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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+1(x∈R,a,b为实数)有极值,且在x=1处的切线与直线x-y+1=0平行.

(1)求实数a的取值范围;

(2)是否存在实数a,使得函数f(x)的极小值为1,若存在,求出实数a的值;若不存在,请说明理由;

(3)设a=令g(x)=-3,x∈(0,+∞),求证:gn(x)-xn-≥2n-2(n∈N+).

正确答案

解:∵f′(x)=x2+2ax-b,∴f′(1)=1+2a-b,

又因为函数在x=1处的切线与直线x-y+1=0平行,所以在x=1处的切线的斜率等于1,∴f′(1)=1∴b=2a①

∵f(x)有极值,故方程f′(x)=x2+2ax-b=0有两个不等实根∴△=4a2+4b>0∴a2+b>0②

由①.②可得,a2+2a>0∴a<-2或a>0

故实数a的取值范围是a∈(-∞,-2)∪(0,+∞)

(2)存在a=-

∵f′(x)=x2+2ax-b,令f′(x)=0∴x1=-a-,x2=-a+

∴f(x)极小=f(x2)=+ax22-2ax2+1=1

∴x2=0或x22+3ax2-6a=0

若x2=0,即-a+=0,则a=0(舍)

若x22+3ax2-6a=0,又f′(x2)=0,∴x22+2ax2-2a=0,

∴ax2-4a=0

∵a≠0∴x2=4

∴-a+=4

∴a=-<-2

∴存在实数a=-,使得函数f(x)的极小值为1.

(3)∵a=,f′(x)=x2+x-1,∴f′(x+1)=x2+3x+1,∴-3==x+∴g(x)=x+,x∈(0,+∞).

证明:当n=1时,左边=0,右边=0,原式成立,

假设当n=k时结论成立,即-xk-≥2k-2

当n=k+1时,左边=-xk+1-≥(x+)(2k-2+xk+)-(xk+1+)=(x+)(2k-2)+xk-1+≥2k+1-4+2=2k+1-2

当且仅当x=1时等号成立,即当n=k+1时原式也成立

综上当n∈N+时,gn(x)-xn-≥2n-2成立.

解析

解:∵f′(x)=x2+2ax-b,∴f′(1)=1+2a-b,

又因为函数在x=1处的切线与直线x-y+1=0平行,所以在x=1处的切线的斜率等于1,∴f′(1)=1∴b=2a①

∵f(x)有极值,故方程f′(x)=x2+2ax-b=0有两个不等实根∴△=4a2+4b>0∴a2+b>0②

由①.②可得,a2+2a>0∴a<-2或a>0

故实数a的取值范围是a∈(-∞,-2)∪(0,+∞)

(2)存在a=-

∵f′(x)=x2+2ax-b,令f′(x)=0∴x1=-a-,x2=-a+

∴f(x)极小=f(x2)=+ax22-2ax2+1=1

∴x2=0或x22+3ax2-6a=0

若x2=0,即-a+=0,则a=0(舍)

若x22+3ax2-6a=0,又f′(x2)=0,∴x22+2ax2-2a=0,

∴ax2-4a=0

∵a≠0∴x2=4

∴-a+=4

∴a=-<-2

∴存在实数a=-,使得函数f(x)的极小值为1.

(3)∵a=,f′(x)=x2+x-1,∴f′(x+1)=x2+3x+1,∴-3==x+∴g(x)=x+,x∈(0,+∞).

证明:当n=1时,左边=0,右边=0,原式成立,

假设当n=k时结论成立,即-xk-≥2k-2

当n=k+1时,左边=-xk+1-≥(x+)(2k-2+xk+)-(xk+1+)=(x+)(2k-2)+xk-1+≥2k+1-4+2=2k+1-2

当且仅当x=1时等号成立,即当n=k+1时原式也成立

综上当n∈N+时,gn(x)-xn-≥2n-2成立.

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题型:简答题
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简答题

已知函数

(1)当a=0时,求f(x)的极值.

(2)当a≠0时,若f(x)是减函数,求a的取值范围;

正确答案

解:(1)∵

当a=0时,f(x)=2x-lnx,则(2分)

∴x,f‘(x),f(x)的变化情况如下表

(5分)

∴当时,f(x)的极小值为1+ln2,函数无极大值.(7分)

(2)由已知,得,且x>0,则(9分)

∵函数f(x)是减函数

∴f'(x)≤0对x>0恒成立,即不等式对恒成立(11分)

由二次函数的性质可得(13分)

解得a≤-1,即a的取值范围是(-∞,-1](14分)

另解:对x>0恒成立,即对x>0恒成立,即

解析

解:(1)∵

当a=0时,f(x)=2x-lnx,则(2分)

∴x,f‘(x),f(x)的变化情况如下表

(5分)

∴当时,f(x)的极小值为1+ln2,函数无极大值.(7分)

(2)由已知,得,且x>0,则(9分)

∵函数f(x)是减函数

∴f'(x)≤0对x>0恒成立,即不等式对恒成立(11分)

由二次函数的性质可得(13分)

解得a≤-1,即a的取值范围是(-∞,-1](14分)

另解:对x>0恒成立,即对x>0恒成立,即

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题型: 单选题
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单选题

函数y=x+的极大值是(  )

A2

B-2

C2和-2

D不存在

正确答案

B

解析

解:函数的定义域为{x|x≠0}

因为y=x+,所以y′=1-

所以y′=1-=0得x=±1

当x<-1或x>1时,y′>0;当-1<x<0或0<x<1时,y′<0,

所以当x=-1时函数有极大值-2.

