- 函数的极值与导数的关系
- 共7619题
函数f(x)=ax3+bx2+cx+d在[-1,0]与[4,5]上的单调性相同,在[0,2]与[4,5]上的单调性相反.
(1)求c的值;
(2)当x为何值时,f(x)取得极值?并判断处这些极值点的横坐标与2、4的大小关系?
(3)f(x)的图象上是否存在点M(x0,y0),使f(x)在M处的切线斜率为3b?
正确答案
解:(1)由条件可知f(x)在区间[-1,0]和[0,2]上有相反的单调性,
∴x=0是f(x)的一个极值点,
∴f′(0)=0
而f′(x)=3ax2+2bx+c,
故c=0.
(2)由(1)得:f′(x)=3ax2+2bx,
令f′(x)=0,则3ax2+2bx=0,
解得:x1=0,x2=-,
∴当x=0或x=-时,函数f(x)取得极值,
显然0<2,
又f(x)在区间[0,2]和[4,5]上有相反的单调性,
∴2≤-≤4;
(3)由(2)得:2≤-≤4,
解得:-6≤≤-3,
假设存在点M(x0,y0),使得f(x)在点M处的切线斜率为3b,
则f′(x0)=3b,即3+2bx0-3b=0,
∴△=4ab(+9),
∵-6≤≤-3,
∴ab<0,+9>0,
∴△<0,x0无解,
故不存在点M(x0,y0),使f(x)在M处的切线斜率为3b.
解析
解:(1)由条件可知f(x)在区间[-1,0]和[0,2]上有相反的单调性,
∴x=0是f(x)的一个极值点,
∴f′(0)=0
而f′(x)=3ax2+2bx+c,
故c=0.
(2)由(1)得:f′(x)=3ax2+2bx,
令f′(x)=0,则3ax2+2bx=0,
解得:x1=0,x2=-,
∴当x=0或x=-时,函数f(x)取得极值,
显然0<2,
又f(x)在区间[0,2]和[4,5]上有相反的单调性,
∴2≤-≤4;
(3)由(2)得:2≤-≤4,
解得:-6≤≤-3,
假设存在点M(x0,y0),使得f(x)在点M处的切线斜率为3b,
则f′(x0)=3b,即3+2bx0-3b=0,
∴△=4ab(+9),
∵-6≤≤-3,
∴ab<0,+9>0,
∴△<0,x0无解,
故不存在点M(x0,y0),使f(x)在M处的切线斜率为3b.
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,求f(x)在区间[-2,4]上的最大值;
(Ⅲ)当a≠0时,若f(x)在区间(-1,1)上不单调,求a的取值范围.
正确答案
解:(Ⅰ)∵f′(x)=x2-2ax+(a2-1)
∵x=1为f(x)的极值点,
∴f′(1)=0,即a2-2a=0,
∴a=0或2;
(II)∵(1,f(1))是切点,
∴1+f(1)-3=0∴f(1)=2
即a2-a+b-=0
∵切线方程x+y-3=0的斜率为-1,
∴f‘(1)=-1,即a2-2a+1=0,
∴a=1,
∵f(x)=
∴f'(x)=x2-2x,可知x=0和x=2是y=f(x)的两个极值点.
∵f(0)=,f(-2)=-4,f(4)=8
∴y=f(x)在区间[-2,4]上的最大值为8.
(Ⅲ)因为函数f(x)在区间(-1,1)不单调,所以函数f′(x)在(-1,1)上存在零点.
而f'(x)=0的两根为a-1,a+1,相距2,
∴在区间(-1,1)上不可能有2个零点.
所以f′(-1)f′(1)<0
即:a2(a+2)(a-2)<0
∵a2>0,∴(a+2)(a-2)<0,-2<a<2
又∵a≠0,
∴a∈(-2,0)∪(0,+2).
