- 函数的极值与导数的关系
- 共7619题
(2015•武汉模拟)已知函数f(x)=[ax2+(a+1)x+1]ex,其中e是自然对数的底数,a∈R.
(1)当a=1时,求函数f(x)的极值;
(2)若f(x)是区间[-1,1]上的单调递增函数,求实数a的取值范围.
正确答案
解:(1)极大值f(-3)=4e-3,极意,f′(x)≥0在[-1,1]上恒成立.小值f(-1)=0
(2)f′(x)=[ax2+(3a+1)x+a+2]ex,
若f(x)是区间[-1,1]上的单调递增函数,则f′(x)≥0恒成立,
即ax2+(3a+1)x+a+2≥0在[-1,1]上恒成立.
令h(x)=ax2+(3a+1)x+a+2,当a=0时,符合条件
当a<0时,,
当a>0时h(-1)≥0,解得0<a≤1,
综上a的取值范围是
解析
解:(1)极大值f(-3)=4e-3,极意,f′(x)≥0在[-1,1]上恒成立.小值f(-1)=0
(2)f′(x)=[ax2+(3a+1)x+a+2]ex,
若f(x)是区间[-1,1]上的单调递增函数,则f′(x)≥0恒成立,
即ax2+(3a+1)x+a+2≥0在[-1,1]上恒成立.
令h(x)=ax2+(3a+1)x+a+2,当a=0时,符合条件
当a<0时,,
当a>0时h(-1)≥0,解得0<a≤1,
综上a的取值范围是
已知函数(a,b∈R).
(Ⅰ)若曲线C:y=f(x)经过点P(1,2),曲线C在点P处的切线与直线x+2y-14=0垂直,求a,b的值;
(Ⅱ)在(Ⅰ)的条件下,试求函数(m为实常数,m≠±1)的极大值与极小值之差;
(Ⅲ)若f(x)在区间(1,2)内存在两个不同的极值点,求证:0<a+b<2.
正确答案
(Ⅰ)解:求导函数可得f‘(x)=x2+2ax+b,
∵直线x+2y-14=0的斜率为,∴曲线C在点P处的切线的斜率为2,∴f'(1)=1+2a+b=2…①
∵曲线C:y=f(x)经过点P(1,2),∴…②
由①②得:a=-,b=
…(3分)
(Ⅱ)解:由(Ⅰ)知:,∴
,∴
,由g'(x)=0⇒x=0,或
.
当m2-1>0,即m>1,或m<-1时,x,g'(x),g(x)变化如下表
由表可知:=…(5分)
当m2-1<0,即-1<m<1时,x,g'(x),g(x)变化如下表
由表可知:=…(7分)
综上可知:当m>1,或m<-1时,g(x)极大-g(x)极小=;
当-1<m<1时,g(x)极大-g(x)极小=…(8分)
(Ⅲ)证明:因为f(x)在区间(1,2)内存在两个极值点,所以f′(x)=0,
即x2+2ax+b=0在(1,2)内有两个不等的实根.
∴ …(10分)
由 (1)+(3)得:a+b>0,…(11分)
由(4)得:a+b<a2+a,由(3)得:-2<a<-1,
∴a2+a=(a+)2-<2,∴a+b<2.
故0<a+b<2…(12分)
解析
(Ⅰ)解:求导函数可得f‘(x)=x2+2ax+b,
∵直线x+2y-14=0的斜率为,∴曲线C在点P处的切线的斜率为2,∴f'(1)=1+2a+b=2…①
∵曲线C:y=f(x)经过点P(1,2),∴…②
由①②得:a=-,b=
…(3分)
(Ⅱ)解:由(Ⅰ)知:,∴
,∴
,由g'(x)=0⇒x=0,或
.
当m2-1>0,即m>1,或m<-1时,x,g'(x),g(x)变化如下表
由表可知:=…(5分)
当m2-1<0,即-1<m<1时,x,g'(x),g(x)变化如下表
由表可知:=…(7分)
综上可知:当m>1,或m<-1时,g(x)极大-g(x)极小=;
当-1<m<1时,g(x)极大-g(x)极小=…(8分)
(Ⅲ)证明:因为f(x)在区间(1,2)内存在两个极值点,所以f′(x)=0,
即x2+2ax+b=0在(1,2)内有两个不等的实根.
∴ …(10分)
由 (1)+(3)得:a+b>0,…(11分)
由(4)得:a+b<a2+a,由(3)得:-2<a<-1,
∴a2+a=(a+)2-<2,∴a+b<2.
故0<a+b<2…(12分)
已知函数f(x)=ex-ax(a为常数)的图象与y轴交于点A,曲线y=f(x)在点A处的切线斜率为-1.
(1)求a的值及函数f(x)的极值;
(2)若关于x的不等式mf(x)+2mx≤(1-m)(e-x-1)在(0,+∞)上恒成立,求实数m的取值范围.
正确答案
解:(1)由f(x)=ex-ax得f′(x)=ex-a.
又f′(0)=1-a=-1,∴a=2,
∴f(x)=ex-2x,f′(x)=ex-2.
由f′(x)=0得x=ln2,
当x<ln2时,f′(x)<0,f(x)单调递减;
当x>ln2时,f′(x)>0,f(x)单调递增;
∴当x=ln2时,f(x)有极小值为f(ln2)=eln2-2ln2=2-ln4.
f(x)无极大值.
(2)若关于x的不等式mf(x)+2mx≤(1-m)(e-x-1)在(0,+∞)上恒成立,
即m(ex+e-x-1)≤e-x-1在(0,+∞)上恒成立,
∵x>0,
∴ex+e-x-1>0,
即m≤在(0,+∞)上恒成立,
设t=ex,(t>1),则m≤在(1,+∞)上恒成立,
∵=-
≥-
,当且仅当t=2时等号成立,
∴m≤-.
