- 函数的极值与导数的关系
- 共7619题
若函数y=x3-3ax+a在(1,2)内有极小值,则实数a的取值范围是( )
正确答案
解析
解:对于函数y=x3-3ax+a,求导可得y′=3x2-3a,
∵函数y=x3-3ax+a在(1,2)内有极小值,
∴y′=3x2-3a=0,则其有一根在(1,2)内,
a>0时,3x2-3a=0两根为±,
若有一根在(1,2)内,则1<<2,
即1<a<4,
a=0时,3x2-3a=0两根相等,均为0,f(x)在(1,2)内无极小值,
a<0时,3x2-3a=0无根,f(x)在(1,2)内无极小值,
综合可得,1<a<4,
故选B.
已知函数f(x)=+2x-lnx
(1)当a=0时,求函数的极值
(2)若f(x)在上是增函数,求实数a的取值范围.
正确答案
解:(1)函数的定义域为(0,+∞)
∵f(x)=ax2+2x-lnx,当a=0时,f(x)=2x-lnx,则f′(x)=2-
,
∴x,f‘(x),f(x)的变化情况如下表
∴当x=时,f(x)的极小值为1+ln2,函数无极大值.
(2)由已知,得f(x)=ax2+2x-lnx,且x>0,
则f′(x)=ax+2-=,
若a=0,由f′(x)>0得x>,显然不合题意,
若a≠0,∵函数f(x)区间[,2]是增函数,
∴f′(x)≥0对x∈[,2]恒成立,即不等式ax2+2x-1≥0对x∈[,2]恒成立
即 a≥=-=(-1)2-1恒成立 故a≥[(-1)2-1]max,
而当x=,函数(-1)2-1的最大值为3,
∴实数a的取值范围为:[3,+∞).
解析
解:(1)函数的定义域为(0,+∞)
∵f(x)=ax2+2x-lnx,当a=0时,f(x)=2x-lnx,则f′(x)=2-
,
∴x,f‘(x),f(x)的变化情况如下表
∴当x=时,f(x)的极小值为1+ln2,函数无极大值.
(2)由已知,得f(x)=ax2+2x-lnx,且x>0,
则f′(x)=ax+2-=,
若a=0,由f′(x)>0得x>,显然不合题意,
若a≠0,∵函数f(x)区间[,2]是增函数,
∴f′(x)≥0对x∈[,2]恒成立,即不等式ax2+2x-1≥0对x∈[,2]恒成立
即 a≥=-=(-1)2-1恒成立 故a≥[(-1)2-1]max,
而当x=,函数(-1)2-1的最大值为3,
∴实数a的取值范围为:[3,+∞).
已知函数f(x)=x(x-a)(x-b),异于坐标原点O点的两点A(m,f(m)),B(n,f(n)).
(Ⅰ)若a=0,b=3,函数f(x)在(t,t+3)上取得极小值,求实数t的取值范围;
(Ⅱ)若a=b=0时,讨论函数g(x)=lnx-在x∈[1,+∞)上的零点情况;
(Ⅲ)若0<a<b,函数f(x)在x=m和x=n处取得极值,且直线OA与直线OB垂直,求a+b的取值范围.
