- 函数的极值与导数的关系
- 共7619题
若函数y=+ax在R上没有极值点,则实数a的取值范围为______.
正确答案
a≥1
解析
解:求导函数可得,f′(x)=x2+2x+a,
由题意,三次函数为单调函数,则△≤0,
即4-4a≤0,
即a≥1.
故答案为:a≥1.
(理) 已知函数f(x)=x-ln(x+a)在x=1处取得极值.
(1)求实数a的值;
(2)若关于x的方程f(x)+2x=x2+b在上恰有两个不相等的实数根,求实数b的取值范围.
正确答案
解:(1)f′(x)=1-,
∵函数f(x)=x-ln(x+a)在x=1处取得极值
∴f′(1)=0,∴a=0
(2)由(1)知f(x)=x-lnx,∴f(x)+2x=x2+b
∴x-lnx+2x=x2+b,∴x2-3x+lnx+b=0
设g(x)=x2-3x+lnx+b(x>0),则g′(x)=
当x变化时,g′(x),g(x)的变化情况如下表
∴当x=1时,g(x)最小值=g(1)=b-2,g()=b--ln2,g(2)=b-2+ln2
∵方程f(x)+2x=x2+b在[,2]上恰有两个不相等的实数根
∴,∴,∴+ln2≤b<2
解析
解:(1)f′(x)=1-,
∵函数f(x)=x-ln(x+a)在x=1处取得极值
∴f′(1)=0,∴a=0
(2)由(1)知f(x)=x-lnx,∴f(x)+2x=x2+b
∴x-lnx+2x=x2+b,∴x2-3x+lnx+b=0
设g(x)=x2-3x+lnx+b(x>0),则g′(x)=
当x变化时,g′(x),g(x)的变化情况如下表
∴当x=1时,g(x)最小值=g(1)=b-2,g()=b--ln2,g(2)=b-2+ln2
∵方程f(x)+2x=x2+b在[,2]上恰有两个不相等的实数根
∴,∴,∴+ln2≤b<2
已知函数f(x)=ax3-3x.
(Ⅰ)若a=4,求函数f(x)的极值;
(Ⅱ)若在区间[1,2]上,f(x)≥4恒成立,求正实数a的取值范围.
正确答案
解:(Ⅰ)当a=4时,f(x)=4x3-3x,f′(x)=12x2-3,
令f′(x)>0,得x>或x<-
,令f′(x)<0,解得:-
<x<
,
∴函数f(x)在(-∞,-),(
,+∞)递增,在(-
,
)递减;
∴函数f(x)的极大值是f(-)=1,极小值是f(
)=-1;
(Ⅱ)∵f′(x)=3ax2-3,令f′(x)=3a(x+)(x-
)=0,
解得:x=±,
当2≤时,即0<a≤
时,f(x)在区间[1,2]单调递减,
∴f(x)最小值=f(2)=8a-6≥4,解得:a≥,不合题意,舍;
当1<<2时,即
<a<1时,f(x)在区间[1,
]递减,在[
,2]递增,
∴f(x)最小值=f()=-2
≥4,无解,舍;
当≤1时,即a≥1时,f(x)在区间[1,2]单调递增,
∴f(x)最小值=f(1)=a-3≥4,解得:a≥7,符合题意,
综上,正实数a的范围是:a≥7.
解析
解:(Ⅰ)当a=4时,f(x)=4x3-3x,f′(x)=12x2-3,
令f′(x)>0,得x>或x<-
,令f′(x)<0,解得:-
<x<
,
∴函数f(x)在(-∞,-),(
,+∞)递增,在(-
,
)递减;
∴函数f(x)的极大值是f(-)=1,极小值是f(
)=-1;
(Ⅱ)∵f′(x)=3ax2-3,令f′(x)=3a(x+)(x-
)=0,
解得:x=±,
当2≤时,即0<a≤
时,f(x)在区间[1,2]单调递减,
∴f(x)最小值=f(2)=8a-6≥4,解得:a≥,不合题意,舍;
当1<<2时,即
<a<1时,f(x)在区间[1,
]递减,在[
,2]递增,
∴f(x)最小值=f()=-2
≥4,无解,舍;
当≤1时,即a≥1时,f(x)在区间[1,2]单调递增,
∴f(x)最小值=f(1)=a-3≥4,解得:a≥7,符合题意,
综上,正实数a的范围是:a≥7.
