解得a??3,b?4. (Ⅱ)由(Ⅰ)可知,
f(x)?2x3?9x2?12x?8c,
f?(x)?6x2?18x?12?6(x?1)(x?2).
当x?(0,1)时,当x?(1,2)时,当x?(2,3)时,所以,当x则当x?f?(x)?0; f?(x)?0;
f?(x)?0.
?1时,f(x)取得极大值f(1)?5?8c,又f(0)?8c,f(3)?9?8c.
3?时,f(x)的最大值为f(3)?9?8c. ?0,3?,有f(x)?c2恒成立, ?0,因为对于任意的x?所以 解得
9?8c?c2,
c??1或c?9,
因此c的取值范围为(??,?1)?(9,??).
例9.函数y?2x?4?x?3的值域是_____________.
思路启迪:求函数的值域,是中学数学中的难点,一般可以通过图象观察或利用不等式性质求解,也可以利用函数的单调性求出最大、最小值。此例的形式结构较为复杂,采用导数法求解较为容易。
2x?4?0得,解答过程:由?x??2,即函数的定义域为[?2,??). ??x?3?0
y'?12x?4?12x?3?2x?3?2x?4,
22x?4?x?3又2x?3?2x?4?2x?82x?3?2x?4,
?当x??2时,y'?0, ?函数y?而f(?2)??1,?y?2x?4?x?3在(?2,??)上是增函数,
2x?4?x?3的
值域是[?1,??).
例10.(2006年天津卷)已知函数f?x??4x3?3x2cos??3cos?,其中x?R,?为参数,且
160???2?.
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(1)当时cos??0,判断函数f?x?是否有极值;
(2)要使函数f(x)的极小值大于零,求参数?的取值范围;
(3)若对(2)中所求的取值范围内的任意参数?,函数f?x?在区间?2a?1,a?内都是增函数,求实数a的取值范围.
[考查目的]本小题主要考查运用导数研究三角函数和函数的单调性及极值、解不等式等基础知识,考查综合分析和解决问题的能力,以及分类讨论的数学思想方法.
[解答过程](Ⅰ)当cos??0时,f(x)?4x3,则f(x)在(??,??)内是增函数,故无极值. (Ⅱ)f'(x)?12x2?6xcos?,令f'(x)?0,得x1?0,x2?cos?.
2由(Ⅰ),只需分下面两种情况讨论.
①当cos??0时,随x的变化f'(x)的符号及f(x)的变化情况如下表: x f'(x) (??,0) 0 0 极大值 (0,cos? )2cos? 2(cos?,??) 2+ ↗ - ↘ 0 极小值 + ↗ f(x) 因此,函数f(x)在x?cos?处取得极小值f(cos?),且f(cos?)??1cos3??3?
222416.要使f(cos?)?0,必有?1cos?(cos2??3)?0,可得0?cos??3.
2244由于0?cos??3,故?????或3????11?.
26226②当时cos??0,随x的变化,f'(x)的符号及f(x)的变化情况如下表:
x 0 cos? cos? cos?(??,)(,0) 2(0,??) 22f'(x) f(x) + 0 极大值 - 0 极小值 + ? ? 16? 因此,函数f(x)在x?0处取得极小值f(0),且f(0)?3cos?.
若f(0)?0,则cos??0.矛盾.所以当cos??0时,f(x)的极小值不会大于零.
综上,要使函数f(x)在(??,??)内的极小值大于零,参数?的取值范围为(?,?)?(3?,11?).
6226(III)解:由(II)知,函数f(x)在区间(??,??)与(cos?,??)内都是增函数。
2由题设,函数f(x)在(2a?1,a)内是增函数,则a须满足不等式组
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2a?1?a a?0 或
2a?1?a12a?1?cos?2
由(II),参数时??(?,?)?(3?,11?)时,0?cos??3.要使不等式2a?1?1cos?关于参数?恒
622622成立,必有2a?1?3,即4?3?a.
48综上,解得a?0或4?3?a?1.
8所以a的取值范围是(??,0)?[4?3,1).
8例11.(2006年山东卷)设函数f(x)=ax-(a+1)ln(x+1),其中a?-1,求f(x)的单调区间.
