- 函数的极值与导数的关系
- 共7619题
设x=1是函数f(x)=的一个极值点(a>0,e为自然对数的底数).
(Ⅰ)求a与b的关系式(用a表示b),并求函数f(x)的单调区间;
(Ⅱ)若f(x)在闭区间[m,m+1]上的最小值为0,最大值为,且m≥0.试求实数m与a的值.
正确答案
解:(1)f(x)的定义域为(-∞,-1)∪(-1,+∞)
f′(x)=,
由已知得f′(1)=0,
∴a+(ab+a)+ab+b-1=0,
∴b=.
∴f′(x)=,
令f′(x)=0,
得x1=1,x2=-,
∵a>0,
∴x2<-1.当x变化时f′(x),f(x)的变化情况如下表:
从上表可知:f(x)在区间(-∞,-)和(1,+∞)上是减函数;
在区间(-,-1)和(-1,1)上是增函数.
(2)①当m≥1时,f(x)在闭区间[m,m+1]上是减函数.
又x≥1时,f(x)==
>0,
其最小值不可能为0,故此时的a,m也不存在.
②当0≤m<1时,m+1∈[1,2),f(x)在(m,1]上是增函数,在[1,m+1]上是减函数,
则最大值为f(1)=e-a=
e-a,故b=0,a=
.
又f(m+1)>0,f(x)最小值为f(m)=0,
∴m=-b=0,
综上可知:m=0,a=.
解析
解:(1)f(x)的定义域为(-∞,-1)∪(-1,+∞)
f′(x)=,
由已知得f′(1)=0,
∴a+(ab+a)+ab+b-1=0,
∴b=.
∴f′(x)=,
令f′(x)=0,
得x1=1,x2=-,
∵a>0,
∴x2<-1.当x变化时f′(x),f(x)的变化情况如下表:
从上表可知:f(x)在区间(-∞,-)和(1,+∞)上是减函数;
在区间(-,-1)和(-1,1)上是增函数.
(2)①当m≥1时,f(x)在闭区间[m,m+1]上是减函数.
又x≥1时,f(x)==
>0,
其最小值不可能为0,故此时的a,m也不存在.
②当0≤m<1时,m+1∈[1,2),f(x)在(m,1]上是增函数,在[1,m+1]上是减函数,
则最大值为f(1)=e-a=
e-a,故b=0,a=
.
又f(m+1)>0,f(x)最小值为f(m)=0,
∴m=-b=0,
综上可知:m=0,a=.
已知函数f(x)=+ax+b,当x=-1时函数f(x)的极值为-
,则a=______.
正确答案
解析
解:f′(x)=x2+2a2x+a.
∵当x=-1时函数f(x)的极值为-,
∴,
解得或
.
经验证a=1时,函数f(x)具有单调性,无极值,应舍去;
因此a=.
故答案为,
对于连续可导的函数y=f(x),下列说法正确的个数是( )
①在区间[]上,函数=()的极大值一定不小于极小值.
②=()在区间[]上的最大值一定是y=()在区间[]上的极大值.
③如果f′(x0)=0,那么=0是函数=()极值点.
正确答案
解析
解:对于①,极大值、极小值是在邻域内定义的,就是在极值点的左右,非常短的距离内,
但是在整个定义域内,就有可能存在比极大值大的极小值.极值只是针对邻域内,不是针对整个定义域.
故函数=()的极大值一定不小于极小值,故①错误;
对于②,函数的最值不一定是极值,可能是函数的区间端点取得的函数值,因此②错误;
对于③,若f′(x0)=0,则x=x0为函数f(x)取得极值的必要非充分条件,比如函数f(x)=x3,
有f′(x)=3x2,f′(0)=0,但x=0不为极值点,故③错误.
故选A.
已知f(x)=-2x,x∈R.
(1)若m=-,求f(x)的极值.
(2)若f(x)对于任意的x1,x2∈[-1,1]恒有(x1-x2)(f(x1)-f(x2))<0,求实数m的取值范围.
正确答案
解:(1)m=-时,f(x)=
x3-
x2-2x,
∴f′(x)=x2-x-2=(x-2)(x+1),
令f′(x)>0,解得:x>2或x<-1,
令f′(x)<0,解得:-1<x<2,
∴函数f(x)在(-∞,-1),(2,+∞)递增,在(-1,2)递减,
∴x=2时,函数取得极小值;x=-1时,函数取得极大值
;
(2)f′(x)=x2+2mx-2,
若f(x)对于任意的x1,x2∈[-1,1]恒有(x1-x2)(f(x1)-f(x2))<0,
则函数f(x)在[-1,1]上递减,即f′(x)≤0在[-1,1]恒成立,
即x2+2mx-2≤0在[-1,1]恒成立,(*),
①x=0时,-2≤0,成立,
②-1≤x<0时,(*)可化为:m≥,
设g(x)==-
+
,
则g′(x)=--
<0,g(x)在[-1,0)递减,
∴g(x)max=g(-1)=-,
∴m≥-,
③0x≤1时,(*)可化为:m≤,
设g(x)==-
+
,
则g′(x)=--
<0,g(x)在(0,1]递减,
∴g(x)min=g(1)=,
∴m≤,
综上:.
