- 函数的极值与导数的关系
- 共7619题
若a>2,则函数f(x)=x3-ax2+1在(0,2)内零点的个数为( )
正确答案
解析
解:∵a>2,则函数f(x)=x3-ax2+1,∴f′(x)=x2-2ax=x(x-2a),
显然,当0<x<2时,f′(x)=x(x-2a)<0,故函数f(x)在(0,2)上是减函数.
再根据f(0)=1>0,f(2)=-4a<0,可得函数f(x)在(0,2)上有唯一的零点,
故选:D.
已知函数f(x)=lnx-bx-(a、b为常数),在x=1时取得极值.
(Ⅰ)求实数a-b的值;
(Ⅱ)当a=-2时,求函数f(x)的最小值;
(Ⅲ)当n∈N*时,试比较()n(n+1)与(
)n+2的大小并证明.
正确答案
解:(I)∵f(x)=lnx-bx-,
∴f′(x)=,
∵在x=1时取得极值,
∴f′(1)=-b+1+a=0
∴a-b=-1 …4分
(II)a=-2,b=-1,
∴,
∴,
∴f(x)在(0,1]上单调递减,在[1,+∞)上单调递增,
∴f(x)在(0,+∞)内有唯一极小值,也就是f(x)在(0,+∞)内的最小值,
∴f(x)min=f(1)=3…8分
(III)由(II)知f(x)min=f(1)=3且f(x)在(0,1]上单调递减.
∵,
∴
∴ln+
-
>0,∴n(n+1)ln
>0-(n+2),
∴()n(n+1)与(
)n+2 …(13分)
解析
解:(I)∵f(x)=lnx-bx-,
∴f′(x)=,
∵在x=1时取得极值,
∴f′(1)=-b+1+a=0
∴a-b=-1 …4分
(II)a=-2,b=-1,
∴,
∴,
∴f(x)在(0,1]上单调递减,在[1,+∞)上单调递增,
∴f(x)在(0,+∞)内有唯一极小值,也就是f(x)在(0,+∞)内的最小值,
∴f(x)min=f(1)=3…8分
(III)由(II)知f(x)min=f(1)=3且f(x)在(0,1]上单调递减.
∵,
∴
∴ln+
-
>0,∴n(n+1)ln
>0-(n+2),
∴()n(n+1)与(
)n+2 …(13分)
已知函数f(x)=x2-ax,g(x)=lnx.
(1)若f(x)≥g(x)对于定义域内的任意x恒成立,求实数a的取值范围;
(2)设h(x)=f(x)+g(x)有两个极值点x1,x2,且,证明:
;
(3)设对于任意的a∈(1,2),总存在
,使不等式r(x)>k(1-a2)成立,求实数k的取值范围.
正确答案
解:(1)由题意:f(x)≥g(x)⇔x2-ax≥lnx,(x>0)
分离参数α可得:a≤,(x>0)…(1分)
设,则
=
…(2分)
由于函数y=x2,y=lnx在区间(0,+∞)上都是增函数,所以
函数y=x2+lnx-1在区间(0,+∞)上也是增函数,显然x=1时,该函数值为0
所以当x∈(0,1)时,Φ′(x)<0,当x∈(1,+∞)时,Φ′(x)>0
所以函数Φ(x)在(0,1)上是减函数,在(1,+∞)上是增函数
所以Φ(x)min=Φ(1)=1,所以a≤Φ(x)min=1即a∈(-∞,1)…(4分)
(2)由题意知道:h(x)=x2-ax+lnx.则
所以方程2x2-ax+1=0,(x>0)有两个不相等的实数根x1,x2,且,
又因为,所以
,且
…(6分)
而h(x1)-h(x2)=
=
==
═
,(x2>1)
设,则
所以,即
…(8分)
(3)
所以=
…(9分)
因为a∈(1,2),所以
所以当时,r(x)是增函数,所以当
时,
,a∈(1,2)…(10分)
所以,要满足题意就需要满足下面的条件:,
若令,a∈(1,2),
即对任意a∈(1,2),>0恒成立
因为φ′(a)==
…(11分)
分类讨论如下:
①若k=0,则,所以φ(a)在(1,2)递减,
此时φ(a)<φ(1)=0不符合题意
②若k<0,则,所以φ(a)在区间(1,2)递减,
此时φ(a)<φ(1)=0不符合题意.
