- 函数的极值与导数的关系
- 共7619题
已知函数f(x)=x3-ax+b在x=2处取得极值为-8.
(1)求a,b的值;
(2)当x∈[-3,3]时,求函数f(x)的值域.
正确答案
解:(1)f′(x)=3x2-a,
根据题意得:f′(2)=12-a=0①,f(2)=8-2a+b=-8②.
联立①②解得a=12,b=8.
所以a=12,b=8.
(2)由(1)知:f(x)=x3-12x+8,f′(x)=3x2-12=3(x+2)(x-2),
令f′(x)=0得x=±2,
当x<-2或x>2时,f′(x)>0,当-2<x<2时,f′(x)<0,
所以当x=-2时f(x)取得极大值,f(-2)=24,当x=2时f(x)取得极小值,f(2)=-8.
又f(-3)=17,f(3)=-1,
所以当x∈[-3,3]时,fmax(x)=24,fmin(x)=-8.
所以所求函数值域为:[-8,24].
解析
解:(1)f′(x)=3x2-a,
根据题意得:f′(2)=12-a=0①,f(2)=8-2a+b=-8②.
联立①②解得a=12,b=8.
所以a=12,b=8.
(2)由(1)知:f(x)=x3-12x+8,f′(x)=3x2-12=3(x+2)(x-2),
令f′(x)=0得x=±2,
当x<-2或x>2时,f′(x)>0,当-2<x<2时,f′(x)<0,
所以当x=-2时f(x)取得极大值,f(-2)=24,当x=2时f(x)取得极小值,f(2)=-8.
又f(-3)=17,f(3)=-1,
所以当x∈[-3,3]时,fmax(x)=24,fmin(x)=-8.
所以所求函数值域为:[-8,24].
已知a是给定的实常数,设函数f(x)=(x-a)2(x+b)ex,b∈R,x=a是f(x)的一个极大值点,
(Ⅰ)求b的取值范围;
(Ⅱ)设x1,x2,x3是f(x)的3个极值点,问是否存在实数b,可找到x4∈R,使得x1,x2,x3,x4的某种排列xi1,xi2,xi3,xi4(其中{i1,i2,i3,i4}={1,2,3,4})依次成等差数列?若存在,求所有的b及相应的x4;若不存在,说明理由.
正确答案
解:
(1)f′(x)=ex(x-a)[x2+(3-a+b)x+2b-ab-a],
令g(x)=x2+(3-a+b)x+2b-ab-a,
则△=(3-a+b)2-4(2b-ab-a)=(a+b-1)2+8>0,
于是,假设x1,x2是g(x)=0的两个实根,且x1<x2.
①当x1=a或x2=a时,则x=a不是f(x)的极值点,此时不合题意.
②当x1≠a且x2≠a时,由于x=a是f(x)的极大值点,故x1<a<x2.
即g(a)<0,
即a2+(3-a+b)a+2b-ab-a<0,
所以b<-a,
所以b的取值范围是:(-∞,-a).
(2)由(1)可知,假设存在b及x4满足题意,则
①当x2-a=a-x1时,则x4=2x2-a或x4=2x1-a,于是2a=x1+x2=a-b-3,即b=-a-3.
此时x4=2x2-a=a-b-3+-a=a+2
,
或x4=2x1-a=a-b-3--a=a-2
,
②当x2-a≠a-x1时,则x2-a=2(a-x1)或a-x1=2(x2-a),
(ⅰ)若x2-a=2(a-x4),则x4=,于是3a=2x1+x2=
,
即 =-3(a+b+3),于是a+b-1=
,
此时x4==
=-b-3=a+
.
(ⅱ)若a-x1=2(x2-a),则x4=,
于是3a=2x2+x1=,
即 =3(a+b+3),于是a+b-1=
.
此时x2==
=-b-3=a+
.
综上所述,存在b满足题意.当b=-a-3时,x4=a±2;
当b=-a-时,x4=a+
;
当b=-a-时,x4=a+
.
解析
解:
(1)f′(x)=ex(x-a)[x2+(3-a+b)x+2b-ab-a],
令g(x)=x2+(3-a+b)x+2b-ab-a,
则△=(3-a+b)2-4(2b-ab-a)=(a+b-1)2+8>0,
于是,假设x1,x2是g(x)=0的两个实根,且x1<x2.
