(完整版)导数与极值、最值练习题.doc
(完整word版)导数与单调性极值最基础值习题

导数与单调性极值最基础值习题一.选择题1.可导函数y=f(x)在某一点的导数值为0是该函数在这点取极值的() A.充分条件B.必要条件 C.充要条件 D.必要非充分条件2.函数y=1+3x﹣x3有()A.极小值﹣1,极大值3 B.极小值﹣2,极大值3C.极小值﹣1,极大值1 D.极小值﹣2,极大值23.函数f(x)=x3+ax2﹣3x﹣9,已知f(x)的两个极值点为x1,x2,则x1•x2=A.9 B.﹣9 C.1 D.﹣14.函数的最大值为()A. B.e2C.e D.e﹣15.已知a为函数f(x)=x3﹣12x的极小值点,则a=()A.﹣4 B.﹣2 C.4 D.26.已知函数y=x3﹣3x+c的图象与x轴恰有两个公共点,则c=( )A.﹣2或2 B.﹣9或3 C.﹣1或1 D.﹣3或17.设函数f(x)=xe x,则()A.x=1为f(x)的极大值点 B.x=1为f(x)的极小值点C.x=﹣1为f(x)的极大值点D.x=﹣1为f(x)的极小值点8.函数y=x3﹣2ax+a在(0,1)内有极小值,则实数a的取值范围是( )A.(0,3)B.(0,)C.(0,+∞) D.(﹣∞,3)9.已知函数f(x)=x3+ax2+bx+a2在x=1处有极值10,则f(2)等于()A.11或18 B.11 C.18 D.17或1810.设三次函数f(x)的导函数为f′(x),函数y=x•f′(x)的图象的一部分如图所示,则正确的是()A.f(x)的极大值为,极小值为B.f(x)的极大值为,极小值为C.f(x)的极大值为f(﹣3),极小值为f(3)D.f(x)的极大值为f(3),极小值为f(﹣3)11.若f(x)=x3+2ax2+3(a+2)x+1有极大值和极小值,则a的取值范围是()A.﹣a<a<2 B.a>2或a<﹣1 C.a≥2或a≤﹣1 D.a>1或a<﹣212.函数y=2x3﹣3x2﹣12x+5在区间[0,3]上最大值与最小值分别是( )A.5,﹣15 B.5,﹣4 C.﹣4,﹣15 D.5,﹣1613.已知f(x)=2x3﹣6x2+m(m为常数)在[﹣2,2]上有最大值3,那么此函数在[﹣2,2]上的最小值是( )A.﹣37 B.﹣29 C.﹣5 D.以上都不对二.填空题15.函数f(x)=x3﹣3x2+1的极小值点为.16.已知f(x)=x3﹣ax2﹣bx+a2,当x=1时,有极值10,则a+b= .17.已知函数f(x)=x(x﹣c)2在x=2处有极大值,则c= .18.已知函数f(x)=x3+3ax2+3(a+2)x+1既有极大值又有极小值,则实数a的取值范围是.19.已知函数f(x)=x3+mx2+(m+6)x+1既存在极大值又存在极小值,则实数m的取值范围是.20.已知函数f(x)=4x+(x>0,a>0)在x=3时取得最小值,则a= .21.f(x)=x3﹣3x2+2在区间[﹣1,1]上的最大值是.22.已知函数f(x)=x3﹣12x+8在区间[﹣3,3]上的最大值与最小值分别为M,m,则M﹣m= .23.设f(x)=x3﹣﹣2x+5,当x∈[﹣1,2]时,f(x)<m恒成立,则实数m的取值范围为.24.f(x)=ax3﹣3x+1对于x∈[﹣1,1]总有f(x)≥0成立,则a= .三.解答题25.已知函数f(x)=ax3+x2+bx(其中常数a,b∈R),g(x)=f(x)+f′(x)是奇函数.(1)求f(x)的表达式;(2)讨论g(x)的单调性,并求g(x)在区间[1,2]上的最大值和最小值.26.已知函数f(x)=x﹣1﹣lnx(Ⅰ)求曲线y=f(x)在点(2,f(2))处的切线方程;(Ⅱ)求函数f(x)的极值;(Ⅲ)对∀x∈(0,+∞),f(x)≥bx﹣2恒成立,求实数b的取值范围.28.已知函数f(x)=xlnx.(Ⅰ)求f(x)的最小值;(Ⅱ)若对所有x≥1都有f(x)≥ax﹣1,求实数a的取值范围.29.已知函数f(x)=(x﹣2)e x.(1)求f(x)的单调区间;(2)求f(x)在区间[0,2]上的最小值和最大值.30.已知函数f(x)=ax3﹣6ax2+b(x∈[﹣1,2])的最大值为3,最小值为﹣29,求a、b的值.31.求函数f(x)=x3﹣2x2+5在区间[﹣2,2]的最大值和最小值.32.设函数f(x)=1+(1+a)x﹣x2﹣x3,其中a>0.(Ⅰ)讨论f(x)在其定义域上的单调性;(Ⅱ)当x∈[0,1]时,求f(x)取得最大值和最小值时的x的值.导数与单调性极值最基础值习题参考答案与试题解析一.选择题(共14小题)1.可导函数y=f(x)在某一点的导数值为0是该函数在这点取极值的( )A.充分条件B.必要条件C.充要条件D.必要非充分条件【分析】结合极值的定义可知必要性成立,而充分性中除了要求f′(x)=0外,还的要求在两侧有单调性的改变(或导函数有正负变化),通过反例可知充分性不成立.【解答】解:如y=x3,y′=3x2,y′|x=0=0,但x=0不是函数的极值点.若函数在x0取得极值,由定义可知f′(x)=0,所以f′(x)=0是x为函数y=f(x)的极值点的必要不充分条件故选:D.【点评】本题主要考查函数取得极值的条件:函数在x0处取得极值⇔f′(x)=0,且f′(x<x 0)•f′(x>x)<02.函数y=1+3x﹣x3有()A.极小值﹣1,极大值3 B.极小值﹣2,极大值3C.极小值﹣1,极大值1 D.极小值﹣2,极大值2【分析】利用导数工具去解决该函数极值的求解问题,关键要利用导数将原函数的单调区间找出来,即可确定出在哪个点处取得极值,进而得到答案.【解答】解:∵y=1+3x﹣x3,∴y′=3﹣3x2,由y′=3﹣3x2>0,得﹣1<x<1,由y′=3﹣3x2<0,得x<﹣1,或x>1,∴函数y=1+3x﹣x3的增区间是(﹣1,1),减区间是(﹣∞,﹣1),(1,+∞).∴函数y=1+3x﹣x3在x=﹣1处有极小值f(﹣1)=1﹣3﹣(﹣1)3=﹣1,函数y=1+3x﹣x3在x=1处有极大值f(1)=1+3﹣13=3.故选:A.【点评】利用导数工具求该函数的极值是解决该题的关键,要先确定出导函数大于0时的实数x 的范围,再讨论出函数的单调区间,根据极值的判断方法求出该函数的极值,体现了导数的工具作用3.函数f(x)=x3+ax2﹣3x﹣9,已知f(x)的两个极值点为x1,x2,则x1•x2=()A.9 B.﹣9 C.1 D.﹣1【分析】本题的函数为三次多项式函数,若三次多项式函数有两个极值点,说明它的导函数有两个不相等的零点,转化为二次函数的根求解,用韦达定理可得x1•x2=﹣1【解答】解:由f(x)=x3+ax2﹣3x﹣9得, f′(x)=3x2+2ax﹣3f′(x)=0的两根为x1,x2就是函数的两个极值点根据韦达定理,得故选:D.【点评】本题主要考查利用导数工具讨论函数的单调性,从而得到函数的极值点.一元二次方程根与系数的关系是解决本题的又一个亮点.4.函数的最大值为()A. B.e2C.e D.e﹣1【分析】利用导数进行求解,注意函数的定义域,极大值在本题中也是最大值;【解答】解:∵函数,(x>0)∴y′=,令y′=0,得x=e,当x>e时,y′<0,f(x)为减函数,当0<x<e时,y′>0,f(x)为增函数,∴f(x)在x=e处取极大值,也是最大值,∴y最大值为f(e)==e﹣1,故选:D.【点评】此题主要考查函数在某点取极值的条件,利用导数研究函数的最值问题,是一道基础题;5.已知a为函数f(x)=x3﹣12x的极小值点,则a=()A.﹣4 B.﹣2 C.4 D.2【分析】可求导数得到f′(x)=3x2﹣12,可通过判断导数符号从而得出f(x)的极小值点,从而得出a的值.【解答】解:f′(x)=3x2﹣12;∴x<﹣2时,f′(x)>0,﹣2<x<2时,f′(x)<0,x>2时,f′(x)>0;∴x=2是f(x)的极小值点;又a为f(x)的极小值点;∴a=2.故选:D.【点评】考查函数极小值点的定义,以及根据导数符号判断函数极值点的方法及过程,要熟悉二次函数的图象.6.已知函数y=x3﹣3x+c的图象与x轴恰有两个公共点,则c=( )A.﹣2或2 B.﹣9或3 C.﹣1或1 D.﹣3或1【分析】求导函数,确定函数的单调性,确定函数的极值点,利用函数y=x3﹣3x+c的图象与x 轴恰有两个公共点,可得极大值等于0或极小值等于0,由此可求c的值.【解答】解:求导函数可得y′=3(x+1)(x﹣1),令y′>0,可得x>1或x<﹣1;令y′<0,可得﹣1<x<1;∴函数在(﹣∞,﹣1),(1,+∞)上单调增,(﹣1,1)上单调减,∴函数在x=﹣1处取得极大值,在x=1处取得极小值.∵函数y=x3﹣3x+c的图象与x轴恰有两个公共点,∴极大值等于0或极小值等于0.∴1﹣3+c=0或﹣1+3+c=0,∴c=﹣2或2.故选:A.【点评】本题考查导数知识的运用,考查函数的单调性与极值,解题的关键是利用极大值等于0或极小值等于0.7.设函数f(x)=xe x,则( )A.x=1为f(x)的极大值点B.x=1为f(x)的极小值点C.x=﹣1为f(x)的极大值点D.x=﹣1为f(x)的极小值点【分析】由题意,可先求出f′(x)=(x+1)e x,利用导数研究出函数的单调性,即可得出x=﹣1为f(x)的极小值点【解答】解:由于f(x)=xe x,可得f′(x)=(x+1)e x,令f′(x)=(x+1)e x=0可得x=﹣1令f′(x)=(x+1)e x>0可得x>﹣1,即函数在(﹣1,+∞)上是增函数令f′(x)=(x+1)e x<0可得x<﹣1,即函数在(﹣∞,﹣1)上是减函数所以x=﹣1为f(x)的极小值点故选:D.【点评】本题考查利用导数研究函数的极值,解题的关键是正确求出导数及掌握求极值的步骤,本题是基础题,8.函数y=x3﹣2ax+a在(0,1)内有极小值,则实数a的取值范围是()A.(0,3)B.(0,)C.(0,+∞) D.(﹣∞,3)【分析】先对函数求导,函数在(0,1)内有极小值,得到导函数等于0时,求出x的值,这个值就是函数的极小值点,使得这个点在(0,1)上,求出a的值.【解答】解:根据题意,y’=3x2﹣2a=0有极小值则方程有解a>0x=±所以x=是极小值点所以0<<10<<10<a<故选:B.【点评】本题考查函数在某一点取得极值点条件,本题解题的关键是在一个区间上有极值相当于函数的导函数在这一个区间上有解.9.已知函数f(x)=x3+ax2+bx+a2在x=1处有极值10,则f(2)等于()A.11或18 B.11 C.18 D.17或18【分析】根据函数在x=1处有极值时说明函数在x=1处的导数为0,又因为f′(x)=3x2+2ax+b,所以得到:f′(1)=3+2a+b=0,又因为f(1)=10,所以可求出a与b的值确定解析式,最终将x=2代入求出答案.【解答】解:f′(x)=3x2+2ax+b,∴或①当时,f′(x)=3(x﹣1)2≥0,∴在x=1处不存在极值;②当时,f′(x)=3x2+8x﹣11=(3x+11)(x﹣1)∴x∈(,1),f′(x)<0,x∈(1,+∞),f′(x)>0,符合题意.∴,∴f(2)=8+16﹣22+16=18.故选:C.【点评】本题主要考查导数为0时取到函数的极值的问题,这里多注意联立方程组求未知数的思想,本题要注意f′(x0)=0是x=x是极值点的必要不充分条件,因此对于解得的结果要检验.10.设三次函数f(x)的导函数为f′(x),函数y=x•f′(x)的图象的一部分如图所示,则正确的是()A.f(x)的极大值为,极小值为B.f(x)的极大值为,极小值为C.f(x)的极大值为f(﹣3),极小值为f(3)D.f(x)的极大值为f(3),极小值为f(﹣3)【分析】观察图象知,x<﹣3时,f′(x)<0.﹣3<x<0时,f′(x)>0.由此知极小值为f (﹣3).0<x<3时,yf′(x)>0.x>3时,f′(x)<0.由此知极大值为f(3).【解答】解:观察图象知,x<﹣3时,y=x•f′(x)>0,∴f′(x)<0.﹣3<x<0时,y=x•f′(x)<0,∴f′(x)>0.由此知极小值为f(﹣3).0<x<3时,y=x•f′(x)>0,∴f′(x)>0.x>3时,y=x•f′(x)<0,∴f′(x)<0.由此知极大值为f(3).故选:D.【点评】本题考查极值的性质和应用,解题时要仔细图象,注意数形结合思想的合理运用.11.若f(x)=x3+2ax2+3(a+2)x+1有极大值和极小值,则a的取值范围是()A.﹣a<a<2 B.a>2或a<﹣1 C.a≥2或a≤﹣1 D.a>1或a<﹣2【分析】求出函数的导函数,根据函数的极值是导函数的根,且根左右两边的导函数符号不同得到△>0;解出a的范围.【解答】解:f′(x)=3x2+4ax+3(a+2)∵f(x)有极大值和极小值∴△=16a2﹣36(a+2)>0解得a>2或a<﹣1故选:B.【点评】本题考查函数的极值点是导函数的根,且根左右两边的导函数符号需不同.12.函数y=xe﹣x,x∈[0,4]的最小值为()A.0 B.C. D.【分析】先求出导函数f′(x),由f′(x)>0和f′(x)<0,求出x的取值范围,得出函数f(x)的单调区间,从而求出函数的最值.【解答】解:,当x∈[0,1)时,f′(x)>0,f(x)单调递增,当x∈(1,4]时,f′(x)<0,f(x)单调递减,∵f(0)=0,,∴当x=0时,f(x)有最小值,且f(0)=0.故选:A.【点评】本题考查的是利用导数,判断函数的单调性,从而求出最值,属于基础题.13.函数y=2x3﹣3x2﹣12x+5在区间[0,3]上最大值与最小值分别是()A.5,﹣15 B.5,﹣4 C.﹣4,﹣15 D.5,﹣16【分析】对函数y=2x3﹣3x2﹣12x+5求导,利用导数研究函数在区间[0,3]上的单调性,根据函数的变化规律确定函数在区间[0,3]上最大值与最小值位置,求值即可【解答】解:由题意y'=6x2﹣6x﹣12令y’>0,解得x>2或x<﹣1故函数y=2x3﹣3x2﹣12x+5在(0,2)减,在(2,3)上增又y(0)=5,y(2)=﹣15,y(3)=﹣4故函数y=2x3﹣3x2﹣12x+5在区间[0,3]上最大值与最小值分别是5,﹣15故选:A.【点评】本题考查用导数判断函数的单调性,利用单调性求函数的最值,利用单调性研究函数的最值,是导数的重要运用,注意上类题的解题规律与解题步骤.14.已知f(x)=2x3﹣6x2+m(m为常数)在[﹣2,2]上有最大值3,那么此函数在[﹣2,2]上的最小值是()A.﹣37 B.﹣29 C.﹣5 D.以上都不对【分析】先求导数,根据单调性研究函数的极值点,在开区间(﹣2,2)上只有一极大值则就是最大值,从而求出m,通过比较两个端点﹣2和2的函数值的大小从而确定出最小值,得到结论.【解答】解:∵f′(x)=6x2﹣12x=6x(x﹣2),∵f(x)在(﹣2,0)上为增函数,在(0,2)上为减函数,∴当x=0时,f(x)=m最大,∴m=3,从而f(﹣2)=﹣37,f(2)=﹣5.∴最小值为﹣37.故选:A.【点评】本题考查了利用导数求闭区间上函数的最值,求函数在闭区间[a,b]上的最大值与最小值是通过比较函数在(a,b)内所有极值与端点函数f(a),f(b) 比较而得到的,属于基础题.二.填空题(共10小题)15.