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题型:简答题
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简答题

已知f(x)=x3-2x2+cx+4,g(x)=ex-e2-x+f(x),

(1)若f(x)在x=1+处取得极值,试求c的值和f(x)的单调增区间;

(2)如下图所示,若函数y=f(x)的图象在[a,b]上连续光滑,试猜想拉格朗日中值定理:即一定存在c∈(a,b)使得f′(c)=?[用含有a,b,f(a),f(b)的表达方式直接回答,不需要写猜想过程]

(3)利用(2)证明:函数y=g(x)图象上任意两点的连线斜率不小于2e-4。

正确答案

解:(1),依题意有

=-2,

令f′(x)>0,得

从而f(x)的单调增区间为

(2)

(3)由已知

所以

=2e-4,

由(2)知,对于函数y=g(x)图象上任意两点A,B,

在A,B之间一定存在一点C(c,g(c)),使得

又g′(x)≥2e-4,故有,证毕。

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简答题

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)已知函数f(x)有三个互不相同的零点0,α ,β,且α<β。若对任意的x∈[α ,β],都有f(x)≥f(1)恒成立,求实数m的取值范围。

正确答案

解:(1)当m=3时,f(x)=x3-3x2+5x,f ′(x)=x2-6x+5,

因为f(2)=,f ′(2)=-3,

所以切点坐标为(2,),切线的斜率为-3.

则所求的切线方程为y-=-3(x-2),即9x+3y-20=0。

(2)f ′(x)=x2-2mx+(m2-4),

令f ′(x)=0,得x=m-2或x=m+2,

当x∈(-∞,m-2)时,f ′(x)>0,f(x)在(-∞,m-2)上是增函数;

当x∈(m-2,m+2)时,f ′(x)<0,f(x)在(m-2,m+2)上是减函数;

当x∈(m+2,+∞)时,f ′(x)>0,f(x)在(m+2,+∞)上是增函数;

因为函数f(x)有三个互不相同的零点0,α ,β,且f(x)=x[x2-3mx+3(m2-4)],

所以

解得:m∈(-4,-2)∪(-2,2)∪(2,4),

当m∈(-4,-2)时,m-2<m+2<0,所以α<m-2<β<m+2<0,

此时f(α)=0,f(1)>f(0)=0,与题意不合,故舍去;

当m∈(-2,2)时,m-2<0<m+2,所以α<m-2<0<m+2<β,

因为对任意的x∈[α ,β],都有f(x)≥f(1)恒成立,所以α<1<β,

所以f(1)为函数f(x)在[α ,β]上的最小值;

因为当x=m+2时,函数f(x)在[α ,β]上取最小值,所以m+2=1,即m=-1;

当m∈(2,4)时,0<m-2<m+2,所以0<α<m-2<m+2<β,

因为对任意的x∈[α ,β],都有f(x)≥f(1)恒成立,所以α<1<β,

所以f(1)为函数f(x)在[α ,β]上的最小值,

因为当x=m+2时,函数f(x)在[α ,β]上取最小值,所以m+2=1,即m=-1(舍去),

综上可知,m的取值范围是{-1}。

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简答题

已知函数f(x)=ax3-3x2+1-

(Ⅰ)若函数f(x)在x=-1时取到极值,求实数a的值;

(Ⅱ)试讨论函数f(x)的单调性;

(Ⅲ)当a>1时,在曲线y=f(x)上是否存在这样的两点A,B,使得在点A、B处的切线都与y轴垂直,且线段AB与x轴有公共点,若存在,试求a的取值范围;若不存在,请说明理由。

正确答案

解:

(Ⅰ)∵函数f(x)在x=-1时取到极值,

经检验a=-2函数f(x)在x=-1时取到极小值,

∴实数a的值-2;

