答:
(1)解:∵f(x)=x3-ax2,∴f′(x)=3x2-2ax.
∵函数f(x)在区间 (0,23)内是减函数, ∴f′(x)=3x2-2ax≤0在 (0,23)上恒成立. 即 a≥3x2在 (0,23)上恒成立, ∵ 3x2<32×23=1,∴a≥1. 故实数a的取值范围为[1,+∞);
(2)解:∵ f′(x)=3x(x-23a), 令f′(x)=0得 x=0或23a.
①若a≤0,则当1≤x≤2时,f′(x)>0, 所以f(x)在区间[1,2]上是增函数, 所以h(a)=f(1)=1-a.
②若 0<a<32,即 0<23a<1, 则当1≤x≤2时,f′(x)>0,
所以f(x)在区间[1,2]上是增函数, 所以h(a)=f(1)=1-a.
③若 32≤a<3,即 1≤23a<2, 则当 1<x<23a时,f′(x)<0; 当 23a<x<2时,f′(x)>0.
所以f(x)在区间 [1,23a]上是减函数, 在区间 [23a,2]上是增函数. 所以 h(a)=f(23a)=-427a3
④若a≥3,即 23a≥2,则当1<x<2时,
f′(x)<0,所以f(x)在区间[1,2]上是减函数. 所以h(a)=f(2)=8-4a.
综上所述,函数f(x)在区间[1,2]的最小值 h(a)={1-a-427a38-4a,a≥3;
(3)解:由题意 h(a)=m(a+12)有两个不相等的实数解, 即(2)中函数h(a)的图象与直线 y=m(a+12)有两个 不同的交点.
而直线 y=m(a+12)恒过定点 (-12,0), 由如图知实数m的取值范围是(-4,-1).
156已知函数f(x)=alnx+2x+3(a∈R)
(1)若函数f(x)在x=2处取得极值,求实数a的值;
(Ⅱ)若a=1,设g(x)=f(x)+kx,且不等式g′(x)≥0在X∈(0,2)上恒成立,求实数k的取值范围;
(Ⅲ)在(I)的条件下,将函数f(x)的图象关于y轴对称得到函数φ(x)的图象,再将函数φ(x)的图象向右平移3个单位向下平移4个单位得到函数w(x)的图象,试确定函数w(x)的单调性并根据单调性证明ln[2.3.4…(n+1))]2≤n(n+1)(n∈N,n>l). 方程即可求出满足条件的实数a的值;
(Ⅱ)若a=1,根据g(x)=f(x)+kx,我们可以求出函数g(x)的解析式,又由不等式g′(x)≥0在X∈(0,2)上恒成立,我们可以将问题转化为一个函数恒成立问题,进而求出实数k的取值范围;
(Ⅲ)根据(I)中a值,我们求出函数f(x)的解析式,进而根据将函数f(x)的图象关于y轴对称得到函数φ(x)的图象,再将函数φ(x)的图象向右平移3个单位向下平移4个单位得到函数w(x)的图象,求出函数w(x)的解析式,进而利用导数法证明出函数w(x)的单调性后,即可得到ln[2.3.4…(n+1))]2≤n(n+1). 解答:解:(I)∵函数的定义域为(0,+∞),由f(x)=alnx+2x+3(a∈R) ∴f′(x)= ax+2
又∵函数f(x)在x=2处取得极值, ∴f′(2)= a2+2=0 解得a=-4
(II)g(x)=f(x)+kx=lnx+2x+3+kx=lnx+(k+2)x+3 ∴g′(x)= 1x+k+2≥0在X∈(0,2)上恒成立, 即k≥-2- 1x 又0<x<2, ∴-2- 1x<- 52 ∴k≥- 52
即满足条件的实数k的取值范围为[- 52,+∞) (III)∵f(x)=-4lnx+2x+3 ∴φ(x)=-4ln(-x)-2x+3 ∴w(x)=-4ln(3-x)-2x+5 则w′(x)= 4x-2
∵当x∈(0, 12)时,w′(x)>0,当x∈( 12,+∞)时,w′(x)<0,
∴w(x)=-4ln(3-x)-2x+5在区间(0, 12)上单调递增,在区间( 12,+∞)上单调递减
∴n∈N,n>l时,-4ln(3-n)-2n+5≤w(2)=1 ∴ln(n+1)≤n
即ln2≤1,ln3≤2,…,ln(n+1)≤n ∴ln2+ln3+…+ln(n+1)≤1+2+…+n ∴ln[2.3.4…(n+1)]≤ n(n+1)2 ∴2ln[2.3.4…(n+1)]≤n(n+1) 即ln[2.3.4…(n+1))]2≤n(n+1)(n∈N,n>l).
