- 函数的极值与导数的关系
- 共7619题
已知函数f(x)=lnx+(a≠0),试探究函数f(x)的极值情况.
正确答案
解:f(x)的定义域是(0,+∞),
f′(x)=-
=
,
a≤0时,f′(x)>0在(0,+∞)恒成立,
故f(x)在(0,+∞)递增;
函数f(x)无极值,
a>0时,令f′(x)>0,解得:x>a,
令f′(x)<0,解得;0<x<a,
∴f(x)在(0,a)递减,在(a,+∞)递增,
函数f(x)有极小值,
f(x)极小值=f(a)=1+lna.
解析
解:f(x)的定义域是(0,+∞),
f′(x)=-
=
,
a≤0时,f′(x)>0在(0,+∞)恒成立,
故f(x)在(0,+∞)递增;
函数f(x)无极值,
a>0时,令f′(x)>0,解得:x>a,
令f′(x)<0,解得;0<x<a,
∴f(x)在(0,a)递减,在(a,+∞)递增,
函数f(x)有极小值,
f(x)极小值=f(a)=1+lna.
已知函数f(x)=lnx+.
(1)求曲线y=f(x)在(2,f(2))处的切线方程;
(2)若g(x)=f(x)-+ax2-2x有两个不同的极值点.其极小值为M,试比较2M与-3的大小,并说明理由;
(3)设q>p>2,求证:当x∈(p,q)时,>
.
正确答案
解:(1)∵f(x)=lnx+,
∴,∴
;
∴所求的切线方程为,
即x-4y+4ln2=0;
(2)∵g(x)=ax2-2x+lnx,∴;
又∵g(x)有两个不同的极值点,
∴p(x)=2ax2-2x+1=0在(0,+∞)有两个不同的根x1,x2(x1<x2),
则△>0且x1+x2>0,x1x2>0,解得;
∴g(x)在(0,x1)上递增,(x1,x2)上递减,(x2,+∞)上递增,
∴g(x)的极小值;
又∵,
∴,
则,
∴M(x2)在(1,+∞)递减,
∴,故2M<-3;
(3)先证明:当x∈(p,q)时,;
即证:,
只需证:;
事实上,设,
易得,
∴u(x)在(p,q)内递增,
∴u(x)>u(p)=0,即原式成立;
同理可证当x∈(p,q)时,;
综上,当x∈(p,q)时,.
解析
解:(1)∵f(x)=lnx+,
∴,∴
;
∴所求的切线方程为,
即x-4y+4ln2=0;
(2)∵g(x)=ax2-2x+lnx,∴;
又∵g(x)有两个不同的极值点,
∴p(x)=2ax2-2x+1=0在(0,+∞)有两个不同的根x1,x2(x1<x2),
则△>0且x1+x2>0,x1x2>0,解得;
∴g(x)在(0,x1)上递增,(x1,x2)上递减,(x2,+∞)上递增,
∴g(x)的极小值;
又∵,
∴,
则,
∴M(x2)在(1,+∞)递减,
∴,故2M<-3;
(3)先证明:当x∈(p,q)时,;
即证:,
只需证:;
事实上,设,
易得,
∴u(x)在(p,q)内递增,
∴u(x)>u(p)=0,即原式成立;
同理可证当x∈(p,q)时,;
综上,当x∈(p,q)时,.
若函数f(x)=x3-3x+m有三个不同的零点,则实数m的取值范围是( )
正确答案
解析
解:由函数f(x)=x3-3x+m有三个不同的零点,
则函数f(x)有两个极值点,极小值小于0,极大值大于0.
由f′(x)=3x2-3=3(x+1)(x-1)=0,解得x1=1,x2=-1,
所以函数f(x)的两个极值点为 x1=1,x2=-1.
由于x∈(-∞,-1)时,f′(x)>0; x∈(-1,1)时,f′(x)<0; x∈(1,+∞)时,f′(x)>0,
∴函数的极小值f(1)=m-2和极大值f(-1)=m+2.
因为函数f(x)=x3-3x+m有三个不同的零点,
所以 ,解之得-2<m<2.
故选D.
已知函数f(x)=x3+px2+qx的图象与x轴切于非原点的一点,且f(x)的一个极值为-4
(1)求p、q的值,并求出f(x)的单调区间;
(2)若关于x的方程f(x)=t有3个不同的实根,求t的取值范围;
(3)令g(x)=f′(ex)+x-(t+12)ex,是否存在实数M,使得t≤M时g(x)是单调递增函数.若存在,求出M的最大值,若不存在,说明理由.
