函数极值与导数练习(基础)
《导数》基础训练题(1)答案
高考数学模拟卷基础题型训练(1)姓名:导数概念公式【笔记】课堂练习1、在曲线2y x =上切线倾斜角为4π的点是( D ) A .(0,0) B .(2,4) C .11(,)416 D .11(,)24【笔记】 2、曲线221y x =+在点(1,3)P -处的切线方程为( A )A .41y x =--B .47y x =--C .41y x =-D .47y x =+【笔记】 3、函数在322y x x =-+在2x =处的切线的斜率为 10【笔记】4、函数1y x x=+的导数是( A ) A .211x -B .11x -C .211x + D .11x+ 【笔记】5、函数cos xy x=的导数是( C ) A .2sin x x - B .sin x - C .2sin cos x x x x +- D . 2cos cos x x xx+- 【笔记】6、函数sin (cos 1)y x x =+的导数是( C )A .cos2cos x x -B .cos2sin x x +C .cos2cos x x +D .2cos cos x x +【笔记】课后作业(1) 姓名:1、32()32f x ax x =++,若'(1)4f -=,则a 的值等于( D )A .319 B .316 C .313 D .3102、函数sin 4y x =在点(,0)M π处的切线方程为( D )A .y x π=-B .0y =C . 4y x π=-D .44y x π=- 3、求下列函数的导数:(1)12y x =; (2)41y x=; (3)y 【答案】(1)11'12x y =, (2)54--=x y ;(3)5253-=x y4、若3'0(),()3f x x f x ==,则0x 的值为_________1±________5、函数sin x y x =的导数为___________2'sin cos xx x x y -=__________ 6、与曲线y =1ex 2相切于P (e ,e)处的切线方程是(其中e 是自然对数的底)高考数学模拟卷基础题型训练(2)姓名:1、已知曲线3:C y x =。
极值与导数常见题型归纳讲义2023届高三数学二轮专题复习
函数的极值与导数常见题型归纳题模一:函数极值的概念与判定 1. 下列结论中正确的是( ) A.导数为零的点一定是极值点B.如果在x 0附近的左侧f′(x )>0,右侧f′(x )<0,那么f (x 0)是极大值C.如果在x 0附近的左侧f′(x )>0,右侧f′(x )<0,那么f (x 0)是极小值D.如果在x 0附近的左侧f′(x )<0,右侧f′(x )>0,那么f (x 0)是极大值 2. 函数的定义域为开区间,导函数在内的图象如图所示,则函数在开区间内有极大值点________个;有极小值点________个. 2. 已知与是定义在上的连续函数,如果与仅当时的函数值为,且,那么下列情形不可能出现的是( ) A., B.是的极小值点 C.是的极小值点 D.是的极小值点题模二:具体函数的极值1. 下列函数中,0x =是极值点的函数式( ) A.3y x =- B.2cos y x = C.sin y x x =- D.1y x=2. 函数f (x )=14x 4-13x 3+x 2-2在R 上的极值点有( ) A.3个 B.2个 C.1个D.0个3. 已知函数.求的极小值.4. 已知函数f (x )=2f′(1)lnx -x ,则f (x )的极大值为____.5. 已知函数f (x )=(x+t )2+4ln (x+1)的图象在点(1,f (1))处的切线垂直于y 轴. (1)求实数t 的值; (2)求f (x )的极值.题模三:已知含参函数极值点求参数1.函数f (x )=x 3+ax 2+3x -9,已知f (x )在x=-3时取得极值,则a=( ) A.2 B.3 C.4D.5()f x ()a b ,'()f x ()a b ,()f x ()a b ,()f x ()g x R ()f x ()g x 0x =0()()f x g x ≥x R ∀∈()()0f x f x ≤0x -()f x -0x -()f x -0x -()f x --()3213232f x x x x =-+()f x 题模精讲.2 设函数.若的两个极值点为、,且,求实数________.3. 若函数y=e 1a x -()+4x (x∈R )有大于零的极值点,则实数a 范围是( )A.a >-3B.a <-3C.a >-13D.a <-134. 若函数321111()(1)3245f x a x ax x =-+-+在其定义域内有极值点,则a 的取值为 .题模四:已知含参函数极值情况求参数范围1. 若函数3()63f x x bx b =-+在(0,1)内有极小值,则实数b 的取值范围是( ) A.(0,1)B.(,1)-∞C.(0,)+∞D.1(0,)22. 已知三次函数f (x )=ax 3-x 2+x 在(0,+∞)上存在极大值点,则a 的范围是( )A.(0,13)B.(0,13]C.(-∞,13)D.(-∞,0)∈(0,13)3. 已知f (x )=22(1)x bx --无极值,则b 的值为( )A.1B.2C.3D.44. 已知函数,,且有极值.求实数的取值范围.1.下列函数中,既是奇函数又存在极值的是( A.y=x 3B.y=ln (-x )C.y=xe -xD.y=x+2x2.关于函数()32f x x x x =-+,下列说法正确的是( )A.有极大值,没有极小值B.有极小值,没有极大值C.既有极大值也有极小值D.既无极大值也无极小值3. 已知函数f (x )=(x 2+a )•e x (x∈R )在点A (0,f (0))处的切线l 的斜率为-3. (1)求a 的值以及切线l 的方程;(2)求f (x )在R 上的极大值和极小值.4.已知函数f (x )=(x 2+ax -2a 2+3a )e x (x∈R ),若a∈R ,求函数f (x )的单调区间与极值.5. 函数f (x )=x 2+aln (1+x )有两个不同的极值点x 1,x 2,且x 1<x 2,则实数a 的范围是()()326322f x x a x ax =+++()f x 1x 2x 121x x =a =()ln f x ax x =+(1)x e ∈,()f x a 随堂练习____.6. 已知函数y=ax 3+bx 2,当x=1时,有极大值3. (1)求a ,b 的值;(2)求函数y 的极小值.7. 设函数,(1)当时,求曲线在点处的切线方程;(2)当为何值时,函数有极值?并求出极大值.8. 若函数f (x )=x 3+x 2+mx+1在R 上无极值点,则实数m 的取值范围是____.9. 函数y=x 3-2ax+a 在(0,1)内有极小值,则实数a 的取值范围是( )A.