- 函数的极值与导数的关系
- 共7619题
已知函数 f(x)=ax-lnx,g(x)=eax+2x,其中 a∈R.
(Ⅰ)当 a=2 时,求函数 f(x) 的极值;
(Ⅱ)若存在区间 D⊆(0,+∞),使得 f(x)与g(x)在区间D上具有相同的单调性,求a的取值范围.
正确答案
解:(Ⅰ)当a=2时,f′(x)=2-,
故当x∈(0,)时,f(x)单调递减;当x∈(
,+∞)时,f(x)单调递增;
所以,f(x)在x=处取得极小值f(
)=1+ln2,无极大值; …(5分)
(Ⅱ)f′(x)=a-,g′(x)=aeax+2,
当a>0时,g′(x)>0,即g(x)在R上单调递增,而f(x)在(,+∞)上单调递增,
故必存在D⊆(0,+∞),使得f(x)与g(x)在D上单调递增;
当a=0时,f′(x)=-<0,故f(x)在(0,+∞)上单调递减,而g(x)在(0,+∞)上单调递增,
故不存在满足条件的区间D;
当a<0时,f′(x)=a-<0,即f(x)在(0,+∞)上单调递减,而g(x)在(-∞,
)上单调递减,(
,+∞)上单调递增,若存在存在D⊆(0,+∞),使得f(x)与g(x)在D上上单调性相同,
则有>0,解得a<-2;
综上,a>0或a<-2.…(12分)
解析
解:(Ⅰ)当a=2时,f′(x)=2-,
故当x∈(0,)时,f(x)单调递减;当x∈(
,+∞)时,f(x)单调递增;
所以,f(x)在x=处取得极小值f(
)=1+ln2,无极大值; …(5分)
(Ⅱ)f′(x)=a-,g′(x)=aeax+2,
当a>0时,g′(x)>0,即g(x)在R上单调递增,而f(x)在(,+∞)上单调递增,
故必存在D⊆(0,+∞),使得f(x)与g(x)在D上单调递增;
当a=0时,f′(x)=-<0,故f(x)在(0,+∞)上单调递减,而g(x)在(0,+∞)上单调递增,
故不存在满足条件的区间D;
当a<0时,f′(x)=a-<0,即f(x)在(0,+∞)上单调递减,而g(x)在(-∞,
)上单调递减,(
,+∞)上单调递增,若存在存在D⊆(0,+∞),使得f(x)与g(x)在D上上单调性相同,
则有>0,解得a<-2;
综上,a>0或a<-2.…(12分)
已知函数,g(x)=clnx+b,且
是函数f(x)的极值点.
(1)求实数a的值;
(2)若方程f(x)-m=0有两个不相等的实数根,求实数m的取值范围;
(3)若直线l是函数f(x)的图象在点(2,f(2))处的切线,且直线l与函数g(x)的图象相切于点P(x0,y0),x0∈[e-1,e],求实数b的取值范围的集合.
正确答案
解:(1)x>0时,f(x)=(x2-2ax)ex,
∴f‘(x)=(2x-2a)ex+(x2-2ax)ex=[x2+2(1-a)x-2a]ex,
由已知,∴
,
∴
得a=1,所以x>0时,f(x)=(x2-2x)ex,
∴f'(x)=(2x-2)ex+(x2-2x)ex=(x2-2)ex.(3分)
令f'(x)=0得 舍去).
当x>0时,
当 时,f(x)单调递减,
当 f(x)单调递增,
∴x>0时,
要使函数ϕ(x)=f(x)-m有两个零点,即方程f(x)-m=0有两不相等的实数根,
也即函数y=f(x)的图象与直线y=m有两个不同的交点.
①当b>0时,m=0或 ;
②当b=0时,;
③当b<0时,.(6分)
(3)假设存在,x>0时,f(x)=(x2-2x)ex,f'(x)=(x2-2)ex,∴f(2)=0,f'(2)=2e2.