正确答案
解:(1)设切点(a,0)(a≠0),f(x)=x(x2+px+q)
由题意得:方程x2+px+q=0有两个相等实根a
故可得f(x)=x(x-a)2=x3-2ax2+a2x(2分)f‘(x)=3x2-4ax+a2=(x-a)(3x-a)
∵f'(a)=0≠-4,∴(3分)
于是,∴a=-3
∴f(x)=x3+6x2+9x∴p=6,q=9(4分)f'(x)=(x+3)(3x+3)
∴f(x)的单调递增区间是:(-∞,-3),(-1,+∞)
单调递减区间是:(-3,-1)(6分)
(2)由(1)知f(x)在x=-3处取得极大值f(-3)=0,在x=-1处取得极小值f(-1)=-4
作f(x)的大致形状及走向如图所示:易知当t∈(-4,0)时,f(x)=t有3个不同的实根.(9分)
(3)g(x)=f'(ex)+x-(t+12)ex=3e2x+12ex+9+x-(t+12)ex=3e2x-tex+x+9g'(x)=6e2x-tex+1(11分)
若g(x)在R上递增,即g'(x)≥0,当x∈R恒成立(12分)
即(当x∈R时恒成立)(13分)
由于,当且仅当
,即
时取到
∴(14分)
∴M最大值为(15分)
解析
解:(1)设切点(a,0)(a≠0),f(x)=x(x2+px+q)
由题意得:方程x2+px+q=0有两个相等实根a
故可得f(x)=x(x-a)2=x3-2ax2+a2x(2分)f‘(x)=3x2-4ax+a2=(x-a)(3x-a)
∵f'(a)=0≠-4,∴(3分)
于是,∴a=-3
∴f(x)=x3+6x2+9x∴p=6,q=9(4分)f'(x)=(x+3)(3x+3)
∴f(x)的单调递增区间是:(-∞,-3),(-1,+∞)
单调递减区间是:(-3,-1)(6分)
(2)由(1)知f(x)在x=-3处取得极大值f(-3)=0,在x=-1处取得极小值f(-1)=-4
作f(x)的大致形状及走向如图所示:易知当t∈(-4,0)时,f(x)=t有3个不同的实根.(9分)
(3)g(x)=f'(ex)+x-(t+12)ex=3e2x+12ex+9+x-(t+12)ex=3e2x-tex+x+9g'(x)=6e2x-tex+1(11分)
若g(x)在R上递增,即g'(x)≥0,当x∈R恒成立(12分)
即(当x∈R时恒成立)(13分)
由于,当且仅当
,即
时取到
∴(14分)
∴M最大值为(15分)
已知函数f(x)=ex-ax(a为常数)的图象与y轴交于点A,曲线y=f(x)在点A处的切线斜率为-1.
(Ⅰ)求a的值及函数f(x)的极值;
(Ⅱ)证明:当x>0时,ex>x2.
正确答案
(Ⅰ)解:由f(x)=ex-ax得f′(x)=ex-a.
又f′(0)=1-a=-1,∴a=2,
∴f(x)=ex-2x,f′(x)=ex-2.
由f′(x)=0得x=ln2,
当x<ln2时,f′(x)<0,f(x)单调递减;
当x>ln2时,f′(x)>0,f(x)单调递增;
∴当x=ln2时,f(x)有极小值为f(ln2)=eln2-2ln2=2-ln4.
f(x)无极大值.
(Ⅱ)证明:令g(x)=ex-x2,则g′(x)=ex-2x,
由(Ⅰ)得,g′(x)=f(x)≥f(ln2)=eln2-2ln2=2-ln4>0,即g′(x)>0,
∴当x>0时,g(x)>g(0)>0,即x2<ex.
解析
(Ⅰ)解:由f(x)=ex-ax得f′(x)=ex-a.
又f′(0)=1-a=-1,∴a=2,
∴f(x)=ex-2x,f′(x)=ex-2.
由f′(x)=0得x=ln2,
当x<ln2时,f′(x)<0,f(x)单调递减;
当x>ln2时,f′(x)>0,f(x)单调递增;
∴当x=ln2时,f(x)有极小值为f(ln2)=eln2-2ln2=2-ln4.
f(x)无极大值.
(Ⅱ)证明:令g(x)=ex-x2,则g′(x)=ex-2x,
由(Ⅰ)得,g′(x)=f(x)≥f(ln2)=eln2-2ln2=2-ln4>0,即g′(x)>0,
∴当x>0时,g(x)>g(0)>0,即x2<ex.
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