- 函数的极值与导数的关系
- 共7619题
(文科)设函数.
(1)求函数f(x)的单调区间,并求函数f(x)的极大值和极小值;
(2)若当x∈[a+1,a+2]时,不等式|f‘(x)|≤a恒成立,求实数a的取值范围.
正确答案
解:(1)求导函数可得f′(x)=-(x-3a)(x-a)
∵0<a<1,∴由f′(x)>0可得a<x<3a;由f′(x)>0可得x<a或x>3a
∴f(x)的单调递增区间为(a,3a),单调递减区间为(-∞,a)和(3a,+∞)
∴函数f(x)的极大值为f(3a)=b,极小值为f(a)=-
(2)求导函数可得f′(x)=-(x-2a)2+a2,
∵0<a<1,∴a+1>2a
∴函数f′(x)在[a+1,a+2]上单调递减
∴f′(x)max=f′(a+1)=2a-1,f′(x)min=f′(a+2)=4a-4
∵不等式|f‘(x)|≤a恒成立,
∴
∴
∵0<a<1
∴实数a的取值范围是.
解析
解:(1)求导函数可得f′(x)=-(x-3a)(x-a)
∵0<a<1,∴由f′(x)>0可得a<x<3a;由f′(x)>0可得x<a或x>3a
∴f(x)的单调递增区间为(a,3a),单调递减区间为(-∞,a)和(3a,+∞)
∴函数f(x)的极大值为f(3a)=b,极小值为f(a)=-
(2)求导函数可得f′(x)=-(x-2a)2+a2,
∵0<a<1,∴a+1>2a
∴函数f′(x)在[a+1,a+2]上单调递减
∴f′(x)max=f′(a+1)=2a-1,f′(x)min=f′(a+2)=4a-4
∵不等式|f‘(x)|≤a恒成立,
∴
∴
∵0<a<1
∴实数a的取值范围是.
已知a∈R,f(x)=(ax2-2x)e-x,其中e为自然对数的底数.
(1)当a≥0时,求函数f(x)的极值点;
(2)若f(x)在[-1,1]上是单调函数,求a的取值范围;
(3)设n∈N*,试证明,这里n!=1×2×…×n.
正确答案
解:函数f(x)的定义域为R
f′(x)=(2ax-2)e-x-(ax2-2x)e-x=[-ax2+2(a+1)x-2]e-x,
(I)当a=0时,f′(x)=(2x-2)e-x,
由f′(x)<0,得x<1,f′(x)>0得x>1
∴x=1是函数f(x)的极小值点
当a>0时,令f′(x)=0得-ax2+2(a+1)x-2=0
解得该方程的两个实根为,
,显然x1<x2,
随着x的变化,f′(x)、f(x)的变化请况如下表
∴是函数的极小值点,
是函数的极大值点
(2)f‘(x)=[-ax2+2(a+1)x-2]e-x,
令g(x)=ax2-2(a+1)x+2
①若a=0,则g(x)=-2x+2,在(-1,1)内,g(x)≥0,
即f'(x)≤0,函数f(x)在区间[-1,1]上单调递减.
②若a>0,则g(x)=ax2-2(a+1)x+2,其图象是开口向上的抛物线,对称轴为x=>1,
∵g(1)=-a<0,g(-1)=3a+4>0,即在(-1,1)内g(x)先正后负,f′(x)先负后正,
函数f(x)在区间[-1,1]上不可能单调
③若a<0,则g(x)=ax2-2(a+1)x+2,其图象是开口向下的抛物线,
当且仅当g(-1)≥0且g(1)≥0,即-≤a<0时,在(-1,1)内g(x)>0,f'(x)<0,
函数f(x)在区间[-1,1]上单调递减.
综上所述,函数f(x)在区间[-1,1]上单调递减时,a的取值范围是-≤a≤0.
(3)由(1)知,当a=0时,f(x)=(-2x)e-x,在x=1处取得最小值
∴对∀x∈R,(-2x)e-x≥f(1)=-2e-1,即xe-x,≤e-1,ex≥ex
令x=n,则en≥en,即e≥e,e2≥2e,e3≥3e…,en≥en
将上述不等式左右分别相乘得:e1+2+3+…+n=n!en,
即
解析
解:函数f(x)的定义域为R
f′(x)=(2ax-2)e-x-(ax2-2x)e-x=[-ax2+2(a+1)x-2]e-x,
(I)当a=0时,f′(x)=(2x-2)e-x,
由f′(x)<0,得x<1,f′(x)>0得x>1
∴x=1是函数f(x)的极小值点
当a>0时,令f′(x)=0得-ax2+2(a+1)x-2=0
解得该方程的两个实根为,
,显然x1<x2,
随着x的变化,f′(x)、f(x)的变化请况如下表
∴是函数的极小值点,
是函数的极大值点
(2)f‘(x)=[-ax2+2(a+1)x-2]e-x,
令g(x)=ax2-2(a+1)x+2
①若a=0,则g(x)=-2x+2,在(-1,1)内,g(x)≥0,
即f'(x)≤0,函数f(x)在区间[-1,1]上单调递减.
