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题型:简答题
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简答题

如图:是y=f(x)=x3-2x2+3a2x的导函数y=f′(x)的简图,它与x轴的交点是(1,0)和(3,0)

(1)求y=f(x)的极小值点和单调减区间;

(2)求实数a的值.

正确答案

解:(1)由f(x)=x3-2x2+3a2x的导函数y=f‘(x)的图象可知:导函数f'(x)小于0的解集是(1,3);

函数f(x)=x3-2x2+3a2x在x=1,x=3处取得极值,且在x=3的左侧导数为负右侧导数为正.

即函数在x=3处取得极小值,函数的单调减区间为(1,3).

(2)由于f(x)=x3-2x2+3a2x的导函数f'(x)=ax2-4x+3a2,又由(1)知,f'(1)=0且f'(3)=0

解得 a=1.

则实数a的值为1.

解析

解:(1)由f(x)=x3-2x2+3a2x的导函数y=f‘(x)的图象可知:导函数f'(x)小于0的解集是(1,3);

函数f(x)=x3-2x2+3a2x在x=1,x=3处取得极值,且在x=3的左侧导数为负右侧导数为正.

即函数在x=3处取得极小值,函数的单调减区间为(1,3).

(2)由于f(x)=x3-2x2+3a2x的导函数f'(x)=ax2-4x+3a2,又由(1)知,f'(1)=0且f'(3)=0

解得 a=1.

则实数a的值为1.

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简答题

设函数f(x)=2ax-+lnx.

(Ⅰ)当b=a时,若f(x)在(0,+∞)上是单调函数,求a的取值范围.

(Ⅱ)若f(x)在x=m,x=n(m<n)处取得极值,若方程f(x)=c在(0,2n]上有唯一解,则c的取值范围为 {x|x<x0或s≤x<t},求t-s的最大值.

正确答案

解:(Ⅰ)当a=b,f(x)=2ax-+lnx,

①当a=0时,f(x)=lnx,则f(x)在(0,+∞)上单调递增;

②当a>0时,又x>0,∴2ax2+x+a>0,∴f′(x)>0,则f(x)在(0,+∞)上单调递增.

③当a<0时,设g(x)=2ax2+x+a,令△≤0解得a≤-.f(x)在(0,+∞)上单调递减.

综上得,a的取值范围是(-∞,-]∪[0,+∞).

(Ⅱ)由于f(x)=2ax-+lnx,定义域为(0,+∞)∴f′(x)=2a++

又f(x)在x=m,x=n处取得极值,f′(m)=f′(n)=0.

所以

故f′(x)=-=-

故f(x)在(0,m)上单调递减,在[m,n]上单调递增,在[n,2m]上单调递减.

所以f(m)是f(x)在(0,2n)上的极小值,f(n)是f(x)在(0,2n]上的极大值.

为使方程f(x)=c只有唯一解的c的取值范围为{x|x<x0或s≤x<t},

只有可能s=f(2n),t=f(2m),f(m)>f(2n),故只要求f(m)-f(2n)的最大值.

f(m)=lnm+,f(2n)=+ln2n.f(m)-f(2n)=+ln

记m=kn(0<k<1),则f(m)-f(2n)=+ln.令g(k)=)=+ln

则g′(k)=

当0<k<时,f′(x)>0,故f(x)在[m,n]上单调递增;

<k≤1时,f′(x)<0,故f(x)在[n,2n]上单调递减.

所以g(k)的最大值为g()=-ln4.所以t-s的最大值为-ln4.

解析

解:(Ⅰ)当a=b,f(x)=2ax-+lnx,

①当a=0时,f(x)=lnx,则f(x)在(0,+∞)上单调递增;

②当a>0时,又x>0,∴2ax2+x+a>0,∴f′(x)>0,则f(x)在(0,+∞)上单调递增.

③当a<0时,设g(x)=2ax2+x+a,令△≤0解得a≤-.f(x)在(0,+∞)上单调递减.

综上得,a的取值范围是(-∞,-]∪[0,+∞).

(Ⅱ)由于f(x)=2ax-+lnx,定义域为(0,+∞)∴f′(x)=2a++

又f(x)在x=m,x=n处取得极值,f′(m)=f′(n)=0.

所以

故f′(x)=-=-

故f(x)在(0,m)上单调递减,在[m,n]上单调递增,在[n,2m]上单调递减.

所以f(m)是f(x)在(0,2n)上的极小值,f(n)是f(x)在(0,2n]上的极大值.

