- 函数的极值与导数的关系
- 共7619题
(2014秋•林芝县校级月考)已知函数g(x)=x(x+1),f(x)=x2+2x+1+aln(x+1)在x=1处有极值.
(1)求实数a的值及函数f(x)的单调区间;
(2)试问是否存在实数m,使得不等式m2+tm+e2-14≤f(x)对任意x∈[e-1,e]及t∈[-1,1]恒成立?若存在,求出m的取值范围;若不存在,请说明理由.(e=2.71828)
正确答案
解:(1)因为f(x)=aln(x+1)+(x+1)2,
所以f′(x)=+2(x+1).
由f′(1)=0,可得+4=0,解得a=-8.
经检验a=-8时,函数f(x)在x=1处取得极值,
所以a=-8;
f(x)=-8ln(x+1)+(x+1)2,
f′(x)=+2(x+1)=
.
而函数f(x)的定义域为(-1,+∞),
当-1<x<1时,f′(x)<0,f(x)递减;当x>1时,f′(x)>0,f(x)递增.
由表可知,f(x)的单调减区间为(-1,1),f(x)的单调增区间为(1,+∞).
(2)∵1<e-1,∴f‘(x)>0,x∈[e-1,e]时,f(x)min=f(e-1)=-8+e2
不等式m2+tm+e2-14≤f(x)对任意x∈[e-1,e]及t∈[-1,1]恒成立,
即m2+tm+e2-14≤f(x)min⇔m2+tm+e2-14≤-8+e2,
即m2+tm-6≤0对t∈[-1,1]恒成立,
令g(t)=m2+mt-6,⇒g(-1)≤0,g(1)≤0,
即有,
解得-2≤m≤2为所求.
解析
解:(1)因为f(x)=aln(x+1)+(x+1)2,
所以f′(x)=+2(x+1).
由f′(1)=0,可得+4=0,解得a=-8.
经检验a=-8时,函数f(x)在x=1处取得极值,
所以a=-8;
f(x)=-8ln(x+1)+(x+1)2,
f′(x)=+2(x+1)=
.
而函数f(x)的定义域为(-1,+∞),
当-1<x<1时,f′(x)<0,f(x)递减;当x>1时,f′(x)>0,f(x)递增.
由表可知,f(x)的单调减区间为(-1,1),f(x)的单调增区间为(1,+∞).
(2)∵1<e-1,∴f‘(x)>0,x∈[e-1,e]时,f(x)min=f(e-1)=-8+e2
不等式m2+tm+e2-14≤f(x)对任意x∈[e-1,e]及t∈[-1,1]恒成立,
即m2+tm+e2-14≤f(x)min⇔m2+tm+e2-14≤-8+e2,
即m2+tm-6≤0对t∈[-1,1]恒成立,
令g(t)=m2+mt-6,⇒g(-1)≤0,g(1)≤0,
即有,
解得-2≤m≤2为所求.
设函数f(x)=x3+ax2-a2x+5(a>0)
(1)当函数f(x)有两个零点时,求a的值;
(2)若a∈[3,6],当x∈[-4,4]时,求函数f(x)的最大值.
正确答案
解:(1)由题意得f′(x)=3x2+2ax-a2=3(x-)(x+a)(a>0),
由f′(x)>0得x<-a,或x>,由f′(x)<0得-a<x<
,
所以函数f(x)的增区间为(-∞,-a),(,+∞),减区间为(-a,
),
即当x=-a时,函数取极大值f(-a)=a3+5,
当x=时,函数取极小值f(
)=-
+5,
又f(-2a)=-2a3+5<f(),f(2a)=10a3+5>f(-a),
所以函数f(x)有两个零点,当且仅当f(-a)=0或f()=0,
注意到a>0,所以f()=-
=0,即a=3.
故a的值是3.
(2)由题知-a∈[-6,-3],∈[1,2],
当-a≤-4即4≤a≤6时,
函数f(x)在[-4,)上单调递减,在(
,4]上单调递增,
注意到f(-4)-f(4)=8(a2-16)≥0,
所以f(x)max=f(-4)=4a2+16a-59;
当-a>-4即3≤a<4时,
函数f(x)在[-4,-a)上单调增,在(-a,)上单调减,在(
,4]上单调增,
注意到f(-a)-f(4)=a3+4a2-16a-64=(a+4)2(a-4),
所以f(x)max=f(4)=-4a2+16a+69;
综上,f(x)max=.
