- 函数的应用
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为何值时,关于
的方程
的两根:
(1)为正数根;(2)为异号根且负根绝对值大于正根;(3)都大于1;(4)一根大于2,一根小于2;(5)两根在0,2之间。
正确答案
答案见解析
关于方程根的讨论,结合二次函数图象与轴的交点位置的充要条件即可求:即设方程两根为
则
1);
(2);
(3);
(4);
(5)。
若函数f(x)=21-|x+1|-m的图象与x轴有交点,则实数m的取值范围是______.
正确答案
∵函数f(x)=21-|x+1|-m的图象与x轴有交点,
∴函数m=21-|x+1|的图象与x轴有交点,
∴即函数m=21-|x+1||的值域问题.
∴m=21-|x+1|的∈(0,2].
故答案为:0<m≤2.
已知曲线C1:ρcos(θ+)=
;曲线C2:ρ2=
.
(1)试判断曲线C1与C2的交点个数;
(2)若过点M(1,0)直线l与曲线C2交于两个不同的点A,B,求的取值范围.
正确答案
(1)由ρcos(θ+)=
,得
ρ(cosθ-sinθ)=
,
所以x-y=1,
由ρ2=,得ρ2(3-2cos2θ)=3,
所以3(x2+y2)-2x2=3,即x2+3y2=3,
由得2x2-3x=0,解得x=0或x=
,
所以曲线C1与C2的交点有两个;
(2)①当直线l存在斜率时,设l的方程为y=k(x-1),A(x1,y1),B(x2,y2),
由得(1+3k2)x2-6k2x+3k2-3=0,
△=36k4-4(1+3k2)(3k2-3)>0,即2k2+1>0恒成立,
则x1+x2=,x1x2=
,
|MA|=|x1-1|,|MB|=
|x2-1|,|AB|=
|x1-x2|,
=
=
==
•
=
•
,
又k2≥0,所以<
≤
•
=
;
②当直线l不存在斜率时,把x=1代入x2+3y2=3得y=±,
此时=
=
,
综合①②得的取值范围为[
,
].
求一切实数p,使得三次方程5x3-5(p+1)x2+(71p-1)x+1=66p的三个根均为正整数.
正确答案
x=1是方程的一个根.于是只要考虑二次方程5x2-5px+66p-1=0的两个根为正整数即可.
设此二正整数根为u、v.则由韦达定理知,
消去p,得5uv-66(u+v)=-1.同乘以5:52uv-5×66u-5×66v=-5.
∴(5u-66)(5v-66)=662-5=4351=19×229.由于u、v均为整数,故5u-66、5v-66为整数.
∴
或
或
或
∴其中使u、v为正整数的,只有u=17,v=59这一组值.此时p=76.
设,,
,求证:
(Ⅰ) a>0且-2<<-1;
(Ⅱ)方程在(0,1)内有两个实根.
正确答案
答案见解析
证明:(I)因为,所以
.
由条件,消去
,得
;
由条件,消去
,得
,
.
故.
(II)抛物线的顶点坐标为
,
在的两边乘以
,得
.
又因为
而
所以方程在区间
与
内分别有一实根。
故方程在
内有两个实根.
已知a,b,c∈N*,方程ax2+bx+c=0在区间(-1,0)上有两个不同的实根,求a+b+c的最小值.
正确答案
设x1和x2方程ax2+bx+c=0有两个相异根,由a,b,c∈N*,
两个根都在区间(-1,0)上,
可得函数f(x)=ax2+bx+c在区间(-1,0)上与x轴有两个不同的交点,
故有f(-1)=a+c-b>0,且f(0)=c>0,且△=b2-4ac>0,
且 x1+x2=-∈(-2,0),且x1•x2=
∈(0,1).
故c的最小值为1,故有 .
当a=2时,正整数b不存在;当a=3时,正整数b不存在;
当a=4时,正整数b不存在;当a=5时,存在正整数b=5.
综上可得,c的最小值为1,a的最小值为5,b的最小值为5,
故a+b+c的最小值为1+5+5=11.
已知函数fn(x)=x3-nx-1(x>0,n∈N*).
(Ⅰ)求函数f3(x)的极值;
(Ⅱ)判断函数fn(x)在区间(,
)上零点的个数,并给予证明.
正确答案
(Ⅰ)∵f3(x)=x3-3x-1,∴f3′(x)=3x2-3,
∵当x>1时,f3′(x)>0;当0<x<1时,f3′(x)<0.
∴当x=1时,f3(x)取得极小值-3,无极大值;
(Ⅱ)函数fn(x)在区间(,
)上有且只有一个零点.
证明:
∵fn()=(
)3-n
-1=-1<0,
fn()=(
)3-n
-1=
-1>0,
fn()•fn(
)<0,∴函数fn(x)在区间(
,
)上必定存在零点.
∵fn′(x)=3x2-n,∴当x∈(,
)时,fn′(x)>3(
)2-n=2n>0,
∴fn(x)在区间(,
)上单调递增,
∴函数fn(x)在区间(,
)上的零点最多一个.
