- 函数的极值与导数的关系
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设a∈R,若函数y=eax+3x,x∈R有大于零的极值点,则( )
正确答案
解析
解:设f(x)=eax+3x,则f′(x)=3+aeax.
若函数在x∈R上有大于零的极值点.
即f′(x)=3+aeax=0有正根.
当有f′(x)=3+aeax=0成立时,显然有a<0,
此时x=ln(-
).
由x>0,得参数a的范围为a<-3.
故选B.
已知直线y=a与曲线y=x3-3x+1有三个交点,则a的取值范围是( )
正确答案
解析
解:直线y=a与曲线y=x3-3x+1有三个交点即函数f(x)=x3-3x+1-a有三个不同的零点
∵f′(x)=3x2-3=3(x+1)(x-1)
∴函数f(x)在(-∞,-1)上为增函数,在(-1,1)上为减函数,在(1,+∞)上为增函数
∴x=-1时,函数取极大值f(-1)=3-a,x=1时,函数取极小值f(1)=-1-a
要使函数f(x)=x3-3x+1-a有三个不同的零点
只需即
∴-1<a<3
故选 D
已知函数f(x)=ex(x3+mx2-2x+2).
(Ⅰ)假设m=-2,求f(x)的极大值与极小值;
(Ⅱ)是否存在实数m,使f(x)在[-2,-1]上单调递增?如果存在,求m的取值范围;如果不存在,请说明理由.
正确答案
解:(Ⅰ)f(x)=ex(x3-2x2-2x+2);
∴f′(x)=xex(x-2)(x+3);
∴x∈(-∞,-3)时,f′(x)<0;x∈(-3,0)时,f′(x)>0,∴x=-3时,f(x)取到极小值f(-3)=-37e-3;
x∈(0,2)时,f′(x)<0,∴x=0时,f(x)取到极大值f(0)=2;
x∈(2,+∞)时,f′(x)>0,∴x=2时,f(x)取到极小值f(2)=-2e2.
(Ⅱ)f′(x)=xex[x2+(m+3)x+2m-2];
∴要使f(x)在[-2,-1]上单调递增,则:f′(x)≥0,∵xex<0;
只要x2+(m+3)x+2m-2≤0;
∴;
解得m≤4,∴m的取值范围是(-∞,4].
解析
解:(Ⅰ)f(x)=ex(x3-2x2-2x+2);
∴f′(x)=xex(x-2)(x+3);
∴x∈(-∞,-3)时,f′(x)<0;x∈(-3,0)时,f′(x)>0,∴x=-3时,f(x)取到极小值f(-3)=-37e-3;
x∈(0,2)时,f′(x)<0,∴x=0时,f(x)取到极大值f(0)=2;
x∈(2,+∞)时,f′(x)>0,∴x=2时,f(x)取到极小值f(2)=-2e2.
(Ⅱ)f′(x)=xex[x2+(m+3)x+2m-2];
∴要使f(x)在[-2,-1]上单调递增,则:f′(x)≥0,∵xex<0;
只要x2+(m+3)x+2m-2≤0;
∴;
解得m≤4,∴m的取值范围是(-∞,4].
已知函数.
(1)若x=2是函数f(x)的极值点,求实数a的值.
(2)若函数f(x)在[2,+∞)上是增函数,求实数a的取值范围;
(3)若函数f(x)在[1,e]上的最小值为3,求实数a的值.
正确答案
解:(1)由,所以
.
定义域为(0,+∞),
由f′(x)=0,得x-2a=0,即x=2a.
所以,当x∈(0,2a)时,f′(x)<0,f(x)为减函数;
当x∈(2a,+∞)时,f′(x)>0,f(x)为增函数,
所以在(0,+∞)上f(x)有极小值点x=2a,由已知x=2是函数f(x)的极值点,
所以2a=2,则a=1;
(2)由,所以
.
若函数f(x)在[2,+∞)上是增函数,则在[2,+∞)恒成立,
即x-2a≥0在[2,+∞)恒成立,也就是在[2,+∞)恒成立,
所以a≤1.
所以使函数f(x)在[2,+∞)上是增函数的实数a的取值范围是(-∞,1];
(3)由(2)知,以,
若a≤0,则f′(x)>0,f(x)在(0,+∞)上为增函数,
f(x)在[1,e]上的最小值为f(1)=2a=3,,不合题意;
若a>0,由f′(x)=0,得x=2a.
