- 函数的极值与导数的关系
- 共7619题
设a∈R,函数f(x)=ax3-2x2-4ax,若x=2是函数y=f(x)的极值点
(1)求a的值;
(2)若关于x的方程f(x)=a有三个不同实根,求a的取值范围.
正确答案
解:(1)f′(x)=3ax2-4x-4a,
由于x=2是函数y=f(x)的极值点,则f′(2)=12a-8-4a=0,解得a=1,
则a的值为1;
(2)由(1)知,f(x)=x3-2x2-4x;
可得f′(x)=3x2-4x-4=(3x+2)(x-2)
令f′(x)=0,得x=-或x=2,
得到当x<-或x>2时,f(x)为增函数;当-
<x<2时,f(x)为减函数,
因此,当x=-时,f(x)有极大值
,
当x=2时,f(x)有极小值-8;
若关于x的方程f(x)=a有三个不同实根,则-8<a<,
故a的取值范围为-8<a<.
解析
解:(1)f′(x)=3ax2-4x-4a,
由于x=2是函数y=f(x)的极值点,则f′(2)=12a-8-4a=0,解得a=1,
则a的值为1;
(2)由(1)知,f(x)=x3-2x2-4x;
可得f′(x)=3x2-4x-4=(3x+2)(x-2)
令f′(x)=0,得x=-或x=2,
得到当x<-或x>2时,f(x)为增函数;当-
<x<2时,f(x)为减函数,
因此,当x=-时,f(x)有极大值
,
当x=2时,f(x)有极小值-8;
若关于x的方程f(x)=a有三个不同实根,则-8<a<,
故a的取值范围为-8<a<.
设函数y=f(x)在(a,b)上的导函数为f′(x),f′(x)在(a,b)上的导函数为f″(x),若在(a,b)上,f″(x)<0恒成立,则称函数函数f(x)在(a,b)上为“凸函数”.已知当m≤2时,f(x)=x3-
+x在(-1,2)上是“凸函数”.则f(c)在(-1,2)上( )
正确答案
解析
解:因f′(x)=x2-mx+1,
f″(x)=x-m<0对于x∈(-1,2)恒成立.
∴m>(x)max=2,又当m=2时也成立,有m≥2.
而m≤2,∴m=2.
于是f′(x)=x2-2x+1,由f′(x)=0,x=2-
或x=2+
(舍去),
f(x)(-1,2-)上递增,在(2-
,2)上递减,
则f(x)有极大值,没有极小值.
只有C正确.
故选C
已知函数f(x)=m(x-1)2-2x+3+lnx(m≥1).
(Ⅰ)当时,求函数f(x)在区间[1,3]上的极小值;
(Ⅱ)求证:函数f(x)存在单调递减区间[a,b];
(Ⅲ)是否存在实数m,使曲线C:y=f(x)在点P(1,1)处的切线l与曲线C有且只有一个公共点?若存在,求出实数m的值,若不存在,请说明理由.
正确答案
解:(Ⅰ)(x>0).
当时,
,令f′(x)=0,得x1=2,x2=
.
f(x),f′(x)的变化情况如下表:
所以,当x=2时,函数f(x)取到极小值,且极小值为f(2)=ln2-.(4分)
(Ⅱ)令f′(x)=0,得mx2-(m+2)x+1=0. (*)
因为△=(m+2)2-4m=m2+4>0,所以方程(*)存在两个不等实根,记为a,b(a<b).
因为m≥1,所以
所以a>0,b>0,即方程(*)有两个不等的正根,因此f′(x)≤0的解为[a,b].
故函数f(x)存在单调递减区间.(8分)
(Ⅲ)因为f′(1)=-1,所以曲线C:y=f(x)在点P(1,1)处的切线l为y=-x+2.
若切线l与曲线C只有一个公共点,则方程m(x-1)2-2x+3+lnx=-x+2有且只有一个实根.
显然x=1是该方程的一个根.
令g(x)=m(x-1)2-x+1+lnx,则.
当m=1时,有g′(x)≥0恒成立,所以g(x)在(0,+∞)上单调递增,所以x=1是方程的唯一解,m=1符合题意.
当m>1时,令g′(x)=0,得x1=1,x2=,则x2∈(0,1),易得g(x)在x1处取到极小值,在x2处取到极大值.
所以g(x2)>g(x1)=0,又当x→0时,g(x)→-∞,所以函数g(x)在(0,)内也有一个解,即当m>1时,不合题意.
综上,存在实数m,当m=1时,曲线C:y=f(x)在点P(1,1)处的切线l与C有且只有一个公共点.(14分)
解析
解:(Ⅰ)(x>0).
当时,
,令f′(x)=0,得x1=2,x2=
.
f(x),f′(x)的变化情况如下表:
所以,当x=2时,函数f(x)取到极小值,且极小值为f(2)=ln2-.(4分)
(Ⅱ)令f′(x)=0,得mx2-(m+2)x+1=0. (*)
因为△=(m+2)2-4m=m2+4>0,所以方程(*)存在两个不等实根,记为a,b(a<b).
因为m≥1,所以
所以a>0,b>0,即方程(*)有两个不等的正根,因此f′(x)≤0的解为[a,b].
