- 函数的极值与导数的关系
- 共7619题
函数f(x)=x(x-c)2在x=-2处有极大值,则常数c的值为______.
正确答案
-2
解析
解:函数f(x)=x(x-c)2的导数为f′(x)=(x-c)2+2x(x-c)
=(x-c)(3x-c),
由f(x)在x=-2处有极大值,即有f′(-2)=0,
解得c=-2或-6,
若c=-2时,f′(x)=0,可得x=-2或-,
由f(x)在x=-2处导数左正右负,取得极大值,
若c=-6,f′(x)=0,可得x=-6或-2
由f(x)在x=-2处导数左负右正,取得极小值.
综上可得c=-2.
故答案为:-2.
设函数f(x)=ax2+bx+clnx,(其中a,b,c为实常数)
(Ⅰ)当b=0,c=1时,讨论f(x)的单调区间;
(Ⅱ)曲线y=f(x)(其中a>0)在点(1,f(1))处的切线方程为y=3x-3,
(ⅰ)若函数f(x)无极值点且f′(x)存在零点,求a,b,c的值;
(ⅱ)若函数f(x)有两个极值点,证明f(x)的极小值小于-.
正确答案
解:(1当b=0,c=1时,f(x)=x2+lnx,定义域是(0,+∞),
当a≥0时,f′(x)>0恒成立,此时f(x)的单调递增区间是(0,+∞),无单调递减区间,
当a<0时,令f′(x)>0,解得0;令f′(x)<0时,
解得x,∴f(x)的单调的递增区间是(0,
),单调递减区间(
,+∞),
综上当a≥0时,f(x)的单调递增区间是(0,+∞),无单调递减区间;
当a<0时,f(x)的单调的递增区间是(0,),单调递减区间(
,+∞),
(2)(i)曲线y=f(x)(其中a>0)在点(1,f(1))处的切线方程为y=3x-3,
f′(x)=2ax+b+,
斜率k═f′(1)=2a+b+c=3,
由点(1,f(1))在y=3x-3上,
∴f(1)=3-3=0,
∴f(1)=a+b+cln1=a+b=0,
即b=-a,c=3-a,
则f(x)=ax2-ax+(3-a)lnx,
f′(x)=
当F(x)无极值点且f′(x)存在零点时,则方程f′(x)==0,
即关于的方程2ax2-ax+3-a=0
有两个相等的实数根,(a>0),∴△=a2-8a(3-a)=0,解得a=,b=-a=-
,c=3-a=
,即a=
,b=-
,c=
,
(ii)由f′(x)=(x>0)
要使函数f(x)有两个极值点,只要方程
2ax2-ax+3-a=0有两个不相等的实数根,
时两正根为x1,x2,x1<x2,∴△=a2-8a(3-a)>0,(a>0),
解得:a,∴x1=
>0,x2=
,∴
<a<3,
∴0,
<x2<
,
∴当<x<x2时,f′(x)<0时,
当x2<x时,f′(x)>0时,
∴当x=x2时,有极小值f(x2),
由2ax-ax2+3=0,得:a=
,
∴f(x2)=ax22-ax2+(3-a)lnx2=a(x-ax2-lnx2)+3lnx2
=3lnx2-,
<x2<
,
而f′(x)=,
即g(x)=x2-x-lnx,(<x≤1),有g′(x)=2x-1
=对于x∈(
,1]恒成立,
又g(1)=0,故对x∈(,
),恒有g(x)>g(1),
即g(x)>0,∴f′(x)>0,对于<x2
,恒成立.
