- 函数的极值与导数的关系
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已知f(x)=x3-px2-qx和图象与x轴切于(1,0),则f(x)的极值情况是( )
正确答案
解析
解:由函数f(x)=x3-px2-qx的图象与x轴切于点(1,0)得:
p+q=1,p2+4q=0.解出p=2,q=-1
则函数f(x)=x3-2x2+x
则f′(x)=3x2-4x+1令其=0得到:x=1或x=.
当x≥1或x≤时,函数单调递增;当
<x<1时,函数单调递减
∴极大值为,极小值为f(1).
故选:A.
已知函数f(x)=lnx.
(1)求函数g(x)=f(x)-x的最大值;
(2)若∀x>0,不等式f(x)≤ax≤x2+1恒成立,求实数a的取值范围.
正确答案
解:(1)g(x)=f(x)-x=lnx-x(x>0),则g′(x)=-1=
.
当x∈(0,1)时,g′(x)>0,则g(x)在(0,1)上单调递增;
当x∈(1,+∞)时,g′(x)<0,则g(x)在(1,+∞)上单调递减,
所以,g(x)在x=1处取得最大值,且最大值为-1. …(3分)
(2)由条件得在x>0上恒成立.
设h(x)=,则h′(x)=
.
当x∈(0,e)时,h′(x)>0;当x∈(e,+∞)时,h′(x)<0,
所以,h(x)≤.
要使f(x)≤ax恒成立,必须a≥.
另一方面,当x>0时,x+≥2,要使ax≤x2+1恒成立,
必须a≤2.
所以,满足条件的a的取值范围是[,2]. …(7分)
解析
解:(1)g(x)=f(x)-x=lnx-x(x>0),则g′(x)=-1=
.
当x∈(0,1)时,g′(x)>0,则g(x)在(0,1)上单调递增;
当x∈(1,+∞)时,g′(x)<0,则g(x)在(1,+∞)上单调递减,
所以,g(x)在x=1处取得最大值,且最大值为-1. …(3分)
(2)由条件得在x>0上恒成立.
设h(x)=,则h′(x)=
.
当x∈(0,e)时,h′(x)>0;当x∈(e,+∞)时,h′(x)<0,
所以,h(x)≤.
要使f(x)≤ax恒成立,必须a≥.
另一方面,当x>0时,x+≥2,要使ax≤x2+1恒成立,
必须a≤2.
所以,满足条件的a的取值范围是[,2]. …(7分)
已知函数f(x)=lnx-px+1(p∈R).
(1)p=1时,求曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程;
(2)求函数f(x)的极值;
(3)若对任意的x>0,恒有f(x)≤p2x2,求实数p的取值范围.
正确答案
解:(1)p=1,f‘(1)=1-1=0,f(1)=0-1+1=0,∴曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程为:y=0(2分)
(2)
当p≤0时,f'(x)>0,f(x)在(0,+∞)上递增,函数f(x)无极值; (4分)
当p>0时,上f'(x)>0,f(x)单调递增;
上f'(x)<0,f(x)单调递减
∴f(x)的极大值为,f(x)无极小值 (6分)
(3)记g(x)=f(x)-p2x2=lnx-px+1-p2x2(x>0)
∴(7分)
当p=0时,g(x)=lnx+1,g(e)>0不符合条件 (8分)
当p>0时,px+1>0,上g'(x)>0,g(x)单调递增;
上g'(x)<0,g(x)单调递减
∴g(x)的最大值为,∴
(10分)
当p<0时,2px-1<0,上g'(x)>0,g(x)单调递增;
上g'(x)<0,g(x)单调递减
∴g(x)的最大值为,∴p≤-e
故p的取值范围是(12分)
解析
解:(1)p=1,f‘(1)=1-1=0,f(1)=0-1+1=0,∴曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程为:y=0(2分)
(2)
当p≤0时,f'(x)>0,f(x)在(0,+∞)上递增,函数f(x)无极值; (4分)
当p>0时,上f'(x)>0,f(x)单调递增;
上f'(x)<0,f(x)单调递减
∴f(x)的极大值为,f(x)无极小值 (6分)
(3)记g(x)=f(x)-p2x2=lnx-px+1-p2x2(x>0)
∴(7分)
当p=0时,g(x)=lnx+1,g(e)>0不符合条件 (8分)
当p>0时,px+1>0,上g'(x)>0,g(x)单调递增;
上g'(x)<0,g(x)单调递减
∴g(x)的最大值为,∴
(10分)
当p<0时,2px-1<0,上g'(x)>0,g(x)单调递增;
上g'(x)<0,g(x)单调递减
∴g(x)的最大值为,∴p≤-e
故p的取值范围是(12分)
设f(x)=alnx+bx-b,g(x)=,其中a,b∈R.
(Ⅰ)求g(x)的极大值;
(Ⅱ)设b=1,a>0,若|f(x2)-f(x1)|<||对任意的x1,x2∈[3,4](x1≠x2)恒成立,求a的最大值;
(Ⅲ)设a=-2,若对任意给定的x0∈(0,e],在区间(0,e]上总存在s,t(s≠t),使f(s)=f(t)=g(x0)成立,求b的取值范围.
正确答案
解:(Ⅰ)g′(x)==
,
当x>1时,g′(x)<0,g(x)在(1,+∞)递增;当x<1时,g′(x)>0,g(x)在(-∞,1)递减.
则有g(x)的极大值为g(1)=1;
(Ⅱ)当b=1,a>0时,f(x)=alnx+x-1,x>0,
f′(x)=+1=
>0在[3,4]恒成立,f(x)在[3,4]递增;
由h(x)==
,h′(x)=
>0在[3,4]恒成立,h(x)在[3,4]递增.
