- 函数的极值与导数的关系
- 共7619题
已知函数f(x)=x2+bsinx-2,(b∈R),F(x)=f(x)+2,且对于任意实数x,恒有F(x-5)=F(5-x).
(1)求函数f(x)的解析式;
(2)已知函数g(x)=f(x)+2(x+1)+alnx在区间(0,1)上单调,求实数a的取值范围;
(3)函数有几个零点?
正确答案
解:(1)由题设得:F(x)=x2+bsinx,
∵F(x-5)=F(5-x),
∴F(-x)=F(x)
∴x2-bsinx=x2+bsinx,
∴bsinx=0对于任意实数x都成立,
∴b=0
∴f(x)=x2-2.
(2)由g(x)=f(x)+2(x+1)+alnx=x2+2x+alnx,
得
g(x)在(0,1)上恒单调,只需g′(x)≥0或g′(x)≤0在(0,1)上恒成立.
即2x2+2x+a≥0或2x2+2x+a≤0在(0,1)上恒成立.
∴a≥-(2x2+2x)或a≤-(2x2+2x)在(0,1)上恒成立.
设u(x)=-(2x2+2x),x∈(0,1),易知:u(x)∈(-4,0),
∴a≥0或a≤-4.
(3)令,
,
令y′=0⇒x=0或x=1或x=-1,列表如下:
∴当k>时,无零点;
当k<1或k=时,有两个零点;
当k=1时,有三个零点;
当时,有四个零点.
解析
解:(1)由题设得:F(x)=x2+bsinx,
∵F(x-5)=F(5-x),
∴F(-x)=F(x)
∴x2-bsinx=x2+bsinx,
∴bsinx=0对于任意实数x都成立,
∴b=0
∴f(x)=x2-2.
(2)由g(x)=f(x)+2(x+1)+alnx=x2+2x+alnx,
得
g(x)在(0,1)上恒单调,只需g′(x)≥0或g′(x)≤0在(0,1)上恒成立.
即2x2+2x+a≥0或2x2+2x+a≤0在(0,1)上恒成立.
∴a≥-(2x2+2x)或a≤-(2x2+2x)在(0,1)上恒成立.
设u(x)=-(2x2+2x),x∈(0,1),易知:u(x)∈(-4,0),
∴a≥0或a≤-4.
(3)令,
,
令y′=0⇒x=0或x=1或x=-1,列表如下:
∴当k>时,无零点;
当k<1或k=时,有两个零点;
当k=1时,有三个零点;
当时,有四个零点.
已知函数f(x)=x,g(x)=3-x2.
(1)求函数F(x)=f(x)g(x)的极值;
(2)设m是负实数,求函数H(x)=f(x)g(x)-m的零点的个数;
(3)如果存在正实数a,b,c,使得f(a)g(b)=f(b)g(c)=f(c)g(a)>0,试证明a=b=c.
正确答案
解:(1)F(x)=3x-x3.F‘(x)=3-3x2.
令F'(x)=0,得x=±1.
当x<-1时,F'(x)<0;当-1<x<1时,F'(x)>0;当x>1时,F'(x)<0,故F(-1)的极小值为-2,F(1)为极大值为2.
(2)函数H(x)零点个数即为函数y=f(x)g(x)的图象与函数y=m的图象的交点个数.
由(1)的结论可知,当m<-2时,直线y=m在函数极小值点的下方,两图象只有一个公共点,故函数H(x)只有一个零点;
当m=-2时,直线y=m恰好经过函数的极小值点,两图象有两个公共点,故函数H(x)有两个零点;
当-2<m<0时,函数H(x)有三个零点.
(3)题设也就是a(3-b2)=b(3-c2)=c(3-a2)>0,且a,b,c>0.
∴a,b,c均小于.
反设在a,b,c中有两个量不相等,不妨设a≠b,则a>b或a<b.
若a>b,则由a(3-b2)=b(3-c2)知,3-b2<3-c2,b2>c2,b>c.此时又由b(3-c2)=c(3-a2)得c>a.于是a>b>c>a,矛盾.同理,若a<b,也必导出矛盾.
故a=b=c.
解析
解:(1)F(x)=3x-x3.F‘(x)=3-3x2.
令F'(x)=0,得x=±1.
当x<-1时,F'(x)<0;当-1<x<1时,F'(x)>0;当x>1时,F'(x)<0,故F(-1)的极小值为-2,F(1)为极大值为2.
(2)函数H(x)零点个数即为函数y=f(x)g(x)的图象与函数y=m的图象的交点个数.
