- 函数的极值与导数的关系
- 共7619题
(2015秋•安徽月考)已知函数f(x)=lnx+x2-mx
(1)若m=3,求函数f(x)的极小值;
(2)若函数f(x)在定义域内为增函数,求实数m的取值范围.
正确答案
解:(1)若m=3,f(x)=lnx+x2-3x,(x>0),
f′(x)=+2x-3=
,
由f′(x)=0,得x=1,或x=,
当0<x<,或x>1时,f′(x)>0,f(x)单调递增,
当<x<1时,f′(x)<0,f(x)单调递减.
所以当x=1时,函数f(x)有极小值f(1)=ln1+1-3=-2;
(2)f′(x)=+2x-m=
,
若函数f(x)在定义域内为增函数,则f′(x)≥0在(0,+∞)上恒成立,
即2x2-mx+1≥0在(0,+∞)上恒成立,
∴m≤=
,只需m≤(
)min,
而≥2
=2
.当且仅当
,x=
时等号成立,
所以()min=2
,
所以数m的取值范围为m≤2.
解析
解:(1)若m=3,f(x)=lnx+x2-3x,(x>0),
f′(x)=+2x-3=
,
由f′(x)=0,得x=1,或x=,
当0<x<,或x>1时,f′(x)>0,f(x)单调递增,
当<x<1时,f′(x)<0,f(x)单调递减.
所以当x=1时,函数f(x)有极小值f(1)=ln1+1-3=-2;
(2)f′(x)=+2x-m=
,
若函数f(x)在定义域内为增函数,则f′(x)≥0在(0,+∞)上恒成立,
即2x2-mx+1≥0在(0,+∞)上恒成立,
∴m≤=
,只需m≤(
)min,
而≥2
=2
.当且仅当
,x=
时等号成立,
所以()min=2
,
所以数m的取值范围为m≤2.
函数f(x)=2x3-3x2+a的极大值为2,则a=______.
正确答案
2
解析
解:∵函数f(x)=2x3-3x2+a,
∴导数f′(x)=6x2-6x,
令f′(x)=0,可得x=0或x=1,
导数在x=0的左侧大于0,右侧小于0,故f(0)为极大值,导数在x=1的左侧小于0,右侧大于0,故f(1)为极小值.
∴f(0)=a=2.
故答案为:2.
已知定义在正实数集上的函数f(x)=x2+2ax,g(x)=3a2lnx+b,其中a>0.设两曲线y=f(x),y=g(x)有公共点,且在该点处的切线相同.
(1)用a表示b,并求b的最大值;
(2)求F(x)=f(x)-g(x)的极值.
正确答案
解:(1)设y=f(x)与y=g(x)(x>0)在公共点(x0,y0)处的切线相同.
∵f′(x)=x+2a,g′(x)=,由题意f(x0)=g(x0),f′(x0)=g′(x0)
即,
由x0+2a=得:x02+2ax0-3a2=0,即(x-a)(x+3a)=0,解得x0=a或x0=-3a(舍去).
即有b=a2+2a2-3a2lna=
a2-3a2lna,
令h(t)=t2-3t2lnt(t>0),则h′(t)=5t-6tlnt-3t=2t(1-3lnt),于是
当t(1-3lnt)>0,即0<t<时,h′(t)>0;
当t(1-3lnt)<0,即t>时,h′(t)<0,
故h(t)在(0,)上为增函数,在(
,+∞)上为减函数,
则h(t)在(0,+∞)的最大值为h()=
-3
ln
=
;
(2)F(x)=f(x)-g(x)=,
则F′(x)=x+2α-=
(x>0).
故F(x)在(0,α)为减函数,在(α,+∞)为增函数,
于是函数F(X)在x=a时有极小值F(α),F(X0)=f(x0)-g(x0)=0无极大值.
解析
解:(1)设y=f(x)与y=g(x)(x>0)在公共点(x0,y0)处的切线相同.
∵f′(x)=x+2a,g′(x)=,由题意f(x0)=g(x0),f′(x0)=g′(x0)
即,
由x0+2a=得:x02+2ax0-3a2=0,即(x-a)(x+3a)=0,解得x0=a或x0=-3a(舍去).
即有b=a2+2a2-3a2lna=
a2-3a2lna,
令h(t)=t2-3t2lnt(t>0),则h′(t)=5t-6tlnt-3t=2t(1-3lnt),于是
当t(1-3lnt)>0,即0<t<时,h′(t)>0;
当t(1-3lnt)<0,即t>时,h′(t)<0,
故h(t)在(0,)上为增函数,在(
,+∞)上为减函数,
则h(t)在(0,+∞)的最大值为h()=
-3
ln
=
;
(2)F(x)=f(x)-g(x)=,
则F′(x)=x+2α-=
(x>0).
故F(x)在(0,α)为减函数,在(α,+∞)为增函数,
于是函数F(X)在x=a时有极小值F(α),F(X0)=f(x0)-g(x0)=0无极大值.
