- 函数的极值与导数的关系
- 共7619题
已知a∈R,函数f(x)=x2(x-a).
(1)若函数f(x)在区间内是减函数,求实数a的取值范围;
(2)求函数f(x)在区间[1,2]上的最小值h(a);
(3)对(2)中的h(a),若关于a的方程有两个不相等的实数解,求实数m的取值范围.
正确答案
(1)解:∵f(x)=x3-ax2,∴f′(x)=3x2-2ax.
∵函数f(x)在区间内是减函数,
∴f′(x)=3x2-2ax≤0在上恒成立.
即在
上恒成立,
∵,∴a≥1.
故实数a的取值范围为[1,+∞);
(2)解:∵,
令f′(x)=0得.
①若a≤0,则当1≤x≤2时,f′(x)>0,
所以f(x)在区间[1,2]上是增函数,
所以h(a)=f(1)=1-a.
②若,即
,
则当1≤x≤2时,f′(x)>0,
所以f(x)在区间[1,2]上是增函数,
所以h(a)=f(1)=1-a.
③若,即
,
则当时,f′(x)<0;
当时,f′(x)>0.
所以f(x)在区间上是减函数,
在区间上是增函数.
所以
④若a≥3,即,则当1<x<2时,
f′(x)<0,所以f(x)在区间[1,2]上是减函数.
所以h(a)=f(2)=8-4a.
综上所述,函数f(x)在区间[1,2]的最小值;
(3)解:由题意有两个不相等的实数解,
即(2)中函数h(a)的图象与直线有两个
不同的交点.
而直线恒过定点
,
由如图知实数m的取值范围是(-4,-1).
解析
(1)解:∵f(x)=x3-ax2,∴f′(x)=3x2-2ax.
∵函数f(x)在区间内是减函数,
∴f′(x)=3x2-2ax≤0在上恒成立.
即在
上恒成立,
∵,∴a≥1.
故实数a的取值范围为[1,+∞);
(2)解:∵,
令f′(x)=0得.
①若a≤0,则当1≤x≤2时,f′(x)>0,
所以f(x)在区间[1,2]上是增函数,
所以h(a)=f(1)=1-a.
②若,即
,
则当1≤x≤2时,f′(x)>0,
所以f(x)在区间[1,2]上是增函数,
所以h(a)=f(1)=1-a.
③若,即
,
则当时,f′(x)<0;
当时,f′(x)>0.
所以f(x)在区间上是减函数,
在区间上是增函数.
所以
④若a≥3,即,则当1<x<2时,
f′(x)<0,所以f(x)在区间[1,2]上是减函数.
所以h(a)=f(2)=8-4a.
综上所述,函数f(x)在区间[1,2]的最小值;
(3)解:由题意有两个不相等的实数解,
即(2)中函数h(a)的图象与直线有两个
不同的交点.
而直线恒过定点
,
由如图知实数m的取值范围是(-4,-1).
下列函数中,x=0是极值点的函数是( )
正确答案
解析
解:①∵y=-x3,∴y′=-2x2≤0,∴函数在x∈R上是减函数,∴x=0不是函数的极值点;
②∵y=cos2x,∴y′=-2cosxsinx=-sin2x;当-<x<0时,y′>0,函数是增函数,当0<x<
时,y′<0,函数是减函数;,∴x=0是函数的极值点;
③∵y=tanx-x,∴y′=-1≥0,∴函数在它的定义域上是增函数,∴x=0不是函数的极值点;
④∵y=,y′=-
<0,∴函数在它的定义域上是减函数,∴x=0不是函数的极值点;
故选:B.
已知函数f(x)=x3-x2-3x在x1、x2(x1<x2)处分别取得极大值和极小值,记点M(x1,f(x1))N(x2,f(x2)).
(1)求x1,x2的值;
(2)证明:线段MN与曲线f(x)存在异于M、N的公共点.
正确答案
解:解法一:∵函数在x1,x2(x1<x2)处取得极值,记点M(x1,f(x1)),N(x2,f(x2)),
f‘(x)=x2-2x-3,
的两个根为x1,x2,
由f'(x)=x2-2x-3=0,得x1=-1,x2=3(3分)
令f'(x)>0,x>3或x<-1,f(x)的单调增区间为(-∞,-1)和(3,+∞),f'(x)<0,-1<x<3,单调减区间为(-1,3)(5分)
所以函数f(x)在x1=-1.x2=3处取得极值.
