- 函数的极值与导数的关系
- 共7619题
已知函数
(1)判断f(x)的单调性;
(2)记φ(x)=f′(x-1)-k(x-1),若函数φ(x)有两个零点x1,x2(x1<x2),求证:.
正确答案
(1)解:函数定义域为(-1,+∞),f‘(x)=x-ln(x+1),
记g(x)=x-ln(x+1),(3分)
当x∈(-1,0)时,g'(x)<0,g(x)在(-1,0)递减,
当x∈(0,+∞)时,g'(x)>0,g(x)在(0,+∞)递增,
∴x∈(-1,+∞),g(x)≥0,
即当x∈(-1,+∞),f'(x)≥0,
∴f(x)在(-1,+∞)递增 (6分)
(2)证明:由(1)可知φ(x)=x-1-lnx-k(x-1),
由题意:x1-1-lnx1-k(x1-1)=0,x2-1-lnx2-k(x2-1)=0,
两式相减得:,即有
,
又因为,所以
(9分)
现考察,
令,设
,则
,
所以γ(t)在t∈(0,1)递增,所以γ(t)<γ(1)=0,,
又因为x1-x2<0,所以(13分)
解析
(1)解:函数定义域为(-1,+∞),f‘(x)=x-ln(x+1),
记g(x)=x-ln(x+1),(3分)
当x∈(-1,0)时,g'(x)<0,g(x)在(-1,0)递减,
当x∈(0,+∞)时,g'(x)>0,g(x)在(0,+∞)递增,
∴x∈(-1,+∞),g(x)≥0,
即当x∈(-1,+∞),f'(x)≥0,
∴f(x)在(-1,+∞)递增 (6分)
(2)证明:由(1)可知φ(x)=x-1-lnx-k(x-1),
由题意:x1-1-lnx1-k(x1-1)=0,x2-1-lnx2-k(x2-1)=0,
两式相减得:,即有
,
又因为,所以
(9分)
现考察,
令,设
,则
,
所以γ(t)在t∈(0,1)递增,所以γ(t)<γ(1)=0,,
又因为x1-x2<0,所以(13分)
设函数f(x)=x(x-1)2,x>0.
(1)求f(x)的极值;
(2)设0<a≤1,记f(x)在(0,a]上的最大值为F(a),求函数的最小值;
(3)设函数g(x)=lnx-2x2+4x+t(t为常数),若使g(x)≤x+m≤f(x)在(0,+∞)上恒成立的实数m有且只有一个,求实数m和t的值.
正确答案
解:(1)f′(x)=(x-1)2+2x(x-1)=3x2-4x+1=(3x-1)(x-1),x>0.令f′(x)=0,得x=或x=1,f(x),f′(x)随x的变化情况如下表
∴当x=时,有极大值f(
)=
,当x=1时,有极小值f(1)=0.
(2)由(1)知:f(x)在(0,],[1,+∞)上是增函数,在[
,1]上是减函数,
①0<a≤时,F(a)=a(a-1)2,G(a)=(a-1)2≥
特别的,当a=时,有G(a)=
,
②当<a≤1时,F(a)=f(
)=
,G(a)=
≥
特别的,当a=1时,有G(a)=,
由①②知,当0<a≤1时,函数的最小值为
.
(3)由已知得h1(x)=x+m-g(x)=2x2-3x-lnx+m-t≥0在(0,+∞)上恒成立,
∵,
∴x∈(0,1)时,h′1(x)<0,x∈(1,+∞)时,h1(x)>0
∴x=1时,h′1(x)取极小值,也是最小值,
∴当h1(1)=m-t-1≥0,m≥t+1时,h1(x)≥0在(0,+∞)上恒成立,
同样,h2(x)=f(x)-x-m=x3-2x2-m≥0在(0,+∞)上恒成立,
∵h′2(x)=3x(x-),
∴x∈(0,)时,h′2(x)<0,x∈(
,+∞),h′2(x)>0,
∴x=时,h2(x)取极小值,也是最小值,
∴=-
-m≥0,m≤-
时,h2(x)≥0在(0,+∞)上恒成立,
∴t+1≤m≤-,
∵实数m有且只有一个,∴m=-,t=
.
解析
解:(1)f′(x)=(x-1)2+2x(x-1)=3x2-4x+1=(3x-1)(x-1),x>0.令f′(x)=0,得x=或x=1,f(x),f′(x)随x的变化情况如下表
∴当x=时,有极大值f(
)=
,当x=1时,有极小值f(1)=0.
(2)由(1)知:f(x)在(0,],[1,+∞)上是增函数,在[
,1]上是减函数,
①0<a≤时,F(a)=a(a-1)2,G(a)=(a-1)2≥
特别的,当a=时,有G(a)=
,
②当<a≤1时,F(a)=f(
)=
,G(a)=
≥
特别的,当a=1时,有G(a)=,
由①②知,当0<a≤1时,函数的最小值为
.
(3)由已知得h1(x)=x+m-g(x)=2x2-3x-lnx+m-t≥0在(0,+∞)上恒成立,
∵,
∴x∈(0,1)时,h′1(x)<0,x∈(1,+∞)时,h1(x)>0
∴x=1时,h′1(x)取极小值,也是最小值,
∴当h1(1)=m-t-1≥0,m≥t+1时,h1(x)≥0在(0,+∞)上恒成立,
同样,h2(x)=f(x)-x-m=x3-2x2-m≥0在(0,+∞)上恒成立,
∵h′2(x)=3x(x-),
∴x∈(0,)时,h′2(x)<0,x∈(
,+∞),h′2(x)>0,
∴x=时,h2(x)取极小值,也是最小值,
∴=-
-m≥0,m≤-
时,h2(x)≥0在(0,+∞)上恒成立,
∴t+1≤m≤-,
∵实数m有且只有一个,∴m=-,t=
.