给定函数f(x)=-ax2+(a2-1)x和g(x)=x
(Ⅰ)求证:f(x)总有两个极值点;
(Ⅱ)若f(x)和g(x)有相同的极值点,求a的值.
正确答案
证明:(I)因为f‘(x)=x2-2ax+(a2-1)=[x-(a+1)][x-(a-1)],
令f'(x)=0,则x1=a+1,x2=a-1,------------------------------------------(2分)
则当x<a-1时,f'(x)>0,当a-1<x<a+1,f'(x)<0
所以x=a-1为f(x)的一个极大值点,-----------------------(4分)
同理可证x=a+1为f(x)的一个极小值点.-------------------------------------(5分)
另解:(I)因为f′(x)=x2-2ax+(a2-1)是一个二次函数,
且△=(-2a)2-4(a2-1)=4>0,-------------------------------------(2分)
所以导函数有两个不同的零点,
又因为导函数是一个二次函数,
所以函数f(x)有两个不同的极值点.---------------------------------------(5分)
(II) 因为,
令g'(x)=0,则x1=a,x2=-a---------------------------------------(6分)
因为f(x)和g(x)有相同的极值点,且x1=a和a+1,a-1不可能相等,
所以当-a=a+1时,,当-a=a-1时,
,
经检验,和
时,x1=a,x2=-a都是g(x)的极值点.--------------(8分)
解析
证明:(I)因为f‘(x)=x2-2ax+(a2-1)=[x-(a+1)][x-(a-1)],
令f'(x)=0,则x1=a+1,x2=a-1,------------------------------------------(2分)
则当x<a-1时,f'(x)>0,当a-1<x<a+1,f'(x)<0
所以x=a-1为f(x)的一个极大值点,-----------------------(4分)
同理可证x=a+1为f(x)的一个极小值点.-------------------------------------(5分)
另解:(I)因为f′(x)=x2-2ax+(a2-1)是一个二次函数,
且△=(-2a)2-4(a2-1)=4>0,-------------------------------------(2分)
所以导函数有两个不同的零点,
又因为导函数是一个二次函数,
所以函数f(x)有两个不同的极值点.---------------------------------------(5分)
(II) 因为,
令g'(x)=0,则x1=a,x2=-a---------------------------------------(6分)
因为f(x)和g(x)有相同的极值点,且x1=a和a+1,a-1不可能相等,
所以当-a=a+1时,,当-a=a-1时,
,
经检验,和
时,x1=a,x2=-a都是g(x)的极值点.--------------(8分)
已知函数f(x)=[ax2+(a-1)2x+a-(a-1)2]ex(其中a∈R).
(Ⅰ)若x=0为f(x)的极值点,求a的值;
(Ⅱ)在(Ⅰ)的条件下,解不等式.
正确答案
解:(Ⅰ)∵f(x)=[ax2+(a-1)2x+a-(a-1)2]ex.
∴f′(x)=[ax2+(a2+1)x+a]ex,
∵x=0为f(x)的极值点,
∴f′(0)=a•e0=0,
∴a=0;
经检验成立;
(Ⅱ)当a=0时,不等式可化为
(x-1)ex>(x-1)(x2+x+1),
即(x-1)(ex-(x2+x+1))>0,
令g(x)=ex-(x2+x+1),h(x)=g′(x)=ex-x-1,
h′(x)=ex-1;
当x>0时,h′(x)=ex-1>0,当x<0时,h′(x)=ex-1<0;
故h(x)在(-∞,0)上单调递减,在(0,+∞)上单调递增,
所以h(x)>h(0)=0;
故g(x)在R上单调递增,且g(0)=0;
故ex-(x2+x+1)>0,x>0;
ex-(x2+x+1)<0,x<0;
所以原不等式的解集为{x|x<0或x>1}.
解析
解:(Ⅰ)∵f(x)=[ax2+(a-1)2x+a-(a-1)2]ex.
∴f′(x)=[ax2+(a2+1)x+a]ex,
∵x=0为f(x)的极值点,
∴f′(0)=a•e0=0,
∴a=0;
经检验成立;
(Ⅱ)当a=0时,不等式可化为
(x-1)ex>(x-1)(x2+x+1),
即(x-1)(ex-(x2+x+1))>0,
令g(x)=ex-(x2+x+1),h(x)=g′(x)=ex-x-1,
h′(x)=ex-1;
当x>0时,h′(x)=ex-1>0,当x<0时,h′(x)=ex-1<0;
故h(x)在(-∞,0)上单调递减,在(0,+∞)上单调递增,
所以h(x)>h(0)=0;
故g(x)在R上单调递增,且g(0)=0;
故ex-(x2+x+1)>0,x>0;
ex-(x2+x+1)<0,x<0;
所以原不等式的解集为{x|x<0或x>1}.
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