函数f(x)=x3﹣3x2+1的极小值点为 2 .【分析】首先求导可得f′(x)=3x2﹣6x,解3x2﹣6x=0可得其根,再判断导函数的符号分析函数的单调性,即可得到极小值点.【解答】解:f′(x)=3x2﹣6x令f′(x)=3x2﹣6x=0得x1=0,x2=2且x∈(﹣∞,0)时,f′(x)>0;x∈(0,2)时,f′(x)<0;x∈(2,+∞)时,f′(x)>0故f(x)在x=2出取得极小值.故答案为2.【点评】本题考查函数的极值问题,属基础知识的考查.熟练掌握导数法求极值的方法步骤是解答的关键.16.已知f(x)=x3﹣ax2﹣bx+a2,当x=1时,有极值10,则a+b= 7 .【分析】求导函数,利用函数f(x)=x3﹣ax2﹣bx+a2,当x=1时,有极值10,建立方程组,求得a,b的值,再验证,即可得到结论.【解答】解:∵函数f(x)=x3﹣ax2﹣bx+a2∴f'(x)=3x2﹣2ax﹣b,又∵函数f(x)=x3﹣ax2﹣bx+a2,当x=1时,有极值10,∴,∴或时,f’(x)=3x2﹣2ax﹣b=(x﹣1)(3x+11)=0有不等的实根,满足题意;时,f'(x)=3x2﹣2ax﹣b=3(x﹣1)2=0有两个相等的实根,不满足题意;∴a+b=7故答案为:7【点评】本题考查导数知识的运用,考查函数的极值,考查学生的计算能力,属于基础题.17.已知函数f(x)=x(x﹣c)2在x=2处有极大值,则c= 6 .【分析】由已知函数f(x)=x(x﹣c)2在x=2处有极大值,则必有f′(2)=0,且在x=2的两侧异号即可得出.【解答】解:∵f′(x)=(x﹣c)2+2x(x﹣c)=3x2﹣4cx+c2,且函数f(x)=x(x﹣c)2在x=2处有极大值,∴f′(2)=0,即c2﹣8c+12=0,解得c=6或2.经检验c=2时,函数f(x)在x=2处取得极小值,不符合题意,应舍去.故c=6.故答案为6.【点评】熟练掌握利用导数研究函数的极值的方法是解题的关键.18.已知函数f(x)=x3+3ax2+3(a+2)x+1既有极大值又有极小值,则实数a的取值范围是(﹣∞,﹣1)∪(2,+∞).【分析】先对函数进行求导,根据函数f(x)=x3+3ax2+3(a+2)x+1既有极大值又有极小值,可以得到△>0,进而可解出a的范围.【解答】解:∵f(x)=x3+3ax2+3(a+2)x+1∴f'(x)=3x2+6ax+3(a+2)∵函数f(x)=x3+3ax2+3(a+2)x+1既有极大值又有极小值∴△=(6a)2﹣4×3×3(a+2)>0∴a>2或a<﹣1故答案为:(﹣∞,﹣1)∪(2,+∞)【点评】本题主要考查函数在某点取得极值的条件.属基础题.19.已知函数f(x)=x3+mx2+(m+6)x+1既存在极大值又存在极小值,则实数m的取值范围是m <﹣3或m>6 .【分析】求出函数f(x)的导函数,根据已知条件,导函数必有两个不相等的实数根,只须令导函数的判别式大于0,求出m的范围即可.【解答】解:∵函数f(x)=x3+mx2+(m+6)x+1既存在极大值,又存在极小值f′(x)=3x2+2mx+m+6=0,它有两个不相等的实根,∴△=4m2﹣12(m+6)>0解得m<﹣3或m>6故答案为:m<﹣3或m>6.【点评】本题主要考查了函数在某点取得极值的条件.导数的引入,为研究高次函数的极值与最值带来了方便.20.已知函数f(x)=4x+(x>0,a>0)在x=3时取得最小值,则a= 36 .【分析】由题设函数在x=3时取得最小值,可得f′(3)=0,解此方程即可得出a的值.【解答】解:由题设函数在x=3时取得最小值,∵x∈(0,+∞),∴得x=3必定是函数的极值点,∴f′(3)=0,f′(x)=4﹣,即4﹣=0,解得a=36.故答案为:36.【点评】本题考查利用导数求函数的最值及利用导数求函数的极值,解题的关键是理解“函数在x=3时取得最小值”,将其转化为x=3处的导数为0等量关系.21.f(x)=x3﹣3x2+2在区间[﹣1,1]上的最大值是 2 .【分析】求出函数的导函数,令导函数为0,求出根,判断根是否在定义域内,判断根左右两边的导函数符号,求出最值.【解答】解:f′(x)=3x2﹣6x=3x(x﹣2)令f′(x)=0得x=0或x=2(舍)当﹣1<x<0时,f′(x)>0;当0<x<1时,f′(x)<0所以当x=0时,函数取得极大值即最大值所以f(x)的最大值为2故答案为2【点评】求函数的最值,一般先求出函数的极值,再求出区间的端点值,选出最值.22.已知函数f(x)=x3﹣12x+8在区间[﹣3,3]上的最大值与最小值分别为M,m,则M﹣m= 32 .【分析】先对函数f(x)进行求导,令导函数等于0求出x,然后根据导函数的正负判断函数f (x)的单调性,列出在区间[﹣3,3]上f(x)的单调性、导函数f’(x)的正负的表格,从而可确定最值得到答案.【解答】解:令f′(x)=3x2﹣12=0,得x=﹣2或x=2,列表得:x﹣3(﹣3,﹣﹣2(﹣2,2)2(2,3)32)f′(x)+0﹣0+f(x)17极值24极值﹣8﹣1可知M=24,m=﹣8,∴M﹣m=32.故答案为:32【点评】本题主要考查函数的求导运算、函数的单调性与其导函数的正负之间的关系和函数在闭区间上的最值.导数是由高等数学下放到高中的内容,每年必考,要引起重视.23.设f(x)=x3﹣﹣2x+5,当x∈[﹣1,2]时,f(x)<m恒成立,则实数m的取值范围为(7,+∞).【分析】先求导数,然后根据函数单调性研究函数的极值点,通过比较极值与端点的大小从而确定出最大值,进而求出变量m的范围.【解答】解:f′(x)=3x2﹣x﹣2=0解得:x=1或﹣当x∈时,f'(x)>0,当x∈时,f'(x)<0,当x∈(1,2)时,f'(x)>0,∴f(x)max ={f(﹣),f(2)}max=7由f(x)<m恒成立,所以m>fmax(x)=7.故答案为:(7,+∞)【点评】本题考查了利用导数求闭区间上函数的最值,求函数在闭区间[a,b]上的最大值与最小值是通过比较函数在(a,b)内所有极值与端点函数f(a),f(b)比较而得到的,属于基础题.24.f(x)=ax3﹣3x+1对于x∈[﹣1,1]总有f(x)≥0成立,则a= 4 .【分析】这类不等式在某个区间上恒成立的问题,可转化为求函数最值的问题,本题要分三类:①x=0,②x>0,③x<0等三种情形.当x=0时,不论a取何值,f(x)≥0都成立;当x>0时,有a≥,可构造函数g(x)=,然后利用导数求g(x)的最大值,只需要使a≥g(x)max 同理可得x<0时的a的范围,从而可得a的值.【解答】解:①若x=0,则不论a取何值,f(x)≥0都成立;②当x>0,即x∈(0,1]时,f(x)=ax3﹣3x+1≥0可化为:a≥设g(x)=,则g′(x)=,所以g(x)在区间(0,]上单调递增,在区间[,1]上单调递减,=g()=4,从而a≥4;因此g(x)max③当x<0,即x∈[﹣1,0)时,f(x)=ax3﹣3x+1≥0可化为:a≤,g(x)=在区间[﹣1,0)上单调递增,=g(﹣1)=4,从而a≤4,综上a=4.因此g(x)min答案为:4.【点评】本题考查的是含参数不等式的恒成立问题,考查分类讨论,转化与化归的思想方法,利用导数和函数的单调性求函数的最大值,最小值等知识与方法.在讨论时,容易漏掉x=0的情形,因此分类讨论时要特别注意该问题的解答.三.解答题(共10小题)25.已知函数f(x)=ax3+x2+bx(其中常数a,b∈R),g(x)=f(x)+f′(x)是奇函数.(1)求f(x)的表达式;(2)讨论g(x)的单调性,并求g(x)在区间[1,2]上的最大值和最小值.【分析】(Ⅰ)由f'(x)=3ax2+2x+b得g(x)=fax2+(3a+1)x2+(b+2)x+b,再由函数g(x)是奇函数,由g(﹣x)=﹣g(x),利用待系数法求解.(2)由(1)知,再求导g’(x)=﹣x2+2,由g’(x)≥0求得增区间,由g’(x)≤0求得减区间;求最值时从极值和端点值中取.【解答】解:(1)由题意得f’(x)=3ax2+2x+b因此g(x)=f(x)+f’(x)=ax3+(3a+1)x2+(b+2)x+b因为函数g(x)是奇函数,所以g(﹣x)=﹣g(x),即对任意实数x,有a(﹣x)3+(3a+1)(﹣x)2+(b+2)(﹣x)+b=﹣[ax3+(3a+1)x2+(b+2)x+b]从而3a+1=0,b=0,解得,因此f(x)的解析表达式为.(2)由(Ⅰ)知,所以g’(x)=﹣x2+2,令g'(x)=0解得则当时,g'(x)<0从而g(x)在区间,上是减函数,当,从而g(x)在区间上是增函数,由前面讨论知,g(x)在区间[1,2]上的最大值与最小值只能在时取得,而,因此g(x)在区间[1,2]上的最大值为,最小值为.【点评】本题主要考查构造新函数,用导数研究函数的单调性和求函数的最值.26.已知函数f(x)=ln(1+x)﹣x,g(x)=xlnx.(Ⅰ)求函数f(x)的最大值;(Ⅱ)设0<a<b,证明0<g(a)+g(b)﹣2g()<(b﹣a)ln2.【分析】(1)先求出函数的定义域,然后对函数进行求导运算,令导函数等于0求出x的值,再判断函数的单调性,进而可求出最大值.(2)先将a,b代入函数g(x)得到g(a)+g(b)﹣2g()的表达式后进行整理,根据(1)可得到lnx<x,将、放缩变形为、代入即可得到左边不等式成立,再用根据y=lnx的单调性进行放缩<.然后整理即可证明不等式右边成立.【解答】(Ⅰ)解:函数f(x)的定义域为(﹣1,+∞)..令f′(x)=0,解得x=0.当﹣1<x<0时,f′(x)>0,当x>0时,f′(x)<0.又f(0)=0,故当且仅当x=0时,f(x)取得最大值,最大值为0.(Ⅱ)证明:=.由(Ⅰ)结论知ln(1+x)﹣x<0(x>﹣1,且x≠0),由题设,因此ln=﹣ln(1+)>﹣,,所以.又,<.=(b﹣a)ln<(b﹣a)ln2综上.【点评】本题主要考查导数的基本性质和应用、对数函数性质和平均值不等式等知识以及综合推理论证的能力.27.已知函数f(x)=x﹣1﹣lnx(Ⅰ)求曲线y=f(x)在点(2,f(2))处的切线方程;(Ⅱ)求函数f(x)的极值;(Ⅲ)对∀x∈(0,+∞),f(x)≥bx﹣2恒成立,求实数b的取值范围.【分析】(Ⅰ)求出f(2),再根据导数的几何意义,求出该点的导数值,即得曲线在此点处的切线的斜率,然后用点斜式写出切线方程即可(Ⅱ)令导数大于0解出增区间,令导数小于0,解出函数的减区间,然后由极值判断规则确定出极值即可.(Ⅲ)由于f(x)≥bx﹣2恒成立,得到在(0,+∞)上恒成立,构造函数g(x)=,b≤g(x)即可.min【解答】解:(Ⅰ)函数的定义域为(0,+∞),,则,f(2)=1﹣ln2,∴曲线y=f(x)在点(2,f(2))处的切线方程为,即x﹣2y﹣2ln2=0;(Ⅱ),令f′(x)>0,得x>1,列表:x(0,1)1(1,+∞)f′(x)﹣0+f(x)↘0↗∴函数y=f(x)的极小值为f(1)=0;(Ⅲ)依题意对∀x∈(0,+∞),f(x)≥bx﹣2恒成立等价于x﹣1﹣lnx≥bx﹣2在(0,+∞)上恒成立可得在(0,+∞)上恒成立,令g(x)=,令g′(x)=0,得x=e2列表:x(0,e2)e2(e2,+∞)g’(x)﹣0+g(x)↘↗∴函数y=g(x)的最小值为,根据题意,.【点评】本题考查利用导数研究函数的极值,考查恒成立问题,着重考查分类讨论思想与构造函数思想的应用,体现综合分析问题与解决问题能力,属于中档题.28.已知函数f(x)=xlnx.(Ⅰ)求f(x)的最小值;(Ⅱ)若对所有x≥1都有f(x)≥ax﹣1,求实数a的取值范围.【分析】(1)先求出函数的定义域,然后求导数,根据导函数的正负判断函数的单调性进而可求出最小值.(2)将f(x)≥ax﹣1在[1,+∞)上恒成立转化为不等式对于x∈[1,+∞)恒成立,然后令,对函数g(x)进行求导,根据导函数的正负可判断其单调性进而求出最小值,使得a小于等于这个最小值即可.【解答】解:(Ⅰ)f(x)的定义域为(0,+∞),f(x)的导数f'(x)=1+lnx.令f'(x)>0,解得;令f'(x)<0,解得.从而f(x)在单调递减,在单调递增.所以,当时,f(x)取得最小值.(Ⅱ)依题意,得f(x)≥ax﹣1在[1,+∞)上恒成立,即不等式对于x∈[1,+∞)恒成立.令,则.当x>1时,因为,故g(x)是[1,+∞)上的增函数,所以g(x)的最小值是g(1)=1,从而a的取值范围是(﹣∞,1].【点评】本题主要考查函数的单调性与其导函数的正负之间的关系、根据导数求函数的最值.导数是高等数学下放到高中的内容,是每年必考的热点问题,要给予重视.29.已知函数f(x)=(x﹣2)e x.(1)求f(x)的单调区间;(2)求f(x)在区间[0,2]上的最小值和最大值.【分析】(1)求出函数的导数,令导数大于0,得增区间,令导数小于0,得减区间;(2)由(1)可得f(x)在[0,1]递减,在(1,2]递增,即有f(x)在x=1处取得极小值,且为最小值,求得端点的函数值,比较即可得到最大值.【解答】解:(1)函数f(x)的导数为f′(x)=(x﹣1)e x,由f′(x)>0,可得x>1;由f′(x)<0,可得x<1.则f(x)的增区间为(1,+∞),减区间为(﹣∞,1);(2)由(1)可得f(x)在[0,1]递减,在(1,2]递增,即有f(x)在x=1处取得极小值,且为最小值,且为f(1)=﹣e,由f(0)=﹣2,f(2)=0,可得f(x)的最大值为f(2)=0.则f(x)的最小值为﹣e,最大值为0.【点评】本题考查导数的运用:求单调区间和极值、最值,考查运算能力,正确求导是解题的关键.30.已知函数f(x)=ax3﹣6ax2+b(x∈[﹣1,2])的最大值为3,最小值为﹣29,求a、b的值.【分析】求出f′(x)=0在[﹣1,2]上的解,研究函数f(x)的增减性,函数的最值应该在极值点或者区间端点取,已知最大值为3,最小值为﹣29代入即可.【解答】解:函数f(x)=ax3﹣6ax2+b∴f′(x)=3ax2﹣12ax=3a(x2﹣4x)令f′(x)=3ax2﹣12ax=3a(x2﹣4x)=0,显然a≠0,否则f(x)=b为常数,矛盾,∴x=0,若a>0,列表如下:由表可知,当x=0时f(x)取得最大值∴b=3又f′(0)=﹣29,则f(2)<f(0),这不可能,∴f(2)=8a﹣24a+3=﹣16a+3=﹣29,∴a=2若a<0,同理可得a=﹣2,b=﹣29故答案为:a=2,b=3或a=﹣2,b=﹣29【点评】本题考查函数的导数在求最大值、最小值中的应用,关键是对于闭区间上的最值要注意函数的端点函数值,注意区别理解函数的极值点一定不在函数端点,而最值点可能在函数端点,属于基础题.31.求函数f(x)=x3﹣2x2+5在区间[﹣2,2]的最大值和最小值.【分析】求出函数的导数,利用导数研究函数f(x)=x3﹣2x2+5在区间[﹣2,2]的单调性,再由单调性求函数在区间上的最值.【解答】解:函数f(x)=x3﹣2x2+5的导函数是f'(x)=x(3x﹣4),令f’(x)=0得x=0或,如下表:∴ymax =5,ymin=﹣11【点评】本题考点是利用导数求闭区间上的函数的最值,考查用导数研究函数的单调性并利用单调性确定函数的最值,并求出.