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题型:简答题
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简答题

已知函数f(x)=x3+ax2+bx+c,点P(1,f(1))在函数y=f(x)的图象上,过P点的切线方程为y=3x+1.

(1)若y=f(x)在x=-2时有极值,求f(x)的解析式;

(2)若函数y=f(x)在区间[-2,1]上单调递增,求实数b的取值范围;

(3)在(1)的条件下是否存在实数m,使得不等式f(x)≥m在区间[-2,1]上恒成立,若存在,试求出m的最大值,若不存在,试说明理由.

正确答案

解:(1)由于函数f(x)=x3+ax2+bx+c在点P(1,f(1))处的切线方程为y=3x+1,

所以f(1)=4,f′(1)=3,

又因为y=f(x)在x=-2时有极值,所以f′(-2)=0,

由于f′(x)=3x2+2ax+b

,解得a=2,b=-4,c=5

∴f(x)=x3+2x2-4x+5

(2)∵函数f(x)=x3+ax2+bx+c在点P(1,f(1))处的切线方程为y=3x+1,

∴f′(1)=3,∴2a=-b

∴f′(x)=3x2-bx+b

依题意欲使函数y=f(x)在区间[-2,1]上单调递增,只需f′(x)=3x2-bx+b≥0在区间[-2,1]上恒成立

即b≥在区间[-2,1]上恒成立

由于≤0,则b≥0时,函数y=f(x)在区间[-2,1]上单调递增;

(3)假设在(1)的条件下存在实数m,使得不等式f(x)≥m在区间[-2,1]上恒成立,

由(1)知,f(x)=x3+2x2-4x+5,则f′(x)=3x2+4x-4=(x+2)(3x-2),

令f′(x)<0,则-2<x<,则f(x)在区间[-2,]上递减,在(,1]上递增,

则[f(x)]min=f()=(3+2×(2-4×+5=

若使f(x)≥m在区间[-2,1]上恒成立,须使[f(x)]min≥m(x∈[-2,1]),

则m≤,则m的最大值为

解析

解:(1)由于函数f(x)=x3+ax2+bx+c在点P(1,f(1))处的切线方程为y=3x+1,

所以f(1)=4,f′(1)=3,

又因为y=f(x)在x=-2时有极值,所以f′(-2)=0,

由于f′(x)=3x2+2ax+b

,解得a=2,b=-4,c=5

∴f(x)=x3+2x2-4x+5

(2)∵函数f(x)=x3+ax2+bx+c在点P(1,f(1))处的切线方程为y=3x+1,

∴f′(1)=3,∴2a=-b

∴f′(x)=3x2-bx+b

依题意欲使函数y=f(x)在区间[-2,1]上单调递增,只需f′(x)=3x2-bx+b≥0在区间[-2,1]上恒成立

即b≥在区间[-2,1]上恒成立

由于≤0,则b≥0时,函数y=f(x)在区间[-2,1]上单调递增;

(3)假设在(1)的条件下存在实数m,使得不等式f(x)≥m在区间[-2,1]上恒成立,

由(1)知,f(x)=x3+2x2-4x+5,则f′(x)=3x2+4x-4=(x+2)(3x-2),

令f′(x)<0,则-2<x<,则f(x)在区间[-2,]上递减,在(,1]上递增,

则[f(x)]min=f()=(3+2×(2-4×+5=

若使f(x)≥m在区间[-2,1]上恒成立,须使[f(x)]min≥m(x∈[-2,1]),

则m≤,则m的最大值为

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题型:简答题
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简答题

已知函数f(x)=x3+x2+ax+b,g(x)=x3+x2+1nx+b(a,b为常数).

(1)若g(x)在x=l处的切线方程为y=kx-5(k为常数),求b的值;

(2)设函数f(x)的导函数为f′(x),若存在唯一的实数x0,使得f(x0)=x0与f′(x0)=0同时成立,求实数b的取值范围;

(3)令F(x)=f(x)-g(x),若函数F(x)存在极值,且所有极值之和大于5+1n2,求a的取值范围.

正确答案

解:(1)∵

所以直线y=kx-5的k=11,

当x=1时,y=6,将(1,6)代入,得.   …(4分)

(2)

由题意知消去a,

有唯一解.

,则h‘(x)=6x2+5x+1=(2x+1)(3x+1),…(6分)

所以h(x)在区间上是增函数,在上是减函数,

故实数b的取值范围是. …(9分)

(3)∵F(x)=ax-x2-lnx,∴

因为F(x)存在极值,所以

在(0,+∞)上有根即方程2x2-ax+1=0在(0,+∞)上有根.    …(10分)

记方程2x2-ax+1=0的两根为x1,x2由韦达定理

所以方程的根必为两不等正根.     …(12分)

=

所以a2>16满足方程2x2-ax+1=0判别式大于零

故所求取值范围为(4,+∞)…(14分)

解析

解:(1)∵

所以直线y=kx-5的k=11,

当x=1时,y=6,将(1,6)代入,得.   …(4分)

(2)

由题意知消去a,

有唯一解.

