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题型:简答题
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简答题

设函数f(x)=-x2+(a+1)x-lnx(a∈R).

(1)当a=0时,求函数f(x)的极值;

(2)当a>0时,讨论函数f(x)的单调性;

(3)若对任意a∈(2,3)及任意x1,x2∈[1,2],恒有m+ln2>|f(x1)-f(x2)|成立,求实数m的取值范围.

正确答案

解:(1)由题意得,定义域为(0,+∞),

当a=0时,f (x)=x-lnx,

∴f′(x)=1-=

由f′(x)>0⇒x>1; f′(x)<0⇒0<x<1,

∴函数f (x)在区间(0,1)上递减,在(1,+∞)上递增.

∴x=1时f (x)有极小值为f (1)=1-ln1=1.

(2)a>0时,

f′(x)=-ax+a+1-

=

=

当f′(x)=0时,x=1和x=

①当a=1时,f′(x)=-≤0恒成立,

此时f (x)在(0,+∞)上递减;

②当>1即0<a<1时,

f′(x)>0⇒1<x<;f′(x)<0⇒0<x<1或x>

∴f (x)在(1,)上递增,在(0,1)和(,+∞)上递减;

③当<1即a>1时,f′(x)>0⇒<x<1;f′(x)<0⇒0<x<或x>1;

∴f (x)在(,1)上递增,在(0,)和(1,+∞)上递减.

(3)由(2)知当a∈(2,3)时,f (x)在区间[1,2]上单调递减,

所以|f(x1)-f(x2)|max=f (1)-f (2)=-1+ln2,

要使对任意x1,x2∈[1,2],

恒有m+ln2>|f (x1)-f (x2)|成立

则有m+ln2>|f(x1)-f(x2)|max,

m+ln2>-1+ln2对任意a∈(2,3)成立,

亦即m>对任意a∈(2,3)成立,

令g(a)=

则g′(a)=>0对a∈(2,3)恒成立,

所以g(a)在a∈(2,3)上单调递增,

∴g(a)<g(3)=

故m的取值范围为 m≥

解析

解:(1)由题意得,定义域为(0,+∞),

当a=0时,f (x)=x-lnx,

∴f′(x)=1-=

由f′(x)>0⇒x>1; f′(x)<0⇒0<x<1,

∴函数f (x)在区间(0,1)上递减,在(1,+∞)上递增.

∴x=1时f (x)有极小值为f (1)=1-ln1=1.

(2)a>0时,

f′(x)=-ax+a+1-

=

=

当f′(x)=0时,x=1和x=

①当a=1时,f′(x)=-≤0恒成立,

此时f (x)在(0,+∞)上递减;

②当>1即0<a<1时,

f′(x)>0⇒1<x<;f′(x)<0⇒0<x<1或x>

∴f (x)在(1,)上递增,在(0,1)和(,+∞)上递减;

③当<1即a>1时,f′(x)>0⇒<x<1;f′(x)<0⇒0<x<或x>1;

∴f (x)在(,1)上递增,在(0,)和(1,+∞)上递减.

(3)由(2)知当a∈(2,3)时,f (x)在区间[1,2]上单调递减,

所以|f(x1)-f(x2)|max=f (1)-f (2)=-1+ln2,

要使对任意x1,x2∈[1,2],

恒有m+ln2>|f (x1)-f (x2)|成立

则有m+ln2>|f(x1)-f(x2)|max,

m+ln2>-1+ln2对任意a∈(2,3)成立,

亦即m>对任意a∈(2,3)成立,

令g(a)=

则g′(a)=>0对a∈(2,3)恒成立,

所以g(a)在a∈(2,3)上单调递增,

∴g(a)<g(3)=

故m的取值范围为 m≥

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题型:简答题
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简答题

已知函数f(x)=x3+2x2+bx+5

(Ⅰ)若函数f(x)在x=-2处有极值,求实数b的值;

(Ⅱ)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.

