- 导数的概念及其几何意义
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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
,
即=-2,
∴,
令f′(x)>0,得或
,
从而f(x)的单调增区间为或
。
(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。
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}。
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,
即解得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,
因,故切线的斜率为
,
整理得,
∵过点A(1,m)可作曲线的三条切线,
设,则
,
由,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。
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,,
则
故.
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(0
正确答案
解:(1),
方程的判别式
,
当时,
,
,f(x)在(0,+∞)单调递增,
当时,
方程
有两个根均小于等于零,
,
在(0,+∞)单调递增,
综上,当a≤0时,f(x)在(0,+∞)单调递增;
(2),
恒成立
当时,
取得最大值
,
∴,
∴。
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