- 函数的极值与导数的关系
- 共7619题
若函数f(x)=x3+ax2+3x-9在x=-1时取得极值,则a等于( )
正确答案
解析
解:∵f′(x)=3x2+2ax+3,f(x)在x=-1时取得极值,
∴f′(-1)=6-2a=0
∴a=3.
故选:C.
已知函数g(x)=x2-(2a+1)x+alnx
(Ⅰ)当a=1时,求函数g(x)的极值;
(Ⅱ)求函数g(x)在区间[1,e]上的最小值;
(Ⅲ)在(Ⅰ)的条件下,设f(x)=g(x)+4x-x2-2lnx,证明:(n≥2).
参考数据:ln2≈0.6931.
正确答案
解:(Ⅰ)∵a=1,可得g(x)=x2-3x+lnx,(x>0)
∴g′(x)=2x-3+=
=
,
令g′(x)=0,x1=,x2=1,
g′(x)>0,即x>1或x<,g(x)为增函数,
g′(x)<0,即<x<1,g(x)为减函数,
g(x)在x=出取极大值,g(x)极大值=g(
)=-
-ln2,
g(x)在x=1出取极小值,g(x)极小值=g(1)=-2,
(Ⅱ)g′(x)=2x-(2a+1)+=
=
当a≤1时,x∈[1,e],g′(x)≥0,g(x)单调递增,g(x)min=g(1)=-2a,
当1<a<e时,x∈[1,a]时,g′(x)<0,g(x)单调递减,x∈[a,e]时,g′(x)>0,g(x)单调递增,
∴g(x)min=g(a)=-a2-a+alna,
当a≥e时,x∈[1,e],g′(x)<0,g(x)单调递减,
g(x)min=g(e)=e2-(2a+1)e+a,
∴g(x)的最小值为:g(a)=
( III)依题意可得,f(x)=g(x)+4x-x2-lnx=x-lnx(x>0)
∴k-f(k)=lnk,令h(x)=lnx-(x2-1),∵x∈[2,+∞)时,h′(0)=
<0,
∴h(x)≤h(2)=ln2-<0,即lnx<
(x2-1),∴
>
=2(
-
)
∴=
=
+
+…+
>2(1-
+
-
+…+
-
+
-
)=2(1+
-
-
)=
,(n≥2);
解析
解:(Ⅰ)∵a=1,可得g(x)=x2-3x+lnx,(x>0)
∴g′(x)=2x-3+=
=
,
令g′(x)=0,x1=,x2=1,
g′(x)>0,即x>1或x<,g(x)为增函数,
g′(x)<0,即<x<1,g(x)为减函数,
g(x)在x=出取极大值,g(x)极大值=g(
)=-
-ln2,
g(x)在x=1出取极小值,g(x)极小值=g(1)=-2,
(Ⅱ)g′(x)=2x-(2a+1)+=
=
当a≤1时,x∈[1,e],g′(x)≥0,g(x)单调递增,g(x)min=g(1)=-2a,
当1<a<e时,x∈[1,a]时,g′(x)<0,g(x)单调递减,x∈[a,e]时,g′(x)>0,g(x)单调递增,
∴g(x)min=g(a)=-a2-a+alna,
当a≥e时,x∈[1,e],g′(x)<0,g(x)单调递减,
g(x)min=g(e)=e2-(2a+1)e+a,
∴g(x)的最小值为:g(a)=
( III)依题意可得,f(x)=g(x)+4x-x2-lnx=x-lnx(x>0)
∴k-f(k)=lnk,令h(x)=lnx-(x2-1),∵x∈[2,+∞)时,h′(0)=
<0,
∴h(x)≤h(2)=ln2-<0,即lnx<
(x2-1),∴
>
=2(
-
)
∴=
=
+
+…+
>2(1-
+
-
+…+
-
+
-
)=2(1+
-
-
)=
,(n≥2);
三次函数f(x),当x=1时有极大值4;当x=3时有极小值0,且函数图象过原点,则f(x)=______.
正确答案
x3-6x2+9x
解析
解:设三次函数为f(x)=ax3+bx2+cx+d,
f′(x)=3ax2+2bx+c(a≠0),
∵x=1时有极大值4,当x=3时有极小值0
∴f′(1)=3a+2b+c=0 ①
f′(3)=27a+6b+c=0 ②
f(1)=a+b+c+d=4 ③
又函数图象过原点,所以d=0 ④
①②③④联立得 a=1,b=-6,c=9
故函数f(x)=x3-6x2+9x
故答案为:x3-6x2+9x.