(0,3)B.(0,32) C.(0,+∞) D.(-∞,3)10 已知f (x )与g (x )是定义在R 上的连续函数,如果f (x )与g (x )仅当x=0时的函数值为0,且f (x )≥g (x ),那么下列情形不可能出现的是( ) A.0是f (x )的极大值,也是g (x )的极大值 B.0是f (x )的极小值,也是g (x )的极小值 C.0是f (x )的极大值,但不是g (x )的极值 D.0是f (x )的极小值,但不是g (x )的极值11设函数f (x )=2x+lnx 则 ( )A.x=12为f (x )的极大值点B.x=12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()()3211132f x x ax a x =-+-1a =()y f x =()00,a ()y f x =12 已知函数f (x )=4x +a x -lnx -32,其中a∈R ,且曲线y=f (x )在点(1,f (1))处的切线垂直于直线y=12x . (∈)求a 的值;(∈)求函数f (x )的单调区间与极值.13 已知函数,试讨论的极值 .14已知函数().讨论在区间上的极值点.15 若函数f (x )=21x ax ++在x=1处取极值,则a=____.16 如果函数322()f x x ax bx a =+++在1x =时有极值10,那么a = ,b = .()ln f x ax x =+()f x ()2ln 2x f x a x =-1a >()f x ()1e ,答案解析题模一:函数极值的概念与判定 1.【答案】B 【解析】导数为零的点且左右两边的符号不同才是极值点,故A 错;如果在x 0附近的左侧f′(x )>0,右侧f′(x )<0,则函数先增后减,则f (x 0)是极大值; 如果在x 0附近的左侧f′(x )<0,右侧f′(x )>0,则函数先减后增,则f (x 0)是极小值; 故选B .2.【答案】2;1【解析】从的图象可知在内从左到右的单调性依次为增→减→增→减, 根据极值点的定义可知在内只有2个极大值点,1个极小值点.3.【答案】D【解析】A 项,()是的极大值点,不一定是最大值点,故不正确; B 项,是把的图象关于轴对称,因此,是的极大值点; C 项,是把的图象关于轴对称,因此,是的极小值点;D 项,是把的图象分别关于轴、轴对称,因此是的极小值点.题模二:具体函数的极值 1.【答案】B【解析】A .230y x '=-<,所以无极值点;B .2cos sin y x x '=-,在,02π⎛⎫- ⎪⎝⎭上0y '>,在0,2π⎛⎫⎪⎝⎭上0y '<,所以0x =是极大值点;C .cos 10y x '=-≤,所以无极值点;D .210y x'=-<,所以无极值点.2.【答案】C 【解析】f′(x )=x 3-x 2+2x=x (x 2-x+2),∈x 2-x+2>0,∈x∈(-∞,0)时,f′(x )<0;x∈(0,+∞)时,f′(x )>0; ∈x=0是函数f (x )的极小值点. 故选:C ..3【答案】极小值为.【解析】.列表如下:1 2 + 0 - 0 +单调递增极大值单调递减极小值单调递增所以,的极小值为. '()f x ()f x ()a b ,()a b ,0x 00x ≠()f x ()f x -()f x y 0x -()f x -()f x -()f x x 0x ()f x -()f x --()f x x y 0x -()f x --()223f =23212f x x x x x '=-+=--x ()1-∞,()12,()2+∞,()f x '()f x ()f x ()23f =4.【答案】2ln2-2【解析】由于函数f (x )=2f′(1)lnx -x ,则f′(x )=2f′(1)×1x-1(x >0),f′(1)=2f′(1)-1,故f′(1)=1,得到f′(x )=2×1x -1=2xx-,令f′(x )>0,解得:0<x <2,令f′(x )<0,解得:x >2, 则函数在(0,2)上为增函数,在(2,+∞)上为减函数, 故f (x )的极大值为f (2)=2ln2-2 故答案为:2ln2-25.【答案】(1)t=-2(2)f(x)极大值=4,f (x )极小值=1+4ln2 【解析】(1)∈f (x )=(x+t )2+4ln (x+1),∈f '(x)=2(x+t)+41x +,∈函数f (x )=(x+t )2+4ln (x+1)的图象在点(1,f (1))处的切线垂直于y 轴,∈f '(1)=2(1+t)+42=0,解得t=-2.(2)由(1)知f '(x)=2(1)1x x x -+,x >-1,由f′(x )>0,得0<x <1;由f′(x )<0,得-1<x <0或x >1, ∈f (x )的增区间为(0,1),减区间为(-1,0),(1,+∞), ∈f(x)极大值=f (0)=4,f (x )极小值=f (1)=1+4ln2. 1.【答案】D 【解析】∵f′(x )=3x 2+2ax+3,又f (x )在x=-3时取得极值 ∈f′(-3)=30-6a=0 则a=5. 故选D2.【答案】9.【解析】.已知,从而,所以.3.【答案】B 【解析】因为函数y=e 1a x -()+4x ,所以y′=(a -1)e 1a x -()+4(a <1),所以函数的零点为x 0=11a -ln 41a-,因为函数y=e 1a x -()+4x (x∈R )有大于零的极值点,()()218622f x x a x a '=+++()()120f x f x ''==122118a x x ==9a =所以x 0=11a -ln 41a ->0,即ln 41a-<0, 解得:a <-3. 故选B .4.【答案】15a --<或15a -+>或1a =【解析】即21()(1)04f x a x ax =-+-=有解.当–10a =时,满足.当–10a ≠时,只需2(1)0a a ∆=+->.题模四:已知含参函数极值情况求参数范围 1.【答案】D【解析】∵()2'36f x x b =-,由题意,函数'()f x 图象如右图.''(0)0,(1)0,f f ⎧<⎪∴⎨>⎪⎩即60,360,b b -<⎧∴⎨->⎩得102b <<.故选D 2.【答案】D【解析】由题意知,f′(x )=3ax 2-2x+1,∈三次函数f (x )=ax 3-x 2+x 在(0,+∞)上存在极大值点, ∈f′(x )=3ax 2-2x+1=0有两个不同的正实数根或一正一负根, ∈当a >0时,此时3ax 2-2x+1=0有两个不同的正实数根, ∈44310203103a aa⎧⎪=-⨯⨯>⎪⎪>⎨⎪⎪>⎪⎩,即0<a <13,∈当a <0时,此时3ax 2-2x+1=0有一正一负根,只须∈>0,即4-12a >0,∈a <13,∈a <0综上所述,a 的范围是(-∞,0)∈(0,13)故选D .3.