- 函数的极值与导数的关系
- 共7619题
若曲线y=x2-aln(x+1)在x=1处取极值,则实数a的值为( )
正确答案
解析
解:定义域为(-1,+∞)
y′=2x-,当x=1时,2-
=0,得a=4,
当a=4时,=
∴函数在(-1,1)上单调递减,在(1,+∞)上单调递增,即a=4时符合题意.
故选D.
已知函数,x∈R,a∈R.
(Ⅰ)若f′(0)=-2,求函数f(x)的极值;
(Ⅱ)若函数f(x)在(1,2)上单调递增,求a的取值范围.
正确答案
解:(Ⅰ)∵,∴f′(x)=x2+(a+2)x+a.
∵f′(0)=-2,∴a=-2.
∴,f′(x)=x2-2.
令f′(x)=0,解得.
列表如下:
由表格可以看出:当时,f(x)极大值=
=
;
当x=时,f(x)极小值=
=
.
(Ⅱ)∵函数f(x)在(1,2)上单调递增,
∴f′(x)=x2+(a+2)x+a≥0在区间(1,2)上恒成立.
亦即在区间(1,2)上恒成立.
令g(x)=-,则g′(x)=-
=-
<0,
∴函数g(x)在x∈(1,2)上为减函数,而函数g(x)在x=1时连续,
∴g(x)<g(1)=-.
故a.
解析
解:(Ⅰ)∵,∴f′(x)=x2+(a+2)x+a.
∵f′(0)=-2,∴a=-2.
∴,f′(x)=x2-2.
令f′(x)=0,解得.
列表如下:
由表格可以看出:当时,f(x)极大值=
=
;
当x=时,f(x)极小值=
=
.
(Ⅱ)∵函数f(x)在(1,2)上单调递增,
∴f′(x)=x2+(a+2)x+a≥0在区间(1,2)上恒成立.
亦即在区间(1,2)上恒成立.
令g(x)=-,则g′(x)=-
=-
<0,
∴函数g(x)在x∈(1,2)上为减函数,而函数g(x)在x=1时连续,
∴g(x)<g(1)=-.
故a.
若函数在点P(2,f(2))处的切线为
.
(1)求函数f(x)的解析式;
(2)讨论方程f(x)=k实数解的个数.
正确答案
解:(1)∵函数
,
f‘(x)=x2+2ax-b,
根据题意得f'(2)=4,即4a-b=0,
又,即有
+4a-2b+4=8-
,
解得,
∴;
(2)∵,
∴f'(x)=x2+x-2=(x+2)(x-1),
令f'(x)>0解得x<-2或x>1,f'(x)<0解得-2<x<1,
即有f(x)的增区间为(-∞,-2),(1,+∞),减区间为(-2,1),
即有x=1处取得极小值,且为,x=-2处取得极大值,且为
.
则当k<或k>
时,方程k=f(x)有一个解;
当k=或k=
时,方程k=f(x)有两个解;
当<k<
时,方程k=f(x)有三个解.
解析
解:(1)∵函数
,
f‘(x)=x2+2ax-b,
根据题意得f'(2)=4,即4a-b=0,
又,即有
+4a-2b+4=8-
,
解得,
∴;
(2)∵,
∴f'(x)=x2+x-2=(x+2)(x-1),
令f'(x)>0解得x<-2或x>1,f'(x)<0解得-2<x<1,
即有f(x)的增区间为(-∞,-2),(1,+∞),减区间为(-2,1),
即有x=1处取得极小值,且为,x=-2处取得极大值,且为
.
则当k<或k>
时,方程k=f(x)有一个解;
当k=或k=
时,方程k=f(x)有两个解;
当<k<
时,方程k=f(x)有三个解.
已知f(x)=(x2+ax+a)e-x(a≤2,x∈R).
(1)当a=1时,求f(x)的单调区间;
(2)是否存在实数a,使f(x)的极大值为3?若存在,求出a的值,若不存在,说明理由.
