- 函数的极值与导数的关系
- 共7619题
已知函数f(x)=x-,g(x)=alnx(a∈R)
(1)a≥-2时,求F(x)=f(x)-g(x)的单调区间;
(2)设h(x)=f(x)+g(x),且h(x)有两个极值点为x1,x2,其中x1∈(0,],求h(x1)-h(x2)的最小值.
正确答案
解:(1)由题意知F(x)=f(x)-g(x)=x--alnx,其定义域为(0,+∞),
则F′(x)=1+-
=
,
对于m(x)=x2-ax+1,有△=a2-4.
①当-2≤a≤2时,F′(x)≥0,∴F(x)的单调增区间为(0,+∞);
②当a>2时,F′(x)=0的两根为,
∴F(x)的单调增区间为和
,
F(x)的单调减区间为.
综上:当-2≤a≤2时,F(x)的单调增区间为(0,+∞);
当a>2时,F(x)的单调增区间为和
,
F(x)的单调减区间为.
(2)由于h(x)=f(x)+g(x)=x-+alnx,其定义域为(0,+∞),
求导得,h′(x)=1++
=
,
若h′(x)=0两根分别为x1,x2,则有x1•x2=1,x1+x2=-a,
∴x2=,从而有a=-x1-
,
令H(x)=[x-+(-x-
)lnx]-[
-x+(-x-
)ln
]=2[(-x-
)lnx+x-
],
则H′(x)=2(-1)lnx=
.
当时,H′(x)<0,∴H(x)在
上单调递减,
又H(x1)=h(x1)-h()=h(x1)-h(x2),
∴h(x1)-h(x2)的最小值为[H(x)]min=H()=5ln2-3.
解析
解:(1)由题意知F(x)=f(x)-g(x)=x--alnx,其定义域为(0,+∞),
则F′(x)=1+-
=
,
对于m(x)=x2-ax+1,有△=a2-4.
①当-2≤a≤2时,F′(x)≥0,∴F(x)的单调增区间为(0,+∞);
②当a>2时,F′(x)=0的两根为,
∴F(x)的单调增区间为和
,
F(x)的单调减区间为.
综上:当-2≤a≤2时,F(x)的单调增区间为(0,+∞);
当a>2时,F(x)的单调增区间为和
,
F(x)的单调减区间为.
(2)由于h(x)=f(x)+g(x)=x-+alnx,其定义域为(0,+∞),
求导得,h′(x)=1++
=
,
若h′(x)=0两根分别为x1,x2,则有x1•x2=1,x1+x2=-a,
∴x2=,从而有a=-x1-
,
令H(x)=[x-+(-x-
)lnx]-[
-x+(-x-
)ln
]=2[(-x-
)lnx+x-
],
则H′(x)=2(-1)lnx=
.
当时,H′(x)<0,∴H(x)在
上单调递减,
又H(x1)=h(x1)-h()=h(x1)-h(x2),
∴h(x1)-h(x2)的最小值为[H(x)]min=H()=5ln2-3.
已知函数f(x)=x2-3
(1)求函数g(x)=exf(x)的极值;
(2)过点A(2,t),存在与曲线y=x(f(x)-9)相切的3条切线,求实数t的取值范围.
正确答案
解:(1)函数g(x)=exf(x)=ex(x2-3),
g′(x)=ex(x2+2x-3)=)=ex(x+3)(x-1),
当x>1或x<-3时,g′(x)>0,g(x)在(-∞,-3),(1,+∞)递增,
当-3<x<1时,g′(x)<0,g(x)在(-3,1)递减.
即有g(x)在x=1处取得极小值,且为-2e,在x=-3处取得极大值,且为6e-3;
(2)设点P(x0,x03-12x0)是过点A的直线与曲线y=x(f(x)-9)的切点,
y′=(x3-12x)′=3x2-12,
则在P点处的切线的方程为y-x03+12x0=3(x02-4)(x-x0)
即y=3(x02-4)x-2x03
因为其过点A(2,t),所以,t=6(x02-4)-2x03=-2x03+6x02-24,
由于有三条切线,所以方程应有3个实根,
设h(x)=2x3-6x2+t+24,只要使函数h(x)有3个零点即可.
设h′(x)=6x2-12x=0,∴x=0或x=2分别为g(x)的极值点,
当x∈(-∞,0)和(2,+∞)时h′(x)>0,h(x)在(-∞,0)和(2,+∞)上单增,
当x∈(0,2)时h′(x)<0,h(x)在(0,2)上单减,
所以,x=0为极大值点,x=2为极小值点.
所以要使曲线与x轴有3个交点,
当且仅当即
,
解得-24<t<-16.
即有t的范围为(-24,-16).