为使方程f(x)=c只有唯一解的c的取值范围为{x|x<x0或s≤x<t},

只有可能s=f(2n),t=f(2m),f(m)>f(2n),故只要求f(m)-f(2n)的最大值.

f(m)=lnm+,f(2n)=+ln2n.f(m)-f(2n)=+ln

记m=kn(0<k<1),则f(m)-f(2n)=+ln.令g(k)=)=+ln

则g′(k)=

当0<k<时,f′(x)>0,故f(x)在[m,n]上单调递增;

<k≤1时,f′(x)<0,故f(x)在[n,2n]上单调递减.

所以g(k)的最大值为g()=-ln4.所以t-s的最大值为-ln4.

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简答题

已知函数f(x)=x2-4x+a+3,g(x)=mx+5-2m.

(Ⅰ)若y=f(x)在[-1,1]上存在零点,求实数a的取值范围;

(Ⅱ)当a=0时,若对任意的x1∈[1,4],总存在x2∈[1,4],使f(x1)=g(x2)成立,求实数m的取值范围.

正确答案

解:(Ⅰ):因为函数f(x)=x2-4x+a+3的对称轴是x=2,

所以f(x)在区间[-1,1]上是减函数,

因为函数在区间[-1,1]上存在零点,

则必有:,解得-8≤a≤0,

故所求实数a的取值范围为[-8,0].

(Ⅱ)若对任意的x1∈[1,4],总存在x2∈[1,4],

使f(x1)=g(x2)成立,只需函数y=f(x)的值域为函数y=g(x)的值域的子集.

f(x)=x2-4x+3,x∈[1,4]的值域为[-1,3],下求g(x)=mx+5-2m的值域.

①当m=0时,g(x)=5-2m为常数,不符合题意舍去;

②当m>0时,g(x)的值域为[5-m,5+2m],要使[-1,3]⊆[5-m,5+2m],

,解得m≥6;

③当m<0时,g(x)的值域为[5+2m,5-m],要使[-1,3]⊆[5+2m,5-m],

,解得m≤-3;

综上,m的取值范围为(-∞,-3]∪[6,+∞).

解析

解:(Ⅰ):因为函数f(x)=x2-4x+a+3的对称轴是x=2,

所以f(x)在区间[-1,1]上是减函数,

因为函数在区间[-1,1]上存在零点,

则必有:,解得-8≤a≤0,

故所求实数a的取值范围为[-8,0].

(Ⅱ)若对任意的x1∈[1,4],总存在x2∈[1,4],

使f(x1)=g(x2)成立,只需函数y=f(x)的值域为函数y=g(x)的值域的子集.

f(x)=x2-4x+3,x∈[1,4]的值域为[-1,3],下求g(x)=mx+5-2m的值域.

①当m=0时,g(x)=5-2m为常数,不符合题意舍去;

②当m>0时,g(x)的值域为[5-m,5+2m],要使[-1,3]⊆[5-m,5+2m],

,解得m≥6;

③当m<0时,g(x)的值域为[5+2m,5-m],要使[-1,3]⊆[5+2m,5-m],

,解得m≤-3;

综上,m的取值范围为(-∞,-3]∪[6,+∞).

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简答题

已知函数f(x)=lnx+x2+mx.

(Ⅰ)当m=-3时,求函数f(x)的极值;

(Ⅱ)若函数f(x)在定义域内为增函数,求实数m的取值范围;

(Ⅲ)若m=-1,△ABC的三个顶点A(x1,y1),B(x2,y2),C(x3,y3)在函数f(x)的图象上,且x1<x2<x3,a、b、c分别为△ABC的内角A、B、C所对的边.求证:a2+c2<b2

正确答案

解:(Ⅰ)∵f(x)=lnx+x2+mx,定义域为(0,+∞),

∴f,(x)=+2x+m;

当m=-3时,f,(x)=+2x+3,

令f,(x)=0,∴=0,即=0,解得x=或x=1;

则f‘(x),f(x)随x的变化情况如下表:

∴f(x)极大值=f()=-ln2-,f(x)极小值=f(1)=-2;

(Ⅱ)函数f(x)在定义域内为增函数,∴x>0时,f,(x)=+2x+m≥0恒成立,

∴m≥-(+2x)(其中x>0)恒成立;

∵x>0,∴+2x≥2(当且仅当x=时取等号),

∴-=-2,∴m≥-2

∴实数m的取值范围是[-2,+∞);

(Ⅲ)由(Ⅱ)知m=-1时,f(x)在(0,+∞)上为增函数,

△ABC的顶点A(x1,y1),B(x2,y2),C(x3,y3)在函数f(x)的图象上,

且x1<x2<x3,∴y1<y2<y3

∴a2=|BC|2=+

c2=|AB|2=+

b2=|AC|2=+=+

=

∴a2+c2<b2

解析

解:(Ⅰ)∵f(x)=lnx+x2+mx,定义域为(0,+∞),

∴f,(x)=+2x+m;

