- 函数的极值与导数的关系
- 共7619题
已知函数f(x)=2x2+3(a2+a)lnx-8ax
(Ⅰ)若x=3是f(x)的一个极值点求a的值;
(Ⅱ)若函数f(x)在其导函数f(x)′的单调区间上也是单调的,求a的取值范围.
正确答案
解:(Ⅰ)f′(x)=4x+-8a=
=,
∵x=3是f(x)的一个极值,
∴f′(3)=4(3-a)2-a2+3a=0,
解得,a=4或a=3;
而当a=3时,f′(x)≥0,故不成立,
当a=4时,满足条件,
故a=4.
(II)f′(x)=4x+-8a=
设g(x)=4x2-8ax+3(a2+a),△=16(a2-3a),
设g(x)=0的两根为x1,x2,(x1<x2),
(1)当△≤0,即0≤a≤3时,
∴f(x)不单调,不满足题意;
(2)当△>0,即a<0或a>3时,
①若x1<0<x2,则(a2+a)<0,即-1<a<0,
此时,f(x)在(0,x2)上单调递减,
在(x2,+∞)上单调递增,
而f′(x)在(0,+∞)上单调递增,
故不满足题意,
②若x1<x2≤0,则,
解得a≤-1,
此时,f(x)在(0,+∞)上单调递增,满足题意;
③若0<x1<x2,则,
则a>0,
此时,f(x)在(0,x1)上单调递增,在(x1,x2)上单调递减,在(x2,+∞)上单调递增,不满足题意;
综上所述,a的取值范围为(-∞,-1].
解析
解:(Ⅰ)f′(x)=4x+-8a=
=,
∵x=3是f(x)的一个极值,
∴f′(3)=4(3-a)2-a2+3a=0,
解得,a=4或a=3;
而当a=3时,f′(x)≥0,故不成立,
当a=4时,满足条件,
故a=4.
(II)f′(x)=4x+-8a=
设g(x)=4x2-8ax+3(a2+a),△=16(a2-3a),
设g(x)=0的两根为x1,x2,(x1<x2),
(1)当△≤0,即0≤a≤3时,
∴f(x)不单调,不满足题意;
(2)当△>0,即a<0或a>3时,
①若x1<0<x2,则(a2+a)<0,即-1<a<0,
此时,f(x)在(0,x2)上单调递减,
在(x2,+∞)上单调递增,
而f′(x)在(0,+∞)上单调递增,
故不满足题意,
②若x1<x2≤0,则,
解得a≤-1,
此时,f(x)在(0,+∞)上单调递增,满足题意;
③若0<x1<x2,则,
则a>0,
此时,f(x)在(0,x1)上单调递增,在(x1,x2)上单调递减,在(x2,+∞)上单调递增,不满足题意;
综上所述,a的取值范围为(-∞,-1].
已知函数f(x)=e-2x
(1)若函数y=f(x)在x=2时有极值,求a的值;
(2)若对任意x∈(0,1)时,f(x)>1恒成立,求a的取值范围.
正确答案
解:(1)∵f(x)=e-2x,
∴f′(x)=e-2x,
∵函数y=f(x)在x=2时有极值,
∴f′(2)=0,
∴5a+3=0,
∴a=-;
(2)由对任意x∈(0,1)时,f(x)>1恒成立,
可知a>,
下面证明x∈(0,1)时,<1恒成立,
只需证明:(1-x)e2x<1+x,
只需证明x∈(0,1)时,g(x)=(x-1)e2x+(x+1)>0.
∵g′(x)=e2x(2x-1)+1>g′(0)=0,
∴g(x)在(0,1)上单调递增,
∴g(x)>g(0)=0恒成立,
∴x∈(0,1)时,<1恒成立,
=
(m(x)=(1-x)e2x)=m′(x)|x=1=1,
∴的最小上界为1,
∴a≥1.