①当x1=a或x2=a时,则x=a不是f(x)的极值点,此时不合题意.
②当x1≠a且x2≠a时,由于x=a是f(x)的极大值点,故x1<a<x2.
即g(a)<0,
即a2+(3-a+b)a+2b-ab-a<0,
所以b<-a,
所以b的取值范围是:(-∞,-a).
(2)由(1)可知,假设存在b及x4满足题意,则
①当x2-a=a-x1时,则x4=2x2-a或x4=2x1-a,于是2a=x1+x2=a-b-3,即b=-a-3.
此时x4=2x2-a=a-b-3+-a=a+2
,
或x4=2x1-a=a-b-3--a=a-2
,
②当x2-a≠a-x1时,则x2-a=2(a-x1)或a-x1=2(x2-a),
(ⅰ)若x2-a=2(a-x4),则x4=,于是3a=2x1+x2=
,
即 =-3(a+b+3),于是a+b-1=
,
此时x4==
=-b-3=a+
.
(ⅱ)若a-x1=2(x2-a),则x4=,
于是3a=2x2+x1=,
即 =3(a+b+3),于是a+b-1=
.
此时x2==
=-b-3=a+
.
综上所述,存在b满足题意.当b=-a-3时,x4=a±2;
当b=-a-时,x4=a+
;
当b=-a-时,x4=a+
.
已知函数的极小值大于零,其中x∈R,θ∈[0,π].
(I)求θ的取值范围;
(II)若在θ的取值范围内的任意θ,函数f(x)在区间(2a-1,a)内都是增函数,求实数a的取值范围;
(III)设,
,若f[f(x0)]=x0,求证:f(x0)=x0.
正确答案
解:(I)f‘(x)=12x2-6xsinθ令f'(x)=0得
函数f(x)存在极值,sinθ≠0,(1分)
由θ∈[0,π]及(I),只需考虑sinθ>0的情况.
当x变化时,f'(x)的符号及f(x)的变化情况如下表:
因此,函数f(x)在处取得极小值
,且
=
(3分)
要使>0,必有
可得
所以θ的取值范围是(5分)
(II)由(I)知,函数f(x)在区间(-∞,0)与内都是增函数.
由题设,函数f(x)在(2a-1,a)内是增函数,则a须满足不等式组
,或
,
∵
∴要使不等式关于参数θ恒成立,必有
.
解得a≤0或,所以a的取值范围是
.(8分)
(III)用反证法证明:
假设f(x0)≠x0,则f(x0)<x0,或f(x0)>x0,
∵,
,
∴,或
当时,
∵函数f(x)在区间内是增函数,
∴f[f(x0)]<f(x0),即x0<f(x0)矛盾;
当时,
∵函数f(x)在区间内是增函数,
∴f[f(x0)]>f(x0),即x0>f(x0)也矛盾;
故假设不成立,即f(x0)=x0成立.(12分)
解析
解:(I)f‘(x)=12x2-6xsinθ令f'(x)=0得
函数f(x)存在极值,sinθ≠0,(1分)
由θ∈[0,π]及(I),只需考虑sinθ>0的情况.
当x变化时,f'(x)的符号及f(x)的变化情况如下表:
因此,函数f(x)在处取得极小值
,且
=
(3分)
要使>0,必有
可得
所以θ的取值范围是(5分)
(II)由(I)知,函数f(x)在区间(-∞,0)与内都是增函数.
由题设,函数f(x)在(2a-1,a)内是增函数,则a须满足不等式组
,或
,
∵
∴要使不等式关于参数θ恒成立,必有
.
解得a≤0或,所以a的取值范围是
.(8分)
(III)用反证法证明:
假设f(x0)≠x0,则f(x0)<x0,或f(x0)>x0,
∵,
,
∴,或
当时,
∵函数f(x)在区间内是增函数,
∴f[f(x0)]<f(x0),即x0<f(x0)矛盾;
当时,
∵函数f(x)在区间内是增函数,
∴f[f(x0)]>f(x0),即x0>f(x0)也矛盾;
故假设不成立,即f(x0)=x0成立.(12分)
设函数f(x)=x3-4x+a,0<a<2.若f(x)的三个零点为x1,x2,x3,且x1<x2<x3,有以下论断:
①x1>-1,
②x2<0,
③x2>0,
④x3>2.
