- 函数的极值与导数的关系
- 共7619题
已知函数,函数g(x)=f(x)+ex(x-1),函数g(x)的导函数为g′(x).
(1)求函数f(x)的极值;
(2)若a=e(e为自然对数的底数)(i)求函数g(x)的单调区间;(ii)求证:x>0时,不等式g′(x)≥1+lnx恒成立.
正确答案
解:(1)∵,∴f′(x)=x-ax2=-ax(x-
);
∴当f′(x)=0时,解得x=0或x=;
又a>0,∴当x∈(-∞,0)时,f′(x)<0,f(x)是减函数;
当x∈(0,)时,f′(x)>0,f(x)是增函数;
当x∈(,+∞)时,f′(x)<0,f(x)是减函数;
∴f(x)的极小值是f(0)=0,f(x)的极大值是f()=
;
(2)∵a=e,∴g(x)=x2-
ex3+ex(x-1),∴g′(x)=x(ex-ex+1);
(i)设h(x)=(ex-ex+1),则h′(x)=ex-e,
当x∈(-∞,1)时,h′(x)<0,h(x)是减函数;
x∈(1,+∞)时,h′(x)>0,h(x)是增函数;
∴h(x)≥h(1)=1>0;
∴在(0,+∞)上,g′(x)>0,在(-∞,0)上,g′(x)<0;
∴g(x)的单调增区间是(0,+∞),单调减区间是(-∞,0);
(ii)x>0时,g′(x)=x(ex-ex+1)≥1+lnx⇔ex-ex+1≥;
由(i)知,h(x)=ex-ex+1≥1,∴1≥,∴1+lnx-x≤0;
设φ(x)=1+lnx-x(x>0),则φ′(x)=;
在区间(0,1)上,φ′(x)>0,φ(x)是增函数,在区间(1,+∞)上,φ′(x)<0,φ(x)是减函数;
∴φ(x)≤φ(1)=0,即1+lnx-x≤0,≤1,
∴ex-ex+1≥1≥,即g′(x)≥1+lnx恒成立;
解析
解:(1)∵,∴f′(x)=x-ax2=-ax(x-
);
∴当f′(x)=0时,解得x=0或x=;
又a>0,∴当x∈(-∞,0)时,f′(x)<0,f(x)是减函数;
当x∈(0,)时,f′(x)>0,f(x)是增函数;
当x∈(,+∞)时,f′(x)<0,f(x)是减函数;
∴f(x)的极小值是f(0)=0,f(x)的极大值是f()=
;
(2)∵a=e,∴g(x)=x2-
ex3+ex(x-1),∴g′(x)=x(ex-ex+1);
(i)设h(x)=(ex-ex+1),则h′(x)=ex-e,
当x∈(-∞,1)时,h′(x)<0,h(x)是减函数;
x∈(1,+∞)时,h′(x)>0,h(x)是增函数;
∴h(x)≥h(1)=1>0;
∴在(0,+∞)上,g′(x)>0,在(-∞,0)上,g′(x)<0;
∴g(x)的单调增区间是(0,+∞),单调减区间是(-∞,0);
(ii)x>0时,g′(x)=x(ex-ex+1)≥1+lnx⇔ex-ex+1≥;
由(i)知,h(x)=ex-ex+1≥1,∴1≥,∴1+lnx-x≤0;
设φ(x)=1+lnx-x(x>0),则φ′(x)=;
在区间(0,1)上,φ′(x)>0,φ(x)是增函数,在区间(1,+∞)上,φ′(x)<0,φ(x)是减函数;
∴φ(x)≤φ(1)=0,即1+lnx-x≤0,≤1,
∴ex-ex+1≥1≥,即g′(x)≥1+lnx恒成立;
可导函数y=f(x)在某一点的导数值为0是该函数在这点取极值的( )
正确答案
解析
解:如y=x3,y′=3x2,y′|x=0=0,但x=0不是函数的极值点.
若函数在x0取得极值,由定义可知f′(x0)=0,所以f′(x0)=0是x0为函数y=f(x)的极值点的必要不充分条件
故选D.
(2015秋•兴庆区校级期末)已知f(x)=x3-ax2+4x有两个极值点x1、x2,且f(x)在区间(0,1)上有极大值,无极小值,则a的取值范围是______.
