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题型:简答题
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简答题

设函数f(x)=-x3+2x2-x(x∈R).

(1)求曲线y=f(x)在点(2,f(2))处的切线方程;

(2)求函数f(x)的极值.

正确答案

解:(1)因为f(x)=-x3+2x2-x,

所以 f′(x)=-3x2+4x-1,且f(2)=-2,

所以 f′(2)=-5,

所以 曲线f(x)在点(2,-2)处的切线方程是y+2=-5(x-2),

整理得:5x+y-8=0.

(2)由(1)知f′(x)=-3x2+4x-1=-(3x-1)(x-1),

令f′(x)=0,解得:x=或x=1,

所以f′(x),f(x)变化情况如下表:

因此,函数f(x)的极大值为0,极小值为-

解析

解:(1)因为f(x)=-x3+2x2-x,

所以 f′(x)=-3x2+4x-1,且f(2)=-2,

所以 f′(2)=-5,

所以 曲线f(x)在点(2,-2)处的切线方程是y+2=-5(x-2),

整理得:5x+y-8=0.

(2)由(1)知f′(x)=-3x2+4x-1=-(3x-1)(x-1),

令f′(x)=0,解得:x=或x=1,

所以f′(x),f(x)变化情况如下表:

因此,函数f(x)的极大值为0,极小值为-

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题型:简答题
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简答题

已知函数f(x)=ex(x2+ax-a),其中a是常数.

(Ⅰ)当a=1时,求曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程;

(Ⅱ)若存在实数k,使得关于x的方程f(x)=k在[0,+∞)上有两个不相等的实数根,求k的取值范围.

正确答案

解:(Ⅰ)由f(x)=ex(x2+ax-a)可得,

f′(x)=ex[x2+(a+2)x)],.…(2分)

当a=1时,f(1)=e,f′(1)=4e.…(4分)

所以 曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程为y-e=4e(x-1),

即y=4ex-3e.…(5分)

(Ⅱ) 令f′(x)=ex[x2+(a+2)x)]=0,

解得x=-(a+2)或x=0.…(6分)

当-(a+2)≤0,即a≥-2时,在区间[0,+∞)上,f′(x)≥0,所以f(x)是[0,+∞)上的增函数.

所以方程f(x)=k在[0,+∞)上不可能有两个不相等的实数根.…(8分)

当-(a+2)>0,即a<-2时,f′(x),f(x)随x的变化情况如下表

由上表可知函数f(x)在[0,+∞)上的最小值为f(-(a+2))=.…(10分)

因为 函数f(x)是(0,-(a+2))上的减函数,是(-(a+2),+∞)上的增函数,

且当x≥-a时,有f(x)≥e-a(-a)>-a.…(11分)

所以要使方程x的方程f(x)=k在[0,+∞)上有两个不相等的实数根,k的取值范围必须是(,-a].…(13分)

解析

解:(Ⅰ)由f(x)=ex(x2+ax-a)可得,

f′(x)=ex[x2+(a+2)x)],.…(2分)

当a=1时,f(1)=e,f′(1)=4e.…(4分)

所以 曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程为y-e=4e(x-1),

即y=4ex-3e.…(5分)

(Ⅱ) 令f′(x)=ex[x2+(a+2)x)]=0,

解得x=-(a+2)或x=0.…(6分)

当-(a+2)≤0,即a≥-2时,在区间[0,+∞)上,f′(x)≥0,所以f(x)是[0,+∞)上的增函数.

