- 函数的极值与导数的关系
- 共7619题
函数f(x)=lnx-x2的极值情况为( )
正确答案
解析
解:函数的定义域为(0,+∞),
y′=-2x=
,
令y′=0,得x=,
当0<x<时,y′>0,当x>
时,y′<0,
所以当x=时函数取得极大值,没有极小值,
故选:C.
设函数f(x)=x2+bln(x+1),其中b≠0.
(Ⅰ)当时,判断函数f(x)在定义域上的单调性;
(Ⅱ)求函数f(x)的极值点;
(Ⅲ)证明对任意的正整数n,不等式都成立.
正确答案
解:(Ⅰ)函数f(x)=x2+bln(x+1)的定义域在(-1,+∞)
令g(x)=2x2+2x+b,则g(x)在上递增,在
上递减,
g(x)=2x2+2x+b>0在(-1,+∞)上恒成立,
所以f‘(x)>0即当,函数f(x)在定义域(-1,+∞)上单调递增.
(Ⅱ)(1)由(Ⅰ)知当时函数f(x)无极值点
(2)当时,
,
∴,
∴时,函数f(x)在(-1,+∞)上无极值点
(3)当时,解f'(x)=0得两个不同解
当b<0时,,
∴x1∈(-∞,-1),x2∈(-1,+∞),此时f(x)在(-1,+∞)上有唯一的极小值点
当时,x1,x2∈(-1,+∞)f'(x)在(-1,x1),(x2,+∞)都大于0,
f'(x)在(x1,x2)上小于0,此时f(x)有一个极大值点和一个极小值点
综上可知,b<0,时,f(x)在(-1,+∞)上有唯一的极小值点
时,f(x)有一个极大值点
和一个极小值点
时,函数f(x)在(-1,+∞)上无极值点.
(Ⅲ)当b=-1时,f(x)=x2-ln(x+1).令上恒正
∴h(x)在[0,+∞)上单调递增,
当x∈(0,+∞)时,恒有h(x)>h(0)=0
即当x∈(0,+∞)时,有x3-x2+ln(x+1)>0,ln(x+1)>x2-x3,对任意正整数n,取
解析
解:(Ⅰ)函数f(x)=x2+bln(x+1)的定义域在(-1,+∞)
令g(x)=2x2+2x+b,则g(x)在上递增,在
上递减,
g(x)=2x2+2x+b>0在(-1,+∞)上恒成立,
所以f‘(x)>0即当,函数f(x)在定义域(-1,+∞)上单调递增.
(Ⅱ)(1)由(Ⅰ)知当时函数f(x)无极值点
(2)当时,
,
∴,
∴时,函数f(x)在(-1,+∞)上无极值点
(3)当时,解f'(x)=0得两个不同解
当b<0时,,
∴x1∈(-∞,-1),x2∈(-1,+∞),此时f(x)在(-1,+∞)上有唯一的极小值点
当时,x1,x2∈(-1,+∞)f'(x)在(-1,x1),(x2,+∞)都大于0,
f'(x)在(x1,x2)上小于0,此时f(x)有一个极大值点和一个极小值点
综上可知,b<0,时,f(x)在(-1,+∞)上有唯一的极小值点
时,f(x)有一个极大值点
和一个极小值点
时,函数f(x)在(-1,+∞)上无极值点.
(Ⅲ)当b=-1时,f(x)=x2-ln(x+1).令上恒正
∴h(x)在[0,+∞)上单调递增,
当x∈(0,+∞)时,恒有h(x)>h(0)=0
即当x∈(0,+∞)时,有x3-x2+ln(x+1)>0,ln(x+1)>x2-x3,对任意正整数n,取
设x=m和x=n是函数f(x)=2lnx+x2-(a+1)x的两个极值点,其中m<N,a>0
(1)若a=2时,求m,n的值;
(2)求f(m)+f(n)的取值范围;
(3)若a≥+
-1(e是自然对数的底数),求证:f(n)-f(m)≤2-e+
.
正确答案
解:(Ⅰ)∵f′(x)=+x-(a+1)=
,
∴当a=2时,f′(x)=0可化为x2-3x+2=0,
故m,n是方程x2-3x+2=0的两个根,
∴m=1,n=2.
(Ⅱ)由已知有m,n是方程x2-(a+1)x+2=0的两个根,
∴△=(a+1)2-8>0,m+n=a+1>0,mn=2>0.
∴f(m)+f(n)=2lnm+m2-(a+1)m+2lnn+
n2-(a+1)n
=2ln(mn)+(m2+n2)-(a+1)(m+n)
=2ln2+[(m+n)2-2nm]-(a+1)(m+n)
=2ln2+[(a+1)2-4]-(a+1)2
=-(a+1)2-2+2ln2.
