- 函数的极值与导数的关系
- 共7619题
已知函数f(x)=ax3-3x2+1-(a∈R且a≠0),试求函数f(x)的极大值与极小值.
正确答案
解:由题设知a≠0,f′(x)=3ax2-6x=3ax(x-),令f′(x)=0得x=0或x=
.
当a>0时,随x的变化,f′(x)与f(x)的变化如下表:
∴f(x)极大值=f(0)=1-,
f(x)极小值=f()=-
-
+1.
当a<0时,随x的变化,f′(x)与f(x)的变化如下表:
∴f(x)极大值=f(0)=1-,
f(x)极小值=f()=-
-
+1.
总之,当a>0时,f(x)极大值=f(0)=1-,
f(x)极小值=f()=-
-
+1;
当a<0时,f(x)极大值=f(0)=1-,
f(x)极小值=f()=-
-
+1.
解析
解:由题设知a≠0,f′(x)=3ax2-6x=3ax(x-),令f′(x)=0得x=0或x=
.
当a>0时,随x的变化,f′(x)与f(x)的变化如下表:
∴f(x)极大值=f(0)=1-,
f(x)极小值=f()=-
-
+1.
当a<0时,随x的变化,f′(x)与f(x)的变化如下表:
∴f(x)极大值=f(0)=1-,
f(x)极小值=f()=-
-
+1.
总之,当a>0时,f(x)极大值=f(0)=1-,
f(x)极小值=f()=-
-
+1;
当a<0时,f(x)极大值=f(0)=1-,
f(x)极小值=f()=-
-
+1.
已知函数f(x)=3x4-4(a+1)x3+6ax2-12(a>0),
(1)求函数f(x)的单调递增区间;
(2)当a=2时,求函数f(x)的极大值.
正确答案
解:(1)f‘(x)=12x(x-a)(x-1)
0<a<1时,f'(x)>0,0<x<a,或x>1,
f(x)在[0,a]和[1,+∞]上递增;
a=1时,f'(x)≥0⇔x≥0,则f(x)在[0,+∞)上递增;
a>1时f'(x)>0⇔0<x<1或x>a,f(x)在[0,1],[a,+∞]上递增.
(2)a=2时,f′(x)=0得x=0,x=1,x=2,
∴f(x)在(-∞,0)上递减,在[0,1]上递增,
在[1,2]上递减,在[2,+∞)上递增
∴a=2时,f(x)有极大值-9.
解析
解:(1)f‘(x)=12x(x-a)(x-1)
0<a<1时,f'(x)>0,0<x<a,或x>1,
f(x)在[0,a]和[1,+∞]上递增;
a=1时,f'(x)≥0⇔x≥0,则f(x)在[0,+∞)上递增;
a>1时f'(x)>0⇔0<x<1或x>a,f(x)在[0,1],[a,+∞]上递增.
(2)a=2时,f′(x)=0得x=0,x=1,x=2,
∴f(x)在(-∞,0)上递减,在[0,1]上递增,
在[1,2]上递减,在[2,+∞)上递增
∴a=2时,f(x)有极大值-9.
已知函数f(x)=x+
,h(x)=
.
(Ⅰ)设函数F(x)=18f(x)-x2[h(x)]2,求F(x)的单调区间与极值;
(Ⅱ)设a∈R,解关于x的方程lg[f(x-1)-
]=2lgh(a-x)-2lgh(4-x);
(Ⅲ)设n∈Nn,证明:f(n)h(n)-[h(1)+h(2)+…+h(n)]≥.
正确答案
解:(Ⅰ)F(x)=18f(x)-x2[h(x)]2=-x3+12x+9(x≥0)
所以F′(x)=-3x2+12=0,x=±2
且x∈(0,2)时,F′(x)>0,当x∈(2,+∞)时,F′(x)<0
所以F(x)在(0,2)上单调递增,在(2,+∞)上单调递减.
故x=2时,F(x)有极大值,且F(2)=-8+24+9=25.
