- 函数的极值与导数的关系
- 共7619题
已知函数f(x)=x3+2x2+x-4,g(x)=ax2+x-8(a>2).
(Ⅰ)求函数f(x)极值;
(Ⅱ)若对任意的x∈[0,+∞)都有f(x)≥g(x),求实数a的取值范围.
正确答案
解:(I)f′(x)=3x2+4x+1
令f′(x)=0解得x1=-1或x2=-
当x变化时,f′(x),f(x)的变化情况如下:
∴当x=-1时,f(x)取得极大值为-4
当x=时,f(x)取得极小值为
;
(Ⅱ)设F(x)=f(x)-g(x)=x3+(2-a)x2+4
∵F(x)≥0在[0,+∞)恒成立⇔F(x)min≥0,
x∈[0,+∞) 且F′(x)=3x2+(4-2a)x
令{F^‘}(x)=0,解得x=0,x=
∵a>2,
∴当时,F'(x)<0
当时,F'(x)>0
∴当x∈(0,+∞)时,
即
解得a≤5,
∴2<a≤5
当x=0时,F(x)=4成立
故综上所述:实数a的取值范围是a∈(2,5].
解析
解:(I)f′(x)=3x2+4x+1
令f′(x)=0解得x1=-1或x2=-
当x变化时,f′(x),f(x)的变化情况如下:
∴当x=-1时,f(x)取得极大值为-4
当x=时,f(x)取得极小值为
;
(Ⅱ)设F(x)=f(x)-g(x)=x3+(2-a)x2+4
∵F(x)≥0在[0,+∞)恒成立⇔F(x)min≥0,
x∈[0,+∞) 且F′(x)=3x2+(4-2a)x
令{F^‘}(x)=0,解得x=0,x=
∵a>2,
∴当时,F'(x)<0
当时,F'(x)>0
∴当x∈(0,+∞)时,
即
解得a≤5,
∴2<a≤5
当x=0时,F(x)=4成立
故综上所述:实数a的取值范围是a∈(2,5].
已知函数f(x)=2x3-9x2+12x-3
(1)求函数f(x)的极值;
(2)若关于x的方程f(x)-a=0有3个实根,求实数的取值范围.
正确答案
解:(1)∵f(x)=2x3-9x2+12x-3,
∴f′(x)=6x2-18x+12,
令f′(x)=0,可得x=1或x=2
∴y极大值=f(1)=2,y极小值=f(2)=1;
(2)∵关于x的方程f(x)-a=0有3个实根,y极大值=f(1)=2,y极小值=f(2)=1,
∴1<a<2.
解析
解:(1)∵f(x)=2x3-9x2+12x-3,
∴f′(x)=6x2-18x+12,
令f′(x)=0,可得x=1或x=2
∴y极大值=f(1)=2,y极小值=f(2)=1;
(2)∵关于x的方程f(x)-a=0有3个实根,y极大值=f(1)=2,y极小值=f(2)=1,
∴1<a<2.
已知函数,其中a>0.
(Ⅰ) 求函数f(x)的极小值点;
(Ⅱ)若曲线y=f(x)在点A(m,f(m)),B(n,f(n))处的切线都与y轴垂直,问是否存在常数a,使函数y=f(x)在区间[m,n]上存在零点?如果存在,求a的值:如果不存在,请说明理由.
请考生在22,23,24三题中任选一题作答,如果多做,则按所做的第一题记分.作答时用2B铅笔在答题卡把所选题目的题号涂黑.
正确答案
解:(Ⅰ)
令f‘(x)=0,得到x1=1,x2=a.
(1)当a=1时,f(x)在定义域单调递增,没有极小值点.
(2)当a>1时,x变化时.f′(x),f(x)的变化情况如表:
所以x=1是函数的极大值点,x=a是函数的极小值点;
(3)当0<a<1时,x变化时.f′(x),f(x)的变化情况如表:
所以x=1是函数的极小值点,x=a是函数的极大值点;
综上所述.当0<a<1时,x=1是函数的极小值点;当a>1时,x=a是函数的极小值点;
(II)若曲线y=f(x)在点A(m,f(m)),B(n,f(n))处的切线都与y轴垂直,则f′(m)=0,f′(n)=0,
由(I)的讨论知,m=1,n=a或m=a,n=1,f(1)=--a,f(a)=-
-a+alna.
∴函数y=f(x)在区间[m,n]上存在零点,且单调,则有f(1)f(a)≤0,
即(--a)(-
-a+alna)≤0,
∴(+a-alna)≤0,故
,
下面证明此不等式不成立.
令g(a)=,则g′(a)=
-
=
,
于是当a∈(0,2),g′(a)>0,a∈(2,+∞),g′(a)<0,
所以,g(a)在(0,2)单调递增,在[2,+∞)单调递减,
所以函数在a=2取得最大值g(2)=ln2-2<0.
所以,所以
.
故不存在满足要求的常数a.-------(12分)
解析
解:(Ⅰ)
令f‘(x)=0,得到x1=1,x2=a.
(1)当a=1时,f(x)在定义域单调递增,没有极小值点.
(2)当a>1时,x变化时.f′(x),f(x)的变化情况如表:
所以x=1是函数的极大值点,x=a是函数的极小值点;
(3)当0<a<1时,x变化时.f′(x),f(x)的变化情况如表:
所以x=1是函数的极小值点,x=a是函数的极大值点;
综上所述.当0<a<1时,x=1是函数的极小值点;当a>1时,x=a是函数的极小值点;
(II)若曲线y=f(x)在点A(m,f(m)),B(n,f(n))处的切线都与y轴垂直,则f′(m)=0,f′(n)=0,
由(I)的讨论知,m=1,n=a或m=a,n=1,f(1)=--a,f(a)=-
-a+alna.
