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题型:简答题
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简答题

已知函数f(x)=x3+ax2+bx+c的图象经过原点,且在x=1处取得极大值.

(Ⅰ)求实数a的取值范围;

(Ⅱ)若方程f(x)=-恰好有两个不同的根,求f(x)的解析式;

(Ⅲ)对于(2)中的函数f(x),若对于任意实数α和β恒有不等式|f(2sinα)-f(2sinβ)|≤m成立,求m的最小值.

正确答案

解:(Ⅰ)f(0)=0⇒c=0,f‘(x)=3x2+2ax+b,f'(1)=0⇒b=-2a-3,…2分

∴f'(x)=3x2+2ax-(2a+3)=(x-1)(3x+2a+3),

由f'(x)=0⇒x=1或

因为当x=1时取得极大值,所以

所以a的取值范围是:(-∞,-3);…4分

(Ⅱ)由下表:

…7分

画出f(x)的简图:

依题意得:

解得:a=-9,

所以函数f(x)的解析式是:f(x)=x3-9x2+15x;…9分

(Ⅲ)对任意的实数α,β都有-2≤2sinα≤2,-2≤2sinβ≤2,

依题意有:函数f(x)在区间[-2,2]上的最大值与最小值的差不大于m,…10分

在区间[-2,2]上有:f(-2)=-8-36-30=-74f(1)=7,

f(2)=8-36+30=2f(x)的最大值是f(1)=7,

f(x)的最小值是f(-2)=-8-36-30=-74,…13分

所以m≥81即m的最小值是81.…14分.

解析

解:(Ⅰ)f(0)=0⇒c=0,f‘(x)=3x2+2ax+b,f'(1)=0⇒b=-2a-3,…2分

∴f'(x)=3x2+2ax-(2a+3)=(x-1)(3x+2a+3),

由f'(x)=0⇒x=1或

因为当x=1时取得极大值,所以

所以a的取值范围是:(-∞,-3);…4分

(Ⅱ)由下表:

…7分

画出f(x)的简图:

依题意得:

解得:a=-9,

所以函数f(x)的解析式是:f(x)=x3-9x2+15x;…9分

(Ⅲ)对任意的实数α,β都有-2≤2sinα≤2,-2≤2sinβ≤2,

依题意有:函数f(x)在区间[-2,2]上的最大值与最小值的差不大于m,…10分

在区间[-2,2]上有:f(-2)=-8-36-30=-74f(1)=7,

f(2)=8-36+30=2f(x)的最大值是f(1)=7,

f(x)的最小值是f(-2)=-8-36-30=-74,…13分

所以m≥81即m的最小值是81.…14分.

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题型:简答题
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简答题

若函数f(x)=ax3-bx+4,当x=2时,函数f(x)有极值为

(Ⅰ)求函数f(x)的解析式;

(Ⅱ)若f(x)=k有3个解,求实数k的取值范围.

正确答案

解:(Ⅰ)f′(x)=3ax2-b

由题意;,解得

∴所求的解析式为

(Ⅱ)由(1)可得f′(x)=x2-4=(x-2)(x+2)

令f′(x)=0,得x=2或x=-2,

∴当x<-2时,f′(x)>0,当-2<x<2时,f′(x)<0,当x>2时,f′(x)>0

因此,当x=-2时,f(x)有极大值

当x=2时,f(x)有极小值

∴函数的图象大致如图.

由图可知:

解析

解:(Ⅰ)f′(x)=3ax2-b

由题意;,解得

∴所求的解析式为

(Ⅱ)由(1)可得f′(x)=x2-4=(x-2)(x+2)

令f′(x)=0,得x=2或x=-2,

∴当x<-2时,f′(x)>0,当-2<x<2时,f′(x)<0,当x>2时,f′(x)>0

因此,当x=-2时,f(x)有极大值

当x=2时,f(x)有极小值

∴函数的图象大致如图.

由图可知:

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题型:简答题
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简答题

已知函数f(x)=(其中a为常数).

