- 函数的极值与导数的关系
- 共7619题
若函数f(x)=ax3+
ax2-a+1的图象经过四个象限,则实数a的取值范围是( )
正确答案
解析
解:f′(x)=ax2+ax=ax(x+1);
x∈(-∞,-1)时f′(x)的符号,与x∈(-1,0)时的f′(x)符号相反;x∈(-1,0)时的f′(x)符号与x∈(0,+∞)时f′(x)符号相反;
∴f(-1)=1-,与f(0)=1-a是极值;
∴,解得1<a<
;
∴实数a的取值范围是.
故选:D.
已知f(x)=x3+ax2+bx+c在x=-2与x=处都取得极值.
(1)求a、b的值;
(2)若对∀x∈[-3,1],不等式f(x)<0恒成立,求c的取值范围.
正确答案
解:(1)∵f(x)=x3+ax2+bx+c,
∴f′(x)=3x2+2ax+b …(1分)
∵f(x)=x3+ax2+bx+c在x=-2与x=处都取得极值
∴f′(-2)=12-4a+b=0,f′()=
+
a+b=0…(3分)
解得a=2,b=-4 …(4分)
(Ⅱ) 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)取得极大值也是最大值f(-2)=c+8 …(10)
∵对∀x∈[-3,1],不等式f(x)<0恒成立,
∴c+8<0,解得c<-8.…(12分)
解析
解:(1)∵f(x)=x3+ax2+bx+c,
∴f′(x)=3x2+2ax+b …(1分)
∵f(x)=x3+ax2+bx+c在x=-2与x=处都取得极值
∴f′(-2)=12-4a+b=0,f′()=
+
a+b=0…(3分)
解得a=2,b=-4 …(4分)
(Ⅱ) 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)取得极大值也是最大值f(-2)=c+8 …(10)
∵对∀x∈[-3,1],不等式f(x)<0恒成立,
∴c+8<0,解得c<-8.…(12分)
若函数f(x)=-
x2+x+1在区间(
,3)上有极值点,则实数a的取值范围是( )
正确答案
解析
解:∵函数f(x)=-
x2+x+1,
∴f′(x)=x2-ax+1,
若函数f(x)=-
x2+x+1在区间(
,3)上有极值点,
则f′(x)=x2-ax+1在区间(,3)内有零点
由x2-ax+1=0可得a=x+
∵x∈(,3),
∴2≤a<,
当a=2时,函数f(x)的导函数等于零时值只有1,可是两边的单调性相同,所以a不能等于2.
故选C.
(2015春•龙岩期末)已知函数h(x)=1+bx+clnx(b,c∈R)在x=1处取得极值0,f(x)=-x+(a-1)h(x)-a+1(a∈R).
(Ⅰ)求实数b,c的值及h(x)的最大值;
(Ⅱ)若f(x)是单调函数,数列{an}满足:a1=6,an+1=f(an),试证明数列{an}为递增数列;
(Ⅲ)设n∈N*,求证:()n+(
)n+(
)n+…+(
)n
(e为自然对数的底数)
正确答案
解:(Ⅰ)∵h′(x)=b+,h(x)在x=1处取得极值0,
∴h′(1)=b+c=0,h(1)=1+b=0,解得:b=-1,c=1;
∴h(x)=1-x+lnx,h′(x)=(x>0),
令h′(x)=0,解得:x=1,
∴当x∈(0,1)时,h′(x)>0,h(x)单调递增,
当x∈(1,+∞)时,h′(x)<0,h(x)单调递减,
∴h(x)最大值=h(1)=0;
(Ⅱ)由(Ⅰ)得:h(x)=1-x+lnx,
∴f(x)=x2-ax+(a-1)lnx,
∴f′(x)=,(x>0),
∵f(x)是单调函数,
∴f′(x)≥0或f′(x)≤0在x∈(0,+∞)恒成立,
令g(x)=x2-ax+a-1,则g(x)≥0或g(x)≤0在x∈(0,+∞)恒成立,
∵g(x)是开口向上的二次函数,∴g(x)≤0在x∈(0,+∞)不恒成立,
∴g(x)≥0在x∈(0,+∞)恒成立,
方法一:
∴△≤0或即(a-2)2≤0或
,
解得:a=2;
方法二:
设g(x)≥0的解集是A,B={x|x>0},
则g(x)≥0在x∈(0,+∞)恒成立⇔B⊆A,
①若a=2,则A=B,B⊆A成立,
②若a>2,则A={x|x<1或x>a-1},B⊆A不成立,
③若a<2,则A={x|x<a-1或x>1},B⊆A不成立,
综上:a=2;
方法三:
由g(x)≥0在x∈(0,+∞)恒成立,
得(x-1)a≤x2-1在x∈(0,+∞)恒成立,
①若x=1,则a∈R,
②若x>1,则a≤x+1恒成立,得a≤2,
③若0<x<1,则a≥x+1恒成立,得:a≥2,
综上:a=2;
∴a=2时,f(x)在(0,+∞)递增;
下面证明数列{an}为递增数列:
①∵a1=6,an+1=f(an),
∴a2>a1>0,
②假设ak+1>ak>0,(k∈N*),
∵函数f(x)在区间(0,+∞)单调递增,
∴f(ak+1)>f(ak),即ak+2>ak+1>0,
由①②得:an+1>an对一切正整数n都成立;
(Ⅲ)证明:令g(x)=ex-x,∴g′(x)=ex-1,令g′(x)=0,得x=0.