,则h‘(x)=6x2+5x+1=(2x+1)(3x+1),…(6分)

所以h(x)在区间上是增函数,在上是减函数,

故实数b的取值范围是. …(9分)

(3)∵F(x)=ax-x2-lnx,∴

因为F(x)存在极值,所以

在(0,+∞)上有根即方程2x2-ax+1=0在(0,+∞)上有根.    …(10分)

记方程2x2-ax+1=0的两根为x1,x2由韦达定理

所以方程的根必为两不等正根.     …(12分)

=

所以a2>16满足方程2x2-ax+1=0判别式大于零

故所求取值范围为(4,+∞)…(14分)

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简答题

已知函数f(x)=(x-1)ex,g(x)=lnx,其中e是自然对数的底数.

(1)求函数f(x)的极值;

(2)求函数h(x)=f(x)+e|g(x)-a|(a为常数)的单调区间.

正确答案

解:(1)∵f(x)=(x-1)ex

∴f′(x)=ex+(x-1)ex=xex

令f′(x)>0,解得:x>0,令f′(x)<0,解得:x<0,

∴f(x)在(-∞,0)递减,在(0,+∞)递增;

(2)∵函数h(x)=f(x)+e|g(x)-a|=(x-)ex+e|lnx-a|(a为常数),

∴函数h(x)=,…(9分)

①当x≥ea时,h′(x)=xex+>0恒成立,

则函数h(x)在[ea,+∞)上为单调递增函数,…(10分)

②当0<x<ea时,h′(x)=xex-

又∵[h′(x)]′=(xex-)′=(x+1)ex+>0恒成立,

∴函数h′(x)=xex-在(0,ea)上为单调递增函数,

又∵h′(1)=0,

∴函数h′(x)在(0,1)上恒小于0,在(1,ea)上恒大于0…(12分),

10、当a≤0时,ea≤1,则此时h′(x)在(0,ea)上恒小于0

即函数r(x)在(0,ea)上为单调递减函数,…(13分),

20、当a>0时,ea>1,则此时h′(x)在(0,1)上恒小于0,在(1,ea)上恒大于0,

即函数r(x)在(0,1)上为单调递减函数,在(1,ea)上为单调递增函数,…(15分)

综上可知:当a≤0时,函数r(x)递减区间为(0,ea),递增区间为[ea,+∞),

当a>0时,函数r(x)递减区间为(0,1),递增区间为[1,+∞),…(16分)

解析

解:(1)∵f(x)=(x-1)ex

∴f′(x)=ex+(x-1)ex=xex

令f′(x)>0,解得:x>0,令f′(x)<0,解得:x<0,

∴f(x)在(-∞,0)递减,在(0,+∞)递增;

(2)∵函数h(x)=f(x)+e|g(x)-a|=(x-)ex+e|lnx-a|(a为常数),

∴函数h(x)=,…(9分)

①当x≥ea时,h′(x)=xex+>0恒成立,

则函数h(x)在[ea,+∞)上为单调递增函数,…(10分)

②当0<x<ea时,h′(x)=xex-

又∵[h′(x)]′=(xex-)′=(x+1)ex+>0恒成立,

∴函数h′(x)=xex-在(0,ea)上为单调递增函数,

又∵h′(1)=0,

∴函数h′(x)在(0,1)上恒小于0,在(1,ea)上恒大于0…(12分),

10、当a≤0时,ea≤1,则此时h′(x)在(0,ea)上恒小于0

即函数r(x)在(0,ea)上为单调递减函数,…(13分),

20、当a>0时,ea>1,则此时h′(x)在(0,1)上恒小于0,在(1,ea)上恒大于0,

即函数r(x)在(0,1)上为单调递减函数,在(1,ea)上为单调递增函数,…(15分)

综上可知:当a≤0时,函数r(x)递减区间为(0,ea),递增区间为[ea,+∞),

当a>0时,函数r(x)递减区间为(0,1),递增区间为[1,+∞),…(16分)

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简答题

已知函数f(x)=(x-a)2(x-b)(a,b∈R,a<b).

(Ⅰ)当a=1,b=2时,求曲线y=f(x)在点(2,f(x))处的切线方程;

(Ⅱ)设x1,x2是f(x)的两个极值点,x3是f(x)的一个零点,且x3≠x1,x3≠x2

证明:存在实数x4,使得x1,x2,x3,x4按某种顺序排列后的等差数列,并求x4

正确答案

(Ⅰ)解:当a=1,b=2时,

因为f′(x)=(x-1)(3x-5)

故f′(2)=1

f(2)=0,

所以f(x)在点(2,0)处的切线方程为y=x-2;

(Ⅱ)证明:因为f′(x)=3(x-a)(x-),

由于a<b.

故a<

所以f(x)的两个极值点为x=a,x=.不妨设x1=a,x2=

因为x3≠x1,x3≠x2

且x3是f(x)的零点,故x3=b.