解析
解:(Ⅰ)∵f′(x)=x2-2ax+(a2-1)
∵x=1为f(x)的极值点,
∴f′(1)=0,即a2-2a=0,
∴a=0或2;
(II)∵(1,f(1))是切点,
∴1+f(1)-3=0∴f(1)=2
即a2-a+b-=0
∵切线方程x+y-3=0的斜率为-1,
∴f‘(1)=-1,即a2-2a+1=0,
∴a=1,
∵f(x)=
∴f'(x)=x2-2x,可知x=0和x=2是y=f(x)的两个极值点.
∵f(0)=,f(-2)=-4,f(4)=8
∴y=f(x)在区间[-2,4]上的最大值为8.
(Ⅲ)因为函数f(x)在区间(-1,1)不单调,所以函数f′(x)在(-1,1)上存在零点.
而f'(x)=0的两根为a-1,a+1,相距2,
∴在区间(-1,1)上不可能有2个零点.
所以f′(-1)f′(1)<0
即:a2(a+2)(a-2)<0
∵a2>0,∴(a+2)(a-2)<0,-2<a<2
又∵a≠0,
∴a∈(-2,0)∪(0,+2).
若函数f(x)=-lnx+ax2+bx-a-2b有两个极值点x1,x2,其中-,b>0,且f(x2)=x2>x1,则方程2a[f(x)]2+bf(x)-1=0的实根个数为______.
正确答案
5
解析
解:∵函数f(x)=-lnx+ax2+bx-a-2b有两个极值点x1,x2,
∴f′(x)=-+2ax+b=
,
即为2ax2+bx-1=0有两个不相等的正根,
∴△=b2+8a>0.解得x=.
∵x1<x2,-,b>0,
∴x1=,x2=
.
而方程2a(f(x))2+bf(x)-1=0的△1=△>0,
∴此方程有两解且f(x)=x1或x2
即有0<x1<x2,:∵x1,x2>0又x1x2=->1
∴x2>1,∵f(1)=-b<0∴f(x1)<0,
f(x2)>0.
①根据f′(x)画出f(x)的简图,
∵f(x2)=x2,由图象可知方程f(x)=x2有两解,方程f(x)=x1有三解.
综上①②可知:方程f(x)=x1或f(x)=x2共有5个实数解.
即关于x的方程2a(f(x))2+bf(x)-1=0的共有5不同实根.
故答案为:5.
(2015春•海南校级期末)已知函数,f(x)=x3-ax2-9x+11且f′(1)=-12.
(I)求函数f(x)的解析式;
(II)求函数f(x)的极值.
正确答案
解:(Ⅰ)由f(x)=x3-ax2-9x+11,得:f′(x)=3x2-2ax-9,
又f′(1)=3×12-2a-9=-12,∴a=3.
则f(x)=x3-3x2-9x+11;
(Ⅱ)由f′(x)=3x2-2ax-9=3x2-6x-9=3(x+1)(x-3).
当x<-1或x>3时,f′(x)>0,当-1<x<3时,f′(x)<0,
∴f(x)在(-∞,-1),(3,+∞)上为增函数,在(-1,3)上为减函数.
∴函数f(x)的极大值为f(-1)=16,极小值为f(3)=-16.
解析
解:(Ⅰ)由f(x)=x3-ax2-9x+11,得:f′(x)=3x2-2ax-9,
又f′(1)=3×12-2a-9=-12,∴a=3.
则f(x)=x3-3x2-9x+11;
(Ⅱ)由f′(x)=3x2-2ax-9=3x2-6x-9=3(x+1)(x-3).
当x<-1或x>3时,f′(x)>0,当-1<x<3时,f′(x)<0,
∴f(x)在(-∞,-1),(3,+∞)上为增函数,在(-1,3)上为减函数.
∴函数f(x)的极大值为f(-1)=16,极小值为f(3)=-16.
已知函数y=f(x)的导函数y=f′(x)的图象如图所示,则函数y=f(x)在区间(a,b)内的极小值点为______.(写出所有你认为取得极小值处的点的横坐标,若有多个用逗号隔开)
正确答案
x4
解析
解:极小值点满足导数值为0,且左侧单调递减,右侧单调递增,
即该点处导数为0,且导数左侧负,右侧正,
即图象从左到右是从下方穿过x轴,
结合图象可知,仅有x4处符合题意,
故答案为:x4
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