157已知函数f(x)=ax2+2ln(x+1),其中a为实数. (1)若f(x)在x=1处有极值,求a的值;
(2)若f(x)在[2,3]上是增函数,求a的取值范围. a=-12
(2)解法一由f(x)在[2,3]上是增函数得 f′(x)=2ax+2x+1>0在[2,3]上恒成立,利用分离参数,设 y=-(x+12)2+14x∈[2,3]求函数的最大值即可.
解法二依题意得fn(x)>0对x∈[2,3]恒成立, 2ax+2x+1>0即 ax2+ax+1x+1>0恒成立即ax2+ax+1>0对x∈[2,3]恒成立转化为二次函数的问题. 解答:解:(1)由已知得f(x)的定义域为(-1,+∞) 又 f^(x)=2ax+2x+1
∴由题意得f′(1)=2a+1=0 ∴ a=-12
(2)解法一:依题意得f′(x)>0对x∈[2,3]恒成立,∴ 2ax+2x+1>0 ∴ 2ax>-21+x,a>1-x2-x=1-(x+12)2+14
∵x∈[2,3],∴ -(x+12)2+14的最小值为 -(3+12)2+14=-12 ∴ 1-(x+12)2+14的最大值为 -112
又因 a=-112时符合题意∴ a≥-112为所求
解法二:依题意得fn(x)>0对x∈[2,3]恒成立,∴ 2ax+2x+1>0即 ax2+ax+1x+1>0 ∵1+x>0,
∴ax2+ax+1>0对x∈[2,3]恒成立 令g(x)=ax2+ax+1
(1)当a=0时,1>0恒成立
(2)当a<0时,抛物线g(x)开口向下,可得g(x)min=g(3)>0 即9a+3a+1≥0,∴ 0>a>-112(
(3)当a>0时,抛物线g(x)开口向上,可得g(x)min=g(2)>0 即4a+2a+1>0, ∴ a>-16,即a>0 又因 a=-112时符合题意 综上可得 a≥-112为所求
158已知函数f(x)=ax+lnx,x∈(1,e),且f(x)有极值. (1)求实数a的取值范围; (2)求函数f(x)的值域;
(3)函数g(x)=x3-x-2,证明:?x1∈(1,e),?x0∈(1,e),使得g(x0)=f(x1)成立.
,且在两侧导函数正负相异求解.
(2)由(Ⅰ)可知f(x)的极大值为 f(-1a)=-1+ln(-1a),再求得端点值f(1)=a,f(e)=ae+1,比较后取最小值和最大值,从而求得值域. (3)证明:由:?x1∈(1,e),?x0∈(1,e),使得g(x0)=f(x1)f(x1)即研究:f(x)的值域是g(x)的值域的子集,所以分别求得两函数的值域即可. 解答:解:(1)由f(x)=ax+lnx求导可得: f′(x)=a+1x.(2分) 令 f′(x)=a+1x=0,可得 a=-1x ∵x∈(1,e),∴ -1x∈(-1,-1e)∴ a∈(-1,-1e)(3分) 又因为x∈(1,e)
所以,f(x)有极值所以,实数a的取值范围为 (-1,-1e).(4分) (2)由(Ⅰ)可知f(x)的极大值为 f(-1a)=-1+ln(-1a)(6分) 又∵f(1)=a,f(e)=ae+1
由a≥ae+1,解得 a≤11-e又∵ -1<11-e<-1e ∴当 -1<a≤11-e时,
函数f(x)的值域为(ae+1,-1+ln( -1a)](8分) 当 11-e<a<-1e时,
函数f(x)的值域为(a,-1+ln( -1a)].(10分)
(3)证明:由g(x)=x3-x-2求导可得g'(x)=3x2-1(11分) 令g'(x)=3x2-1=0,解得 x=±33
2
令g'(x)=3x-1>0,解得 x<-33或 x>33 又∵ x∈(1,e)?(33,+∞)
∴g(x)在(1,e)上为单调递增函数(12分) ∵g(1)=-2,g(e)=e3-e-2
∴g(x)在x∈(1,e)的值域为(-2,e3-e-2)(14分) ∵ e3-e-2>-1+ln(-1a), -2<ae+1,-2<a
∴ (ae+1,-1+ln(-1a)]?(-2,e3-e-2), (a,-1+ln(-1a)]?(-2,e3-e-2) ∴?x1∈(1,e),?x0∈(1,e),使得g(x0)=f(x1)成立.(16分)