[考查目的]本题考查了函数的导数求法,函数的极值的判定,考查了应用数形结合的数学思想分析问题解决问题的能力
[解答过程]由已知得函数f(x)的定义域为(?1,??),且f'(x)?ax?1(a??1),
x?1(1)当?1?a?0时,f'(x)?0,函数f(x)在(?1,??)上单调递减, (2)当a?0时,由f'(x)?0,解得x?1.
af'(x)、f(x)随x的变化情况如下表
x f'(x) f(x) 1(?1,) a1 a1(,??) a— 0 极小值 + ? ? 从上表可知 当x?(?1,1)时,f'(x)?0,函数f(x)在(?1,1)上单调递减.
aa当x?(1,??)时,f'(x)?0,函数f(x)在(1,??)上单调递增.
aa综上所述:当?1?a?0时,函数f(x)在(?1,??)上单调递减.
当a?0时,函数f(x)在(?1,1)上单调递减,函数f(x)在(1,??)上单调递增.
aa例12.(2006年北京卷)已知函数f(x)?ax3?bx2?cx在点x0处取得极大值5,其导函数y?f'(x)的图象经过点(1,0),(2,0),如图所示.求:
(Ⅰ)x0的值;
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(Ⅱ)a,b,c的值.
[考查目的]本小题考查了函数的导数,函数的极值的判定,闭区间上二次函数的最值, 函数与方程的转化等基础知识的综合应用,考查了应用数形结合的数学思想分析问题解决问题的能力 [解答过程]解法一:(Ⅰ)由图像可知,在???,1?上
f'?x??0,
在?1,2f'?x??0,?上f'?x??0,在?2,???上
故f(x)在上递增,在(1,2)上递减, (-?,1),(2,+?)因此f?x?在x?1处取得极大值,所以x0?1 (Ⅱ)f'(x)?3ax2?2bx?c,
'由f( 1)=0,(f'2)=0,(f'1)=5,?3a?2b?c?0,得?12a?4b?c?0, ??a?b?c?5,?解得a?2,b??9,c?12.
解法二:(Ⅰ)同解法一
(Ⅱ)设f'(x)?m(x?1)(x?2)?mx2?3mx?2m, 又f'(x)?3ax2?2bx?c, 所以a?m,b??3m,c?2m
32f(x)?m332|x?mx?2mx, 3232由f(1)?5,即m?3m?2m?5,得m?6,
所以a?2,b??9,c?12 例13.(2006年湖北卷)设x?3是函数f?x???x2?ax?b?e3?x?x?R?的一个极值点. (Ⅰ)求a与b的关系式(用a表示b),并求f?x?的单调区间;
25?x2(Ⅱ)设a?0,g?x????a??e.若存在?1,?2??0,4?使得f??1??g??2??1成立,求a的取值范
?4?围.
[考查目的]本小题主要考查函数、不等式和导数的应用等知识,考查综合运用数学知识解决问题的能力.
[解答过程](Ⅰ)f `(x)=-[x2+(a-2)x+b-a ]e3x,
-由f `(3)=0,得 -[32+(a-2)3+b-a ]e33=0,即得b=-3-2a,
-则 f `(x)=[x2+(a-2)x-3-2a-a ]e3
-x
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=-[x+(a-2)x-3-3a ]e
23-x
=-(x-3)(x+a+1)e3x.
-令f `(x)=0,得x1=3或x2=-a-1,由于x=3是极值点, 所以x+a+1≠0,那么a≠-4. 当a<-4时,x2>3=x1,则
在区间(-∞,3)上,f `(x)<0, f (x)为减函数; 在区间(3,―a―1)上,f `(x)>0,f (x)为增函数; 在区间(―a―1,+∞)上,f `(x)<0,f (x)为减函数. 当a>-4时,x2<3=x1,则
在区间(-∞,―a―1)上,f `(x)<0, f (x)为减函数; 在区间(―a―1,3)上,f `(x)>0,f (x)为增函数; 在区间(3,+∞)上,f `(x)<0,f (x)为减函数.
(Ⅱ)由(Ⅰ)知,当a>0时,f (x)在区间(0,3)上的单调递增,在区间(3,4)上单调递减,那么f (x)在区间[0,4]上的值域是[min(f (0),f (4) ),f (3)], 而f (0)=-(2a+3)e3<0,f (4)=(2a+13)e1>0,f (3)=a+6,
-那么f (x)在区间[0,4]上的值域是[-(2a+3)e3,a+6]. 又g(x)?(a2?25)ex在区间[0,4]上是增函数,
4且它在区间[0,4]上的值域是[a2+25,(a2+25)e4],
44由于(a2+25)-(a+6)=a2-a+1=(a?1)2≥0,所以只须仅须
442(a2+25)-(a+6)<1且a>0,解得0
42故a的取值范围是(0,3).
2例14 (2007年全国二) 已知函数f(x)?13ax?bx2?(2?b)x?1 310
在x?x1处取得极大值,在x?x2处取得极小值,且0?x1?1?x2?2.