此是导数的一个很重要的运用.32.已知函数f(x)=lnx﹣.(Ⅰ)求函数f(x)的单调增区间;(Ⅱ)证明;当x>1时,f(x)<x﹣1;(Ⅲ)确定实数k的所有可能取值,使得存在x0>1,当x∈(1,x)时,恒有f(x)>k(x﹣1).【分析】(Ⅰ)求导数,利用导数大于0,可求函数f(x)的单调增区间;(Ⅱ)令F (x )=f (x )﹣(x ﹣1),证明F (x)在[1,+∞)上单调递减,可得结论;(Ⅲ)分类讨论,令G (x )=f (x )﹣k (x ﹣1)(x >0),利用函数的单调性,可得实数k 的所有可能取值.【解答】解:(Ⅰ)∵f(x)=lnx ﹣,∴f′(x)=>0(x >0),∴0<x <,∴函数f (x)的单调增区间是(0,);(Ⅱ)令F (x )=f (x )﹣(x ﹣1),则F′(x)=当x >1时,F′(x)<0,∴F(x )在[1,+∞)上单调递减, ∴x >1时,F(x )<F (1)=0, 即当x >1时,f (x)<x ﹣1;(Ⅲ)由(Ⅱ)知,k=1时,不存在x 0>1满足题意;当k >1时,对于x >1,有f (x )<x ﹣1<k (x ﹣1),则f (x )<k(x ﹣1), 从而不存在x 0>1满足题意;当k <1时,令G(x)=f(x)﹣k (x ﹣1)(x >0),则 G′(x)==0,可得x 1=<0,x 2=>1,当x ∈(1,x 2)时,G′(x)>0,故G (x )在(1,x 2)上单调递增, 从而x ∈(1,x 2)时,G (x )>G (1)=0,即f (x )>k (x ﹣1), 综上,k 的取值范围为(﹣∞,1).【点评】本题考查导数知识的综合运用,考查函数的单调性,考查不等式的证明,正确构造函数是关键.33.设函数f(x)=1+(1+a)x﹣x2﹣x3,其中a>0.(Ⅰ)讨论f(x)在其定义域上的单调性;(Ⅱ)当x∈[0,1]时,求f(x)取得最大值和最小值时的x的值.【分析】(Ⅰ)利用导数判断函数的单调性即可;(Ⅱ)利用(Ⅰ)的结论,讨论两根与1的大小关系,判断函数在[0,1]时的单调性,得出取最值时的x的取值.【解答】解:(Ⅰ)f(x)的定义域为(﹣∞,+∞),f′(x)=1+a﹣2x﹣3x2,由f′(x)=0,得x1=,x2=,x1<x2,∴由f′(x)<0得x<,x>;由f′(x)>0得<x<;故f(x)在(﹣∞,)和(,+∞)单调递减,在(,)上单调递增;(Ⅱ)∵a>0,∴x1<0,x2>0,∵x∈[0,1],当时,即a≥4①当a≥4时,x2≥1,由(Ⅰ)知,f(x)在[0,1]上单调递增,∴f(x)在x=0和x=1处分别取得最小值和最大值.②当0<a<4时,x2<1,由(Ⅰ)知,f(x)在[0,x2]单调递增,在[x2,1]上单调递减,因此f(x)在x=x2=处取得最大值,又f(0)=1,f(1)=a,∴当0<a<1时,f(x)在x=1处取得最小值;当a=1时,f(x)在x=0和x=1处取得最小值;当1<a<4时,f(x)在x=0处取得最小值.【点评】本题主要考查利用导数研究函数的单调性及最值的知识,考查学生分类讨论思想的运用能力,属中档题.34.已知函数f(x)满足f(x)=f′(1)e x﹣1﹣f(0)x+x2;(1)求f(x)的解析式及单调区间;(2)若,求(a+1)b的最大值.【分析】(1)对函数f(x)求导,再令自变量为1,求出f′(1)得到函数的解析式及导数,再由导数求函数的单调区间;(2)由题意,借助导数求出新函数的最小值,令其大于0即可得到参数a,b 所满足的关系式,再研究(a+1)b的最大值【解答】解:(1)f(x)=f’(1)e x﹣1﹣f(0)x+⇒f’(x)=f’(1)e x﹣1﹣f(0)+x令x=1得:f(0)=1∴f(x)=f'(1)e x﹣1﹣x+令x=0,得f(0)=f'(1)e﹣1=1解得f’(1)=e故函数的解析式为f(x)=e x﹣x+令g(x)=f'(x)=e x﹣1+x∴g'(x)=e x+1>0,由此知y=g(x)在x∈R上单调递增当x>0时,f'(x)>f’(0)=0;当x<0时,有f’(x)<f'(0)=0得:函数f(x)=e x﹣x+的单调递增区间为(0,+∞),单调递减区间为(﹣∞,0)(2)f(x)≥﹣(a+1)x﹣b≥0得h′(x)=e x﹣(a+1)①当a+1≤0时,h′(x)>0⇒y=h(x)在x∈R上单调递增,x→﹣∞时,h(x)→﹣∞与h(x)≥0矛盾②当a+1>0时,h′(x)>0⇔x>ln(a+1),h'(x)<0⇔x<ln(a+1)得:当x=ln(a+1)时,h(x)=(a+1)﹣(a+1)ln(a+1)﹣b≥0,即(a+1)﹣(a+1)ln(a+1)min(完整word 版)导数与单调性极值最基础值习题第31页(共31页)≥b∴(a+1)b ≤(a+1)2﹣(a+1)2ln (a+1),(a+1>0)令F (x )=x 2﹣x 2lnx (x >0),则F’(x )=x (1﹣2lnx)∴F'(x )>0⇔0<x <当x=时,F(x )max = 即当a=时,(a+1)b 的最大值为 【点评】本题考查导数在最值问题中的应用及利用导数研究函数的单调性,解题的关键是第一题中要赋值求出f′(1),易因为没有将f′(1)看作常数而出错,第二题中将不等式恒成立研究参数关系的问题转化为最小值问题,本题考查了转化的思想,考查判断推理能力,是高考中的热点题型,计算量大,易马虎出错.。
高中数学导数的应用极值与最值专项训练题(全)

高中数学专题训练 导数的应用——极值与最值一、选择题1.函数y =ax 3+bx 2取得极大值和极小值时的x 的值分别为0和13,则( ) A .a -2b =0 B .2a -b =0 C .2a +b =0 D .a +2b =0 答案 D解析 y ′=3ax 2+2bx ,据题意,0、13是方程3ax 2+2bx =0的两根∴-2b 3a =13, ∴a +2b =0. 2.当函数y =x ·2x 取极小值时,x =( ) A.1ln2 B .-1ln2 C .-ln2 D .ln2 答案 B解析 由y =x ·2x 得y ′=2x +x ·2x ·ln2令y ′=0得2x (1+x ·ln2)=0∵2x >0,∴x =-1ln23.函数f (x )=x 3-3bx +3b 在(0,1)内有极小值,则( ) A .0<b <1 B .b <1C .b >0D .b <12 答案 A解析 f (x )在(0,1)内有极小值,则f ′(x )=3x 2-3b 在(0,1)上先负后正,∴f ′(0)=-3b <0,∴b >0,f ′(1)=3-3b >0,∴b <1综上,b 的范围为0<b <14.连续函数f (x )的导函数为f ′(x ),若(x +1)·f ′(x )>0,则下列结论中正确的是( )A .x =-1一定是函数f (x )的极大值点B .x =-1一定是函数f (x )的极小值点C .x =-1不是函数f (x )的极值点D .x =-1不一定是函数f (x )的极值点 答案 B解析 x >-1时,f ′(x )>0 x <-1时,f ′(x )<0∴连续函数f (x )在(-∞,-1)单减,在(-1,+∞)单增,∴x =-1为极小值点.5.函数y =x 33+x 2-3x -4在[0,2]上的最小值是( )A .-173B .-103C .-4D .-643 答案 A解析 y ′=x 2+2x -3.令y ′=x 2+2x -3=0,x =-3或x =1为极值点.当x ∈[0,1]时,y ′<0.当x ∈[1,2]时,y ′>0,所以当x =1时,函数取得极小值,也为最小值.∴当x =1时,y min =-173.6.函数f (x )的导函数f ′(x )的图象,如右图所示,则( )A .x =1是最小值点B .x =0是极小值点C .x =2是极小值点D .函数f (x )在(1,2)上单增 答案 C 解析 由导数图象可知,x =0,x =2为两极值点,x =0为极大值点,x =2为极小值点,选C.7.已知函数f (x )=12x 3-x 2-72x ,则f (-a 2)与f (-1)的大小关系为( ) A .f (-a 2)≤f (-1) B .f (-a 2)<f (-1) C .f (-a 2)≥f (-1)D .f (-a 2)与f (-1)的大小关系不确定 答案 A解析 由题意可得f ′(x )=32x 2-2x -72.由f ′(x )=12(3x -7)(x +1)=0,得x =-1或x =73.当x <-1时,f (x )为增函数;当-1<x <73时,f (x )为减函数.所以f (-1)是函数f (x )在(-∞,0]上的最大值,又因为-a 2≤0,故f (-a 2)≤f (-1).8.函数f (x )=e -x ·x ,则( )A .仅有极小值12eB .仅有极大值12eC .有极小值0,极大值12eD .以上皆不正确 答案 B 解析f ′(x )=-e -x ·x +12x·e -x =e -x (-x +12x)=e -x ·1-2x2x. 令f ′(x )=0,得x =12. 当x >12时,f ′(x )<0;当x <12时,f ′(x )>0.∴x =12时取极大值,f (12)=1e ·12=12e.二、填空题9.若y =a ln x +bx 2+x 在x =1和x =2处有极值,则a =________,b =________.答案 -23 -16解析 y ′=ax+2bx +1.由已知⎩⎨⎧a +2b +1=0a 2+4b +1=0,解得⎩⎪⎨⎪⎧a =-23b =-1610.已知函数f (x )=13x 3-bx 2+c (b ,c 为常数).当x =2时,函数f (x )取得极值,若函数f (x )只有三个零点,则实数c 的取值范围为________答案 0<c <43解析 ∵f (x )=13x 3-bx 2+c ,∴f ′(x )=x 2-2bx ,∵x =2时,f (x )取得极值,∴22-2b ×2=0,解得b =1.∴当x ∈(0,2)时,f (x )单调递减,当x ∈(-∞,0) 或x ∈(2,+∞)时,f (x )单调递增.若f (x )=0有3个实根,则⎩⎨⎧f (0)=c >0f (2)=13×23-22+c <0,,解得0<c <4311.设m ∈R ,若函数y =e x +2mx (x ∈R )有大于零的极值点,则m 的取值范围是________.答案 m <-12解析 因为函数y =e x +2mx (x ∈R )有大于零的极值点,所以y ′=e x +2m =0有大于0的实根.令y 1=e x ,y 2=-2m ,则两曲线的交点必在第一象限.由图象可得-2m >1,即m <-12.12.已知函数f (x )=x 3-px 2-qx 的图象与x 轴相切于(1,0),则极小值为________.答案 0解析 f ′(x )=3x 2-2px -q , 由题知f ′(1)=3-2p -q =0. 又f (1)=1-p -q =0,联立方程组,解得p =2,q =-1. ∴f (x )=x 3-2x 2+x ,f ′(x )=3x 2-4x +1. 由f ′(x )=3x 2-4x +1=0,解得x =1或x =13,经检验知x =1是函数的极小值点,∴f (x )极小值=f (1)=0. 三、解答题 13.设函数f (x )=sin x -cos x +x +1,0<x <2π,求函数f (x )的单调区间与极值. 解析 由f (x )=sin x -cos x +x +1,0<x <2π,知f ′(x )=cos x +sin x +1,于是f ′(x )=1+2sin(x +π4).令f ′(x )=0,从而sin(x +π4)=-22,得x =π,或x =3π2. 当x 变化时,f ′(x ),f (x )的变化情况如下表:因此,由上表知f (x )的单调递增区间是(0,π)与(3π2,2π),单调递减区间是(π,3π2),极小值为f (3π2)=3π2,极大值为f (π)=π+2.14.设函数f (x )=6x 3+3(a +2)x 2+2ax .(1)若f (x )的两个极值点为x 1,x 2,且x 1x 2=1,求实数a 的值;(2)是否存在实数a,使得f(x)是(-∞,+∞)上的单调函数?若存在,求出a 的值;若不存在,说明理由.解析f′(x)=18x2+6(a+2)x+2a.(1)由已知有f′(x1)=f′(x2)=0,从而x1x2=2a18=1,所以a=9;(2)由于Δ=36(a+2)2-4×18×2a=36(a2+4)>0,所以不存在实数a,使得f(x)是(-∞,+∞)上的单调函数.15.已知定义在R上的函数f(x)=x2(ax-3),其中a为常数.(1)若x=1是函数f(x)的一个极值点,求a的值;(2)若函数f(x)在区间(-1,0)上是增函数,求a的取值范围.解析(1)f(x)=ax3-3x2,f′(x)=3ax2-6x=3x(ax-2).∵x=1是f(x)的一个极值点,∴f′(1)=0,∴a=2.(2)解法一①当a=0时,f(x)=-3x2在区间(-1,0)上是增函数,∴a=0符合题意;②当a≠0时,f′(x)=3ax(x-2a),令f′(x)=0得:x1=0,x2=2a.当a>0时,对任意x∈(-1,0),f′(x)>0,∴a>0符合题意;当a<0时,当x∈(2a,0)时,f′(x)>0,∴2a≤-1,∴-2≤a<0符合题意;综上所述,a≥-2.解法二f′(x)=3ax2-6x≥0在区间(-1,0)上恒成立,∴3ax-6≤0,∴a≥2 x在区间(-1,0)上恒成立,又2x<2-1=-2,∴a≥-2.16.已知函数f(x)=-x2+ax+1-ln x.(1)若f(x)在(0,12)上是减函数,求a的取值范围;(2)函数f(x)是否既有极大值又有极小值?若存在,求出a的取值范围;若不存在,请说明理由.解析(1)f′(x)=-2x+a-1x,∵f(x)在(0,12)上为减函数,∴x∈(0,12)时-2x+a-1x<0恒成立,即a<2x+1x恒成立.设g(x)=2x+1x,则g′(x)=2-1x2.∵x∈(0,12)时1x2>4,∴g′(x)<0,∴g(x)在(0,12)上单调递减,g(x)>g(12)=3,∴a≤3.(2)若f(x)既有极大值又有极小值,则f′(x)=0必须有两个不等的正实数根x1,x2,即2x2-ax+1=0有两个不等的正实数根.故a 应满足⎩⎪⎨⎪⎧Δ>0a 2>0⇒⎩⎨⎧a 2-8>0a >0⇒a >22,∴当a >22时,f ′(x )=0有两个不等的实数根,不妨设x 1<x 2, 由f ′(x )=-1x (2x 2-ax +1)=-2x (x -x 1)(x -x 2)知,0<x <x 1时f ′(x )<0,x 1<x <x 2时f ′(x )>0,x >x 2时f ′(x )<0,∴当a >22时f (x )既有极大值f (x 2)又有极小值f (x 1).1. 已知y =f (x )是奇函数,当x ∈(0,2)时,f (x )=ln x -ax (a >12),当x ∈(-2,0)时,f (x )的最小值为 1,则a 的值等于________.