- 函数的极值与导数的关系
- 共7619题
(2014秋•宁夏月考)设函数f(x)=x2+bx-alnx,
(Ⅰ) 若x=2是函数f(x)的极值点,1是函数f(x)的一个零点,求函数f(x)的解析式;
(Ⅱ) 若对任意b∈[-2,-1],都存在x∈(1,e)(e为自然对数的底数),使得f(x)<0成立,求实数a的取值范围.
正确答案
解:(Ⅰ),
∵x=2是函数f(x)的极值点,
∴f′(2)=4-+b=0.
∵1是函数f(x)的零点,得f(1)=1+b=0,
由,
解得a=6,b=-1.
∴f(x)=x2-x-6lnx,
(Ⅱ)令g(b)=xb+x2-alnx,b∈[-2,-1],则g(b)为关于b的一次函数且为增函数,
根据题意,对任意b∈[-2,-1],都存在x∈(1,e)(e 为自然对数的底数),使得f(x)<0成立,
则在x∈(1,e)上g(b)max=g(-1)=-x+x2-alnx<0,有解,
令h(x)=x2-x-alnx,只需存在x0∈(1,e)使得h(x0)<0即可,
由于h′(x)=2x-1-,
令φ(x)=2x2-x-a,x∈(1,e),φ‘(x)=4x-1>0,
∴φ(x)在(1,e)上单调递增,φ(x)>φ(1)=1-a,
①当1-a≥0,即a≤1时,φ(x)>0,即h′(x)>0,h(x)在(1,e)上单调递增,∴h(x)>h(1)=0,不符合题意.
②当1-a<0,即a>1时,φ(1)=1-a<0,φ(e)=2e2-e-a
若a≥2e2-e>1,则φ(e)<0,所以在(1,e)上φ(x)<0恒成立,即h′(x)<0恒成立,∴h(x)在(1,e)上单调递减,
∴存在x0∈(1,e)使得h(x0)<h(1)=0,符合题意.
若2e2-e>a>1,则φ(e)>0,∴在(1,e)上一定存在实数m,使得φ(m)=0,
∴在(1,m)上φ(x)<0恒成立,即h′(x)<0恒成立,∴h(x)在(1,e)上单调递减,
∴存在x0∈(1,e)使得h(x0)<h(1)=0,符合题意.
综上所述,当a>1时,对任意b∈[-2,-1],都存在x∈(1,e)(e 为自然对数的底数),使得f(x)<0成立.
解析
解:(Ⅰ),
∵x=2是函数f(x)的极值点,
∴f′(2)=4-+b=0.
∵1是函数f(x)的零点,得f(1)=1+b=0,
由,
解得a=6,b=-1.
∴f(x)=x2-x-6lnx,
(Ⅱ)令g(b)=xb+x2-alnx,b∈[-2,-1],则g(b)为关于b的一次函数且为增函数,
根据题意,对任意b∈[-2,-1],都存在x∈(1,e)(e 为自然对数的底数),使得f(x)<0成立,
则在x∈(1,e)上g(b)max=g(-1)=-x+x2-alnx<0,有解,
令h(x)=x2-x-alnx,只需存在x0∈(1,e)使得h(x0)<0即可,
由于h′(x)=2x-1-,
令φ(x)=2x2-x-a,x∈(1,e),φ‘(x)=4x-1>0,
∴φ(x)在(1,e)上单调递增,φ(x)>φ(1)=1-a,
①当1-a≥0,即a≤1时,φ(x)>0,即h′(x)>0,h(x)在(1,e)上单调递增,∴h(x)>h(1)=0,不符合题意.
②当1-a<0,即a>1时,φ(1)=1-a<0,φ(e)=2e2-e-a
若a≥2e2-e>1,则φ(e)<0,所以在(1,e)上φ(x)<0恒成立,即h′(x)<0恒成立,∴h(x)在(1,e)上单调递减,
∴存在x0∈(1,e)使得h(x0)<h(1)=0,符合题意.
若2e2-e>a>1,则φ(e)>0,∴在(1,e)上一定存在实数m,使得φ(m)=0,
∴在(1,m)上φ(x)<0恒成立,即h′(x)<0恒成立,∴h(x)在(1,e)上单调递减,
∴存在x0∈(1,e)使得h(x0)<h(1)=0,符合题意.
综上所述,当a>1时,对任意b∈[-2,-1],都存在x∈(1,e)(e 为自然对数的底数),使得f(x)<0成立.
