- 函数的极值与导数的关系
- 共7619题
设a∈R,f(x)=x3-x2-x+a,曲线y=f(x)与x轴有且只有一个公共点,实数a的取值范围是______.
正确答案
解析
解:求一阶导数可得f‘(x)=3x2-2x-1,
两个极值点分别在x=1、x=-,
代入函数,得f(1)=a-1,f(-)=a+
,
当a-1>0时,f(1)>0,得出a>1,
当a+<0时,f(-
)<0,得出a<-
,
则曲线y=f(x)与x轴有且只有一个公共点,实数a的取值范围为:,
故答案为:.
设x=-2,x=4是函数f(x)=x3+ax2+bx的两个极值点,则a=______,b=______.
正确答案
9
24
解析
解:∵f′(x)=3x2+2ax+b,
且x=-2,x=4是函数f(x)的两个极值点,
∴,
解得:a=9,b=24,
故答案为:9,24.
已知函数f(x)=lnx-ax-b(a,b∈R)
(Ⅰ)若函数f(x)在x=1处取得极值1,求a,b的值
(Ⅱ)讨论函数f(x)在区间(1,+∞)上的单调性
(Ⅲ)对于函数f(x)图象上任意两点A(x1,y1),B(x2,y2)(x1<x2),不等式f′(x0)<k恒成立,其中k为直线AB的斜率,x0=λx1+(1-λ)x2,0<λ<1,求λ的取值范围.
正确答案
解:(Ⅰ)f(x)的导数为f′(x)=-a,
由题意可得f′(1)=0,且f(1)=1,
即为1-a=0,且-a-b=1,
解得a=1.b=-2,经检验符合题意.
故a=1,b=-2;
(Ⅱ)由(Ⅰ)可得f′(x)=-a,x>1,0<
<1,
①若a≤0,f′(x)>0,f(x)在(1,+∞)递增;
②0<a<1,x∈(1,),f′(x)>0,x∈(
,+∞),f′(x)<0;
③a≥1,f′(x)<0.f(x)在(1,+∞)递减.
综上可得,a≤0,f(x)在(1,+∞)递增;
0<a<1,f(x)在(1,)递增,在(
,+∞)递减;
a≥1,f(x)在(1,+∞)递减.
(Ⅲ)f′(x0)=-a=
-a,
直线AB的斜率为k==
=
-a,
f′(x0)<k⇔<
,
即x2-x1<ln[λx1+(1-λ)x2],
即为-1<ln
[λ+(1-λ)
],
令t=>1,t-1<lnt[λ+(1-λ)t],
即t-1-tlnt+λ(tlnt-lnt)<0恒成立,
令函数g(t)=t-1-tlnt+λ(tlnt-lnt),t>1,
①当0<λ时,g′(t)=-lnt+λ(lnt+1-
)=
,
令φ(t)=-tlnt+λ(tlnt+t-1),t>1,
φ′(t)=-1-lnt+λ(2+lnt)=(λ-1)lnt+2λ-1,
当0<λ≤时,φ′(t)<0,φ(t)在(1,+∞)递减,则φ(t)<φ(1)=0,
故当t>1时,g′(t)<0,
则g(t)在(1,+∞)递减,g(t)<g(1)=0符合题意;
②当<λ<1时,φ′(t)=(λ-1)lnt+2λ-1>0,
解得1<t<,
当t∈(1,),φ′(t)>0,φ(t)在(1,
)递增,φ(t)>φ(1)=0;
当t∈(1,),g′(t)>0,g(t)在(1,
)递增,g(t)>g(1)=0,
则有当t∈(1,),g(t)>0不合题意.
即有0<λ≤.
解析
解:(Ⅰ)f(x)的导数为f′(x)=-a,
由题意可得f′(1)=0,且f(1)=1,
即为1-a=0,且-a-b=1,
解得a=1.b=-2,经检验符合题意.
故a=1,b=-2;
(Ⅱ)由(Ⅰ)可得f′(x)=-a,x>1,0<
<1,
①若a≤0,f′(x)>0,f(x)在(1,+∞)递增;
②0<a<1,x∈(1,),f′(x)>0,x∈(
,+∞),f′(x)<0;
③a≥1,f′(x)<0.f(x)在(1,+∞)递减.
综上可得,a≤0,f(x)在(1,+∞)递增;
0<a<1,f(x)在(1,)递增,在(
,+∞)递减;
a≥1,f(x)在(1,+∞)递减.
(Ⅲ)f′(x0)=-a=
-a,
直线AB的斜率为k==
=
-a,
f′(x0)<k⇔<
,
即x2-x1<ln[λx1+(1-λ)x2],
即为-1<ln
[λ+(1-λ)
],
令t=>1,t-1<lnt[λ+(1-λ)t],
即t-1-tlnt+λ(tlnt-lnt)<0恒成立,
令函数g(t)=t-1-tlnt+λ(tlnt-lnt),t>1,
①当0<λ时,g′(t)=-lnt+λ(lnt+1-
)=
,
令φ(t)=-tlnt+λ(tlnt+t-1),t>1,
φ′(t)=-1-lnt+λ(2+lnt)=(λ-1)lnt+2λ-1,
当0<λ≤时,φ′(t)<0,φ(t)在(1,+∞)递减,则φ(t)<φ(1)=0,
故当t>1时,g′(t)<0,
则g(t)在(1,+∞)递减,g(t)<g(1)=0符合题意;
②当<λ<1时,φ′(t)=(λ-1)lnt+2λ-1>0,
解得1<t<,
当t∈(1,),φ′(t)>0,φ(t)在(1,
)递增,φ(t)>φ(1)=0;
当t∈(1,),g′(t)>0,g(t)在(1,
)递增,g(t)>g(1)=0,
则有当t∈(1,),g(t)>0不合题意.
