当a>0时,f(x)在x?1?当a≤0时,f(x)无极值.
22a2)?(1?ln). 处取得极小值,极小值为f(1?aa2a(Ⅱ)证法一:因为a=1,所以f(x)? 当n为偶数时, 令g(x)?x?1?1?ln(x?1).
(1?x)n1?ln(x?1), n(1?x)则 g?(x)?1?n1x?2n????0,(x?2). n?1n?1x?1x?1(x?1)(x?1)所以当x∈[2,+∞]时,g(x)单调递增,
又 g(2)=0 因此g(x)?x?1?1?ln(x?1)≥g(2)=0恒成立,
(x?1)n 所以f(x)≤x-1成立. 当n为奇数时,
要证f(x)≤x-1,由于
1<0,所以只需证ln(x-1) ≤x-1, n(1?x) 令 h(x)=x-1-ln(x-1), 则 h?(x)?1?1x?2≥0(x≥2), ?x?1x?1 所以 当x∈[2,+∞]时,h(x)?x?1?ln(x?1)单调递增,又h(2)=1>0, 所以当x≥2时,恒有h(x) >0,即ln(x-1)<x-1命题成立. 综上所述,结论成立. 证法二:当a=1时,f(x)?1?ln(x?1).
(1?x)n1≤1, n(1?x)
当x≥2,时,对任意的正整数n,恒有故只需证明1+ln(x-1) ≤x-1.
令h(x)?x?1?(1?ln(x?1))?x?2?ln(x?1),x??2,??? 则h?(x)?1?1x?2?, x?1x?1当x≥2时,h?(x)≥0,故h(x)在?2,???上单调递增,
因此 当x≥2时,h(x)≥h(2)=0,即1+ln(x-1) ≤x-1成立. 故 当x≥2时,有即f(x)≤x-1.
21?ln(x?1)≤x-1. n(1?x)3. 解: (1)由已知得f'(x)?ax?2bx?1,令f'(x)?0,得ax2?2bx?1?0,
f(x)要取得极值,方程ax2?2bx?1?0必须有解,
所以△?4b2?4a?0,即b2?a, 此时方程ax2?2bx?1?0的根为
?2b?4b2?4a?b?b2?a?2b?4b2?4a?b?b2?ax1???,x2?,
2aa2aa所以f'(x)?a(x?x1)(x?x2)
当a?0时,
x f’(x) f (x) (-∞,x1) + 增函数 x 1 0 极大值 (x1,x2) - 减函数 x2 0 极小值 (x2,+∞) + 增函数 所以f(x)在x 1, x2处分别取得极大值和极小值.
当a?0时,
x f’(x) f (x) (-∞,x2) - 减函数 x 2 0 极小值 (x2,x1) + 增函数 x1 0 极大值 (x1,+∞) - 减函数 所以f(x)在x 1, x2处分别取得极大值和极小值. 综上,当a,b满足b2?a时, f(x)取得极值.
(2)要使f(x)在区间(0,1]上单调递增,需使f'(x)?ax?2bx?1?0在(0,1]上恒成立.
2ax1ax1?,x?(0,1]恒成立, 所以b?(??)max 22x22x1a(x2?)a1ax1a, 设g(x)???,g'(x)???2?222x22x2x即b??令g'(x)?0得x?11或x??(舍去),
aa当a?1时,0?11ax1)时g'(x)?0,g(x)???单调增函数; ?1,当x?(0,a22xa当x?(1ax1,1]时g'(x)?0,g(x)???单调减函数,
22xa11时,g(x)取得最大,最大值为g()??a. aa所以当x?所以b??a 当0?a?1时,
1ax1在区间?1,此时g'(x)?0在区间(0,1]恒成立,所以g(x)???22xaa?1a?1,所以b?? 22a?1综上,当a?1时, b??a; 当0?a?1时, b??
2(0,1]上单调递增,当x?1时g(x)最大,最大值为g(1)??4.D
5. 解:(Ⅰ) 当a??1时,f(x)?lnx?x?2?1,x?(0,??), x
x2?x?2,x?(0??, )所以 f'(x)?2x因此,f(2) ?1,1,. 即 曲线y?f(x)在点(2,f(2))处的切线斜率为又 f(2)?ln2?2, 所以曲线
y?f(x)在点(2,f(2))处的切线方程为y?(ln2?2)?x?2,
即x?y?ln2?0. (Ⅱ)因为 f(x)?lnx?ax?1?a?1, x
ax2?x?1?a1a?1所以 f'(x)??a?2?? x?(0,??),
xx2x
令 g(x)?ax?x?1?a,x?(0,??),
(1)当a?0时,h(x)??x?1,x?(0,??)
所以,当x?(0,1)时,h(x)?0,此时f?(x)?0,函数f(x)单调递减; 当x?(1,??)时,h(x)?0,此时f?(x)?0,函数f(x)单调递
2 (2)当a?0时,由f?(x)=0
即ax2?x?1?a?0,解得x1?1,x2?①当a?1?1 a1时,x1?x2,h(x)?0恒成立, 2此时f?(x)?0,函数f(x)在(0,+∞)上单调递减; ②当0?a?11时,?1?1?0 2ax?(0,1)时,h(x)?0,此时f?(x)?0,函数f(x)单调递减;
x?(1,1?1)时,h(x)?0,此时f?(x)?0,函数f(x)单调递增; a1x?(?1,??)时,h(x)?0,此时f?(x)?0,函数f(x)单调递减;
a1③当a?0时,由于?1?0
ax?(0,1)时,h(x)?0,此时f?(x)?0,函数f(x)单调递减; x?(1,??)时,h(x)?0,此时f?(x)?0,函数f(x)单调递增。
综上所述:
当a?0时,函数f(x)在(0,1)上单调递减; 函数f(x)在(1,+∞)上单调递增;
1时,函数f(x)在(0,+∞)上单调递减; 21当0?a?时,函数f(x)在(0,1)上单调递减;
21函数f(x)在(1,?1)上单调递增;
a1函数f(x)在(?1,??)上单调递减,
a当a?
2a3aa6. 2【解析】21=loga,3
x∴g(x)=loga-(b-x)的零点在(2,3)上,∴n=2.
7. (1)设容器的容积为V, 由题意知 V??r2l?4380?, ?r,又V?334V??r38044203 故 l???r?(2?r) 22?r3r33r 由于 l?2r, 因此 0?r?2
所以建造费用 y?2?rl?3?4?r2c?2?r? 因此 y?4?(c?2)r2?420(2?r)?3?4?r2c 3r160?,0?r?2 r160?8?(c?2)320 (2)由(1)得,y'?8?(c?2)r??(r?),0?r?2
r2r2c?2 由于 c?3,所以 c?2?0,
当 r3?20?0时,r?c?2320 c?2令 r?320?m,则 m?0 c?28?(c?2)22(r?m)(r?rm?m) 2r9① 当0?m?2即c?时,
2所以 y'? 当r?m时,y'?0 当r?(0,m)时,y'?0 当r?(m,2)时,y'?0
所以 r?m是函数y的极小值点,也是最小值点. ② 当m?2即3?c?9时 2 当r?(0,2)时,y'?0,函数单调递减, 所以,r?2是函数y的最小值点. 综上所述,当3?c?9时,建造费用最小时r?2 23 当c?9时,建造费用最小时r?220。 c?2