【答案】B 【解析】∵f′(x )=32(1)2(2)(1)x x b x ----=32(1)(1)x b x -+--, ∈若函数f (x )=22(1)x bx --无极值,则1-b=-1,∈b=2.故选B .4.【答案】. 11e ⎛⎫-- ⎪⎝⎭,【解析】由求导可得,令,可得. ∵,∴,∴ 又因为所以,有极值,实数的取值范围为.1.【答案】D 【解析】由题可知,B 、C 选项不是奇函数,A 选项y=x 3单调递增(无极值),而D 选项既为奇函数又存在极值. 故选:D .2.【答案】D【解析】∵()22123213033f x x x x ⎛⎫'=-+=-+> ⎪⎝⎭恒成立,∴()f x 在R 上单调递增,∴既无极大值也无极小值,故选D .3.【答案】(1)a=-3,3x+y+3=0 (2)极大值为6e -3,极小值为-2e 【解析】(1)f (x )=(x 2+a )•e x ∈f'(x )=(x 2+2x+a )•e x … 所以f'(0)=-3∈a=-3,…(4分)所以f (0)=-3,切线方程为3x+y+3=0;…(2)f (x )=(x 2+a )•e x ∈f'(x )=(x 2+2x -3)•e x =(x+3)(x -1)e x ∈f'(x )=0∈x=-3或x =1,…当x∈(-∞,-3),f'(x )>0,f (x )单调递增, 当x∈(-3,1),f'(x )<0,f (x )单调递减, 当x∈(1,+∞),f'(x )>0,f (x )单调递增,… 所以极大值为f (-3)=6e -3,极小值为f (1)=-2e .…4.【答案】见解析 【解析】f′(x )=[x 2+(a+2)x -2a 2+4a]e x令f′(x )=0 解得x=-2a 或x=a -2以下分三种情况讨论.()ln f x ax x =+1()f x a x '=+1()0f x a x '=+=1a x=-(1)x e ∈,111x e ⎛⎫-∈-- ⎪⎝⎭,11a e ⎛⎫∈-- ⎪⎝⎭,(1)x e ∈,()f x a 11e ⎛⎫-- ⎪⎝⎭,极大值x 11a ⎛⎫- ⎪⎝⎭,1a -1e a ⎛⎫- ⎪⎝⎭,()f x '+0-()f x ↗↘随堂练习(1)若a >23,则-2a <a -2.当x 变化时,f′(x ),f (x )的变化如下表: -所以f (x )在(-∞,-2a ),(a -2,+∞)内是增函数在(-a ,a -2)内是减函数 函数f (x )在x=2处取得极大值f (-2a ),且f (-2a )=3ae -2a函数f (x )在x=a -2处取得极小值f (a -2),且f (a -2)=(4-3a )e a -2(2)若a <23则-2a >a -2当x 变化时,f′(x ),f (x )的变化如下表:函数f (x )在x=2处取得极小值f (-2a ),且f (-2a )=3ae -2a函数f (x )在x=a -2处取得极大值f (a -2),且f (a -2)=(4-3a )e a -2(3)若a=23则-2a=a -2函数f (x )在(-∞,+∞)内单调递增,此时函数无极值5.【答案】(0,12)【解析】∵f (x )定义域为(-1,+∞),又f′(x)=2x+1ax +,令f'(x )=0,则2x+1ax +=0,∈函数在(-1,+∞)内有两个不同的实数根, ∈a=-2x (x+1),令y 1=a ,y 2=-2x (x+1), 如图示:∈0<a <12. 6.【答案】(1)a=-6,b=9(2)0 【解析】(1)y′=3ax 2+2bx ,当x=1时,y′|x=1=3a+2b=0,y|x=1=a+b=3, 即3203a b a b +=⎧⎨+=⎩,a=-6,b=9(2)y=-6x 3+9x 2,y′=-18x 2+18x ,令y′=0,得x=0或x=1当x >1或x <0时,y′<0函数为单调递减;当0<x <1时,y′>0,函数单调递增. ∈y 极小值=y|x=0=0.7.1);(2).【解析】.(1)当时,,则曲线在点处的切线方程为; (2)显然,当时,即时函数有极值.1 + 0 - 0 +递增极大值点递减极小值点递增此时,函数极大值为.1+ 00 +递增极大值点 递减极小值点递增此时,函数极大值为 . 综上,.8.【答案】[13,+∞)【解析】f′(x )=3x 2+2x+m ,∈函数f (x )=x 3+x 2+mx+1在R 上无极值点, ∈f (x )在R 上是单调函数,∈∈=4-12m≤0,解得m≥13,0y =()24(1)26=2223aa a f x a a -⎧-<⎪⎪⎨⎪->⎪⎩极大值,,()()()2111f x x ax a x x a '=-+-=---⎡⎤⎣⎦1a =()00k f '==()y f x =()00,0y =11a -≠2a ≠2a <11a -<x ()1a -∞-,1a -()11a -,()1+∞,()f x '()f x ()y f x =()()2116f a a -=-x ()1-∞,()11a -,1a -()f x '-()f x ()y f x =()213f =-()24(1)26=2223a a a f x a a -⎧-<⎪⎪⎨⎪->⎪⎩极大值,,故答案为:[13,+∞).9.【答案】B【解析】根据题意,y'=3x 2-2a=0有解,所以a >0 23a 所以23a 所以023a 1 0<23a <1 0<a <3210【答案】C【解析】根据题意和图形知结合函数的图象分析:可得A ,B ,D 可能.当0是f (x )的极大值时,不是g (x )的极值是不可能的,选C .11【答案】D【解析】∈f (x )=2x+lnx ; ∈f′(x )=-22x +1x =22x x ; x >2∈f ′(x )>0;0<x <2∈f ′(x )<0.∈x=2为 f (x )的极小值点.故选:D .12【答案】(Ⅰ)54,(Ⅱ)函数f (x )的单调递增区间为(5,+∞); 单调递减区间为(0,5);当x=5时,函数取极小值-ln5.【解析】(∈)∈f (x )=4x +a x -lnx -32, ∈f′(x )=14-2a x -1x, ∈曲线y=f (x )在点(1,f (1))处的切线垂直于直线y=12x . ∈f′(1)=14-a -1=-2,解得:a=54, (∈)由(∈)知:f (x )=4x +54x -lnx -32,f′(x )=14-254x -1x =22454x x x --(x >0), 令f′(x )=0,解得x=5,或x=-1(舍),∈当x∈(0,5)时,f′(x )<0,当x∈(5,+∞)时,f′(x )>0,故函数f (x )的单调递增区间为(5,+∞);单调递减区间为(0,5);当x=5时,函数取极小值-ln5.13【答案】当时,函数不存在极值;当时,函数在处取得极大值.