答案 1解析 ∵f (x )是奇函数,∴f (x )在(0,2)上的最大值为-1,当x ∈(0,2)时,f ′(x )=1x -a ,令f ′(x )=0得x =1a ,又a >12,∴0<1a <2.令f ′(x )>0,则x <1a ,∴f (x )在(0,1a )上递增;令f ′(x )<0,则x >1a ,∴f (x )在(1a ,2)上递减,∴f (x )max =f (1a )=ln 1a -a ·1a =-1,∴ln1a =0,得a =1.2.设函数f (x )=2x 3+3ax 2+3bx +8c 在x =1及x =2时取得极值. (1)求a 、b 的值;(2)若对任意的x ∈[0,3],都有f (x )<c 2成立,求c 的取值范围. 解 (1)f ′(x )=6x 2+6ax +3b ,因为函数f (x )在x =1及x =2时取得极值, 则有f ′(1)=0,f ′(2)=0,即⎩⎪⎨⎪⎧6+6a +3b =0,24+12a +3b =0.解得a =-3,b =4. (2)由(1)可知,f (x )=2x 3-9x 2+12x +8c , f ′(x )=6x 2-18x +12=6(x -1)(x -2).当x ∈(0,1)时,f ′(x )>0;当x ∈(1,2)时,f ′(x )<0; 当x ∈(2,3)时,f ′(x )>0.所以,当x =1时,f (x )取得极大值f (1)=5+8c . 又f (0)=8c ,f (3)=9+8c ,则当x ∈[0,3]时,f (x )的最大值为f (3)=9+8c .因为对于任意的x ∈[0,3],有f (x )<c 2恒成立, 所以9+8c <c 2,解得c <-1或c >9.因此c 的取值范围为(-∞,-1)∪(9,+∞). 3.已知函数f (x )=x 3-3ax 2+3x +1. (1)设a =2,求f (x )的单调区间;(2)设f (x )在区间(2,3)中至少有一个极值点,求a 的取值范围.解析 (1)当a =2时,f (x )=x 3-6x 2+3x +1,f ′(x )=3(x -2+3)(x -2-3). 当x ∈(-∞,2-3)时f ′(x )>0,f (x )在(-∞,2-3)上单调增加; 当x ∈(2-3,2+3)时f ′(x )<0,f (x )在(2-3,2+3)上单调减少; 当x ∈(2+3,+∞)时f ′(x )>0,f (x )在(2+3,+∞)上单调增加. 综上,f (x )的单调增区间是(-∞,2-3)和(2+3,+∞),f (x )的单调减区间是(2-3,2+3).(2)f ′(x )=3[(x -a )2+1-a 2].当1-a 2≥0时,f ′(x )≥0,f (x )为增函数,故f (x )无极值点; 当1-a 2<0时,f ′(x )=0有两个根, x 1=a -a 2-1,x 2=a +a 2-1.由题意知,2<a -a 2-1<3,①或2<a +a 2-1<3.②①式无解.②式的解为54<a <53.因此a 的取值范围是(54,53).1.“我们称使f (x )=0的x 为函数y =f (x )的零点.若函数y =f (x )在区间[a ,b ]上是连续的,单调的函数,且满足f (a )·f (b )<0,则函数y =f (x )在区间[a ,b ]上有唯一的零点”.对于函数f (x )=6ln(x +1)-x 2+2x -1,(1)讨论函数f (x )在其定义域内的单调性,并求出函数极值. (2)证明连续函数f (x )在[2,+∞)内只有一个零点.解析 (1)解:f (x )=6ln(x +1)-x 2+2x -1定义域为(-1,+∞), 且f ′(x )=6x +1-2x +2=8-2x 2x +1,f ′(x )=0⇒x =2(-2舍去).由表可知,f (x )值在区间(-1,2]上单调递增,在[2,+∞)上单调递减. ∴当x =2时,f (x )的极大值为f (2)=6ln3-1.(2)证明:由(1)知f(2)=6ln3-1>0,f(x)在[2,7]上单调递减,又f(7)=6ln8-36=18(ln2-2)<0,∴f(2)·f(7)<0.∴f(x)在[2,7]上有唯一零点.当x∈[7,+∞)时,f(x)≤f(7)<0,故x∈[7,+∞)时,f(x)不为零.∴y=f(x)在[7,+∞)上无零点.∴函数f(x)=6ln(x+1)-x2+2x-1在定义域内只有一个零点.2.(2010·江西高考)设函数f(x)=ln x+ln (2-x)+ax(a>0).(1)当a=1时,求f(x)的单调区间;(2)若f(x)在(0,1]上的最大值为12,求a的值.解析函数f(x)的定义域为(0,2),f′(x)=1x-12-x+a.(1)当a=1时,f′(x)=-x2+2x(2-x),所以f(x)的单调递增区间为(0,2),单调递减区间为(2,2);(2)当x∈(0,1]时,f′(x)=2-2xx(2-x)+a>0,即f(x)在(0,1]上单调递增,故f(x)在(0,1]上的最大值为f(1)=a,因此a=1 2.3.已知函数f(x)=-x3+3x2+9x+a.(1)求f(x)的单调递减区间;(2)若f(x)在区间[-2,2]上的最大值为20,求它在该区间上的最小值.分析本题考查多项式的导数公式及运用导数求函数的单调区间和函数的最值,题目中需注意应先比较f(2)和f(-2)的大小,然后判定哪个是最大值从而求出a.解(1)f′(x)=-3x2+6x+9.令f′(x)<0,解得x<-1,或x>3,∴函数f(x)的单调递减区间为(-∞,-1),(3,+∞).(2)∵f(-2)=8+12-18+a=2+a,f(2)=-8+12+18+a=22+a,∴f(2)>f(-2).∵在(-1,3)上f′(x)>0,∴f(x)在(-1,2]上单调递增.又由于f(x)在[-2,-1)上单调递减,∴f(-1)是f(x)的极小值,且f(-1)=a-5.∴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.∴f(x)=-x3+3x2+9x-2.∴f(-1)=a-5=-7,即函数f(x)在区间[-2,2]上的最小值为-7.4.已知函数f(x)=xe-x(x∈R).(1)求函数f(x)的单调区间和极值;(2)已知函数y=g(x)的图象与函数y=f(x)的图象关于直线x=1对称.证明当x>1时,f(x)>g(x);(3)如果x1≠x2,且f(x1)=f(x2),证明x1+x2>2.解析(1)f′(x)=(1-x)e-x.令f′(x)=0,解得x=1.当x变化时,f′(x),f(x)的变化情况如下表:所以f(x)在(-∞,1)内是增函数,在(1,+∞)内是减函数.函数f(x)在x=1处取得极大值f(1),且f(1)=1 e.(2)由题意可知g(x)=f(2-x),得g(x)=(2-x)e x-2.令F(x)=f(x)-g(x),即F(x)=xe-x+(x-2)e x-2,于是F′(x)=(x-1)(e2x-2-1)e-x.当x>1时,2x-2>0,从而e2x-2-1>0,又e-x>0.所以F′(x)>0.从而函数F(x)在[1,+∞)上是增函数.又F(1)=e-1-e-1=0,所以x>1时,有F(x)>F(1)=0,即f(x)>g(x).(3)①若(x1-1)(x2-1)=0,由(1)及f(x1)=f(x2),得x1=x2=1,与x1≠x2矛盾.②若(x1-1)(x2-1)>0,由(1)及f(x1)=f(x2),得x1=x2,与x1≠x2矛盾.根据①②得(x1-1)(x2-1)<0,不妨设x1<1,x2>1.由(2)可知,f(x2)>g(x2),g(x2)=f(2-x2),所以f(x2)>f(2-x2),从而f(x1)>f(2-x2),因为x2>1,所以2-x2<1,又由(1)可知函数f(x)在区间(-∞,1)内是增函数,所以x1>2-x2,即x1+x2>2.5.已知函数f(x)=ax3-32ax2,函数g(x)=3(x-1)2.(1)当a>0时,求f(x)和g(x)的公共单调区间;(2)当a>2时,求函数h(x)=f(x)-g(x)的极小值;(3)讨论方程f(x)=g(x)的解的个数.解(1)f′(x)=3ax2-3ax=3ax(x-1),又a>0,由f′(x)>0得x<0或x>1,由f′(x)<0得0<x<1,即函数f(x)的单调递增区间是(-∞,0)与(1,+∞),单调递减区间是(0,1),而函数g(x)的单调递减区间是(-∞,1),单调递增区间是(1,+∞),故两个函数的公共单调递减区间是(0,1),公共单调递增区间是(1,+∞).(2)h(x)=ax3-32ax2-3(x-1)2,h′(x)=3ax2-3(a+2)x+6=3a(x-2a)(x-1),令h′(x)=0,得x=2a或x=1,由于2a<1,易知x=1为函数h(x)的极小值点,∴h(x)的极小值为h(1)=-a 2.(3)令φ(x)=f(x)-g(x)=ax3-32(a+2)x2+6x-3,φ′(x)=3ax2-3(a+2)x+6=3a(x-2a)(x-1),①若a=0,则φ(x)=-3(x-1)2,∴φ(x)的图象与x轴只有一个交点,即方程f(x)=g(x)只有一个解;②若a<0,则φ(x)的极大值为φ(1)=-a2>0,φ(x)的极小值为φ(2a)=-4a2+6a-3<0,∴φ(x)的图象与x轴有三个交点,即方程f(x)=g(x)有三个解;③若0<a<2,则φ(x)的极大值为φ(1)=-a2<0,∴φ(x)的图象与x轴只有一个交点,即方程f(x)=g(x)只有一个解;④若a=2,则φ′(x)=6(x-1)2≥0,φ(x)单调递增,∴φ(x)的图象与x轴只有一个交点,即方程f(x)=g(x)只有一个解;⑤若a>2,由(2)知φ(x)的极大值为φ(2a)=-4(1a-34)2-34<0,∴φ(x)的图象与x轴只有一个交点,即方程f(x)=g(x)只有一个解.综上知,若a≥0,方程f(x)=g(x)只有一个解;若a<0,方程f(x)=g(x)有三个解.。
江苏版高考数学一轮复习:专题3.2利用导数研究函数的极值与最值练习题附答案.doc

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】专题3.2 利用导数研究函数的极值与最值基础巩固题组一、填空题 1.下列函数:①y =x 3;②y =ln(-x );③y =x e -x;④y =x +2x.其中,既是奇函数又存在极值的是________(填序号). 【答案】④【解析】由题意可知,②,③中的函数不是奇函数,①中,函数y =x 3单调递增(无极值),④中的函数既为奇函数又存在极值.2.(2017·海门中学适应性训练)已知函数f (x )=x 3+ax 2+3x -9,若x =-3是函数f (x )的一个极值点,则实数a =________. 【答案】53.(2016·北京卷改编)设函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧x 3-3x ,x ≤0,-2x ,x >0,则f (x )的最大值为________.【答案】2【解析】当x >0时,f (x )=-2x <0;当x ≤0时,f ′(x )=3x 2-3=3(x -1)(x +1),当x <-1时,f ′(x )>0,f (x )是增函数,当-1<x <0时,f ′(x )<0,f (x )是减函数. ∴f (x )≤f (-1)=2,∴f (x )的最大值为2.4.(2017·南通调研)若a >0,b >0,且函数f (x )=4x 3-ax 2-2bx +2在x =1处有极值,若t =ab ,则t 的最大值为________. 【答案】9【解析】f ′(x )=12x 2-2ax -2b ,则f ′(1)=12-2a -2b =0,则a +b =6, 又a >0,b >0,则t =ab ≤⎝⎛⎭⎪⎫a +b 22=9,当且仅当a =b =3时取等号.5.已知y =f (x )是奇函数,当x ∈(0,2)时,f (x )=ln x -ax ⎝ ⎛⎭⎪⎫a >12,当x ∈(-2,0)时,f (x )的最小值为1,则a =________. 【答案】1【解析】由题意知,当x ∈(0,2)时,f (x )的最大值为-1. 令f ′(x )=1x -a =0,得x =1a,当0<x <1a 时,f ′(x )>0;当x >1a时,f ′(x )<0.∴f (x )max =f ⎝ ⎛⎭⎪⎫1a=-ln a -1=-1,解得a =1. 6.已知函数f (x )=x 3+ax 2+(a +6)x +1有极大值和极小值,则实数a 的取值范围是________. 【答案】(-∞,-3)∪(6,+∞)7.设函数f (x )=ax 2+bx +c (a ,b ,c ∈R ),若x =-1为函数f (x )e x的一个极值点,则下列图象不可能为y =f (x )图象的是________(填序号).【答案】④【解析】因为[f (x )e x]′=f ′(x )e x+f (x )(e x)′=[f (x )+f ′(x )]e x,且x =-1为函数f (x )ex的一个极值点,所以f (-1)+f ′(-1)=0;④中,f (-1)>0,f ′(-1)>0,不满足f ′(-1)+f (-1)=0.8.设a ∈R ,若函数y =e x+ax 有大于零的极值点,则实数a 的取值范围是________. 【答案】(-∞,-1)【解析】∵y =e x+ax ,∴y ′=e x+a . ∵函数y =e x+ax 有大于零的极值点, 则方程y ′=e x +a =0有大于零的解, ∵x >0时,-e x<-1,∴a =-e x<-1. 二、解答题9.已知函数f (x )=ax x +r2(a >0,r >0).(1)求f (x )的定义域,并讨论f (x )的单调性; (2)若a r=400,求f (x )在(0,+∞)内的极值.10.(2017·衡水中学二调)已知函数f (x )=x ln x ,g (x )=(-x 2+ax -3)e x(a 为实数). (1)当a =5时,求函数y =g (x )在x =1处的切线方程; (2)求f (x )在区间[t ,t +2](t >0)上的最小值. 解 (1)当a =5时,g (x )=(-x 2+5x -3)e x,g (1)=e. 又g ′(x )=(-x 2+3x +2)e x, 故切线的斜率为g ′(1)=4e.所以切线方程为y -e =4e(x -1),即y =4e x -3e. (2)函数f (x )的定义域为(0,+∞),f ′(x )=ln x +1, 当x 变化时,f ′(x ),f (x )的变化情况如下表:x ⎝ ⎛⎭⎪⎫0,1e 1e ⎝ ⎛⎭⎪⎫1e ,+∞ f ′(x )-+f (x )极小值①当t ≥1e 时,在区间 [t ,t +2]上f (x )为增函数,所以f (x )min =f (t )=t ln t .②当0<t <1e 时,在区间⎣⎢⎡⎭⎪⎫t ,1e 上f (x )为减函数,在区间⎝ ⎛⎦⎥⎤1e ,t +2上f (x )为增函数, 所以f (x )min =f ⎝ ⎛⎭⎪⎫1e =-1e .能力提升题组11.(2017·盐城一模)若函数f (x )=x 3+ax 2+bx (a ,b ∈R )的图象与x 轴相切于一点A (m,0)(m ≠0),且f (x )的极大值为12,则m 的值为________.