159设 f(x)=13x3-(1+a)x2+4ax+24a,其中a∈R. (1)若f(x)有极值,求a的取值范围;
(2)若当x≥0,f(x)>0恒成立,求a的取值范围. 答:解:(1)由题意可知:f'(x)=x2-2(1+a)x+4a,且f(x)有极值, 则f'(x)=0有两个不同的实数根,故△=4(1+a)2-16a=4(1-a)2>0, 解得:a≠1,即a∈(-∞,1)∪(1,+∞)(4分)
(2)由于x≥0,f(x)>0恒成立,则f(0)=24a>0,即a>0(6分) 由于f'(x)=x2-2(1+a)x+4a=(x-2)(x-2a),则
1当0<a<12时,f(x)3在x=2a4处取得极大值、在x=25处取得极小值, 则当x≥0时, minf(x)=f(2)=28a-43>0,解得: a>121;(8分)
6当a=17时,f'(x)≥08,即f(x)9在[0,+∞)10上单调递增,且f(0)=24>011, 则f(x)≥f(0)>0恒成立;(10分)
12当a>113时,f(x)14在x=215处取得极大值、在x=2a16处取得极小值, 则当x≥0时, minf(x)=f(2a)=-43a3+4a2+24a>0,解得:-3<a<6 综上所述,a的取值范围是: 121<a<6(12分)
160已知函数f(x)=x3-ax3+bx+c(a,b,c∈R),若函数f(x)在x=-1和x=3时取得极值 (1)求a,b
(2)当x∈[-2,6]时,f(x)<2|c|恒成立,求c的取值范围. 答:解:(1)∵函数f(x)在x=-1和x=3时取极值,∴-1,3是方程3x2-2ax+b=0的两根, ∴ {-1+3=23a-1×3=b3,∴ {a=3b=-9
(2)f(x)=x3-3x2-9x+c,f′(x)=3x2-6x-9,当x变化时,有下表
x f’(x) f(x)
-1) -1 (-∞,+ ↗
0 Max
c+5
3 (-1,3)- ↘
0 Min c-27
+∞) (3,+ ↗
而f(-2)=c-2,f(6)=c+54,∴x∈[-2,6]时f(x)的最大值为c+54
要使f(x)<2|c|恒成立,只要c+54<2|c|即可
当c≥0时,c+54<2c,∴c>54,当c<0时,c+54<-2c,∴c<-18 ∴c∈(-∞,-18)∪(54,+∞)
161已知函数f(x)=4x3+ax2+bx+5在x=-1与x= 32处有极值,求函数f(x)的单调区间. 出a、b的值,进而求出导数.f′(x)<0,求出函数的单调区间; 解答:解:f′(x)=12x2+2ax+b,依题意有f′(-1)=0,f( 32)=0, 即 {12-2a+b=027+3a+b=0得 {a=-3b=-18 所以f′(x)=12x2-6x-18, (1)f′(x)=12x2-6x-18<0, ∴(-1, 32)是函数的减区间 (-∞,-1),( 32,+∞)是函数的增区间.
162已知函数f(x)=x3+bx2+cx+2在x=1时有极值6. (Ⅰ)求b,c的值;
(Ⅱ)若函数f(x)的图象上是的切线与直线3x+y+1=0平行,求该切线方程. 答:(Ⅰ)解:f′(x)=3x2+2bx+c, 依题意有f(1)=6,f′(1)=0. 可得 {1+b+c+2=63+2b+c=0 可得b=-6,c=9.
(Ⅱ)由(Ⅰ)可知f′(x)=3x2-12x+9, 依题意可知,切线的斜率为-3. 令f′(x)=-3, 可得x=2, 即f′(2)=-3. 又f(2)=4,
所以切线过点(2,4).
从而切线方程为3x+y-10=0.
163已知a∈R,函数f(x)=x2(x-a).
(1)若函数f(x)在区间 (0,23)内是减函数,求实数a的取值范围; (2)求函数f(x)在区间[1,2]上的最小值h(a); (3)对(2)中的h(a),若关于a的方程 h(a)=m(a+12)有两个不相等的实数解,求实数m的取值范围.