- 函数的极值与导数的关系
- 共7619题
已知函数f(x)=(ax2+x)ex其中e是自然数的底数,a∈R.
(Ⅰ)当a<0时,解不等式f(x)>0;
(Ⅱ)若f(x)在[-1,1]上是单调增函数,求a的取值范围;
(Ⅲ)当a=0时,求使方程f(x)=x+2在[k,k+1]上有解的所有整数k的值.
正确答案
解:(Ⅰ)∵ex>0,∴当f(x)>0时即ax2+x>0,
又∵a<0,∴原不等式可化为x(x+)<0,
∴f(x)>0的解集为(0,-);
(Ⅱ)∵f(x)=(ax2+x)ex,
∴f,(x)=(2ax+1)ex+(ax2+x)ex=[ax2+(2a+1)x+1]ex,
①当a=0时,f,(x)=(x+1)ex,
∵f,(x)≥0在[-1,1]上恒成立,当且仅当x=-1时取“=”,
∴a=0满足条件;
②当a≠0时,令g(x)=ax2+(2a+1)x+1,
∵△=(2a+1)2-4a=4a2+1>0,
∴g(x)=0有两个不等的实根x1、x2,
不妨设x1>x2,因此f(x)有极大值和极小值;
若a>0,∵g(-1)•g(0)=-a<0,∴f(x)在(-1,1)内有极值点,∴f(x)在[-1,1]上不单调;
若a<0,则x1>0>x2,∵g(x)的图象开口向下,要使f(x)在[-1,1]单调递增,由g(0)=1>0,
∴即
,∴-
≤a≤0;
综上可知,a的取值范围是[-,0];
(Ⅲ)当a=0时,方程f(x)=x+2为xex=x+2,
∵ex>0,∴x=0不是原方程的解,
∴原方程可化为ex--1=0;
令h(x)=ex--1,
∵h,(x)=ex+>0在x∈(-∞0)∪(0+∞)时恒成立,
∴h(x)在(-∞,0)和(0,+∞)上是单调增函数;
又h(1)=e-3<0,h(2)=e2-2>0,h(-3)=e-3-<0,h(-2)=e-2>0,
∴方程f(x)=x+2有且只有两个实根,且分别在区间[1,2]和[-3,-2]上,
所以,整数k的所有值为{-3,1}.
解析
解:(Ⅰ)∵ex>0,∴当f(x)>0时即ax2+x>0,
又∵a<0,∴原不等式可化为x(x+)<0,
∴f(x)>0的解集为(0,-);
(Ⅱ)∵f(x)=(ax2+x)ex,
∴f,(x)=(2ax+1)ex+(ax2+x)ex=[ax2+(2a+1)x+1]ex,
①当a=0时,f,(x)=(x+1)ex,
∵f,(x)≥0在[-1,1]上恒成立,当且仅当x=-1时取“=”,
∴a=0满足条件;
②当a≠0时,令g(x)=ax2+(2a+1)x+1,
∵△=(2a+1)2-4a=4a2+1>0,
∴g(x)=0有两个不等的实根x1、x2,
不妨设x1>x2,因此f(x)有极大值和极小值;
若a>0,∵g(-1)•g(0)=-a<0,∴f(x)在(-1,1)内有极值点,∴f(x)在[-1,1]上不单调;
若a<0,则x1>0>x2,∵g(x)的图象开口向下,要使f(x)在[-1,1]单调递增,由g(0)=1>0,
∴即
,∴-
≤a≤0;
综上可知,a的取值范围是[-,0];
(Ⅲ)当a=0时,方程f(x)=x+2为xex=x+2,
∵ex>0,∴x=0不是原方程的解,
∴原方程可化为ex--1=0;
令h(x)=ex--1,
∵h,(x)=ex+>0在x∈(-∞0)∪(0+∞)时恒成立,
∴h(x)在(-∞,0)和(0,+∞)上是单调增函数;
又h(1)=e-3<0,h(2)=e2-2>0,h(-3)=e-3-<0,h(-2)=e-2>0,
∴方程f(x)=x+2有且只有两个实根,且分别在区间[1,2]和[-3,-2]上,
所以,整数k的所有值为{-3,1}.
设函数f(x)=-2x+ln(x+1)(m∈R).