【答案】3212.函数f (x )=ax 3+bx 2+cx +d 的图象如图所示,则下列结论:①a >0,b <0,c >0,d >0;②a >0,b <0,c <0,d >0; ③a <0,b <0,c >0,d >0;④a >0,b >0,c >0,d <0. 其中,结论成立的是________(填序号). 【答案】①【解析】由函数y =f (x )的图象知,a >0,f (0)=d >0. 又x 1,x 2是函数f (x )的极值点, 且f ′(x )=3ax 2+2bx +c =0,∴x 1,x 2是方程3ax 2+2bx +c =0的两根. 由图象知,x 1>0,x 2>0∴⎩⎪⎨⎪⎧x 1+x 2=-2b3a >0,x 1x 2=c3a >0.因此b <0,且c >0.13.(2017·镇江期末)若函数f (x )=-2x 3+2tx 2+1存在唯一的零点,则实数t 的取值范围为________.【答案】⎝ ⎛⎭⎪⎫-32,+∞14.(2017·苏北四市调研)如图,OA 是南北方向的一条公路,OB 是北偏东45°方向的一条公路,某风景区的一段边界为曲线C .为方便游客观光,拟过曲线C 上某点P 分别修建与公路OA ,OB 垂直的两条道路PM ,PN ,且PM ,PN 的造价分别为5万元/百米、40万元/百米.建立如图所示的平面直角坐标系xOy ,则曲线C 符合函数模型y =x +42x2(1≤x ≤9),设 PM =x ,修建两条道路PM ,PN 的总造价为f (x )万元.题中所涉及长度单位均为百米.(1)求f (x )的解析式;(2)当x 为多少时,总造价f (x )最低?并求出最低造价.解 (1)在题图所示的直角坐标系中,因为曲线C 的方程为y =x +42x2(1≤x ≤9),PM =x ,所以点P 坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫x ,x +42x 2,直线OB 的方程为x -y =0,则点P 到直线x -y =0的距离为⎪⎪⎪⎪⎪⎪x -⎝⎛⎭⎪⎫x +42x 22=⎪⎪⎪⎪⎪⎪42x 22=4x2,又PM 的造价为5万元/百米,PN 的造价为40万元/百米.则两条道路总造价为f (x )=5x +40·4x2=5⎝ ⎛⎭⎪⎫x +32x 2 (1≤x ≤9).(2)因为f (x )=5⎝⎛⎭⎪⎫x +32x 2,所以f ′(x )=5⎝ ⎛⎭⎪⎫1-64x 3=5x 3-64x 3,令f ′(x )=0,解得x =4,列表如下:x (1,4) 4 (4,9) f ′(x ) -0 +f (x )极小值所以当x =4时,函数f (x )有最小值,且最小值为f (4)=5⎝⎛⎭⎪⎪⎫4+3242=30,即当x =4时,总造价最低,最低造高中数学知识点三角函数 1、 以角的顶点为坐标原点,始边为 x 轴正半轴建立直角坐标系,在角的终边上任取一个异于原点的点,点 P 到原点的距离记为,则 sin=, cos = , tg = , ctg = , sec = , csc = 。
极值、最值与导数习题(附答案)复习过程

极值、最值与导数习题(附答案)
极值、最值与导数
1.若函数f(x)=2x3-3x2+c的极大值为6,那么c的值为( )
A.0
B.5
C.6
D.1
2.设函数2
()ln
f x x
x
=+,则( )
A .
1
2
x=为f(x)的极大值点 B .
1
2
x=为f(x)的极小值点
C .x=2为f(x)的极大值点
D .x=2为f(x)的极小值点
3.函数f(x)=(x-3)e x的单调递增区间是________.
4.如图是函数y=f(x)的导函数y=f′(x)的图象,给出下列命题:
①-2是函数y=f(x)的极值点; ②1是函数y=f(x)的极值点;
③y=f(x)在x=0处切线的斜率小于零; ④y=f(x)在区间(-2,2)上单调递增. 则正确命题的序号是________.(写出所有正确命题的序号)
5.已知函数f(x)=-x3+3x2+9x-2.
(Ⅰ)求f(x)的单调递减区间; (Ⅱ)求f(x)在区间[-2,2]上的最大值与最小值. 答案:
1.C
2.D
3.(2,+∞)
4.①④
5. (Ⅰ)函数f(x)的单调递减区间为(-∞,-1),(3,+∞).
(Ⅱ)函数f(x)在闭区间[-2,2]上的最大值为f(2)=20,最小值为f(-1)=-7.。
高三数学利用导数求最值和极值试题答案及解析

高三数学利用导数求最值和极值试题答案及解析1.函数的极小值是 .【答案】.【解析】,令,解得,列表如下:极大值极小值故函数在处取得极小值,即.【考点】函数的极值2.已知a≤+lnx对任意的x∈[,2]恒成立,则a的最大值为________.【解析】令f(x)=+lnx,f′(x)=,当x∈[,1)时,f′(x)<0,当x∈(1,2]时,f′(x)>0,∴f(x)=f(1)=0,∴a≤0,故a最大值为0.min3.一个圆柱形圆木的底面半径为1m,长为10m,将此圆木沿轴所在的平面剖成两个部分.现要把其中一个部分加工成直四棱柱木梁,长度保持不变,底面为等腰梯形(如图所示,其中O 为圆心,在半圆上),设,木梁的体积为V(单位:m3),表面积为S(单位:m2).(1)求V关于θ的函数表达式;(2)求的值,使体积V最大;(3)问当木梁的体积V最大时,其表面积S是否也最大?请说明理由.【答案】(1);(2);(3)是.【解析】(1)本题求直四棱柱的体积,关键是求底面面积,我们要用底面半径1和表示出等腰梯形的上底和高,从图形中可知高为,而,因此面积易求,体积也可得出;(2)我们在(1)中求出,这里的最大值可利用导数知识求解,求出,解出方程在上的解,然后考察在解的两边的正负性,确定是最大值点,实质上对应用题来讲,导数值为0的那个唯一点就是要求的极值点);(3),上(2)我们可能把木梁的表面积用表示出来,,由于在体积中出现,因此我们可求的最大值,这里可不用导数来求,因为,可借助二次函数知识求得最大值,如果这里取最大值时的和取最大值的取值相同,则结论就是肯定的.试题解析:(1)梯形的面积=,. 2分体积. 3分(2).令,得,或(舍).∵,∴. 5分当时,,为增函数;当时,,为减函数. 7分∴当时,体积V最大. 8分(3)木梁的侧面积=,.=,. 10分设,.∵,∴当,即时,最大. 12分又由(2)知时,取得最大值,所以时,木梁的表面积S最大. 13分综上,当木梁的体积V最大时,其表面积S也最大. 14分【考点】(1)函数解析式;(2)用导数求最值;(3)四棱柱的表面积及其最值.4.已知常数a,b,c都是实数,f(x)=ax3+bx2+cx-34的导函数为f′ (x),f′(x)≤0的解集为{x|-2≤x≤3},若f(x)的极小值等于-115,则a的值是()A.-B.C.2D.5【答案】C【解析】依题意得f′(x)=3ax2+2bx+c≤0的解集是[-2,3],于是有3a>0,-2+3=-,-2×3=,解得b=-,c=-18a,函数f(x)在x=3处取得极小值,于是有f(3)=27a+9b+3c-34=-115,-a=-81,a=2,故选C.5.已知函数f(x)的导函数f′(x)=a(x+1)(x-a),若f(x)在x=a处取到极大值,则a的取值范围是________.【答案】(-1,0)【解析】根据函数极大值与导函数的关系,借助二次函数图象求解.因为f(x)在x=a处取到极大值,所以x=a为f′(x)的一个零点,且在x=a的左边f′(x)>0,右边f′(x)<0,所以导函数f′(x)的开口向下,且a>-1,即a的取值范围是(-1,0).6.已知函数f(x)=x3+ax2+x+2(a>0)的极大值点和极小值点都在区间(-1,1)内,则实数a的取值范围是().A.(0,2]B.(0,2)C.[,2)D.(,2)【答案】D【解析】由题意可知f′(x)=0的两个不同解都在区间(-1,1)内.因为f′(x)=3x2+2ax+1,所以根据导函数图象可得又a>0,解得<a<2,故选D.7.已知e为自然对数的底数,设函数f(x)=(e x-1)(x-1)k(k=1,2),则().A.当k=1时,f(x)在x=1处取到极小值B.当k=1时,f(x)在x=1处取到极大值C.当k=2时,f(x)在x=1处取到极小值D.当k=2时,f(x)在x=1处取到极大值【答案】C【解析】当k=1时,f′(x)=e x·x-1,f′(1)≠0,∴f(1)不是极值,故A,B错;当k=2时,f′(x)=(x-1)(x e x+e x-2),显然f′(1)=0,且x在1的左侧附近f′(x)<0,x在1的右侧附近f′(x)>0,∴f(x)在x=1处取到极小值.故选C.8.设函数,则函数的各极小值之和为()A.B.C.D.【答案】D【解析】,令,则,令,则,所以当时,取极小值,其极小值为所以函数的各极小值之和,故选D.【考点】1.函数的极值求解;2.数列的求和.9.设函数,其中.(1)若在处取得极值,求常数的值;(2)设集合,,若元素中有唯一的整数,求的取值范围.【答案】(1);(2)【解析】(1)由在处取得极值,可得从而解得,此问注意结合极值定义检验所求值是否为极值点;(2)分,,和三种情况得出集合A,然后由元素中有唯一的整数,分析端点,从而求出的取值范围.试题解析:(1),又在处取得极值,故,解得.经检验知当时,为的极值点,故.(2),当时,,则该整数为2,结合数轴可知,当时,,则该整数为0,结合数轴可知当时,,不合条件.综上述,.【考点】1.利用导数处理函数的极值;2.集合元素的分析10.已知函数在处取得极值,则取值的集合为 .【答案】.【解析】,,依题意有,从而有,且有,即,解得或,当时,,此时,此时函数无极值,当时,,此时,此时函数有极值,故.【考点】函数的极值11.函数最小值是___________.【答案】【解析】函数求导得.当时,,即在上单调递减;当时,,即在上单调递增,因此函数在处取得最小值,即.【考点】利用导数求函数的最值.12.已知函数(,,且)的图象在处的切线与轴平行. (1)确定实数、的正、负号;(2)若函数在区间上有最大值为,求的值.【答案】(1),;(2).【解析】(1)先求导数,因为切线与轴平行,所以导数为0,列出等式,判断出的符号;(2)求导数,令导数为0,解出方程的根,利用导数的正负判断出函数的单调性,通过分类讨论的方法找到最大值,让最大值等于,解出的值.试题解析:(1) 1分由图象在处的切线与轴平行,知,∴. 2分又,故,. 3分(2) 令,得或. 4分∵,令,得或令,得.于是在区间内为增函数,在内为减函数,在内为增函数.∴是的极大值点,是极小值点. 5分令,得或. 6分分类:①当时,,∴ .由解得, 8分②当时,, 9分∴.由得 . 10分记,∵, 11分∴在上是增函数,又,∴, 12分∴在上无实数根. 13分综上,的值为. 14分【考点】1.用导数求切线的斜率;2.用导数求函数最值.13.设函数,(1)求函数的极大值;(2)记的导函数为,若时,恒有成立,试确定实数的取值范围.【答案】(1);(2) .【解析】(1)由导函数或求得函数的单调区间,再找极大值;(2) 的导函数是一元二次函数,转化为一元二次函数在上的最值,再满足条件即可.试题解析:(1)令,且当时,得;当时,得或∴的单调递增区间为;的单调递减区间为和,故当时,有极大值,其极大值为 6分(2)∵ 7分①当时,,∴在区间内单调递减∴,且∵恒有成立∵又,此时, 10分②当时,,得因为恒有成立,所以,即,又得, 14分综上可知,实数的取值范围 . 15分【考点】1.函数的极值;2.一元二次函数的最值.14.已知函数.(Ⅰ)若在上的最大值为,求实数的值;(Ⅱ)若对任意,都有恒成立,求实数的取值范围;(Ⅲ)在(Ⅰ)的条件下,设,对任意给定的正实数,曲线上是否存在两点,使得是以(为坐标原点)为直角顶点的直角三角形,且此三角形斜边中点在轴上?请说明理由.【答案】(Ⅰ).(Ⅱ).(Ⅲ)对任意给定的正实数,曲线上总存在两点,,使得是以(为坐标原点)为直角顶点的直角三角形,且此三角形斜边中点在轴上.【解析】(Ⅰ)由,得,令,得或.当变化时,及的变化如下表:由,,,即最大值为,. 4分(Ⅱ)由,得.,且等号不能同时取,,即恒成立,即. 6分令,求导得,,当时,,从而,在上为增函数,,. 8分(Ⅲ)由条件,,假设曲线上存在两点,满足题意,则,只能在轴两侧,不妨设,则,且.是以为直角顶点的直角三角形,,,是否存在,等价于方程在且时是否有解. 10分①若时,方程为,化简得,此方程无解;②若时,方程为,即,设,则,显然,当时,,即在上为增函数,的值域为,即,当时,方程总有解.对任意给定的正实数,曲线上总存在两点,,使得是以(为坐标原点)为直角顶点的直角三角形,且此三角形斜边中点在轴上. 14分【考点】利用导数研究函数的单调性、最值。
(完整版)导数--函数的极值练习题

导数--函数的极值练习题一、选择题1.下列说法正确的是( )A.当f ′(x 0)=0时,则f (x 0)为f (x )的极大值B.当f ′(x 0)=0时,则f (x 0)为f (x )的极小值C.当f ′(x 0)=0时,则f (x 0)为f (x )的极值D.当f (x 0)为函数f (x )的极值且f ′(x 0)存在时,则有f ′(x 0)=0 2.下列四个函数,在x =0处取得极值的函数是 ( )①y =x 3 ②y =x 2+1 ③y =|x | ④y =2x A.①② B.②③ C.③④ D.①③ 3.函数y =216x x+的极大值为( ) A.3 B.4 C.2 D.54.函数y =x 3-3x 的极大值为m ,极小值为n ,则m +n 为( )A.0 B.1 C.2 D.45.y =ln 2x +2ln x +2的极小值为( ) A.e -1 B.0 C.-1 D.1 6.y =2x 3-3x 2+a 的极大值为6,那么a 等于( )A.6B.0C.5D.17.对可导函数,在一点两侧的导数异号是这点为极值点的A.充分条件B.必要条件C.充要条件D.既不充分又不必要条件 8.下列函数中, 0=x 是极值点的函数是( )A.3x y -= B.x y 2cos = C.x x y -=tan D.x y 1=9.下列说法正确的是( )A. 函数在闭区间上的极大值一定比极小值大;B. 函数在闭区间上的最大值一定是极大值;C. 对于12)(23+++=x px x x f ,若6||<p ,则)(x f 无极值;D.函数)(x f 在区间),(b a 上一定存在最值.10.函数223)(a bx ax x x f +--=在1=x 处有极值10, 则点),(b a 为( ) A.)3,3(- B.)11,4(- C. )3,3(-或)11,4(- D.不存在 11.函数|6|)(2--=x x x f 的极值点的个数是( )A. 0个B. 1个C. 2个D.3个 12.函数xxx f ln )(=( ) A.没有极值 B.有极小值 C. 有极大值 D.有极大值和极小值二.填空题:13.函数x x x f ln )(2=的极小值是 14.定义在]2,0[π上的函数4cos 2)(2-+=x ex f x的极值情况是15.函数)0(3)(3>+-=a b ax x x f 的极大值为6,极小值为2,则)(x f 的减区间是16.下列函数①32x y =,②x y tan =,③|1|3++=x x y ,④xxe y =,其中在其定义区间上存在极值点的函数序号是17.函数f (x )=x 3-3x 2+7的极大值为___________. 18.曲线y =3x 5-5x 3共有___________个极值.19.函数y =-x 3+48x -3的极大值为___________;极小值为___________. 20.若函数y =x 3+ax 2+bx +27在x =-1时有极大值,在x =3时有极小值,则a =___________,b =___________.三.解答题21.已知函数f (x )=x 3+ax 2+bx +c ,当x =-1时,取得极大值7;当x =3时,取得极小值.求这个极小值及a 、b 、c 的值.22.函数f (x )=x +xa+b 有极小值2,求a 、b 应满足的条件.23.已知函数f(x)=x 3+ax 2+bx+c 在x =2处有极值,其图象在x =1处的切线垂直于直线y =31x -2 (1)设f(x)的极大值为p ,极小值为q ,求p-q 的值;(2)若c 为正常数,且不等式f(x)>mx 2在区间(0,2)内恒成立,求实数m 的取值范围。