(1)当a=0时,求函数的单调区间;

(2)当a=1时,对于任意大于1的实数x,恒有f(x)≥k成立,求实数k的取值范围;

(3)当0<a<1时,设函数f(x)的3个极值点为x1,x2,x3,且x1<x2<x3,求证:x1+x3

正确答案

解:(1)

令f′(x)0可得x=

∴函数在(0,1),(1,)上函数单调递减,在(,+∞)上函数单调递增,

∴单调减区间为(0,1),(1,);增区间为(,+∞);

(2)x>1时,f(x)≥k,即(x-1)2-klnx≥0成立,

令g(x)=(x-1)2-klnx,则g′(x)=

∵x>1,∴2x2-2x=2x(x-1)>0

①k≤0,g′(x)>0,∴g(x)在(1,+∞)上是增函数,

∴x>1时,g(x)>g(1)=0,满足题意;

②k>0时,令g′(x)=0,解得x1=<0,x2=>1,

∴x∈(1,x2),g′(x)<0,g(x)在(1,x2)上是减函数,

∴x∈(1,x2),g(x)<g(1)=0,不合题意,舍去,

综上可得,k≤0;

(3)由题,f′(x)=

对于函数h(x)=2lnx+-1,有h′(x)=

∴函数h(x)在(0,)上单调递减,在(,+∞)上单调递增

∵函数f(x)有3个极值点x1<x2<x3

从而hmin(x)=h()=2ln+1<0,所以a<

当0<a<1时,h(a)=2lna<0,h(1)=a-1<0,

∴函数f(x)的递增区间有(x1,a)和(x3,+∞),递减区间有(0,x1),(a,1),(1,x3),

此时,函数f(x)有3个极值点,且x2=a;

∴当0<a<1时,x1,x3是函数的两个零点;

即有,消去a有2x1lnx1-x1=2x3lnx3-x3

令g(x)=2xlnx-x,g‘(x)=2lnx+1有零点x=,且

∴函数g(x)=2xlnx-x在(0,)上递减,在(,+∞)上递增

证明x1+x3⇔x3-x1⇔g(x3)>g(-x1

∵g(x1)=g(x3),∴即证g(x1)>g(-x1

构造函数F(x)=g(x)>g(-x),则F()=0

只需要证明x∈(0,]单调递减即可.

而F′(x)=2lnx+2ln(-x)+2,F″(x)>0,

∴F'(x)在上单调递增,∴

∴当0<a<1时,.(14分)

解析

解:(1)

令f′(x)0可得x=

∴函数在(0,1),(1,)上函数单调递减,在(,+∞)上函数单调递增,

∴单调减区间为(0,1),(1,);增区间为(,+∞);

(2)x>1时,f(x)≥k,即(x-1)2-klnx≥0成立,

令g(x)=(x-1)2-klnx,则g′(x)=

∵x>1,∴2x2-2x=2x(x-1)>0

①k≤0,g′(x)>0,∴g(x)在(1,+∞)上是增函数,

∴x>1时,g(x)>g(1)=0,满足题意;

②k>0时,令g′(x)=0,解得x1=<0,x2=>1,

∴x∈(1,x2),g′(x)<0,g(x)在(1,x2)上是减函数,

∴x∈(1,x2),g(x)<g(1)=0,不合题意,舍去,

综上可得,k≤0;

(3)由题,f′(x)=

对于函数h(x)=2lnx+-1,有h′(x)=

∴函数h(x)在(0,)上单调递减,在(,+∞)上单调递增

∵函数f(x)有3个极值点x1<x2<x3

从而hmin(x)=h()=2ln+1<0,所以a<

当0<a<1时,h(a)=2lna<0,h(1)=a-1<0,

∴函数f(x)的递增区间有(x1,a)和(x3,+∞),递减区间有(0,x1),(a,1),(1,x3),

此时,函数f(x)有3个极值点,且x2=a;

∴当0<a<1时,x1,x3是函数的两个零点;

即有,消去a有2x1lnx1-x1=2x3lnx3-x3

令g(x)=2xlnx-x,g‘(x)=2lnx+1有零点x=,且

∴函数g(x)=2xlnx-x在(0,)上递减,在(,+∞)上递增

证明x1+x3⇔x3-x1⇔g(x3)>g(-x1

∵g(x1)=g(x3),∴即证g(x1)>g(-x1

构造函数F(x)=g(x)>g(-x),则F()=0

只需要证明x∈(0,]单调递减即可.