无极小值.【解析】函数的定义域为(0,+∞),f′(x)=a+=. 当a≥0时,f'(x )>0,所以f (x )在(0,+∞)上为增函数,此时函数不存在极值.当a <0时,由f'(x )>0,解得0<x <-,此时函数递增.由f'(x )<0,解得x >-此时函数递减.此时函数在x=-处取得极大值.无极小值. 综上所述:当时,函数不存在极值;当时,函数在处取得极大值.无极小值.14【答案】的极小值点为【解析】,导数=, ≥e ,即a≥e 2时,在区间(1,e )上单调递减,无极值点.②当<e ,即1<a <e 2时,在区间(1)上单调递减,在区间(,e)单调递增,则的极小值点为,无极大值点.15【答案】3【解析】f′(x )=22222(1)x x x a x +--+=222(1)x x a x +-+. 因为f (x )在1处取极值,所以1是f′(x )=0的根,将x=1代入得a=3.故答案为316【答案】411-,【解析】22()32.(1)320,(1)110f x x ax b f a b f a b a =++=++==+++=′由已知得′,22334311.9a b a a b b a a b +=-=-=⎧⎧⎧⎨⎨⎨==-++=⎩⎩⎩,,,联立解得或,当3a =-时,1x =不是极值点. 当411a b ==-,时满足题意.0a ≥0a <1x a=-()f x 1x 1ax x+1a 1a1a0a ≥0a <1x a=-()f x x a ()2ln 2x f x a x =-()a f x x x '=-2x a x-()()x a x a +-a ()f x ()f x a ()f x a a ()f x a。
导数基础练习题(2)
2导数基础练习题一选择题1函数f (x) =(2nx )的导数是(C )2 2(A) f (x) =4二x (B) f (X) =4二x (C) f (x) =8二x (D) f (x) =16二x2.函数f(x)二X €公的一个单调递增区间是( A )(A) 1-1,0 1 (B) 2,8 1 (C) 1,21 (D) 0,213 .已知对任意实数x,有f(-x)--f( ,x) g卜x)二g(且x 0时,f ( x) ,0 g (x ),则x 0 时(B )A. f (x) 0, g (x) 0B. f (x) 0, g (x) :: 0C. f (x) :: 0, g (x) 0D. f (x) ::0, g (x) :: 034.若函数f (x) = x -3bx 3b在0,1内有极小值,则(A )1(A) 0 : b :1 (B) b 1(C) b 0 (D) b :-25•若曲线y =x4的一条切线I与直线x • 4y-8 = 0垂直,则I的方程为(A )A. 4x-y-3=0 B . x 4y-5=0 C . 4x-y 3 = 0 D . x 4y 3 = 06.曲线y =e x在点(2, e2)处的切线与坐标轴所围三角形的面积为( D )A. 2 2B. 2e c. eD.7.设f (x)是函数f (x)的导函数,将y二f (x)和y二f(x)的图象画在同一个直角坐标系B. C. D.2&已知二次函数f(x)=ax bx c 的导数为f'(x) , f'(O).O ,对于任意实数 x 都有f (x) Z 0,则丄^的最小值为(C )f'(0)c5 c3A . 3B .C . 2D .-2 29. 设 p: f (x^ e x ln x • 2x 2 mx 1 在(0, •::)内单调递增,q : m > -5,则 p 是 q 的 (B )A.充分不必要条件 E.必要不充分条件C.充分必要条件D.既不充分也不必要条件10. 已知函数f (x^ax 3 bx 2 c ,其导数f (x)的图像如图所示,则函数 是( )A. a b cB. 3a 4b cC. 3a 2bD. c11. 函数y=f(x)的图象如图所示,则导函数 y = f (x)的图象可能是() 12.函数f(x)=(x-3) 的单调递增区间是( )A. (2, ::)B. (0,3)C. (1,4)D. (一::,2)13.函数f (x) =2x 3 -6x 2 m ( m 为实数)在[-2,2]上有最大值3,那么此函数在[-2,2]上的最小值为A -3B -27C -37D -5414三次函数 f(x)3 ..=mx — x 在(—8,+^ )上是减函数,则 m 的取值范围是()A. m<0B. m<1C. m< 0D. mC 1[答案]A[解析]f ' (x) =3mx — 1,由条件知f ' (x) <0在(—8,+8 )上恒成立,f (x)的极小值yxy = 3x 3 + x 在点(1 , 4)处的切线斜率k = y ,|3 34• k = 2,切线方程为 y — 3= 2(x — 1),即 6x — 3y — 2= 0, 2 1 112 1令 x = 0 得 y = — 3,令 y = 0 得 x =命二 S = X 3 X 2= &216.若函数f(x)的导数为.f'(x)=-2x+1,则f(x)可能是 ( D )17.已知曲线y=£-3lnx 的一条切线的斜率为J ,则切点的横坐标为(B A -2 B 3 C 118.正弦曲线y 二sinx 上一点P,以点P 为切点的切线为直线 L ,则直线是(A )21已知直线y = x + 1与曲线y = In(x + a)相切,则a 的值为(C. — 1222已知函数f (x )在R 上满足f(x)=2f (2-x)-x &-8,则曲线y= f(x)在点m<0△ = 12m<0,二 m<0,故选 A.15曲线y = ]x 3+ x 在点j 1, 4处的切线与坐标轴围成的三角形面积为3i 3 ;A. 1 1 B .9 1 C.3 2 D.3[答案][解析] ••• y '= x 2+ 1,•••曲线 x =1= 1 + 1 = 2,A.-2 x 3+1B.-X+1C.-4xD.-3x 3+xL 的倾斜角的范围A [0,-][注二)B [0,二)C4 4n [419 yx =3处的导数值为(B. -D.-20若曲线y = x 2+ ax + b 在点(0, b)处的切线方程是 x — y + 1 = 0,则()A . a = 1, b = 1 b = 1C . a = 1, b =— 1D . a =— 1, b =— 1二.填空题32 •已知函数 f(x)二x -12x 8在区间[-3, 3]上的最大值与最小值分别为 M,m ,则M -m= —32.3 23.点P 在曲线y = x —x —上移动,设在点P 处的切线的倾斜角为为 〉,则〉的取值范3围是 ------------------------------ 0/ |; ” ,|—,二 --------IL 2 _41 3 24 •已知函数y x x • ax -5(1)若函数在-:= 总是单调函数,则 a 的取值范围3是 _________ a^1 ______ .