- 函数的极值与导数的关系
- 共7619题
若a>0,b>0,且函数f(x)=4x3-ax2-2bx+2在x=1处有极值,则的最小值为______.
正确答案
3
解析
解:∵函数f(x)=4x3-ax2-2bx+2,
∴f′(x)=12x2-2ax-2b,
∴f′(1)=12-2a-2b=0,
∴a+b=6,
∴+
=
+
=1+
+
,
∵a>0,b>0,
∴+
≥1+2
=3,
当且仅当=
时等号成立,
故答案为:3.
已知函数f(x)=(x2+ax+b)ex,x=1是它的一个极值点.
(I)求函数f(x)的单调区间;
(II)当x≥3时,关于x的不等式f(x)≤e2x恒成立,求实数a的取值范围.
正确答案
解:(I)f′(x)=(2x+a)ex+(x2+ax+b)ex=ex[x2+(2+a)x+a+b]
由题意知f′(1)=0,即3+2a+b=0,b=-2a-3.
f(x)=ex[x2+(2+a)x-a-3]=ex(x-1)(x+a+3),
∵x=1是函数的一个极值点,∴-a-3≠1,a≠-4
当a<-4时,由f′(x)<0得1<x<-a-3
∴f(x)的单调增区间为(-∞,1),(-a-3,+∞),减区间为(1,-a-3),
当a>-4时,由f′(x)<0得-a-3<x<1
∴f(x)的单调增区间为(-∞,-a-3),(1,+∞),减区间为(-a-3,1).
(II)f(x)≤e2x,得 x2+ax-2a-3≤ex,(x-2)a≤ex-x2+3,
得:
令g(x)=,则
令h(x)=ex-x+1,则h′(x)=ex-1.
当x≥3时,ex-1>0,即:h(x)≥h(3)=e3-2>0,
∴g′(x)>0,即x≥3时,g(x)为增函数,
∴
∴a≤e3-6,又a≠-4,
∴实数a的取值范围是:(-∞,-4)∪(-4,e3-6].
解析
解:(I)f′(x)=(2x+a)ex+(x2+ax+b)ex=ex[x2+(2+a)x+a+b]
由题意知f′(1)=0,即3+2a+b=0,b=-2a-3.
f(x)=ex[x2+(2+a)x-a-3]=ex(x-1)(x+a+3),
∵x=1是函数的一个极值点,∴-a-3≠1,a≠-4
当a<-4时,由f′(x)<0得1<x<-a-3
∴f(x)的单调增区间为(-∞,1),(-a-3,+∞),减区间为(1,-a-3),
当a>-4时,由f′(x)<0得-a-3<x<1
∴f(x)的单调增区间为(-∞,-a-3),(1,+∞),减区间为(-a-3,1).
(II)f(x)≤e2x,得 x2+ax-2a-3≤ex,(x-2)a≤ex-x2+3,
得:
令g(x)=,则
令h(x)=ex-x+1,则h′(x)=ex-1.
当x≥3时,ex-1>0,即:h(x)≥h(3)=e3-2>0,
∴g′(x)>0,即x≥3时,g(x)为增函数,
∴
∴a≤e3-6,又a≠-4,
∴实数a的取值范围是:(-∞,-4)∪(-4,e3-6].
已知函数(m∈R,e是自然常数).
(1)求函数f(x)的极值;
(2)当x>0时,设f(x)的反函数为f-1(x),若0<p<q,试比较f(q-p),f-1(q-p)及f-1(q)-f-1(p)的大小.
正确答案
解:(1)∵当x>0时,f(x)=ex-1在上单调递增,且f(x)=ex-1>0
当x≤0时,f(x)=x3+mx2,此时f′(x)=x2+2mx=x(x+2m)
①当m=0时,f′(x)=x2≥0,则f(x)=x3在(-∞,0】上单调递增且f(x)=
x3≤0,又f(0)=0,可知函数f(x)在R上单调递增,故无极值.
②当m<0时同理,函数f(x)在R上单调递增,故无极值
③当m>0时,令f′(x)=x(x+2m)>0,得x>0或x<-2m.此时函数f(x)=x3+mx2在(-∞,-2m]上单调递增,在(-2m,0]上单调递减.
∴函数在f(x)x=-2m处取得极大值f(-2m)=m3+4m3=
m3>0;
又∵f(x)在(0,+∞)上单调递增,故函数f(x)在x=0处取得极小值f(0)=0.
综上可知:当m>0时,f(x)的极大值为m3,极小值为0;当m≤时,f(x)无极值
(2)当x>0时,设y=f(x)=ex-1则x=ln(y+1)
∴f-1(x)=ln(x+1)(x>0)
①比较f(q-p)与f-1(q-p)的大小.
记g(x)=f(x)-f-1(x)=ex-ln(x+1)-1(x>0)
∵当x>0时,有g′(x)>g′(0)=0恒成立.