设函数f(x)=sinx+cosx•sinφ(|φ|<)在x=
处取得极值,则cosφ的值为______.
正确答案
解析
解:函数f(x)=sinx+cosx•sinφ的导数为
f′(x)=cosx-sinx•sinφ
由于f(x)在x=处取得极值,则有f′(
)=0,
即有cos-sin
•sinφ=0,即sinφ=
,
由于|φ|<,则cosφ=
=
.
故答案为:.
已知函数f(x)=alnx-ax-3(a∈R,a≠0).
(Ⅰ)求函数f(x)的单调区间;
(Ⅱ)若函数y=f(x)的图象在点(2,f(2))处的切线的倾斜角为,问:m在什么范围取值时,对于任意的t∈[1,2],函数
在区间[t,3]上总存在极值?
(Ⅲ)当a=2时,设函数,若在区间[1,e]上至少存在一个x0,使得h(x0)>f(x0)成立,试求实数p的取值范围.
正确答案
解:(Ⅰ)∵f′(x)=-a=a(
)(x>0),
∴(1)当a>0时,令f′(x)>0时,解得0<x<1,所以f(x)在(0,1)递增;
令f′(x)<0时,解得x>1,所以f(x)在(1,+∞)递减.
当a<0时,f′(x)=-a(),令f′(x)>0时,解得x>1,所以f(x)在(1,+∞)递增;
令f′(x)<0时,解得0<x<1,所以f(x)在(0,1)递减;
(Ⅱ)因为函数y=f(x)的图象在点(2,f(2))处的切线的倾斜角为45°,
所以f′(2)=1,所以a=-2,f′(x)=-+2,
g(x)=x3+x2[+f′(x)]=x3+x2[
+2-
]=x3+(2+
)•x2-2x,
∴g′(x)=3x2+(4+m)x-2,
因为对于任意的t∈[1,2],函数g(x)=x3+x2[+f′(x)]在区间[t,3]上总存在极值,
所以只需 g′(2)<0 g′(3)>0,解得-<m<-9;
(Ⅲ)∴令F(x)=h(x)-f(x)=(p-2)x--3-2lnx+2x+3=px-
-
-2lnx,
①当p≤0时,由x∈[1,e]得px-≤0,-
-2lnx<0.
所以,在[1,e]上不存在x0,使得h(x0)>f(x0)成立;
②当p>0时,F′(x)=,
∵x∈[1,e],
∴2e-2x≥0,px2+p>0,F′(x)>0在[1,e]上恒成立,故F(x)在[1,e]上单调递增.
∴F(x)max=F(e)=pe--4.
故只要pe--4>0,解得p>
.所以p的取值范围是[
,+∞).
解析
解:(Ⅰ)∵f′(x)=-a=a(
)(x>0),
∴(1)当a>0时,令f′(x)>0时,解得0<x<1,所以f(x)在(0,1)递增;
令f′(x)<0时,解得x>1,所以f(x)在(1,+∞)递减.
当a<0时,f′(x)=-a(),令f′(x)>0时,解得x>1,所以f(x)在(1,+∞)递增;
令f′(x)<0时,解得0<x<1,所以f(x)在(0,1)递减;
(Ⅱ)因为函数y=f(x)的图象在点(2,f(2))处的切线的倾斜角为45°,
所以f′(2)=1,所以a=-2,f′(x)=-+2,
g(x)=x3+x2[+f′(x)]=x3+x2[
+2-
]=x3+(2+
)•x2-2x,
∴g′(x)=3x2+(4+m)x-2,
因为对于任意的t∈[1,2],函数g(x)=x3+x2[+f′(x)]在区间[t,3]上总存在极值,
所以只需 g′(2)<0 g′(3)>0,解得-<m<-9;
(Ⅲ)∴令F(x)=h(x)-f(x)=(p-2)x--3-2lnx+2x+3=px-
-
-2lnx,
①当p≤0时,由x∈[1,e]得px-≤0,-
-2lnx<0.
所以,在[1,e]上不存在x0,使得h(x0)>f(x0)成立;
②当p>0时,F′(x)=,
∵x∈[1,e],
∴2e-2x≥0,px2+p>0,F′(x)>0在[1,e]上恒成立,故F(x)在[1,e]上单调递增.
∴F(x)max=F(e)=pe--4.
故只要pe--4>0,解得p>
.所以p的取值范围是[
,+∞).