即f(x2)在(,
)上单调递增
∴f(x2)
解析
解:(1当b=0,c=1时,f(x)=x2+lnx,定义域是(0,+∞),
当a≥0时,f′(x)>0恒成立,此时f(x)的单调递增区间是(0,+∞),无单调递减区间,
当a<0时,令f′(x)>0,解得0;令f′(x)<0时,
解得x,∴f(x)的单调的递增区间是(0,
),单调递减区间(
,+∞),
综上当a≥0时,f(x)的单调递增区间是(0,+∞),无单调递减区间;
当a<0时,f(x)的单调的递增区间是(0,),单调递减区间(
,+∞),
(2)(i)曲线y=f(x)(其中a>0)在点(1,f(1))处的切线方程为y=3x-3,
f′(x)=2ax+b+,
斜率k═f′(1)=2a+b+c=3,
由点(1,f(1))在y=3x-3上,
∴f(1)=3-3=0,
∴f(1)=a+b+cln1=a+b=0,
即b=-a,c=3-a,
则f(x)=ax2-ax+(3-a)lnx,
f′(x)=
当F(x)无极值点且f′(x)存在零点时,则方程f′(x)==0,
即关于的方程2ax2-ax+3-a=0
有两个相等的实数根,(a>0),∴△=a2-8a(3-a)=0,解得a=,b=-a=-
,c=3-a=
,即a=
,b=-
,c=
,
(ii)由f′(x)=(x>0)
要使函数f(x)有两个极值点,只要方程
2ax2-ax+3-a=0有两个不相等的实数根,
时两正根为x1,x2,x1<x2,∴△=a2-8a(3-a)>0,(a>0),
解得:a,∴x1=
>0,x2=
,∴
<a<3,
∴0,
<x2<
,
∴当<x<x2时,f′(x)<0时,
当x2<x时,f′(x)>0时,
∴当x=x2时,有极小值f(x2),
由2ax-ax2+3=0,得:a=
,
∴f(x2)=ax22-ax2+(3-a)lnx2=a(x-ax2-lnx2)+3lnx2
=3lnx2-,
<x2<
,
而f′(x)=,
即g(x)=x2-x-lnx,(<x≤1),有g′(x)=2x-1
=对于x∈(
,1]恒成立,
又g(1)=0,故对x∈(,
),恒有g(x)>g(1),
即g(x)>0,∴f′(x)>0,对于<x2
,恒成立.
即f(x2)在(,
)上单调递增
∴f(x2)
已知函数y=x3+3ax2-9x+1,x∈[-5,5].
(1)当a=-1时,求函数的极值.
(2)求实数a的取值范围,使y=f(x)在区间[-5,5]上是单调减函数.
正确答案
解:(1)a=-1时,y=x3-3x2-9x+1,x∈[-5,5],
∴y′=3x2-6x-9=3(x-3)(x+1),
令f′(x)>0,解得:x>3或x<-1,令f′(x)<0,解得:-1<x<3,
∴函数在[-5,-1),(3,5]递增,在(-1,3)递减,
∴y极大值=y|x=-1=6,y极小值=y|x=3=-26;
(2)若y=f(x)在区间[-5,5]上是单调减函数,
则f′(x)=3x2+6ax-9≤0在[-5,5]上恒成立,
①x=0时,-9≤0,成立,
②-5≤x<0时,a≥-x+
在[-5,0)上恒成立,
令g(x)=-x+
,则g′(x)=-
-
<0,
∴g(x)在[-5,0)单调递减,
∴g(x)最大值=g(-5)=,
∴a≥;
③0<x≤≤5时,a≤-x+
在(0,5]上恒成立,
由②得g(x)在(0,5]上递减,
∴g(x)最小值=g(5)=-,
∴a≤-,
故a的范围是(-∞,-]∪[
,+∞).
解析
解:(1)a=-1时,y=x3-3x2-9x+1,x∈[-5,5],
∴y′=3x2-6x-9=3(x-3)(x+1),
令f′(x)>0,解得:x>3或x<-1,令f′(x)<0,解得:-1<x<3,
∴函数在[-5,-1),(3,5]递增,在(-1,3)递减,
∴y极大值=y|x=-1=6,y极小值=y|x=3=-26;
(2)若y=f(x)在区间[-5,5]上是单调减函数,
则f′(x)=3x2+6ax-9≤0在[-5,5]上恒成立,
①x=0时,-9≤0,成立,
②-5≤x<0时,a≥-x+
在[-5,0)上恒成立,
令g(x)=-x+
,则g′(x)=-
-
<0,
∴g(x)在[-5,0)单调递减,
∴g(x)最大值=g(-5)=,
∴a≥;
③0<x≤≤5时,a≤-x+
在(0,5]上恒成立,
由②得g(x)在(0,5]上递减,
∴g(x)最小值=g(5)=-,
∴a≤-,
故a的范围是(-∞,-]∪[
,+∞).