正确答案
解析
解:f′(x)=3x2-2ax+4
∵f(x)在区间(0,1)上有极大值,无极小值
∴
即3-2a+4<0
解得a
故答案为
已知函数在x=1和
处取得极值.
(Ⅰ)求实数a,b的值;
(Ⅱ)若函数f(x)在区间上存在x0,使得不等式f(x0)-c≤0成立,求实数c的最小值.(参考数据e2≈7.389,e3≈20.08)
正确答案
解:(Ⅰ)函数f(x)定义域为(0,+∞)…(2分)
依题意得,,解得,
故所求a,b的值为…(5分)
(Ⅱ)在上存在x0,使不等式f(x0)-c≤0成立,只需c≥[f(x0)]min
由(Ⅰ)知
当时,f′(x)<0,故函数f(x)在
上单调递减,
当时,f′(x)>0,故函数f(x)在
上单调递增,
当x∈[1,2]时,f′(x)<0,故函数f(x)在上单调递减…(7分)
∴是f(x)在
上的极小值,且函数f(x)的最小值必是
两者中较小的…(8分)
而,
∵e3≈20.08>16,
∴
…(9分)∴
所以,实数c的最小值为.…(10分)
解析
解:(Ⅰ)函数f(x)定义域为(0,+∞)…(2分)
依题意得,,解得,
故所求a,b的值为…(5分)
(Ⅱ)在上存在x0,使不等式f(x0)-c≤0成立,只需c≥[f(x0)]min
由(Ⅰ)知
当时,f′(x)<0,故函数f(x)在
上单调递减,
当时,f′(x)>0,故函数f(x)在
上单调递增,
当x∈[1,2]时,f′(x)<0,故函数f(x)在上单调递减…(7分)
∴是f(x)在
上的极小值,且函数f(x)的最小值必是
两者中较小的…(8分)
而,
∵e3≈20.08>16,
∴
…(9分)∴
所以,实数c的最小值为.…(10分)
已知函数f(x)=ln(ax+1)+x2-ax,a>0,
(Ⅰ)若是函数f(x)的一个极值点,求a;
(Ⅱ)讨论函数f(x)的单调区间A;
(Ⅲ)若对于任意的a∈[1,2],不等式f(x)≤m在上恒成立,求m的取值范围.
正确答案
解:(Ⅰ)
因为是函数f(x)的一个极值点,所以
,得a2-a-2=0.
因为a>0,所以a=2.
(Ⅱ)因为f(x)的定义域是,
.
(1)当时,列表
f(x)在,
是增函数;
f(x)在是减函数.
(2)当时,34.gif,f(x)在
是增函数.
(3)当时,列表
f(x)在,(0,+∞)是增函数;
f(x)在是减函数.
(Ⅲ)当时,
,
由(Ⅱ)可知f(x)在上是增函数.
当时,也有f(x)在
上是增函数,
所以对于对于任意的a∈[1,2],f(x)的最大值为f(1)=ln(a+1)+1-a,
要使不等式f(x)≤m在上恒成立,
须ln(a+1)+1-a≤m,
记g(a)=ln(a+1)+1-a,因为,
所以g(a)在[1,2]上递减,g(a)的最大值为g(1)=ln2,所以m≥ln2.
故m的取值范围为[ln2,+∞).
解析
解:(Ⅰ)
因为是函数f(x)的一个极值点,所以
,得a2-a-2=0.
因为a>0,所以a=2.
(Ⅱ)因为f(x)的定义域是,
.
(1)当时,列表
f(x)在,
是增函数;
f(x)在是减函数.
(2)当时,34.gif,f(x)在
是增函数.
(3)当时,列表
f(x)在,(0,+∞)是增函数;
f(x)在是减函数.
(Ⅲ)当时,
,
由(Ⅱ)可知f(x)在上是增函数.
当时,也有f(x)在
上是增函数,
所以对于对于任意的a∈[1,2],f(x)的最大值为f(1)=ln(a+1)+1-a,
要使不等式f(x)≤m在上恒成立,
须ln(a+1)+1-a≤m,
记g(a)=ln(a+1)+1-a,因为,
所以g(a)在[1,2]上递减,g(a)的最大值为g(1)=ln2,所以m≥ln2.
故m的取值范围为[ln2,+∞).
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