③若k>0,则,那么当
时,假设t为2与
中较小的一个数,即t={
},
则φ(a)在区间(1,min{})上递减,此时φ(a)<φ(1)=0不符合题意.
综上可得解得
,即实数k的取值范围为
…(14分)
解析
解:(1)由题意:f(x)≥g(x)⇔x2-ax≥lnx,(x>0)
分离参数α可得:a≤,(x>0)…(1分)
设,则
=
…(2分)
由于函数y=x2,y=lnx在区间(0,+∞)上都是增函数,所以
函数y=x2+lnx-1在区间(0,+∞)上也是增函数,显然x=1时,该函数值为0
所以当x∈(0,1)时,Φ′(x)<0,当x∈(1,+∞)时,Φ′(x)>0
所以函数Φ(x)在(0,1)上是减函数,在(1,+∞)上是增函数
所以Φ(x)min=Φ(1)=1,所以a≤Φ(x)min=1即a∈(-∞,1)…(4分)
(2)由题意知道:h(x)=x2-ax+lnx.则
所以方程2x2-ax+1=0,(x>0)有两个不相等的实数根x1,x2,且,
又因为,所以
,且
…(6分)
而h(x1)-h(x2)=
=
==
═
,(x2>1)
设,则
所以,即
…(8分)
(3)
所以=
…(9分)
因为a∈(1,2),所以
所以当时,r(x)是增函数,所以当
时,
,a∈(1,2)…(10分)
所以,要满足题意就需要满足下面的条件:,
若令,a∈(1,2),
即对任意a∈(1,2),>0恒成立
因为φ′(a)==
…(11分)
分类讨论如下:
①若k=0,则,所以φ(a)在(1,2)递减,
此时φ(a)<φ(1)=0不符合题意
②若k<0,则,所以φ(a)在区间(1,2)递减,
此时φ(a)<φ(1)=0不符合题意.
③若k>0,则,那么当
时,假设t为2与
中较小的一个数,即t={
},
则φ(a)在区间(1,min{})上递减,此时φ(a)<φ(1)=0不符合题意.
综上可得解得
,即实数k的取值范围为
…(14分)
设函数f(x)=2ex(x+1)(其中e=2.71828…).
(Ⅰ)求函数f(x)的极值;
(Ⅱ)求函数f(x)在[t,t+1](t>-3)上的最小值;
(Ⅲ)若g(x)=x2+4x+2,判断函数F(x)=2f(x)-g(x)+2零点个数.
正确答案
解:(Ⅰ) f′(x)=2ex(x+1)+2ex=2ex(x+2),…(1分)
由f′(x)>0得x>-2,由f‘(x)<0得x<-2,
∴f(x)在(-2,+∞)单调递增,在(-∞,-2)单调递减.…(3分)
∴f(x)极小值=f(-2)=-2e-2,不存在极大值.…(4分)
(Ⅱ) 由(Ⅰ)知,f(x)在(-2,+∞)单调递增,在(-∞,-2)单调递减.