由(1)的结论可知,当m<-2时,直线y=m在函数极小值点的下方,两图象只有一个公共点,故函数H(x)只有一个零点;
当m=-2时,直线y=m恰好经过函数的极小值点,两图象有两个公共点,故函数H(x)有两个零点;
当-2<m<0时,函数H(x)有三个零点.
(3)题设也就是a(3-b2)=b(3-c2)=c(3-a2)>0,且a,b,c>0.
∴a,b,c均小于.
反设在a,b,c中有两个量不相等,不妨设a≠b,则a>b或a<b.
若a>b,则由a(3-b2)=b(3-c2)知,3-b2<3-c2,b2>c2,b>c.此时又由b(3-c2)=c(3-a2)得c>a.于是a>b>c>a,矛盾.同理,若a<b,也必导出矛盾.
故a=b=c.
设f(x)=(x2-2x+2-a2)ex,
(1)讨论该函数的单调性;
(2)设g(a)为函数f(x)的极大值,证明:g(a)<2.
正确答案
(1)解:∵f(x)=(x2-2x+2-a2)ex,
∴f′(x)=(x-a)(x+a)ex,
①a>0,由f′(x)>0,可得x<-a或x>a,由f′(x)<0,可得-a<x<a;
②a<0,由f′(x)>0,可得x<a或x>-a,由f′(x)<0,可得a<x<-a;
③a=0,函数在R上递增,
综上,a>0,函数的单调递增区间为(-∞,-a),(a,+∞);单调递减区间为(-a,a);a<0,函数的单调递增区间为(-∞,a),(-a,+∞);单调递减区间为(a,-a);a=0,函数的单调递增区间为(-∞,+∞);
(2)证明:由(1)知g(a)=,
∵g(-a)==g(a),
∴g(a)是偶函数,
a<0时,g(a)=2(-a+1)ea,g′(a)=-2aea>0,
∴g(a)在(-∞,0)上为增函数,∴g(a)<2,
a>0时,g(a)=g(-a)<2,
综上,g(a)<2.
解析
(1)解:∵f(x)=(x2-2x+2-a2)ex,
∴f′(x)=(x-a)(x+a)ex,
①a>0,由f′(x)>0,可得x<-a或x>a,由f′(x)<0,可得-a<x<a;
②a<0,由f′(x)>0,可得x<a或x>-a,由f′(x)<0,可得a<x<-a;
③a=0,函数在R上递增,
综上,a>0,函数的单调递增区间为(-∞,-a),(a,+∞);单调递减区间为(-a,a);a<0,函数的单调递增区间为(-∞,a),(-a,+∞);单调递减区间为(a,-a);a=0,函数的单调递增区间为(-∞,+∞);
(2)证明:由(1)知g(a)=,
∵g(-a)==g(a),
∴g(a)是偶函数,
a<0时,g(a)=2(-a+1)ea,g′(a)=-2aea>0,
∴g(a)在(-∞,0)上为增函数,∴g(a)<2,
a>0时,g(a)=g(-a)<2,
综上,g(a)<2.
已知函数f(x)=alnx-2ax+3(a≠0).
(I)设a=-1,求函数f(x)的极值;
(II)在(I)的条件下,若函数(其中f‘(x)为f(x)的导数)在区间(1,3)上不是单调函数,求实数m的取值范围.
正确答案
解:(Ⅰ)当a=-1,f(x)=-lnx+2x+3(x>0),,…(2分)
∴f(x)的单调递减区间为(0,),单调递增区间为(
,+∞) …(4分),
∴f(x)的极小值是.…(6分)
(Ⅱ),g′(x)=x2+(4+2m)x-1,…(8分)
∴g(x)在区间(1,3)上不是单调函数,
且g′(0)=-1,
∴ …(10分)
∴ 即:-
.
故m的取值范围…(12分)
解析
解:(Ⅰ)当a=-1,f(x)=-lnx+2x+3(x>0),,…(2分)
∴f(x)的单调递减区间为(0,),单调递增区间为(
,+∞) …(4分),
∴f(x)的极小值是.…(6分)
(Ⅱ),g′(x)=x2+(4+2m)x-1,…(8分)
∴g(x)在区间(1,3)上不是单调函数,
且g′(0)=-1,
∴ …(10分)
∴ 即:-
.
故m的取值范围…(12分)
若a>0,b>0,且函数f(x)=4x3-ax2-2bx-2在x=1处有极值,则ab的最大值为______.
正确答案
9
解析
解:由题意,导函数f′(x)=12x2-2ax-2b,
∵在x=1处有极值,
∴a+b=6,
∵a>0,b>0,
∴ab≤()2=9,当且仅当a=b=3时取等号,
∴ab的最大值等于9.
故答案为:9
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