(Ⅱ)由

①当,由

∴函数f(x)的单调增区间为,单调减区间为

②当

同理可得函数f(x)的单调增区间为,单调减区间为

(Ⅲ)假设存在满足要求的两点A,B,即在点A、B处的切线都与y轴垂直,则

又线段AB与x轴有公共点,

又a>1,

解得

所以当时,存在满足要求的点A、B。

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简答题

设函数f(x)=ax2+bx+c(a≠0),曲线y=f(x)通过点(0,2a+3),且在点(-1,f(-1))处的切线垂直于y轴,

(Ⅰ)用a分别表示b和c;

(Ⅱ)当bc取得最小值时,求函数g(x)=-f(x)e-x的单调区间。

正确答案

解:(Ⅰ)因为

所以f′(x)=2ax+b,

又因为曲线y=f(x)通过点(0,2a+3),

故f(0)=2a+3,

而f(0)=c,

从而c=2a+3,

又曲线y=f(x)在(-1,f(-1))处的切线垂直于y轴,

故f′(-1)=0,即-2a+b=0,

因此b=2a;

(Ⅱ)由(Ⅰ)得

故当时,bc取得最小值

此时有

从而

所以

令g′(x)=0,解得

当x∈(-∞,-2)时,g′(x)<0,故g(x)在x∈(-∞,-2)上为减函数;

当x∈(-2,2)时,g′(x)>0,故g(x)在x∈(-2,2)上为增函数;

当x∈(2,+∞)时,g′(x)<0,故g(x)在x∈(2,+∞)上为减函数;

由此可见,函数g(x)的单调递减区间为(-∞,-2)和(2,+∞);单调递增区间为(-2,2)。

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简答题

已知函数f(x)=,g(x)=2alnx(e为自然对数的底数),

(1)求F(x)=f(x)-g(x)的单调区间,若F(x)有最值,请求出最值;

(2)是否存在正常数a,使f(x)与g(x)的图象有且只有一个公共点,且在该公共点处有共同的切线?若存在,求出a的值,以及公共点坐标和公切线方程;若不存在,请说明理由.

正确答案

解:(1)

①当a≤0时,F′(x)>0恒成立,F(x)在(0,+∞)上是增函数,F(x)只有一个单调递增区间(0,+∞),没有最值;

②当a>0时,

若0<x<,则F′(x)<0,F(x)在上单调递减;

若x>,则F′(x)>0,F(x)在上单调递增,

∴当x=时,F(x)有极小值,也是最小值,

所以当a>0时,F(x)的单调递减区间为,单调递增区间为,最小值为-alna,无最大值;

(2)若f(x)与g(x)的图象有且只有一个公共点,则方程f(x)-g(x)=0有且只有一解,

所以函数F(x)有且只有一个零点,

由(1)的结论可知F(x)min=-alna=0得a=1,

此时,F(x)=

∴f(x)与g(x)的图象的唯一公共点坐标为

∴f(x)与g(x)的图象在点处有共同的切线,其方程为

综上所述,存在a=1,使f(x)与g(x)的图象有且只有一个公共点

且在该点处的公切线方程为

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简答题

已知函数f(x)=x4-3x2+6,

(Ⅰ)讨论f(x)的单调性;

(Ⅱ)设点P在曲线y=f(x)上,若该曲线在点P处的切线l通过坐标原点,求l的方程.

正确答案

解:(Ⅰ)

当x∈和x∈时,f′(x)<0;

当x∈和x∈时,f′(x)>0;

因此,f(x)在区间是减函数,

f(x)在区间是增函数。

(Ⅱ)设点P的坐标为(x0,f(x0)),

由l过原点知,l的方程为y=f′(x0)x,

因此,f(x0)=x0f′(x0),

即:x04-3x02+6-x0(4x03-6x0)=0,

整理得(x02+1)(x02-2)=0,解得

因此切线l的方程为

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简答题

已知函数f(x)=ax3+bx2-3x在x=±1处取得极值。

(1)求函数f(x)的解析式;

(2)求证:对于区间[-1,1]上任意两个自变量的值x1,x2,都有|f(x1)-f(x2)|≤4;