解析
解:(1)∵f(x)=e-2x,
∴f′(x)=e-2x,
∵函数y=f(x)在x=2时有极值,
∴f′(2)=0,
∴5a+3=0,
∴a=-;
(2)由对任意x∈(0,1)时,f(x)>1恒成立,
可知a>,
下面证明x∈(0,1)时,<1恒成立,
只需证明:(1-x)e2x<1+x,
只需证明x∈(0,1)时,g(x)=(x-1)e2x+(x+1)>0.
∵g′(x)=e2x(2x-1)+1>g′(0)=0,
∴g(x)在(0,1)上单调递增,
∴g(x)>g(0)=0恒成立,
∴x∈(0,1)时,<1恒成立,
=
(m(x)=(1-x)e2x)=m′(x)|x=1=1,
∴的最小上界为1,
∴a≥1.
若函数f(x)=x3-3bx+b在(0,1)内有极小值,则( )
正确答案
解析
解:由题意得b>0,
又f′(x)=3x2-3b,
令f′(x)=0,则x=±,
由于x=处附近导数左负右正,则为极小值点,
又函数f(x)=x3-3bx+b在区间(0,1)内有极小值,
∴0<<1,
∴b∈(0,1),
故选C.
函数的极值点的个数为( )
正确答案
解析
解:∵f′(x)=x3-x2=x2(x-1)>0,
则f(x)在(1,+∞)上是增函数,
f(x)在(-∞,1)上是减函数.
故选B.
设函数,
(Ⅰ)求函数f(x)的极大值;
(Ⅱ)记f(x)的导函数为g(x),若x∈[1-a,1+a]时,恒有-a≤g(x)≤a成立,试确定实数a的取值范围.
正确答案
解:(Ⅰ)f′(x)=-x2+4ax-3a2,且0<a<1,(1分)
当f′(x)>0时,得a<x<3a;
当f′(x)<0时,得x<a或x>3a;
∴f(x)的单调递增区间为(a,3a);
f(x)的单调递减区间为(-∞,a)和(3a,+∞).(5分)
故当x=3a时,f(x)有极大值,其极大值为f(3a)=1.(6分)
(Ⅱ)g(x)=f′(x)=-x2+4ax-3a2=-(x-2a)2+a2,(7分)
g(x)=x2+4ax-3a2=-(x-3a)(x-a)
①当时,1-a>2a,∴g(x)在区间[1-a,1+a]内单调递减
∴,且[g(x)]min=g(1+a)=2a-1
∵恒有-a≤g(x)≤a成立
∵又
,此时,a∈∅…(10分)
②当2a>1-a,且2a<a+1时,即,[g(x)]max=g(2a)=a2.
∵-a≤g(x)≤a,∴,即
∴
∴.(12分)
ⅲ)当2a≥1+a时,得a≥1与已知0<a<1矛盾.(13分)
综上所述,实数a的取值范围为.(14分)
解析
解:(Ⅰ)f′(x)=-x2+4ax-3a2,且0<a<1,(1分)
当f′(x)>0时,得a<x<3a;
当f′(x)<0时,得x<a或x>3a;
∴f(x)的单调递增区间为(a,3a);
f(x)的单调递减区间为(-∞,a)和(3a,+∞).(5分)
故当x=3a时,f(x)有极大值,其极大值为f(3a)=1.(6分)
(Ⅱ)g(x)=f′(x)=-x2+4ax-3a2=-(x-2a)2+a2,(7分)
g(x)=x2+4ax-3a2=-(x-3a)(x-a)
①当时,1-a>2a,∴g(x)在区间[1-a,1+a]内单调递减
∴,且[g(x)]min=g(1+a)=2a-1
∵恒有-a≤g(x)≤a成立
∵又
,此时,a∈∅…(10分)
②当2a>1-a,且2a<a+1时,即,[g(x)]max=g(2a)=a2.
∵-a≤g(x)≤a,∴,即
∴
∴.(12分)
ⅲ)当2a≥1+a时,得a≥1与已知0<a<1矛盾.(13分)
综上所述,实数a的取值范围为.(14分)
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