当m=-3时,f,(x)=+2x+3,

令f,(x)=0,∴=0,即=0,解得x=或x=1;

则f‘(x),f(x)随x的变化情况如下表:

∴f(x)极大值=f()=-ln2-,f(x)极小值=f(1)=-2;

(Ⅱ)函数f(x)在定义域内为增函数,∴x>0时,f,(x)=+2x+m≥0恒成立,

∴m≥-(+2x)(其中x>0)恒成立;

∵x>0,∴+2x≥2(当且仅当x=时取等号),

∴-=-2,∴m≥-2

∴实数m的取值范围是[-2,+∞);

(Ⅲ)由(Ⅱ)知m=-1时,f(x)在(0,+∞)上为增函数,

△ABC的顶点A(x1,y1),B(x2,y2),C(x3,y3)在函数f(x)的图象上,

且x1<x2<x3,∴y1<y2<y3

∴a2=|BC|2=+

c2=|AB|2=+

b2=|AC|2=+=+

=

∴a2+c2<b2

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简答题

设函数f(x)=x3+ax2+bx+c(a<0)在x=0处取得极值-1.

(1)设点A(-a,f(-a)),求证:过点A的切线有且只有一条;并求出该切线方程.

(2)若过点(0,0)可作曲线y=f(x)的三条切线,求a的取值范围;

(3)设曲线y=f(x)在点(x1,f(x1)),(x2,f(x2))(x1≠x2)处的切线都过点(0,0),证明:f′(x1)≠f′(x2).

正确答案

(1)证明:由f(x)=x3+ax2+bx+c(a<0),得:f(x)=x2+2ax+b,

由题意可得f(0)=0,f(0)=-1,解得b=0,c=-1.

经检验,f(x)在x=0处取得极大值.

设切点为(x0,y0),则切线方程为

即为

把(-a,f(-a))代入方程可得

,所以x0=-a.

即点A为切点,且切点是唯一的,故切线有且只有一条.

所以切线方程为

(2)解:因为切线方程为

把(0,0)代入可得

因为有三条切线,故方程得有三个不同的实根.

(a<0)

g(x)=2x+2ax,令g(x)=2x+2ax=0,可得x=0和x=-a.

当x∈(-∞,0)时,g(x)>0,g(x)为增函数,

当x∈(0,-a)时,g(x)<0,g(x)为减函数,

当x∈(-a,+∞)时,g(x)>0,g(x)为增函数,

所以,当x=0时函数g(x)取得极大值为g(0)=1>0.

当x=-a时函数g(x)取得极小值,

极小值为

因为方程有三个根,故极小值小于零,,所以

(3)证明:假设,则

所以(x1-x2)(x1+x2)=-2a(x1-x2

因为x1≠x2,所以x1+x2=-2a.

由(2)可得,两式相减可得

因为x1≠x2,故

把x1+x2=-2a代入上式可得,

所以

所以

又由,这与矛盾.

所以假设不成立,即证得

解析

(1)证明:由f(x)=x3+ax2+bx+c(a<0),得:f(x)=x2+2ax+b,

由题意可得f(0)=0,f(0)=-1,解得b=0,c=-1.

经检验,f(x)在x=0处取得极大值.

设切点为(x0,y0),则切线方程为

即为

把(-a,f(-a))代入方程可得

,所以x0=-a.

即点A为切点,且切点是唯一的,故切线有且只有一条.

所以切线方程为

(2)解:因为切线方程为

把(0,0)代入可得

因为有三条切线,故方程得有三个不同的实根.

(a<0)

g(x)=2x+2ax,令g(x)=2x+2ax=0,可得x=0和x=-a.

当x∈(-∞,0)时,g(x)>0,g(x)为增函数,

当x∈(0,-a)时,g(x)<0,g(x)为减函数,

当x∈(-a,+∞)时,g(x)>0,g(x)为增函数,

所以,当x=0时函数g(x)取得极大值为g(0)=1>0.

当x=-a时函数g(x)取得极小值,

极小值为

因为方程有三个根,故极小值小于零,,所以

(3)证明:假设,则

所以(x1-x2)(x1+x2)=-2a(x1-x2

因为x1≠x2,所以x1+x2=-2a.

由(2)可得,两式相减可得

因为x1≠x2,故

把x1+x2=-2a代入上式可得,

所以

所以

又由,这与矛盾.

所以假设不成立,即证得

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