- 函数的极值与导数的关系
- 共7619题
已知函数f(x)=ax3-4x+4(a∈R)在x=2取得极值.
(Ⅰ)确定a的值并求函数的单调区间;
(Ⅱ)若关于x的方程f(x)=b至多有两个零点,求实数b的取值范围.
正确答案
解:(Ⅰ)因为f(x)=ax3-4x+4(a∈R),所以f′(x)=3ax2-4
因为函数f(x)在x=2时有极值,所以f′(2)=0,即3×4a-4=0
得 ,经检验符合题意,所以
所以f′(x)=x2-4=(x+2)(x-2)
令,f′(x)=0得,x=2,或x=-2,当x变化时f′(x),f(x)变化如下表:
所以f(x)的单调增区间为(-∞,-2),(2,+∞);f(x)的单调减区间为(-2,2).
(Ⅱ)由(Ⅰ)知,当x=-2时,f(x)有极大值,并且极大值为;
当x=2时,f(x)有极小值,并且极小值为;
要使关于x的方程f(x)=b至多有两个零点,则b的取值范围为
解析
解:(Ⅰ)因为f(x)=ax3-4x+4(a∈R),所以f′(x)=3ax2-4
因为函数f(x)在x=2时有极值,所以f′(2)=0,即3×4a-4=0
得 ,经检验符合题意,所以
所以f′(x)=x2-4=(x+2)(x-2)
令,f′(x)=0得,x=2,或x=-2,当x变化时f′(x),f(x)变化如下表:
所以f(x)的单调增区间为(-∞,-2),(2,+∞);f(x)的单调减区间为(-2,2).
(Ⅱ)由(Ⅰ)知,当x=-2时,f(x)有极大值,并且极大值为;
当x=2时,f(x)有极小值,并且极小值为;
要使关于x的方程f(x)=b至多有两个零点,则b的取值范围为
已知函数f(x)=x3+ax2+b(a,b∈R)
(1)若函数f(x)在x=0,x=2处取得极值,且极小值为-2,求a,b的值.
(2)若x∈[0,1],函数f(x)在图象上任意一点的切线的斜率为k,求k≤1恒成立时a的取值范围.
正确答案
解:(1)由f‘(x)=3x2+2ax得x=0或
∴得a=-3.…(3分)
当0<x<2时,f'(x)<0,当x>2时f'(x)>0
故当x=2时f(x)取得极小值,f(2)=8+4a+b=-2
所以b=2…(6分)
(2)当x∈[0,1],k=f'(x)=3x2+2ax≤1恒成立,
即令g(x)=3x2+2ax-1≤0对一切x∈[0,1]恒成立,…(9分)
只需即a≤-1
所以a的取值范围为(-∞,-1].…(12分)
解析
解:(1)由f‘(x)=3x2+2ax得x=0或
∴得a=-3.…(3分)
当0<x<2时,f'(x)<0,当x>2时f'(x)>0
故当x=2时f(x)取得极小值,f(2)=8+4a+b=-2
所以b=2…(6分)
(2)当x∈[0,1],k=f'(x)=3x2+2ax≤1恒成立,
即令g(x)=3x2+2ax-1≤0对一切x∈[0,1]恒成立,…(9分)
只需即a≤-1
所以a的取值范围为(-∞,-1].…(12分)
已知函数f(x)=lnx+ax+2(a∈R),在x=时取得极值.
(Ⅰ)求a的值;
(Ⅱ)若F(x)=λx2-3x+2-f(x)(λ>0)有唯一零点,求λ的值.
正确答案
解:(Ⅰ)依题意f′(x)=+a.
因为在x=时取得极值,所以f′(
)=2+a=0,则a=-2…(2分)
经检验,a=-2满足题意.…(4分)
(Ⅱ)由(Ⅰ)知f(x)=lnx-2x+2则F(x)=λx2-lnx-x,
则F′(x)=.
令F‘(x)=0,2λx2-x-1=0.
因为λ>0,所以△=1+8λ>0,
方程有两异号根设为x1<0,x2>0.
因为x>0,所以x1应舍去.
当x∈(0,x2)时,F'(x)<0,F(x)在(0,x2)上单调递减;
当x∈(x2,+∞)时,F'(x)>0,F(x)在(x2,+∞)单调递增.
当x=x2时,F'(x2)=0,F(x)取最小值F(x2).…(9分)
因为F(x)=0有唯一解,所以F(x2)=0,
则
因为λ>0,所以2lnx2+x2-1=0(*)
设函数h(x)=2lnx+x-1,因为当x>0时,
h(x)是增函数,所以h(x)=0至多有一解.
因为h(1)=0,所以方程(*)的解为x2=1,
代入方程组解得λ=1.…(12分)
解析
解:(Ⅰ)依题意f′(x)=+a.
