- 函数的极值与导数的关系
- 共7619题
求y=(x2-1)3+1的极值为( )
正确答案
解析
解:求导可得y′=3(x2-1)2•(x2-1)′=6x(x+1)(x-1)(x+1)(x-1)
令y′≥0可得x≥0,y′<0可得x<0
函数在(-∞,0)单调递减,在(0,+∞)单调递增.
函数在x=0处取得极值y=0
故选A
已知函数f(x)=ax3+bx2在点(2,f(2))处的切线方程为6x+3y-10=0,且对任意的x∈[0,+∞),f′(x)≤kln(x+1)恒成立.
(1)求a,b的值;
(2)求实数k的最小值;
(3)证明:1++
+…+
<ln(n+1)+2(n∈N*).
正确答案
(1)解:f′(x)=3ax2+2bx,f′(2)=-2,∴12a+4b=-2①
将x=2代入切线方程得y=-,∴8a+4b=-
②
①②联立,解得a=-,b=
;
(2)解:由(1)得,f(x)=-x3+
x2,f′(x)=-x2+x,
∴-x2+x≤kln(x+1)在x∈[0,+∞)上恒成立,
即x2-x+kln(x+1)≥0在x∈[0,+∞)恒成立;
设g(x)=x2-x+kln(x+1),g(0)=0,
∴只需对于任意的x∈[0,+∞)有g(x)≥g(0),
g′(x)=2x-1+=
,x∈[0,+∞),
设h(x)=2x2+x+k-1,
1)当△=1-8(k-1)≤0,即k≥时,h(x)≥0,
∴g‘(x)≥0,g(x)在[0,+∞)单调递增,∴g(x)≥g(0);
2)当△=1-8(k-1)>0,即k<时,设x1,x2是方程2x2+x+k-1=0的两根且x1<x2
由x1+x2=-,可知x1<0,
分析题意可知当x2≤0时对任意x∈[0,+∞)有g(x)≥g(0);
∴k-1≥0,k≥1,∴1≤k<,
综上分析,实数k的最小值为1.
(3)证明:令k=1,有-x2+x≤ln(x+1),
即x≤x2+ln(x+1)在x∈[0,+∞)恒成立,
令x=,得
≤
+ln(
+1)=
+ln(n+1)-lnn,
∴1++
+…+
≤1+
+
+…+
+(ln2-ln1)+(ln3-ln2)+…+(ln(n+1)-lnn)
=1++
+…+
+ln(n+1)<1+
+
+
+…+
+ln(n+1)
=1+1-+
-
+
+…+
-
+ln(n+1)=2-
+ln(n+1)
<ln(n+1)+2.
即原不等式得证.
解析
(1)解:f′(x)=3ax2+2bx,f′(2)=-2,∴12a+4b=-2①
将x=2代入切线方程得y=-,∴8a+4b=-
②
①②联立,解得a=-,b=
;
(2)解:由(1)得,f(x)=-x3+
x2,f′(x)=-x2+x,
∴-x2+x≤kln(x+1)在x∈[0,+∞)上恒成立,
即x2-x+kln(x+1)≥0在x∈[0,+∞)恒成立;
设g(x)=x2-x+kln(x+1),g(0)=0,
∴只需对于任意的x∈[0,+∞)有g(x)≥g(0),
g′(x)=2x-1+=
,x∈[0,+∞),
设h(x)=2x2+x+k-1,
1)当△=1-8(k-1)≤0,即k≥时,h(x)≥0,
∴g‘(x)≥0,g(x)在[0,+∞)单调递增,∴g(x)≥g(0);
2)当△=1-8(k-1)>0,即k<时,设x1,x2是方程2x2+x+k-1=0的两根且x1<x2
由x1+x2=-,可知x1<0,
分析题意可知当x2≤0时对任意x∈[0,+∞)有g(x)≥g(0);
∴k-1≥0,k≥1,∴1≤k<,
综上分析,实数k的最小值为1.
