- 函数的极值与导数的关系
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已知f(x)=x3-3x2+2x+a,若f(x)在R上的极值点分别为m,n,则m+n=______.
正确答案
2
解析
解:f(x)=x3-3x2+2x+a的导数为
f′(x)=3x2-6x+2,
由f(x)在R上的极值点分别为m,n,
则有m,n是方程3x2-6x+2=0的两个根,
由韦达定理,可得,m+n=-=2.
故答案为:2.
已知函数,其中x∈R,θ为参数,且0≤θ≤2π.
(Ⅰ)当cosθ=0时,判断函数f(x)是否有极值;
(Ⅱ)要使函数f(x)的极小值大于零,求参数θ的取值范围;
(Ⅲ)若对(2)中所求的取值范围内的任意参数θ,函数f(x)在区间(2a-1,a)内都是增函数,求实数a的取值范围.
正确答案
解:(Ⅰ)(1)当cosθ=0时,f(x)=4x3,则f(x)在(-∞,+∞)内是增函数,故无极值.
(II)f‘(x)=12x2-6xcosθ,令f′(x)=0,得x1=0,.由(1)知,只需分下面两种情况讨论.
(1)当cosθ>0时,随x的变化f′(x)的符号及f(x)的变化情况如下表:
∴f(x)在x=处取得极小值,且f(
)=
>0
∴
∴或
(2)cos θ<0时,随x的变化f′(x)的符号及f(x)的变化情况如下表:
∵f(x)在x=0处取得极小值f(0),且f(0)=
若f(0)>0则cosθ>0与已知cosθ<0矛盾
∴当cosθ<0时,f(x)的极大值不会大于0
综上可得,要使得函数f(x)在R上的极小值大于0,
(III)由(II)知,函数f(x)在区间(-∞,0)与 (cosθ,+∞)内都是增函数.
由题设,函数f(x)在(2a-1,a)内是增函数,
则a须满足不等式组 或
由(II),时,0<cosθ<
要使不等式 2a-1≥ cosθ关于参数θ恒成立,必有 2a-1≥
∴
综上可得,a≤0或
解析
解:(Ⅰ)(1)当cosθ=0时,f(x)=4x3,则f(x)在(-∞,+∞)内是增函数,故无极值.
(II)f‘(x)=12x2-6xcosθ,令f′(x)=0,得x1=0,.由(1)知,只需分下面两种情况讨论.
(1)当cosθ>0时,随x的变化f′(x)的符号及f(x)的变化情况如下表:
∴f(x)在x=处取得极小值,且f(
)=
>0
∴
∴或
(2)cos θ<0时,随x的变化f′(x)的符号及f(x)的变化情况如下表:
∵f(x)在x=0处取得极小值f(0),且f(0)=
若f(0)>0则cosθ>0与已知cosθ<0矛盾
∴当cosθ<0时,f(x)的极大值不会大于0
综上可得,要使得函数f(x)在R上的极小值大于0,
(III)由(II)知,函数f(x)在区间(-∞,0)与 (cosθ,+∞)内都是增函数.
由题设,函数f(x)在(2a-1,a)内是增函数,
则a须满足不等式组 或
由(II),时,0<cosθ<
要使不等式 2a-1≥ cosθ关于参数θ恒成立,必有 2a-1≥
∴
综上可得,a≤0或
函数f(x)=x2(0<x<1)的图象如图所示,其在点M(t,f(t))处的切线为l,l与x轴和直线x=1分别交于点P、Q,点N(1,0),设△PQN的面积为S=g(t).
(Ⅰ)求g(t)的表达式;
(Ⅱ)若△PQN的面积为b时的点M恰好有两个,求b的取值范围.
正确答案
解:(Ⅰ)由条件知点M(t,t2),f‘(x)=2x,
则切线的斜率为k=f'(t)=2t,
由点斜式得l的方程为y-t2=2t(x-t),
当x=1时,y=2t-t2;当y=0时,,即
,Q(1,2t-t2),
所以S=g(t)==
,
即g(t)=.
(Ⅱ),
当时,g'(t)>0,g(t)单调递增;
当时,g'(t)<0,g(t)单调递减.
