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).
164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
令g'(x)=3x2-1>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)
165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,+∞)
166已知函数f(x)=4x-k(x2+2clnx)(c>1,k∈R)有一个极值点是1. (I)讨论函数f(x)的单调性;
(II)记f(x)的极大值为M,极小值为N,比较 M-12N与2c+1c+1的大小. 答:解:(I)由已知中k≠0 ∵f(x)=4x-k(x2+2clnx)(c>1,k∈R) ∴f′(x)=4-k(2x+ 2cx)= -2kx2-2ck+4xx ∵函数f(x)=有一个极值点是1. ∴f′(1)=0 ∴c= 2k-1
令f′(x)=0,即-2kx2-2ck+4x=0 ∵此方程的一个根为1, ∴另一个根为c ∵c>1,即0<k<1
∴函数f(x)在(1,c)上为增函数,在(0,1),(c,+∞)上为减函数 (II)由(I)知f(x)在x=c时取极大值,在x=1时取极小值 ∴M=f(c)=4c-k(c2+2clnc),N=f(1)=4-k,其中 2k-1=c ∴ M-12N=4c-4clncc+1-2+1c+1 ∴ M-12N-2c+1c+1=2c2-2-4clncc+1
令g(c)=c2-1-2clnc,则g′(c)=2c-(2lnc+2)=2(c-1-lnc) 再令h(c)=c-1-lnc,则h′(c)=1- 1c= c-1c ∵c>1,∴h′(c)>0
∴函数h(c)在(1,+∞)上为增函数 ∴h(c)>h(1)=0 ∴g′(c)>0,
∴函数g(c)在(1,+∞)上为增函数 ∴g(c)>g(1)=0 ∴ M-12N-2c+1c+1>0 ∴ M-12N>2c+1c+1
167已知函数f(x)=ax2+bx+c+4lnx的极值点为1和2. (Ⅰ)求实数a,b的值;
(Ⅱ)试讨论方程f(x)=3x2根的个数;
(Ⅲ)设h(x)= 14f(x)- 14x2+ 32x,斜率为k的直线与曲线y=h(x)交于A(x1,y1),B(x2,y2)(x1<x2)两点,试比较 1k与 x1+x22的大小,并给予证明.
答:解:(Ⅰ) f′(x)=2ax+b+4x=2ax2+bx+4x,x∈(0,+∞), 由y=f(x)的极值点为1和2, ∴2ax2+bx+4=0的根为1和2,
∴ {2a+b+4=08a+2b+4=0.解得 {a=1b=-6.
(Ⅱ)由f(x)=3x2得x2-6x+c+4lnx=3x2,c=2x2+6x-4lnx,设g(x)=2x2+6x-4lnx,x∈(0,+∞). g′(x)=4x+6-4x=2(2x2+3x-2)x=2(2x-1)(x+2)x, 当x变化时,g'(x)与g(x)的变化情况如下表:
x g'(x) g(x)
(0,12) -
(12,+∞) +
单调递减 单调递增
由此得,函数y=g(x)的单调减区间为 (0,12),单调增区间为 (12,+∞). ∴ g(x)min=2×14+6×12-4ln12=72+4ln2, 且当x正向趋近于0时,g(x)趋近于+∞, 当x趋近于+∞时,g(x)趋近于+∞. ∴当 c=72+4ln2时,方程只有一解; 当 c>72+4ln2时,方程有两解; 当 c<72+4ln2时,方程无解. (Ⅲ) 1k<x1+x22.
证明:由(Ⅰ)得f(x)=x2-6x+c+4lnx,
∴ h(x)=lnx+c4,k=lnx2-lnx1x2-x1,x2>x1>0. 要证 1k<x1+x22,即证 x2-x1lnx2-lnx1<x1+x22, 只需证 x2x1-1lnx2x1<x2x1+12,(因为 x2x1>1,lnx2x1>0)
即证 lnx2x1>2(x2x1-1)x2x1+1.只需证 lnx2x1-2(x2x1-1)x2x1+1>0.(*) 设 φ(x)=lnx-2(x-1)x+1(x>1),∵ φ′(x)=1x-4(x+1)2=(x-1)2x(x+1)2>0, ∴φ(x)在(1,+∞)单调递增,φ(x)>φ(1)=0, ∴不等式(*)成立. ∴ 1k<x1+x22.
168求函数 f(x)={-5x3+5x2,x<1lnx,x≥1在区间[- 15,3]上的极大值和最大值.
解答:
解:∵函数y=-5x3+5x2
∴由y′=-15x2+10x=0 ∴x=0,x= 23,
在(0, 23)上,导函数大于0,函数递增, 在( 23,1)上,导函数小于0,函数递减, ∴在x= 23处,函数取到极大值y= 2027,
又f(- 15)= 625;f( 23)= 2027; f(3)=ln3; 其中f(3)最大.
所以f(x)在区间[- 15,3]上的最大值 ln3.
169若函数f(x)=ax2+bx+c(a≠0)且f(1)=4,f′(1)=1,∫01f(x)dx= 196,求函数f(x)的解析式.
解答:解:由f(1)=4得,a+b+c=4 ① 又∵f′(x)=2ax+b,∴f′(1)=2a+b=1,② ∵∫01f(x)dx=∫01(ax2+bx+c)dx= 13a+ 12b+c ∴ 13a+ 12b+c= 196 ③
联立①②③式解得,a=-1,b=3,c=2 ∴f(x)=-x2+3x+2.
170若函数f(x)=acosx+sinx在 x=π4处取得极值,则a= 1
.
答:解:由题意,f′(x)=-asinx+cosx
∵函数f(x)=acosx+sinx在 x=π4处取得极值 ∴f′( π4)=0, ∴-acos π4+sin π4=0 ∴a=1
∴0< x<π4时,f′(x)>0, π2>x>π4时,f′(x)<0 故a=1满足题意, 故答案为:1
171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.
172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.