解析
解:(1)m=-时,f(x)=
x3-
x2-2x,
∴f′(x)=x2-x-2=(x-2)(x+1),
令f′(x)>0,解得:x>2或x<-1,
令f′(x)<0,解得:-1<x<2,
∴函数f(x)在(-∞,-1),(2,+∞)递增,在(-1,2)递减,
∴x=2时,函数取得极小值;x=-1时,函数取得极大值
;
(2)f′(x)=x2+2mx-2,
若f(x)对于任意的x1,x2∈[-1,1]恒有(x1-x2)(f(x1)-f(x2))<0,
则函数f(x)在[-1,1]上递减,即f′(x)≤0在[-1,1]恒成立,
即x2+2mx-2≤0在[-1,1]恒成立,(*),
①x=0时,-2≤0,成立,
②-1≤x<0时,(*)可化为:m≥,
设g(x)==-
+
,
则g′(x)=--
<0,g(x)在[-1,0)递减,
∴g(x)max=g(-1)=-,
∴m≥-,
③0x≤1时,(*)可化为:m≤,
设g(x)==-
+
,
则g′(x)=--
<0,g(x)在(0,1]递减,
∴g(x)min=g(1)=,
∴m≤,
综上:.
已知函数h(x)=lnx+
(1)若g(x)=h(x+m),求g(x)的极小值;
(2)若φ(x)=h(x)--2x有两个不同的极值点,其极小值为M,试比较2M与-3的大小关系,并说明理由;
(3)若f(x)=h(x)-,设Sn=
.是否存在正整数n0,使得当n>n0时,恒有Sn+Tn<
+nln4.若存在,求出一个满足条件的n0,若不存在,请说明理由.
正确答案
解:(1)∵g(x)=h(x+m)
∴g(x)=ln(x+m)+ (x>-m)
∴g′(x)=-
=
所以g(x)极小值=g(1-m)=1
(2)由题意可得φ(x)=h(x)--2x=ax2-2x+lnx (x>0)
求导数可得φ′(x)=2ax-2+=
(x>0),
∵φ(x)有两个不同的极值点,∴2ax2-2x+1=0在(0,+∞)有两个不同的实根.
设p(x)=2ax2-2x+1,设两根为x1,x2,且x1<x2,
则有,解之可得
,
∴
又p(x)=0在(0,+∞)的两根为x1,x2∴
∴=
∴2M=-1+2lnx2-2x2,∵
,∴x2>1,
令v(x)=-1+2lnx-2x,v′(x)=-,
∴x>1时,v′(x)<0,v(x)在(1,+∞)递减,
∴x>1时,v(x)=-1+2lnx-2x<v(1)=-3
∴2M<-3
(3)要使n>n0时,恒有即:
∵.
;
=
同理:=
∴
由(1)的结论,令m=1得即:
∴即:
,
…
累加:<ln2即:
又
∴
要使只需要
,即:n>2014
综上所述,存在正整数n0=2014,使得当n>n0时,恒有nln4<Sn+Tn<+nln4
解析
解:(1)∵g(x)=h(x+m)
∴g(x)=ln(x+m)+ (x>-m)
∴g′(x)=-
=
所以g(x)极小值=g(1-m)=1
(2)由题意可得φ(x)=h(x)--2x=ax2-2x+lnx (x>0)
求导数可得φ′(x)=2ax-2+=
(x>0),
∵φ(x)有两个不同的极值点,∴2ax2-2x+1=0在(0,+∞)有两个不同的实根.
设p(x)=2ax2-2x+1,设两根为x1,x2,且x1<x2,
则有,解之可得
,
∴
又p(x)=0在(0,+∞)的两根为x1,x2∴
∴=
∴2M=-1+2lnx2-2x2,∵
,∴x2>1,
令v(x)=-1+2lnx-2x,v′(x)=-,
∴x>1时,v′(x)<0,v(x)在(1,+∞)递减,
∴x>1时,v(x)=-1+2lnx-2x<v(1)=-3
∴2M<-3
(3)要使n>n0时,恒有即:
∵.
;
=
同理:=
∴
由(1)的结论,令m=1得即:
∴即:
,
…
累加:<ln2即:
又
∴
要使只需要
,即:n>2014
综上所述,存在正整数n0=2014,使得当n>n0时,恒有nln4<Sn+Tn<+nln4
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