(Ⅱ)原方程变形为lg(x-1)+2lg=2lg
,
⇔⇔
,
①当1<a<4时,原方程有一解x=3-,
②当4<a<5时,原方程有两解x=3±,
③当a=5时,原方程有一解x=3,
④当a≤1或a>5时,原方程无解.
(Ⅲ)由已知得h(1)+h(2)+…+h(n)=,
f(n)h(n)-=
,
从而a1=s1=1,
当k≥2时,an=sn-sn-1=,
又=
=
=>0
即对任意的k≥2,有,
又因为a1=1=,
所以a1+a2+…+an≥,
则sn≥h(1)+h(2)+…+h(n),故原不等式成立.
解析
解:(Ⅰ)F(x)=18f(x)-x2[h(x)]2=-x3+12x+9(x≥0)
所以F′(x)=-3x2+12=0,x=±2
且x∈(0,2)时,F′(x)>0,当x∈(2,+∞)时,F′(x)<0
所以F(x)在(0,2)上单调递增,在(2,+∞)上单调递减.
故x=2时,F(x)有极大值,且F(2)=-8+24+9=25.
(Ⅱ)原方程变形为lg(x-1)+2lg=2lg
,
⇔⇔
,
①当1<a<4时,原方程有一解x=3-,
②当4<a<5时,原方程有两解x=3±,
③当a=5时,原方程有一解x=3,
④当a≤1或a>5时,原方程无解.
(Ⅲ)由已知得h(1)+h(2)+…+h(n)=,
f(n)h(n)-=
,
从而a1=s1=1,
当k≥2时,an=sn-sn-1=,
又=
=
=>0
即对任意的k≥2,有,
又因为a1=1=,
所以a1+a2+…+an≥,
则sn≥h(1)+h(2)+…+h(n),故原不等式成立.
设函数f(x)=x3-ax2-4x(a是实数)
(1)若在x=-1时取得极值,求a
(2)是否存在实数a使函数f(x)在[-2,2]上单调递减,若存在,求a的取值范围;若不存在,请说明理由.
正确答案
解:(1)函数f(x)=x3-ax2-4x的导数为f′(x)=3x2-2ax-4,
在x=-1时取得极值,可得f′(-1)=0,
即有3+2a-4=0,解得a=;
(2)假设存在实数a,使函数f(x)在[-2,2]上单调递减.
即有f′(x)=3x2-2ax-4≤0在[-2,2]上恒成立,
令g(x)=3x2-2ax-4,即有g(-2)≤0,且g(2)≤0,
即有8+4a≤0且8-4a≤0,解得-2≤a≤2.
故存在,a的取值范围为[-2,2].
解析
解:(1)函数f(x)=x3-ax2-4x的导数为f′(x)=3x2-2ax-4,
在x=-1时取得极值,可得f′(-1)=0,
即有3+2a-4=0,解得a=;
(2)假设存在实数a,使函数f(x)在[-2,2]上单调递减.
即有f′(x)=3x2-2ax-4≤0在[-2,2]上恒成立,
令g(x)=3x2-2ax-4,即有g(-2)≤0,且g(2)≤0,
即有8+4a≤0且8-4a≤0,解得-2≤a≤2.
故存在,a的取值范围为[-2,2].
已知函数f(x)=x3+ax2-x+c(x∈R),则下列结论错误的是( )
正确答案
解析
解:∵f′(x)=3x2+2ax-1.
∴△=4a2+12>0,
∴f′(x)=0有两解,不妨设为x1<x2,列表如下
由表格可知:
①x=x1时,函数f(x)取到极大值,x=x2时,函数f(x)取到极小值,故选项A正确,
②函数f(x)在(-∞,x1),(x2,+∞)上是增函数,
x2-x1==
≥
,故选项B正确,
③∵f(-a-x)+f(x)=
+
,f(-
)=
+
,
∴f(--x)+f(x)=2f(-
),∴(-
,f(-
))为对称中心,故选项D正确,
选项A,B,D都正确,利用排除法,选项C错误,
即函数f(x)在点(x0,f(x0))处的切线与f(x)的图象可以有一个不同公共点.
故选C.
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