∵(a+1)2>8,
∴f(m)+f(n)<2ln2-6,
即f(m)+f(n)的取值范围为(-∞,2ln2-6).
(Ⅲ)证明:f(n)-f(m)=2lnn+n2-(a+1)n-(2lnm+
m2-(a+1)m)
=2ln+
(n2-m2)-(a+1)(n-m)
=2ln-
(n2-m2),
又mn=2,所以m=,
于是,f(n)-f(m)=2ln-
(n2+
).
由 0<m<n,可得n2>2,解得n>.
∵a≥+
-1,
∴m+n=a+1≥+
,即
+n≥
+
,
可解得0<n≤(舍去),或n≥
.
令=t,则n2=2t,且t≥e,
f(n)-f(m)=2lnt-t+,
令g(t)=2lnt-t+,则g′(t)=
-1-
=-
<0;
故g(t)=2lnt-t+在[e,+∞)上单调递减,
∴gmax(t)=2-e+;
故f(n)-f(m)≤2-e+.
解析
解:(Ⅰ)∵f′(x)=+x-(a+1)=
,
∴当a=2时,f′(x)=0可化为x2-3x+2=0,
故m,n是方程x2-3x+2=0的两个根,
∴m=1,n=2.
(Ⅱ)由已知有m,n是方程x2-(a+1)x+2=0的两个根,
∴△=(a+1)2-8>0,m+n=a+1>0,mn=2>0.
∴f(m)+f(n)=2lnm+m2-(a+1)m+2lnn+
n2-(a+1)n
=2ln(mn)+(m2+n2)-(a+1)(m+n)
=2ln2+[(m+n)2-2nm]-(a+1)(m+n)
=2ln2+[(a+1)2-4]-(a+1)2
=-(a+1)2-2+2ln2.
∵(a+1)2>8,
∴f(m)+f(n)<2ln2-6,
即f(m)+f(n)的取值范围为(-∞,2ln2-6).
(Ⅲ)证明:f(n)-f(m)=2lnn+n2-(a+1)n-(2lnm+
m2-(a+1)m)
=2ln+
(n2-m2)-(a+1)(n-m)
=2ln-
(n2-m2),
又mn=2,所以m=,
于是,f(n)-f(m)=2ln-
(n2+
).
由 0<m<n,可得n2>2,解得n>.
∵a≥+
-1,
∴m+n=a+1≥+
,即
+n≥
+
,
可解得0<n≤(舍去),或n≥
.
令=t,则n2=2t,且t≥e,
f(n)-f(m)=2lnt-t+,
令g(t)=2lnt-t+,则g′(t)=
-1-
=-
<0;
故g(t)=2lnt-t+在[e,+∞)上单调递减,
∴gmax(t)=2-e+;
故f(n)-f(m)≤2-e+.
曲线y=2x3-3x2共有______个极值.
正确答案
2
解析
解:由题意可得:y′=6x2-6x=6x(x-1),
令y′>0可得:x>1或x<0;令y′<0可得:0<x<1,
所以当x∈(-∞,0)时,y‘>0,即函数在此区间内单调递增;
当x∈(0,1)时,y'<0,即函数在此区间内单调递减;
当x∈(1,+∞)时,y'>0,即函数在此区间内单调递增;
∴x=0与x=1分别为函数的极大值与极小值点.
故答案为:2.
已知函数.
(Ⅰ)若a=-1,求函数f(x)的单调区间;
(Ⅱ)若∃x>0,使f(x)≤0成立,求a的取值范围.
正确答案
解:(Ⅰ)当a=-1时,,(1分)
令,解得x>1,所以f(x)的单调增区间为(1,+∞);(3分)
,解得0<x<1,所以f(x)的单调减区间为(0,1)..(4分)
(Ⅱ)当a>0,由对数函数性质,f(x)的值域为R;(5分)
当a=0,>0,所以对∀x>0,f(x)>0恒成立;(6分)
当a<0,由.令f′(x)=0,∴
列表:
(8分)
这是.(10分)
∵∃x>0,使f(x)≤0成立,∴,∴a≤-e,
∴a范围为(-∞,-e]∪(0,+∞).(12分)
解析
解:(Ⅰ)当a=-1时,,(1分)
令,解得x>1,所以f(x)的单调增区间为(1,+∞);(3分)
,解得0<x<1,所以f(x)的单调减区间为(0,1)..(4分)
(Ⅱ)当a>0,由对数函数性质,f(x)的值域为R;(5分)
当a=0,>0,所以对∀x>0,f(x)>0恒成立;(6分)
当a<0,由.令f′(x)=0,∴
列表:
(8分)
这是.(10分)
∵∃x>0,使f(x)≤0成立,∴,∴a≤-e,
∴a范围为(-∞,-e]∪(0,+∞).(12分)
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