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【高考地位】导数在研究函数的极值与最值问题是高考的必考的重点内容,已由解决函数、数列、不等式问题的辅助工具上升为解决问题的必不可少的工具,特别是利用导数来解决函数的极值与最值、零点的个数等问题,在高考中以各种题型中均出现,对于导数问题中求参数的取值范围是近几年高考中出现频率较高的一类问题,其试卷难度考查较大.【方法点评】类型一利用导数研究函数的极值使用情景:一般函数类型解题模板:第一步计算函数 f (x) 的定义域并求出函数 f ( x) 的导函数 f ' (x) ;第二步求方程 f ' ( x)0 的根;第三步判断 f ' ( x) 在方程的根的左、右两侧值的符号;第四步利用结论写出极值 .例 1已知函数 f ( x)1ln x,求函数 f x的极值. x【答案】极小值为 1 ,无极大值.【点评】求函数的极值的一般步骤如下:首先令 f ' ( x)0 ,可解出其极值点,然后根据导函数大于 0、小于 0 即可判断函数 f ( x) 的增减性,进而求出函数 f (x) 的极大值和极小值.【变式演练1】已知函数f ( x)x 322在 x1处有极值10,则等于()ax bx a f (2)A . 11 或 18B. 11C. 18D.17 或 18【答案】 C【解读】试卷分析: f (x)3x22axb , 3 2a b 0b 3 2aa 4 或 a 3 1 ab a 210a 2 a 12 0b 11.b 3当a 3时 , f ( ) 3(x 1)2 0, 在 x 1处 不 存 在 极 值 .当a 4 时 ,b 3xb 11f (x)3x 2 8x 11 (3x 11)( x 1) , x( 11 ,1), f ( x) 0 ;x (1, ), f ( x) 0,符合题意.所3以a 4. f (2)816 22 16 18 .故选 C .b11考点:函数的单调性与极值.【变式演练 2】设函数 f xln x1 ax2 bx ,若 x 1 是 f x的极大值点,则 a 的取值范围为2( )A .1,0B . 1,C . 0,D ., 1 U 0,【答案】 B 【解读】考点:函数的极值.【变式演练 3】函数 f x1 x 31 ( m 1) x2 2(m 1)x在 ( 0,4) 上无极值,则 m _____.( ) 32【答案】 3 【解读】试卷分析:因为 f (x)1 x 3 1(m 1)x 2 2(m 1) x ,32所以 f '(x)x 2(m 1)x 2(m 1) x 2 x m 1 ,由 f ' x 0 得 x 2 或 x m 1,又因为函数 f ( x) 1 x31(m 1) x22(m 1)x 在 (0,4) 上无极值,而2 0,4,所以只有m1 2 ,m 332时, f x在 R 上单调,才合题意,故答案为 3 .考点: 1、利用导数研究函数的极值; 2、利用导数研究函数的单调性 .【变式演练 4】已知等比数列 { a n} 的前 n 项和为S n2n 1k ,则f ( x)x3kx22x 1的极大值为()A . 2B.5C. 3 D .7 22【答案】 B【解读】考点: 1、等比数列的性质; 2、利用导数研究函数的单调性及极值.【变式演练5】设函数 f (x) x3(1a) x2ax 有两个不同的极值点x1, x2,且对不等式f ( x1) f ( x2 )0 恒成立,则实数 a 的取值范围是.【答案】(, 1] U1, 22【解读】试卷分析:因为 f (x1) f (x2 )0 , 故得不等式x13x23 1 a x12x22 a x1 x20 ,即x1 x2x123x1x2 1 a x122x1 x2 a x1x2 0 , x2x2由于 f ' x3x2 2 1 a x a, 令 f ' x 0得方程 3x2 2 1 a x a 0, 因x x 2 1a4 a2 a 1 0 ,123,代入前面不等式 , 并化简得故x1 x2a31a2a25a 2 0 ,解不等式得a 1 或1a 2 ,因此,当a 1 或1a 2时 , 不等式22f x1 f x20 成立 ,故答案为(, 1] U1,2 .2考点: 1、利用导数研究函数的极值点;2、韦达定理及高次不等式的解法 .【变式演练 6】已知函数 f x x3ax2x 2 a0的极大值点和极小值点都在区间1,1 内,则实数 a 的取值范围是.【答案】 3 a 2【解读】考点:导数与极值.类型二求函数在闭区间上的最值使用情景:一般函数类型解题模板:第一步求出函数 f ( x) 在开区间 ( a,b) 内所有极值点;第二步计算函数 f ( x) 在极值点和端点的函数值;第三步比较其大小关系,其中最大的一个为最大值,最小的一个为最小值.例 2 若函数 f x e x x2mx ,在点 1, f 1 处的斜率为 e 1.( 1)求实数 m 的值;( 2)求函数 f x在区间1,1 上的最大值.【答案】() m1;()f x max e .12【解读】试卷分析:( 1)由f (1) e 1解之即可;( 2)f x e x 2 1为递增函数且f 1 e 1 0, f 1 e13 0 ,所以在区间( 1,1)上存x在 x 0 使 f ( x 0 ) 0 ,所以函数在区间 [ 1,x 0 ] 上单调递减,在区间 [ x 0 ,1] 上单调递增,所以f xmaxmax f1 , f 1,求之即可 .试卷解读: (1)f x ex2,∴f 1 e 2 m,即e 2 m e 1,解得m 1 ;x m实数 m 的值为 ;1( )x 21为递增函数,∴ f1 e 1 0, f 1e 13 0 ,2 f x ex存在 x 01,1 ,使得 f x 00 ,所以 fxmaxmax f1 , f 1 ,f1 e 12, f 1e ,∴f x maxf 1e考点: 1.导数的几何意义; 2.导数与函数的单调性、最值 .【名师点睛】本题考查导数的几何意义、导数与函数的单调性、最值等问题,属中档题;导数的几何意义是拇年高考的必考内容,考查题型有选择题、填空题,也常出现在解答题的第(1)问中,难度偏小,属中低档题,常有以下几个命题角度:已知切点求切线方程、已知切线方程(或斜率)求切点或曲线方程、已知曲线求切线倾斜角的范围 .【变式演练 7】已知 f ( x)x x 1.e( 1)求函数 y f (x) 最值;( 2)若 f ( x 1 ) f ( x 2 )( x 1 x 2 ) ,求证: x 1 x 2 0 .【答案】(1) f ( x) 取最大值 f ( x)max f (0) 1,无最小值;( 2)详见解读 .【解读】e x (x 1) e xx 试卷解读:( 1)对 f (x) 求导可得 f ( x)2xx ,ee令 f ( x)xx 0 得 x=0.e当 x (0, ) 时, f (x) 0 ,函数 f ( x) 单调递减,当 x=0 时, f ( x) 取最大值f ( )f (0) 1,无最小值.x max( 2)不妨设 x 1 x 2 ,由( 1)得当 x ( ,0) 时, f (x) 0 ,函数 f ( x) 单调递增;当 x (0, ) 时, f (x) 0 ,函数 f ( x) 单调递减,若 f (x 1 )f ( x 2 ) ,则 x 1 0 x 2 ,考点: 1.导数与函数的最值; 2.导数与不等式的证明 .【变式演练 7】已知函数 f ( x) xln x , g (x)x 2 ax 2 .(Ⅰ)求函数 f ( x) 在 [t, t 2](t0) 上的最小值;(Ⅱ)若函数 y f ( x) g ( x) 有两个不同的极值点 x 1, x 2 ( x 1 x 2 ) 且 x 2 x 1 ln 2 ,求实数 a 的取值范围 .1 ,12ln 2 ln(ln 2) 1 .【答案】(Ⅰ) f (x)minee;(Ⅱ) a133t ln t, te【解读】试卷分析:(Ⅰ)由 f ' ( x) ln x 10 ,得极值点为 x1,分情况讨论 0 t1及 t1时,函eee数 f (x) 的最小值;(Ⅱ)当函数 yf ( x) g(x) 有两个不同的极值点,即 y 'ln x2x 1 a 0有两个不同的实根 x 1, x 2 (x 1 x 2 ) ,问题等价于直线 y a 与函数 G( x)ln x 2x 1 的图象有两个不同的交点,由 G(x) 单调性结合函数图象可知当 aG ( x)min1) ln 2 时, x 1 , x 2 存在,且 G (2x 2 x 1 的值随着 a 的增大而增大, 而当 x 2 x 1 ln 2 时,由题意ln x 1 2x 1 1 a 0ln x 2 2x 2 1 a, x 2 4x 1代入上述方程可得 x 2 4x 14ln 2 ,此时实数 a 的取值范围为 a2ln 2 ln(ln 2) 1 .333试卷解读:(Ⅰ)由 f ' (x) ln x 10 ,可得 x1 ,e① 0 t1时,函数 f ( x) 在 (t, 1) 上单调递减,在 ( 1,t2) 上单调递增,eee函数 f ( x) 在 [t, t 2](t 0) 上的最小值为 f ( 1)1 ,ee②当 t1时, f ( x) 在 [t, t 2] 上单调递增,ef (x)minf (t ) t ln t ,1 ,1f (x)minee ;t ln t ,t 1e两式相减可得 lnx 12( x 1 x 2 )2ln 2x 2x 2 4x 1 代入上述方程可得 x 24x 14ln 2 ,3此时 a2ln 2 ln(ln 2) 1 ,33所以,实数 a 的取值范围为 a2ln 2 ln(ln 2) 1 ;33考点:导数的应用.【变式演练 8】设函数 f x ln x1 .( 1)已知函数 F xf x1 x23 x1,求 F x 的极值;42 4( 2)已知函数 G xf xax 22a 1 x a a 0 ,若存在实数 m2,3 ,使得当 x0,m 时,函数 G x 的最大值为 G m ,求实数 a 的取值范围 .【答案】(1)极大值为 0 ,极小值为 ln 23;(2) 1 ln 2,.4【解读】F x , F ' x 随 x 的变化如下表 :x0,111,222,F ' x00F x Z0]ln 23Z 4当 x 1 时函数 F x 取得极大值 F 10 。
(完整版)导数与极值、最值练习题
三、知识新授(一)函数极值的概念(二)函数极值的求法:(1)考虑函数的定义域并求f'(x);(2)解方程f'(x)=0,得方程的根x(可能不止一个)(3)如果在x0附近的左侧f'(x)>0,右侧f'(x)<0,那么f(x)是极大值;反之,那么f(x)是极大值题型一图像问题1、函数()f x的导函数图象如下图所示,则函数()f x在图示区间上()(第二题图) A.无极大值点,有四个极小值点 B.有三个极大值点,两个极小值点C.有两个极大值点,两个极小值点D.有四个极大值点,无极小值点2、函数()f x的定义域为开区间()a b,,导函数()f x'在()a b,内的图象如图所示,则函数()f x在开区间()a b,内有极小值点()A.1个 B.2个 C.3个 D.4个3、若函数2()f x x bx c=++的图象的顶点在第四象限,则函数()f x'的图象可能为()D.C.B.A.4、设()f x'是函数()f x的导函数,()y f x'=的图象如下图所示,则()y f x=的图象可能是()C.A.5、已知函数()f x 的导函数()f x '的图象如右图所示,那么函数()f x的图象最有可能的是( )-11 f '(x )yxO6、()f x '是()f x 的导函数,()f x '的图象如图所示,则()f x 的图象只可能是( )2xO222D.C.B.A.OxOx x Ox y7、如果函数()y f x =的图象如图,那么导函数()y f x '=的图象可能是( )yyyxx xyxDCBA xyy=f(x)8、如图所示是函数()y f x =的导函数()y f x '=图象,则下列哪一个判断可能是正确的( )A .在区间(20)-,内()y f x =为增函数B .在区间(03),内()y f x =为减函数C .在区间(4)+∞,内()y f x =为增函数D .当2x =时()y f x =有极小值9、如果函数()y f x =的导函数的图象如图所示,给出下列判断:①函数()y f x =在区间13,2⎛⎫-- ⎪⎝⎭内单调递增;②函数()y f x =在区间1,32⎛⎫- ⎪⎝⎭内单调递减; ③函数()y f x =在区间(4,5)内单调递增; ④当2x =时,函数()y f x =有极小值; ⑤当12x =-时,函数()y f x =有极大值; 则上述判断中正确的是___________. 10、函数321()2f x x x =-+的图象大致是 ( )DCBA11、己知函数()32f x ax bx c=++,其导数()f x '的图象如图所示,则函数()f x 的极小值是( )A .a b c ++B .84a b c ++C .32a b +D .c题型二 极值求法 1 求下列函数的极值(1)f(x)=x 3-3x 2-9x+5; (2)f(x)=ln x x (3)f(x)=1cos ()2x x x ππ+-<<2、设a 为实数,函数y=e x -2x+2a,求y 的单调区间与极值3、设函数f(x)=313x -+x 2+(m 2-1)x,其中m>0。
极值、最值与导数习题(附答案)(可编辑修改word版)
极值、最值与导数
1.若函数f(x)=2x3-3x2+c 的极大值为6,那么c 的值为( )
A.0
B.5
C.6
D.1
f (x) =2
+ ln x
2.设函数x ,则( )
x =1
x =
1
A . 2 为f(x)的极大值点
B . 2 为f(x)的极小值点
C .x=2 为f(x)的极大值点
D .x=2 为f(x)的极小值点
3.函数f(x)=(x-3)e x 的单调递增区间是.
