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题型:简答题
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简答题

已知函数f(x)=ex+2x2﹣3x.

(1)求曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程;

(2)求证函数f(x)在区间[0,1]上存在唯一的极值点;

(3)当时,若关于x的不等式恒成立,试求实数a的取值范围.

正确答案

解:(1)f′(x)=ex+4x﹣3,则f'(1)=e+1,

又f(1)=e﹣1,

∴曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程为y﹣e+1=(e+1)(x﹣1),

即(e+1)x﹣y﹣2=0;

(2)∵f′(0)=e0﹣3=﹣2<0,f′(1)=e+1>0,

∴f′(0)·f′(1)<0,

令h(x)=f′(x)=ex+4x﹣3,

则h′(x)=ex+4>0,

∴f′(x)在[0,1]上单调递增,

∴f′(x)在[0,1]上存在唯一零点,

∴f(x)在[0,1]上存在唯一的极值点

(3)由

,∴

,则

则Φ'(x)=x(ex﹣1)

,∴Φ'(x)>0,

∴Φ(x)在上单调递增,

因此g'(x)>0,

故g(x)在上单调递增,

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简答题

已知函数在区间[-1,1),(1,3]内各有一个极值点。

(1)求a2-4b的最大值;

(2)当a2-4b=8时,设函数y=f(x)在点A(1,f(1))处的切线为l,若l在点A处穿过y=f(x)的图象(即动点在点A附近沿曲线y=f(x)运动,经过点A时,从l的一侧进入另一侧),求函数f(x)的表达式。

正确答案

解:(1)因为函数在区间内分别有一个极值点,

所以内分别有一个实根,

设两实根为),则,且

于是,且当

时等号成立

的最大值是16。

(2)由在点处的切线l的方程是

因为切线l在点A处穿过的图象,

所以两边附近的函数值异号,

不是g(x)的极值点

,则都是的极值点

所以,即

又由,得

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简答题

已知函数g(x)=ax3+bx2+cx(),g(﹣1)=0,则g(x)的导函数f(x)满足f(0)f(1)0.设x1,x2为方程f(x)=0的两根.

(1)求的取值范围;

(2)若当|x1﹣x2|最小时,g(x)的极大值比极小值大,求g(x)的解析式.

正确答案

解:(1)由题意可得b﹣a﹣c=0,函数f(x)=3ax2+2bx+c,且f(0)f(1)=c(3a+2b+c)0.

化简可得 3b2﹣ab﹣2a20,

a0,

3﹣20.解得﹣1,

的取值范围是

(2)

故当 ,即a=b时,取最小值,即|x1﹣x2|取最小值.

此时,g(x)=ax3+ax2f(x)=3ax2+2ax.

当a>0时  f(x)在 上是增函数,在 上是减函数,在(0,+) 上是增函数.

g(x)的极大值为,极小值为g(0)=0.

由题意,a=9,此时g(x)=9x3+9x2

当a<0时,f(x)在 在 上是减函数,在 上是增函数,在(0,+) 上是减函数.

g(x)的极大值为g(0)=0,极小值为

由题意 ,a=﹣9,此时g(x)=﹣9x3﹣9x2

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简答题

已知x=1是的一个极值点,

(Ⅰ)求b的值;

(Ⅱ)求函数f(x)的单调减区间;

(Ⅲ)设,试问过点(2,5)可作多少条直线与曲线y=g(x)相切?请说明理由。

正确答案

解:(Ⅰ)因x=1是的一个极值点,

,即

∴b=3,经检验,适合题意,所以b=3。

(Ⅱ)

,∴

又∵x>0(定义域),

∴函数的单调减区间为

(Ⅲ)

设过点(2,5)的曲线y=g(x)的切线的切点坐标为

即∴

,∴

∴h(x)在(0,2)上单调递减,在(2,+∞)上单调递增,

∵又

∴h(x)与x轴有两个交点,

∴过点(2,5)可作2条曲线y=g(x)的切线。

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简答题

已知函数f(x)=x3+bx2+cx+d有两个极值点x1=1,x2=2,且直线y=6x+1与曲线y=f(x)相切于P点.

(1)求b和c        

(2)求函数y=f(x)的解析式;

(3)在d为整数时,求过P点和y=f(x)相切于一异于P点的直线方程.