函数f(x)=lnx-,则|f(x)|的极值点的个数是( )
正确答案
解析
解:因为lnx-,
所以f′(x)=.当x∈(0,e-1)时,f‘(x)>0,f(x)单调递增;
当x∈(e-1,+∞)时,f'(x)<0,f(x)单调递减.
又因为f(1)=0,f(e)=0,所以
当x∈(0,1)时,f(x)<0;当x∈(1,e-1)时,f(x)>0;
当x∈(e-1,e)时,f(x)>0;当x∈(e,+∞)时,f(x)<0.
故y=|f(x)|的极小值点为1和e,极大值点为e-1.
故选:D.
设x=m和x=n是函数f(x)=lnx+x2-(a+2)x的两个极值点,其中m<n,a∈R.
(1)若a>0,求 f(m)+f(n)的取值范围;
(2)若n≥,求f(n)-f(m)的最大值(注e是自然对数的底数).
正确答案
解:(1)∵函数f(x)的定义域为(0,+∞),
∴f′(x)=+x-(a+2)=
;
依题意,方程x2-(a+2)x+1=0有两个不等的正根m,n(其中m<n),
∴m+n=a+2,mn=1;
∴f(m)+f(n)=ln(mn)+(m2+n2)-(a+2)(m+n)
=[(m+n)2-2mn]-(a+2)(m+n)
=-(a+2)2-1<-3;
∴f(m)+f(n)的取值范围是(-∞,-3);
(2)∵f(n)-f(m)=ln+
(n2-m2)-(a+2)(n-m)
=ln+
(n2-m2)-(n+m)(n-m)
=ln-
(n2-m2)
=ln-
(
)
=ln-
(
-
)
=lnt-(t-
);
设t==n2(其中t>e),
构造函数g(t)=lnt-(t-
)(其中t≥e),
则g′(t)=-
(1+
)=-
<0;
∴g(t)在[e,+∞)上单调递减,
∴g(t)≤g(e)=1-+
;
即f(n)-f(m)的最大值是1-+
.
解析
解:(1)∵函数f(x)的定义域为(0,+∞),
∴f′(x)=+x-(a+2)=
;
依题意,方程x2-(a+2)x+1=0有两个不等的正根m,n(其中m<n),
∴m+n=a+2,mn=1;
∴f(m)+f(n)=ln(mn)+(m2+n2)-(a+2)(m+n)
=[(m+n)2-2mn]-(a+2)(m+n)
=-(a+2)2-1<-3;
∴f(m)+f(n)的取值范围是(-∞,-3);
(2)∵f(n)-f(m)=ln+
(n2-m2)-(a+2)(n-m)
=ln+
(n2-m2)-(n+m)(n-m)
=ln-
(n2-m2)
=ln-
(
)
=ln-
(
-
)
=lnt-(t-
);
设t==n2(其中t>e),
构造函数g(t)=lnt-(t-
)(其中t≥e),
则g′(t)=-
(1+
)=-
<0;
∴g(t)在[e,+∞)上单调递减,
∴g(t)≤g(e)=1-+
;
即f(n)-f(m)的最大值是1-+
.
(2015秋•吉林校级期末)已知函数f(x)=mx--lnx,g(x)=
+lnx.
(1)当m=0时,求函数f(x)的单调区间和极值;
(2)若当x∈[1,e]时,至少存在一个x0,使得f(x0)>g(x0)成立,求m的取值范围.
正确答案
解:(1)当m=0时,f(x)=-lnx,
f′(x)=-
=
(x>0),
当0<x<2e-1时,f′(x)>0,当x=2e-1时,f′(x)=0,当x>2e-1时,f′(x)<0,
则函数f(x)的单调递增区间是(0,2e-1),单调递减区间是(2e-1,+∞),
故f(x)的极大值为f(2e-1)=-1-ln(2e-1),无极小值;
(2)当x=1时,f(1)=m-(m-1+2e)=1-2e,g(1)=1,则f(1)<g(1),
当x∈(1,e]时,由f(x)>g(x),分离参数得,m>,
令h(x)=,则h′(x)=
,
由于x∈(1,e],则0<lnx≤1,即有(-2x2-2)lnx<0,
2x2-4ex-2=2(x-e)2-2-2e2<0,
则h′(x)<0,即有h(x)在(1,e]上递减,
即有h(x)min=h(e)=,
综上,要使当x∈[1,e]时,至少存在一个x0,使得f(x0)>g(x0)成立,
只需m>.
解析
解:(1)当m=0时,f(x)=-lnx,
f′(x)=-
=
(x>0),
当0<x<2e-1时,f′(x)>0,当x=2e-1时,f′(x)=0,当x>2e-1时,f′(x)<0,
则函数f(x)的单调递增区间是(0,2e-1),单调递减区间是(2e-1,+∞),
故f(x)的极大值为f(2e-1)=-1-ln(2e-1),无极小值;
(2)当x=1时,f(1)=m-(m-1+2e)=1-2e,g(1)=1,则f(1)<g(1),
当x∈(1,e]时,由f(x)>g(x),分离参数得,m>,
令h(x)=,则h′(x)=
,
由于x∈(1,e],则0<lnx≤1,即有(-2x2-2)lnx<0,
2x2-4ex-2=2(x-e)2-2-2e2<0,
则h′(x)<0,即有h(x)在(1,e]上递减,
即有h(x)min=h(e)=,
综上,要使当x∈[1,e]时,至少存在一个x0,使得f(x0)>g(x0)成立,
只需m>.
扫码查看完整答案与解析