正确答案
解:(Ⅰ)由题意,f(x)=x•x•(x-3)=x3-3x2,
f′(x)=3x2-6x=3x(x-2);
则函数f(x)在x=2时有极小值,
故t<2<t+3,
解得,-1<t<2;
(Ⅱ)由题意,g(x)=lnx-
=lnx-λx2,
g′(x)=-2λx=
,
故λ≤0时,g′(x)≥0,x∈[1,+∞);
故g(x)在[1,+∞)上单调递增,
又∵g(1)=0-λ=-λ;
故g(x)≥-λ;
则当λ=0时,函数g(x)=lnx-λx2在[1,+∞)上有一个零点x=1;
当λ<0时,函数g(x)=lnx-λx2在[1,+∞)上没有零点;
当0<λ<时,
解=0得,x=
;
则函数g(x)=lnx-λx2在[1,)增函数,在[
,+∞)上减函数;
g(1)=-λ<0,g()=-
(ln2λ+1),x→+∞时,g(x)→-∞;
故当ln2λ+1=0,即λ=时,函数g(x)=lnx-λx2在[1,+∞)上有一个零点x=
;
当ln2λ+1<0,0<λ<时,函数g(x)=lnx-λx2在[1,+∞)上有两个零点;
当ln2λ+1>0,<λ<
时,函数g(x)=lnx-λx2在[1,+∞)上没有零点;
当λ≥时,g′(x)≤0,x∈[1,+∞);
故g(x)在[1,+∞)上单调递减,
又∵g(1)=-λ<0,
∴函数g(x)=lnx-λx2在[1,+∞)上没有零点;
综上所述,
当λ<0或<λ时,函数g(x)=lnx-λx2在[1,+∞)上没有零点;
当λ=0或λ=时,函数g(x)=lnx-λx2在[1,+∞)上有一个零点;
当0<λ<时,函数g(x)=lnx-λx2在[1,+∞)上有两个零点;
(Ⅲ)f(x)=x(x-a)(x-b),
f′(x)=3x2-2(a+b)x+ab,
则由题意可得,m,n是f‘(x)=0的两根,
则m+n=,mn=
②;
∵直线OA与直线OB垂直,
∴m•n+f(m)•f(n)=0,
∴mn+mn(m-a)(m-b)(n-a)(n-b)=0,
又∵0<a<b,知mn≠0;
∴(m-a)(m-b)(n-a)(n-b)=-1,①
②代入①得:ab(a-b)2=9,
∴(a+b)2=(a-b)2+4ab=+4ab≥2
=12,
(当且仅当ab=时取“=”);
∴a+b≥2.
解析
解:(Ⅰ)由题意,f(x)=x•x•(x-3)=x3-3x2,
f′(x)=3x2-6x=3x(x-2);
则函数f(x)在x=2时有极小值,
故t<2<t+3,
解得,-1<t<2;
(Ⅱ)由题意,g(x)=lnx-
=lnx-λx2,
g′(x)=-2λx=
,
故λ≤0时,g′(x)≥0,x∈[1,+∞);
故g(x)在[1,+∞)上单调递增,
又∵g(1)=0-λ=-λ;
故g(x)≥-λ;
则当λ=0时,函数g(x)=lnx-λx2在[1,+∞)上有一个零点x=1;
当λ<0时,函数g(x)=lnx-λx2在[1,+∞)上没有零点;
当0<λ<时,
解=0得,x=
;
则函数g(x)=lnx-λx2在[1,)增函数,在[
,+∞)上减函数;
g(1)=-λ<0,g()=-
(ln2λ+1),x→+∞时,g(x)→-∞;
故当ln2λ+1=0,即λ=时,函数g(x)=lnx-λx2在[1,+∞)上有一个零点x=
;
当ln2λ+1<0,0<λ<时,函数g(x)=lnx-λx2在[1,+∞)上有两个零点;
当ln2λ+1>0,<λ<
时,函数g(x)=lnx-λx2在[1,+∞)上没有零点;
当λ≥时,g′(x)≤0,x∈[1,+∞);
故g(x)在[1,+∞)上单调递减,
又∵g(1)=-λ<0,
∴函数g(x)=lnx-λx2在[1,+∞)上没有零点;
综上所述,
当λ<0或<λ时,函数g(x)=lnx-λx2在[1,+∞)上没有零点;
当λ=0或λ=时,函数g(x)=lnx-λx2在[1,+∞)上有一个零点;
当0<λ<时,函数g(x)=lnx-λx2在[1,+∞)上有两个零点;
(Ⅲ)f(x)=x(x-a)(x-b),
f′(x)=3x2-2(a+b)x+ab,
则由题意可得,m,n是f‘(x)=0的两根,
则m+n=,mn=
②;
∵直线OA与直线OB垂直,
∴m•n+f(m)•f(n)=0,
∴mn+mn(m-a)(m-b)(n-a)(n-b)=0,
又∵0<a<b,知mn≠0;
∴(m-a)(m-b)(n-a)(n-b)=-1,①
②代入①得:ab(a-b)2=9,
∴(a+b)2=(a-b)2+4ab=+4ab≥2
=12,
(当且仅当ab=时取“=”);
∴a+b≥2.