4.如图是函数y=f(x)的导函数y=f′(x)的图象,给出下列命题:
①-2 是函数y=f(x)的极值点; ②1是函数y=f(x)的极值点;
③y=f(x)在x=0 处切线的斜率小于零; ④y=f(x)在区间(-2,2)上单调递增. 则正确命题的序号是.(写出所有正确命题的序号)
5.已知函数f(x)=-x3+3x2+9x-2.
(Ⅰ)求f(x)的单调递减区间; (Ⅱ)求f(x)在区间[-2,2]上的最大值与最小值.
答案:
1.C
2.D
3.(2,+∞)
4.①④
5. (Ⅰ)函数f(x)的单调递减区间为(-∞,-1),(3,+∞).
(Ⅱ)函数f(x)在闭区间[-2,2]上的最大值为f(2)=20,最小值为f(-1)=-7.。
导数与函数的极值、最值 最新习题(含解析)
导数与函数的极值、最值课时作业一、选择题1.如图2是函数y=f(x)的导函数y=f′(x)的图象,给出下列命题:图2①-2是函数y=f(x)的极值点;②1是函数y=f(x)的极值点;③y=f(x)的图象在x=0处切线的斜率小于零;④函数y=f(x)在区间(-2,2)上单调递增.则正确命题的序号是()A.①③B.②④C.②③D.①④解析:根据导函数图象可知,-2是导函数的零点且-2的左右两侧导函数符号异号,故-2是极值点;1不是极值点,因为1的左右两侧导函数符号一致;0处的导函数值即为此点的切线斜率,显然为正值,导函数在(-2,2)上恒大于或等于零,故为函数的增区间,所以选D.答案:D2.设f(x)=12x2-x+cos(1-x),则函数f(x)()A.仅有一个极小值B.仅有一个极大值C.有无数个极值D.没有极值解析:由f(x)=12x2-x+cos(1-x),得f′(x)=x-1+sin(1-x).设g(x)=x-1+sin(1-x),则g′(x)=1-cos(1-x)≥0.所以g(x)为增函数,且g(1)=0.所以当x∈(-∞,1)时,g(x)<0,f′(x)<0,则f(x)单调递减;当x∈(1,+∞)时,g(x)>0,f′(x)>0,则f(x)单调递增.又f′(1)=0,所以函数f(x)仅有一个极小值f(1).故选A.答案:A3.已知函数f(x)=x3+ax2+bx+a2在x=1处取极值10,则a=()A .4或-3B .4或-11C .4D .-3 解析:∵f (x )=x 3+ax 2+bx +a 2, ∴f ′(x )=3x 2+2ax +b .由题意得⎩⎨⎧f ′(1)=3+2a +b =0,f (1)=1+a +b +a 2=10, 即⎩⎨⎧2a +b =-3,a +b +a 2=9,解得⎩⎨⎧a =-3,b =3或⎩⎨⎧a =4,b =-11.当⎩⎨⎧a =-3,b =3时,f ′(x )=3x 2-6x +3=3(x -1)2≥0,故函数f (x )单调递增,无极值.不符合题意.∴a =4.故选C. 答案:C 4.函数f (x )=2+ln x x +1在[1e ,e]上的最小值为 ( ) A .1 B.e 1+e C.21+e D.31+e解析:∵f ′(x )=x +1x -(2+ln x )(x +1)2=1x-1-ln x (x +1)2,∴当e ≥x >1时,f ′(x )<0;当1e ≤x <1时,f ′(x )>0. 所以f (x )的最小值为min ⎩⎨⎧⎭⎬⎫f (1e ),f (e )=min{e 1+e ,31+e }=e 1+e ,选B.答案:B5.若函数f (x )=(a +1)e 2x -2e x +(a -1)x 有两个极值点,则实数a 的取值范围是 ( )A .(0,62)B .(1,62)C .(-62,62)D .(63,1)∪(1,62) 解析:∵f (x )=(a +1)e 2x -2e x +(a -1)x , ∴f ′(x )=2(a +1)e 2x -2e x +a -1,∵f (x )=(a +1)e 2x -2e x +(a -1)x 有两个极值点, ∴f ′(x )=0有两个不等实根,设t =e x >0,则关于t 的方程2(a +1)t 2-2t +a -1=0有两个不等正根,可得⎩⎪⎨⎪⎧a -12(a +1)>0,22(a +1)>0,4-8(a -1)(a +1)>0⇒1<a <62,∴实数a 的取值范围是(1,62),故选B. 答案:B 6.图1如图1,可导函数y =f (x )在点P (x 0,f (x 0))处的切线为l :y =g (x ),设h (x )=f (x )-g (x ),则下列说法正确的是( )A .h ′(x 0)=0,x =x 0是h (x )的极大值点B .h ′(x 0)=0,x =x 0是h (x )的极小值点C .h ′(x 0)≠0,x =x 0不是h (x )的极值点D .h ′(x 0)≠0,x =x 0是h (x )的极值点解析:由题意可得函数f (x )在点(x 0,f (x 0))处的切线方程为y =f ′(x 0)(x -x 0)+f (x 0), ∴h (x )=f (x )-g (x )=f (x )-f ′(x 0)(x -x 0)-f (x 0), ∴h ′(x )=f ′(x )-f ′(x 0), ∴h ′(x 0)=f ′(x 0)-f ′(x 0)=0. 又当x <x 0时,f ′(x )<f ′(x 0), 故h ′(x )<0,h (x )单调递减; 当x >x 0时,f ′(x )>f ′(x 0), 故h ′(x )>0,h (x )单调递增.∴x =x 0是h (x )的极小值点.故选B. 答案:B7.若函数g (x )=mx +sin xe x 在区间(0,2π)内有一个极大值和一个极小值,则实数m 的取值范围是 ( )A .[-e -2π,e -π2)B .(-e -π,e -2π)C .(-e π,e -5π2) D .(-e -3π,e π) 解析:函数g (x )=mx +sin xe x , 求导得g ′(x )=m +cos x -sin xe x. 令f (x )=m +cos x -sin x e x,则f ′(x )=-2cos xe x .易知,当x ∈(0,π2)时,f ′(x )<0,f (x )单调递减; 当x ∈(π2,3π2)时,f ′(x )>0,f (x )单调递增; 当x ∈(3π2,2π)时,f ′(x )<0,f (x )单调递减. 且f (0)=m +1,f (π2)=m -e -π2,f (3π2)=m +e -3π2, f (2π)=m +e -2π,有f (π2)<f (2π),f (0)>f (3π2).根据题意可得⎩⎪⎨⎪⎧f (π2)=m -e -π2<0,f (2π)=m +e -2π≥0,解得-e-2π≤m <e -π2.故选A.答案:A8.函数y =2x 3-3x 2-12x +5在[0,3]上的最大值和最小值分别是 ( )A .-4,-15B .5,-15C .5,-4D .5,-16 解析:由题意知y ′=6x 2-6x -12, 令y ′>0,解得x >2或x <-1,故函数y=2x3-3x2-12x+5在[0,2]上递减,在[2,3]上递增,当x=0时,y=5;当x=3时,y=-4;当x=2时,y=-15.由此得函数y=2x3-3x2-12x+5在[0,3]上的最大值和最小值分别是5,-15.故选B.答案:B9.若函数f(x)=13x3-⎝⎛⎭⎪⎫1+b2x2+2bx在区间[-3,1]上不是单调函数,则f(x)在R上的极小值为()A.2b-43 B.32b-23C.0 D.b2-16b3解析:由题意得f′(x)=(x-b)(x-2).因为f(x)在区间[-3,1]上不是单调函数,所以-3<b<1.由f′(x)>0,解得x>2或x<b;由f′(x)<0,解得b<x<2.所以f(x)的极小值为f(2)=2b-43.故选A.答案:A10.已知函数f(x)=ln x+a,g(x)=ax+b+1,若∀x>0,f(x)≤g(x),则ba的最小值是()A.1+e B.1-e C.e-1D.2e-1解析:由题意,∀x>0,f(x)≤g(x),即ln x+a≤ax+b+1,即ln x-ax+a≤b+1,设h(x)=ln x-ax+a,则h′(x)=1x-a,当a≤0时,h′(x)=1x-a>0,函数h(x)单调递增,无最大值,不合题意;当a>0时,令h′(x)=1x-a=0,解得x=1a,当x∈(0,1a)时,h′(x)>0,函数h(x)单调递增;当x∈(1a,+∞)时,h′(x)<0,函数h(x)单调递减,所以h(x)max=h(1a)=-ln a+a-1,故-ln a+a-1≤b+1,即-ln a+a-b-2≤0,令ba=k,则b=ak,所以-ln a+(1-k)a-2≤0,设φ(a)=-ln a+(1-k)a-2,则φ′(a)=-1a+(1-k),若1-k≤0,则φ′(a)<0,此时φ(a)单调递减,无最小值,所以k<1,由φ′(a)=0,得a=11-k,此时φ(a)min=ln(1-k)-1≤0,解得k≥1-e,所以k的小值为1-e,故选B.答案:B11.已知函数f(x)=-x3+ax2-4在x=2处取得极值,若m,n∈[-1,1],则f(m)+f′(n)的最小值是()A.-13 B.-15 C.10 D.15解析:∵f′(x)=-3x2+2ax,函数f(x)=-x3+ax2-4在x=2处取得极值,∴-12+4a=0,解得a=3,∴f′(x)=-3x2+6x,f(x)=-3x3+3x2-4,∴n∈[-1,1]时,f′(n)=-3n2+6n,当n=-1时,f′(n)最小,最小为-9,当m∈[-1,1]时,f(m)=-m3+3m2-4,f′(m)=-3m2+6m,令f′(m)=0,得m=0或m=2,所以当m=0时,f(m)最小,最小为-4,故f(m)+f′(n)的最小值为-9+(-4)=-13.故选A.答案:A12.设函数y=f(x)在(a,b)上的导函数为f′(x),f′(x)在(a,b)上的导函数为f″(x),若在(a,b)上,f″(x)<0恒成立,则称函数f(x)在(a,b)上为“凸函数”.已知当m≤2时,f(x)=16x3-12mx2+x在(-1,2)上是“凸函数”,则f(x)在(-1,2)上() A.既有极大值,也有极小值B.没有极大值,有极小值C.有极大值,没有极小值D.没有极大值,也没有极小值解析:由题设可知,f″(x)<0在(-1,2)上恒成立,由于f ′(x )=12x 2-mx +1,从而f ″(x )=x -m ,所以有x -m <0在(-1,2)上恒成立,故知m ≥2,又因为m ≤2,所以m =2,从而f (x )=16x 3-x 2+x ,f ′(x )=12x 2-2x +1=0,得x 1=2-2∈(-1,2),x 2=2+2∉(-1,2),且当x ∈(-1,2-2)时,f ′(x )>0,当x ∈(2-2,2)时,f ′(x )<0,所以f (x )在x =2-2处取得极大值,没有极小值.答案:C 二、填空题13.已知函数f (x )=1-x x +ln x ,则f (x )在[12,2]上的最大值等于________.解析:∵函数f (x )=1-xx +ln x , ∴f ′(x )=-1x 2+1x =x -1x 2.故f (x )在[12,1]上单调递减,在[1,2]上单调递增, 又∵f (12)=1-ln2,f (2)=ln2-12,f (1)=0, f (12)-f (2)=32-2ln2>0,∴f (x )max =1-ln2,故答案为1-ln2. 答案:1-ln214.已知函数f (x )=x 3+3ax 2+3bx +c 在x =2处有极值,其图象在x =1处的切线平行于直线6x +2y +5=0,则f (x )极大值与极小值之差为________.解析:求导得f ′(x )=3x 2+6ax +3b ,因为函数f (x )在x =2处取得极值,所以f ′(2)=3·22+6a ·2+3b =0,即4a +b +4=0 ①,又因为图象在x =1处的切线与直线6x +2y +5=0平行, 所以f ′(1)=3+6a +3b =-3,即2a +b +2=0 ②, 联立①②可得a =-1,b =0, 所以f ′(x )=3x 2-6x =3x (x -2), 当f ′(x )>0时,x <0或x >2; 当f ′(x )<0时,0<x <2,∴函数的单调增区间是(-∞,0)和(2,+∞),函数的单调减区间是(0,2), 因此求出函数的极大值为f (0)=c , 极小值为f (2)=c -4,故函数的极大值与极小值的差为c -(c -4)=4, 故答案为4. 答案:415.若函数f (x )=2x 3-ax 2+1(a ∈R )在(0,+∞)内有且只有一个零点,则f (x )在[-1,1]上的最大值与最小值的和为________.解析:由f ′(x )=6x 2-2ax =0,得x =0或x =a3,因为函数f (x )在(0,+∞)上有且仅有一个零点且f (0)=1,所以a 3>0,f (a 3)=0,因此2(a 3)3-a (a3)2+1=0,a =3.从而函数f (x )在[-1,0]上单调递增,在[0,1]上单调递减,所以f (x )max =f (0),f (x )min =min{f (-1),f (1)}=f (-1),f (x )max +f (x )min =f (0)+f (-1)=1-4=-3.答案:-316.已知函数f (x )=x 3+ax 2+(a +6)x +1,(1)若函数f (x )的图象在点(1,f (1))处的切线斜率为6,则实数a =________;(2)若函数在(-1,3)内既有极大值又有极小值,则实数a 的取值范围是________.解析:∵f (x )=x 3+ax 2+(a +6)x +1, ∴f ′(x )=3x 2+2ax +(a +6), ∴f ′(1)=3a +9=6,∴a =-1.函数在(-1,3)内既有极大值又有极小值,则f ′(x )=3x 2+2ax +(a +6)=0在(-1,3)内有不同的实数根,则⎩⎪⎨⎪⎧Δ=4a 2-12(a +6)>0,f ′(-1)=-a +9>0,f ′(3)=7a +33>0,-1<-2a 6<3,∴-337<a <-3.答案:-1 (-337,-3) 三、解答题17.已知函数f (x )=x +ax ln x (a ∈R ).(1)讨论函数f (x )的单调性;(2)若函数f (x )=x +ax ln x 存在极大值,且极大值点为1,证明:f (x )≤e -x +x 2. 