- 函数的极值与导数的关系
- 共7619题
已知对任意正整数n,函数恒存在极小值an(a>0),
(Ⅰ)求实数a的取值范围;
(Ⅱ)求an并判断数列{an}的单调性;
(Ⅲ)是否存在m∈N*,使am>0,若存在,求m的值;若不存在,说明理由.
正确答案
解:(Ⅰ)
由条件得:方程x2-2nx+a=0必有两根,
∵两根之和为2n>0,两根之积为a>0
∴两根必为正根
则△=4n2-4a>0,
得a<n2,对一切正整数n都成立
所以,a的取值范围是0<a<1.
(Ⅱ)为函数的极小值
设,(x≥1),则
因为x≥1,所以,得g‘(x)<0,
所以g(x)在[1,+∞)上单调递减,故{an}是递减数列.
(Ⅲ)假设存在m∈N*,使am>0,
由(Ⅱ)知{an}是递减数列,先考虑第一项
令,则t∈(0,1),a1=φ(t)=2t-2ln(1+t),则
,φ(t)单调递增,φ(t)>φ(0)=0,所以a1>0;
再考虑第二项
令,则
,a2=h(u)=2u-4ln(2+u),则
h(u)单调递增,h(u)<h(2)=4-4ln4<0,所以a2<0,
故存在m=1符合题意.
解析
解:(Ⅰ)
由条件得:方程x2-2nx+a=0必有两根,
∵两根之和为2n>0,两根之积为a>0
∴两根必为正根
则△=4n2-4a>0,
得a<n2,对一切正整数n都成立
所以,a的取值范围是0<a<1.
(Ⅱ)为函数的极小值
设,(x≥1),则
因为x≥1,所以,得g‘(x)<0,
所以g(x)在[1,+∞)上单调递减,故{an}是递减数列.
(Ⅲ)假设存在m∈N*,使am>0,
由(Ⅱ)知{an}是递减数列,先考虑第一项
令,则t∈(0,1),a1=φ(t)=2t-2ln(1+t),则
,φ(t)单调递增,φ(t)>φ(0)=0,所以a1>0;
再考虑第二项
令,则
,a2=h(u)=2u-4ln(2+u),则
h(u)单调递增,h(u)<h(2)=4-4ln4<0,所以a2<0,
故存在m=1符合题意.
设x=3是函数f(x)=(x2+ax+b)e3-x,(x∈R)的一个极值点.
(1)求a与b的关系式(用a表示b),并求f(x)的单调区间;
(2)设,若存在ξ1,ξ2∈[0,4],使得
成立,求a的取值范围.
正确答案
解:(1)f′(x)=-e3-x,(1分)
由f′(3)=0,得-e3-3=0,即得b=-3-2a,(2分)
则f′(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,∴-a-1≠3,即a≠-4,(4分)
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. (5分)
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;
(2)由(Ⅰ)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,
由于f(x)连续,而f(0)=-(2a+3)e3<0,f(4)=(2a+13)e-1>0,f(3)=a+6,
那么f(x)在区间上的值域是:[-(2a+3)e3,a+6],
又g(x)==(x+a+1)e5-x,(a>0,x∈[0,4]),
g′(x)=-e5-x(x+a)<0,
∴g(x)在区间上是减函数,而g(0)=(a+1)e5,g(4)=(a+5)e,
∴它在区间上的值域是:[e(a+5),e5(a+1)],
∴只需e(a+5)-(a+6)<5e2-6即可,解得:a<5e,
∴a的范围是:(0,5e).
