- 函数的极值与导数的关系
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已知x=1是函数f(x)=mx3-3(m+1)x2+nx+1的一个极值点,其中m,n∈R,m<0.
(Ⅰ)求m与n的关系表达式;
(Ⅱ)求f(x)的单调区间;
(Ⅲ)当x∈[-1,1]时,函数y=f(x)的图象上任意一点的切线斜率恒大于3m,求m的取值范围.
正确答案
解:(Ⅰ)f′(x)=3mx2-6(m+1)x+n.
因为x=1是f(x)的一个极值点,所以f‘(1)=0,即3m-6(m+1)+n=0.
所以n=3m+6.
(Ⅱ)由(Ⅰ)知f′(x)=3mx2-6(m+1)x+3m+6=3m(x-1)[x-(1+)]
当m<0时,有1>1+,当x变化时f(x)与f'(x)的变化如下表:
由上表知,当m<0时,f(x)在(-∞,1+)单调递减,在(1+,1)单调递增,在(1,+∞)单调递减.
(Ⅲ)由已知,得f′(x)>3m,即3m(x-1)[x-(1+)]>3m,
∵m<0.∴(x-1)[x-1(1+)]<1.(*)
10x=1时.(*)式化为0<1怛成立.
∴m<0.
20x≠1时∵x∈[-1,1],∴-2≤x-1<0.
(*)式化为<(x-1)-.
令t=x-1,则t∈[-2,0),记g(t)=t-,
则g(t)在区间[-2,0)是单调增函数.∴g(t)min=g(-2)=-2-=-.
由(*)式恒成立,必有<-⇒-<m,又m<0.∴-<m<0.
综上10、20知-<m<0.
解析
解:(Ⅰ)f′(x)=3mx2-6(m+1)x+n.
因为x=1是f(x)的一个极值点,所以f‘(1)=0,即3m-6(m+1)+n=0.
所以n=3m+6.
(Ⅱ)由(Ⅰ)知f′(x)=3mx2-6(m+1)x+3m+6=3m(x-1)[x-(1+)]
当m<0时,有1>1+,当x变化时f(x)与f'(x)的变化如下表:
由上表知,当m<0时,f(x)在(-∞,1+)单调递减,在(1+,1)单调递增,在(1,+∞)单调递减.
(Ⅲ)由已知,得f′(x)>3m,即3m(x-1)[x-(1+)]>3m,
∵m<0.∴(x-1)[x-1(1+)]<1.(*)
10x=1时.(*)式化为0<1怛成立.
∴m<0.
20x≠1时∵x∈[-1,1],∴-2≤x-1<0.
(*)式化为<(x-1)-.
令t=x-1,则t∈[-2,0),记g(t)=t-,
则g(t)在区间[-2,0)是单调增函数.∴g(t)min=g(-2)=-2-=-.
由(*)式恒成立,必有<-⇒-<m,又m<0.∴-<m<0.
综上10、20知-<m<0.
对于三次函数f(x)=ax3+bx2+cx+d(a≠0),定义:设f‘'(x)是函数y=f(x)的导数f′(x)的导数,若方程f''(x)=0有实数解x0,则称点(x0,f(x0))为函数y=f(x)的“拐点”.有同学发现“任何一个三次函数都有‘拐点’;任何一个三次函数都有对称中心”,且‘拐点’就是对称中心.请你将这一发现作为条件.
(1).函数f(x)=x3-3x2+3x的对称中心为______.
(2).若函数=______.
正确答案
(1,1)
2012
解析
解:(1)依题意,f‘(x)=3x2-6x+3,
∴f''(x)=6x-6.
由f''(x)=0,即6x-6=0,解得x=1,
又 f(1)=1,
∴f(x)=x3-3x2+2x+2的“拐点”坐标是(1,2).
∴函数f(x)=x3-3x2+3x的对称中心为(1,2);
故答案为:(1,2);
(2)∵g(x)+g(1-x)=+3(1-x)-
+
=2,
∴g(x)的图象关于点(,1)对称,
∴g()+g(
)+g(
)+…+g(
)
=[g()+g(
)]+[g(
)+g(
)]+…+[g(
)+g(
)]
=2×1006=2012,
故答案为:2012.
已知函数f(x)=ax3+bx2+x+3,其中a>0,
(Ⅰ)当a、b满足什么关系时,f(x)存在极值;
(Ⅱ)f(x)在区间(0,1]上单调递增,试用a表示b的取值范围.
正确答案
解:(Ⅰ)由已知得f′(x)=ax2+2bx+1,令f′(x)=0,得ax2+2bx+1=0,
要取得极值,方程ax2+2bx+1=0恰有两个不同的解,
所以△=4b2-4a>0,即b2>a,
综上,当a,b满足b2>a时,f(x)取得极值.
(Ⅱ)f(x)在区间(0,1]上单调递增,需使f′(x)=ax2+2bx+1≥0在(0,1]上恒成立.
即b≥在(0,1]上恒成立,所以b≥
当a>1时,,当
时,
是单调增函数;
当时,
是单调减函数,
所以当时,
取得最大,最大值为
,所以b≥
当0<a≤1时,,所以
在区间(0,1]上单调递增,当x=1时g(x)最大,最大值为g(1)=-
,所以b≥
综上,当a>1时,b≥; 当0<a≤1时,b≥
.
解析
解:(Ⅰ)由已知得f′(x)=ax2+2bx+1,令f′(x)=0,得ax2+2bx+1=0,
要取得极值,方程ax2+2bx+1=0恰有两个不同的解,
所以△=4b2-4a>0,即b2>a,
综上,当a,b满足b2>a时,f(x)取得极值.
(Ⅱ)f(x)在区间(0,1]上单调递增,需使f′(x)=ax2+2bx+1≥0在(0,1]上恒成立.
即b≥在(0,1]上恒成立,所以b≥
当a>1时,,当
时,
是单调增函数;
当时,
是单调减函数,
所以当时,
取得最大,最大值为
,所以b≥
当0<a≤1时,,所以
在区间(0,1]上单调递增,当x=1时g(x)最大,最大值为g(1)=-
,所以b≥
综上,当a>1时,b≥; 当0<a≤1时,b≥
.
求函数f(x)=-2的极值.
正确答案
解:由于函数f(x)的定义域为R
f‘(x)=
令f'(x)=0得x=-1或x=1列表:
由上表可以得到
当x∈(-∞,-1)和x∈(1,+∞)时函数为减函数
当x∈(-1,1)时,函数为增函数
所以当x=-1时函数有极小值为-3;当x=1时函数有极大值为-1
解析
解:由于函数f(x)的定义域为R
f‘(x)=
令f'(x)=0得x=-1或x=1列表:
由上表可以得到
当x∈(-∞,-1)和x∈(1,+∞)时函数为减函数
当x∈(-1,1)时,函数为增函数
所以当x=-1时函数有极小值为-3;当x=1时函数有极大值为-1
函数f(x)=x2+x-lnx的极值点的个数是( )
正确答案
解析
解:由于函数f(x)=x2+x-lnx,(x>0)
则=
=
(x>0)
令f’(x)=0,则
故函数f(x)=x2+x-lnx的极值点的个数是1,
故答案为 B.
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