- 函数与方程
- 共5672题
设函数f(x)=-x3+x2+(a2-1)x,其中a>0.
(1)若函数y=f(x)在x=-1处取得极值,求a的值;
(2)已知函数f(x)有3个不同的零点,分别为0、x1、x2,且x1<x2,若对任意的x∈[x1,x2],f(x)>f(1)恒成立,求a的取值范围.
正确答案
(1)求导函数,可得f′(x)=-x2+2x+(a2-1)
∵函数y=f(x)在x=-1处取得极值,
∴f′(-1)=0
∴-1-2+(a2-1)=0
∴a=±2
经检验,a=2符合题意;
(2)由题意,f(x)=-x3+x2+(a2-1)x=x(-
x2+x+a2-1)=-
x(x-x1)(x-x2)
∵函数f(x)有3个不同的零点,分别为0、x1、x2,
∴-x2+x+a2-1=0有两个相异的实根x1、x2,
∴△=1+(a2-1)>0,∴a<-
(舍去),或a>
且x1+x2=3
∵x1<x2,∴2x2>x1+x2=3,∴x2>>1
①若x1≤1<x2,则f(1)=-(1-x1)(1-x2)≥0,而f(x1)=0,不符合题意;
②若1<x1<x2,则对任意的x∈[x1,x2],有x-x1≥0,x-x2≤0,
∴f(x)=-x(x-x1)(x-x2)≥0
又f(x1)=0,∴f(x)在[x1,x2]上的最小值为0
∴对任意的x∈[x1,x2],f(x)>f(1)恒成立,等价于f(1)=a2-<0
∴-<a<
综上可得a的取值范围为(,
).
已知关于x的方程2x2-(+1)x+m=0的两根为sinθ和cosθ,θ∈(0,2π),则m的值为______.
正确答案
因为方程2x2-(+1)x+m=0的两根为sinθ和cosθ,θ∈(0,2π),
所以sinθ+cosθ=,sinθcosθ=
,
因为(sinθ+cosθ)2=1+2sinθcosθ,
所以(
3
+1
2
)2=1+2×=1+m,
即1+=1+m,所以m=
.
故答案为:.
设函数f(x)=(x+a)lnx-x+a.
(Ⅰ)设g(x)=f'(x),求g(x)函数的单调区间;
(Ⅱ)若a≥,试研究函数f(x)=(x+a)lnx-x+a的零点个数.
正确答案
(Ⅰ)g(x)的定义域是(0,+∞)∵g(x)=f'(x)=+lnx,
∴g'(x)=-+
=
,…(2分)
(1)当a≤0时,g'(x)>0,∴g(x)在(0,+∞)上单调递增,
故g(x)单调区间是(0,+∞)…(4分)
(2)当a>0时,g'(x)>0,∴g(x)在(a,+∞)上单调递增,
再由g'(x)<0得g(x)在(0,a)上单调递减.
g(x)的单调区间是(0,a)与(a,+∞)…(7分)
(Ⅱ)由题(Ⅰ)知,g(x)在x=a时取到最小值,且为g(a)=+lna=1+lna.…(9分)
∵a≥,∴lna≥-1,∴g(a)≥0.
∴f'(x)≥g(a)≥0.f(x)在(0,+∞)上单调递增,…(11分)
∵f(e)=(e+a)lne-e+a=2a>0,f()=(
+a)ln
-
+a=-
<0,,
∴f(x)在(,e)内有零点.…(13分)
故函数f(x)=(x+a)lnx-x+a的零点个数为1.…(14分)
关于x的方程ax3-x2+x+1=0在(0,+∞)上有且仅有一个实数解,则a的取值范围为______.
正确答案
关于实数x的方程ax3-x2+x+1=0的所有解中,仅有一个正数解⇔a=-
-
有仅有一个正实数解.
令=t(t≠0),t的符号与x的符号一致,则a=-t3-t2+t有且
仅有一个正实数解,
令f(t)=-t3-t2+t(t≠0),
f′(t)=-3t2-2t+1,由f′(t)=0得t=或t=-1.
又t∈(-1,)时,f′(t)>0;t∈(-∞,-1),(
,+∞)时,f′(t)<0.所以[f(t)]极大值=f(
)=
.
又t→-∞,f(t)→+∞;t→+∞,f(t)→-∞.
结合三次函数图象,如图.
综上所述,实数a的取值范围为a≤0或a=.
故答案为:a≤0或a=.
已知二次函数f(x)=ax2+bx+c.
(1)若a>b>c,且f(1)=0,证明f(x)有两个零点;
(2)若x1,x2∈R,x1<x2,f(x1)≠f(x2),证明方程f(x)-[f(x1)+f(x2)]=0在区间(x1,x2)内有一个实根.
正确答案
证明:(1)∵f(1)=0,∴a+b+c=0,
又∵a>b>c,∴3a>a+b+c>3c,即a>0>c.
∴a>0,c<0,即ac<0,
∴△=b2-4ac≥-4ac>0,
∴方程ax2+bx+c=0有两个不等实根,∴f(x)有两个零点.