因为在x=时取得极值,所以f′(
)=2+a=0,则a=-2…(2分)
经检验,a=-2满足题意.…(4分)
(Ⅱ)由(Ⅰ)知f(x)=lnx-2x+2则F(x)=λx2-lnx-x,
则F′(x)=.
令F‘(x)=0,2λx2-x-1=0.
因为λ>0,所以△=1+8λ>0,
方程有两异号根设为x1<0,x2>0.
因为x>0,所以x1应舍去.
当x∈(0,x2)时,F'(x)<0,F(x)在(0,x2)上单调递减;
当x∈(x2,+∞)时,F'(x)>0,F(x)在(x2,+∞)单调递增.
当x=x2时,F'(x2)=0,F(x)取最小值F(x2).…(9分)
因为F(x)=0有唯一解,所以F(x2)=0,
则
因为λ>0,所以2lnx2+x2-1=0(*)
设函数h(x)=2lnx+x-1,因为当x>0时,
h(x)是增函数,所以h(x)=0至多有一解.
因为h(1)=0,所以方程(*)的解为x2=1,
代入方程组解得λ=1.…(12分)
已知函数f(x)=(x2-ax+a)ex-x2,a∈R.
(Ⅰ)设函数g(x)=,当a=0时.讨论g(x)的单调性.
(Ⅱ)若函数f(x)在x=0处取得极小值,求a的取值范围.
正确答案
解:(Ⅰ)由题知,a=0时,g(x)=xex-x 所以g‘(x)=(x+1)ex-1,
显然当x<0时,g'(x)<0,当x>0时,g'(x)>0,∴g(x)在(-∞,0)上单调递减,在(0,+∞)上单调递增;
(Ⅱ)f'(x)=(x2+(2-a)x)ex-2x=x[(x+2-a)ex-2];
由于函数f(x)在x=0处取得极小值,所以x<0时f'(x)<0,所以(x+2-a)ex-2>0;
同样,x>0时,f'(x)>0,(x+2-a)ex-2>0;
若设h(x)=(x+2-a)ex-2,则h′(x)=ex(x+3-a),所以在(-∞,a-3)上h′(x)<0,所以h(x)在(-∞,a-3)上单调递减;
同样h(x)在(a-3,+∞)上单调递增.则h(0)≥0就会使(x+2-a)ex-2>0恒成立;
所以2-a-2≥0,所以a≤0,所以a的取值范围是:(-∞,0].
解析
解:(Ⅰ)由题知,a=0时,g(x)=xex-x 所以g‘(x)=(x+1)ex-1,
显然当x<0时,g'(x)<0,当x>0时,g'(x)>0,∴g(x)在(-∞,0)上单调递减,在(0,+∞)上单调递增;
(Ⅱ)f'(x)=(x2+(2-a)x)ex-2x=x[(x+2-a)ex-2];
由于函数f(x)在x=0处取得极小值,所以x<0时f'(x)<0,所以(x+2-a)ex-2>0;
同样,x>0时,f'(x)>0,(x+2-a)ex-2>0;
若设h(x)=(x+2-a)ex-2,则h′(x)=ex(x+3-a),所以在(-∞,a-3)上h′(x)<0,所以h(x)在(-∞,a-3)上单调递减;
同样h(x)在(a-3,+∞)上单调递增.则h(0)≥0就会使(x+2-a)ex-2>0恒成立;
所以2-a-2≥0,所以a≤0,所以a的取值范围是:(-∞,0].
已知x=a、x=b是函数f(x)=lnx+-(m+2)x(m∈R)的两个极值点,若
≥4.
(Ⅰ)求实数m的取值范围;
(Ⅱ)求f(b)-f(a)的最大值.
正确答案
解:(Ⅰ)函数f(x)的定义域为(0,+∞),.
由题意得:x=a、x=b是方程x2-(m+2)x+1=0的两个不等正根,且a<b,
∴⇒m>0且a+b=m+2,ab=1. …3分
设,则t≥4,
,
易知函数在[1,+∞)上单调递增,所以
,所以
.
故实数m的取值范围是. …6分
(Ⅱ)∵,
所以=
.
构造函数(其中t≥4),则
,
所以函数h(t)在[4,+∞)上单调递减,于是有.
故f(b)-f(a)的最大值为. …13分.
解析
解:(Ⅰ)函数f(x)的定义域为(0,+∞),.
由题意得:x=a、x=b是方程x2-(m+2)x+1=0的两个不等正根,且a<b,
∴⇒m>0且a+b=m+2,ab=1. …3分
设,则t≥4,
,
易知函数在[1,+∞)上单调递增,所以
,所以
.
故实数m的取值范围是. …6分
(Ⅱ)∵,
所以=
.
构造函数(其中t≥4),则
,
所以函数h(t)在[4,+∞)上单调递减,于是有.
故f(b)-f(a)的最大值为. …13分.
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