解析
解:(1)由f(x)=ex-ax得f′(x)=ex-a.
又f′(0)=1-a=-1,∴a=2,
∴f(x)=ex-2x,f′(x)=ex-2.
由f′(x)=0得x=ln2,
当x<ln2时,f′(x)<0,f(x)单调递减;
当x>ln2时,f′(x)>0,f(x)单调递增;
∴当x=ln2时,f(x)有极小值为f(ln2)=eln2-2ln2=2-ln4.
f(x)无极大值.
(2)若关于x的不等式mf(x)+2mx≤(1-m)(e-x-1)在(0,+∞)上恒成立,
即m(ex+e-x-1)≤e-x-1在(0,+∞)上恒成立,
∵x>0,
∴ex+e-x-1>0,
即m≤在(0,+∞)上恒成立,
设t=ex,(t>1),则m≤在(1,+∞)上恒成立,
∵=-
≥-
,当且仅当t=2时等号成立,
∴m≤-.
已知函数f(x)=(ax2+bx+c)e-x(a<0)的图象过点(0,-2),且在该点的切线方程为4x-y-2=0.
(1)若f(x)在(2,+∞)上为单调增函数,求实数a的取值范围.
(2)讨论函数f(x)的极值.
正确答案
解:(Ⅰ)由f(0)=-2,可得c=-2,
求导函数可得f′(x)=(-ax2+2ax-bx+b-c)e-x,
∴f′(0)=(b-c)e0=b-c,
∵切线方程为4x-y-2=0,∴b-c=4,∴b=2,
∴f(x)=(ax2+2x-2)e-x,f′(x)=(-ax-2)(x-2)e-x,
∵f(x)在(2,+∞)上为单调增函数,
∴(-ax-2)(x-2)e-x≥0在(2,+∞)上恒成立
即-ax-2≥0,∴a≤-,
>-1,∴a≤-1;
(Ⅱ)由(Ⅰ)得f(x)=(ax2+2x-2)e-x,f′(x)=(-ax-2)(x-2)e-x,
令f′(x)=0得x=2,x=-,
①当0>a>-1时,2<,f′(x)在(-∞,2)和(-
,+∞)大于0,在(2,-
)小于0,
∴f(x)在(-∞,2)和(-,+∞)单调递增;在(2,-
)单调递减.
此时f(x)的极大值f(2)=(4a+2)e-2,极小值为f((-)=-2
;
②a≤-1时,2>,f′(x)在(-∞,-
,)和(2,∞)大于0,在(-
,2)小于0,
∴f(x)在(-∞,-,)和(2,+∞)单调递增;在(-
,2)单调递减.
此时f(x)的极小值f(2)=(4a+2)e-2,极大值为f((-)=-2
.
解析
解:(Ⅰ)由f(0)=-2,可得c=-2,
求导函数可得f′(x)=(-ax2+2ax-bx+b-c)e-x,
∴f′(0)=(b-c)e0=b-c,
∵切线方程为4x-y-2=0,∴b-c=4,∴b=2,
∴f(x)=(ax2+2x-2)e-x,f′(x)=(-ax-2)(x-2)e-x,
∵f(x)在(2,+∞)上为单调增函数,
∴(-ax-2)(x-2)e-x≥0在(2,+∞)上恒成立
即-ax-2≥0,∴a≤-,
>-1,∴a≤-1;
(Ⅱ)由(Ⅰ)得f(x)=(ax2+2x-2)e-x,f′(x)=(-ax-2)(x-2)e-x,
令f′(x)=0得x=2,x=-,
①当0>a>-1时,2<,f′(x)在(-∞,2)和(-
,+∞)大于0,在(2,-
)小于0,
∴f(x)在(-∞,2)和(-,+∞)单调递增;在(2,-
)单调递减.
此时f(x)的极大值f(2)=(4a+2)e-2,极小值为f((-)=-2
;
②a≤-1时,2>,f′(x)在(-∞,-
,)和(2,∞)大于0,在(-
,2)小于0,
∴f(x)在(-∞,-,)和(2,+∞)单调递增;在(-
,2)单调递减.
此时f(x)的极小值f(2)=(4a+2)e-2,极大值为f((-)=-2
.
函数f(x)=x3-x2-x+m,(m∈R)
(1)求f(x)的极值;
(2)当m在什么范围内取值时,曲线y=f(x)与直线y=1有三个不同的交点.
正确答案
解:(1)f′(x)=3x2-2x-1;
令f′(x)=0得,x=,或1;
∴时,f′(x)>0,x∈
时,f′(x)<0,x∈(1,+∞)时,f′(x)>0;
∴x=时,f(x)取得极大值
;x=1时,f(x)取得极小值m-1;
(2)画出f(x)和y=1的图象如下:
由图象可以看出,要使曲线y=f(x)与直线y=1有三个不同的交点,则:
f(x)的极大值;
∴;
∴满足条件的m的范围为.
解析
解:(1)f′(x)=3x2-2x-1;
令f′(x)=0得,x=,或1;
∴时,f′(x)>0,x∈
时,f′(x)<0,x∈(1,+∞)时,f′(x)>0;
∴x=时,f(x)取得极大值
;x=1时,f(x)取得极小值m-1;
(2)画出f(x)和y=1的图象如下:
由图象可以看出,要使曲线y=f(x)与直线y=1有三个不同的交点,则:
f(x)的极大值;
∴;
∴满足条件的m的范围为.
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