⑵若函数在[1,+处)上总是单调函数,则a 的取值范围(1,f(1))处的切线方程是 () A 『=2X — 1 B 『=x c y=3x-2 D y = -2 x + 323•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, 极小值点 (f(x) 4 B.—312 D.—325.以下四图, 的序号是都是同一坐标系中三次函数及其导函数的图像, 、④1.函数f(x)=xlnx(x 0)的单调递增区间是.内有8 C.—324.如图是函数2A.—3=x 34个bx 2 cx d 的大致图象,则x其中一定不正确④① ②③ C .D . 3(3 )若函数在区间(-3 , 1 )上单调递减,则实数a的取值范围是a _ -3. _________ .5. 函数f(x)=x3—ax在[1 , +m)上是单调递增函数,则a的取值范围是__________________ 。
导数与函数的极值、最值(经典导学案及练习答案详解)
§3.3导数与函数的极值、最值学习目标1.借助函数图象,了解函数在某点取得极值的必要和充分条件.2.会用导数求函数的极大值、极小值.3.会求闭区间上函数的最大值、最小值.知识梳理1.函数的极值(1)函数的极小值函数y=f(x)在点x=a的函数值f(a)比它在点x=a附近其他点的函数值都小,f′(a)=0;而且在点x=a附近的左侧f′(x)<0,右侧f′(x)>0,则a叫做函数y=f(x)的极小值点,f(a)叫做函数y=f(x)的极小值.(2)函数的极大值函数y=f(x)在点x=b的函数值f(b)比它在点x=b附近其他点的函数值都大,f′(b)=0;而且在点x=b附近的左侧f′(x)>0,右侧f′(x)<0,则b叫做函数y=f(x)的极大值点,f(b)叫做函数y=f(x)的极大值.(3)极小值点、极大值点统称为极值点,极小值和极大值统称为极值.2.函数的最大(小)值(1)函数f(x)在区间[a,b]上有最值的条件:如果在区间[a,b]上函数y=f(x)的图象是一条连续不断的曲线,那么它必有最大值和最小值.(2)求y=f(x)在区间[a,b]上的最大(小)值的步骤:①求函数y=f(x)在区间(a,b)上的极值;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,其中最大的一个是最大值,最小的一个是最小值.常用结论对于可导函数f(x),“f′(x0)=0”是“函数f(x)在x=x0处有极值”的必要不充分条件.思考辨析判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”)(1)函数f(x)在区间(a,b)上不存在最值.(×)(2)函数的极小值一定是函数的最小值.(×)(3)函数的极小值一定不是函数的最大值.(√)(4)函数y=f′(x)的零点是函数y=f(x)的极值点.(×)教材改编题1.如图是f (x )的导函数f ′(x )的图象,则f (x )的极小值点的个数为( )A .1B .2C .3D .4答案 A解析 由题意知只有在x =-1处f ′(-1)=0,且其两侧导数符号为左负右正.2.函数f (x )=x 3-ax 2+2x -1有极值,则实数a 的取值范围是( )A .(-∞,-6]∪[6,+∞)B .(-∞,-6)∪(6,+∞)C .(-6,6)D .[-6,6]答案 B解析 f ′(x )=3x 2-2ax +2,由题意知f ′(x )有变号零点,∴Δ=(-2a )2-4×3×2>0, 解得a >6或a <- 6.3.若函数f (x )=13x 3-4x +m 在[0,3]上的最大值为4,则m =________. 答案 4解析 f ′(x )=x 2-4,x ∈[0,3],当x ∈[0,2)时,f ′(x )<0,当x ∈(2,3]时,f ′(x )>0,所以f (x )在[0,2)上单调递减,在(2,3]上单调递增.又f (0)=m ,f (3)=-3+m .所以在[0,3]上,f (x )max =f (0)=4,所以m =4.题型一 利用导数求函数的极值问题命题点1 根据函数图象判断极值例1 (2022·广州模拟)设函数f (x )在R 上可导,其导函数为f ′(x ),且函数y =(x -1)f ′(x )的图象如图所示,则下列结论中正确的是( )A .函数f (x )有极大值f (-3)和f (3)B .函数f (x )有极小值f (-3)和f (3)C.函数f(x)有极小值f(3)和极大值f(-3)D.函数f(x)有极小值f(-3)和极大值f(3)答案 D解析由题图知,当x∈(-∞,-3)时,y>0,x-1<0⇒f′(x)<0,f(x)单调递减;当x∈(-3,1)时,y<0,x-1<0⇒f′(x)>0,f(x)单调递增;当x∈(1,3)时,y>0,x-1>0⇒f′(x)>0,f(x)单调递增;当x∈(3,+∞)时,y<0,x-1>0⇒f′(x)<0,f(x)单调递减.所以函数有极小值f(-3)和极大值f(3).命题点2求已知函数的极值例2已知函数f(x)=x-1+ae x(a∈R,e为自然对数的底数).(1)若曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线平行于x轴,求a的值;(2)求函数f(x)的极值.解(1)因为f(x)=x-1+ae x,所以f′(x)=1-ae x,又因为曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线平行于x轴,所以f′(1)=0,即1-ae1=0,所以a=e.(2)由(1)知f′(x)=1-ae x,当a≤0时,f′(x)>0,所以f(x)在(-∞,+∞)上单调递增,因此f(x)无极大值与极小值;当a>0时,令f′(x)>0,则x>ln a,所以f(x)在(ln a,+∞)上单调递增,令f′(x)<0,则x<ln a,所以f(x)在(-∞,ln a)上单调递减,故f(x)在x=ln a处取得极小值,且f(ln a)=ln a,但是无极大值,综上,当a≤0时,f(x)无极大值与极小值;当a>0时,f(x)在x=ln a处取得极小值ln a,但是无极大值.命题点3已知极值(点)求参数例3(1)(2022·大庆模拟)函数f(x)=x3+ax2+bx+a2在x=1处取得极值10,则a+b等于()A .-7B .0C .-7或0D .