- 函数的极值与导数的关系
- 共7619题
已知函数,a∈R.
(1)求f(x)的极值;
(2)若关于x的不等式在(0,+∞)上恒成立,求k的取值范围;
(3)证明:.
正确答案
解:(1),令f‘(x)=0,得x=ea,当x∈(0,ea)时,f'(x)>0
函数f(x)为增函数,当x∈(ea,+∞)时,f'(x)<0,函数f(x)为减函数,
故f(x)有极大值为f(ea)=e-a,(5分)
(2)由(1)知,令a=1,
则,
故只需,所以得-1<k≤1(10分)
(3)由(1)知f(x)≤e-a,令a=0,则有lnx≤x-1,
∵n∈N,n≥2∴lnn2≤n2-1,
∴,
故
=
==
(14分)
解析
解:(1),令f‘(x)=0,得x=ea,当x∈(0,ea)时,f'(x)>0
函数f(x)为增函数,当x∈(ea,+∞)时,f'(x)<0,函数f(x)为减函数,
故f(x)有极大值为f(ea)=e-a,(5分)
(2)由(1)知,令a=1,
则,
故只需,所以得-1<k≤1(10分)
(3)由(1)知f(x)≤e-a,令a=0,则有lnx≤x-1,
∵n∈N,n≥2∴lnn2≤n2-1,
∴,
故
=
==
(14分)
已知实数a,b,c,d成等比数列,且曲线y=3x-x3的极大值点坐标为(b,c)则ad等于( )
正确答案
解析
解:∵y′=3-3x2=0,则x=±1,
∴y′<0,可得x<-1或x>1,y′>0,可得-1<x<1,
∴函数在(-∞,-1),(1,+∞)上单调递减,在(-1,1)上单调递增,
∴x=1是极大值点,此时极大值为3-1=2.
∴b=1,c=2
又∵实数a,b,c,d成等比数列,
由等比数列的性质可得:ad=bc=2.
故选A
设f(x)=,其中a为正实数.
(Ⅰ)当a=时,求f(x)的极值点;
(Ⅱ)若f(x)为R上的单调函数,求a的取值范围.
正确答案
解:对f(x)求导f′(x)=ex ①
(I)a=,f′(x)=0则4x2-8x+3=0解得x1=
,x2=
综合①,可知
所以,x1=是极小值点,x2=是极大值点.
(II)若f(x)为R上的单调函数,则f′(x)在R上不变号,结合①与条件a>0,ax2-2ax+1≥0
在R上恒成立,因为△=4a2-4a≤0由此并结a>0,0<a≤1
解析
解:对f(x)求导f′(x)=ex ①
(I)a=,f′(x)=0则4x2-8x+3=0解得x1=
,x2=
综合①,可知
所以,x1=是极小值点,x2=是极大值点.
(II)若f(x)为R上的单调函数,则f′(x)在R上不变号,结合①与条件a>0,ax2-2ax+1≥0
在R上恒成立,因为△=4a2-4a≤0由此并结a>0,0<a≤1
已知函数f(x)=x3-2x2-4x-7.
(Ⅰ)求函数f(x)的单调区间;
(Ⅱ)求a>2时,证明:对于任意的x>2且x≠a,恒有f(x)>f(a)+f‘(a)(x-a);
(Ⅲ)设x0是函数y=f(x)的零点,实数α满足,试探究实数α、β、x0的大小关系.
正确答案
解:(Ⅰ)由f‘(x)=3x2-4x-4=(3x+2)(x-2)=0,得或2.
则x变化时,f′(x),f(x)的变化情况如下表:
则f(x)的单调递增区间为,(2,+∞),单调递减区间为
.
(Ⅱ)令g(x)=f(x)-f(a)-f'(a)(x-a),
则g'(x)=3x2-4x-4-(3a2-4a-4),记g'(x)=h(x),
因为当x>2时,h'(x)=6x-4>0,则h(x)在(2,+∞)单调递增,
又因为g'(a)=h(a)=0,
所以当2<x<a时,g'(x)<0,当x>a时,g'(x)>0,
所以g(x)在(2,a)递减,在(a,+∞)递增,又x≠a,
所以g(x)>g(a)=0成立,所以命题得证.