故函数f(x)存在单调递减区间.(8分)
(Ⅲ)因为f′(1)=-1,所以曲线C:y=f(x)在点P(1,1)处的切线l为y=-x+2.
若切线l与曲线C只有一个公共点,则方程m(x-1)2-2x+3+lnx=-x+2有且只有一个实根.
显然x=1是该方程的一个根.
令g(x)=m(x-1)2-x+1+lnx,则.
当m=1时,有g′(x)≥0恒成立,所以g(x)在(0,+∞)上单调递增,所以x=1是方程的唯一解,m=1符合题意.
当m>1时,令g′(x)=0,得x1=1,x2=,则x2∈(0,1),易得g(x)在x1处取到极小值,在x2处取到极大值.
所以g(x2)>g(x1)=0,又当x→0时,g(x)→-∞,所以函数g(x)在(0,)内也有一个解,即当m>1时,不合题意.
综上,存在实数m,当m=1时,曲线C:y=f(x)在点P(1,1)处的切线l与C有且只有一个公共点.(14分)
已知函数f(x)=ln2(1+x)+2ln(1+x)-2x.
(Ⅰ)证明函数f(x)在区间(0,1)上单调递减;
(Ⅱ)若不等式≤e2对任意的n∈N*都成立,(其中e是自然对数的底数),求实数a的最大值.
正确答案
解:(I)(1分)
设g(x)=ln(1+x)-x,x∈[0,1)
函数g(x)在x∈(0,1)上单调递减,∴g(x)<g(0)=0,
∴f‘(x)<0在x∈(0,1)上恒成立,
∴函数f(x)在x∈(0,1)上单调递减.(4分)
(II)不等式等价于不等式
由知,
,(5分)
设,(6分)
(7分)
设h(x)=(1+x)ln2(1+x)-x2(x∈[0,1])(8分)
h'(x)=ln2(1+x)+2ln(1+x)-2x,
由(I)知x∈(0,1)时,h'(x)<h'(0)=0
∴函数h(x)在x∈(0,1)上单调递减,
h(x)<h(0)=0
∴G'(x)<0,∴函数G(x)在x∈(0,1]上单调递减.
∴(11分)
故函数G(x)在({0,1}]上的最小值为G(1)=.
即,
∴a的最大值为.(12分)
解析
解:(I)(1分)
设g(x)=ln(1+x)-x,x∈[0,1)
函数g(x)在x∈(0,1)上单调递减,∴g(x)<g(0)=0,
∴f‘(x)<0在x∈(0,1)上恒成立,
∴函数f(x)在x∈(0,1)上单调递减.(4分)
(II)不等式等价于不等式
由知,
,(5分)
设,(6分)
(7分)
设h(x)=(1+x)ln2(1+x)-x2(x∈[0,1])(8分)
h'(x)=ln2(1+x)+2ln(1+x)-2x,
由(I)知x∈(0,1)时,h'(x)<h'(0)=0
∴函数h(x)在x∈(0,1)上单调递减,
h(x)<h(0)=0
∴G'(x)<0,∴函数G(x)在x∈(0,1]上单调递减.
∴(11分)
故函数G(x)在({0,1}]上的最小值为G(1)=.
即,
∴a的最大值为.(12分)
设f(x)=ax3-(a+2)x2+6x-3,x∈R,a是常数,且a>0
(1)求f(x)的单调递增区间;
(2)若f(x)在x=1时取得极大值,且直线y=-1与函数f(x)的图象有三个交点,求实数a的取值范围.
正确答案
解:(1)∵,
∴f′(x)=3ax2-3(a+2)x+6=3(ax-2)(x-1);
①当0<a<2时,,
由f′(x)=3(ax-2)(x-1)>0,得x<1或,
∴f(x)的单调递增区间是(-∞,1)和;
②当a=2时,f′(x)=6(x-1)2≥0恒成立,
且只有f′(1)=0,
∴f(x)的单调递增区间是(-∞,+∞);
③当a>2时,有,
由f′(x)=3(ax-2)(x-1)>0,得或x>1,
∴f(x)的单调递增区间是和(1,+∞);
(2)∵f(x)在x=1时取得极大值,
由(1)知,0<a<2,
∴,
,
∵直线y=-1与函数f(x)的图象有三个交点,
∴,
解得0<a<1;
∴a的取值范围是{a|0<a<2}.
解析
解:(1)∵,
∴f′(x)=3ax2-3(a+2)x+6=3(ax-2)(x-1);
①当0<a<2时,,
由f′(x)=3(ax-2)(x-1)>0,得x<1或,
∴f(x)的单调递增区间是(-∞,1)和;
②当a=2时,f′(x)=6(x-1)2≥0恒成立,
且只有f′(1)=0,
∴f(x)的单调递增区间是(-∞,+∞);
③当a>2时,有,
由f′(x)=3(ax-2)(x-1)>0,得或x>1,
∴f(x)的单调递增区间是和(1,+∞);
(2)∵f(x)在x=1时取得极大值,
由(1)知,0<a<2,
∴,
,
∵直线y=-1与函数f(x)的图象有三个交点,
∴,
解得0<a<1;
∴a的取值范围是{a|0<a<2}.
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