-15或6答案 A 解析 由题意知,函数f (x )=x 3+ax 2+bx +a 2,可得f ′(x )=3x 2+2ax +b ,因为f (x )在x =1处取得极值10,可得⎩⎪⎨⎪⎧ f ′(1)=3+2a +b =0,f (1)=1+a +b +a 2=10, 解得⎩⎪⎨⎪⎧ a =4,b =-11,或⎩⎪⎨⎪⎧a =-3,b =3, 检验知,当a =-3,b =3时,可得f ′(x )=3x 2-6x +3=3(x -1)2≥0,此时函数f (x )单调递增,函数无极值点,不符合题意;当a =4,b =-11时,可得f ′(x )=3x 2+8x -11=(3x +11)(x -1),当x <-113或x >1时, f ′(x )>0,f (x )单调递增;当-113<x <1时,f ′(x )<0,f (x )单调递减, 当x =1时,函数f (x )取得极小值,符合题意.所以a +b =-7.(2)(2022·南京模拟)已知函数f (x )=x (ln x -ax )在区间(0,+∞)上有两个极值,则实数a 的取值范围为( )A .(0,e)B.⎝⎛⎭⎫0,1eC.⎝⎛⎭⎫0,12 D.⎝⎛⎭⎫0,13 答案 C解析 f ′(x )=ln x -ax +x ⎝⎛⎭⎫1x -a=ln x +1-2ax ,由题意知ln x +1-2ax =0在(0,+∞)上有两个不相等的实根,2a =ln x +1x, 设g (x )=ln x +1x, 则g ′(x )=1-(ln x +1)x 2=-ln x x 2.当0<x <1时,g ′(x )>0,g (x )单调递增;当x >1时,g ′(x )<0,g (x )单调递减,所以g (x )的极大值为g (1)=1,又当x >1时,g (x )>0,当x →+∞时,g (x )→0,当x →0时,g (x )→-∞,所以0<2a <1,即0<a <12. 教师备选 1.(2022·榆林模拟)设函数f (x )=x cos x 的一个极值点为m ,则tan ⎝⎛⎭⎫m +π4等于( ) A.m -1m +1B.m +1m -1C.1-m m +1D.m +11-m 答案 B解析 由f ′(x )=cos x -x sin x =0,得tan x =1x ,所以tan m =1m, 故tan ⎝⎛⎭⎫m +π4=1+tan m 1-tan m =m +1m -1. 2.已知a ,b ∈R ,若x =a 不是函数f (x )=(x -a )2(x -b )·(e x -1-1)的极小值点,则下列选项符合的是( )A .1≤b <aB .b <a ≤1C .a <1≤bD .a <b ≤1 答案 B解析 令f (x )=(x -a )2(x -b )(e x -1-1)=0,得x 1=a ,x 2=b ,x 3=1.下面利用数轴标根法画出f (x )的草图,借助图象对选项A ,B ,C ,D 逐一分析.对选项A ,若1≤b <a ,由图可知x =a 是f (x )的极小值点,不符合题意; 对选项B ,若b <a ≤1,由图可知x =a 不是f (x )的极小值点,符合题意; 对选项C ,若a <1≤b ,由图可知x =a 是f (x )的极小值点,不符合题意; 对选项D ,若a <b ≤1,由图可知x =a 是f (x )的极小值点,不符合题意. 思维升华 根据函数的极值(点)求参数的两个要领(1)列式:根据极值点处导数为0和极值这两个条件列方程组,利用待定系数法求解;(2)验证:求解后验证根的合理性.跟踪训练1 (1)(2022·长沙模拟)若x =1是函数f (x )=(x 2+ax -1)e x-1的极值点,则f (x )的极大值为( )A .-1B .-2e -3C .5e -3D .1 答案 C解析 因为f (x )=(x 2+ax -1)e x -1,故可得f ′(x )=(2x +a )e x -1+(x 2+ax -1)e x -1=e x -1[x 2+(a +2)x +a -1],因为x =1是函数f (x )=(x 2+ax -1)e x-1的极值点,故可得f ′(1)=0,即2a +2=0,解得a =-1.此时f ′(x )=e x -1(x 2+x -2)=e x -1(x +2)(x -1).令f ′(x )=0,解得x 1=-2,x 2=1,由f ′(x )>0可得x <-2或x >1;由f ′(x )<0可得-2<x <1,所以f (x )在区间(-∞,-2)上单调递增,在(-2,1)上单调递减,在(1,+∞)上单调递增,故f (x )的极大值点为x =-2.则f (x )的极大值为f (-2)=(4+2-1)e -3=5e -3.(2)(2022·芜湖模拟)函数f (x )=ln x +12x 2-ax (x >0)在⎣⎡⎦⎤12,3上有且仅有一个极值点,则实数a 的取值范围是( )A.⎝⎛⎭⎫52,103B.⎣⎡⎭⎫52,103C.⎝⎛⎦⎤52,103D.⎣⎡⎦⎤2,103 答案 B解析 ∵f (x )=ln x +12x 2-ax (x >0), ∴f ′(x )=1x+x -a , ∵函数f (x )=ln x +12x 2-ax (x >0)在⎣⎡⎦⎤12,3上有且仅有一个极值点, ∴y =f ′(x )在⎣⎡⎦⎤12,3上只有一个变号零点.令f ′(x )=1x +x -a =0,得a =1x+x . 设g (x )=1x +x ,则g (x )在⎣⎡⎦⎤12,1上单调递减,在[1,3]上单调递增,∴g (x )min =g (1)=2,又g ⎝⎛⎭⎫12=52,g (3)=103, ∴当52≤a <103时,y =f ′(x )在⎣⎡⎦⎤12,3上只有一个变号零点. ∴实数a 的取值范围为⎣⎡⎭⎫52,103.题型二 利用导数求函数最值例4 已知函数g (x )=a ln x +x 2-(a +2)x (a ∈R ).(1)若a =1,求g (x )在区间[1,e]上的最大值;(2)求g (x )在区间[1,e]上的最小值h (a ).解 (1)∵a =1,∴g (x )=ln x +x 2-3x ,∴g ′(x )=1x +2x -3=(2x -1)(x -1)x, ∵x ∈[1,e],∴g ′(x )≥0,∴g (x )在[1,e]上单调递增,∴g (x )max =g (e)=e 2-3e +1.(2)g (x )的定义域为(0,+∞),g ′(x )=a x +2x -(a +2)=2x 2-(a +2)x +a x=(2x -a )(x -1)x. ①当a 2≤1,即a ≤2时,g (x )在[1,e]上单调递增,h (a )=g (1)=-a -1; ②当1<a 2<e ,即2<a <2e 时,g (x )在⎣⎡⎭⎫1,a 2上单调递减,在⎝⎛⎦⎤a 2,e 上单调递增,h (a )=g ⎝⎛⎭⎫a 2=a ln a 2-14a 2-a ; ③当a 2≥e ,即a ≥2e 时,g (x )在[1,e]上单调递减,h (a )=g (e)=(1-e)a +e 2-2e. 综上,h (a )=⎩⎪⎨⎪⎧ -a -1,a ≤2,a ln a 2-14a 2-a ,2<a <2e ,(1-e )a +e 2-2e ,a ≥2e.教师备选已知函数f (x )=ln x -ax -2(a ≠0).