正确答案

解:(1)由题意可得:函数f(x)=x3+bx2+cx+d的导数为:f'(x)=3x2+2bx+c,

因为函数f(x)=x3+bx2+cx+d有两个极值点x1=1,x2=2,

所以3x2+2bx+c=0的两个根为x1=1,x2=2,

所以2b+c+3=0,并且4b+c+12=0,

解得:b=﹣,c=6.

(2)设切点为(x0,y0),

由(1)可得:f'(x)=3x2﹣9x+6,

因为直线y=6x+1与曲线y=f(x)相切于P点,

所以f'(x0)=6,即x0=3或者x0=0,

当x0=3时,y0=19,所以函数y=f(x)的解析式为f(x)=x3x2+6x+

当x0=0时,y0=1,所以函数y=f(x)的解析式为f(x)=x3x2+6x+1.

(3)由题意可得:f(x)=x3x2+6x+1,并且P(0,1),

设切点的坐标为(x1,y1),所以==…①.

又因为f'(x)=3x2﹣9x+6,所以K=3x12﹣9x1+6…②,

由①②可得:

所以切点为(),所以

所以切线方程为15x﹣16y+16=0.

所以过P点和y=f(x)相切于一异于P点的直线方程为15x﹣16y+16=0.

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简答题

设函数f(x)=x3﹣mx2+(m2﹣4)x,x∈R.

(1)当m=3时,求曲线y=f(x)在点(2,f(2))处的切线方程;

(2)已知关于x的方程f(x)=0有三个互不相等的实根0,α,β(α<β),求实数 m 的取值范围;

(3)在(2)条件下,若对任意的x∈[α,β],都有f(x)≥﹣恒成立,求实数m的取值范围.

正确答案

解:(1)∵函数f(x)=

∴f'(x)=x2﹣2mx+m2﹣4

当m=3时,f '(2)=﹣3,f(2)=

所以所求的直线方程为9x+3y﹣20=0.

(2)∵函数f(x)==x[]

若关于x的方程f(x)=0有三个互不相等的实根0,α,β

则△=m2>0,

解得:﹣4<0<4

故满足条件的实数m的取值范围为(﹣4,4)

(3)∵f'(x)=x2﹣2mx+m2﹣4=[x﹣(m﹣2)][x﹣(m+2)],

f(x)在(﹣∞,m﹣2)上递增,在(m﹣2,m+2)递减,在(m+2,+∞)递增,

f(x)极大值=f(m﹣2)=(m﹣2)3﹣m(m﹣2)2+(m2﹣4)(m﹣2)>0,

f(x)极小值=f(m+2)=(m+2)3﹣m(m+2)2+(m2﹣4)(m+2)<0,

得﹣4<m<4且m2﹣4≠0,得﹣4<m<4,m≠±2.

若m+2<0,即m∈(﹣4,﹣2),

当x∈[α,β]时,f(x)min=0,

∴当m∈(﹣4,﹣2)时,f(x)≥﹣恒成立.

若m﹣2<0<m+2,即m∈(﹣2,2)

要使当x∈[α,β]时,f(x)≥﹣恒成立,即f(x)min=f(m+2)≥﹣

f(m+2)=(m+2)3﹣m(m+2)2+(m2﹣4)(m+2)≥﹣,得m(m2﹣12)≥0

∵m∈(﹣2,2)

∴m2﹣12<0,

∴m≤0,

∴当﹣2<m≤0时,f(x)≥﹣恒成立.

若0<m﹣2,即m∈(2,4),要使当x∈[α,β]时,f(x)≥﹣恒成立,

即f(x)min=f(m+2)≥﹣

f(m+2)=(m+2)3﹣m(m+2)2+(m2﹣4)(m+2)≥﹣

得m(m2﹣12)≥0

∵m∈(2,4)

∴2≤m<4

综上得:m的取值范围是(﹣4,﹣2)

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简答题

已知函数f(x)=x2+2ax,g(x)=3a2lnx+b,其中a>0。设它们的图像有公共点,且在该点处的切线相同。

(1)试用a表示b;

(2)求F(x)=f(x)-g(x)的极值;

(3)求b的最大值。

正确答案

解:(1)设的公共点为

由题意

得:(舍去),

即有。(2)

所以上为减函数,在上为增函数,

于是函数时有极小值,

无极大值。

(3)由(1)知,令

,即时,

,即时,

为增函数,在为减函数,

于是上的极大值即为最大值:

即b的最大值为

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简答题

已知函数

(1)求证:函数f(x)在点(e,f(e))处的切线横过定点,并求出定点的坐标;

(2)若f(x)<f2(x)在区间(1,+∞)上恒成立,求a的取值范围;

(3)当时,求证:在区间(1,+∞)上,满足f1(x)<g(x)<f2(x)恒成立的函数g(x)有无穷多个.