函数f(x)的图象在点(2,f(2))处的切线l的方程为:y=2e2(x-2),
因直线l与函数g(x)的图象相切于点P(x0,y0),x0∈[e-1,e],∴y0=clnx0+b.,
所以切线l的斜率为 ,
所以切线l的方程为:即l的方程为:
,
得 .
得b=2e2(x0-x0lnx0-2)其中x0∈[e-1,e](10分)
记h(x0)=2e2(x0-x0lnx0-2)其中x0∈[e-1,e],h'(x0)=-2e2lnx0,
令h'(x0)=0,得x0=1.
又h(e)=-4e2,h(e-1)=4e-4e2>-4e2.∵x0∈[e-1,e],∴h(x0)∈[-4e2,-2e2],
所以实数b的取值范围为:b|-4e2≤b≤-2e2.(14分)
解析
解:(1)x>0时,f(x)=(x2-2ax)ex,
∴f‘(x)=(2x-2a)ex+(x2-2ax)ex=[x2+2(1-a)x-2a]ex,
由已知,∴
,
∴
得a=1,所以x>0时,f(x)=(x2-2x)ex,
∴f'(x)=(2x-2)ex+(x2-2x)ex=(x2-2)ex.(3分)
令f'(x)=0得 舍去).
当x>0时,
当 时,f(x)单调递减,
当 f(x)单调递增,
∴x>0时,
要使函数ϕ(x)=f(x)-m有两个零点,即方程f(x)-m=0有两不相等的实数根,
也即函数y=f(x)的图象与直线y=m有两个不同的交点.
①当b>0时,m=0或 ;
②当b=0时,;
③当b<0时,.(6分)
(3)假设存在,x>0时,f(x)=(x2-2x)ex,f'(x)=(x2-2)ex,∴f(2)=0,f'(2)=2e2.
函数f(x)的图象在点(2,f(2))处的切线l的方程为:y=2e2(x-2),
因直线l与函数g(x)的图象相切于点P(x0,y0),x0∈[e-1,e],∴y0=clnx0+b.,
所以切线l的斜率为 ,
所以切线l的方程为:即l的方程为:
,
得 .
得b=2e2(x0-x0lnx0-2)其中x0∈[e-1,e](10分)
记h(x0)=2e2(x0-x0lnx0-2)其中x0∈[e-1,e],h'(x0)=-2e2lnx0,
令h'(x0)=0,得x0=1.
又h(e)=-4e2,h(e-1)=4e-4e2>-4e2.∵x0∈[e-1,e],∴h(x0)∈[-4e2,-2e2],
所以实数b的取值范围为:b|-4e2≤b≤-2e2.(14分)
设a∈R,若函数y=eax+3x,x∈R有大于零的极值点,则( )
正确答案
解析
解:设f(x)=eax+3x,则f′(x)=3+aeax,
∵函数在x∈R上有大于零的极值点,
∴f′(x)=3+aeax=0有正根,
①当a≥0时,f′(x)=3+aeax>0,
∴f′(x)=3+aeax=0无实数根,
∴函数y=eax+3x,x∈R无极值点;
②当a<0时,由f′(x)=3+aeax=0,解得x=ln(-
),
当x>ln(-
)时,f′(x)>0,当x<
ln(-
)时,f′(x)<0,
∴x=ln(-
)为函数的极值点,
∴ln(-
)>0,解得a<-3,
∴实数a的取值范围是a<-3.
故选:C.
设x=a和x=b是函数f(x)=lnx+x2-(m+2)x的两个极值点,其中a<b,m∈R.
(1)求f(a)+f(b)的取值范围;
(2)若m≥+
-2(e为自然对数的底数),求f(b)-f(a)的最大值.