解析
解:(1)f′(x)=-e3-x,(1分)
由f′(3)=0,得-e3-3=0,即得b=-3-2a,(2分)
则f′(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,∴-a-1≠3,即a≠-4,(4分)
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. (5分)
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;
(2)由(Ⅰ)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,
由于f(x)连续,而f(0)=-(2a+3)e3<0,f(4)=(2a+13)e-1>0,f(3)=a+6,
那么f(x)在区间上的值域是:[-(2a+3)e3,a+6],
又g(x)==(x+a+1)e5-x,(a>0,x∈[0,4]),
g′(x)=-e5-x(x+a)<0,
∴g(x)在区间上是减函数,而g(0)=(a+1)e5,g(4)=(a+5)e,
∴它在区间上的值域是:[e(a+5),e5(a+1)],
∴只需e(a+5)-(a+6)<5e2-6即可,解得:a<5e,
∴a的范围是:(0,5e).
已知m∈R,函数f(x)=mx2-2ex.
(Ⅰ)当m=2时,求函数f(x)的单调区间;
(Ⅱ)若f(x)有两个极值点,求m的取值范围.
正确答案
解:(Ⅰ)m=2时,f(x)=2x2-2ex,f‘(x)=4x-2ex=2(2x-ex).
令g(x)=2x-ex,g'(x)=2-ex,(2分)
当x∈(-∞,ln2)时,g'(x)>0,x∈(ln2,+∞)时,g'(x)<0
∴g(x)≤g(ln2)=2ln2-2<0.
∴f'(x)<0.∴f(x)在(-∞,+∞)上是单调递减函数.(4分)
(Ⅱ)①若f(x)有两个极值点a,b(a<b),
则a,b是方程f'(x)=2mx-2ex=0的两不等实根.
∵x=0显然不是方程的根,∴有两不等实根.(6分)
令,则
当x∈(-∞,0)时,h'(x)<0,h(x)单调递减,h(x)∈(-∞,0),
当x∈(0,1)时,h'(x)<0,h(x)单调递减,
x∈(1,+∞)时,h'(x)>0,h(x)单调递增,
要使有两不等实根,应满足m>h(1)=e,
∴m的取值范围是(e,+∞)…(12分)
解析
解:(Ⅰ)m=2时,f(x)=2x2-2ex,f‘(x)=4x-2ex=2(2x-ex).
令g(x)=2x-ex,g'(x)=2-ex,(2分)
当x∈(-∞,ln2)时,g'(x)>0,x∈(ln2,+∞)时,g'(x)<0
∴g(x)≤g(ln2)=2ln2-2<0.
∴f'(x)<0.∴f(x)在(-∞,+∞)上是单调递减函数.(4分)
(Ⅱ)①若f(x)有两个极值点a,b(a<b),
则a,b是方程f'(x)=2mx-2ex=0的两不等实根.
∵x=0显然不是方程的根,∴有两不等实根.(6分)
令,则
当x∈(-∞,0)时,h'(x)<0,h(x)单调递减,h(x)∈(-∞,0),
当x∈(0,1)时,h'(x)<0,h(x)单调递减,
x∈(1,+∞)时,h'(x)>0,h(x)单调递增,
要使有两不等实根,应满足m>h(1)=e,
∴m的取值范围是(e,+∞)…(12分)
函数f(x)=lnx-3x+6的零点个数为______个.
正确答案
2
解析
解:函数f(x)=lnx-3x+6的定义域为(0,+∞).
.令f′(x)=0,解得x=
.
当时,f′(x)>0,函数f(x)单调递增;当
时,f′(x)<0,函数f(x)单调递减.
∴当时,函数f(x)取得极大值即最大值.
=5-ln3>0.
当x>0且x→0时,f(x)→-∞;当x→+∞时,f(x)→-∞.
故函数f(x)有且只有两个零点.
故答案为2.
函数y=x3-3x的极小值是______.
正确答案
-2
解析
解:令f′(x)=3x2-3=0,得x=±1,
当x∈(-1,1)时,f′(x)<0,该函数在(-1,1)单调递减,
当x∈(-∞,-1)时,f′(x)>0,该函数在(-∞,-1)单调递增,
当x∈(1,+∞)时,f′(x)>0,该函数在(1,+∞)单调递增.
则该函数在x=1处取得极小值f(1)=-2,
故答案为:-2.
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