- 函数的极值与导数的关系
- 共7619题
设函数,其中a为实数.
(Ⅰ)已知函数f(x)在x=1处取得极值,求a的值;
(Ⅱ)已知不等式f′(x)>2x2-x-a+1对x∈[0,1]都成立,求实数a的取值范围.
正确答案
解:(Ⅰ)f′(x)=ax2-3x+(a+1),
由于函数f(x)在x=1时取得极值,
所以f′(1)=0,即a-3+a+1=0,
∴a=1.
(Ⅱ)由题设知:ax2-3x+(a+1)>x2-x-a+1,对任意x∈[0,1]都成立,
即(a-1)x2-2x+2a>0对任意x∈[0,1]都成立,
令g(x)=(a-1)x2-2x+2a,
①当a=1时,由g(x)>0解得x<1,显然x=1时不成立,故a≠1;
②当a-1<0,即a<1时,g(x)=(a-1)x2-2x+2a开口向下,g(x)的对称轴为x=-=
<0,
∴g(x)=(a-1)x2-2x+2a在[0,1]上单调递减,
∴g(x)>0⇔g(1)=(a-1)-2+2a>0,解得a>1,与a<1矛盾,故a<1不符合题意;
③当a-1>0,即a>1时,g(x)=(a-1)x2-2x+2a开口向上,g(x)的对称轴为x=-=
>0,
若0<≤1,即a≥2时,g(x)min=g(
)=2a-
>0⇒a>
或a<
,
∴a≥2;
若>1,即
>0⇒1<a<2时,g(x)=(a-1)x2-2x+2a开口向上,
∴g(x)>0⇔g(1)=(a-1)-2+2a>0,解得a>1,又1<a<2,
∴1<a<2.
综上所述,a>1.
解析
解:(Ⅰ)f′(x)=ax2-3x+(a+1),
由于函数f(x)在x=1时取得极值,
所以f′(1)=0,即a-3+a+1=0,
∴a=1.
(Ⅱ)由题设知:ax2-3x+(a+1)>x2-x-a+1,对任意x∈[0,1]都成立,
即(a-1)x2-2x+2a>0对任意x∈[0,1]都成立,
令g(x)=(a-1)x2-2x+2a,
①当a=1时,由g(x)>0解得x<1,显然x=1时不成立,故a≠1;
②当a-1<0,即a<1时,g(x)=(a-1)x2-2x+2a开口向下,g(x)的对称轴为x=-=
<0,
∴g(x)=(a-1)x2-2x+2a在[0,1]上单调递减,
∴g(x)>0⇔g(1)=(a-1)-2+2a>0,解得a>1,与a<1矛盾,故a<1不符合题意;
③当a-1>0,即a>1时,g(x)=(a-1)x2-2x+2a开口向上,g(x)的对称轴为x=-=
>0,
若0<≤1,即a≥2时,g(x)min=g(
)=2a-
>0⇒a>
或a<
,
∴a≥2;
若>1,即
>0⇒1<a<2时,g(x)=(a-1)x2-2x+2a开口向上,
∴g(x)>0⇔g(1)=(a-1)-2+2a>0,解得a>1,又1<a<2,
∴1<a<2.
综上所述,a>1.
在R上定义运算⊗:p⊗q=-(p-c)(q-b)+4bc,记f1(x)=x2-2c,f2(x)=x-2b,x∈R.令f(x)=f1(x)⊗f2(x).
(1)若f(x)在x=1处取得极值-,求实数b,c的值;
(2)已知f′(x)为f(x)的导函数,若存在实数x,使得f′(x)≥c-lnx,求实数b的取值范围.
正确答案
解:由定义可知,由于f1(x)=x2-2c,f2(x)=x-2b,x∈R.
令f(x)=f1(x)⊗f2(x),则f(x)=-x3+bx2+cx+bc,
f′(x)=-x2+2bx+c,
(1)由题意得,f(1)=-+b+c+bc=-
且f′(1)=-1+2b+c=0,
解得,b=1,c=-1或b=-1,c=3.
当b=1,c=-1时,f′(x)=-x2+2x-1≤0,函数f(x)单调递减,无极值,不合题意.
故b=-1,c=3.
(2)若存在x>0,使得f′(x)≥c-lnx,即2b≥x-,在(0,+∞)有解,
令g(x)=x-,g′(x)=1-
=
,
令h(x)=x2+lnx-1,h′(x)=2x+>0,则h(x)在(0,+∞)单调递增,
又h(1)=0,g′(1)=0,
g′(x)<0有0<x<1;g′(x)>0有x>1.