正确答案
解:(1)函数f(x)的定义域为(0,+∞),f′(x)==
,
依题意,方程x2-(m+2)x+1=0有两个不等的正根a、b(其中a<b),
故,∴m>0,
又a+b=m+2,ab=1,
∴f(a)+f(b)=lnab+-(m+2)(a+b)
=-(m+2)(a+b)=-
,
∵m>0,∴-(m+2)2-1<-3,
故f(a)+f(b)的取值范围是(-∞,-3);
(2)当m≥+
-2时,(m+2)2≥e+
+2,
设t=(t>1),则(m+2)2=(a+b)2=
=t+
≥e+
+2,
∴t+≥e+
⇒(t-e)(1-
)≥0,∴t≥e,
∴f(b)-f(a)=ln+
(b2-a2)-(m+2)(b-a)
=ln+
(b2-a2)-(b+a)(b-a)=ln
-
(b2-a2)
=ln-
(
)=ln
-
(
-
)=lnt-
(t-
),
构造函数g(t)=lnt-(t-
),其中t≥e,
由g′(t)=-
(1+
)=-
<0
∴g(t)在[e,+∞)上单调递减,g(t)≤g(e)=1-+
,
故f(b)-f(a)的最大值为1-+
.
解析
解:(1)函数f(x)的定义域为(0,+∞),f′(x)==
,
依题意,方程x2-(m+2)x+1=0有两个不等的正根a、b(其中a<b),
故,∴m>0,
又a+b=m+2,ab=1,
∴f(a)+f(b)=lnab+-(m+2)(a+b)
=-(m+2)(a+b)=-
,
∵m>0,∴-(m+2)2-1<-3,
故f(a)+f(b)的取值范围是(-∞,-3);
(2)当m≥+
-2时,(m+2)2≥e+
+2,
设t=(t>1),则(m+2)2=(a+b)2=
=t+
≥e+
+2,
∴t+≥e+
⇒(t-e)(1-
)≥0,∴t≥e,
∴f(b)-f(a)=ln+
(b2-a2)-(m+2)(b-a)
=ln+
(b2-a2)-(b+a)(b-a)=ln
-
(b2-a2)
=ln-
(
)=ln
-
(
-
)=lnt-
(t-
),
构造函数g(t)=lnt-(t-
),其中t≥e,
由g′(t)=-
(1+
)=-
<0
∴g(t)在[e,+∞)上单调递减,g(t)≤g(e)=1-+
,
故f(b)-f(a)的最大值为1-+
.
设函数f(x)=lnx+x2+ax
(1)若x=时,f(x)取得极值,求a的值;
(2)若f(x)在其定义域内为增函数,求a的取值范围.
正确答案
解:,
(1)因为 时,f(x)取得极值,所以
,
即2+1+a=0,故a=-3.
(2)f(x)的定义域为(0,+∞).
方程2x2+ax+1=0的判别式△=a2-8,
①当△≤0,即 时,2x2+ax+1≥0,f‘(x)≥0在(0,+∞)内恒成立,此时f(x)为增函数.
②当△>0,即 或
时,
要使f(x)在定义域(0,+∞)内为增函数,
只需在(0,+∞)内有2x2+ax+1≥0即可,
设h(x)=2x2+ax+1,
由 得a>0,所以
.
由①②可知,若f(x)在其定义域内为增函数,a的取值范围是 .
解析
解:,
(1)因为 时,f(x)取得极值,所以
,
即2+1+a=0,故a=-3.
(2)f(x)的定义域为(0,+∞).
方程2x2+ax+1=0的判别式△=a2-8,
①当△≤0,即 时,2x2+ax+1≥0,f‘(x)≥0在(0,+∞)内恒成立,此时f(x)为增函数.
②当△>0,即 或
时,
要使f(x)在定义域(0,+∞)内为增函数,
只需在(0,+∞)内有2x2+ax+1≥0即可,
设h(x)=2x2+ax+1,
由 得a>0,所以
.
由①②可知,若f(x)在其定义域内为增函数,a的取值范围是 .
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