- 函数的极值与导数的关系
- 共7619题
已知函数
(1)讨论函数f(x)的极值情况;
(2)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:(1)解: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.
①若m=0,f′(x)=x2≥0,f(x)=在(-∞,0)上单调递增,且
.
又f(0)=0,∴f(x)在R上是增函数,无极植;
②若m<0,f′(x)=x(x+2m)>0,则f(x)=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)
③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,(6分)
(2)解: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)=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)
=
∴g(x1-x2)>g(x1)-g(x2)
∴f(x1-x2)>g(x1-x2)>g(x1)-g(x2).(13分)
解析
解:(1)解: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.
①若m=0,f′(x)=x2≥0,f(x)=在(-∞,0)上单调递增,且
.
又f(0)=0,∴f(x)在R上是增函数,无极植;
②若m<0,f′(x)=x(x+2m)>0,则f(x)=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)
③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,(6分)
(2)解: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)=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)
=
∴g(x1-x2)>g(x1)-g(x2)
∴f(x1-x2)>g(x1-x2)>g(x1)-g(x2).(13分)
已知函数f(x)=x3+x2+ax+1在(-1,0)上有两个极值点x1,x2,且x1<x2.
(1)求实数a的取值范围;
(2)证明:当-<x<0 时,f(x)>
.
正确答案
(1)解:∵f(x)=x3+x2+ax+1,
∴f′(x)=2x2+2x+a,由题意知方程2x2+2x+a=0在(-1,0)上有两不等实根,
设g(x)=2x2+2x+a,其图象的对称轴为直线x=-,
故有,解得0<a<
.
(2)证明:由题意知x2是方程2x2+2x+a=0的大根,从而x2∈(-,0),
由于0<a<,∴ax2>
x2,
∴f(x2)=x23+x22+ax2+1>
x23+x22+x2+1.
设h(x)=x3+x2+
x+1,x∈(-
,0),
h′(x)=2(x+)2+
>0,
∴h(x)在(-,0)递增,
∴h(x)>h(-)=
,即f(x2)>
成立.
解析
(1)解:∵f(x)=x3+x2+ax+1,
∴f′(x)=2x2+2x+a,由题意知方程2x2+2x+a=0在(-1,0)上有两不等实根,
设g(x)=2x2+2x+a,其图象的对称轴为直线x=-,
故有,解得0<a<
.
(2)证明:由题意知x2是方程2x2+2x+a=0的大根,从而x2∈(-,0),
由于0<a<,∴ax2>
x2,
∴f(x2)=x23+x22+ax2+1>
x23+x22+x2+1.
设h(x)=x3+x2+
x+1,x∈(-
,0),
h′(x)=2(x+)2+
>0,
∴h(x)在(-,0)递增,
∴h(x)>h(-)=
,即f(x2)>
成立.
设函数f(x)=ex(sinx-cosx)(0≤x≤2011π),则函数f(x)的各极大值之和为( )
正确答案
解析
解:∵f(x)=ex(sinx-cosx),
∴令f′(x)=ex(sinx-cosx)+ex(cosx+sinx)
=2exsinx=0;
则x=kπ,
故函数f(x)的极大值点为π+2kπ,
故函数f(x)的各极大值为eπ(sinπ-cosπ),e3π(sin3π-cos3π),e5π(sin5π-cos5π),…,e2009π(sin2009π-cos2009π);
即eπ,e3π,e5π,…,e2009π;
故其和为eπ+e3π+e5π+…+e2009π
==
;
故选D.
已知函数f(x)=+
在x=1处取到极值.
(1)求a的值,并求出f(x)的极值;
(2)若x≥1时,不等式(x+1)f(x)≥5x+k+5恒成立,求实数k的取值范围.
正确答案
解:(1)函数f(x)=+
的导数f′(x)=
-
,
由f(x)在x=1处取极值,则f′(1)=0,
即1-=0,lna=36,a=e36,
且f(1)=0+=6.