解析
解:(1)由题意得f′(x)=3x2+2ax-a2=3(x-)(x+a)(a>0),
由f′(x)>0得x<-a,或x>,由f′(x)<0得-a<x<
,
所以函数f(x)的增区间为(-∞,-a),(,+∞),减区间为(-a,
),
即当x=-a时,函数取极大值f(-a)=a3+5,
当x=时,函数取极小值f(
)=-
+5,
又f(-2a)=-2a3+5<f(),f(2a)=10a3+5>f(-a),
所以函数f(x)有两个零点,当且仅当f(-a)=0或f()=0,
注意到a>0,所以f()=-
=0,即a=3.
故a的值是3.
(2)由题知-a∈[-6,-3],∈[1,2],
当-a≤-4即4≤a≤6时,
函数f(x)在[-4,)上单调递减,在(
,4]上单调递增,
注意到f(-4)-f(4)=8(a2-16)≥0,
所以f(x)max=f(-4)=4a2+16a-59;
当-a>-4即3≤a<4时,
函数f(x)在[-4,-a)上单调增,在(-a,)上单调减,在(
,4]上单调增,
注意到f(-a)-f(4)=a3+4a2-16a-64=(a+4)2(a-4),
所以f(x)max=f(4)=-4a2+16a+69;
综上,f(x)max=.
已知h(x)=lnx,g(x)=|h(x)|,
(1)写出g(x)的定义域,并作出y=g(x)的简图;
(2)若g(x1)=g(x2)(其中0<x1<x2),求证:x1•x2=1,x1+x2>2;
(3)判断f(x)=x-是否存在极值?若存在,证明你的结论并求出所有极值;若不存在,说明理由.
正确答案
解:(1)g(x)的定义域为(0,+∞),图象如图示:
;
(2)由图知0<x1<1<x2,
∴lnx1<0,lnx2>0,
∴g(x1)=g(x2)
即|lnx1|=|lnx2|⇒-lnx1=lnx2
⇒lnx1+lnx2=0⇒x1•x2=1,
∴;
(3)∵f(x)=x-,
∴f′(x)=,
经观察得f′(x)=0,得x=1,
令g(x)=x2+lnx-1,则:g′(x)=2x+,
当x>0时,g′(x)>0,即y=g(x)在(0,+∞)递增,
∴f′(x)=0有唯一的根x=1,
当x∈(0,1)时,f′(x)=<
=0,
∴f(x)在(0,1)递减,
当x∈(1,+∞)时,f′(x)=>
=0,
∴f(x)在(1,+∞)递增,
∴x=1是f(x)的唯一极小值点,
极小值是f(1)=1.
解析
解:(1)g(x)的定义域为(0,+∞),图象如图示:
;
(2)由图知0<x1<1<x2,
∴lnx1<0,lnx2>0,
∴g(x1)=g(x2)
即|lnx1|=|lnx2|⇒-lnx1=lnx2
⇒lnx1+lnx2=0⇒x1•x2=1,
∴;
(3)∵f(x)=x-,
∴f′(x)=,
经观察得f′(x)=0,得x=1,
令g(x)=x2+lnx-1,则:g′(x)=2x+,
当x>0时,g′(x)>0,即y=g(x)在(0,+∞)递增,
∴f′(x)=0有唯一的根x=1,
当x∈(0,1)时,f′(x)=<
=0,
∴f(x)在(0,1)递减,
当x∈(1,+∞)时,f′(x)=>
=0,
∴f(x)在(1,+∞)递增,
∴x=1是f(x)的唯一极小值点,
极小值是f(1)=1.
已知函数f(x)=ax3+bx2+c,其导函数f′(x)的图象如图,则函数f(x)的极小值为( )
正确答案
解析
解:f′(x)=3ax2+2bx,根据导函数的图象,
可知0,2是方程3ax2+2bx=0的根,
当x<0或x>2时,f′(x)<0,函数为减函数,
当0<x<2时,f′(x)>0,函数为增函数,
∴x=0时,函数f(x)取得极小值,极小值为f(0)=c,
故选:A.
函数f(x)=x3-3x+2的零点为( )
正确答案
解析
解:由f(x)=x3-3x+2=0,可得x3-1-3(x-1)=0
∴(x-1)(x2+x-2)=0
∴(x-1)2(x+2)=0
∴x=1或-2
∴函数f(x)=x3-3x+2的零点为1或-2
故选C.
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