所以方程f(x)=k在[0,+∞)上不可能有两个不相等的实数根.…(8分)

当-(a+2)>0,即a<-2时,f′(x),f(x)随x的变化情况如下表

由上表可知函数f(x)在[0,+∞)上的最小值为f(-(a+2))=.…(10分)

因为 函数f(x)是(0,-(a+2))上的减函数,是(-(a+2),+∞)上的增函数,

且当x≥-a时,有f(x)≥e-a(-a)>-a.…(11分)

所以要使方程x的方程f(x)=k在[0,+∞)上有两个不相等的实数根,k的取值范围必须是(,-a].…(13分)

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题型:填空题
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填空题

已知函数f(x)=ex(x2+a),若x=-1为f(x)的极值点,则a的值为______

正确答案

1

解析

解:由函数f(x)=ex(x2+a),可得

f′(x)=ex(x2+a)+ex×2x=(x2+2x+a)ex

∵x=-1是函数f(x)的一个极值点,

∴f′(-1)=0   即(-1+a)e2=0,解得a=1

故答案为 1

1
题型:简答题
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简答题

设函数f(x)=ex-1+(a∈R).

(1)若函数f(x)在x=1处有极值,且函数g(x)=f(x)+b在(0,+∞)上有零点,求b的最大值;

(2)若f(x)在(1,2)上为单调函数,求实数a的取值范围.

正确答案

解:(1)f′(x)=ex-1-

∵函数f(x)在x=1处有极值,∴f′(1)=1-a=0,得a=1,

∴g(x)=,g′(x)=,∵g′(x)在(0,+∞)上单调递增,且g′(1)=0,

∴g(x)在(0,1)上单调递减,在(1,+∞)上单调递增,

∴g(x)的最小值为g(1)=2+b,∵函数g(x)=f(x)+b在(0,+∞)上有零点,∴2+b≤0,b≤-2

∴b的最大值为-2;

(2):∵f(x)在(1,2)上为单调函数

∴①当f(x)为单调增函数时,则f′(x)=ex-1-≥0,在(1,2)上恒成立,

a≤x2ex-1,令h(x)=x2ex-1,h(x)在(1,2)上单调递增,∴a≤h(x)min=h(1)=1,∴a≤1;

②当f(x)为单调减函数时,则f′(x)=ex-1-≤0,在(1,2)上恒成立,

a≥x2ex-1,令h(x)=x2ex-1,h(x)在(1,2)上单调递增,∴a≥h(x)max=h(2)=4e,∴a≥4e;

综上得a的取值范围为(-∞,1]∪[4,+∞).

解析

解:(1)f′(x)=ex-1-

∵函数f(x)在x=1处有极值,∴f′(1)=1-a=0,得a=1,

∴g(x)=,g′(x)=,∵g′(x)在(0,+∞)上单调递增,且g′(1)=0,

∴g(x)在(0,1)上单调递减,在(1,+∞)上单调递增,

∴g(x)的最小值为g(1)=2+b,∵函数g(x)=f(x)+b在(0,+∞)上有零点,∴2+b≤0,b≤-2

∴b的最大值为-2;

(2):∵f(x)在(1,2)上为单调函数

∴①当f(x)为单调增函数时,则f′(x)=ex-1-≥0,在(1,2)上恒成立,

a≤x2ex-1,令h(x)=x2ex-1,h(x)在(1,2)上单调递增,∴a≤h(x)min=h(1)=1,∴a≤1;

②当f(x)为单调减函数时,则f′(x)=ex-1-≤0,在(1,2)上恒成立,

a≥x2ex-1,令h(x)=x2ex-1,h(x)在(1,2)上单调递增,∴a≥h(x)max=h(2)=4e,∴a≥4e;

综上得a的取值范围为(-∞,1]∪[4,+∞).

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题型:简答题
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简答题

已知函数f(x)=(ax2+bx+c)e-x(a≠0)的图象过点(0,-2),且在该点的切线方程为4x-y-2=0.

(Ⅰ)若f(x)在[2,+∞)上为单调增函数,求实数a的取值范围;

(Ⅱ)若函数F(x)=f(x)-m恰好有一个零点,求实数m的取值范围.