(1)讨论函数f (x )的单调性;(2)若函数f (x )有最大值M ,且M >a -4,求实数a 的取值范围.解 (1)f (x )的定义域为(0,+∞),由f (x )=ln x -ax -2(a ≠0)可得f ′(x )=1x-a , 当a <0时,f ′(x )>0,所以f (x )在(0,+∞)上单调递增;当a >0时,令f ′(x )=0,得x =1a, 所以当x ∈⎝⎛⎭⎫0,1a 时, f ′(x )>0,f (x )单调递增;当x ∈⎝⎛⎭⎫1a ,+∞时,f ′(x )<0,f (x )单调递减, 综上所述,当a <0时,f (x )在(0,+∞)上单调递增;当a >0时,f (x )在⎝⎛⎭⎫0,1a 上单调递增,在⎝⎛⎭⎫1a ,+∞上单调递减. (2)由(1)知,当a <0时,f (x )在(0,+∞)上单调递增,无最大值,当a >0时,f (x )在⎝⎛⎭⎫0,1a 上单调递增,在⎝⎛⎭⎫1a ,+∞上单调递减, 所以当x =1a时,f (x )取得最大值, 即f (x )max =f ⎝⎛⎭⎫1a =ln 1a -a ×1a-2 =ln 1a-3=-ln a -3, 因此有-ln a -3>a -4,得ln a +a -1<0,设g (a )=ln a +a -1,则g ′(a )=1a+1>0, 所以g (a )在(0,+∞)上单调递增,又g (1)=0,所以g (a )<g (1),得0<a <1,故实数a 的取值范围是(0,1).思维升华 (1)求函数f (x )在闭区间[a ,b ]上的最值时,在得到极值的基础上,结合区间端点的函数值f (a ),f (b )与f (x )的各极值进行比较得到函数的最值.(2)若所给的闭区间[a ,b ]含参数,则需对函数f (x )求导,通过对参数分类讨论,判断函数的单调性,从而得到函数f (x )的最值.跟踪训练2 某村庄拟修建一个无盖的圆柱形蓄水池(不计厚度),设该蓄水池的底面半径为r米,高为h 米,体积为V 立方米.假设建造成本仅与表面积有关,侧面的建造成本为100元/平方米,底面的建造成本为160元/平方米,该蓄水池的总建造成本为12 000π元(π为圆周率).(1)将V 表示成r 的函数V (r ),并求该函数的定义域;(2)讨论函数V (r )的单调性,并确定r 和h 为何值时该蓄水池的体积最大.解 (1)∵蓄水池的侧面的总成本为100×2πrh =200πrh (元),底面的总成本为160πr 2元,∴蓄水池的总成本为(200πrh +160πr 2)元.由题意得200πrh +160πr 2=12 000π,∴h =15r (300-4r 2).从而V (r )=πr 2h =π5(300r -4r 3).由h >0,且r >0,可得0<r <5 3.故函数V (r )的定义域为(0,53).(2)由(1)知V (r )=π5(300r -4r 3), 故V ′(r )=π5(300-12r 2),令V ′(r )=0,解得r 1=5,r 2=-5(舍).当r ∈(0,5)时,V ′(r )>0,故V (r )在(0,5)上单调递增;当r ∈(5,53)时,V ′(r )<0,故V (r )在(5,53)上单调递减.由此可知,V (r )在r =5处取得最大值,此时h =8,即当r =5,h =8时,该蓄水池的体积最大.课时精练1.若函数f (x )=x 2+2xe x 的极大值点与极小值点分别为a ,b ,则a +b 等于() A .-4 B. 2C .0D .2答案 C解析 f ′(x )=2-x 2e x ,当-2<x <2时,f ′(x )>0;当x <-2或x >2时,f ′(x )<0.故f (x )=x 2+2x ex 的极大值点与极小值点分别为2,-2, 则a =2,b =-2,所以a +b =0.2.如图是函数y =f (x )的导函数的图象,下列结论中正确的是( )A .f (x )在[-2,-1]上单调递增B .当x =3时,f (x )取得最小值C .当x =-1时,f (x )取得极大值D .f (x )在[-1,2]上单调递增,在[2,4]上单调递减答案 D解析 根据题图知,当x ∈(-2,-1),x ∈(2,4)时,f ′(x )<0,函数y =f (x )单调递减;当x ∈(-1,2),x ∈(4,+∞)时,f ′(x )>0,函数y =f (x )单调递增.所以y =f (x )在[-2,-1]上单调递减,在(-1,2)上单调递增,在(2,4)上单调递减,在(4,+∞)上单调递增,故选项A 不正确,选项D 正确;故当x =-1时,f (x )取得极小值,选项C 不正确;当x =3时,f (x )不是取得最小值,选项B 不正确.3.已知函数f (x )=2ln x +ax 2-3x 在x =2处取得极小值,则f (x )的极大值为( )A .2B .-52C .3+ln 2D .-2+2ln 2 答案 B解析 由题意得,f ′(x )=2x+2ax -3, ∵f (x )在x =2处取得极小值,∴f ′(2)=4a -2=0,解得a =12, ∴f (x )=2ln x +12x 2-3x , f ′(x )=2x +x -3=(x -1)(x -2)x ,∴f (x )在(0,1),(2,+∞)上单调递增,在(1,2)上单调递减,∴f (x )的极大值为f (1)=12-3=-52. 4.(2022·重庆联考)函数f (x )=x +2cos x 在[0,π]上的最大值为( )A .π-2B.π6 C .2D.π6+ 3 答案 D解析 由题意得,f ′(x )=1-2sin x ,∴当0≤sin x ≤12,即x 在⎣⎡⎦⎤0,π6和⎣⎡⎦⎤5π6,π上时,f ′(x )≥0,f (x )单调递增; 当12<sin x ≤1,即x 在⎝⎛⎭⎫π6,5π6上时, f ′(x )<0,f (x )单调递减,∴f (x )有极大值f ⎝⎛⎭⎫π6=π6+3,有极小值f ⎝⎛⎭⎫5π6=5π6-3,而端点值f (0)=2,f (π)=π-2,则f ⎝⎛⎭⎫π6>f (0)>f (π)>f ⎝⎛⎭⎫5π6, ∴f (x )在[0,π]上的最大值为π6+ 3. 5.(多选)已知x =1和x =3是函数f (x )=ax 3+bx 2-3x +k (a ,b ∈R )的两个极值点,且函数f (x )有且仅有两个不同零点,则k 值为( )A .-43B.43 C .-1D .0 答案 BD解析 f ′(x )=3ax 2+2bx -3,依题意1,3是f ′(x )=0的两个根, 所以⎩⎨⎧ 1+3=-2b 3a ,1×3=-33a,解得a =-13,b =2. 故f (x )=-13x 3+2x 2-3x +k . 易求得函数f (x )的极大值为f (3)=k 和极小值为f (1)=-43+k .要使函数f (x )有两个零点,则f (x )极大值k =0或f (x )极小值-43+k =0, 所以k =0或k =43. 