已知函数y=x3+ax2+(a+6)x-1有极大值和极小值,则a的取值范围是( )
正确答案
解析
解:由于f(x)=x3+ax2+(a+6)x-1,
有f′(x)=3x2+2ax+(a+6).
若f(x)有极大值和极小值,
则△=4a2-12(a+6)>0,
从而有a>6或a<-3,
故选:C.
(2014春•保山校级期中)已知函数f(x)=(ax2+x-1)ex,其中e是自然对数的底数,a∈R.
(Ⅰ)若a<0,求f(x)的单调区间;
(Ⅱ)若a=-1,函数f(x)的图象与函数g(x)=x3+
x2+m的图象有3个不同的交点,求实数m的取值范围.
正确答案
解:(Ⅰ)f′(x)=(ax2+x-1)ex+(2ax+1)ex=x(ax+2a+1)ex,
①若-<a<0,当x<0或x>-
时,f′(x)<0;当0<x<-
时,f′(x)>0.
∴f(x)的单调递减区间为(-∞,0],[-,+∞);单调递增区间为[0,-
].
②若a=,f′(x)=-
x2ex≤0,
∴f(x)的单调递减区间为R.
③若a,当x<-
或x>0时,f′(x)<0;当-
<x<0时,f′(x)>0.
∴f(x)的单调递减区间为(-∞,-],[0,+∞);单调递增区间为[-
,0].
(Ⅱ)由(1)知,f(x)=(-x2+x-1)ex在(-∞,-1]]上单调递减,在[-1,0]单调递增,在[0,+∞)上单调递减,
f(x)在x=-1处取得极小值f(-1)=-,在x=0处取得极大值f(0)=-1.
由g(x)=x3+
x2+m,得g′(x)=x2+x.
当x<-1或x>0时,g′(x)>0;当-1<x<0时,g′(x)<0.
∴g(x)在(-∞,-1]]上单调递增,在[-1,0]单调递减,在[0,+∞)上单调递增,
∴g(x)在x=-1处取得极大值g(-1)=+m,在x=0处取得极小值g(0)=m.
∵函数f(x)与函数g(x)的图象有3个不同的交点,
∴,解得,-
-
<m<-1.
解析
解:(Ⅰ)f′(x)=(ax2+x-1)ex+(2ax+1)ex=x(ax+2a+1)ex,
①若-<a<0,当x<0或x>-
时,f′(x)<0;当0<x<-
时,f′(x)>0.
∴f(x)的单调递减区间为(-∞,0],[-,+∞);单调递增区间为[0,-
].
②若a=,f′(x)=-
x2ex≤0,
∴f(x)的单调递减区间为R.
③若a,当x<-
或x>0时,f′(x)<0;当-
<x<0时,f′(x)>0.
∴f(x)的单调递减区间为(-∞,-],[0,+∞);单调递增区间为[-
,0].
(Ⅱ)由(1)知,f(x)=(-x2+x-1)ex在(-∞,-1]]上单调递减,在[-1,0]单调递增,在[0,+∞)上单调递减,
f(x)在x=-1处取得极小值f(-1)=-,在x=0处取得极大值f(0)=-1.
由g(x)=x3+
x2+m,得g′(x)=x2+x.
当x<-1或x>0时,g′(x)>0;当-1<x<0时,g′(x)<0.
∴g(x)在(-∞,-1]]上单调递增,在[-1,0]单调递减,在[0,+∞)上单调递增,
∴g(x)在x=-1处取得极大值g(-1)=+m,在x=0处取得极小值g(0)=m.
∵函数f(x)与函数g(x)的图象有3个不同的交点,
∴,解得,-
-
<m<-1.
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