∴函数y=f(x)在区间[m,n]上存在零点,且单调,则有f(1)f(a)≤0,
即(--a)(-
-a+alna)≤0,
∴(+a-alna)≤0,故
,
下面证明此不等式不成立.
令g(a)=,则g′(a)=
-
=
,
于是当a∈(0,2),g′(a)>0,a∈(2,+∞),g′(a)<0,
所以,g(a)在(0,2)单调递增,在[2,+∞)单调递减,
所以函数在a=2取得最大值g(2)=ln2-2<0.
所以,所以
.
故不存在满足要求的常数a.-------(12分)
已知函数f(x)=2ax++lnx.
(1)若函数f(x)在x=1,x=处取得极值,求a,b的值;
(2)若f′(1)=2,函数f(x)在(0,+∞)上,f(x)是单调函数,求a的取值范围.
正确答案
解:(1)求导函数,(2分)
∵函数f(x)在x=1,x=处取得极值,
∴,∴
,∴
. (4分)
(2)函数f(x)的定义域是(0,+∞),
因为f‘(1)=2,所以b=2a-1. (5分)
所以 (7分)
要使f(x)在(0,+∞)上是单调函数,只要f'(x)≥0或f'(x)≤0在(0,+∞)上恒成立.
当a=0时,恒成立,所以f(x)在(0,+∞)上是单调函数; (9分)
当a<0时,令f'(x)=0,得x1=-1,,
此时f(x)在(0,+∞)上不是单调函数; (10分)
当a>0时,要使f(x)在(0,+∞)上是单调函数,只要1-2a≥0,即
综上所述,a的取值范围是. (12分)
解析
解:(1)求导函数,(2分)
∵函数f(x)在x=1,x=处取得极值,
∴,∴
,∴
. (4分)
(2)函数f(x)的定义域是(0,+∞),
因为f‘(1)=2,所以b=2a-1. (5分)
所以 (7分)
要使f(x)在(0,+∞)上是单调函数,只要f'(x)≥0或f'(x)≤0在(0,+∞)上恒成立.
当a=0时,恒成立,所以f(x)在(0,+∞)上是单调函数; (9分)
当a<0时,令f'(x)=0,得x1=-1,,
此时f(x)在(0,+∞)上不是单调函数; (10分)
当a>0时,要使f(x)在(0,+∞)上是单调函数,只要1-2a≥0,即
综上所述,a的取值范围是. (12分)
设函数f(x)=-x(x-a)2(x∈R),其中a∈R.
(1)当a=1时,求曲线y=f(x)在点(2,f(2))处的切线方程;
(2)当a≠0时,求函数f(x)的极大值和极小值;
(3)当a=3时,函数图象与直线y=m有三个交点,求实数m的取值范围.
正确答案
解:(1)当a=1时,
f(x)=-x(x-1)2=-x3+2x2-x,
f′(x)=-3x2+4x-1,
则f(2)=-8+8-2=-2,f′(2)=-12+8-1=-5;
则曲线y=f(x)在点(2,f(2))处的切线方程为
y+2=-5(x-2),
即5x+y-8=0;
(2)f(x)=-x(x-a)2=-x3+2ax2-a2x,
f′(x)=-3x2+4ax-a2=-(3x-a)(x-a);
①若a>0,
则在x=附近,左侧f′(x)<0,右侧f′(x)>0;
故f(x)在x=时取得极小值f(
)=-
;
在x=a附近,左侧f′(x)>0,右侧f′(x)<0;
故f(x)在x=a时取得极大值f(a)=0;
②若a<0,
则在x=附近,左侧f′(x)>0,右侧f′(x)<0;
故f(x)在x=时取得极大值f(
)=-
;
在x=a附近,左侧f′(x)<0,右侧f′(x)>0;
故f(x)在x=a时取得极小值f(a)=0;
(3)由(2)可知,
f(x)在(-∞,1)递减,(1.3)递增,(3,+∞)递减.
f(x)极小值=f(1)=-4;f(x)极大值=f(3)=0;
故-4<m<0.
解析
解:(1)当a=1时,
f(x)=-x(x-1)2=-x3+2x2-x,
f′(x)=-3x2+4x-1,
则f(2)=-8+8-2=-2,f′(2)=-12+8-1=-5;
则曲线y=f(x)在点(2,f(2))处的切线方程为
y+2=-5(x-2),
即5x+y-8=0;
(2)f(x)=-x(x-a)2=-x3+2ax2-a2x,
f′(x)=-3x2+4ax-a2=-(3x-a)(x-a);
①若a>0,
则在x=附近,左侧f′(x)<0,右侧f′(x)>0;
故f(x)在x=时取得极小值f(
)=-
;
在x=a附近,左侧f′(x)>0,右侧f′(x)<0;
故f(x)在x=a时取得极大值f(a)=0;
②若a<0,
则在x=附近,左侧f′(x)>0,右侧f′(x)<0;
故f(x)在x=时取得极大值f(
)=-
;
在x=a附近,左侧f′(x)<0,右侧f′(x)>0;
故f(x)在x=a时取得极小值f(a)=0;
(3)由(2)可知,
f(x)在(-∞,1)递减,(1.3)递增,(3,+∞)递减.
f(x)极小值=f(1)=-4;f(x)极大值=f(3)=0;
故-4<m<0.
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