∴函数g(x)在(0,+∞)上单调递增,又因为g(x)在x=0处连续
∴当x>0时,有g(x)>g(0)=e0-ln(0+1)-1=0
当0<p<q时,有p-p>0,
∴g(q-p)=f(q-p)-f-1(q-p)>0,即f(q-p)>f-1(q-p)
②比较f-1(q-p)与f-1(q)-f-1(p)的大小
∵f-1(q-p)-[f-1(q)-f-1(p)]=ln(q-p+1)-ln(q+1)+ln(p+1)
∵0<p<q,∴+1>1,
∴ln[+1]>0
∴g(q-p)>f(q)-f-1(p)
由①②可知,当0<p<q时,有f(q-p)>f-1(q-p)>f-1(q)-f-1(p)
解析
解:(1)∵当x>0时,f(x)=ex-1在上单调递增,且f(x)=ex-1>0
当x≤0时,f(x)=x3+mx2,此时f′(x)=x2+2mx=x(x+2m)
①当m=0时,f′(x)=x2≥0,则f(x)=x3在(-∞,0】上单调递增且f(x)=
x3≤0,又f(0)=0,可知函数f(x)在R上单调递增,故无极值.
②当m<0时同理,函数f(x)在R上单调递增,故无极值
③当m>0时,令f′(x)=x(x+2m)>0,得x>0或x<-2m.此时函数f(x)=x3+mx2在(-∞,-2m]上单调递增,在(-2m,0]上单调递减.
∴函数在f(x)x=-2m处取得极大值f(-2m)=m3+4m3=
m3>0;
又∵f(x)在(0,+∞)上单调递增,故函数f(x)在x=0处取得极小值f(0)=0.
综上可知:当m>0时,f(x)的极大值为m3,极小值为0;当m≤时,f(x)无极值
(2)当x>0时,设y=f(x)=ex-1则x=ln(y+1)
∴f-1(x)=ln(x+1)(x>0)
①比较f(q-p)与f-1(q-p)的大小.
记g(x)=f(x)-f-1(x)=ex-ln(x+1)-1(x>0)
∵当x>0时,有g′(x)>g′(0)=0恒成立.
∴函数g(x)在(0,+∞)上单调递增,又因为g(x)在x=0处连续
∴当x>0时,有g(x)>g(0)=e0-ln(0+1)-1=0
当0<p<q时,有p-p>0,
∴g(q-p)=f(q-p)-f-1(q-p)>0,即f(q-p)>f-1(q-p)
②比较f-1(q-p)与f-1(q)-f-1(p)的大小
∵f-1(q-p)-[f-1(q)-f-1(p)]=ln(q-p+1)-ln(q+1)+ln(p+1)
∵0<p<q,∴+1>1,
∴ln[+1]>0
∴g(q-p)>f(q)-f-1(p)
由①②可知,当0<p<q时,有f(q-p)>f-1(q-p)>f-1(q)-f-1(p)
设函数f(x)=(x-1)2(x+a)ex,x=1是f(x)的一个极大值点,求a的取值.
正确答案
解:函数的导数为f′(x)=ex[(x-1)2(x+a)]+ex[(x-1)2(x+a)]′,
∴f′(x)=ex(x-1)[x2+(a+1)x-1],
设g(x)=x2+(a+1)x-1,则△=(a+1)2+4>0,所以g(x)有两个不相等的实根.
于是可设x1,x2是g(x)=0的两实根,且x1<x2,
①当x1=1或x2=1时,则x=1不是f(x)的极值点,此时不合题意;
②当x1≠1且x2≠1时,由于x=1是f(x)的极大值点,故x1<1<x2,即g(1)<0,
即12+(1+a)-1<0,所以a<-1,
所以a的取值范围是(-∞,-1).
解析
解:函数的导数为f′(x)=ex[(x-1)2(x+a)]+ex[(x-1)2(x+a)]′,
∴f′(x)=ex(x-1)[x2+(a+1)x-1],
设g(x)=x2+(a+1)x-1,则△=(a+1)2+4>0,所以g(x)有两个不相等的实根.
于是可设x1,x2是g(x)=0的两实根,且x1<x2,
①当x1=1或x2=1时,则x=1不是f(x)的极值点,此时不合题意;
②当x1≠1且x2≠1时,由于x=1是f(x)的极大值点,故x1<1<x2,即g(1)<0,
即12+(1+a)-1<0,所以a<-1,
所以a的取值范围是(-∞,-1).
已知y=f(x)为R上可导函数,当x≠0时,则关于x的函数g(x)=xf(x)+1的零点个数为( )
正确答案
解析
解:由g(x)=xf(x)+1=0得xf(x)=-1,
设h(x)=xf(x),则h‘(x)=f(x)+xf'(x).
∵当x≠0时,,
∴当x≠0时,,
即当x>0时,xf'(x)+f(x)>0,即h'(x)>0,此时函数g(x)单调递增,
当x<0时,xf'(x)+f(x)<0,即h'(x)<0,此时函数g(x)单调递减,
∴当x=0时,函数h(x)取得 极小值,同时也是最小值h(0)=0,
∴h(x)≥0,
∴h(x)=-1无解,
即函数g(x)=xf(x)+1的零点个数为0个.
故选C.
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