- 函数的极值与导数的关系
- 共7619题
函数y=x2+x+1的极小值是( )
正确答案
解析
解:y′=2x+1,
令y′>0,解得:x>-,
令y′<0,解得:x<-,
∴函数在(-∞,-)递减,在(-
,+∞)递增,
∴x=-时,函数取得极小值:
;
故选:B.
已知函数f(x)=+alnx,其中a∈R,
(Ⅰ)若函数f(x)在x=1处取得极值,求实数a的值,
(Ⅱ)在(1)的结论下,若关于x的不等式f(x+1)>(t∈N*),当x≥1时恒成立,求t的值;
(Ⅲ)令g(x)=x-f(x),若关于x的方程g(x)+g(3-x)=0在(0,1)内至少有两个解,求出实数a的取值范围.
正确答案
解:(Ⅰ)∵f(x)=+alnx,
∴f′(x)=,
当x=1时,f′(x)=0,解得a=1,
经验证a=1满足条件,…(3分)
(II)当a=1时,f(x+1)>
整理得t<(x+2)ln(x+1)-x
令h(x)=(x+2)ln(x+1)-x,
则h′(x)=+ln(x+1)(x≥1)…(5分)
∴h(x)min=3ln2-1,即t<3ln2-1∈(0,2)…(7分)
∴t=1….(8分)
(III)g(x)+g(3-x)=3--aln[x(3-x)]
令t=x(3-x)∈(0,2),构造函数F(t)=3--alnt
即方程F(t)=3--alnt=0在区间(0,2)上至少有两个解
又F(1)=0,
∴方程F(t)=3--alnt=0在区间(0,1)∪(1,2)上有解 …(10分)
F′(t)=
当a≤0时,F′(t)>0,即函数y=F(t)在(0,2)上是增函数,且F(1)=0,
∴此时方程在区间(0,1)∪(1,2)上无解;
当0<a≤1时,F′(t)>0,同上方程无解;
当1<a<3时,函数F(t)在(0,)上递增,在(
,2)上递减,且
>1,
要使方程F(t)=3--alnt=0在区间(0,1)∪(1,2)上有解,则F(2)=0,
即-aln2<0,
∴a>,
∴<a<3;
当a>3时,函数F(t)在(0,)上递增,在(
,2)上递减,且
<1,
此时方程F(t)=0在(0,)内必有解,
当a=3时,函数F(t)在(0,1)上递增,在(1,2)上递减,且F(1)=0
∴方程F(t)=3--alnt=0在区间(0,1)∪(1,2)上无解.
综上,实数a的范围是(,3)∪(3,+∞) …(14分)
解析
解:(Ⅰ)∵f(x)=+alnx,
∴f′(x)=,
当x=1时,f′(x)=0,解得a=1,
经验证a=1满足条件,…(3分)
(II)当a=1时,f(x+1)>
整理得t<(x+2)ln(x+1)-x
令h(x)=(x+2)ln(x+1)-x,
则h′(x)=+ln(x+1)(x≥1)…(5分)
∴h(x)min=3ln2-1,即t<3ln2-1∈(0,2)…(7分)
∴t=1….(8分)
(III)g(x)+g(3-x)=3--aln[x(3-x)]
令t=x(3-x)∈(0,2),构造函数F(t)=3--alnt
即方程F(t)=3--alnt=0在区间(0,2)上至少有两个解
又F(1)=0,
∴方程F(t)=3--alnt=0在区间(0,1)∪(1,2)上有解 …(10分)
F′(t)=
当a≤0时,F′(t)>0,即函数y=F(t)在(0,2)上是增函数,且F(1)=0,
∴此时方程在区间(0,1)∪(1,2)上无解;
当0<a≤1时,F′(t)>0,同上方程无解;
当1<a<3时,函数F(t)在(0,)上递增,在(
,2)上递减,且
>1,
要使方程F(t)=3--alnt=0在区间(0,1)∪(1,2)上有解,则F(2)=0,
即-aln2<0,
∴a>,
∴<a<3;
当a>3时,函数F(t)在(0,)上递增,在(
,2)上递减,且
<1,
此时方程F(t)=0在(0,)内必有解,
当a=3时,函数F(t)在(0,1)上递增,在(1,2)上递减,且F(1)=0
∴方程F(t)=3--alnt=0在区间(0,1)∪(1,2)上无解.
综上,实数a的范围是(,3)∪(3,+∞) …(14分)
已知函数f(x)=.
(Ⅰ)若曲线f(x)在点(2,f(2))处的切线与直线2x+3y+1=0垂直,求a的值;
(Ⅱ)讨论函数y=f(x)的单调性;
(Ⅲ)当a=2时,关于x的方程f(x)=m有三个不同的实数根,求实数m的取值范围.
正确答案
解:(I)由已知可知f(x)的定义域为{x|x>0}
f‘(x)=x-a-1+(x>0)
根据题意可得,f'(2)=2-a-1+=
,
∴a=-1.
(II)∵f'(x)=x-a-1+=
(x>0)
①当a>1时,由f′(x)>0可得x>a或0<x<1;
由f′(x)<0可得0<x<2a
∴f(x)在(2a,+∞)上单调递增,在(0,2a)上单调递减
②当0<a<1时,由f′(x)>0可得x>1或0<x<a;
③当a=1时,在区间(0,+∞)上f′(x)≥0恒成立.