(Ⅰ)判断x=1能否为函数f(x)的极值点,并说明理由;
(Ⅱ)若存在m∈[-4,-1),使得定义在[1,t]上的函数g(x)=f(x)-ln(x+1)+x3在x=1处取得最大值,求实数t的最大值.
正确答案
解:(Ⅰ)定义域为(-1,+∞),,令f‘(1)=0,得
;
当时,
,当x∈
和(1,+∞)时,f′(x)>0,当x∈
时f′(x)<0,
于是f(x)在单调递增,在
单调递减,在(1,+∞)单调递增.
故当时,x=1是f(x)的极小值点;
(Ⅱ).
由题意,当x∈[1,t]时,g(x)≤g(1)恒成立,
易得,令
,
∵h(x)必然在端点处取得最大值,即h(t)≤0
即,即
,
∵m∈[-4,-1),∴,解得,
,
所以t的最大值为.
解析
解:(Ⅰ)定义域为(-1,+∞),,令f‘(1)=0,得
;
当时,
,当x∈
和(1,+∞)时,f′(x)>0,当x∈
时f′(x)<0,
于是f(x)在单调递增,在
单调递减,在(1,+∞)单调递增.
故当时,x=1是f(x)的极小值点;
(Ⅱ).
由题意,当x∈[1,t]时,g(x)≤g(1)恒成立,
易得,令
,
∵h(x)必然在端点处取得最大值,即h(t)≤0
即,即
,
∵m∈[-4,-1),∴,解得,
,
所以t的最大值为.
已知O为坐标原点,P(x,y)为函数y=1+lnx图象上一点,记直线OP的斜率k=f(x).
(Ⅰ)若函数f(x)在区间(m,m+)(m>0)上存在极值,求实数m的取值范围;
(Ⅱ)当x≥1时,不等式f(x)≥恒成立,求实数t的取值范围.
正确答案
解:(Ⅰ) 由题意知,,
所以
当0<x<1时,f′(x)>0;当x>1时,f′(x)<0;
∴f(x)在(0,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减.
故f(x)在x=1处取得极大值.
∵函数f(x)在区间上存在极值.
∴得
,即实数m的取值范围是
.
(Ⅱ) 由题意 得
,
令,则
,
令h(x)=x-lnx,(x≥1),则,
∵x≥1∴h′(x)≥0,
故h(x)在[1,+∞)上单调递增,
∴h(x)≥h(1)=1>0从而g′(x)>0,
故g(x)在[1,+∞)上单调递增,
∴g(x)≥g(1)=2,
∴实数t的取值范围是(-∞,2].
解析
解:(Ⅰ) 由题意知,,
所以
当0<x<1时,f′(x)>0;当x>1时,f′(x)<0;
∴f(x)在(0,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减.
故f(x)在x=1处取得极大值.
∵函数f(x)在区间上存在极值.
∴得
,即实数m的取值范围是
.
(Ⅱ) 由题意 得
,
令,则
,
令h(x)=x-lnx,(x≥1),则,
∵x≥1∴h′(x)≥0,
故h(x)在[1,+∞)上单调递增,
∴h(x)≥h(1)=1>0从而g′(x)>0,
故g(x)在[1,+∞)上单调递增,
∴g(x)≥g(1)=2,
∴实数t的取值范围是(-∞,2].
已知函数
(1)曲线C:y=f(x)经过点P(1,2),且曲线C在点P处的切线平行于直线y=2x+1,求a,b的值.
(2)已知f(x)在区间(1,2)内存在两个极值点,求证:0<a+b<2.
正确答案
解:(1)由,得:f′(x)=x2+2ax+b
因为y=f(x)经过点P(1,2),所以有,即3a+3b-5=0 ②
又曲线C在点P处的切线平行于直线y=2x+1,所以f′(1)=2a+b+1=2,即2a+b-1=0 ①
联立①②得:;
(2)因为函数f(x)在区间(1,2)内存在两个极值点,所以导函数对应的二次方程x2+2ax+b=0在(1,2)
上有两个不等实数根,则
把相加得a+b>0,
由△>0得b<a2,
则,则结论得证.