正确答案
解:(1)当a=1时,f(x)=(x2+x+1)e-x;f′(x)=e-x(-x2+x)(2分)
当f′(x)>0时,0<x<1.当f′(x)<0时x>1或x<0
∴f(x)的单调递增区间为(0,1),
单调递减区间为(-∞,0)(1,+∞)(4分)
(2)f′(x)=(2x+a)e-x-e-x(x2+ax+a)=e-x[-x2+(2-a)x](6分)
令f′(x)=0,得x=0或x=2-a,列表如下:
由表可知f(x)极大=f(2-a)=(4-a)ea-2(8分)
设g(a)=(4-a)ea-2,g′(a)=(3-a)ea-2>0(10分)
∴g(a)在(-∞,2)上是增函数,∴g(a)≤g(2)=2<3∴(4-a)ea-2≠3
∴不存在实数a使f(x)最大值为3.(12分)
解析
解:(1)当a=1时,f(x)=(x2+x+1)e-x;f′(x)=e-x(-x2+x)(2分)
当f′(x)>0时,0<x<1.当f′(x)<0时x>1或x<0
∴f(x)的单调递增区间为(0,1),
单调递减区间为(-∞,0)(1,+∞)(4分)
(2)f′(x)=(2x+a)e-x-e-x(x2+ax+a)=e-x[-x2+(2-a)x](6分)
令f′(x)=0,得x=0或x=2-a,列表如下:
由表可知f(x)极大=f(2-a)=(4-a)ea-2(8分)
设g(a)=(4-a)ea-2,g′(a)=(3-a)ea-2>0(10分)
∴g(a)在(-∞,2)上是增函数,∴g(a)≤g(2)=2<3∴(4-a)ea-2≠3
∴不存在实数a使f(x)最大值为3.(12分)
设x=3是函数f(x)=(的一个极值点.
①求a与b的关系式(用a表示b);
②求f(x)的单调区间;
③设a>0,g(x)=,若存在ξ1,ξ2∈[0,4],使得|f(ξ1)-g(ξ2)|<1成立.求a的取值范围.
正确答案
解:①f′(x)=-[x2+(a-2)x+b-a]e3-x,
由f′(3)=0,得-[32+(a-2)3+b-a]e3-3=0,即得b=-3-2a,
②则f′(x)=[x2+(a-2)x-3-2a-a]e3-x
=-[x2+(a-2)x-3-3a]e3-x=-(x-3)(x+a+1)e3-x.
令f′(x)=0,得x1=3或x2=-a-1,
由于x=3是极值点,
所以x+a+1≠0,那么a≠-4.
当a<-4时,x2>3=x1,则
在区间(-∞,3)上,f′(x)<0,f(x)为减函数;
在区间(3,-a-1)上,f′(x)>0,f(x)为增函数;
在区间(-a-1,+∞)上,f′(x)<0,f(x)为减函数.
当a>-4时,x2<3=x1,则
在区间(-∞,-a-1)上,f′(x)<0,f(x)为减函数;
在区间(-a-1,3)上,f′(x)>0,f(x)为增函数;
在区间(3,+∞)上,f′(x)<0,f(x)为减函数.
③由②知,当a>0时,f(x)在区间(0,3)上的单调递增,在区间(3,4)上单调递减,
那么f(x)在区间[0,4]上的值域是[min(f(0),f(4)),f(3)],
而f(0)=-(2a+3)e3<0,f(4)=(2a+13)e-1>0,f(3)=a+6,
那么f(x)在区间[0,4]上的值域是[-(2a+3)e3,a+6].
又g(x)=在区间[0,4]上是增函数,
且它在区间[0,4]上的值域是[a2+,(a2+
)e4],
由于(a2+)-(a+6)=a2-a+
=(a-
)2≥0,
所以只须仅须(a2+)-(a+6)<1且a>0,
解得0<a<.
故a的取值范围是(0,).
解析
解:①f′(x)=-[x2+(a-2)x+b-a]e3-x,
由f′(3)=0,得-[32+(a-2)3+b-a]e3-3=0,即得b=-3-2a,
②则f′(x)=[x2+(a-2)x-3-2a-a]e3-x
=-[x2+(a-2)x-3-3a]e3-x=-(x-3)(x+a+1)e3-x.
令f′(x)=0,得x1=3或x2=-a-1,
由于x=3是极值点,
所以x+a+1≠0,那么a≠-4.
当a<-4时,x2>3=x1,则
在区间(-∞,3)上,f′(x)<0,f(x)为减函数;
在区间(3,-a-1)上,f′(x)>0,f(x)为增函数;
在区间(-a-1,+∞)上,f′(x)<0,f(x)为减函数.
当a>-4时,x2<3=x1,则
在区间(-∞,-a-1)上,f′(x)<0,f(x)为减函数;
在区间(-a-1,3)上,f′(x)>0,f(x)为增函数;
在区间(3,+∞)上,f′(x)<0,f(x)为减函数.
③由②知,当a>0时,f(x)在区间(0,3)上的单调递增,在区间(3,4)上单调递减,
那么f(x)在区间[0,4]上的值域是[min(f(0),f(4)),f(3)],
而f(0)=-(2a+3)e3<0,f(4)=(2a+13)e-1>0,f(3)=a+6,
那么f(x)在区间[0,4]上的值域是[-(2a+3)e3,a+6].
又g(x)=在区间[0,4]上是增函数,
且它在区间[0,4]上的值域是[a2+,(a2+
)e4],
由于(a2+)-(a+6)=a2-a+
=(a-
)2≥0,
所以只须仅须(a2+)-(a+6)<1且a>0,
解得0<a<.
故a的取值范围是(0,).
扫码查看完整答案与解析