- 函数的极值与导数的关系
- 共7619题
已知函数f(x)=x3-ax2-2ax,其中a∈R.
(Ⅰ)若x=1是函数f(x)的极值点,求a的值;
(Ⅱ)若f(x)在区间(2,+∞)上单调递增,求a的取值范围.
正确答案
解:(Ⅰ)由,得f′(x)=2x2-2ax-2a.
因为x=1是函数f(x)的极值点,
所以f′(1)=2-2a-2a=0,解得.
经检验x=1为函数f(x)的极值点,
所以.
(Ⅱ)∵f(x)在区间(2,+∞)上单调递增,
∴f‘(x)=2x2-2ax-2a≥0在区间(2,+∞)上恒成立,
∴a≤对区间x∈(2,+∞)恒成立,
令g(x)=,则g'(x)=
=
∴当x∈(2,+∞)时,g'(x)>0,有g(x)=>g(2)=
,
∴a的取值范围为(-∞,].
解析
解:(Ⅰ)由,得f′(x)=2x2-2ax-2a.
因为x=1是函数f(x)的极值点,
所以f′(1)=2-2a-2a=0,解得.
经检验x=1为函数f(x)的极值点,
所以.
(Ⅱ)∵f(x)在区间(2,+∞)上单调递增,
∴f‘(x)=2x2-2ax-2a≥0在区间(2,+∞)上恒成立,
∴a≤对区间x∈(2,+∞)恒成立,
令g(x)=,则g'(x)=
=
∴当x∈(2,+∞)时,g'(x)>0,有g(x)=>g(2)=
,
∴a的取值范围为(-∞,].
(2015春•天津期末)已知函数f(x)=x3+ax2+bx+4在x=0处取得极值.
(Ⅰ)b的值;
(Ⅱ)当a=-3时,若函数f(x)≥c2-10c在区间[-2,2]上恒成立,求实数c的取值范围;
(Ⅲ)设函数g(x)=ex,求g(x)在[0,1]上的单调区间.
正确答案
解:(Ⅰ)∵f(x)=x3+ax2+bx+4,
∴f′(x)=3x2+2ax+b…(1分)
又∵函数f(x)=0在x=0处取得极值
∴f′(0)=b=0; …(2分)
(Ⅱ) 当a=-3时,f(x)=x3-3x2+4
∴f′(x)=3x2-6x=0
得x=0或x=2 …(3分)
当x变化时,f′(x),f(x)的变化情况如表
由表可知,当x=-2时,f(x)取得最小值f(-2)=-16 …(5分)
∵函数f(x)≥c2-10c在区间[-2,2]上恒成立,
∴-16≥c2-10c,解得2≤c≤8; …(7分)
(Ⅲ)∵g(x)=ex=ex(3x+2a),
∴g′(x)=ex(3x+2a+3),x∈[0,1]…(8分)
①当a≤-3时,-≥1,
∴x∈[0,1]时,g′(x)≤0,
∴g(x)的单调递减区间为[0,1]; …(9分)
②当-3<a<-时,0<-
<1
当x∈(0,-)时,g′(x)<0,∴g(x)的单调递减区间为(0,-
),
当x∈(-,1)时,g′(x)>0,∴g(x)的单调递增区间(-
,1),…(11分)
③当a≥-时,-
≤0
∴当x∈[0,1]时,g′(x)≥0,
∴g(x)的单调递增区间为[0,1]…(12分)
解析
解:(Ⅰ)∵f(x)=x3+ax2+bx+4,
∴f′(x)=3x2+2ax+b…(1分)
又∵函数f(x)=0在x=0处取得极值
∴f′(0)=b=0; …(2分)
(Ⅱ) 当a=-3时,f(x)=x3-3x2+4
∴f′(x)=3x2-6x=0
得x=0或x=2 …(3分)
当x变化时,f′(x),f(x)的变化情况如表
由表可知,当x=-2时,f(x)取得最小值f(-2)=-16 …(5分)
∵函数f(x)≥c2-10c在区间[-2,2]上恒成立,
∴-16≥c2-10c,解得2≤c≤8; …(7分)
(Ⅲ)∵g(x)=ex=ex(3x+2a),
∴g′(x)=ex(3x+2a+3),x∈[0,1]…(8分)
①当a≤-3时,-≥1,
∴x∈[0,1]时,g′(x)≤0,
∴g(x)的单调递减区间为[0,1]; …(9分)
②当-3<a<-时,0<-
<1
当x∈(0,-)时,g′(x)<0,∴g(x)的单调递减区间为(0,-
),
当x∈(-,1)时,g′(x)>0,∴g(x)的单调递增区间(-
,1),…(11分)
③当a≥-时,-
≤0
∴当x∈[0,1]时,g′(x)≥0,
∴g(x)的单调递增区间为[0,1]…(12分)
已知函数f(x)=|x-a|-lnx,a∈R.
(1)当a=-1时,求函数f(x)在x=1处的切线方程;
(2)若函数f(x)的最小值为a,求a的值;
(3)若函数f(x)有两个零点x1,x2(x1<x2),求证:1<x1<a<x2<a2.
