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题型:简答题
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简答题

已知函数f(x)=ln(x+1)+ax2-x,a∈R.

(Ⅰ)当a=时,求函数y=f(x)的极值;

(Ⅱ)是否存在实数b∈(0,1),使得当x∈(-1,b]时,函数f(x)的最大值为f(b)?若存在,求实数a的取值范围,若不存在,请说明理由.

正确答案

解:(Ⅰ)当a=时,f(x)=ln(x+1)+x2-x,

则f′(x)=,(x>-1)

∴函数在(-1,0),(1,+∞)上单调递增,在(0,1)上单调递减,且f(0)=0,f(1)=ln2-

∴函数y=f(x)在x=1处取到极小值为ln2-,在x=0处取到极大值为0.

(Ⅱ)由题意

(1)当a≤0时,函数f(x)在(-1,0)上单调递增,在(0,+∞)上单调递减,

此时,不存在实数b∈(0,1),使得当x∈(-1,b]时,函数f(x)的最大值为f(b); …(7分)

(2)当a>0时,令f‘(x)=0有x=0或

(ⅰ)当时,函数f(x)在和(0,+∞)上单调递增,在上单调递减,要存在实数b∈(0,1),使得当x∈(-1,b]时,函数f(x)的最大值为f(b),则,代入化简得…(1)

,因恒成立,

故恒有,∴时,(1)式恒成立; …(10分)

(ⅱ)当时,函数f(x)在(-1,0)和上单调递增,在上单调递减,

此时由题,只需f(1)>0,解得a>1-ln2,又

∴此时实数a的取值范围是; …(12分)

(ⅲ)当时,函数f(x)在(-1,+∞)上单调递增,

显然符合题意; …(13分)

综上,实数a的取值范围是(1-ln2,+∞).…(14分)

解析

解:(Ⅰ)当a=时,f(x)=ln(x+1)+x2-x,

则f′(x)=,(x>-1)

∴函数在(-1,0),(1,+∞)上单调递增,在(0,1)上单调递减,且f(0)=0,f(1)=ln2-

∴函数y=f(x)在x=1处取到极小值为ln2-,在x=0处取到极大值为0.

(Ⅱ)由题意

(1)当a≤0时,函数f(x)在(-1,0)上单调递增,在(0,+∞)上单调递减,

此时,不存在实数b∈(0,1),使得当x∈(-1,b]时,函数f(x)的最大值为f(b); …(7分)

(2)当a>0时,令f‘(x)=0有x=0或

(ⅰ)当时,函数f(x)在和(0,+∞)上单调递增,在上单调递减,要存在实数b∈(0,1),使得当x∈(-1,b]时,函数f(x)的最大值为f(b),则,代入化简得…(1)

,因恒成立,

故恒有,∴时,(1)式恒成立; …(10分)

(ⅱ)当时,函数f(x)在(-1,0)和上单调递增,在上单调递减,

此时由题,只需f(1)>0,解得a>1-ln2,又

∴此时实数a的取值范围是; …(12分)

(ⅲ)当时,函数f(x)在(-1,+∞)上单调递增,

显然符合题意; …(13分)

综上,实数a的取值范围是(1-ln2,+∞).…(14分)

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题型:简答题
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简答题

已知函数f(x)=xlnx,g(x)=-x2+ax-2.

(1)求函数f(x)在[t,2t](t>0)上的单调区间;

(2)若函数h(x)=f(x)+g(x)有两个不同的极值点x1,x2(x1<x2),且x2-x1<ln2,求实数a的取值范围.

正确答案

解:(1)由f′(x)=lnx+1=0,可得x=

∴f(x)在上递减,在上递增.

(i)当时,函数f(x)在[t,2t]上递减;

(ii)当时,函数f(x)在上递减,在上递增;

(iii)当时,函数f(x)在[t,2t]上单调递增.

(2)y=f(x)+g(x)=xlnx-x2+ax-2,则y′=lnx-2x+1+a

由题意可得:y′=lnx-2x+1+a=0有两个不同的实根x1,x2(x1<x2),

即a=-lnx+2x-1有两个不同的实根x1,x2(x1<x2),

等价于直线y=a与函数G(x)=-lnx+2x-1的图象有两个不同的交点.

∵G′(x)=-+2,

∴G(x)在(0,)上单调递减,在(,+∞)上单调递增,画出函数图象的大致形状(如右图),

由图象知,当a>G(x)min=G())=ln2时,x1,x2存在,且x2-x1的值随着a的增大而增大,

而当x2-x1=ln2时,由题意可得

两式相减可得ln=-2(x2-x1)=-2ln2,

∴x2=4x1代入上述方程可得x2=4x1=ln2,

此时a=ln2-ln()-1,

∴a<ln2-ln()-1,

综上可得:实数a的取值范围为

解析

解:(1)由f′(x)=lnx+1=0,可得x=

∴f(x)在上递减,在上递增.