(3)若过点A(1,m)(m ≠-2)可作曲线y=f(x)的三条切线,求实数m的范围。

正确答案

解:(1)=3ax2+2bx-3,

依题意,f′(1)=f′(-1)=0,

解得a=1,b=0,

∴f(x)=x3-3x。

(2)∵f(x)=x3-3x,

∴f ′(x)=3x2-3=3(x+1)(x-1),

当-1<x<1时,f ′(x)<0,故f(x)在区间[-1,1]上为减函数,

fmax(x)=f(-1)=2,fmin(x)=f(1)=-2,

∵对于区间[-1,1]上任意两个自变量的值x1,x2

都有|f(x1)-f(x2)|≤|fmax(x) -fmin(x)|,

∴ |f(x1)-f(x2)|≤|fmax(x)-fmin(x)|=2-(-2)=4。

(3)f′(x)=3x2-3=3(x+1)(x-1),

∵曲线方程为y=x3-3x,

∴点A(1,m)不在曲线上,

设切点为M(x0,y0),则点M的坐标满足

,故切线的斜率为

整理得

∵过点A(1,m)可作曲线的三条切线,

,则

,得x0=0或x0=1,

∴g(x0)在(-∞,0),(1,+∞)上单调递增,在(0,1)上单调递减,

∴函数的极值点为x0=0,x0=1,

∴关于x0方程有三个实根的充要条件是,解得-3<m<-2,

故所求的实数a的取值范围是-3<m<-2。

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简答题

已知函数f(x)=|sinx|.

(1)若g(x)=ax﹣f(x)≥0对任意x∈[0,+∞)恒成立,求实数a的取值范围;

(2)若函数f(x)=|sinx|的图象与直线y=kx(k>0)有且仅有三个公共点,且公共点的横坐标的最大值为α,求证:

正确答案

解:(1)根据图象可知,我们只需要考虑

此时g(x)=ax﹣sinx

所以g′(x)=a﹣cosx

当a≥1时,g′(x)≥0,易知函数g(x)单调增,

从而g(x)≥g(0)=0,符合题意;

当a≤0,g′(x)<0,函数g(x)单调减,从而g(x)≤g(0) 不符合题意;

当0<a<1时,显然存在,使得g′(x)=0,且x∈[0,x0)时函数g(x)单调减,

从而g(x)≤g(0)=0,不符合题意.

综上讨论知a≥1.

(2)f(x)的图象与直线y=kx(k>0)有且仅有三个公共点时如图所示,

且在内相切,其切点为A(α,﹣sinα),

由于f′(x)=﹣cosx,

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简答题

已知函数f(x)=lnx++x(a∈R)。

(1)求函数f(x)的单调区间;

(2)若以函数y=f(x)-x(00,y0)为切点的切线的斜率恒成立,求实数a的最小值。

正确答案

解:(1) 

方程的判别式

时,,f(x)在(0,+∞)单调递增,

时,方程有两个根均小于等于零,

在(0,+∞)单调递增,

当0,方程有一个正根,f(x)在单调递减,在单调递增,

综上,当a≤0时,f(x)在(0,+∞)单调递增;

当0单调递减,f(x)在单调递增;

(2)恒成立

时,取得最大值

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简答题

已知函数,g(x)=lnx+2x。

(1)求函数f(x)的单调区间;

(2)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:(1)∵函数的定义域为(0,+∞),

∴f'(x)

(i)当a≤0时,f'(x)>0,

∴f(x)的增区间为(0,+∞),

(ii)当a>0时,令f'(x)>0,解得x>a,

∴f(x)的增区间为(a,+∞),

令f'(x)<0,解得0<x<a,

∴f(x)的减区间为(0,a)。

(2)g(x)=2x+lnx(x>0),

设过点(2,5)的直线与曲线g(x)相切的切点坐标为(x0,y0

∴y0-5=g'(x0)(x0-2),

由(1)知当a=2时,h(x)在(0,2)上单调递减,在(2,+∞)上单调递增,

,h(2)=ln2-1<0,

∴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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