正确答案
解:(1)当a=-1时,f(x)=|x+1|+lnx,
由于x>0,则f(x)=x+1+lnx,
f′(x)=1+,
f(x)在x=1处的切线斜率为k=,切点为(1,2),
即有f(x)在x=1处的切线方程为y-2=(x-1),
即为3x-2y+1=0;
(2)由题意,函数的定义域为(0,+∞),
当a≤0时,f(x)=|x-a|-lnx=x-a-
lnx,f′(x)=1-
>0,
函数f(x)的单调递增区间为(0,+∞),无最小值;
当a>0时,f(x)=|x-a|-lnx=
,
若x≥a,f′(x)=1-=
>0,此时函数f(x)单调递增,
若x<a,f′(x)=-1-<0,此时函数f(x)单调递减,
当a>0时,函数f(x)的单调递减区间为(0,a);单调递增区间为(a,+∞).
即有x=a时,f(x)取得最小值,且为f(a)=a,即有-lna=a,
解得a=;
(3)证明:由(1)知,当a≤0时,函数f(x)单调递增,
此时函数至多只有一个零点,不合题意;
则必有a>0,此时函数f(x)的单调递减区间为(0,a);单调递增区间为(a,+∞),
由题意,必须f(a)=-lna<0,解得a>1,
由f(1)=a-1-lna>0,f(a)<0,
得x1∈(1,a),
而f(a2)=a2-a-alna=a(a-1-lna),
下面证明:a>1时,a-1-lna>0,
设g(x)=x-1-lnx,x>1
则g′(x)=1-,
所以g(x)在x>1时递增,则g(x)>g(1)=0,
所以f(a2)=a2-a-alna=a(a-1-lna)>0,
又f(a)<0,
所以x2∈(a,a2),
综上,1<x1<a<x2<a2.
解析
解:(1)当a=-1时,f(x)=|x+1|+lnx,
由于x>0,则f(x)=x+1+lnx,
f′(x)=1+,
f(x)在x=1处的切线斜率为k=,切点为(1,2),
即有f(x)在x=1处的切线方程为y-2=(x-1),
即为3x-2y+1=0;
(2)由题意,函数的定义域为(0,+∞),
当a≤0时,f(x)=|x-a|-lnx=x-a-
lnx,f′(x)=1-
>0,
函数f(x)的单调递增区间为(0,+∞),无最小值;
当a>0时,f(x)=|x-a|-lnx=
,
若x≥a,f′(x)=1-=
>0,此时函数f(x)单调递增,
若x<a,f′(x)=-1-<0,此时函数f(x)单调递减,
当a>0时,函数f(x)的单调递减区间为(0,a);单调递增区间为(a,+∞).
即有x=a时,f(x)取得最小值,且为f(a)=a,即有-lna=a,
解得a=;
(3)证明:由(1)知,当a≤0时,函数f(x)单调递增,
此时函数至多只有一个零点,不合题意;
则必有a>0,此时函数f(x)的单调递减区间为(0,a);单调递增区间为(a,+∞),
由题意,必须f(a)=-lna<0,解得a>1,
由f(1)=a-1-lna>0,f(a)<0,
得x1∈(1,a),
而f(a2)=a2-a-alna=a(a-1-lna),
下面证明:a>1时,a-1-lna>0,
设g(x)=x-1-lnx,x>1
则g′(x)=1-,
所以g(x)在x>1时递增,则g(x)>g(1)=0,
所以f(a2)=a2-a-alna=a(a-1-lna)>0,
又f(a)<0,
所以x2∈(a,a2),
综上,1<x1<a<x2<a2.
将函数f(x)=cos2x+x的所有正的极大值点从小到大依次排成数列{xn},θn=x1+x2+…+xn,则下列命题正确的是______(写出你认为正确的所有命题的序号)
①函数f(x)=cos2x+x在x=
处取得极大值;
②数列{xn}是等差数列;
③sinθn≥sinθn+1对于任意正整数n恒成立;
④存在正整数T,使得对于任意正整数n,都有sinθn=sinθn+T成立;
⑤n取所有的正整数,sinθn的最大值为.
正确答案
②④⑤
解析
解:∵f(x)=cos2x+x,
∴f′(x)=-2sin2x+;
画出函数y=-2sin2x+的图象,如图所示
;
由图象知f(x)的所有正极大值点为xn=+(n-1)π,n∈N*,
∴对于①,f(x)=cos2x+x在x=
处取得极大值是错误的;
对于②,数列{xn}是等差数列是正确的;
又∵θn=x1+x2+…+xn=+
π,n∈N*,
∴对于③,sinθn≥sinθn+1不一定恒成立;
对于④,根据正弦函数的周期性知,命题是正确的;
对于⑤,∵n=4时,sinθn=(sin+6π)=
,取得最大值
,∴命题正确.
综上,正确的命题是②④⑤.
故答案为:②④⑤.
已知函数f(x)=ax3+bx+c,其导数f′(x)的图象如右图所示,则( )
正确答案
解析
解:由导函数的图象知,
f(x)在(0,2)递增;在(-∞,0)或(2,+∞)上递减
所以当x=0时取得极小值,
极小值为:f(0)=c
当x=2时取得极大值,
极大值为:f(2)=8a+2b+c
故选B.
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