正确答案

解:(I)∵f‘(x)=3x2+4x+b

又∵f(x)在x=-2处有极值

∴f'(-2)=0即12-8+b=0,

∴b=-4经检验:b=-4满足题意

(II)∵函数f(x)在区间[-2,1]上单调递增,

∴对任意x∈[-2,1],f'(x)=3x2+4x+b≥0恒成立

∴b≥-3x2-4x恒成立,令

∵g(x)在上递增,在上递减

解析

解:(I)∵f‘(x)=3x2+4x+b

又∵f(x)在x=-2处有极值

∴f'(-2)=0即12-8+b=0,

∴b=-4经检验:b=-4满足题意

(II)∵函数f(x)在区间[-2,1]上单调递增,

∴对任意x∈[-2,1],f'(x)=3x2+4x+b≥0恒成立

∴b≥-3x2-4x恒成立,令

∵g(x)在上递增,在上递减

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简答题

已知函数f(x)=x3-x2+bx 在x=3处取得极值.求:

(Ⅰ)函数的解析式;

(Ⅱ)函数的单调区间.

正确答案

解:(Ⅰ)f′(x)=x2-2x+b;

f(x)在x=3处取得极值;

∴f′(3)=3+b=0;

∴b=-3;

(Ⅱ)f′(x)=x2-2x-3,解f′(x)=0得,x=-1,或3;

∴x∈(-∞,-1),或(3,+∞)时,f′(x)>0;x∈(-1,3)时,f′(x)<0;

∴f(x)的单调增区间为(-∞,-1),(3,+∞),单调减区间为[-1,3].

解析

解:(Ⅰ)f′(x)=x2-2x+b;

f(x)在x=3处取得极值;

∴f′(3)=3+b=0;

∴b=-3;

(Ⅱ)f′(x)=x2-2x-3,解f′(x)=0得,x=-1,或3;

∴x∈(-∞,-1),或(3,+∞)时,f′(x)>0;x∈(-1,3)时,f′(x)<0;

∴f(x)的单调增区间为(-∞,-1),(3,+∞),单调减区间为[-1,3].

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题型:简答题
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简答题

已知f(x)=x(lnx-ax)有两个极值点.

(Ⅰ)求实数a的取值范围;

(Ⅱ)证明:f(x)的极大值大于-

正确答案

(Ⅰ)解:f(x)=xlnx-ax2(x>0),f′(x)=lnx+1-2ax.

令g(x)=lnx+1-2ax,

∵函数f(x)=x(lnx-ax)有两个极值点,

则g(x)=0在区间(0,+∞)上有两个实数根.

g′(x)=-2a=

当a≤0时,g′(x)>0,则函数g(x)在区间(0,+∞)单调递增,

因此g(x)=0在区间(0,+∞)上不可能有两个实数根,应舍去.

当a>0时,令g′(x)=0,解得x=

令g′(x)>0,解得0,此时函数g(x)单调递增;

令g′(x)<0,解得x,此时函数g(x)单调递减.

∴当x=时,函数g(x)取得极大值.

当x趋近于0与x趋近于+∞时,g(x)→-∞,

要使g(x)=0在区间(0,+∞)上有两个实数根,则g()=ln>0,解得0<a<

∴实数a的取值范围是(0,);

(Ⅱ)证明:设函数f(x)=x(lnx-ax)有两个极值点为x1,x2,(x1<x2),

∵0<x1<x2,f′(x1)=lnx1+1-2ax1=0,f′(x2)=lnx2+1-2ax2=0.

且f(x1)=x1(lnx1-ax1)=x1(2ax1-1-ax1)=x1(ax1-1)<x1(-ax1)=-ax12<0,

f(x2)=x2(lnx2-ax2)=x2(ax2-1)>1×(a×-1)=-.(>1).

故f(x)的极大值大于-

解析

(Ⅰ)解:f(x)=xlnx-ax2(x>0),f′(x)=lnx+1-2ax.

令g(x)=lnx+1-2ax,

∵函数f(x)=x(lnx-ax)有两个极值点,

则g(x)=0在区间(0,+∞)上有两个实数根.

g′(x)=-2a=

当a≤0时,g′(x)>0,则函数g(x)在区间(0,+∞)单调递增,

因此g(x)=0在区间(0,+∞)上不可能有两个实数根,应舍去.