其中正确的序号是______.(将你认为正确的论断的所有序号都填上)
正确答案
③
解析
解:∵函数f (x)=x3-4x+a,0<a<2,
∴f′(x)=3x2-4.
令f′(x)=0,可得 x=,
当x<-或x>
时,f′(x)>0;
当-<x<
时,f′(x)<0;
故函数在(-∞,-)、(
,+∞)上是增函数,在(-
,
)上是减函数,
故f(-)是极大值,f(
)是极小值,
再由f(x)的三个零点为x1,x2,x3,且x1<x2<x3,
可得 x1<-<x2<
<x3,
根据f(0)=f(2)=a>0,且f()=a-
<0,
可得0<x2<,
<x3<2,
即x1<-<-1,故①不正确;0<x2<
,故②不正确,③正确;
<x3<2,故④不正确.
故答案为:③.
已知函数f(x)=x3-ax2+(a2-1)x+b(a,b∈R)
(Ⅰ)若x=1为f(x)的极值点,求a的值;
(Ⅱ)若y=f(x)的图象在点(1,f(1))处的切线方程为x+y-3=0,
(i)求f(x)在区间[-2,4]上的最大值;
(ii)求函数G(x)=[f′(x)+(m+2)x+m]e-x(m∈R)的单调区间.
正确答案
解:(1)f‘(x)=x2-2ax+a2-1.
∵x=1是极值点∴f'(1)=0,即a2-2a=0∴a=0或2.
(2)∵(1,f(1))在x+y-3=0上.∴f(1)=2
∵(1,2)在y=f(x)上∴
又f'(1)=k=-1,∴1-2a+a2-1=-1
∴
∴.
(i)由f'(x)=0可知x=0和x=2是f(x)的极值点.
∵,
∴f(x)在区间[-2,4]上的最大值为8.
(ii)G(x)=(x2+mx+m)e-x,得到G'(x)=(2x+m)e-x-e-x(x2+mx+m)=e-x[-x2+(2-m)x]
令G'(x)=0,得x=0,x=2-m
当m=2时,G'(x)≤0,此时G(x)在(-∞,+∞)单调递减
当m>2时:
当时G(x)在(-∞,2,-m),(0,+∞)单调递减,在(2-m,0)单调递增.
当m<2时:
此时G(x)在(-∞,0),(2-m+∞)单调递减,在(0,2-m)单调递增,
综上所述:当m=2时,G(x)在(-∞,+∞)单调递减;
m>2时,G(x)在(-∞,2-m),(0,+∞)单调递减,在(2-m,0)单调递增;
m<2时,G(x)在(-∞,0),(2-m,+∞)单调递减,在(0,2-m)单调递增.
解析
解:(1)f‘(x)=x2-2ax+a2-1.
∵x=1是极值点∴f'(1)=0,即a2-2a=0∴a=0或2.
(2)∵(1,f(1))在x+y-3=0上.∴f(1)=2
∵(1,2)在y=f(x)上∴
又f'(1)=k=-1,∴1-2a+a2-1=-1
∴
∴.
(i)由f'(x)=0可知x=0和x=2是f(x)的极值点.
∵,
∴f(x)在区间[-2,4]上的最大值为8.
(ii)G(x)=(x2+mx+m)e-x,得到G'(x)=(2x+m)e-x-e-x(x2+mx+m)=e-x[-x2+(2-m)x]
令G'(x)=0,得x=0,x=2-m
当m=2时,G'(x)≤0,此时G(x)在(-∞,+∞)单调递减
当m>2时:
当时G(x)在(-∞,2,-m),(0,+∞)单调递减,在(2-m,0)单调递增.
当m<2时:
此时G(x)在(-∞,0),(2-m+∞)单调递减,在(0,2-m)单调递增,
综上所述:当m=2时,G(x)在(-∞,+∞)单调递减;
m>2时,G(x)在(-∞,2-m),(0,+∞)单调递减,在(2-m,0)单调递增;
m<2时,G(x)在(-∞,0),(2-m,+∞)单调递减,在(0,2-m)单调递增.
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