
f′(x)=x-+
=
,
则x∈(0,),(2,+∞)时,f′(x)>0,x∈(
,2)时,f′(x)<0;
即,f(x)在(0,),(2,+∞)上单调递增,在(
,2)上单调递减.
(2)令g(x)=f(x)+a+=
x2-(a+2)x+2alnx+a+
,
=
又∵0<a<1,
∴g(x)在(0,a),(2,+∞)上单调递增,在(a,2)上单调递减.
又∵g(1)==0,
∴g(a)>0,g(2)<0
又∵g(3)=
=2a(ln3-1)>0,
则函数g(x)在(0,a),(2,+∞)内分别有一个零点.
综上所述,则函数g(x)一共有三个零点,
因此方程f(x)+a+=0根有3个.
已知函数f(x)=x3-2ax2-3x.
(1)当a=0时,求曲线y=f(x)在点(3,f(3))的切线方程;
(2)对一切x∈(0,+∞),af′(x)+4a2x≥lnx-3a-1恒成立,求实数a的取值范围;
(3)当a>0时,试讨论f(x)在(-1,1)内的极值点的个数.
正确答案
解:(Ⅰ)由题意知,所以f′(x)=2x2-3
又f(3)=9,f′(3)=15
所以曲线y=f(x)在点(3,f(3))的切线方程为15x-y-36=0…(4分)
(Ⅱ)由题意:2ax2+1≥lnx,即
设,则
当时,g‘(x)>0;当
时,g′(x)<0
所以当时,g(x)取得最大值
故实数a的取值范围为.…(9分)
(Ⅲ)f′(x)=2x2-4ax-3,,
①当时,∵
∴存在x0∈(-1,1),使得f′(x0)=0
因为f′(x)=2x2-4ax-3开口向上,所以在(-1,x0)内f′(x)>0,在(x0,1)内f′(x)<0
即f(x)在(-1,x0)内是增函数,f(x)在(x0,1)内是减函数
故时,f(x)在(-1,1)内有且只有一个极值点,且是极大值点.…(11分)
②当时,因
又因为f′(x)=2x2-4ax-3开口向上
所以在(-1,1)内f′(x)<0,则f(x)在(-1,1)内为减函数,故没有极值点…(13分)
综上可知:当,f(x)在(-1,1)内的极值点的个数为1;当
时,f(x)在(-1,1)内的极值点的个数为0.…(14分)
解析
解:(Ⅰ)由题意知,所以f′(x)=2x2-3
又f(3)=9,f′(3)=15
所以曲线y=f(x)在点(3,f(3))的切线方程为15x-y-36=0…(4分)
(Ⅱ)由题意:2ax2+1≥lnx,即
设,则
当时,g‘(x)>0;当
时,g′(x)<0
所以当时,g(x)取得最大值
故实数a的取值范围为.…(9分)
(Ⅲ)f′(x)=2x2-4ax-3,,
①当时,∵
∴存在x0∈(-1,1),使得f′(x0)=0
因为f′(x)=2x2-4ax-3开口向上,所以在(-1,x0)内f′(x)>0,在(x0,1)内f′(x)<0
即f(x)在(-1,x0)内是增函数,f(x)在(x0,1)内是减函数
故时,f(x)在(-1,1)内有且只有一个极值点,且是极大值点.…(11分)
②当时,因
又因为f′(x)=2x2-4ax-3开口向上
所以在(-1,1)内f′(x)<0,则f(x)在(-1,1)内为减函数,故没有极值点…(13分)
综上可知:当,f(x)在(-1,1)内的极值点的个数为1;当
时,f(x)在(-1,1)内的极值点的个数为0.…(14分)
已知函数的两个极值点x1,x2,若x1∈(-∞,-1].x2∈[2,+∞),则a+b的最大值是( )
正确答案
解析
解:f′(x)=x2+ax+b,由题意知x1,x2,为f′(x)的两个零点,
且,即
,
作出满足不等式组的点(a,b)构成的区域如图阴影所示:
令t=a+b,由图知当直线t=a+b经过点A时t最大,由解得A(-1,-2),
tmax=-1-2=-3,即a+b的最大值为-3.
故选B.
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