已知函数.
(Ⅰ)求函数f(x)的单调区间和极值;
(Ⅱ)证明:当x≥1时,.
正确答案
解:(I)f′(x)=(x-1)(ex-1)
由f′(x)>0,解得x<0或x>1,
故f(x)在(-∞,0),(1,+∞)上是增函数; f(x)在0,1)上是减函数,
当x=0时,f(x)有极大值f(0)=0,当x=1时,f(x)有极小值;
(II)设,
令u(x)=,则
,
当x≥1时,,u(x)在[1,+∞)上是增函数,u(x)≥u(1)=e-2>0
所以,
在[1,+∞)上是增函数,
,所以
.
解析
解:(I)f′(x)=(x-1)(ex-1)
由f′(x)>0,解得x<0或x>1,
故f(x)在(-∞,0),(1,+∞)上是增函数; f(x)在0,1)上是减函数,
当x=0时,f(x)有极大值f(0)=0,当x=1时,f(x)有极小值;
(II)设,
令u(x)=,则
,
当x≥1时,,u(x)在[1,+∞)上是增函数,u(x)≥u(1)=e-2>0
所以,
在[1,+∞)上是增函数,
,所以
.
设函数f(x)=lnx+(x-a)2-,a∈R.
(Ⅰ)若函数f(x)在上单调递增,求实数a的取值范围;
(Ⅱ)求函数f(x)的极值点.
(Ⅲ)设x=m为函数f(x)的极小值点,f(x)的图象与x轴交于A(x1,0),B(x2,0)(x1<x2)两点,且0<x1<x2<m,AB中点为C(x0,0),求证:f′(x0)<0.
正确答案
解:(Ⅰ)
依题意得,函数f(x)在上单调递增,则在区间
上不等式2x2-2ax+1≥0恒成立.
又因为x>0,所以.所以
,
所以实数a的取值范围是.
(Ⅱ),令h(x)=2x2-2ax+1
①显然,当a≤0时,在(0,+∞)上h(x)>0恒成立,这时f′(x)>0,此时,函数f(x)没有极值点;
②当a>0时,
(ⅰ)当△≤0,即时,在(0,+∞)上h(x)≥0恒成立,这时f′(x)≥0,此时,函数f(x)没有极值点;
(ⅱ)当△>0,即时,
易知,当时,h(x)<0,这时f′(x)<0;
当或
时,h(x)>0,这时f′(x)>0;
所以,当时,
是函数f(x)的极大值点;
是函数f(x)的极小值点.
综上,当时,函数f(x)没有极值点;
当时,
是函数f(x)的极大值点;
是函数f(x)的极小值点.
(Ⅲ)将A、B两点代入到f(x)中,可得
将两式相减,得:…①
由,得
…②
得①代入②,得
=,
令t=∈(0,1)且φ(t)=
-lnt(0<t<1),
∴φ′(t)=-,
∴φ(t)在(0,1)上递减,∴φ(t)>φ(1)=0,
∵x1<x2,∴f′(x0)<0.
解析
解:(Ⅰ)
依题意得,函数f(x)在上单调递增,则在区间
上不等式2x2-2ax+1≥0恒成立.
又因为x>0,所以.所以
,
所以实数a的取值范围是.
(Ⅱ),令h(x)=2x2-2ax+1
①显然,当a≤0时,在(0,+∞)上h(x)>0恒成立,这时f′(x)>0,此时,函数f(x)没有极值点;
②当a>0时,
(ⅰ)当△≤0,即时,在(0,+∞)上h(x)≥0恒成立,这时f′(x)≥0,此时,函数f(x)没有极值点;
(ⅱ)当△>0,即时,
易知,当时,h(x)<0,这时f′(x)<0;
当或
时,h(x)>0,这时f′(x)>0;
所以,当时,
是函数f(x)的极大值点;
是函数f(x)的极小值点.
综上,当时,函数f(x)没有极值点;
当时,
是函数f(x)的极大值点;
是函数f(x)的极小值点.
(Ⅲ)将A、B两点代入到f(x)中,可得
将两式相减,得:…①
由,得
…②
得①代入②,得
=,
令t=∈(0,1)且φ(t)=
-lnt(0<t<1),
∴φ′(t)=-,
∴φ(t)在(0,1)上递减,∴φ(t)>φ(1)=0,
∵x1<x2,∴f′(x0)<0.
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