(2)由(1)可知,(7分)
所以直线MN的方程为(8分)
由得x3-3x2-x+3=0,(9分)
令F(x)=x3-3x2-x+3,易得F(0)=3>0,F(2)=-3<0,(11分)
而F(x)的图象在(0,2)内是一条连续不断的曲线,故F(x)在(0,2)内存在零点x0,这表明线段MN与曲线f(x)有异于M,N的公共点.(12分)
解法二:同解法一,可得直线MN的方程为 (8分)
由得x3-3x2-x+3=0(9分)
解得x1=-1,x2=1.x3=3,
∴(11分)
所以线段MN与曲线f(x)有异于M,N的公共点. (12分)
解析
解:解法一:∵函数在x1,x2(x1<x2)处取得极值,记点M(x1,f(x1)),N(x2,f(x2)),
f‘(x)=x2-2x-3,
的两个根为x1,x2,
由f'(x)=x2-2x-3=0,得x1=-1,x2=3(3分)
令f'(x)>0,x>3或x<-1,f(x)的单调增区间为(-∞,-1)和(3,+∞),f'(x)<0,-1<x<3,单调减区间为(-1,3)(5分)
所以函数f(x)在x1=-1.x2=3处取得极值.
(2)由(1)可知,(7分)
所以直线MN的方程为(8分)
由得x3-3x2-x+3=0,(9分)
令F(x)=x3-3x2-x+3,易得F(0)=3>0,F(2)=-3<0,(11分)
而F(x)的图象在(0,2)内是一条连续不断的曲线,故F(x)在(0,2)内存在零点x0,这表明线段MN与曲线f(x)有异于M,N的公共点.(12分)
解法二:同解法一,可得直线MN的方程为 (8分)
由得x3-3x2-x+3=0(9分)
解得x1=-1,x2=1.x3=3,
∴(11分)
所以线段MN与曲线f(x)有异于M,N的公共点. (12分)
设函数f(x)=x3-6x+5
(1)求函数的极值
(2)若关于x的方程f(x)=a有三个不同的根,求实数a的取值范围.
正确答案
解:(1)f′(x)=3(x2-2),令f′(x)=0,得x=-或
,
当 x<-或x>
时,f′(x)>0,当-
<x<
时,f′(x)<0,
∴f(x)的单调递增区间是 (-∞,-)和(
,+∞),单调递减区间是 (-
,
),
当 x=-时,f(x)有极大值5+4
;当 x=
时,f(x)有极小值5-4
,
(2)由(1)可作出y=f(x)图象的大致形状,如下图所示:
由图象知:当 5-4<a<5+4
时,直线y=a与y=f(x)的图象有3个不同交点,即方程f(x)=a有三个不同的根.
故实数a的取值范围为:(5-4,5+4
).
解析
解:(1)f′(x)=3(x2-2),令f′(x)=0,得x=-或
,
当 x<-或x>
时,f′(x)>0,当-
<x<
时,f′(x)<0,
∴f(x)的单调递增区间是 (-∞,-)和(
,+∞),单调递减区间是 (-
,
),
当 x=-时,f(x)有极大值5+4
;当 x=
时,f(x)有极小值5-4
,
(2)由(1)可作出y=f(x)图象的大致形状,如下图所示:
由图象知:当 5-4<a<5+4
时,直线y=a与y=f(x)的图象有3个不同交点,即方程f(x)=a有三个不同的根.
故实数a的取值范围为:(5-4,5+4
).
已知函数在区间(-2,1)上有极大值,则实数a的取值范围是( )
正确答案
解析
解:求导数,得y‘=x2-3ax+2a2
∵函数在区间(-2,1)上有极大值,
∴令y'=0,得x=a或2a,
当a=0时,显然函数没有极值点;
当a>0时,x=a为较小的根,可得a∈(-2,1),得0<a<1;
当a<0时,x=2a为较小的根,可得2a∈(-2,1),得-1<a<0
可得a∈(-1,0)∪(0,1)
故选:A
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