- 函数的周期性
- 共6029题
已知函数f(x)=x3+2x2+x.
(I)求函数f(x)的单调区间与极值;
(II)若对于任意x∈(0,+∞),f(x)≥ax2恒成立,求实数a的取值范围.
正确答案
(I)∵f'(x)=3x2+4x+1=(3x+1)(x+1)
令f'(x)>0得x>-或x<-1
故函数在(-∞,-1)与(-,+∞)是增函数,在(-1,-
)是减函数,故函数在x=-1处取到极大值,在x=-
处取到极小值
极大值为0,极小值-
(II)若对于任意x∈(0,+∞),f(x)≥ax2恒成立,则必有a≤=x+
+2对于任意x∈(0,+∞),恒成立,
∵x++2≥4,等号当且仅当x=
=1时成立
∴a≤4
∴实数a的取值范围(-∞,4]
已知函数f(x)=a+,a∈R.
(1)若函数f(x)是定义在R上的奇函数,求a的值;
(2)若函数f(x)=a+在区间(1,2)恰有一个零点,求实数a的取值范围.
正确答案
(1 )函数f(x)是定义在R上的奇函数有f(0)=a+=0
∴a=-
(2)f′(x)=>0∴f(x)是实数集R上的单调递增函数
又函数f(x)的图象不间断,在区间(1,2)恰有一个零点,有f(1)f(2)<0
即(a+)(a+
)<0解之得-
<a<-
.
已知函数f(x)=alnx+(a>0).
(Ⅰ)求函数f(x)的单调区间和极值;
(Ⅱ)已知对任意的x>0,ax(2-lnx)≤1恒成立,求实数a的取值范围;
(Ⅲ)是否存在实数a使得函数f(x)在[1,e]上最小值为0?若存在,试求出a的值;若不存在,请说明理由.
正确答案
(Ⅰ)函数的定义域为(0,+∞)
求导函数可得f′(x)=-
=
由f′(x)>0,可得x>;由f′(x)<0,可得0<x<
∴函数f(x)的单调增区间为(,+∞),单调减区间为(0,
)
当x=时,函数取得极大值为f(
)=-alna+a;
(Ⅱ)已知对任意的x>0,ax(2-lnx)≤1恒成立,则
①2-lnx>0时,a≤恒成立
令g(x)=,
∴g′(x)=
当lnx<1时,g′(x)<0,当1<lnx<2时,g′(x)>0,
∴lnx=1时,即x=e时,函数取得最小值为g(e)=
∴a≤
②2-lnx<0时,a≥恒成立
令g(x)=,
∴g′(x)=
当2-lnx<0时,g′(x)>0,
∴函数在(e2,+∞)上单调增,函数无最大值,故此时a≥不恒成立;
∴实数a的取值范围是(-∞,];
(Ⅲ)不存在a,使得函数f(x)在[1,e]上最小值为0
由(Ⅰ)知函数f(x)的单调增区间为(,+∞),单调减区间为(0,
)
若1≤≤e,即
≤a≤1,则函数f(x)在[1,e]上最小值为f(
)=-alna+a=0,
∴a=e,不满足题意
若0<<1,即a>1,则函数f(x)在[1,e]上最小值为f(1)=1,不满足题意
综上知,不存在a,使得函数f(x)在[1,e]上最小值为0.
已知函数f(x)=-x3+x2+ax+b(a,b∈R).
(Ⅰ)若a=3,试确定函数f(x)的单调区间;
(Ⅱ)若函数f(x)在其图象上任意一点(x0,f(x0))处切线的斜率都小于2a2,求实数a的取值范围.
正确答案
(Ⅰ)当a=3时,f(x)=-x3+x2+3x+b,所以f/(x)=-x2+2x+3,
由f'(x)>0,解得-1<x<3,由f'(x)<0,解得x<-1或x>3,
所以函数f(x)的单调增区间为(-1,3),减区间为(-∞,-1)和(3,+∞).
(Ⅱ)因为f'(x)=-x2+2x+a,
由题意得:f'(x)=-x2+2x+a<2a2对任意x∈R恒成立,
即-x2+2x<2a2-a对任意x∈R恒成立,
设g(x)=-x2+2x,所以g(x)=-x2+2x=-(x-1)2+1,
所以当x=1时,g(x)有最大值为1,
因为对任意x∈R,-x2+2x<2a2-a恒成立,
所以2a2-a>1,解得a>1或a<-,
所以,实数a的取值范围为{a|a>1或a<-}.
设函数f(x)=x2-mlnx,h(x)=x2-x+a.
(1)当a=0时,f(x)≥h(x)在(1,+∞)上恒成立,求实数m的取值范围;
(2)当m=2时,若函数k(x)=f(x)-h(x)在[1,3]上恰有两个不同零点,求实数 a的取值范围;
(3)当m=2时,如果函数g(x)=-f(x)-ax的图象与x轴交于两点A(x1,0)、B(x2,0)且0<x1<x2.求证:g′(px1+qx2)<0(其中正常数p,q满足p+q=1,且q≥p).
正确答案
(1)由a=0,f(x)≥h(x)可得-mlnx≥-x,即 m≤
记 φ=,则f(x)≥h(x)在(1,+∞)上恒成立等价于m≤φ(x)min.
求得 φ′(x)=
当x∈(1,e)时;φ′(x)<0;当x∈(e,+∞)时,φ′(x)>0
故φ(x)在x=e处取得极小值,也是最小值,
即φ(x)min=φ(e)=e,故m≤e.
(2)函数k(x)=f(x)-h(x)在[1,3]上恰有两个不同的零点等价于方程x-2lnx=a,在[1,3]上恰有两个相异实根.
令g(x)=x-2lnx,则 g′(x)=1-
当x∈[1,2)时,g′(x)<0,当x∈(2,3]时,g′(x)>0
g(x)在[1,2]上是单调递减函数,在(2,3]上是单调递增函数.
故g(x)min=g(2)=2-2ln2
又g(1)=1,g(3)=3-2ln3
∵g(1)>g(3),
∴只需g(2)<a≤g(3),
故a的取值范围是(2-2ln2,3-2ln3〕
(3)∵g′(x)=-2x-a,又f(x)-ax=0有两个实根x1,x2,
∴两式相减,得2(lnx1-lnx2)-(x12-x22)=a(x1-x2)
∴a=-(x1+x2),(x1>0,x2>0)
于是 g/(px1+qx2)=-2(px1+qx2)-
+(x1+x2)
=-
+(2p-1)(x2-x1).
∵q>p,∴2q≥1,∵2p≤1,∴(2p-1)(x2-x1)<0.
要证:g′(px1+qx2)<0,只需证:-
<0.
只需证:+ln
<0.(*)
令 =t∈(0,1),∴(*)化为
+lnt<0
只证 u(t)=lnt+<0即可.u/(t)=
+
=
-
=
=,
>1,0<t<1,
∴t-1<0.∴u′(t)>0,∴u(t)在(0,1)上单调递增,∴u(t)<u(1)=0
∴u(t)<0,∴lnt+<0.
即:+ln
<0.∴g′(px1+qx2)<0.
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