②若a>0,则g(x)=ax2-2(a+1)x+2,其图象是开口向上的抛物线,对称轴为x=>1,
∵g(1)=-a<0,g(-1)=3a+4>0,即在(-1,1)内g(x)先正后负,f′(x)先负后正,
函数f(x)在区间[-1,1]上不可能单调
③若a<0,则g(x)=ax2-2(a+1)x+2,其图象是开口向下的抛物线,
当且仅当g(-1)≥0且g(1)≥0,即-≤a<0时,在(-1,1)内g(x)>0,f'(x)<0,
函数f(x)在区间[-1,1]上单调递减.
综上所述,函数f(x)在区间[-1,1]上单调递减时,a的取值范围是-≤a≤0.
(3)由(1)知,当a=0时,f(x)=(-2x)e-x,在x=1处取得最小值
∴对∀x∈R,(-2x)e-x≥f(1)=-2e-1,即xe-x,≤e-1,ex≥ex
令x=n,则en≥en,即e≥e,e2≥2e,e3≥3e…,en≥en
将上述不等式左右分别相乘得:e1+2+3+…+n=n!en,
即
已知函数.
(Ⅰ)若a=4,求f(x)的极值;
(Ⅱ)若f(x)在定义域内无极值,求实数a的取值范围.
正确答案
解析
解:(Ⅰ)∵a=4,∴
令f′(x)=0,解得x=1或x=3.
当0<x<1或x>3时,f′(x)<0
当1<x<3时,f′(x)>0
又∵f(1)=2,f(3)=4ln3-2
∴f(x)取得极小值2,极大值4ln3-2.
(Ⅱ)
=
令f′(x)=0,x=a-1或x=1
∵f(x)在定义域内无极值,
∴f′(x)≥0或f′(x)≤0在定义域上恒成立.
∴a-1=1,解得a=2
故实数a的取值范围为a=2.
已知函数f(x)=lnx+x2+ax,a∈R.
(1)若函数f(x)在其定义域上为增函数,求a的取值范围;
(2)当a=1时,函数g(x)=-x在区间[t,+∞)(t∈N*)上存在极值,求t的最大值.
(参考数值:自然对数的底数e≈2.71828)
正确答案
解:(1):函数f(x)的定义域为(0,+∞),
∵f(x)=lnx+x2+ax,∴.
∵函数f(x)在(0,+∞)上单调递增,
∴f‘(x)≥0,即对x∈(0,+∞)都成立.
∴对x∈(0,+∞)都成立.
当x>0时,,当且仅当
,即
时,取等号.
∴,即
.
∴a的取值范围为.
(2)当a=1时,.
.
∵函数g(x)在[t,+∞)(t∈N*)上存在极值,
∴方程g'(x)=0在[t,+∞)(t∈N*)上有解,
即方程在[t,+∞)(t∈N*)上有解.
令(x>0),
由于x>0,则,
∴函数φ(x)在(0,+∞)上单调递减.
∵,
,
∴函数φ(x)的零点x0∈(3,4).
∵方程φ(x)=0在[t,+∞)(t∈N*)上有解,t∈N*
∴t≤3.
∵t∈N*,
∴t的最大值为3.
解析
解:(1):函数f(x)的定义域为(0,+∞),
∵f(x)=lnx+x2+ax,∴.
∵函数f(x)在(0,+∞)上单调递增,
∴f‘(x)≥0,即对x∈(0,+∞)都成立.
∴对x∈(0,+∞)都成立.
当x>0时,,当且仅当
,即
时,取等号.
∴,即
.
∴a的取值范围为.
(2)当a=1时,.
.
∵函数g(x)在[t,+∞)(t∈N*)上存在极值,
∴方程g'(x)=0在[t,+∞)(t∈N*)上有解,
即方程在[t,+∞)(t∈N*)上有解.
令(x>0),
由于x>0,则,
∴函数φ(x)在(0,+∞)上单调递减.
∵,
,
∴函数φ(x)的零点x0∈(3,4).
∵方程φ(x)=0在[t,+∞)(t∈N*)上有解,t∈N*
∴t≤3.
∵t∈N*,
∴t的最大值为3.
对任意的x∈R,函数f(x)=x3+ax2+7ax不存在极值点的充要条件是( )
正确答案
解析
解:∵函数f(x)=x3+ax2+7ax(x∈R),
∴f′(x)=3x2+2ax+7a,
∵函数f(x)=x3+ax2+7ax(x∈R)不存在极值,且f′(x)的图象开口向上,
∴f′(x)≥0对x∈R恒成立,
∴△=4a2-84a≤0,
解得0≤a≤21,
∴a的取值范围是0≤a≤21.
故选:A.
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