第64讲 极限和导数教案(4)

2019-04-02 22:44

所以函数f(x)的单调递减区间为(??,?1),(3,??). (II)因为f(?2)?8?12?18?a?2?a,

f(2)??8?12?18?a?22?a,

所以f(2)?f(?2).

因为在(?1,3)上f'(x)?0,所以f(x)在[?1,2]单调递增,又由于

f(x)在[?2,?1]上单调递减,因此f(2)和f(?1)分别是f(x)在区间 [?2,2]上的最大值和最小值.

于是有22?a?20,解得a??2. 故f(x)??x3?3x2?9x?2. 因此f(?1)?1?3?9?2??7.

即函数f(x)在区间[?2,2]上的最小值为?7 9.解:(I)f?(x)?3mx2?6(m?1)x?n

∵x?1是函数f(x)的一个极值点 ∴f?(1)?0,即3m?6(m?1)?n?0 ∴n?3m?6

(II)由(I)知,f?(x)?3mx?6(m?1)x?3m?6=3m(x?1)?x??1?2????2???? m??当m?0时,有1?1?2,当x变化时,f(x)与f?(x)的变化如下表: m1?2 mx f?(x) f(x) 2????,1??? m???0 单调递减 2??1?,1? ?m???0 单调递增 1 ?1,??? ?0 单调递减 0 极小值 0 极大值 故有上表知,当m?0时,f(x)在???,1???22?(1?,1)单调递增,在单调递减,在?mm?(1,??)上单调递减.

2(III)由已知得f?(x)?3m,即mx?2(m?1)x?2?0

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∵m?0

2222(m?1)x??0即x2?(m?1)x??0,x???1,1?① mmmm122设g(x)?x?2(1?)x?,其函数开口向上,由题意知①式恒成立,

mm∴x?222??g(?1)?0?1?2???044∴?解之得??m又m?0所以??m?0 ??mm33?g(1)?0??1?0?即m的取值范围为(?4,0) 3 本节习题

x x≥0

/

1.已知函数y=f(x)= 那么y|x=0的值为( )

x x<0 A.0 B.1 C.1或0 D.不存在

3

2.已知曲线C:y=3x-x及点P(2,2),则过点P可向C引切线的条数为( )

A.0 B.1 C.2 D.3

3.下列求导的式子中正确的是( )

A.[cos(1-x)]=-sin(-x) B.(e?x)/?e??e?x

/

2

C.(a)=xa D.(lnx/

x-1

1/1)?? xx4.函数y?asinx?1?sin3x在x?处有极值,则( ) 331A.a=2 B.a=1 C.a? D.a= -2

23

2

5.函数y=x-3x,x?[a2?1,2]的最小值是a-1,则实数a的值是( )

A.0 B.a?3

2

11 C. a?? D.1 226.若f(x)=ax+bx+cx+d(a>0)为增函数,则( )

22

A.b-4ac>0 B.b>0,c>0 C.b=0,c>0 D.b-3ac<0

7. 函数y?f(x)在区间(0,??)内可导,导函数f?(x)是减函数,且f?(x)?0.设

x0?(0,??),y? kx?m是曲线y?f(x)在点(x0,f(x0))处的切线方程,并设函数

g(x)?kx?m.

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(Ⅰ)用x0、f(x0)、f?(x0)表示m; (Ⅱ)证明:当x?(0,??),g(x)?f(x);

32 (Ⅲ)若关于x的不等式x?1?ax?b?x3在[0,??)上恒成立,其中a、b为实数,

22求b的取值范围及a与b所满足的关系.

8. 已知函数f(x)?x3?bx2?cx?d的图象过点P(0,2),且在点M(-1,f(-1))处的切线方程为6x?y?7?0. (Ⅰ)求函数y?f(x)的解析式; (Ⅱ)求函数y?f(x)的单调区间.

9. 已知f?x??ax3?bx2?cx?d是定义在R上的函数,其图象交x轴于A,B,C三点,若点B的坐标为(2,0),且f?x?在[?1,0]和[4,5]上有相同的单调性,在[0,2]和[4,5]上有相反的单调性.

(1)求c的值;

(2)在函数f?x?的图象上是否存在一点M(x0,y0),使得f?x?在点M的切线斜率为3b?若存在,求出点M的坐标;若不存在,说明理由; (3)求AC的取值范围. 10.已知函数f(x)=lnx,g(x)=

12

ax+bx,a≠0. 2 (Ⅰ)若b=2,且h(x)=f(x)-g(x)存在单调递减区间,求a的取值范围;

(Ⅱ)设函数f(x)的图象C1与函数g(x)图象C2交于点P、Q,过线段PQ的中点作x轴的垂线分别交C1,C2于点M、N,证明C1在点M处的切线与C2在点N处的切线不平行.

11.设函数f?x??xsinx?x?R?