设x1<x2,原不等式等价为f(x2)-f(x1)<h(x2)-h(x1),
即f(x2)-h(x2)<f(x1)-h(x1),F(x)=f(x)-h(x),F(x)在[3,4]递减,
又F(x)=alnx+x-1-,F′(x)=
+1-
≤0在[3,4]恒成立,
故h(x)在[3,4]递增,a≤•
-x,
令G(x)=•
-x,3≤x≤4,
G′(x)=•
-1=ex-1(
-
+1)-1
=ex-1[(-
)2+
]-1>
e2-1>0,G(x)在[3,4]递增,
即有a≤e2-3,即amax=
e2-3;
(Ⅲ)g′(x)=e1-x-xe1-x=(1-x)e1-x,
当x∈(0,1)时,g′(x)>0,函数g(x)单调递增;
当x∈(1,e]时,g′(x)<0,函数g(x)单调递减.
又因为g(0)=0,g(1)=1,g(e)=e2-e>0,
所以,函数g(x)在(0,e]上的值域为(0,1].
由题意,当f(x)取(0,1]的每一个值时,
在区间(0,e]上存在t1,t2(t1≠t2)与该值对应.
a=-2时,f(x)=b(x-1)-2lnx,f′(x)=b-=
,
当b=0时,f′(x)=-<0,f(x)单调递减,不合题意,
当b≠0时,x=时,f′(x)=0,
由题意,f(x)在区间(0,e]上不单调,所以,0<<e,
当x∈(0,]时,f‘(x)<0,当(
,+∞)时,f'(x)>0
所以,当x∈(0,e]时,f(x)min=f()=2-a-2ln
,
由题意,只需满足以下三个条件:①f(x)min=f()=2-b-2ln
<0,
②f(e)=b(e-1)-2≥1,③∃x0∈(0,)使f(x0)>1.
∵f( )≤f(1)=0,所以①成立.由②f(x)=b(x-1)-2lnx→+∞,所以③满足,
所以当b满足即b≥
时,符合题意,
故b的取值范围为[,+∞).
解析
解:(Ⅰ)g′(x)==
,
当x>1时,g′(x)<0,g(x)在(1,+∞)递增;当x<1时,g′(x)>0,g(x)在(-∞,1)递减.
则有g(x)的极大值为g(1)=1;
(Ⅱ)当b=1,a>0时,f(x)=alnx+x-1,x>0,
f′(x)=+1=
>0在[3,4]恒成立,f(x)在[3,4]递增;
由h(x)==
,h′(x)=
>0在[3,4]恒成立,h(x)在[3,4]递增.
设x1<x2,原不等式等价为f(x2)-f(x1)<h(x2)-h(x1),
即f(x2)-h(x2)<f(x1)-h(x1),F(x)=f(x)-h(x),F(x)在[3,4]递减,
又F(x)=alnx+x-1-,F′(x)=
+1-
≤0在[3,4]恒成立,
故h(x)在[3,4]递增,a≤•
-x,
令G(x)=•
-x,3≤x≤4,
G′(x)=•
-1=ex-1(
-
+1)-1
=ex-1[(-
)2+
]-1>
e2-1>0,G(x)在[3,4]递增,
即有a≤e2-3,即amax=
e2-3;
(Ⅲ)g′(x)=e1-x-xe1-x=(1-x)e1-x,
当x∈(0,1)时,g′(x)>0,函数g(x)单调递增;
当x∈(1,e]时,g′(x)<0,函数g(x)单调递减.
又因为g(0)=0,g(1)=1,g(e)=e2-e>0,
所以,函数g(x)在(0,e]上的值域为(0,1].
由题意,当f(x)取(0,1]的每一个值时,
在区间(0,e]上存在t1,t2(t1≠t2)与该值对应.
a=-2时,f(x)=b(x-1)-2lnx,f′(x)=b-=
,
当b=0时,f′(x)=-<0,f(x)单调递减,不合题意,
当b≠0时,x=时,f′(x)=0,
由题意,f(x)在区间(0,e]上不单调,所以,0<<e,
当x∈(0,]时,f‘(x)<0,当(
,+∞)时,f'(x)>0
所以,当x∈(0,e]时,f(x)min=f()=2-a-2ln
,
由题意,只需满足以下三个条件:①f(x)min=f()=2-b-2ln
<0,
②f(e)=b(e-1)-2≥1,③∃x0∈(0,)使f(x0)>1.
∵f( )≤f(1)=0,所以①成立.由②f(x)=b(x-1)-2lnx→+∞,所以③满足,
所以当b满足即b≥
时,符合题意,
故b的取值范围为[,+∞).
对于函数f(x)=x3+ax2-x+1,有下列说法:
①该函数必有两个极值点;
②该函数的极大值必大于1;
③该函数的极小值必小于1;
④该函数必有三个不同的零点
其中正确结论的序号为______.(写出所有正确结论序号)
正确答案
①②③
解析
解:①函数的导数为f‘(x)=3x2+2ax-1.对应的判别式△=4a2+12>0,
说明导数方程f'(x)=0有两个不同的根,即函数必有两个极值点.所以①正确.
②因为方程f'(x)=0的两根之和为,所以两个根一个为x1<0,一个为x2>0,且在x1处取得极大值,x2处取得极小值.
在又f(0)=1,所以该函数的极大值必大于1,函数的极小值必小于1,即②③正确.
④因为极小值不确定,所以当极小值小于0时,函数有三个不同的零点,当极小值等于0时,函数有两个不同的零点,当极小值大于0时,函数只有一个零点,所以④不正确.
所以正确的是①②③.
故答案为:①②③.
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