解析
解:(1)由,得:f′(x)=x2+2ax+b
因为y=f(x)经过点P(1,2),所以有,即3a+3b-5=0 ②
又曲线C在点P处的切线平行于直线y=2x+1,所以f′(1)=2a+b+1=2,即2a+b-1=0 ①
联立①②得:;
(2)因为函数f(x)在区间(1,2)内存在两个极值点,所以导函数对应的二次方程x2+2ax+b=0在(1,2)
上有两个不等实数根,则
把相加得a+b>0,
由△>0得b<a2,
则,则结论得证.
已知函数f(x)=.
(Ⅰ)讨论函数f(x)的极值情况;
(Ⅱ)设g(x)=ln(x+1),当x1>x2>0时,试比较f(x1-x2)与g(x1-x2)及g(x1)-g(x2)三者的大小;并说明理由.
正确答案
解:(Ⅰ)当x>0时,f(x)=ex-1在(0,+∞)单调递增,且f(x)>0;
当x≤0时,f′(x)=x2+2mx.
(ⅰ)若m=0,f′(x)=x2≥0,f(x)=x3在(-∞,0]上单调递增,且f(x)=
x3≤0.
又f(0)=0,∴f(x)在R上是增函数,无极植;
(ⅱ)若m<0,f′(x)=x(x+2m)>0,则f(x)=x3+mx2在(-∞,0)单调递增,
同①可知f(x)在R上也是增函数,无极值;(4分)
(ⅲ)若m>0,f(x)在(-∞,-2m]上单调递增,在(-2m,0)单调递减,
又f(x)在(0,+∞)上递增,故f(x)有极小值f(0)=0,f(x)有极大值f(-2m)=m3.(6分)
(Ⅱ)当x>0时,先比较ex-1与ln(x+1)的大小,
设h(x)=ex-1-ln(x+1)(x>0)
h′(x)=ex->0恒成立
∴h(x)在(0,+∞)是增函数,h(x)>h(0)=0
∴ex-1-ln(x+1)>0即ex-1>ln(x+1)
也就是f(x)>g(x),对任意x>0成立.
故当x1-x2>0时,f(x1-x2)>g(x1-x2)(10分)
再比较g(x1-x2)=ln(x1-x2+1)与g(x1)-g(x2)=ln(x1+1)-ln(x2+1)的大小.
∵g(x1-x2)-[g(x1)-g(x2)]=ln(x1-x2+1)-ln(x1+1)+ln(x2+1)=ln
=ln[1+]>0
∴g(x1-x2)>g(x1)-g(x2)
∴f(x1-x2)>g(x1-x2)>g(x1)-g(x2).(12分)
解析
解:(Ⅰ)当x>0时,f(x)=ex-1在(0,+∞)单调递增,且f(x)>0;
当x≤0时,f′(x)=x2+2mx.
(ⅰ)若m=0,f′(x)=x2≥0,f(x)=x3在(-∞,0]上单调递增,且f(x)=
x3≤0.
又f(0)=0,∴f(x)在R上是增函数,无极植;
(ⅱ)若m<0,f′(x)=x(x+2m)>0,则f(x)=x3+mx2在(-∞,0)单调递增,
同①可知f(x)在R上也是增函数,无极值;(4分)
(ⅲ)若m>0,f(x)在(-∞,-2m]上单调递增,在(-2m,0)单调递减,
又f(x)在(0,+∞)上递增,故f(x)有极小值f(0)=0,f(x)有极大值f(-2m)=m3.(6分)
(Ⅱ)当x>0时,先比较ex-1与ln(x+1)的大小,
设h(x)=ex-1-ln(x+1)(x>0)
h′(x)=ex->0恒成立
∴h(x)在(0,+∞)是增函数,h(x)>h(0)=0
∴ex-1-ln(x+1)>0即ex-1>ln(x+1)
也就是f(x)>g(x),对任意x>0成立.
故当x1-x2>0时,f(x1-x2)>g(x1-x2)(10分)
再比较g(x1-x2)=ln(x1-x2+1)与g(x1)-g(x2)=ln(x1+1)-ln(x2+1)的大小.
∵g(x1-x2)-[g(x1)-g(x2)]=ln(x1-x2+1)-ln(x1+1)+ln(x2+1)=ln
=ln[1+]>0
∴g(x1-x2)>g(x1)-g(x2)
∴f(x1-x2)>g(x1-x2)>g(x1)-g(x2).(12分)
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