∵t>-3,∴t+1>-2
①当-3<t<-2时,f(x)在[t,-2]单调递减,[-2,t+1]单调递增,
∴.…(6分)
②当t≥-2时,f(x)在[t,t+1]单调递增,
∴; …(8分)
综上可得,当-3<t<-2时,,
当t≥-2时,…(9分)
(Ⅲ)由题意得F(x)=4ex(x+1)-x2-4x,
∴F′(x)=4ex(x+1)+4ex-2x-4=2(x+2)(2ex-1),…(10分)
由F′(x)>0得:x>-ln2或x<-2,由F′(x)<0得:-2<x<-ln2,
所以F(x)在(-∞,-2),(-ln2,+∞)上单调递增,在(-2,-ln2)上单调递减…(12分)
∴
当x→-∞时,F(x)<0,
故函数F(x)=2f(x)-g(x)+2只有一个零点.…(14分)
解析
解:(Ⅰ) f′(x)=2ex(x+1)+2ex=2ex(x+2),…(1分)
由f′(x)>0得x>-2,由f‘(x)<0得x<-2,
∴f(x)在(-2,+∞)单调递增,在(-∞,-2)单调递减.…(3分)
∴f(x)极小值=f(-2)=-2e-2,不存在极大值.…(4分)
(Ⅱ) 由(Ⅰ)知,f(x)在(-2,+∞)单调递增,在(-∞,-2)单调递减.
∵t>-3,∴t+1>-2
①当-3<t<-2时,f(x)在[t,-2]单调递减,[-2,t+1]单调递增,
∴.…(6分)
②当t≥-2时,f(x)在[t,t+1]单调递增,
∴; …(8分)
综上可得,当-3<t<-2时,,
当t≥-2时,…(9分)
(Ⅲ)由题意得F(x)=4ex(x+1)-x2-4x,
∴F′(x)=4ex(x+1)+4ex-2x-4=2(x+2)(2ex-1),…(10分)
由F′(x)>0得:x>-ln2或x<-2,由F′(x)<0得:-2<x<-ln2,
所以F(x)在(-∞,-2),(-ln2,+∞)上单调递增,在(-2,-ln2)上单调递减…(12分)
∴
当x→-∞时,F(x)<0,
故函数F(x)=2f(x)-g(x)+2只有一个零点.…(14分)
设f(x)是定义在区间[-1,1]上的偶函数,当x∈[-1,0]时,f(x)=g(2-x),且当x∈[2,3]时,g(x)=2a(x-2)-4(x-2)3
(1)求f(x)的表达式.
(2)是否存在正实数a(a>6),使函数f(x)图象的最高点在直线y=12上?若存在,求出正实数a的值;若不存在,请说明理由.
正确答案
解:(1)设x∈[0,1],则-x∈[-1,0],
由于当x∈[-1,0]时,f(x)=g(2-x),
且f(x)是定义在区间[-1,1]上的偶函数,
当x∈[2,3]时,g(x)=2a(x-2)-4(x-2)3
则f(x)=f(-x)=g(2+x),2+x∈[2,3],
即有f(x)=2ax-4x3,
当x∈[-1,0]时,f(x)=f(-x)=-2ax+4x3,
所以f(x)=;
(2)假设这样的a存在,则由于f(x)是偶函数,
不妨设此时x∈[-1,0],则有f(x)=4x3-2ax,
f‘(x)=12x2-2a=2(6x2-a)
因为6x2≤6<a,
所以6x2-a<0,f'(x)<0,f(x)在[-1,0]递减,
所以f(x)最大值为f(-1)=-4+2a=12,a=8.
所以存在a=8满足f(x)max=12.
解析
解:(1)设x∈[0,1],则-x∈[-1,0],
由于当x∈[-1,0]时,f(x)=g(2-x),
且f(x)是定义在区间[-1,1]上的偶函数,
当x∈[2,3]时,g(x)=2a(x-2)-4(x-2)3
则f(x)=f(-x)=g(2+x),2+x∈[2,3],
即有f(x)=2ax-4x3,
当x∈[-1,0]时,f(x)=f(-x)=-2ax+4x3,
所以f(x)=;
(2)假设这样的a存在,则由于f(x)是偶函数,
不妨设此时x∈[-1,0],则有f(x)=4x3-2ax,
f‘(x)=12x2-2a=2(6x2-a)
因为6x2≤6<a,
所以6x2-a<0,f'(x)<0,f(x)在[-1,0]递减,
所以f(x)最大值为f(-1)=-4+2a=12,a=8.
所以存在a=8满足f(x)max=12.
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