- 函数的极值与导数的关系
- 共7619题
已知函数f(x)=ax3+bx+4a,a,b∈R,当x=2,f(x)有极值
(1)求函数f(x)的解析式;
(2)若方程f(x)=k有3个解,求实数k的取值范围.
正确答案
解:(1)f′(x)=3ax2+b,
依题意得,解得
,
所以所求解析式为f(x)=x3-
x+
.
(2)由(1)可得f′(x)=(x2-4)=
(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)=,当x=2时f(x)取得极小值,f(2)=-
,
要使方程f(x)=k有3个解,只需-<k<
.
故实数k的取值范围为:-<k<
.
解析
解:(1)f′(x)=3ax2+b,
依题意得,解得
,
所以所求解析式为f(x)=x3-
x+
.
(2)由(1)可得f′(x)=(x2-4)=
(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)=,当x=2时f(x)取得极小值,f(2)=-
,
要使方程f(x)=k有3个解,只需-<k<
.
故实数k的取值范围为:-<k<
.
已知函数f(x)=aln(2x+1)+bx+1.
(I)若函数y=f(x)在x=1处取得极值,且曲线y=f(x)在点(0,f(0))处的切线与直线2x+y-3=0平行,求a的值;
(Ⅱ)若,试讨论函数y=f(x)的单调性.
正确答案
解:(Ⅰ)函数f(x)的定义域为.
由题意,解得
∴
.(5分)
(Ⅱ)若,则
.
.
(1)令,由函数定义域可知,4x+2>0,所以2x+4a+1>0
①当a≥0时,,f‘(x)>0,函数f(x)单调递增;
②当a<0时,,f'(x)>0,函数f(x)单调递增;
(2)令,即2x+4a+1<0
①当a≥0时,不等式f'(x)<0无解;
②当a<0时,,f'(x)<0,函数f(x)单调递减;
综上:当a≥0时,函数f(x)在区间为增函数;
当a<0时,函数f(x)在区间为增函数;
在区间为减函数.(14分)
解析
解:(Ⅰ)函数f(x)的定义域为.
由题意,解得
∴
.(5分)
(Ⅱ)若,则
.
.
(1)令,由函数定义域可知,4x+2>0,所以2x+4a+1>0
①当a≥0时,,f‘(x)>0,函数f(x)单调递增;
②当a<0时,,f'(x)>0,函数f(x)单调递增;
(2)令,即2x+4a+1<0
①当a≥0时,不等式f'(x)<0无解;
②当a<0时,,f'(x)<0,函数f(x)单调递减;
综上:当a≥0时,函数f(x)在区间为增函数;
当a<0时,函数f(x)在区间为增函数;
在区间为减函数.(14分)
已知函数f(x)=x3+ax2+bx(a,b∈R).
(1)若曲线C:y=f(x)经过点P(1,2),曲线C在点P处的切线与直线x+2y-14=0垂直,求a,b的值;
(2)若f(x)在区间(1,2)内存在两个不同的极值点,求证:0<a+b<2.
正确答案
解:(1)由f(x)=x3+ax2+bx,得:
f′(x)=x2+2ax+b,
∵直线x+2y-14=0的斜率为-,
∴曲线C在点P处的切线的斜率为2.
∴f′(1)=1+2a+b=2 ①
∵曲线C:y=f(x)经过点P(1,2),
∴f(1)=+a+b=2 ②
联立①②得a=-,b=
;
(2)∵f(x)在区间(1,2)内存在两个不同的极值点,
∴f′(x)=x2+2ax+b=0在(1,2)内有两个不等的实根.
∴,
解上述不等式组得:-2<a<-1且a+b>-1-a>0,
则a+b>0且-2<a<-1.
∴a+b<a2+a=(a)2-
<2,
∴a+b<2.
故0<a+b<2.
解析
解:(1)由f(x)=x3+ax2+bx,得:
f′(x)=x2+2ax+b,
∵直线x+2y-14=0的斜率为-,
∴曲线C在点P处的切线的斜率为2.
∴f′(1)=1+2a+b=2 ①
∵曲线C:y=f(x)经过点P(1,2),
∴f(1)=+a+b=2 ②
联立①②得a=-,b=
;
(2)∵f(x)在区间(1,2)内存在两个不同的极值点,
∴f′(x)=x2+2ax+b=0在(1,2)内有两个不等的实根.
∴,
解上述不等式组得:-2<a<-1且a+b>-1-a>0,
则a+b>0且-2<a<-1.
∴a+b<a2+a=(a)2-
<2,
∴a+b<2.
故0<a+b<2.
已知函数f(x)=ln(x+1)-ax2-x+4,a∈R
(Ⅰ)若x=0是f(x)的极小值点,M是f(x)的极大值.
(ⅰ)求实数a的取值范围I;
(ⅱ)若对任意a∈I,M>k恒成立,求实数k的最大值;
(Ⅱ)若a≥0,l是曲线y=f(x)的一条切线,证明曲线y=f(x)上的任意一点都不可能在直线l的上方.