即有0<λ≤.
已知函数.
(Ⅰ)若,求函数f(x)的极值;
(Ⅱ)若对任意的x∈(1,3),都有f(x)>0成立,求a的取值范围.
正确答案
解:(I),f‘(x)=0,得
,或x2=2,
列表:
函数f(x)在处取得极大值
,
函数f(x)在x=2处取得极小值f(2)=ln2-1;(4分)
(II):,x∈(1,3)时,
,(5分)
(i)当1+a≤2,即a≤1时,x∈(1,3)时,
f'(x)>0,函数f(x)在(1,3)是增函数∀x∈(1,3),f(x)>f(1)=0恒成立;(7分)
(ii)当,即
时,x∈(1,3)时,
f'(x)<0,函数f(x)在(1,3)是减函数∀x∈(1,3),f(x)<f(1)=0恒成立,不合题意(9分)
(iii)当,即
时,x∈(1,3)时,
f'(x)先取负,再取,最后取正,函数f(x)在(1,3)先递减,再递增,
而f(1)=0,∴∀x∈(1,3),f(x)>f(1)=0不能恒成立;(11分)
综上,a的取值范围是a≤1.(12分)
解析
解:(I),f‘(x)=0,得
,或x2=2,
列表:
函数f(x)在处取得极大值
,
函数f(x)在x=2处取得极小值f(2)=ln2-1;(4分)
(II):,x∈(1,3)时,
,(5分)
(i)当1+a≤2,即a≤1时,x∈(1,3)时,
f'(x)>0,函数f(x)在(1,3)是增函数∀x∈(1,3),f(x)>f(1)=0恒成立;(7分)
(ii)当,即
时,x∈(1,3)时,
f'(x)<0,函数f(x)在(1,3)是减函数∀x∈(1,3),f(x)<f(1)=0恒成立,不合题意(9分)
(iii)当,即
时,x∈(1,3)时,
f'(x)先取负,再取,最后取正,函数f(x)在(1,3)先递减,再递增,
而f(1)=0,∴∀x∈(1,3),f(x)>f(1)=0不能恒成立;(11分)
综上,a的取值范围是a≤1.(12分)
已知函数f(x)=ax2+lnx,g(x)=-bx,设h(x)=f(x)-g(x)
(1)若f(x)在x=处取得极值,且f′(x)=g(
)-2x,求函数h(x)的单调区间.
(2)若a=0时函数h(x)有两个不同的零点x1,x2 ①求b的取值范围;②求证:>1.
正确答案
解:(1)函数f(x)的定义域为(0,+∞),
函数的导数为f′(x)=ax+,
∵f(x)在x=处取得极值,
∴f′()=0,即
a+
=0,解得a=-2,
即f′(x)=-2x+,
又f′(x)=g()-2x,
即-2x+=-
-2x,
则b=-1,即g(x)=x,
则h(x)=f(x)-g(x)=-x2+lnx-x,(x>0),
则h′(x)=-2x+-1=
=
,
由h′(x)>0得0<x<,此时函数单调递增,增区间为(0,
),
由h′(x)<0得x>,此时函数单调递减,减区间为(
,+∞).
(2)若a=0,则f(x)=ax2+lnx=lnx,
则h(x)=lnx+bx,其定义域为(0,+∞)
①由h(x)=0得,记
,则
∴在(0,e)单调减,在(e,+∞)单调增,
∴当x=e时取得最小值
又φ(1)=0,所以x∈(0,1)时φ(x)>0,而x∈(1,+∞)时φ(x)<0
∴b的取值范围是(,0)
②由题意得lnx1+bx1=0,lnx2+bx2=0
∴lnx1x2+b(x1+x2)=0,lnx2-lnx1+b(x2-x1)=0
∴,不妨设x1<x2
要证,只需要证
即证,设
则
∴
∴函数F(t)在(1,+∞)上单调增,而F(1)=0,
∴F(t)>0即
∴.
即>1成立.
解析
解:(1)函数f(x)的定义域为(0,+∞),
函数的导数为f′(x)=ax+,
∵f(x)在x=处取得极值,
∴f′()=0,即
a+
=0,解得a=-2,
即f′(x)=-2x+,
又f′(x)=g()-2x,
即-2x+=-
-2x,
则b=-1,即g(x)=x,
则h(x)=f(x)-g(x)=-x2+lnx-x,(x>0),
则h′(x)=-2x+-1=
=
,
由h′(x)>0得0<x<,此时函数单调递增,增区间为(0,
),
由h′(x)<0得x>,此时函数单调递减,减区间为(
,+∞).
(2)若a=0,则f(x)=ax2+lnx=lnx,
则h(x)=lnx+bx,其定义域为(0,+∞)
①由h(x)=0得,记
,则
∴在(0,e)单调减,在(e,+∞)单调增,
∴当x=e时取得最小值
又φ(1)=0,所以x∈(0,1)时φ(x)>0,而x∈(1,+∞)时φ(x)<0
∴b的取值范围是(,0)
②由题意得lnx1+bx1=0,lnx2+bx2=0
∴lnx1x2+b(x1+x2)=0,lnx2-lnx1+b(x2-x1)=0
∴,不妨设x1<x2
要证,只需要证
即证,设
则
∴
∴函数F(t)在(1,+∞)上单调增,而F(1)=0,
∴F(t)>0即
∴.
即>1成立.
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