而F′(x)=2lnx+2ln(-x)+2,F″(x)>0,

∴F'(x)在上单调递增,∴

∴当0<a<1时,.(14分)

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题型:简答题
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简答题

已知函数f(x)=x(x-a)(x-b),点A(s,f(s)),B(t,f(t)).

(1)若a=0,b=3,函数f(x)在(t,t+3)上既能取到极大值,又能取到极小值,求t的取值范围;

(2)当a=0时,对任意的恒成立,求b的取值范围;

(3)若0<a<b,函数f(x)在x=s和x=t处取得极值,且,O是坐标原点,证明:直线OA与直线OB不可能垂直.

正确答案

(1)当a=0,b=3时,f(x)=x3-3x2,f‘(x)=3x2-6x,

令f'(x)=0得x=0,2,根据导数的符号可以得出函数f(x)在x=0处取得极大值,在x=2处取得极小值.

函数f(x)在(t,t+3)上既能取到极大值,又能取到极小值,

则只要t<0且t+3>2即可,即只要-1<t<0即可.所以t的取值范围是(-1,0).(4分)

(2)当a=0时,对任意的恒成立,

即x2-bx+lnx+1≥0对任意的恒成立,也即在对任意的恒成立.

记m(x)=x2-lnx,则,则这个函数在其定义域内有唯一的极小值点

故也是最小值点,所以

从而g'(x)>0,所以函数g(x)在单调递增.

函数.故只要即可.

所以b的取值范围是.(8分)

(3)假设,即,即(s,f(s))•(t,f(t))=st+f(s)f(t)=0,

故(s-a)(s-b)(t-a)(t-b)=-1,

即[st-(s+t)a+a2][st-(s+t)b+b2]=-1.

由于s,t是方程f'(x)=0的两个根,

代入上式得ab(a-b)2=9.

,与矛盾,

所以直线OA与直线OB不可能垂直.

解析

(1)当a=0,b=3时,f(x)=x3-3x2,f‘(x)=3x2-6x,

令f'(x)=0得x=0,2,根据导数的符号可以得出函数f(x)在x=0处取得极大值,在x=2处取得极小值.

函数f(x)在(t,t+3)上既能取到极大值,又能取到极小值,

则只要t<0且t+3>2即可,即只要-1<t<0即可.所以t的取值范围是(-1,0).(4分)

(2)当a=0时,对任意的恒成立,

即x2-bx+lnx+1≥0对任意的恒成立,也即在对任意的恒成立.

记m(x)=x2-lnx,则,则这个函数在其定义域内有唯一的极小值点

故也是最小值点,所以

从而g'(x)>0,所以函数g(x)在单调递增.

函数.故只要即可.

所以b的取值范围是.(8分)

(3)假设,即,即(s,f(s))•(t,f(t))=st+f(s)f(t)=0,

故(s-a)(s-b)(t-a)(t-b)=-1,

即[st-(s+t)a+a2][st-(s+t)b+b2]=-1.

由于s,t是方程f'(x)=0的两个根,

代入上式得ab(a-b)2=9.

,与矛盾,

所以直线OA与直线OB不可能垂直.

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题型: 单选题
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单选题

下列函数存在极值的是(  )

Ay=

By=

Cy=2

Dy=x3

正确答案

B

解析

解析:y=在定义域上不连续,且x>0时单调递减,x<0时也单调递减,故A错;

y=x3是单调函数.故D错;

y=2是常数函数,不存在极值,故C错.

故选B.

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