又因为-a=2(b-),

x4=(a+)=

所以a,,b依次成等差数列,

所以存在实数x4满足题意,且x4=

解析

(Ⅰ)解:当a=1,b=2时,

因为f′(x)=(x-1)(3x-5)

故f′(2)=1

f(2)=0,

所以f(x)在点(2,0)处的切线方程为y=x-2;

(Ⅱ)证明:因为f′(x)=3(x-a)(x-),

由于a<b.

故a<

所以f(x)的两个极值点为x=a,x=.不妨设x1=a,x2=

因为x3≠x1,x3≠x2

且x3是f(x)的零点,故x3=b.

又因为-a=2(b-),

x4=(a+)=

所以a,,b依次成等差数列,

所以存在实数x4满足题意,且x4=

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简答题

设函数f(x)=-x+alnx(a∈R)(e=2.71828…是一个无理数).

(1)若函数f(x)在定义域上不单调,求a的取值范围;

(2)设函数f(x)的两个极值点分别为x1和x2,记过点A(x1,f(x1)),B(x2,f(x2))的直线斜率为k,若k≤•a-2恒成立,求a的取值集合.

正确答案

解:(1)∵f(x)的定义域为(0,+∞),f′(x)=--1+=-

令g(x)=x2-ax+1,其判别式△=a2-4.

①当-2≤a≤2时,△≤0,f′(x)≤0,

故f(x)在(0,+∞)上单调递减,不合题意.

②当a<-2时,△>0,g(x)=0的两根都小于零,

故在(0,+∞)上,f′(x)<0,故f(x)在(0,+∞)上单调递减,不合题意.

③当a>2时,△>0,设g(x)=0的两个根x1,x2都大于零,

令x1=,x2=,x1x2=1,

当0<x<x1时,f′(x)<0,当x1<x<x2时,f′(x)>0,当x>x2时,f′(x)<0,

故f(x)分别在(0,x1),(x2,+∞)上单调递减,在(x1,x2)上单调递增,

综上所述,a的取值范围是(2,+∞).

(2)依题意及(1)知,a=x1+x2=x2+>2,

∵f(x1)-f(x2)=-x1+alnx1-(-x2+alnx2

=+(x2-x1)+a(lnx1-lnx2),

∴k==--1+a•=-2+a•

若k≤•a-2,

则-2+a••a-2,

不妨设x1<x2,则x1-x2(lnx1-lnx2).又x1=

-x2(-2lnx2),

-x2+lnx2≤0(x2>1)①恒成立.

记F(x)=-x+•lnx(x>1),F′(x)=--1+

记x1′=[-],x2′═[+],

由(1)③知F(x)在(1,x2′)上单调递增,在(x2′,+∞)上单调递减,

且易知0<x1′<1<x2′<e.又F(1)=0,F(e)=0,

所以,当x∈(1,e)时,F(x)>0;当x∈[e,+∞)时,F(x)≤0.

故由①式可得,x2≥e,代入方程g(x2)=x22-ax2+1=0,

得a=x2+≥e+(∵a=x2+在x2∈[e,+∞)上递增).

又a>2,所以a的取值集合是{a|a≥e+}.

解析

解:(1)∵f(x)的定义域为(0,+∞),f′(x)=--1+=-

令g(x)=x2-ax+1,其判别式△=a2-4.

①当-2≤a≤2时,△≤0,f′(x)≤0,

故f(x)在(0,+∞)上单调递减,不合题意.

②当a<-2时,△>0,g(x)=0的两根都小于零,

故在(0,+∞)上,f′(x)<0,故f(x)在(0,+∞)上单调递减,不合题意.

③当a>2时,△>0,设g(x)=0的两个根x1,x2都大于零,

令x1=,x2=,x1x2=1,

当0<x<x1时,f′(x)<0,当x1<x<x2时,f′(x)>0,当x>x2时,f′(x)<0,

故f(x)分别在(0,x1),(x2,+∞)上单调递减,在(x1,x2)上单调递增,

综上所述,a的取值范围是(2,+∞).

(2)依题意及(1)知,a=x1+x2=x2+>2,

∵f(x1)-f(x2)=-x1+alnx1-(-x2+alnx2

=+(x2-x1)+a(lnx1-lnx2),

∴k==--1+a•=-2+a•

若k≤•a-2,

则-2+a••a-2,

不妨设x1<x2,则x1-x2(lnx1-lnx2).又x1=

-x2(-2lnx2),

-x2+lnx2≤0(x2>1)①恒成立.

记F(x)=-x+•lnx(x>1),F′(x)=--1+

记x1′=[-],x2′═[+],

由(1)③知F(x)在(1,x2′)上单调递增,在(x2′,+∞)上单调递减,

且易知0<x1′<1<x2′<e.又F(1)=0,F(e)=0,

所以,当x∈(1,e)时,F(x)>0;当x∈[e,+∞)时,F(x)≤0.

故由①式可得,x2≥e,代入方程g(x2)=x22-ax2+1=0,

得a=x2+≥e+(∵a=x2+在x2∈[e,+∞)上递增).

又a>2,所以a的取值集合是{a|a≥e+}.

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