故选:B.

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题型:简答题
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简答题

已知函数f(x)=ln(ax+1)+,x≥0,其中a>0.

(Ⅰ)若f(x)在x=1处取得极值,求a的值;

(Ⅱ)求f(x)的单调区间;

(Ⅲ)若f(x)的最小值为1,求a的取值范围.

正确答案

解:(Ⅰ)

∵f′(x)在x=1处取得极值,f′(1)=0

  即 a+a-2=0,解得  a=1

(Ⅱ)

∵x≥0,a>0,

∴ax+1>0

①当a≥2时,在区间(0,+∞)上f′(x)>0.

∴f(x)的单调增区间为(0,+∞)

②当0<a<2时,由f′(x)>0解得

∴f(x)的单调减区间为,单调增区间为

(Ⅲ)当a≥2时,由(II)知,f(x)的最小值为f(0)=1

当0<a<2时,由(II)②知,处取得最小值

综上可知,若f(x)的最小值为1,则a的取值范围是[2,+∞)

解析

解:(Ⅰ)

∵f′(x)在x=1处取得极值,f′(1)=0

  即 a+a-2=0,解得  a=1

(Ⅱ)

∵x≥0,a>0,

∴ax+1>0

①当a≥2时,在区间(0,+∞)上f′(x)>0.

∴f(x)的单调增区间为(0,+∞)

②当0<a<2时,由f′(x)>0解得

∴f(x)的单调减区间为,单调增区间为

(Ⅲ)当a≥2时,由(II)知,f(x)的最小值为f(0)=1

当0<a<2时,由(II)②知,处取得最小值

综上可知,若f(x)的最小值为1,则a的取值范围是[2,+∞)

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题型:简答题
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简答题

已知函数f(x)=x-alnx,g(x)=-(a>0).

(Ⅰ)若a=1,求函数f(x)的极值;

(Ⅱ)设函数h(x)=f(x)-g(x),求函数h(x)的单调区间;

(Ⅲ)若存在x0∈[1,e],使得f(x0)<g(x0)成立,求a的取值范围.

正确答案

解:(Ⅰ)f(x)=x-alnx的定义域为(0,+∞).                          

当a=1时,f′(x)=.                                          

由f′(x)=0,解得x=1.

当0<x<1时,f′(x)<0,f(x)单调递减;

当x>1时,f′(x)>0,f(x)单调递增,

所以当x=1时,函数f(x)取得极小值,极小值为f(1)=1-ln1=1;       

(Ⅱ)h(x)=f(x)-g(x)=x-alnx+,其定义域为(0,+∞).

又h′(x)==.                   

由a>0可得1+a>0,在0<x<1+a上,h′(x)<0,在x>1+a上,h′(x)>0,

所以h(x)的递减区间为(0,1+a);递增区间为(1+a,+∞).           

(III)若在[1,e]上存在一点x0,使得f(x0)<g(x0)成立,

即在[1,e]上存在一点x0,使得h(x0)<0.即h(x)在[1,e]上的最小值小于零. 

①当1+a≥e,即a≥e-1时,由(II)可知h(x)在[1,e]上单调递减.

故h(x)在[1,e]上的最小值为h(e),

由h(e)=e+-a<0,可得a>.                      

因为>e-1.所以a>.  

②当1<1+a<e,即0<a<e-1时,

由(II)可知h(x)在(1,1+a)上单调递减,在(1+a,e)上单调递增.

h(x)在[1,e]上最小值为h(1+a)=2+a-aln(1+a).                 

因为0<ln(1+a)<1,所以0<aln(1+a)<a.

则2+a-aln(1+a)>2,即h(1+a)>2不满足题意,舍去.          

综上所述:a∈(,+∞).

解析

解:(Ⅰ)f(x)=x-alnx的定义域为(0,+∞).                          

当a=1时,f′(x)=.                                          

由f′(x)=0,解得x=1.

当0<x<1时,f′(x)<0,f(x)单调递减;

当x>1时,f′(x)>0,f(x)单调递增,

所以当x=1时,函数f(x)取得极小值,极小值为f(1)=1-ln1=1;       

(Ⅱ)h(x)=f(x)-g(x)=x-alnx+,其定义域为(0,+∞).

又h′(x)==.                   

由a>0可得1+a>0,在0<x<1+a上,h′(x)<0,在x>1+a上,h′(x)>0,

所以h(x)的递减区间为(0,1+a);递增区间为(1+a,+∞).           

(III)若在[1,e]上存在一点x0,使得f(x0)<g(x0)成立,

即在[1,e]上存在一点x0,使得h(x0)<0.即h(x)在[1,e]上的最小值小于零. 

①当1+a≥e,即a≥e-1时,由(II)可知h(x)在[1,e]上单调递减.

故h(x)在[1,e]上的最小值为h(e),

由h(e)=e+-a<0,可得a>.                      

因为>e-1.所以a>.  

②当1<1+a<e,即0<a<e-1时,

由(II)可知h(x)在(1,1+a)上单调递减,在(1+a,e)上单调递增.

h(x)在[1,e]上最小值为h(1+a)=2+a-aln(1+a).                 

因为0<ln(1+a)<1,所以0<aln(1+a)<a.

则2+a-aln(1+a)>2,即h(1+a)>2不满足题意,舍去.          

综上所述:a∈(,+∞).

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