综上知:函数fn(x)在区间(,
)上存在唯一零点.
已知函数f(x)=2x2-alnx
(1)若a=4,求函数f(x)的极小值;
(2)设函数g(x)=-cos2x,试问:在定义域内是否存在三个不同的自变量xi(i=1,2,3)使得f(xi)-g(xi)的值相等,若存在,请求出a的范围,若不存在,请说明理由?
正确答案
(1)由已知得f′(x)=4x-=
,xk
则当0<x<1时f'(x)<0,可得函数f(x)在(0,1)上是减函数,
当x>1时f′(x)>0,可得函数f(x)在(1,+∞)上是增函数,
故函数的极小值为f(1)=2;
(2)若存在,设f(xi)-g(xi)=m(i=1,2,3),则对于某一实数m,方程f(x)-g(x)=m在(0,+∞)上有三个不同的实数根,设F(x)=f(x)-g(x)-m=2x2-alnx+cos2x-m,
则F′(x)=4x--2sin2x(x>0)有两个不同的零点,即关于x的方程4x2-2xsin2x=a(x>0)有两个不同的解G(x)=4x2-2xsin2x(x>0),
则G'(x)=8x-2sin2x-4xcos2x=2(2x-sin2x)+4x(1-cos2x),
设h(x)=2x-sin2x,则h′(x)=2-2cos2x≥0,故h(x)在(0,+∞)上单调递增,
则当x>0时h(x)>h(0)=0,即2x>sin2x,
又1-cos2x>0,则G′(x)>0故G(x)在(0,+∞)上是增函数,
则a=4x2-2xsin2x(x>0)至多只有一个解,故不存.
方法二:关于方程4x--2sin2x=0(x>0)的解,
当a≤0时,由方法一知2x>sin2x,此时方程无解;
当a>0时,由于H′(x)=4+-4cos2x>0,
可以证明H(x)=4x--2sin2x(x>0)是增函数,此方程最多有一个解,故不存在.
求证:方程5x2-7x-1=0的根在一个在区间(-1,0)上,另一个在区间(1,2)上.
正确答案
证明:设f(x)=5x2-7x-1,
∵
即
且y=f(x)的图象在(-1,0)和(1,2)上是连续不断的曲线,
∴方程的根在(-1,0)上,另一个根在(1,2)上.
对于实数和
,定义运算“
”:
,设
,且关于
的方程为
恰有三个互不相等的实数根
,则
的取值范围是___________.
正确答案
试题分析:由定义运算“*”可知 ,画出该函数的图像
如图所示,从而可得
,又因为
要有三个不同的解,所以
,所以
,所以
的取值范围是
.
已知函数f(x)=x3-3ax2+x,a≠0
(1)求f(x)的单调区间;
(2)若a=,直线y=m与y=f(x)的图象有三个不同的交点,求m的取值范围.
正确答案
(1)由f(x)=x3-3ax2+x,得f′(x)=3x2-6ax+1.
当△=36a2-12≤0,即-≤a≤
时,f′(x)≥0恒成立,
函数f(x)在(-∞,+∞)上为增函数;
当a<-或a>
时,
由x<a-,得f′(x)>0.
由x>a+,得f′(x)>0.
由a-<x<a+
,得f′(x)<0.
所以函数f(x)的增区间为(-∞,a-),(a+
,+∞).
减区间为(a-,a+
);
(2)当a=时,f(x)=x3-2x2+x.
f′(x)=3x2-4x+1=(3x-1)(x-1).
当x∈(-∞,)时,f′(x)>0.
当x∈(,1)时,f′(x)<0.
当x∈(1,+∞)时,f′(x)>0.
所以f(x)的极大值为f()=
.
f(x)的极小值为f(1)=0.
所以,直线y=m与y=f(x)的图象有三个不同的交点时m的取值范围是(0,).
已知n∈N*,设函数fn(x)=1-x+-
+…-
,x∈R.
(1)求函数y=f2(x)-kx(k∈R)的单调区间;
(2)是否存在整数t,对于任意n∈N*,关于x的方程fn(x)=0在区间[t,t+1]上有唯一实数解?若存在,求t的值;若不存在,说明理由.
正确答案
(1)因为y=f2(x)-kx=1-x+-
-kx,
所以y′=-1+x-x2-k=-(x2-x+k+1),
方程x2-x+k+1=0的判别式△=(-1)2-4(k+1)=-3-4k,
当k≥-时,△≤0,y′=-(x2-x+k+1)≤0,
故函数y=f2(x)-kx在R上单调递减;
当k<-时,方程x2-x+k+1=0的两根为x1=
,x2=
,
则x∈(-∞,x1)时,y′<0,x∈(x1,x2)时,y′>0,x∈(x2,+∞)时,y′<0,
故函数y=f2(x)-kx(k∈R)的单调递减区间为(-∞,x1)和(x2,+∞),单调递增区间为(x1,x2);
(2)存在t=1,对于任意n∈N*,关于x的方程fn(x)=0在区间[t,t+1]上有唯一实数解,理由如下:
当n=1时,f1(x)=1-x,令f1(x)=1-x=0,解得x=1,
所以关于x的方程f1(x)=0有唯一实数解x=1;
当n≥2时,由fn(x)=1-x+-
+…-
,
得fn′(x)=-1+x-x2+…+x2n-3-x2n-2,
若x=-1,则f′n(x)=f′n(-1)=-(2n-1)<0,
若x=0,则f′n(x)=-1<0,
若x≠-1且x≠0时,则f′n(x)=-,
当x<-1时,x+1<0,x2n-1+1<0,f′n(x)<0,
当x>-1时,x+1>0,x2n-1+1>0,f′n(x)<0,
所以f′n(x)<0,故fn(x)在(-∞,+∞)上单调递减.