(Ⅲ)因为f(x)的单调递增区间为,(2,+∞),单调递减区间为
,且
,
所以函数f(x)的零点x0只有一个,且x0>2,且对(-∞,x0)内的任意实数x,都有f(x)<0,
因为f(α)>0=f(x0),所以α>x0>2,所以f'(α)=(3α+2)(α-2)>0,
在(Ⅱ)的结论中,取a=α,x=x0,
则有f(α)+f'(a)(x0-α)<f(x0)=0,①
由,得f(α)+f'(α)(β-α)=0,②
构造函数F(x)=f(α)+f'(α)(x-α),
则由①得F(x0)<0,由②得F(β)=0,所以F(x0)<F(β),
因为f'(α)>0,所以F′(x)=f'(α)>0,所以F(x)=f(α)+f'(α)(x-α)为增函数,
所以x0<β,
因为F(α)=f(a)>0=F(β),所以β<α,
综上得x0<β<α.
解析
解:(Ⅰ)由f‘(x)=3x2-4x-4=(3x+2)(x-2)=0,得或2.
则x变化时,f′(x),f(x)的变化情况如下表:
则f(x)的单调递增区间为,(2,+∞),单调递减区间为
.
(Ⅱ)令g(x)=f(x)-f(a)-f'(a)(x-a),
则g'(x)=3x2-4x-4-(3a2-4a-4),记g'(x)=h(x),
因为当x>2时,h'(x)=6x-4>0,则h(x)在(2,+∞)单调递增,
又因为g'(a)=h(a)=0,
所以当2<x<a时,g'(x)<0,当x>a时,g'(x)>0,
所以g(x)在(2,a)递减,在(a,+∞)递增,又x≠a,
所以g(x)>g(a)=0成立,所以命题得证.
(Ⅲ)因为f(x)的单调递增区间为,(2,+∞),单调递减区间为
,且
,
所以函数f(x)的零点x0只有一个,且x0>2,且对(-∞,x0)内的任意实数x,都有f(x)<0,
因为f(α)>0=f(x0),所以α>x0>2,所以f'(α)=(3α+2)(α-2)>0,
在(Ⅱ)的结论中,取a=α,x=x0,
则有f(α)+f'(a)(x0-α)<f(x0)=0,①
由,得f(α)+f'(α)(β-α)=0,②
构造函数F(x)=f(α)+f'(α)(x-α),
则由①得F(x0)<0,由②得F(β)=0,所以F(x0)<F(β),
因为f'(α)>0,所以F′(x)=f'(α)>0,所以F(x)=f(α)+f'(α)(x-α)为增函数,
所以x0<β,
因为F(α)=f(a)>0=F(β),所以β<α,
综上得x0<β<α.
已知定义在R上的奇函数f(x)=在x=1处取得极值2.
(1)求函数f(x)的单调区间;
(2)设A(x0,y0)为f(x)图象上任意一点,直线l与f(x)的图象相切于点A,求直线l的斜率k的取值范围.
正确答案
解:(1)奇函数f(x)有f(-x)=-f(x),
即有=-
=
,
则有-a=a,-c=c,即a=0,c=0,
则f(x)=,f′(x)=
,
由f(x)在x=1处取得极值2,则f(1)=2,f′(1)=0,
即为b=2(1+d),bd=b,解得,b=4,d=1.
则有f(x)=,f′(x)=
,
令f′(x)>0,得-1<x<1;令f′(x)<0,得x>1或x<-1.
则增区间为(-1,1),减区间为(-∞,-1),(1,+∞);
(2)由于f′(x)=,则k=4•
=4[-+2(
)2],
令t=,0<t≤1,则k=4(2t2-t)=8(t-
)2-
,
当t=时,k取得最小值,且为-
;t=1时,k取得最大值,且为4.
则直线l的斜率k的取值范围为[-,4].
解析
解:(1)奇函数f(x)有f(-x)=-f(x),
即有=-
=
,
则有-a=a,-c=c,即a=0,c=0,
则f(x)=,f′(x)=
,
由f(x)在x=1处取得极值2,则f(1)=2,f′(1)=0,
即为b=2(1+d),bd=b,解得,b=4,d=1.
则有f(x)=,f′(x)=
,
令f′(x)>0,得-1<x<1;令f′(x)<0,得x>1或x<-1.
则增区间为(-1,1),减区间为(-∞,-1),(1,+∞);
(2)由于f′(x)=,则k=4•
=4[-+2(
)2],
令t=,0<t≤1,则k=4(2t2-t)=8(t-
)2-
,
当t=时,k取得最小值,且为-
;t=1时,k取得最大值,且为4.
则直线l的斜率k的取值范围为[-,4].
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