- 函数的极值与导数的关系
- 共7619题
设函数f(x)=-x3+2ax2-a2x(x∈R),其中a∈R
(Ⅰ)当a=1时,求曲线y=f(x)在点(2,f(2))处的切线方程;
(Ⅱ)当a≠0时,求函数f(x)的极大值和极小值;
(Ⅲ)当a>3时,证明存在k∈[-1,0],使得不等式f(k-cosx)≥f(k2-cos2x)对任意的x∈R恒成立.
正确答案
(Ⅰ)解:当a=1时,f(x)=-x3+2x2-x,得f(2)=-2,
且f′(x)=-3x2+4x-1,f′(2)=-5,
所以,曲线y=-x3+2x2-x在点(2,-2)处的切线方程是y+2=-5(x-2),
整理得5x+y-8=0.
(Ⅱ)解:f(x)=-x3+2ax2-a2x,f′(x)=-3x2+4ax-a2=-(3x-a)(x-a),
令f′(x)=0,解得或x=a,
由于a≠0,以下分两种情况讨论:
(1)若a>0,当x变化时,f′(x)的正负如下表:
因此,函数f(x)在处取得极小值,且,
函数f(x)在x=a处取得极大值f(a),且f(a)=0;
(2)若a<0,当x变化时,f′(x)的正负如下表:
因此,函数f(x)在x=a处取得极小值f(a),且f(a)=0;
函数f(x)在处取得极大值,且;
(Ⅲ)证明:由a>3,得,当k∈[-1,0]时,k-cosx≤1,k2-cos2x≤1,
由(Ⅱ)知,f(x)在(-∞,1]上是减函数,要使f(k-cosx)≥f(k2-cos2x),x∈R,
只要k-cosx≤k2-cos2x(x∈R),即cos2x-cosx≤k2-k(x∈R)①,
设,则函数g(x)在R上的最大值为2,
要使①式恒成立,必须k2-k≥2,即k≥2或k≤-1,
所以,在区间[-1,0]上存在k=-1,使得f(k-cosx)≥f(k2-cos2x)对任意的x∈R恒成立.
解析
(Ⅰ)解:当a=1时,f(x)=-x3+2x2-x,得f(2)=-2,
且f′(x)=-3x2+4x-1,f′(2)=-5,
所以,曲线y=-x3+2x2-x在点(2,-2)处的切线方程是y+2=-5(x-2),
整理得5x+y-8=0.
(Ⅱ)解:f(x)=-x3+2ax2-a2x,f′(x)=-3x2+4ax-a2=-(3x-a)(x-a),
令f′(x)=0,解得或x=a,
由于a≠0,以下分两种情况讨论:
(1)若a>0,当x变化时,f′(x)的正负如下表:
因此,函数f(x)在处取得极小值,且,
函数f(x)在x=a处取得极大值f(a),且f(a)=0;
(2)若a<0,当x变化时,f′(x)的正负如下表:
因此,函数f(x)在x=a处取得极小值f(a),且f(a)=0;
函数f(x)在处取得极大值,且;
(Ⅲ)证明:由a>3,得,当k∈[-1,0]时,k-cosx≤1,k2-cos2x≤1,
由(Ⅱ)知,f(x)在(-∞,1]上是减函数,要使f(k-cosx)≥f(k2-cos2x),x∈R,
只要k-cosx≤k2-cos2x(x∈R),即cos2x-cosx≤k2-k(x∈R)①,
设,则函数g(x)在R上的最大值为2,
要使①式恒成立,必须k2-k≥2,即k≥2或k≤-1,
所以,在区间[-1,0]上存在k=-1,使得f(k-cosx)≥f(k2-cos2x)对任意的x∈R恒成立.
(2015春•济宁期末)已知函数f(x)=x(x+a)2在x=1处取得极小值,则实数a的值为______.
正确答案
-1
解析
解:求导函数可得f′(x)=3x2+4ax+a2,
∴f′(1)=3+4a+a2=0,解得a=-1,或a=-3,
当a=-1时,f′(x)=3x2-4x+1=(3x-1)(x-1),函数在x=1处取得极小值,符合题意;
当a=-3时,f′(x)=3x2-12x+9=3(x-1)(x-3),函数在x=-3处取不到极大值,不符合题意,
∴a=-1.
故答案为:-1.
已知函数.
(1)若是函数,y=F(x)的极值点,求实数a的值;
(2)若函数y=F(x)(x∈(0,3])的图象上任意一点处切线的斜率恒成立,求实数a的取值范围;
(3)若函数y=f(x)在[1,2]上有两个零点,求实数a的取值范围.
正确答案
解:,
(2分)
(1)且a>0,∴a=1(4分)
(2)对任意的x∈(0,3]恒成立(5分)
∴2a2≥-x2+2x对任意的x∈(0,3]恒成立,
∴2a2≥(-x2+2x)max,而当x=1时,-x2+2x=-(x-1)2+1取最大值为1,
∴2a2≥1,且a>0,∴(8分)
(3)因为函数在[1,2]上有两个零点,
所以方程a2=-x2+3x在x∈[1,2]上有两个不等实根(a>0)(10分)
又因为函数在x∈[1,2]内的值域为
(12分)
由函数图象可得:,a>0,所以:
,
即实数a的取值范围是(14分)
解析
解:,
(2分)
(1)且a>0,∴a=1(4分)
(2)对任意的x∈(0,3]恒成立(5分)
∴2a2≥-x2+2x对任意的x∈(0,3]恒成立,
∴2a2≥(-x2+2x)max,而当x=1时,-x2+2x=-(x-1)2+1取最大值为1,
∴2a2≥1,且a>0,∴(8分)
(3)因为函数在[1,2]上有两个零点,
所以方程a2=-x2+3x在x∈[1,2]上有两个不等实根(a>0)(10分)
又因为函数在x∈[1,2]内的值域为
(12分)
由函数图象可得:,a>0,所以:
,
即实数a的取值范围是(14分)
(2015秋•石嘴山校级期末)函数f(x)=x3-3x2+2x的极值点的个数是( )
正确答案
解析
解:由题知f(x)的导函数f‘(x)=3x2-6x+2,
当x∈时,f'(x)<0,当x∈
或(1,+∞)时,f'(x)>0,
则函数f(x)在上单调递减,函数f(x)在
,(1,+∞)上单调递增,
∴函数 f(x)=x3-3x2+2x有2个极值点.
故答案为:C.
(2015春•双鸭山校级月考)设函数y=ax2+bx+k(k>0)在x=0处取得极值,且曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线垂直于直线x+2y+1=0,则a+b的值为( )
正确答案
解析
解:∵f(x)=ax2+bx+k(k>0),
∴f′(x)=2ax+b,
又∵f(x)在x=0处取得极值,
∴f′(x)=b=0,解得b=0
∵曲线y=f(x)在(1,f(1))处的切线与直线x+2y+1=0相互垂直,
∴该切线斜率为2,即f′(1)=2,有2a=2,解得a=1,
∴a+b=1+0=1.
故选:D.
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