(Ⅰ)证明f?x?2k???f?x??2k?sinx其中为k为整数

x04(Ⅱ)设x0为f?x?的一个极值点,证明??f?x0????1?x2

02(Ⅲ)设f?x?在(0,+∞)内的全部极值点按从小到大的顺序排列为a1,a2,?,an,?,证明:

?2?an?1?an???n?1,2,??

习题参考答案

1.(D) 2.(D) 3.(D) 4.(A) 5.(A) 6.(D) 7. (Ⅰ)解:m?f(x0)?x0f?(x0).

- 18 -

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(Ⅱ)证明:令h(x)?g(x)?f(x),则h?(x)?f?(x0)?f?(x),h?(x0)?0.

因为f?(x)递减,所以h?(x)递增,因此,当x?x0时,h?(x)?0;当x?x0时,h?(x)?0.所以x0是h(x)唯一的极值点,且是极小值点,可h(x)的最小值为0,因此h(x)?0,即

g(x)?f(x).

(Ⅲ)解法一:0?b?1,a?0是不等式成立的必要条件,以下讨论设此条件成立.

x2?11?ax?b,即x2?ax?(1?b)?0对任意x?[0,??)成立的充要条件是 a?2(1?b)2.

3另一方面,由于f(x)?x3满足前述题设中关于函数y?f(x)的条件,利用(II)的

222233结果可知,ax?b?x3的充要条件是:过点(0,b)与曲线y?x3相切的直线的斜率

22大于a,该切线的方程为y?(2b)2?12x?b.

133于是ax?b?x的充要条件是a?(2b)2.

223 综上,不等式x?1?ax?b?x3对任意x?[0,??)成立的充要条件是

22(2b)?12?a?2(1?b). ①

?1212 显然,存在a、b使①式成立的充要条件是:不等式(2b)

有解、解不等式②得

?2(1?b). ②

122?22?2?b?. ③ 44因此,③式即为b的取值范围,①式即为实数在a与b所满足的关系

(Ⅲ)解法二:0?b?1,a?0是不等式成立的必要条件,以下讨论设此条件成立. x2?1?ax?b,即x2?ax?(1?b)?0对任意x?[0,??)成立的充要条件是 a?2(1?b).

212

2 令

33?(x)?ax?b?x3,于是ax?b?x3对任意x?[0,??)成立的充要条件是

22

?(x)?0. 由??(x)?a?x?13?0得x?a?3.

?3?3当0?x?a时??(x)?0;当x?a时,所以,当x?a时,??(x)?0,

?3?(x)取最小值.因此?(x)?0成立的充要条件是?(a)?0,即a?(2b).

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- 19 -

?3?12

综上,不等式x2?1?ax?b?3x3对任意x?[0,??)成立的充要条件是

22

(2b)?12?a?2(1?b). ①

?1212显然,存在a、b使①式成立的充要条件是:不等式(2b)有解、解不等式②得

?2(1?b) ②

122?22?2?b?. 44因此,③式即为b的取值范围,①式即为实数在a与b所满足的关系.

8. 解:(Ⅰ)由f(x)?x3?bx2?cx?d的图象过点P(0,2),d=2知,所以

f(x)?x3?bx2?cx?2,f?(x)=3x2+2bx+c,由在(-1,(-1))处的切线方程是6x-y+7=0,知

-6-f(-1)+7=0,即f(-1)=1, f?(-1)=6,∴?故所求的解析式为f(x)=x-3x-3+2,

(Ⅱ) f?(x)=3x-6x-3,令3x-6x-3=0即x-2x-1=0,解得x1=1-2,x2=1+2, 2

2

2

3

?3?2b?c?6,?b?c?0,即?解得b=c=-3.

??1?b?c?2?1,?2b?c??3,当x<1-2或x>1+2时, f?(x)>0;当1-2

9. 解:⑴ ∵f?x?在??1,0?和?0,2?上有相反单调性,

∴ x=0是f?x?的一个极值点,故f'?x??0, 即3ax2?2bx?c?0有一个解为x=0,∴c=0 ⑵ ∵f?x?交x轴于点B(2,0) ∴8a?4b?d?0,即d??4?b?2a?

令f'?x??0,则3ax2?2bx?0,x1?0,x2??3

2

2,+∞)内是增函数,在(-∞, 1-2)内是增函数,在

∵f?x?在?0,2?和?4,5?上有相反的单调性

2bb ∴2???4, ∴?6???3

3aa 假设存在点M(x0,y0),使得f?x?在点M的切线斜率为3b,则f'?x0??3b

2 即 3ax0?2bx0?3b?0

2b 3a?b?2 ∵ △=?2b??4?3a???3b??4b2?36ab?4ab??9?

?a?b 又?6???3, ∴△<0

a ∴不存在点M(x0,y0),使得f?x?在点M的切线斜率为3b.

⑶ 依题意可令

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