(3)证明:令k=1,有-x2+x≤ln(x+1),
即x≤x2+ln(x+1)在x∈[0,+∞)恒成立,
令x=,得
≤
+ln(
+1)=
+ln(n+1)-lnn,
∴1++
+…+
≤1+
+
+…+
+(ln2-ln1)+(ln3-ln2)+…+(ln(n+1)-lnn)
=1++
+…+
+ln(n+1)<1+
+
+
+…+
+ln(n+1)
=1+1-+
-
+
+…+
-
+ln(n+1)=2-
+ln(n+1)
<ln(n+1)+2.
即原不等式得证.
函数f(x)=+lnx的极小值为______.
正确答案
1
解析
解:∵f(x)=+lnx,
∴f′(x)=,
∵x>0
∴当x>1时,f′(x)>0,即f(x)递增;
当0<x<1时,f′(x)<0,f(x)递减.
且f(x) 极小值为f( 1)=1.
故答案为:1.
已知函数f(x)=ax3+bx2+x+3,其中a≠0.
(1)当实数a,b满足什么条件时,函数f(x)存在极值?
(2)若a=1,函数f(x)在区间(0,1]上是增加的,求实数b的取值范围.
正确答案
解:(1)由已知得,f′(x)=ax2+2bx+1,
由函数f(x)存在极值知,
ax2+2bx+1=0有两个不相等的实数根,
故△=4b2-4a>0,
故b2>a;
即满足b2>a时,函数f(x)存在极值;
(2)由题意,f(x)=x3+bx2+x+3,f′(x)=x2+2bx+1;
要使函数f(x)在区间(0,1]上是增加的,
需使f′(x)=x2+2bx+1≥0在(0,1]上恒成立;
故b≥--
在(0,1]上恒成立,
设g(x)=--
,则g′(x)=
-
≥0,
故g(x)=--
在(0,1]上是增函数,
故当x=1时,gmax(x)=g(1)=-1;
故b≥-1;
即实数b的取值范围为[-1,+∞).
解析
解:(1)由已知得,f′(x)=ax2+2bx+1,
由函数f(x)存在极值知,
ax2+2bx+1=0有两个不相等的实数根,
故△=4b2-4a>0,
故b2>a;
即满足b2>a时,函数f(x)存在极值;
(2)由题意,f(x)=x3+bx2+x+3,f′(x)=x2+2bx+1;
要使函数f(x)在区间(0,1]上是增加的,
需使f′(x)=x2+2bx+1≥0在(0,1]上恒成立;
故b≥--
在(0,1]上恒成立,
设g(x)=--
,则g′(x)=
-
≥0,
故g(x)=--
在(0,1]上是增函数,
故当x=1时,gmax(x)=g(1)=-1;
故b≥-1;
即实数b的取值范围为[-1,+∞).
已知函数f(x)=x2+2x+alnx.
(Ⅰ)若a=-4,求函数f(x)的极值;
(Ⅱ)当t≥1时,不等式f(2t-1)≥2f(t)-3恒成立,求实数a的取值范围.
正确答案
解:(Ⅰ)由题意得,.由函数的定义域为x>0,
∴f‘(x)>0⇒x>1,f'(x)<0⇒0<x<1.∴函数f(x)有极小值f(1)=3.
(Ⅱ)∵f(x)=x2+2x+alnx,
∴.
当t≥1时,t2≥2t-1,∴.即t>1时,
恒成立.又易证ln(1+x)≤x在x>-1上恒成立,
∴在t>1上恒成立.当t=1时取等号,∴当t≥1时,
,∴由上知a≤2.故实数a的取值范围是(-∞,2].
解析
解:(Ⅰ)由题意得,.由函数的定义域为x>0,
∴f‘(x)>0⇒x>1,f'(x)<0⇒0<x<1.∴函数f(x)有极小值f(1)=3.
(Ⅱ)∵f(x)=x2+2x+alnx,
∴.
当t≥1时,t2≥2t-1,∴.即t>1时,
恒成立.又易证ln(1+x)≤x在x>-1上恒成立,
∴在t>1上恒成立.当t=1时取等号,∴当t≥1时,
,∴由上知a≤2.故实数a的取值范围是(-∞,2].
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