又,
,g(0)=0,
所以要使△PQN的面积为b时的点M恰好有两个,
则函数g(t)的图象上的点M的纵坐标为b时,横坐标有两个,
从而.
解析
解:(Ⅰ)由条件知点M(t,t2),f‘(x)=2x,
则切线的斜率为k=f'(t)=2t,
由点斜式得l的方程为y-t2=2t(x-t),
当x=1时,y=2t-t2;当y=0时,,即
,Q(1,2t-t2),
所以S=g(t)==
,
即g(t)=.
(Ⅱ),
当时,g'(t)>0,g(t)单调递增;
当时,g'(t)<0,g(t)单调递减.
又,
,g(0)=0,
所以要使△PQN的面积为b时的点M恰好有两个,
则函数g(t)的图象上的点M的纵坐标为b时,横坐标有两个,
从而.
已知函数f(x)=(3x2-6x+6)ex-x3.
(1)求函数f(x)的单调区间及极值;
(2)若x1≠x2满足f(x1)=f(x2),求证:x1+x2<0.
正确答案
解:(1)由于函数f(x)=(3x2-6x+6)ex-x3.
则f′(x)=(3x2-6x+6+6x+6)ex-3x2=3x2(ex-1),
∴当x>0时,f′(x)>0;当x<0时,f′(x)<0.
则函数f(x)的单调增区间是(0,+∞),减区间是(-∞,0).
所以f(x)在x=0处取得极小值f(0)=6,无极大值;
(2)∵f(x1)=f(x2),且满足x1≠x2,由(1)可知x1,x2异号.
不妨设x1<0<x2,则-x1>0.
令g(x)=f(x)-f(-x)=(3x2-6x+6)ex-x3-[(3x2+6x+6)e-x+x3]
=(3x2-6x+6)ex-(3x2+6x+6)e-x-2x3,
则g′(x)=3x2ex+3x2e-x-6x2=3x2(ex+e-x-2)≥0,
所以g(x)在R上是增函数,
又g(x1)=f(x1)-f(-x1)<g(0)=0,∴f(x2)=f(x1)<f(-x1),
又∵f(x)在(0,+∞)上是增函数,
∴x2<-x1,即x1+x2<0.
解析
解:(1)由于函数f(x)=(3x2-6x+6)ex-x3.
则f′(x)=(3x2-6x+6+6x+6)ex-3x2=3x2(ex-1),
∴当x>0时,f′(x)>0;当x<0时,f′(x)<0.
则函数f(x)的单调增区间是(0,+∞),减区间是(-∞,0).
所以f(x)在x=0处取得极小值f(0)=6,无极大值;
(2)∵f(x1)=f(x2),且满足x1≠x2,由(1)可知x1,x2异号.
不妨设x1<0<x2,则-x1>0.
令g(x)=f(x)-f(-x)=(3x2-6x+6)ex-x3-[(3x2+6x+6)e-x+x3]
=(3x2-6x+6)ex-(3x2+6x+6)e-x-2x3,
则g′(x)=3x2ex+3x2e-x-6x2=3x2(ex+e-x-2)≥0,
所以g(x)在R上是增函数,
又g(x1)=f(x1)-f(-x1)<g(0)=0,∴f(x2)=f(x1)<f(-x1),
又∵f(x)在(0,+∞)上是增函数,
∴x2<-x1,即x1+x2<0.
如图是函数y=f(x)的导函数y=f′(x)的图象,下列说法错误的是( )
正确答案
解析
解:由导函数y=f′(x)的图象知,
当x<-2时,导函数y=f′(x)<0,函数y=f(x)在区间(-∞,-2)上单调递减;
当x>-2时,导函数y=f′(x)≥0,函数y=f(x)在区间(-2,+∞)上单调递增;
故当x=-2时,函数y=f(x)取得极小值,即-2是函数y=f(x)的极小值点,A正确;
对于选项B,x=1左右两侧的导数符号均为正,故1不是函数y=f(x)的极值点,故B错误;
对于选项C,由图知,f′(0)>0,由导数的几何意义知y=f(x)在x=0处切线的斜率大于零,故C正确;
由图知,当x∈(-2,2)时,f′(x)≥0,故y=f(x)在区间(-2,2)上单调递增,D正确.
综上所述,B错误.
故选B.
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