(2)设g(x)=f(x)-[f(x1)+f(x2],
则g(x1)=f(x1)-[f(x1)+f(x2)]=
[f(x1)-f(x2)],
g(x2)=f(x2)-[f(x1)+f(x2)]=
[f(x2)-f(x1)],
g(x1)•g(x2)=[f(x1)-f(x2)]•
[f(x2)-f(x1)]=-
[f(x1)-f(x2)]2,
∵f(x1)≠f(x2),∴g(x1)•g(x2)<0,
又函数g(x)在区间[x1,x2]上的图象是连续不断的一条曲线,由函数零点的判定定理可得:
g(x)=0在(x1,x2)内有一个实根.
已知函数f(x)=ln(ax+1)+x3-x2-ax.(1)若x=为y=f(x)的极值点,求实数a的值; (2)若a=-1时,方程f(1-x)-(1-x)3=
有实根,求实数b的取值范围.
正确答案
(1)f′(x)=+3x2-2x-a=
∵x=为f(x)的极值点,∴f′(
)=0
∴3a(
2
3
)2+(3-2a)-(a2+2)=0且
a+1≠0
∴a=0.
又当a=0时,f′(x)=x(3x-2),从而x=为f(x)的极值点成立.
(2)若a=-1时,方程f(1-x)-(1-x)3=
可得lnx-(1-x)2+(1-x)=
即b=xlnx-x(1-x)2+x(1-x)=xlnx+x2-x3在x>0上有解
即求函数g(x)=xlnx+x2-x3的值域.
b=x(lnx+x-x2) 令h(x)=lnx+x-x2
由h′(x)=+1-2x=
∵x>0
∴当0<x<1时,h′(x)>0,从而h(x)在(0,1)上为增函数;
当x>1时,h′(x)<0,从而h(x)在(1,+∞)上为减函数.
∴h(x)≤h(1)=0,而h(x)可以无穷小.∴b的取值范围为(-∞,0].
已知函数f=ln|x|
,函数g
=
+af′
(I)当x≠0时,求函数y=g的表达式;
(Ⅱ)若a>0,且函数y=g在
上的最小值是2,求a的值;
(Ⅲ)对于(Ⅱ)中所求的a值,若函数h(x)=x3-
x2+bx,x∈R,恰有三个零点,求b的取值范围.
正确答案
(Ⅰ)∵f=ln|x|,
∴当x>0时,f=lnx; 当x<0时,f
=ln
∴当x>0时,f′=
; 当x<0时,f′
=
•
=
.
∴当x≠0时,函数y=g=x+
;
(Ⅱ)∵由(1)知当x>0时,g=x+
,
∴当a>0,x>0时,g≥2
当且仅当x=
时取等号.
由2=2,得a=1,
(Ⅲ)h′(x)=x2-(b+1)x+b=(x-1)(x-b)
令h′(x)=0,得x=1或x=b.
(1)若b>1,则当0<x<1时,h′(x)>0,当1<x<b,时h′(x)<0,当x>b时,h′(x)>0;
(2)若b<1,且b≠0,则当0<x<b时,h′(x)>0,当b<x<1时,h′(x)<0,当x>1时,h′(x)>0.
所以函数h(x)有三个零点的充要条件为或
解得b<
或b>3.
综合:b∈(-∞,0)∪(0,)∪(3,+∞)
另h(x)=x3-
x2+bx=
x[2x2-3(b+1)x+6b]
所以,方程2x2-3(b+1)x+6b=0,有两个不等实根,且不含零根.
由,解得:b∈(-∞,0)∪(0,
)∪(3,+∞).
方程lgx+x-3=0的实数解的个数是______个
正确答案
设y=lgx,y=3-x,在同一坐标系中作出其简图,如图,
由图知,交点一个.
故填1.
若函数f(x)=x3-ax2(a>0)在区间上是单调增函数,则使方程f(x)=1 000有整数解的实数a的个数是________.
正确答案
4
令f′(x)=3x2-2ax>0,则x>或x<0.
由f(x)在区间上是单调增函数知
⊆
,从而a∈(0,10].由f(x)=1 000得a=x-
,令g(x)=x-
,则g(x)在(0,+∞)上单调递增,且与x轴交于点(10,0),在同一直角坐标系中作出函数g(x)与y=a(03-10x2-1 000=0.令h(x)=x3-10x2-1 000,因为h(14)=-216<0,h(15)=125>0,所以方程x3-10x2-1 000=0在区间(14,15)上存在根x0,因此从图像可以看出在(10,x0]之间f(x)=1 000共有4个整数解.
关于x的二次方程x2+(m-1)x+1=0在区间[0,2]上有解,求实数m的取值范围.
正确答案
(-∞,-1)
解:设f(x)=x2+(m-1)x+1,x∈[0,2],
①若f(x)=0在区间[0,2]上有一解,
∵f(0)=1>0,则应有f(2)<0,
又∵f(2)=22+(m-1)×2+1,
∴m<-.
②若f(x)=0在区间[0,2]上有两解,则
∴
∴
∴-≤m<-1.
由①②可知m的取值范围(-∞,-1).
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