因为fn(1)=(1-1)+(-
)+(
-
)+…+(
-
)>0,
fn(2)=(1-2)+(-
)+(
-
)+…+(
-
)
=-1+(-
)•22+(
-
)•24+…+(
-
)•22n-2
=-1-•22-
•24-…-
•22n-2<0,
所以方程fn(x)=0在[1,2]上有唯一实数解,
综上所述,对于任意n∈N*,关于x的方程fn(x)=0在区间[1,2]上有唯一实数解,所以t=1.
已知函数f(x)=,a∈R
(1)求f(x)的极值;
(2)若lnx-kx<0在(0,+∞)上恒成立,求实数k的取值范围;
(3)若f(x)-e=0在[,1]上有唯一实根,求实数a的范围.
正确答案
(1)∵f/(x)=,令f′(x)=0,∴x=ea------------------------------------------------(2分)
由下表:
∴f(x)的极大值为f(ea)==e-a
故f(x)的最大值为e-a.-------------------------------------------------------(4分)
(2)若lnx-kx<0在(0,+∞)上恒成立,∴k>在(0,+∞)上恒成立∴k>[
]max-------------(6分)
由(1):令a=1,则f(x)=,∴[
]max=
∴k>
--------------------------(8分)
(3)由f(x)-e=0得a=1+lnx-ex,令g(x)=1+lnx-ex,x∈[,1]------------------------------(10分)
则g′(x)=-e,由g′(x)=0 得x=
,
当x∈[,
):g′(x)>0,∴g(x)单调递增;当x∈(
,1]:g′(x)<0,∴g(x)单调递减.
且g()=1+ln
-e•
=-1-
,g(
)=1+ln
-e•
=-1,g(1)=1-e∵g(
)-g(1)=-2+e-
=
=
<0∴g(
)<g(1)
由题意得:a∈[g(),g(1)]∪{g(
)}
即a∈[-1-,1-e)∪{-1}--------------------------------------------------------(13分)
已知函数f(x)=2x2-10x,(x∈R),问是否存在自然数m,使得方程f(x)+=0在区间(m,m+1)内有且仅有两个不等的实数解?若存在,求出m的值;若不存在,请说明理由.
正确答案
依题意,问题等价于方程2x3-10x2+37=0在(m,m+1)内有且仅有两个不等的实数根,
令h(x)=2x3-10x2+37,
h′(x)=6x2-20x=6x(x-),
当x∈(0,)时,h′(x)<0,h(x)在区间(0,
)上单调递减;
当x∈(,+∞)时,h′(x)>0,h(x)在区间(
,+∞)上单调递增;…4分
由于h(3)=1>0,h()=-
<0,h(4)=5>0,…7分
所以方程h(x)=0在(3,),(
,4)内分别有唯一实数根,而在(0,3),(4,+∞)内没有实数根…10分
所以存在唯一自然数m=3使得方程f(x)+=0在区间(m,m+1)内有且仅有两个不等的实数解.…12分
已知f(x)=ex-ax(e=2.718…)
(I)讨论函数f(x)的单调区间;
(II)若函数f(x)在区间(0,2)上有两个零点,求a的取值范围;
(Ⅲ) A(xl,yl),B(x2,y2)是f(x)的图象上任意两点,且x1<x2,若总存在xo∈R,使得f′(xo)=,求证:xo>xl.
正确答案
(I)∵f(x)=ex-ax,
∴f′(x)=ex-a,令f′(x)=ex-a>0,
①当a≤0时,f′(x)=ex-a>0在x∈R上恒成立,
所以f(x)在R上单调递增.
②当a>0时,∵f′(x)=ex-a>0,∴ex-a>0,解得x>lna,
∴f(x)在(-∞,lna)单调递减,在(lna,+∞)单调递增.
(II)∵函数f(x)在区间(0,2)上有两个零点,
∴由(Ⅰ)知a>0,且,
解得e<a<.
故a的取值范围是(e,).
(Ⅲ)证明:f′(x0)=
⇔ex0-a=
⇔ex0=,
等式两边同时除以ex1,得=
,
设t=x2-x1,则t>0,
构造函数g(t)==
.
则g′(t)==
>0在t>1时恒成立,
所以g(t)在t>1时恒成立,
所以g(t)>g(1)=e-1>1,
所以>1,故x0>x1.
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