- 函数的极值与导数的关系
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已知函数f(x)=2x3+ax2+bx+3在x=-1和x=2处取得极值.
(1)求f(x)的表达式和极值.
(2)若f(x)在区间[m,m+4]上是单调增函数,试求m的取值范围.
正确答案
解:(1)∵函数f(x)=2x3+ax2+bx+3在x=-1和x=2处取得极值,
∴f′(x)=6x2+2ax+b=0的两根为-1和2,
由根与系数关系得:,解得
.
∴f(x)=2x3-3x2-12x+3.
∴f′(x)=6x2-6x-12=6(x+1)(x-2).
令f′(x)>0,得x<-1或x>2;
令f′(x)<0,得-1<x<2.
∴f(x)在(-∞,-1],[2,+∞)上为增函数,在(-1,2)上为减函数.
∴f(x)极大值=f(-1)=10,f(x)极小值=f(2)=-17;
(2)由(1)知,f(x)在(-∞,-1],[2,+∞)上为增函数,
∴要使f(x)在区间[m,m+4]上是单调增函数,
则m+4≤-1或m≥2.
∴m≤-5或m≥2.
即m的取值范围是(-∞,-5]∪[2,+∞).
解析
解:(1)∵函数f(x)=2x3+ax2+bx+3在x=-1和x=2处取得极值,
∴f′(x)=6x2+2ax+b=0的两根为-1和2,
由根与系数关系得:,解得
.
∴f(x)=2x3-3x2-12x+3.
∴f′(x)=6x2-6x-12=6(x+1)(x-2).
令f′(x)>0,得x<-1或x>2;
令f′(x)<0,得-1<x<2.
∴f(x)在(-∞,-1],[2,+∞)上为增函数,在(-1,2)上为减函数.
∴f(x)极大值=f(-1)=10,f(x)极小值=f(2)=-17;
(2)由(1)知,f(x)在(-∞,-1],[2,+∞)上为增函数,
∴要使f(x)在区间[m,m+4]上是单调增函数,
则m+4≤-1或m≥2.
∴m≤-5或m≥2.
即m的取值范围是(-∞,-5]∪[2,+∞).
若函数f(x)的定义域为(a,b),导函数f′(x)在(a,b)内的图象如图所示,则函数y=f(x)在(a,b)内有极大值点的个数为( )
正确答案
解析
解:因为极大值点两侧函数的单调性是先增后减,对应导函数值是先正后负,
由图得:导函数值先证后负的点有3个.
所以函数f(x)在区间(a,b)内极大值点的个数是3.
故选B.
已知函数f(x)=ex-lnx,
(Ⅰ)求函数f(x)的单调区间;
(Ⅱ)在区间内存在x0,使不等式f(x)<x+m成立,求m的取值范围.
正确答案
解:(Ⅰ)函数f(x)的定义域为(0,+∞),
当f′(x)>0,即时,f(x)为单调递增函数;
当f′(x)<0,即时,f(x)为单调递减函数;
所以,f(x)的单调递增区间是,f(x)的单调递减区间是
(Ⅱ)由不等式f(x)<x+m,得f(x)-x<m,令F(x)=f(x)-x,则F(x)=(e-1)x-lnx
由题意可转化为:在区间内,F(x)min<m,
,令F′(x)=0,得
由表可知:F(x)的极小值是且唯一,
所以F(x)min=1+ln(e-1).因此,所求m的取值范围是(1+ln(e-1),+∞).
解析
解:(Ⅰ)函数f(x)的定义域为(0,+∞),
当f′(x)>0,即时,f(x)为单调递增函数;
当f′(x)<0,即时,f(x)为单调递减函数;
所以,f(x)的单调递增区间是,f(x)的单调递减区间是
(Ⅱ)由不等式f(x)<x+m,得f(x)-x<m,令F(x)=f(x)-x,则F(x)=(e-1)x-lnx
由题意可转化为:在区间内,F(x)min<m,
,令F′(x)=0,得
由表可知:F(x)的极小值是且唯一,
所以F(x)min=1+ln(e-1).因此,所求m的取值范围是(1+ln(e-1),+∞).
若函数f(x)=ax3-ax2+(a-2)x(a≠0)在R上无极值,则实数a的取值范围为______.
正确答案
a≥3或a<0
解析
解:∵f(x)=ax3-ax2+(a-2)x
∴f′(x)=3ax2-2ax+(a-2)
∵a≠0,
①a>0时,则△=4a2-12a(a-2)≤0,
即a≥3时,f′(x)≥0恒成立,f(x)在R上为增函数,满足条件
②a<0时,则△=4a2-12a(a-2)≤0,
解得a<0时,f′(x)<0恒成立,f(x)在R上为减函数,满足条件
综上,函数f(x)=ax3-ax2+(a-2)x不存在极值点的充要条件是:a≥3,或a<0
故答案为:a≥3,或a<0.
若函数f(x)=ax3+bx2-12x的极值点为-1和2.
(Ⅰ)求a,b的值;
(Ⅱ)求f(x)的单调区间.
正确答案
解:(Ⅰ)∵f‘(x)=3ax2+2bx-12(3分)
由题意有,f'(-1)=0,f'(2)=0(6分)
∴,解得
(8分)
(Ⅱ)当x∈(-∞,-1)时,f'(x)>0,f(x)单调递增;(10分)
当x∈(-1,2)时,f'(x)<0,f(x)单调递减;(12分)
当x∈(2,+∞)时,f'(x)>0,f(x)单调递增.(14分)
∴f(x)的单调递增区间为(-∞,-1)和(2,+∞);单调递减区间为(-1,2)(15分)
解析
解:(Ⅰ)∵f‘(x)=3ax2+2bx-12(3分)
由题意有,f'(-1)=0,f'(2)=0(6分)
∴,解得
(8分)
(Ⅱ)当x∈(-∞,-1)时,f'(x)>0,f(x)单调递增;(10分)
当x∈(-1,2)时,f'(x)<0,f(x)单调递减;(12分)
当x∈(2,+∞)时,f'(x)>0,f(x)单调递增.(14分)
∴f(x)的单调递增区间为(-∞,-1)和(2,+∞);单调递减区间为(-1,2)(15分)
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