(i)当时,函数f(x)在[t,2t]上递减;

(ii)当时,函数f(x)在上递减,在上递增;

(iii)当时,函数f(x)在[t,2t]上单调递增.

(2)y=f(x)+g(x)=xlnx-x2+ax-2,则y′=lnx-2x+1+a

由题意可得:y′=lnx-2x+1+a=0有两个不同的实根x1,x2(x1<x2),

即a=-lnx+2x-1有两个不同的实根x1,x2(x1<x2),

等价于直线y=a与函数G(x)=-lnx+2x-1的图象有两个不同的交点.

∵G′(x)=-+2,

∴G(x)在(0,)上单调递减,在(,+∞)上单调递增,画出函数图象的大致形状(如右图),

由图象知,当a>G(x)min=G())=ln2时,x1,x2存在,且x2-x1的值随着a的增大而增大,

而当x2-x1=ln2时,由题意可得

两式相减可得ln=-2(x2-x1)=-2ln2,

∴x2=4x1代入上述方程可得x2=4x1=ln2,

此时a=ln2-ln()-1,

∴a<ln2-ln()-1,

综上可得:实数a的取值范围为

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题型: 单选题
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单选题

函数f(x)=xcosx2在区间[0,4]上的零点个数为(  )

A4

B5

C6

D7

正确答案

C

解析

解:令f(x)=0,可得x=0或cosx2=0

∴x=0或x2=,k∈Z

∵x∈[0,4],则x2∈[0,16],

∴k可取的值有0,1,2,3,4,

∴方程共有6个解

∴函数f(x)=xcosx2在区间[0,4]上的零点个数为6个

故选C

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题型:填空题
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填空题

已知函数f(x)=x3-ax2+3x,a∈R.若x=3是f(x)的一个极值点,则f(x)在R上的极大值是______

正确答案

解析

解:f′(x)=3x2-2ax+3,

∵当x=3时有极值,所以f′(3)=0,即27+3-2a×3=0,

解得a=5.

这时,f′(x)=3x2-10x+3,

令f′(x)=3x2-10x+3=0,得x1=,或x2=3.

当x变化时,f′(x),f(x)随x的变化情况如下表:

由表可知:f(x)的极大值为f()=

故答案为:

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题型:简答题
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简答题

已知函数f(x)=ax-lnx,a∈R.

(Ⅰ) 若曲线y=f(x)在点(1,f(1))处切线的斜率为1,求a的值;

(Ⅱ) 讨论函数f(x)极值点的个数;

(Ⅲ) 若f(x)≤xlnx在[1,+∞)上恒成立,求a的取值范围.

正确答案

解:(Ⅰ) 由f(x)=ax-lnx,得

∴a=2;

(Ⅱ)∵,x>0,

当a≤0时,f′(x)≤0在(0,+∞)上恒成立,

函数f(x)在(0,+∞)上单调递减;

∴f(x)在(0,+∞)上没有极值点,

当a>0时,f′(x)≤0得,f′(x)≥0得

∴f(x)在上单调递减,在上单调递增,

∴f(x)在有极小值.

综上得 当a≤0时,f(x)在(0,+∞)上没有极值点;

当a>0时,f(x)在(0,+∞)上有一个极值点.

(Ⅲ) f(x)<xlnx在[1,+∞)上恒成立,

在[1,+∞)上恒成立,

,x∈[1,+∞),

令h(x)=x-lnx+1,

在[1,+∞)上恒成立,

∴h(x)在[1,+∞)上单调递增,

∴h(x)≥h(1)=2,

∴g‘(x)>0在[1,+∞)上恒成立,

∴g(x)在[1,+∞)上单调递增,

∴g(x)min=g(1)=0,

∴a≤0.

解析

解:(Ⅰ) 由f(x)=ax-lnx,得

∴a=2;

(Ⅱ)∵,x>0,

当a≤0时,f′(x)≤0在(0,+∞)上恒成立,

函数f(x)在(0,+∞)上单调递减;

∴f(x)在(0,+∞)上没有极值点,

当a>0时,f′(x)≤0得,f′(x)≥0得

∴f(x)在上单调递减,在上单调递增,

∴f(x)在有极小值.

综上得 当a≤0时,f(x)在(0,+∞)上没有极值点;

当a>0时,f(x)在(0,+∞)上有一个极值点.

(Ⅲ) f(x)<xlnx在[1,+∞)上恒成立,

在[1,+∞)上恒成立,

,x∈[1,+∞),

令h(x)=x-lnx+1,

在[1,+∞)上恒成立,

∴h(x)在[1,+∞)上单调递增,

∴h(x)≥h(1)=2,

∴g‘(x)>0在[1,+∞)上恒成立,

∴g(x)在[1,+∞)上单调递增,

∴g(x)min=g(1)=0,

∴a≤0.

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