正确答案

解:(1)因为,所以f(x)在点(e,f(e))处的切线的斜率为,所以f(x)在点(e,f(e))处的切线方程为

整理得,所以切线恒过定点

(2)令<0,对x∈(1,+∞)恒成立,

因为(*)

令p'(x)=0,得极值点x1=1,

①当时,有x2>x1=1,即时,在(x2,+∞)上有p'(x)>0,

此时p(x)在区间(x2,+∞)上是增函数,

并且在该区间上有p(x)∈(p(x2),+∞),不合题意;

②当a≥1时,有x2<x1=1,

同理可知,p(x)在区间(1,+∞)上,有p(x)∈(p(1),+∞),也不合题意;

③当时,有2a﹣1≤0,

此时在区间(1,+∞)上恒有p'(x)<0,从而p(x)在区间(1,+?)上是减函数;

要使p(x)<0在此区间上恒成立,只须满足

所以

综上可知a的范围是

(3)当时,

因为,所以y=f2(x)﹣f1(x)在(1,+∞)上为增函数,

所以

则f1(x)<R(x)<f2(x),

所以在区间(1,+∞)上,满足f1(x)<g(x)<f2(x)恒成立的函数g(x)有无穷多个.

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简答题

已知函数f(x)=x3+2bx2+cx-2的图象在与x轴交点处的切线方程是y=5x-10,

(Ⅰ)求函数f(x)的解析式;

(Ⅱ)设函数g(x)=f(x)+mx,若g(x)的极值存在,求实数m的取值范围以及函数g(x)取得极值时对应的自变量x的值。

正确答案

解:(Ⅰ)由已知,切点为(2,0),

故有f(2)=0,即4b+c+3=0,①

f′(x)=3x2+4bx+c,

由已知,得8b+c+7=0,②

联立①、②,解得c=1,b=1,

于是函数解析式为f(x)

(Ⅱ)

令g′(x)=0,当函数有极值时,△≥0,方程有实根,

由△=4(1-m)≥0,得m≤1,

①当m=1时,g′(x)=0有实根,在左右两侧均有g′(x)>0,故函数g(x)=0无极值;

②m<1时,g′(x)=0有两个实根,

当x变化时,g′(x)、g(x)的变化情况如下表:

故在m时,函数g(x)有极值,

时,g(x)有极大值;当时,g(x)有极小值。

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简答题

已知函数f(x)=(x2+ax+a)e-x(a为常数),

(1)若函数f(x)在x=0时取得极小值,试确定a的取值范围;

(2)在(1)的条件下,设由f(x)的极大值构成的函数为g(x),试判断曲线g(x)只可能与直线2x-3y+m=0,3x-2y+n=0(m,n为确定的常数)中的哪一条相切,并说明理由。

正确答案

解:(1)

令f′(x)=0,得x=0,x=2-a,

当a=2时,恒成立,此时函数f(x)单调递减,x=0不是函数的极值点;

当a>2时,2-a<0,若x>0,则f′(x)<0;若2-a<x<0,则f′(x)>0,此时x=0是函数f(x)的极大值点;

当a<2时,2-a>0,若x<0,则f′(x)<0;若0<x<2-a,则f′(x)>0,x=0是函数f(x)的极小值点;

综上所述,使得函数f(x)在x=0处取得极小值的a的取值范围是a<2。

(2)由(1)知a<2时,函数f(x)在x=2-a时取得极大值,

故函数f(x)的极大值等于,故

(x<2),

,则,对于x<2大于零恒成立,即函数h(x)在(-∞,2)单调递减,

故在(-∞,2)上,,即恒有g′(x)<1,

由直线2x-3y+m=0的斜率是,直线3x-2y+n=0的斜率是

根据导数的几何意义知曲线g(x)只能可能与直线2x-3y+m=0相切。

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简答题

已知函数在x=a处取得极值.

(Ⅰ)求

(Ⅱ)设函数g(x)=2x3﹣3af′(x)﹣6a3,如果g(x)在开区间(0,1)上存在极小值,求实数a的取值范围.