正确答案
解:(Ⅰ)(i)f′(x)=;
∵f(x)有两个极值点,∴a≠0;
令f′(x)=0,得:x=0,或x=;
若a>0,<-1,这样f(x)只有一个极值点,不符合已知的两个极值点;
若a<0,∵x=0是f(x)的极小值点,∴,解得
<a<-
;
(ii)由(i)得M=f()=ln(-
)-a
=
;
设,∵
,∴t∈(0,1);
,设
,
;
∴g(t)在(0,1)上递减,M=g(t)>g(1)=4;
∴k≤4,∴k的最大值为4;
(Ⅱ)设M(x0,f(x0))是直线l与曲线y=f(x)的切点,则直线l的方程为:
y-f(x0)=f′(x0)(x-x0),即y=;
设h(x)=f(x)-[],
h′(x)=;
令φ(x)=h′(x),则:φ′(x)=,
∵a≥0,∴φ′(x)<0;
∴h′(x)在(-1,+∞)上递减,又h′(x0)=0;
∴x∈(-1,x0)时,h′(x)>0;x∈(x0,+∞)时,h′(x)<0;
∴h(x0)是极大值,也是h(x)在(-1,+∞)上的最大值;
∴h(x)≤h(x0)=0;
∴f(x)≤;
∴曲线y=f(x)上的任意一点都不可能在直线l的上方.
解析
解:(Ⅰ)(i)f′(x)=;
∵f(x)有两个极值点,∴a≠0;
令f′(x)=0,得:x=0,或x=;
若a>0,<-1,这样f(x)只有一个极值点,不符合已知的两个极值点;
若a<0,∵x=0是f(x)的极小值点,∴,解得
<a<-
;
(ii)由(i)得M=f()=ln(-
)-a
=
;
设,∵
,∴t∈(0,1);
,设
,
;
∴g(t)在(0,1)上递减,M=g(t)>g(1)=4;
∴k≤4,∴k的最大值为4;
(Ⅱ)设M(x0,f(x0))是直线l与曲线y=f(x)的切点,则直线l的方程为:
y-f(x0)=f′(x0)(x-x0),即y=;
设h(x)=f(x)-[],
h′(x)=;
令φ(x)=h′(x),则:φ′(x)=,
∵a≥0,∴φ′(x)<0;
∴h′(x)在(-1,+∞)上递减,又h′(x0)=0;
∴x∈(-1,x0)时,h′(x)>0;x∈(x0,+∞)时,h′(x)<0;
∴h(x0)是极大值,也是h(x)在(-1,+∞)上的最大值;
∴h(x)≤h(x0)=0;
∴f(x)≤;
∴曲线y=f(x)上的任意一点都不可能在直线l的上方.
已知函数f(x)=ln(1+x)-mx.
(Ⅰ)当m=1时,求函数f(x)的单调递减区间;
(Ⅱ)求函数f(x)的极值;
(Ⅲ)若函数f(x)在区间[0,e2-1]上恰有两个零点,求m的取值范围.
正确答案
(I)解:依题意,函数f(x)的定义域为(-1,+∞),
当m=1时,f(x)=ln(1+x)-x,∴…(2分)
由f‘(x)<0得,即
,解得x>0或x<-1,
又∵x>-1,∴x>0,∴f(x)的单调递减区间为(0,+∞). …(4分)
(II)求导数可得,(x>-1)
(1)m≤0时,f'(x)≥0恒成立,∴f(x)在(-1,+∞)上单调递增,无极值.…(6分)
(2)m>0时,由于,所以f(x)在
上单调递增,在
上单调递减,
从而. …(9分)
(III)由(II)问显然可知,
当m≤0时,f(x)在区间[0,e2-1]上为增函数,∴在区间[0,e2-1]不可能恰有两个零点. …(10分)
当m>0时,由(II)问知f(x)极大值=,
又f(0)=0,∴0为f(x)的一个零点. …(11分)
∴若f(x)在[0,e2-1]恰有两个零点,只需
即,
∴…(13分)
解析
(I)解:依题意,函数f(x)的定义域为(-1,+∞),
当m=1时,f(x)=ln(1+x)-x,∴…(2分)
由f‘(x)<0得,即
,解得x>0或x<-1,
又∵x>-1,∴x>0,∴f(x)的单调递减区间为(0,+∞). …(4分)
(II)求导数可得,(x>-1)
(1)m≤0时,f'(x)≥0恒成立,∴f(x)在(-1,+∞)上单调递增,无极值.…(6分)
(2)m>0时,由于,所以f(x)在
上单调递增,在
上单调递减,
从而. …(9分)
(III)由(II)问显然可知,
当m≤0时,f(x)在区间[0,e2-1]上为增函数,∴在区间[0,e2-1]不可能恰有两个零点. …(10分)
当m>0时,由(II)问知f(x)极大值=,
又f(0)=0,∴0为f(x)的一个零点. …(11分)
∴若f(x)在[0,e2-1]恰有两个零点,只需
即,
∴…(13分)
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