- 函数的极值与导数的关系
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若实数a≠0,函数f(x)=-2ax3-ax2+12ax+1,g(x)=2ax2+3.
(1)令h(x)=f(x)-g(x),求函数h(x)的极值;
(2)若在区间(0,+∞)上至少存在一点x0,使得f(x0)>g(x0)成立,求实数a的取值范围.
正确答案
解:(1)∵h(x)=f(x)-g(x)=-2ax3-3ax2+12ax-2
∴h‘(x)=-6ax2-6ax+12a=-6a(x+2)(x-1)
令h'(x)=0,∴x=-2或x=1
若a>0,当x>-2时,h'(x)>0;当x<-2时,h'(x)<0
∴x=-2是函数h(x)的极小值点,极小值为h(-2)=-20a-2;
当x>1时,h'(x)<0;当x<1时,h'(x)>0
∴x=1是函数h(x)的极大值点,极大值为h(1)=7a-2
若a<0,易知,x=-2是函数h(x)的极大值点,极大值为h(-2)=-20a-2;x=1是函数h(x)的极小值点,
极小值为h(1)=7a-2
(2)若在(0,+∞)上至少存在一点x0使得f(x0)>g(x0)成立,
则f(x)>g(x)在(0,+∞)上至少存在一解,即h(x)>0在(0,+∞)上至少存在一解
由(1)知,当a<0时,函数h(x)在区间(0,+∞)上递增,且极小值为h(1)=7a-2<0
∴此时h(x)>0在(0,+∞)上至少存在一解;
当a>0时,函数h(x)在区间(0,1)上递增,在(1,+∞)上递减,
∴要满足条件应有函数h(x)的极大值h(1)=7a-2>0,即
综上,实数a的取值范围为a<0或.
解析
解:(1)∵h(x)=f(x)-g(x)=-2ax3-3ax2+12ax-2
∴h‘(x)=-6ax2-6ax+12a=-6a(x+2)(x-1)
令h'(x)=0,∴x=-2或x=1
若a>0,当x>-2时,h'(x)>0;当x<-2时,h'(x)<0
∴x=-2是函数h(x)的极小值点,极小值为h(-2)=-20a-2;
当x>1时,h'(x)<0;当x<1时,h'(x)>0
∴x=1是函数h(x)的极大值点,极大值为h(1)=7a-2
若a<0,易知,x=-2是函数h(x)的极大值点,极大值为h(-2)=-20a-2;x=1是函数h(x)的极小值点,
极小值为h(1)=7a-2
(2)若在(0,+∞)上至少存在一点x0使得f(x0)>g(x0)成立,
则f(x)>g(x)在(0,+∞)上至少存在一解,即h(x)>0在(0,+∞)上至少存在一解
由(1)知,当a<0时,函数h(x)在区间(0,+∞)上递增,且极小值为h(1)=7a-2<0
∴此时h(x)>0在(0,+∞)上至少存在一解;
当a>0时,函数h(x)在区间(0,1)上递增,在(1,+∞)上递减,
∴要满足条件应有函数h(x)的极大值h(1)=7a-2>0,即
综上,实数a的取值范围为a<0或.
设a>0,函数的导函数为f‘(x).
(Ⅰ)求f'(0),f'(1)的值,并比较它们的大小;
(Ⅱ)求函数f(x)的极值.
正确答案
解:由于函数(a>0)的导函数为f‘(x),
则=
=
(1)f'(0)=,f'(1)=
由于a>0,a2<a2+1,则,故f'(0)>f'(1)
(2)令f′(x)=0,则x=-a或x=a
当x变化时f′(x),f(x)的变化情况如下表:
所以,当x=a时,函数有极大值,且f(a)=,
当x=-a时,函数有极小值,且f(-a)=-.
解析
解:由于函数(a>0)的导函数为f‘(x),
则=
=
(1)f'(0)=,f'(1)=
由于a>0,a2<a2+1,则,故f'(0)>f'(1)
(2)令f′(x)=0,则x=-a或x=a
当x变化时f′(x),f(x)的变化情况如下表:
所以,当x=a时,函数有极大值,且f(a)=,
当x=-a时,函数有极小值,且f(-a)=-.
设三次函数f(x)的导函数f′(x),函数y=xf′(x)的图形的一部分如图所示,则( )
正确答案
解析
解:观察图象知,x<-3时,y=x•f′(x)>0,
∴f′(x)<0,f(x)递减;
当-3<x<0时,y=x•f′(x)<0,
∴f′(x)>0,f(x)递增.
由此知f(x)的极小值为f(-3);
当0<x<3时,y=x•f′(x)>0,
∴f′(x)>0,f(x)递增,
当x>3时,y=x•f′(x)<0,
∴f′(x)<0,f(x)递减.
由此知f(x)的极大值为f(3).
故选:C.
函数f(x)=x3+ax2+bx+a2在x=1时有极值10,则a的值为______.
正确答案
4
解析
解:求导函数,可得f′(x)=3x2+2ax+b
∵函数f(x)=x3+ax2+bx+a2在x=1时有极值10
∴f′(1)=2a+b+3=0,f(1)=a2+a+b+1=10
解得a=-3,b=3或a=4,b=-11,
当a=-3时,f′(x)=3x2-6x+3=3(x-1)2≥0,∴x=1不是极值点
当a=4,b=-11时,f′(x)=3x2+8x-11=(x-1)(3x+11),在x=1的左右附近,导数符号改变,满足题意
∴a=4
故答案为:4.
若函数f(x)=ax2+2x-lnx在x=1处取得极值.则函数f(x)的极大值为______.
正确答案
-
ln2
解析
解:函数f(x)=ax2+2x-lnx在x=1处取得极值,(x>0)
则f′(x)=2ax+2-,f′(1)=2a+2-
=0,解得:a=-
,
∴f(x)=-x2+2x-
lnx,f′(x)=-
x+2-
=
,
令f′(x)>0,解得:1<x<2,令f′(x)<0,解得:x>2或0<x<1,
∴函数f(x)在(0,1),(2,+∞)递减,在(1,2)递增,
∴f(x)极大值=f(2)=-
ln 2,
故答案为:-
ln2.
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