解析
解:(1)函数g(x)=exf(x)=ex(x2-3),
g′(x)=ex(x2+2x-3)=)=ex(x+3)(x-1),
当x>1或x<-3时,g′(x)>0,g(x)在(-∞,-3),(1,+∞)递增,
当-3<x<1时,g′(x)<0,g(x)在(-3,1)递减.
即有g(x)在x=1处取得极小值,且为-2e,在x=-3处取得极大值,且为6e-3;
(2)设点P(x0,x03-12x0)是过点A的直线与曲线y=x(f(x)-9)的切点,
y′=(x3-12x)′=3x2-12,
则在P点处的切线的方程为y-x03+12x0=3(x02-4)(x-x0)
即y=3(x02-4)x-2x03
因为其过点A(2,t),所以,t=6(x02-4)-2x03=-2x03+6x02-24,
由于有三条切线,所以方程应有3个实根,
设h(x)=2x3-6x2+t+24,只要使函数h(x)有3个零点即可.
设h′(x)=6x2-12x=0,∴x=0或x=2分别为g(x)的极值点,
当x∈(-∞,0)和(2,+∞)时h′(x)>0,h(x)在(-∞,0)和(2,+∞)上单增,
当x∈(0,2)时h′(x)<0,h(x)在(0,2)上单减,
所以,x=0为极大值点,x=2为极小值点.
所以要使曲线与x轴有3个交点,
当且仅当即
,
解得-24<t<-16.
即有t的范围为(-24,-16).
函数y=f(x)的导函数图象如图所示,则下面判断正确的是 ( )
正确答案
解析
解:根据导函数看正负,原函数看增减,可得在x=2的左右附近,导数值先正后负,可得函数先增后减,从而可知在x=2处函数取得极大值,故选C.
设函数f(x)=(x-a)2lnx,a∈R.若x=e为y=f(x)的极值点,求实数a.
正确答案
解:f′(x)=2(x-a)lnx+,
∵x=e为y=f(x)的极值点,
∴f′(e)=2(e-a)+=0,化为(e-a)(a-3e)=0,
解得a=e或a=3e.
此时f′(x)=2(x-3e)+=
.
可知:满足x=e是函数f(x)的极值点.
∴a=e或a=3e.
解析
解:f′(x)=2(x-a)lnx+,
∵x=e为y=f(x)的极值点,
∴f′(e)=2(e-a)+=0,化为(e-a)(a-3e)=0,
解得a=e或a=3e.
此时f′(x)=2(x-3e)+=
.
可知:满足x=e是函数f(x)的极值点.
∴a=e或a=3e.
已知函数f(x)=2ax++(2-a)lnx(a∈R).
(Ⅰ)当a=-1时,求f(x)的极值;
(Ⅱ)当-3<a<-2时,若存在x1,x2∈[1,3],使得|f(x1)-f(x2)|>(m+ln3)a-2ln3成立,求实数m的取值范围.
正确答案
解:由题可知函数y=f(x)的定义域为(0,+∞),.--------(2分)
(Ⅰ) 当a=-1时,,
令f‘(x)<0,解得或x>1;
令f'(x)>0,解得,
所以f(x)的单调递减区间是和(1,+∞),单调递增区间是
;--(5分)
所以当时,f(x)的极小值为
;
当x=1时,f(x)的极大值为f(1)=-1.--------------------(7分)
(Ⅱ)当-3<a<-2时,f(x)的单调递减区间是,
,
单调递增区间是,
所以f(x)在[1,3]上单调递减,-----------------------------------(9分)
所以f(x)max=f(1)=2a+1,.
所以=
.------------------------------------------(11分)
因为存在x1,x2∈[1,3],使得|f(x1)-f(x2)|>(m+ln3)a-2ln3成立,
所以,----------------------(12分)
整理得.
又a<0,所以,又因为-3<a<-2,得
,
所以,所以
.------------------------(15分)
解析
解:由题可知函数y=f(x)的定义域为(0,+∞),.--------(2分)
(Ⅰ) 当a=-1时,,
令f‘(x)<0,解得或x>1;
令f'(x)>0,解得,
所以f(x)的单调递减区间是和(1,+∞),单调递增区间是
;--(5分)
所以当时,f(x)的极小值为
;
当x=1时,f(x)的极大值为f(1)=-1.--------------------(7分)
(Ⅱ)当-3<a<-2时,f(x)的单调递减区间是,
,
单调递增区间是,
所以f(x)在[1,3]上单调递减,-----------------------------------(9分)
所以f(x)max=f(1)=2a+1,.
所以=
.------------------------------------------(11分)
因为存在x1,x2∈[1,3],使得|f(x1)-f(x2)|>(m+ln3)a-2ln3成立,
所以,----------------------(12分)
整理得.
又a<0,所以,又因为-3<a<-2,得
,
所以,所以
.------------------------(15分)
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