故x=1为g(x)的极小值,也为最小值且为1.
∴2b≥1,即b≥.
解析
解:由定义可知,由于f1(x)=x2-2c,f2(x)=x-2b,x∈R.
令f(x)=f1(x)⊗f2(x),则f(x)=-x3+bx2+cx+bc,
f′(x)=-x2+2bx+c,
(1)由题意得,f(1)=-+b+c+bc=-
且f′(1)=-1+2b+c=0,
解得,b=1,c=-1或b=-1,c=3.
当b=1,c=-1时,f′(x)=-x2+2x-1≤0,函数f(x)单调递减,无极值,不合题意.
故b=-1,c=3.
(2)若存在x>0,使得f′(x)≥c-lnx,即2b≥x-,在(0,+∞)有解,
令g(x)=x-,g′(x)=1-
=
,
令h(x)=x2+lnx-1,h′(x)=2x+>0,则h(x)在(0,+∞)单调递增,
又h(1)=0,g′(1)=0,
g′(x)<0有0<x<1;g′(x)>0有x>1.
故x=1为g(x)的极小值,也为最小值且为1.
∴2b≥1,即b≥.
设函数f(x)=.
(I)求函数f(x)的定义域;
(Ⅱ)求函数f(x)的极值点的横坐标;
(Ⅲ)若x∈[-1,1]时,f(x)单调递增,求实数a的取值范围.
正确答案
解:(Ⅰ)记g(x)=x2+ax-a(-4<a<0),
∴△=a2+4a=a(a+4)<0,
∴g(x)的图象开口向上,且与x轴没交点,即x∈R时,g(x)>0,
∴f(x)的定义域为(-∞,+∞)…4′
(Ⅱ)f′(x)==
…6′
由f′(x)=0得:x2-(2-a)x-2a=0,解得x=2或x=-a
∴函数f(x)的极值点的横坐标为2或-a…8′
(Ⅲ)∵x∈[-1,1]时,f(x)单调递增,
∴x∈[-1,1]时,f′(x)≥0,即x2-(2-a)x-2a≥0…10′
设g(x)=x2-(2-a)x-2a,
则x∈[-1,1]时,g(x)的最小值g(x)min≥0即可…11′
而g(x)的图象开口向上,对称轴为:x=,
∵-4<a<0,
∴1<<3,
∴g(x)在x∈[-1,1]时是减函数,…12′
∴g(x)min=g(1)=1-(2-a)-2a=-a-1≥0,
∴a≤-1.
∴实数a的取值范围是(-4,-1].
解析
解:(Ⅰ)记g(x)=x2+ax-a(-4<a<0),
∴△=a2+4a=a(a+4)<0,
∴g(x)的图象开口向上,且与x轴没交点,即x∈R时,g(x)>0,
∴f(x)的定义域为(-∞,+∞)…4′
(Ⅱ)f′(x)==
…6′
由f′(x)=0得:x2-(2-a)x-2a=0,解得x=2或x=-a
∴函数f(x)的极值点的横坐标为2或-a…8′
(Ⅲ)∵x∈[-1,1]时,f(x)单调递增,
∴x∈[-1,1]时,f′(x)≥0,即x2-(2-a)x-2a≥0…10′
设g(x)=x2-(2-a)x-2a,
则x∈[-1,1]时,g(x)的最小值g(x)min≥0即可…11′
而g(x)的图象开口向上,对称轴为:x=,
∵-4<a<0,
∴1<<3,
∴g(x)在x∈[-1,1]时是减函数,…12′
∴g(x)min=g(1)=1-(2-a)-2a=-a-1≥0,
∴a≤-1.
∴实数a的取值范围是(-4,-1].
已知P(x,y)为函数y=1+lnx图象上一点,O为坐标原点,记直线OP的斜率k=f(x).
(Ⅰ)若函数f(x)在区间(m,m+)(m>0)上存在极值,求实数m的取值范围;
(Ⅱ)设g(x)=[xf(x)-1],若对任意x∈(0,1)恒有g(x)<-2,求实数a的取值范围.
正确答案
解:(Ⅰ)由题意k=,x>0
所以f′(x)=- …(2分)
当0<x<1时,f′(x)>0,当x>1时,f′(x)<0,
则f(x)在(0,1)上单增,在(1,+∞)上单减,
所以函数f(x)在x=1处取得极大值.
因为函数f(x)在区间(m,m+)(m>0)上存在极值,
所以,得
即实数m的取值范围是(,1). …(4分)
(Ⅱ)由题可知,a>0,因为x∈(0,1),所以<0.