正确答案

解(1)f'(x)=﹣x2+2bx﹣3a2由题意知f'(a)=﹣a2+2ba﹣3a2=0

则b=2a

(2)由已知可得g(x)=2x3+3ax2﹣12a2x+3a3则g'(x)=6x2+6ax﹣12a2=6(x﹣a)(x+2a)

令g'(x)=0,得x=a或x=﹣2a

若a>0,当x<﹣2a或x>a时,g'(x)>0;

当﹣2a<x<a时,g'(x)<0

所以当x=a时,g(x)有极小值,

∴0<a<1若a<0,

当x<a或x>﹣2a时,g'(x)>0;

当a<x<﹣2a时,g'(x)<0

所以当x=﹣2a时,g(x)有极小值,

∴0<﹣2a<1即

所以当或0<a<1时,g(x)在开区间(0,1)上存在极小值.

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简答题

已知函数f(x)=﹣x3+ax2+b(a,b∈R).

(1)当a>0时,函数f(x)满足f(x)极小值=1,f(x)极大值=,试求y=f(x)的解析式;

(2)当x∈[0,1]时,设f(x)图象上任意一点处的切线的倾斜角为θ,若a∈[]且a为常数,求θ的取值范围.

正确答案

解:(1)由f′(x)=﹣3x2+2ax(a>0),

令f′(x)=0,得x=0或x= a. 

当x变化时,f′(x),f(x)的变化情况如下表:

解得b=1,a=1.

∴f(x)=﹣x3+x2+1.

(2)tanθ=f'(x)=﹣3x2+2ax=

∵a∈[],

∵x∈[0,1],

∴f'(0)≤f'(x)≤f'().

∴0≤f'(x)≤,即0≤tanθ≤

∵0≤θ≤π

∴θ∈[0,arctan],

∴θ的取值范围是[0,arctan].

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简答题

已知函数在x=1处取得极值2,

(Ⅰ)求函数f(x)的表达式;

(Ⅱ)当m满足什么条件时,函数f(x)在区间(m,2m+1)上单调递增?

(Ⅲ)若P(x0,y0)为图象上任意一点,直线l与的图象切于点P,求直线l的斜率k的取值范围。

正确答案

解:(Ⅰ)因为

而函数在x=1处取得极值2,

所以,即,解得

所以即为所求.

(Ⅱ)由(Ⅰ)知

令f′(x)=0,得x1=-1,x2=1,

则f(x)的增减性如下表:

可知,f(x)的单调增区间是[-1,1],

所以,

所以当m∈(-1,0]时,函数f(x)在区间(m,2m+1)上单调递增.

(Ⅲ)由条件知,过f(x)的图象上一点P的切线l的斜率k为:

,则t∈(0,1],

此时,

根据二次函数的图象性质知:

时,;当t=1时,kmax=4;

所以,直线l的斜率k的取值范围是

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简答题

已知函数f(x)=ax3+2bx2-3x的极值点是x=1和x=-1。

(1)求a,b的值;

(2)求过点A(1,-2)的曲线y=f(x)的切线方程。

正确答案

解:(1)求导函数,可得f′(x)=3ax2+4bx-3

∵函数f(x)=ax3+2bx2-3x的极值点是x=1和x=-1。

∴f′(1)=f′(-1)=0  

∴a=1,b=0

此时f′(x)=3x2-3=3(x+1)(x-1),

可知x=1和x=-1是函数f(x)=ax3+2bx2-3x的极值点;

(2)设切点为P(x0,f(x0) ),则f′(x0)=3x0-3,

∴切线方程为 

即y=3(x0-1)x+x03-3 

∵点A(1,-2)在切线上,

∴-2=3(x0-1)+x03-3 

即x03-3 +3x0-1=0

∴x0=1,

∴切线方程是y=-2。

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简答题

已知函数f(x)=x3+mx2-m2x+1(m为常数,且m>0)有极大值9,

(Ⅰ)求m的值;

(Ⅱ)若斜率为-5的直线是曲线y=f(x)的切线,求此直线方程。

正确答案

解:(Ⅰ) f'(x)=3x2+2mx-m2=(x+m)(3x-m)=0,

则x=-m或x=m,

当x变化时,f'(x)与f(x)的变化情况如下表:

从而可知,当x=-m时,函数f(x)取得极大值9,

即f(-m)=-m3+m3+m3+1=9,

∴m=2。

(Ⅱ)由(Ⅰ)知,f(x)=x3+2x2-4x+1,

依题意知f'(x)=3x2+4x-4=-5,∴x=-1或x=-

又f(-1)=6,f(-)=

所以切线方程为y-6=-5(x+1),或y-=-5(x+),

即5x+y-1=0,或135x+27y-23=0。

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