∴当x>0时,g′(x)>0,当x<0时,g′(x)<0.∴函数g(x)=ex-x在区间(-∞,0)上单调递减,
在区间(0,+∞)上单调递增.∴当x=0时,g(x)有最小值1.
∴对任意实数x均有ex-x≥1,即1+x≤ex.
令x=-(n∈N*,i=0,1,2,…,n-1),则0<1-
≤e-
,即(1-
)n≤e-i,
∴()n≤e0,(
)n≤e-1,(
)n≤e-2,…,(
)n≤e-(n-1),
∴()n+(
)n+(
)n+…+(
)n≤e0+e-1+e-2+e-3+…+e-(n-1)=
=
<
,
故不等式()n+(
)n+(
)n+…+(
)n
(n∈N*)成立.
解析
解:(Ⅰ)∵h′(x)=b+,h(x)在x=1处取得极值0,
∴h′(1)=b+c=0,h(1)=1+b=0,解得:b=-1,c=1;
∴h(x)=1-x+lnx,h′(x)=(x>0),
令h′(x)=0,解得:x=1,
∴当x∈(0,1)时,h′(x)>0,h(x)单调递增,
当x∈(1,+∞)时,h′(x)<0,h(x)单调递减,
∴h(x)最大值=h(1)=0;
(Ⅱ)由(Ⅰ)得:h(x)=1-x+lnx,
∴f(x)=x2-ax+(a-1)lnx,
∴f′(x)=,(x>0),
∵f(x)是单调函数,
∴f′(x)≥0或f′(x)≤0在x∈(0,+∞)恒成立,
令g(x)=x2-ax+a-1,则g(x)≥0或g(x)≤0在x∈(0,+∞)恒成立,
∵g(x)是开口向上的二次函数,∴g(x)≤0在x∈(0,+∞)不恒成立,
∴g(x)≥0在x∈(0,+∞)恒成立,
方法一:
∴△≤0或即(a-2)2≤0或
,
解得:a=2;
方法二:
设g(x)≥0的解集是A,B={x|x>0},
则g(x)≥0在x∈(0,+∞)恒成立⇔B⊆A,
①若a=2,则A=B,B⊆A成立,
②若a>2,则A={x|x<1或x>a-1},B⊆A不成立,
③若a<2,则A={x|x<a-1或x>1},B⊆A不成立,
综上:a=2;
方法三:
由g(x)≥0在x∈(0,+∞)恒成立,
得(x-1)a≤x2-1在x∈(0,+∞)恒成立,
①若x=1,则a∈R,
②若x>1,则a≤x+1恒成立,得a≤2,
③若0<x<1,则a≥x+1恒成立,得:a≥2,
综上:a=2;
∴a=2时,f(x)在(0,+∞)递增;
下面证明数列{an}为递增数列:
①∵a1=6,an+1=f(an),
∴a2>a1>0,
②假设ak+1>ak>0,(k∈N*),
∵函数f(x)在区间(0,+∞)单调递增,
∴f(ak+1)>f(ak),即ak+2>ak+1>0,
由①②得:an+1>an对一切正整数n都成立;
(Ⅲ)证明:令g(x)=ex-x,∴g′(x)=ex-1,令g′(x)=0,得x=0.
∴当x>0时,g′(x)>0,当x<0时,g′(x)<0.∴函数g(x)=ex-x在区间(-∞,0)上单调递减,
在区间(0,+∞)上单调递增.∴当x=0时,g(x)有最小值1.
∴对任意实数x均有ex-x≥1,即1+x≤ex.
令x=-(n∈N*,i=0,1,2,…,n-1),则0<1-
≤e-
,即(1-
)n≤e-i,
∴()n≤e0,(
)n≤e-1,(
)n≤e-2,…,(
)n≤e-(n-1),
∴()n+(
)n+(
)n+…+(
)n≤e0+e-1+e-2+e-3+…+e-(n-1)=
=
<
,
故不等式()n+(
)n+(
)n+…+(
)n
(n∈N*)成立.
设函数f(x)=x4+ax3+x2+b.若f(x)仅在x=0处有极值,求a的取值范围.
正确答案
解:f′(x)=x(4x2+3ax+2)
因f(x)仅在x=0处有极值,等价于4x2+3ax+2≥0
对x∈R恒成立,
即(3a)2-4•4•2=9a2-32≤0,
得-≤a≤
,
此时,x∈(-∞,0),f′(x)≤0,x∈(0,+∞),f′(x)≥0
f(x)仅在x=0处有极小值,所求a的范围是:[-,
].
解析
解:f′(x)=x(4x2+3ax+2)
因f(x)仅在x=0处有极值,等价于4x2+3ax+2≥0
对x∈R恒成立,
即(3a)2-4•4•2=9a2-32≤0,
得-≤a≤
,
此时,x∈(-∞,0),f′(x)≤0,x∈(0,+∞),f′(x)≥0
f(x)仅在x=0处有极小值,所求a的范围是:[-,
].
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