已知f(x)=ax3+bx2+cx(a≠0)在x=1和x=-1时取得极值,且f(1)=-1.
(1)试求常数a、b、c的值;
(2)试求f(x) 的单调区间;
(3)试判断x=±1时函数取极小值还是极大值,并说明理由.
正确答案
解:(1)∵f(x)=ax3+bx2+cx(a≠0)在x=1和x=-1时取得极值
∴f′(1)=f′(-1)=0,
∴3a+2b+c=0,①3a-2b+c=0.②
又f(1)=-1,∴a+b+c=-1.③
由①②③解得a=,b=0,c=-
.
(2)f(x)=x3-
x,∴f′(x)=
(x-1)(x+1).
令f′(x)>0,可得x<-1或x>1;令f′(x)<0,可得-1<x<1.
∴函数的单调增区间为(-∞,-1),(1,+∞),单调减区间为(-1,1)
(3)由(2)知,函数的单调增区间为(-∞,-1),(1,+∞),单调减区间为(-1,1)
∴x=-1时,f(x)有极大值;x=1时,f(x)有极小值.
解析
解:(1)∵f(x)=ax3+bx2+cx(a≠0)在x=1和x=-1时取得极值
∴f′(1)=f′(-1)=0,
∴3a+2b+c=0,①3a-2b+c=0.②
又f(1)=-1,∴a+b+c=-1.③
由①②③解得a=,b=0,c=-
.
(2)f(x)=x3-
x,∴f′(x)=
(x-1)(x+1).
令f′(x)>0,可得x<-1或x>1;令f′(x)<0,可得-1<x<1.
∴函数的单调增区间为(-∞,-1),(1,+∞),单调减区间为(-1,1)
(3)由(2)知,函数的单调增区间为(-∞,-1),(1,+∞),单调减区间为(-1,1)
∴x=-1时,f(x)有极大值;x=1时,f(x)有极小值.
已知函数φ(x)=1n(x+1)+mx,函数f(x)=.
(Ⅰ)若x=0时,函数φ(x)取得极大值,求实数m的值;
(Ⅱ)若f(x)≥恒成立,求实数k的取值范围;
(Ⅲ)若规定n!=1•2•3…(n-1)•n,求证:2ln[(n+1)!]>1n(n+1)+n-2(n∈N*).
正确答案
解:(Ⅰ)φ′(x)=+m,
由φ′(0)=1+m=0解得,m=-1;
经检验,函数φ(x)在x=0处取得极大值.
(Ⅱ)不等式f(x)≥可化为
k≤;
令g(x)=,
则g′(x)=;
令h(x)=x-lnx;
则h′(x)=1-;
故h(x)在[1,+∞)上递增,
则h(x)≥h(1)=1>0;
则g(x)在[1,+∞)上递增,
故g(x)≥g(1)=2;
故k≤2;
(Ⅲ)证明:由(Ⅱ)知,f(x)≥恒成立,
即lnx≥>1-
;
令x=n(n+1),则lnn(n+1)>1-;
则ln(1×2)>1-,ln(2×3)>1-
,…,lnn(n+1)>1-
;
叠加得,2lnn!+ln(n+1)>n-2;
2ln[(n+1)!]>1n(n+1)+n-2(n∈N*).
解析
解:(Ⅰ)φ′(x)=+m,
由φ′(0)=1+m=0解得,m=-1;
经检验,函数φ(x)在x=0处取得极大值.
(Ⅱ)不等式f(x)≥可化为
k≤;
令g(x)=,
则g′(x)=;
令h(x)=x-lnx;
则h′(x)=1-;
故h(x)在[1,+∞)上递增,
则h(x)≥h(1)=1>0;
则g(x)在[1,+∞)上递增,
故g(x)≥g(1)=2;
故k≤2;
(Ⅲ)证明:由(Ⅱ)知,f(x)≥恒成立,
即lnx≥>1-
;
令x=n(n+1),则lnn(n+1)>1-;
则ln(1×2)>1-,ln(2×3)>1-
,…,lnn(n+1)>1-
;
叠加得,2lnn!+ln(n+1)>n-2;
2ln[(n+1)!]>1n(n+1)+n-2(n∈N*).
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