当x∈(0,2a)时,f′(x)<0,f(x)为减函数,
当x∈(2a,+∞)时,f′(x)>0,f(x)为增函数,
所以当2a≤1,即时,f(x)在[1,e]上为增函数,
最小值为f(1)=2a=3,,不合题意;
当2a≥e,即a≥时,f(x)在[1,e]上为减函数,
最小值为f(e)=1+=3,a=e,符合题意;
当1<2a<e,即时,f(x)在[1,e]上的最小值为f(2a)=ln2a+1=3,a=
不合题意.
综上,使函数f(x)在[1,e]上的最小值为3的实数a的值为e.
解析
解:(1)由,所以
.
定义域为(0,+∞),
由f′(x)=0,得x-2a=0,即x=2a.
所以,当x∈(0,2a)时,f′(x)<0,f(x)为减函数;
当x∈(2a,+∞)时,f′(x)>0,f(x)为增函数,
所以在(0,+∞)上f(x)有极小值点x=2a,由已知x=2是函数f(x)的极值点,
所以2a=2,则a=1;
(2)由,所以
.
若函数f(x)在[2,+∞)上是增函数,则在[2,+∞)恒成立,
即x-2a≥0在[2,+∞)恒成立,也就是在[2,+∞)恒成立,
所以a≤1.
所以使函数f(x)在[2,+∞)上是增函数的实数a的取值范围是(-∞,1];
(3)由(2)知,以,
若a≤0,则f′(x)>0,f(x)在(0,+∞)上为增函数,
f(x)在[1,e]上的最小值为f(1)=2a=3,,不合题意;
若a>0,由f′(x)=0,得x=2a.
当x∈(0,2a)时,f′(x)<0,f(x)为减函数,
当x∈(2a,+∞)时,f′(x)>0,f(x)为增函数,
所以当2a≤1,即时,f(x)在[1,e]上为增函数,
最小值为f(1)=2a=3,,不合题意;
当2a≥e,即a≥时,f(x)在[1,e]上为减函数,
最小值为f(e)=1+=3,a=e,符合题意;
当1<2a<e,即时,f(x)在[1,e]上的最小值为f(2a)=ln2a+1=3,a=
不合题意.
综上,使函数f(x)在[1,e]上的最小值为3的实数a的值为e.
已知函数f(x)=xlnx-x2(a∈R).
(1)若a=2,求曲线y=f(x)在点[1,f(1)]处的切线方程;
(2)若函数g(x)=f(x)-x有两个极值点x1、x2,求证:+
>2ae.
正确答案
解:(1)当a=2时,f(x)=xlnx-x2,f′(x)=lnx+1-2x,
∴f(1)=-1,f′(1)=-1,
曲线y=f(x)在(1,f(1))处的切线方程为y=-x;
(2)g′(x)=f(x)′-1=lnx-ax,函数g(x)=f(x)-x有两个极值点x1、x2,
即g′(x)=lnx-ax=0有两个不同的实根,
当a≤0时,g′(x)单调递增,g′(x)=0不可能有两个不同的实根;
当a>0时,设h(x)=lnx-ax,,
若时,h′(x)>0,h(x)单调递增,
若时,h′(x)<0,h(x)单调递减,
∴>0,∴0
.
不妨设x2>x1>0,∵,∴lnx1-ax1=0,lnx2-ax2=0,lnx1-lnx2=a(x1-x2),
先证,即证
,
即证
令,即证
设φ(t)=,则φ′(t)=
=
函数φ(t)在(1,+∞)上单调递减,∴φ(t)<φ(1)=0,∴证:+
>2,
又∵ae<1,∴+
>2ae.
解析
解:(1)当a=2时,f(x)=xlnx-x2,f′(x)=lnx+1-2x,
∴f(1)=-1,f′(1)=-1,
曲线y=f(x)在(1,f(1))处的切线方程为y=-x;
(2)g′(x)=f(x)′-1=lnx-ax,函数g(x)=f(x)-x有两个极值点x1、x2,
即g′(x)=lnx-ax=0有两个不同的实根,
当a≤0时,g′(x)单调递增,g′(x)=0不可能有两个不同的实根;
当a>0时,设h(x)=lnx-ax,,
若时,h′(x)>0,h(x)单调递增,
若时,h′(x)<0,h(x)单调递减,
∴>0,∴0
.
不妨设x2>x1>0,∵,∴lnx1-ax1=0,lnx2-ax2=0,lnx1-lnx2=a(x1-x2),
先证,即证
,
即证
令,即证
设φ(t)=,则φ′(t)=
=
函数φ(t)在(1,+∞)上单调递减,∴φ(t)<φ(1)=0,∴证:+
>2,
又∵ae<1,∴+
>2ae.
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