正确答案

解:(Ⅰ)由f(0)=-2,可得c=-2…(1分)

求导函数可得f′(x)=(-ax2+2ax-bx+b-c)e-x,∴f′(0)=(b-c)e0=b-c

∵切线方程为4x-y-2=0,∴b-c=4,∴b=2…(3分)

∴f(x)=(ax2+2x-2)e-x,f′(x)=(-ax-2)(x-2)e-x

∵f(x)在[2,+∞)上为单调增函数,

∴(-ax-2)(x-2)e-x≥0在[2,+∞)上恒成立

即-ax-2≥0,∴a≤-,∴a≤-1 …(5分)

(Ⅱ)函数F(x)=f(x)-m恰好有一个零点,即y=m和y=f(x)恰好有一个交点

∵f′(x)=(-ax-2)(x-2)e-x

①当a>0时,f(x)在区间(-∞,-),(2,+∞)单调递减,在上单调递增,极大值为f(2)=(4a+2)e-2,极小值为f()=-2,(当x趋向于+∞时图象在x轴上方,并且无限接近于x轴)

所以m=或m>(4a+2)e-2,…(8分)

②当a<0时:(ⅰ)当>2,即-1<a<0时,f(x)在区间(-∞,2),(,+∞)单调递增,在(2,)上单调递减,极大值f(2)=(4a+2)e-2,极小值为f()=-2,(当x趋向于+∞时图象在x轴下方,并且无限接近于x轴)

当(4a+2)e-2≥0,即时,m=(4a+2)e-2或m<

当(4a+2)e-2<0,即-1<a<时,(4a+2)e-2<m<0或m<…(11分)

(ⅱ)当2时,即a<-1 时,f(x)在区间(-∞,),(2,+∞)单调递增,在(,2)上单调递减,极小值为f(2)=(4a+2)e-2,极大值为f()=-2,(当x趋向于+∞时图象在x轴下方,并且无限接近于x轴)

∴m=或m<(4a+2)e-2,…(13分)

(ⅲ)=2时,即a=-1时,f(x)在R上单调增(当x趋向于+∞时图象在x轴下方,并且无限接近于x轴),此时m<0 …(14分)

解析

解:(Ⅰ)由f(0)=-2,可得c=-2…(1分)

求导函数可得f′(x)=(-ax2+2ax-bx+b-c)e-x,∴f′(0)=(b-c)e0=b-c

∵切线方程为4x-y-2=0,∴b-c=4,∴b=2…(3分)

∴f(x)=(ax2+2x-2)e-x,f′(x)=(-ax-2)(x-2)e-x

∵f(x)在[2,+∞)上为单调增函数,

∴(-ax-2)(x-2)e-x≥0在[2,+∞)上恒成立

即-ax-2≥0,∴a≤-,∴a≤-1 …(5分)

(Ⅱ)函数F(x)=f(x)-m恰好有一个零点,即y=m和y=f(x)恰好有一个交点

∵f′(x)=(-ax-2)(x-2)e-x

①当a>0时,f(x)在区间(-∞,-),(2,+∞)单调递减,在上单调递增,极大值为f(2)=(4a+2)e-2,极小值为f()=-2,(当x趋向于+∞时图象在x轴上方,并且无限接近于x轴)

所以m=或m>(4a+2)e-2,…(8分)

②当a<0时:(ⅰ)当>2,即-1<a<0时,f(x)在区间(-∞,2),(,+∞)单调递增,在(2,)上单调递减,极大值f(2)=(4a+2)e-2,极小值为f()=-2,(当x趋向于+∞时图象在x轴下方,并且无限接近于x轴)

当(4a+2)e-2≥0,即时,m=(4a+2)e-2或m<

当(4a+2)e-2<0,即-1<a<时,(4a+2)e-2<m<0或m<…(11分)

(ⅱ)当2时,即a<-1 时,f(x)在区间(-∞,),(2,+∞)单调递增,在(,2)上单调递减,极小值为f(2)=(4a+2)e-2,极大值为f()=-2,(当x趋向于+∞时图象在x轴下方,并且无限接近于x轴)

∴m=或m<(4a+2)e-2,…(13分)

(ⅲ)=2时,即a=-1时,f(x)在R上单调增(当x趋向于+∞时图象在x轴下方,并且无限接近于x轴),此时m<0 …(14分)

下一知识点 : 函数的最值与导数的关系
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