当a>0时,令g′(x)=0,解得x=

令g′(x)>0,解得0,此时函数g(x)单调递增;

令g′(x)<0,解得x,此时函数g(x)单调递减.

∴当x=时,函数g(x)取得极大值.

当x趋近于0与x趋近于+∞时,g(x)→-∞,

要使g(x)=0在区间(0,+∞)上有两个实数根,则g()=ln>0,解得0<a<

∴实数a的取值范围是(0,);

(Ⅱ)证明:设函数f(x)=x(lnx-ax)有两个极值点为x1,x2,(x1<x2),

∵0<x1<x2,f′(x1)=lnx1+1-2ax1=0,f′(x2)=lnx2+1-2ax2=0.

且f(x1)=x1(lnx1-ax1)=x1(2ax1-1-ax1)=x1(ax1-1)<x1(-ax1)=-ax12<0,

f(x2)=x2(lnx2-ax2)=x2(ax2-1)>1×(a×-1)=-.(>1).

故f(x)的极大值大于-

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简答题

已知函数f(x)=x3+mx2+nx-2的图象过点(-1,-6),且函数g(x)=f′(x)+6x的图象关于y轴对称.

(Ⅰ)求m、n的值及函数y=f(x)的单调区间;

(Ⅱ)若a>0,求函数y=f(x)在区间(a-1,a+1)内的极值.

正确答案

解:(Ⅰ)由函数f(x)图象过点(-1,-6),得m-n=-3,①

由f(x)=x3+mx2+nx-2,得f′(x)=3x2+2mx+n,

则g(x)=f′(x)+6x=3x2+(2m+6)x+n;

而g(x)图象关于y轴对称,所以-=0,所以m=-3,

代入①得n=0.

于是f′(x)=3x2-6x=3x(x-2).

由f′(x)>得x>2或x<0,

故f(x)的单调递增区间是(-∞,0),(2,+∞);

由f′(x)<0得0<x<2,

故f(x)的单调递减区间是(0,2).

(Ⅱ)由(Ⅰ)得f′(x)=3x(x-2),

令f′(x)=0得x=0或x=2.

当x变化时,f′(x)、f(x)的变化情况如下表:

由此可得:

当0<a<1时,f(x)在(a-1,a+1)内有极大值f(O)=-2,无极小值;

当a=1时,f(x)在(a-1,a+1)内无极值;

当1<a<3时,f(x)在(a-1,a+1)内有极小值f(2)=-6,无极大值;

当a≥3时,f(x)在(a-1,a+1)内无极值.

综上得:当0<a<1时,f(x)有极大值-2,无极小值,当1<a<3时,f(x)有极小值-6,无极大值;当a=1或a≥3时,f(x)无极值.

解析

解:(Ⅰ)由函数f(x)图象过点(-1,-6),得m-n=-3,①

由f(x)=x3+mx2+nx-2,得f′(x)=3x2+2mx+n,

则g(x)=f′(x)+6x=3x2+(2m+6)x+n;

而g(x)图象关于y轴对称,所以-=0,所以m=-3,

代入①得n=0.

于是f′(x)=3x2-6x=3x(x-2).

由f′(x)>得x>2或x<0,

故f(x)的单调递增区间是(-∞,0),(2,+∞);

由f′(x)<0得0<x<2,

故f(x)的单调递减区间是(0,2).

(Ⅱ)由(Ⅰ)得f′(x)=3x(x-2),

令f′(x)=0得x=0或x=2.

当x变化时,f′(x)、f(x)的变化情况如下表:

由此可得:

当0<a<1时,f(x)在(a-1,a+1)内有极大值f(O)=-2,无极小值;

当a=1时,f(x)在(a-1,a+1)内无极值;

当1<a<3时,f(x)在(a-1,a+1)内有极小值f(2)=-6,无极大值;

当a≥3时,f(x)在(a-1,a+1)内无极值.

综上得:当0<a<1时,f(x)有极大值-2,无极小值,当1<a<3时,f(x)有极小值-6,无极大值;当a=1或a≥3时,f(x)无极值.

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