已知函数f(x)=x-ln(x+a)在x=1处取得极值.
(1)求实数a的值;
(2)若关于x的方程f(x)+2x=x2+b在[,2]上恰有两个不相等的实数根,求实数b的取值范围;
(3)证明:
(参考数据:ln2≈0.6931)
正确答案
解:(1)f‘(x)=1-,由题意,得f'(1)=0⇒a=0…(2分)
(2)由(1)知f(x)=x-lnx
∴f(x)+2x=x2+b x-lnx+2x=x2+b x2-3x+lnx+b=0
设g(x)=x2-3x+lnx+b(x>0)
则g'(x)=2x-3+=
…(4分)
当x变化时,g'(x),g(x)的变化情况如下表
当x=1时,g(x)最小值=g(1)=b-2,g()=b--ln2,g(2)=b-2+ln2
∵方程f(x)+2x=x2+b在[,2]上恰有两个不相等的实数根
由⇒
⇒+ln2≤b≤2 (8分)
(3)∵k-f(k)=lnk
∴
⌠(n∈N,n≥2)
设Φ(x)=lnx-(x2-1)
则Φ'(x)=-=
当x≥2时,Φ'(x)<0⇒函数Φ(x)在[2,+∞)上是减函数,
∴Φ(x)≤Φ(2)=ln2-<0⇒lnx<(x2-1)
∴当x≥2时,
∴>2[(1-)+(-)+(-)+(-)+…()]
=2(1+-)
=.
∴原不等式成立.(12分)
解析
解:(1)f‘(x)=1-,由题意,得f'(1)=0⇒a=0…(2分)
(2)由(1)知f(x)=x-lnx
∴f(x)+2x=x2+b x-lnx+2x=x2+b x2-3x+lnx+b=0
设g(x)=x2-3x+lnx+b(x>0)
则g'(x)=2x-3+=
…(4分)
当x变化时,g'(x),g(x)的变化情况如下表
当x=1时,g(x)最小值=g(1)=b-2,g()=b--ln2,g(2)=b-2+ln2
∵方程f(x)+2x=x2+b在[,2]上恰有两个不相等的实数根
由⇒
⇒+ln2≤b≤2 (8分)
(3)∵k-f(k)=lnk
∴
⌠(n∈N,n≥2)
设Φ(x)=lnx-(x2-1)
则Φ'(x)=-=
当x≥2时,Φ'(x)<0⇒函数Φ(x)在[2,+∞)上是减函数,
∴Φ(x)≤Φ(2)=ln2-<0⇒lnx<(x2-1)
∴当x≥2时,
∴>2[(1-)+(-)+(-)+(-)+…()]
=2(1+-)
=.
∴原不等式成立.(12分)
已知函数f(x)=x2-2lnx,h(x)=x2-x+a.
(1)其求函数f(x)的极值;
(2)设函数k(x)=f(x)-g(x),若函数k(x)在[1,3]上恰有两个不同零点求实数a的取值范围.
正确答案
解:(Ⅰ)∵f′(x)=2x-,令f′(x)=0,∵x>0,∴x=1,
所以f(x)的极小值为1,无极大值.
(Ⅱ)∵
又∵k(x)=f(x)-g(x)=-2lnx+x-a,
∴k′(x)=-+1,
若k′(x)=0,则x=2
当x∈[1,2)时,f′(x)<0;
当x∈(2,3]时,f′(x)>0.
故k(x)在x∈[1,2)上递减,在x∈(2,3]上递增.(10分)
∴,∴
,∴2-2ln2<a≤3-2ln3.
所以实数a的取值范围是:(2-2ln2,3-2ln3](15分)
解析
解:(Ⅰ)∵f′(x)=2x-,令f′(x)=0,∵x>0,∴x=1,
所以f(x)的极小值为1,无极大值.
(Ⅱ)∵
又∵k(x)=f(x)-g(x)=-2lnx+x-a,
∴k′(x)=-+1,
若k′(x)=0,则x=2
当x∈[1,2)时,f′(x)<0;
当x∈(2,3]时,f′(x)>0.
故k(x)在x∈[1,2)上递减,在x∈(2,3]上递增.(10分)
∴,∴
,∴2-2ln2<a≤3-2ln3.
所以实数a的取值范围是:(2-2ln2,3-2ln3](15分)
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