当a<0时,g(x)>0,不合题意.
当a>0时,由g(x)<-2,可得lnx+<0.…(6分)
设h(x)=lnx+,则h′(x)=
设t(x)=x2+(2-4a)x+1,△=16a(a-1).…(8分)
(1)若0<a≤1,则△≤0,h′(x)>0,所以h(x)在(0,1)内单调递增,
又h(1)=0,所以h(x)<h(1)=0.
所以0<a≤1符合条件.…(10分)
(2)若a>1,则△>0,t(0)=1>0,t(1)=4(1-a)<0,
所以存在x0∈(0,1),使得t(x0)=0,h(x)在(x0,1)内单调递减,
又h(1)=0,所以当x∈(x0,1)时,h(x)>0,不合要求.
综合(1)(2)可得0<a≤1.…(12分)
解析
解:(Ⅰ)由题意k=,x>0
所以f′(x)=- …(2分)
当0<x<1时,f′(x)>0,当x>1时,f′(x)<0,
则f(x)在(0,1)上单增,在(1,+∞)上单减,
所以函数f(x)在x=1处取得极大值.
因为函数f(x)在区间(m,m+)(m>0)上存在极值,
所以,得
即实数m的取值范围是(,1). …(4分)
(Ⅱ)由题可知,a>0,因为x∈(0,1),所以<0.
当a<0时,g(x)>0,不合题意.
当a>0时,由g(x)<-2,可得lnx+<0.…(6分)
设h(x)=lnx+,则h′(x)=
设t(x)=x2+(2-4a)x+1,△=16a(a-1).…(8分)
(1)若0<a≤1,则△≤0,h′(x)>0,所以h(x)在(0,1)内单调递增,
又h(1)=0,所以h(x)<h(1)=0.
所以0<a≤1符合条件.…(10分)
(2)若a>1,则△>0,t(0)=1>0,t(1)=4(1-a)<0,
所以存在x0∈(0,1),使得t(x0)=0,h(x)在(x0,1)内单调递减,
又h(1)=0,所以当x∈(x0,1)时,h(x)>0,不合要求.
综合(1)(2)可得0<a≤1.…(12分)
已知n∈N*,设函数fn(x)=1-x+-
+…-
,x∈R.
(1)求函数g(x)=x2•f1(x),x∈[0,2]的最值.(其中f1(x)=1-x);
(2)求函数y=f2(x)-kx(k∈R)的单调区间.
正确答案
解:(1)g(x)=x2(1-x),
∴g′(x)=2x-3x2,
令g(x)=0,可得:x=0,x=,
∴函数g(x)在[0,]递增,在(
,2]递减,
又g(0)=0,g()=
,g(2)=-4,
∴g(x)max=g()=
g(x)min=g(2)=-4;
(2)∵y=f2(x)-kx=1-x+-
-kx,
∴y′=-1+x-x2-k=-(x2-x+k+1),
方程x2-x+k+1=0的判别式△=-3-4k,
当k≥-时,△≤0,y′=-(x2-x+k+10≤0,
故函数y=f2(x)-kx在R上单调递减,
当k<-时,方程x2-x+k+1=0的两个根为:
x1=,x2=
,
则x∈(-∞,x1)时,y′<0,x∈(x1,x2)时,y′>0,x∈(x2,+∞)时,y′<0,
故函数y=f2(x)-kx(k∈R)的单调递减区间为(-∞,)和(
,+∞),
单调递增区间为(,
).
解析
解:(1)g(x)=x2(1-x),
∴g′(x)=2x-3x2,
令g(x)=0,可得:x=0,x=,
∴函数g(x)在[0,]递增,在(
,2]递减,
又g(0)=0,g()=
,g(2)=-4,
∴g(x)max=g()=
g(x)min=g(2)=-4;
(2)∵y=f2(x)-kx=1-x+-
-kx,
∴y′=-1+x-x2-k=-(x2-x+k+1),
方程x2-x+k+1=0的判别式△=-3-4k,
当k≥-时,△≤0,y′=-(x2-x+k+10≤0,
故函数y=f2(x)-kx在R上单调递减,
当k<-时,方程x2-x+k+1=0的两个根为:
x1=,x2=
,
则x∈(-∞,x1)时,y′<0,x∈(x1,x2)时,y′>0,x∈(x2,+∞)时,y′<0,
故函数y=f2(x)-kx(k∈R)的单调递减区间为(-∞,)和(
,+∞),
单调递增区间为(,
).
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