解:(1)由题意x >0,f ′(x )=1+a +a ln x ,①当a =0时,f (x )=x ,函数f (x )在(0,+∞)上单调递增; ②当a >0时,函数f ′(x )=1+a +a ln x 单调递增,f ′(x )=1+a +a ln x =0⇒x =e -1-1a >0,故当x ∈(0,e -1-1a )时,f ′(x )<0,当x ∈(e -1-1a ,+∞)时,f ′(x )>0,所以函数f (x )在(0,e -1-1a )上单调递减,函数f (x )在(e -1-1a ,+∞)上单调递增;③当a <0,函数f ′(x )=1+a +a ln x 单调递减,f ′(x )=1+a +a ln x =0⇒x =e -1-1a >0,故当x ∈(0,e -1-1a )时,f ′(x )>0,当x ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫e -1-1a ,+∞时,f ′(x )<0,所以函数f (x )在⎝ ⎛⎭⎪⎫0,e -1-1a 上单调递增,函数f (x )在⎝ ⎛⎭⎪⎫e -1-1a ,+∞上单调递减. (2)由f ′(1)=0,得a =-1,令h (x )=e -x +x 2-x +x ln x ,则h ′(x )=-e -x +2x +ln x ,h ″(x )=e -x +2+1x >0,∴h ′(x )在(0,+∞)上单调递增,∵h ′⎝ ⎛⎭⎪⎫1e =-e -1e +2e -1<0,h ′(1)=-e -1+2>0, ∴∃x 0∈⎝ ⎛⎭⎪⎫1e ,1,使得h ′(x 0)=0,即-e -x 0+2x 0+ln x 0=0. ∴当x ∈(0,x 0)时,h ′(x )<0; 当x ∈(x 0,+∞)时,h ′(x )>0,∴h (x )在(0,x 0)上单调递减,在(x 0,+∞)上单调递增, ∴h (x )≥h (x 0).由-e -x 0+2x 0+ln x 0=0,得e -x 0=2x 0+ln x 0, ∴h (x 0)=e -x 0+x 20-x 0+x 0ln x 0 =(x 0+1)(x 0+ln x 0).当x 0+ln x 0<0时,ln x 0<-x 0⇒x 0<e -x 0 ⇒-e -x 0+x 0<0,所以-e -x 0+x 0+x 0+ln x 0<0与-e -x 0+2x 0+ln x 0=0矛盾; 当x 0+ln x 0>0时,ln x 0>-x 0⇒x 0>e -x 0⇒-e -x 0+x 0>0, 所以-e -x 0+x 0+x 0+ln x 0>0与-e -x 0+2x 0+ln x 0=0矛盾; 当x 0+ln x 0=0时,ln x 0=-x 0⇒x 0=e -x 0⇒-e -x 0+x 0=0, 得-e -x 0+2x 0+ln x 0=0,故x 0+ln x 0=0成立, 得h (x 0)=(x 0+1)(x 0+ln x 0)=0,所以h (x )≥0, 即f (x )≤e -x +x 2.18.已知函数f (x )=x ln x .(1)求函数y =f (x )的单调区间和最小值;(2)若函数F (x )=f (x )-a x 在[1,e]上的最小值为32,求a 的值; (3)若k ∈Z ,且f (x )+x -k (x -1)>0对任意x >1恒成立,求k 的最大值. 解:(1)f (x )的单调增区间为[1e ,+∞),单调减区间为⎝ ⎛⎦⎥⎤0,1e , f (x )min =f (1e )=-1e .(2)F (x )=ln x -ax ,F ′(x )=x +a x 2,(ⅰ)当a ≥0时,F ′(x )>0,F (x )在[1,e]上单调递增,F (x )min =F (1)=-a =32,所以a =-32∉[0,+∞),舍去.(ⅱ)当a <0时,F (x )在(0,-a )在上单调递减, 在(-a ,+∞)上单调递增,①若a ∈(-1,0),F (x )在[1,e]上单调递增,F (x )min =F (1)=-a =32,所以a =-32∉(-1,0),舍去;②若a ∈[-e ,-1],F (x )在[1,-a ]上单调递减,在[-a ,e]上单调递增,所以F (x )min =F (-a )=ln(-a )+1=32,解得a =-e ∈[-e ,-1];③若a ∈(-∞,-e), F (x )在[1,e]上单调递减, F (x )min =F (e)=1-a e =32,所以a =-e 2∉(-∞,-e),舍去.综上所述, a =- e.(3)由题意得,k (x -1)<x +x ln x 对任意x >1恒成立,即k <x ln x +x x -1对任意x >1恒成立. 令h (x )=x ln x +x x -1,则h ′(x )=x -ln x -2(x -1)2, 令φ(x )=x -ln x -2(x >1),则φ′(x )=1-1x =x -1x >0,所以函数φ(x )在(1,+∞)上单调递增,因为方程φ(x )=0在(1,+∞)上存在唯一的实根x 0,且x 0∈(3,4),当1<x <x 0时,φ(x )<0,即h ′(x )<0,当x >x 0时,φ(x )>0,即h ′(x )>0.所以函数h (x )在(1,x 0)上递减,在(x 0,+∞)上单调递增.所以h (x )min =h (x 0)=x 0(1+ln x 0)x 0-1=x 0(1+x 0-2)x 0-1=x 0∈(3,4),所以k <g (x )min =x 0, 又因为x 0∈(3,4),故整数k 的最大值为3.19.高三模拟考试)已知函数f (x )=-4x 3+ax ,x ∈R .(1)讨论函数f (x )的单调性;(2)若函数f (x )在[-1,1]上的最大值为1,求实数a 的取值集合.解:(1)f ′(x )=-12x 2+a .当a =0时,f (x )=-4x 3在R 上单调递减;当a <0时,f ′(x )=-12x 2+a <0,即f (x )=-4x 3+ax 在R 上单调递减;当a >0时,f ′(x )=-12x 2+a =0,解得x 1=36a ,x 2=-3a 6,∴当x ∈⎝⎛⎭⎪⎫-∞,-3a 6时,f ′(x )<0, f (x )在⎝⎛⎭⎪⎫-∞,-3a 6上递减;当x ∈⎝⎛⎭⎪⎫-3a 6,3a 6时,f ′(x )>0, f (x )在⎝⎛⎭⎪⎫-3a 6,3a 6上递增; 当x ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫3a 6,+∞时,f ′(x )<0, f (x )在⎝ ⎛⎭⎪⎫3a 6,+∞上递减. 综上,当a ≤0时,f (x )在R 上单调递减;当a >0时,f (x )在⎝⎛⎭⎪⎫-∞,-3a 6上递减; 在⎝ ⎛⎭⎪⎫-3a 6,3a 6上递增;在⎝ ⎛⎭⎪⎫3a 6,+∞上递减. (2)∵函数f (x )在[-1,1]上的最大值为1,∴对任意x ∈[-1,1],f (x )≤1恒成立,即-4x 3+ax ≤1对任意x ∈[-1,1]恒成立,变形可得ax ≤1+4x 3.当x =0时,a ·0≤1+4·03,即0≤1,可得a ∈R ;当x ∈(0,1]时,a ≤1x +4x 2,则a ≤⎝ ⎛⎭⎪⎫1x +4x 2min, 令g (x )=1x +4x 2,则g ′(x )=-1x 2+8x =8x 3-1x 2.当x ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫0,12时,g ′(x )<0,当x ∈⎝ ⎛⎦⎥⎤12,1时, g ′(x )>0. 因此,g (x )min =g ⎝ ⎛⎭⎪⎫12=3, ∴a ≤3.当x ∈[-1,0)时,a ≥1x +4x 2,则a ≥⎝ ⎛⎭⎪⎫1x +4x 2max, 令g (x )=1x +4x 2,则g ′(x )=-1x 2+8x =8x 3-1x 2,当x ∈[-1,0)时,g ′(x )<0,因此,g (x )max =g (-1)=3,∴a ≥3.综上,a=3.∴a的取值集合为{3}。
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三、知识新授
(一)函数极值的概念
(二)函数极值的求法:(1)考虑函数的定义域并求f'(x);
(2)解方程f'(x)=0,得方程的根x
(可能不止一个)
(3)如果在x
0附近的左侧f'(x)>0,右侧f'(x)<0,那么f(x
)是
极大值;反之,那么f(x
)是极大值
题型一图像问题
1、函数()
f x的导函数图象如下图所示,则函数()
f x在图示区间上()
(第二题图) A.无极大值点,有四个极小值点 B.有三个极大值点,两个极小值点
C.有两个极大值点,两个极小值点
D.有四个极大值点,无极小值点
2、函数()
f x的定义域为开区间()
a b
,,导函数()
f x
'在()
a b
,内的图象如图所示,则函数()
f x在
开区间()
a b
,内有极小值点()
A.1个 B.2个 C.3个 D.4个
3、若函数2
()
f x x bx c
=++的图象的顶点在第四象限,则函数()
f x
'的图象可能为()
D.
C.
B.
A.
4、设()
f x
'是函数()
f x的导函数,()
y f x
'
=的图象如下图所示,则()
y f x
=的图象可能是()
C.
A.
5、已知函数
()
f x 的导函数
()
f x '的图象如右图所示,那么函数()f x
的图象最有可能的是( )
-1
1 f '(x )
y
x
O
6、()f x '是()f x 的导函数,()f x '的图象如图所示,则()f x 的图象只可能是( )
2x
O
222
D.
C.
B.
A.
O
x
O
x x O
x y
7、如果函数
()
y f x =的图象如图,那么导函数()y f x '=的图象可能是( )
y
y
y
x
x x
y
x
D
C
B
A x
y
y=f(x)
8、如图所示是函数()y f x =的导函数()y f x '=图象,则下列哪一个判断可能是正确的( )
A .在区间(20)-,内()y f x =为增函数
B .在区间(03),内()y f x =为减函数
C .在区间(4)+∞,内()y f x =为增函数
D .当2x =时()y f x =有极小值
9、如果函数()y f x =的导函数的图象如图所示,给出下列判断:
①函数()y f x =在区间13,2⎛⎫-- ⎪⎝
⎭内单调递增;
②函数()y f x =在区间1
,32
⎛⎫- ⎪⎝⎭
内单调递减; ③函数()y f x =在区间(4,5)内单调递增; ④当2x =时,函数()y f x =有极小值; ⑤当12
x =-时,函数()y f x =有极大值; 则上述判断中正确的是___________. 10、函数321
()2
f x x x =-+的图象大致是 ( )
D
C
B
A
11、己知函数
()32f x ax bx c
=++,其导数()f x '的图象如图所示,则函数
()
f x 的极小值是( )
A .a b c ++
B .84a b c ++
C .32a b +
D .c
题型二 极值求法 1 求下列函数的极值
(1)f(x)=x 3-3x 2-9x+5; (2)f(x)=ln x x (3)f(x)=1
cos ()2
x x x ππ+-<<
2、设a 为实数,函数y=e x -2x+2a,求y 的单调区间与极值
3、设函数f(x)=31
3
x -+x 2+(m 2-1)x,其中m>0。
(1)当m=1时,求曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线的斜率 (2)求函数f(x)的单调区间与极值
4、若函数f(x)=
2
1
x a
x
+
+
,(1)若f(x)在点(1,f(1))处的切线的斜率为
1
2
,求实数a的值(2)若
f(x)在x=1处取得极值,求函数的单调区间
5、函数f(x)=x3+ax2+3x-9已知f(x)在x=-3时取得极值,求a
6、若函数y=-x3+6x2+m的极大值为13,求m的值
7、已知函数f(x)=x3+ax2+bx+a2在x=1处有极值10. (1)求a,b的值;(2)f(x)的单调区间
8、已知函数f(x)=ax 2+blnx 在x=1处有极值1
2
(1)求a,b 的值;(2)判定函数的单调性,并求出
单调区间
9、设函数f(x)=
3
23
a x bx cx d +++(a>0),
且方程f'(x)-9x=0的两根分别为1,4,若f(x)在(,-∞+∞)内无极值点,求a 的取值范围
(三)函数的最值与导数
注:求函数f(x)在闭区间[a,b]内的最值步骤如下 (1)求函数y=f(x)在(a,b)内的极值
(2)将函数y=f(x)的各极值与端点处的函数值f(a),f(b)比较,其中最大的一个就是 最大值,最小的一个就是最小值 题型一 求闭区间上的最值
1、设在区间[a,b]上函数f(x)的图像是一条连续不断的曲线,且在区间(a,b)上可导, 下列命题正确的是
(1)若函数在[a,b]上有最大值,则这个最大值必是[a,b]上的极大值 (2)若函数在[a,b]上有最小值,则这个最小值必是[a,b]上的极小值 (3)若函数在[a,b]上有最值,则这个最值必在x=a 或x=b 处取得 2、求函数f(x)=x 2-4x+6在区间[1,5]上的最值
3、求函数f(x)=x 3-3x 2+6x-10在区间[-1,1]上的最值
4、已知f(x)=x3+2x2-4x+5,求函数在[-3,1]上的最值
题型二 有函数的最值确定参数的值
1、已知函数f(x)=ax 3-6ax 2+b,x ∈[-3,1]的最大值为3,最小值为-29,求a,b 的值
2、设213a <<,函数f(x)=x 3-32ax 2
+b(-11x ≤≤)的最大值为1,最小值为,求a,b
(四)导数综合应用
1、已知函数f(x)=x2+ax+blnx(x>0,a,b为实数).(1)若a=1,b=-1,求函数f(x)的极值.(2)若
a+b=-2,讨论f(x)的单调性.
2、设函数f(x)=ax-b
x
+lnx。
(1)当f(1)=0时,若函数f(x)是单调函数,求实数a的取值范
围.(2)当f(x)在x=2,x=4出取得极值时,若方程f(x)=c在区间[1,8]内有三个不同的实数根,求实数c的取值范围(ln2 0.639)..
3、已知函数f(x)=mx 3+ax 2-x 是奇函数,且其图像上以N(1,f(1))为切点的切线的倾斜角为
4
π. (1)求函数f(x)的解析式.(2)试确定最小正整数k ,使得不等式f(x)≤k-2010对于x ∈ [-1,3]恒成立;(3)求证:|f(sinx)+f(cosx)|≤2f(t+1
2t
),(t>0)
4、设函数f(x)=1
3
x 3-ax 2-3a 2x+1(a>0).(1)若a=1,求曲线f(x)在(a,f(a))处的切线方程。
(2)求函数f(x)的单调区间、极大值、和极小值.(3)若x ∈[a+1,a+2]时,恒有f'(x)>-3a, 求实数a 的取值范围.
5、已知函数f(x)=lnx ,g(x)=a
x
(a>0),设F(x)=f(x)+g(x).(1)设函数F(x)的单调区间;(2)
若以函数y=F(x)(x ∈(0,3])图像上任意一点P(x0,y0)为切点的切线的斜率k ≤1
2
横成立,求
实数a 的最小值,(3)是否存在实数m 使得y=g(221
a
x +)+m-1的图像与函数y=f(1+x 2)的图像恰
好有4个不同的交点?若存在,求出m 的范围;若不存在,请说明理由.
6、
7、
8、
9、
11。