又令f′(x)=0,则由于x>0,则-
=0,
令h(x)=-
,则h(x)在(0,e)上单调递减,且h(1)=0,
故只有一个极值,f′(x)在(0,1)上递增,(1,e)上递减,
故为极大值6.
(2)若x≥1时,不等式(x+1)f(x)≤5x+k+5恒成立,
等价为若x≥1时,不等式f(x)≤+5恒成立,
由(1)得,f(x)在x=1处取得极大值,也为最大值6.
则只需在x=1处f(x)的最大值不大于+5在x=1处的最小值即可(k>0)..
故6≤5+,即k≥2.
故实数k的取值范围是[2,+∞).
解析
解:(1)函数f(x)=+
的导数f′(x)=
-
,
由f(x)在x=1处取极值,则f′(1)=0,
即1-=0,lna=36,a=e36,
且f(1)=0+=6.
又令f′(x)=0,则由于x>0,则-
=0,
令h(x)=-
,则h(x)在(0,e)上单调递减,且h(1)=0,
故只有一个极值,f′(x)在(0,1)上递增,(1,e)上递减,
故为极大值6.
(2)若x≥1时,不等式(x+1)f(x)≤5x+k+5恒成立,
等价为若x≥1时,不等式f(x)≤+5恒成立,
由(1)得,f(x)在x=1处取得极大值,也为最大值6.
则只需在x=1处f(x)的最大值不大于+5在x=1处的最小值即可(k>0)..
故6≤5+,即k≥2.
故实数k的取值范围是[2,+∞).
已知函数f(x)=ax-1-lnx(a∈R).
(Ⅰ)讨论函数f(x)在定义域内的极值点的个数;
(Ⅱ)已知函数f(x)在x=1处取得极值,且对∀x∈(0,+∞),f(x)≥bx-2恒成立,求实数b的取值范围.
正确答案
解:(Ⅰ)∵f(x)=ax-1-lnx,
∴f′(x)=a-=
,(1分)
当a≤0时,f‘(x)≤0在(0,+∞)上恒成立,函数f(x)在(0,+∞)单调递减,
∴f(x)在(0,+∞)上没有极值点;(3分)
当a>0时,f'(x)≤0得 0<x≤,f'(x)≥0得
,
∴f(x)在(0,]上递减,在[
,+∞)上递增,即f(x)在
处有极小值.(5分)
∴当a≤0时f(x)在(0,+∞)上没有极值点,当a>0时,f(x)在(0,+∞)上有一个极值点.
(Ⅱ)∵函数f(x)在x=1处取得极值,
∴a=1,
∴f(x)≥bx-2⇔1+-
≥b,(8分)
令g(x)=1+-
,则g′(x)=-
-
=-
(2-lnx),
由g′(x)≥0得,x≥e2,由g′(x)≤0得,0<x≤e2,
∴g(x)在(0,e2]上递减,在[e2,+∞)上递增,(10分)
∴,即b≤1-
.(12分)
解析
解:(Ⅰ)∵f(x)=ax-1-lnx,
∴f′(x)=a-=
,(1分)
当a≤0时,f‘(x)≤0在(0,+∞)上恒成立,函数f(x)在(0,+∞)单调递减,
∴f(x)在(0,+∞)上没有极值点;(3分)
当a>0时,f'(x)≤0得 0<x≤,f'(x)≥0得
,
∴f(x)在(0,]上递减,在[
,+∞)上递增,即f(x)在
处有极小值.(5分)
∴当a≤0时f(x)在(0,+∞)上没有极值点,当a>0时,f(x)在(0,+∞)上有一个极值点.
(Ⅱ)∵函数f(x)在x=1处取得极值,
∴a=1,
∴f(x)≥bx-2⇔1+-
≥b,(8分)
令g(x)=1+-
,则g′(x)=-
-
=-
(2-lnx),
由g′(x)≥0得,x≥e2,由g′(x)≤0得,0<x≤e2,
∴g(x)在(0,e2]上递减,在[e2,+∞)上递增,(10分)
∴,即b≤1-
.(12分)
扫码查看完整答案与解析