∴当a>1时,f(x)在(0,1),(a,+∞)上单调递增,在(1,a)上单调递减;
当0<a<1时,f(x)在(0,a),(1,+∞)上单调递增,在(a,1)上单调递减;
当a=1时,f(x)在(0,+∞)上单调递增.
当a≤0时,f(x)在(1,+∞)上单调递增,在(0,1)上单调递减.
(III)当a=2时,f(x)=,
由(II)问知,f(x)在(0,1),(2,+∞)上单调递增,在(1,2)上单调递减;
∴f(x)的极大值为f(1)=-,f(x)的极小值为f(2)=2ln2-4,
当m∈(2ln2-4,-),函数方程f(x)=m在(0,+∞)上有三个不同的实数根,
因此实数m的取值范围是(2ln2-4,-).
解析
解:(I)由已知可知f(x)的定义域为{x|x>0}
f‘(x)=x-a-1+(x>0)
根据题意可得,f'(2)=2-a-1+=
,
∴a=-1.
(II)∵f'(x)=x-a-1+=
(x>0)
①当a>1时,由f′(x)>0可得x>a或0<x<1;
由f′(x)<0可得0<x<2a
∴f(x)在(2a,+∞)上单调递增,在(0,2a)上单调递减
②当0<a<1时,由f′(x)>0可得x>1或0<x<a;
③当a=1时,在区间(0,+∞)上f′(x)≥0恒成立.
∴当a>1时,f(x)在(0,1),(a,+∞)上单调递增,在(1,a)上单调递减;
当0<a<1时,f(x)在(0,a),(1,+∞)上单调递增,在(a,1)上单调递减;
当a=1时,f(x)在(0,+∞)上单调递增.
当a≤0时,f(x)在(1,+∞)上单调递增,在(0,1)上单调递减.
(III)当a=2时,f(x)=,
由(II)问知,f(x)在(0,1),(2,+∞)上单调递增,在(1,2)上单调递减;
∴f(x)的极大值为f(1)=-,f(x)的极小值为f(2)=2ln2-4,
当m∈(2ln2-4,-),函数方程f(x)=m在(0,+∞)上有三个不同的实数根,
因此实数m的取值范围是(2ln2-4,-).
函数f(x)=x3-3ax-1,a≠0,
(Ⅰ)当a=2求f(x)在(1,f(1))处的切线方程;
(Ⅱ)若f(x)在x=-1处取得极值,关于x的方程f(x)=m有3个不同实根,求实数m的取值范围.
正确答案
解:(Ⅰ)∵a=2,f(x)=x3-6x-1,
∴f′(x)=3(x2-2),f(1)=-6,
∴f′(1)=-3,
∴f(x)在(1,f(1))处的切线方程为y+6=-3(x-1),
即3x+y+3=0;
(Ⅱ)∵f(x)的导数是f′(x)=3x2-3a=3(x2-a),
且f(x)在x=-1处取得极值,
∴3[(-1)2-a]=0,∴a=1;
∴f′(x)=3(x+1)(x-1);
由(1)知,当x=-1时,f(x)有极大值1;
当x=1时,f(x)有极小值-3;如图,
方程f(x)=m有三个不等的实根时,-3<m<1;
∴m的取值范围是{m|-3<m<1}.
解析
解:(Ⅰ)∵a=2,f(x)=x3-6x-1,
∴f′(x)=3(x2-2),f(1)=-6,
∴f′(1)=-3,
∴f(x)在(1,f(1))处的切线方程为y+6=-3(x-1),
即3x+y+3=0;
(Ⅱ)∵f(x)的导数是f′(x)=3x2-3a=3(x2-a),
且f(x)在x=-1处取得极值,
∴3[(-1)2-a]=0,∴a=1;
∴f′(x)=3(x+1)(x-1);
由(1)知,当x=-1时,f(x)有极大值1;
当x=1时,f(x)有极小值-3;如图,
方程f(x)=m有三个不等的实根时,-3<m<1;
∴m的取值范围是{m|-3<m<1}.
已知函数f(x)=x3-2x2-4x-7,其导函数为f′(x).
①f(x)的单调减区间是;
②f(x)的极小值是-15;
③当a>2时,对任意的x>2且x≠a,恒有f(x)>f(a)+f′(a)(x-a)
④函数f(x)满足
其中假命题的个数为( )
正确答案
解析
解:∵f(x)=x3-2x2-4x-7,
∴f′(x)=3x2-4x-4,
令f′(x)=3x2-4x-4=0,得x,x2=2.
列表讨论
∴减区间为(-∞,2],增区间为[2,+∞),
当x=2时,函数有极小值f(2)=8-2×4-4×2-7=-15,
故①错误,②正确;
∵a>2,x>2且x≠a,
∴f(x)-f(a)-f′(a)(x-a)
=x3-2x2-4x-a3+2a2+4a-(3a2-4a-4)(x-a)
=x3+2a3-2x2-2a2-3a2x+4ax>0,
∴恒有f(x)>f(a)+f′(a)(x-a),
故③正确;
∵f(x)=x3-2x2-4x-7,
∴函数f(x)不满足,
故④不正确,
故选C.
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