设函数f(x)=ax2-2x+lnx+c(a>0)在[2,4]上无极值点,求a的取值范围.
正确答案
解:f(x)的定义域是(0,+∞),
f′(x)=2ax-2+=
,
令g(x)=2ax2-2x+1,(x>0),
若函数f(x)(a>0)在[2,4]上无极值点,
则g(x)≥0(或g(x)≤0)在[2,4]恒成立,
若g(x)≥0在[2,4]恒成立,
则,或
,
解得:a≥,
若g(x)≤0在[2,4]恒成立,
则,
解得:<a<
,
综上:a≥或
<a<
.
解析
解:f(x)的定义域是(0,+∞),
f′(x)=2ax-2+=
,
令g(x)=2ax2-2x+1,(x>0),
若函数f(x)(a>0)在[2,4]上无极值点,
则g(x)≥0(或g(x)≤0)在[2,4]恒成立,
若g(x)≥0在[2,4]恒成立,
则,或
,
解得:a≥,
若g(x)≤0在[2,4]恒成立,
则,
解得:<a<
,
综上:a≥或
<a<
.
已知函数f(x)=x2-x,g(x)=lnx.
(1)求函数G(x)=f(x)-g(x)的极值.
(2)若f(x)≥ag(x)恒成立,求实数a的值;
(3)设F(x)=f(x)+mg(x)(m∈R)有两个极值点x1、x2(x1<x2),求实数m的取值范围,并证明F(x2)>-.
正确答案
解:(1)G(x)f(x)-g(x)=x2-x-lnx(x>0).
G′(x)=2x-1-=
,
令G′(x)>0,解得x>1,此时函数G(x)单调递增;令G′(x)<0,解得0<x<1,此时函数G(x)单调递减.
又G′(1)=0,∴x=1是函数G(x)的极小值点,且G(1)=0.
(2)令h(x)=f(x)-ag(x),则h(1)=0.
∴h(x)≥0即h(x)≥h(1)恒成立的必要条件是h′(1)=0,
又,由h′(1)=2-1-a=0,解得:a=1.
当a=1时,h′(x)=,知h(x)min=h(1)=0,
故h(x)≥0(x>0),即f(x)≥ag(x)恒成立.
(3)由F(x)=f(x)+mg(x)=x2-x+mlnx,得F′(x)=(x>0).
F(x)有两个极值点x1、x2等价于方程2x2-x+m=0在(0,+∞)上有两个不等的正根,即:,解得
.
由F′(x2)=0,得,其中
.
∴F(x2)=.
设φ(x)=x2-x+(x-2x2)lnx().
φ′(x)=(1-4x)lnx>0,
∴φ(x)>φ=-
,即
.
解析
解:(1)G(x)f(x)-g(x)=x2-x-lnx(x>0).
G′(x)=2x-1-=
,
令G′(x)>0,解得x>1,此时函数G(x)单调递增;令G′(x)<0,解得0<x<1,此时函数G(x)单调递减.
又G′(1)=0,∴x=1是函数G(x)的极小值点,且G(1)=0.
(2)令h(x)=f(x)-ag(x),则h(1)=0.
∴h(x)≥0即h(x)≥h(1)恒成立的必要条件是h′(1)=0,
又,由h′(1)=2-1-a=0,解得:a=1.
当a=1时,h′(x)=,知h(x)min=h(1)=0,
故h(x)≥0(x>0),即f(x)≥ag(x)恒成立.
(3)由F(x)=f(x)+mg(x)=x2-x+mlnx,得F′(x)=(x>0).
F(x)有两个极值点x1、x2等价于方程2x2-x+m=0在(0,+∞)上有两个不等的正根,即:,解得
.
由F′(x2)=0,得,其中
.
∴F(x2)=.
设φ(x)=x2-x+(x-2x2)lnx().
φ′(x)=(1-4x)lnx>0,
∴φ(x)>φ=-
,即
.
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