6.(多选)已知函数f (x )=x +sin x -x cos x 的定义域为[-2π,2π),则( )A .f (x )为奇函数B .f (x )在[0,π)上单调递增C .f (x )恰有4个极大值点D .f (x )有且仅有4个极值点答案 BD解析 因为f (x )的定义域为[-2π,2π),所以f (x )是非奇非偶函数,故A 错误;因为f (x )=x +sin x -x cos x ,所以f ′(x )=1+cos x -(cos x -x sin x )=1+x sin x ,当x ∈[0,π)时,f ′(x )>0,则f (x )在[0,π)上单调递增,故B 正确;显然f ′(0)≠0,令f ′(x )=0,得sin x =-1x, 分别作出y =sin x ,y =-1x在区间[-2π,2π)上的图象,由图可知,这两个函数的图象在区间[-2π,2π)上共有4个公共点,且两图象在这些公共点上都不相切,故f (x )在区间[-2π,2π)上的极值点的个数为4,且f (x )只有2个极大值点,故C 错误,D 正确.7.(2022· 潍坊模拟)写出一个存在极值的奇函数f (x )=________.答案 sin x (答案不唯一)解析 正弦函数f (x )=sin x 为奇函数,且存在极值.8.(2021·新高考全国Ⅰ)函数f (x )=|2x -1|-2ln x 的最小值为________.答案 1解析 函数f (x )=|2x -1|-2ln x 的定义域为(0,+∞).①当x >12时,f (x )=2x -1-2ln x , 所以f ′(x )=2-2x =2(x -1)x,当12<x <1时,f ′(x )<0, 当x >1时,f ′(x )>0,所以f (x )min =f (1)=2-1-2ln 1=1;②当0<x ≤12时,f (x )=1-2x -2ln x 在⎝⎛⎦⎤0,12上单调递减, 所以f (x )min =f ⎝⎛⎭⎫12=-2ln 12=2ln 2=ln 4>ln e =1.综上,f (x )min =1. 9.已知函数f (x )=ln x -2x -2x +1. (1)求函数f (x )的单调区间;(2)设g (x )=f (x )-4+a x +1+2(a ∈R ),若x 1,x 2是函数g (x )的两个极值点,求实数a 的取值范围. 解 (1)由题知函数f (x )的定义域为(0,+∞),f ′(x )=1x -2(x +1)-2(x -1)(x +1)2=(x -1)2x (x +1)2≥0对任意x ∈(0,+∞)恒成立, 当且仅当x =1时,f ′(x )=0,所以f (x )的单调递增区间为(0,+∞),无单调递减区间.(2)因为g (x )=f (x )-4+a x +1+2=ln x -a x +1, 所以g ′(x )=1x +a (x +1)2=x 2+(2+a )x +1x (x +1)2(x >0). 由题意知x 1,x 2是方程g ′(x )=0在(0,+∞)内的两个不同的实数解.令h (x )=x 2+(2+a )x +1,又h (0)=1>0,所以只需⎩⎪⎨⎪⎧-2-a >0,Δ=(2+a )2-4>0,解得a <-4,即实数a 的取值范围为(-∞,-4). 10.(2022·珠海模拟)已知函数f (x )=ln x -ax ,x ∈(0,e],其中e 为自然对数的底数.(1)若x =1为f (x )的极值点,求f (x )的单调区间和最大值;(2)是否存在实数a ,使得f (x )的最大值是-3?若存在,求出a 的值;若不存在,说明理由. 解 (1)∵f (x )=ln x -ax ,x ∈(0,e],∴f ′(x )=1-ax x, 由f ′(1)=0,得a =1.∴f ′(x )=1-x x, ∴x ∈(0,1),f ′(x )>0,x ∈(1,+∞),f ′(x )<0,∴f (x )的单调递增区间是(0,1),单调递减区间是(1,e];f (x )的极大值为f (1)=-1,也即f (x )的最大值为f (1)=-1.(2)∵f (x )=ln x -ax ,∴f ′(x )=1x -a =1-ax x , ①当a ≤0时,f (x )在(0,e]上单调递增,∴f (x )的最大值是f (e)=1-a e =-3,解得a =4e >0,舍去;②当a >0时,由f ′(x )=1x -a =1-axx =0,得x =1a ,当0<1a <e ,即a >1e 时,∴x ∈⎝⎛⎭⎫0,1a 时,f ′(x )>0;x ∈⎝⎛⎭⎫1a ,e 时,f ′(x )<0,∴f (x )的单调递增区间是⎝⎛⎭⎫0,1a ,单调递减区间是⎝⎛⎭⎫1a ,e ,又f (x )在(0,e]上的最大值为-3,∴f (x )max =f ⎝⎛⎭⎫1a =-1-ln a =-3,∴a =e 2;当e ≤1a ,即0<a ≤1e 时,f (x )在(0,e]上单调递增,∴f (x )max =f (e)=1-a e =-3,解得a =4e >1e ,舍去.综上,存在a 符合题意,此时a =e 2.11.若函数f (x )=(x 2-a )e x 的两个极值点之积为-3,则f (x )的极大值为() A.6e 3 B .-2eC .-2e D.4e 2答案 A解析 因为f (x )=(x 2-a )e x ,所以f ′(x )=(x 2+2x -a )e x ,由f′(x)=(x2+2x-a)e x=0,得x2+2x-a=0,由函数f(x)=(x2-a)e x的两个极值点之积为-3,则由根与系数的关系可知,-a=-3,即a=3,所以f(x)=(x2-3)e x,f′(x)=(x2+2x-3)e x,当x<-3或x>1时,f′(x)>0;当-3<x<1时,f′(x)<0,故f(x)在(-∞,-3)上单调递增,在(-3,1)上单调递减,在(1,+∞)上单调递增,所以f(x)的极大值为f(-3)=6 e3.12.函数f(x)=ax3-6ax2+b在区间[-1,2]上的最大值为3,最小值为-29(a>0),则a,b的值为()A.a=2,b=-29 B.a=3,b=2C.a=2,b=3 D.以上都不对答案 C解析函数f(x)的导数f′(x)=3ax2-12ax=3ax(x-4),因为a>0,所以由f′(x)<0,计算得出0<x<4,此时函数单调递减,由f′(x)>0,计算得出x>4或x<0,此时函数单调递增,即函数在[-1,0]上单调递增,在[0,2]上单调递减,即函数在x=0处取得极大值同时也是最大值,则f(0)=b=3,则f(x)=ax3-6ax2+3,f(-1)=-7a+3,f(2)=-16a+3,则f(-1)>f(2),即函数的最小值为f(2)=-16a+3=-29,计算得出a=2,b=3.13.(2021·全国乙卷)设a≠0,若x=a为函数f(x)=a(x-a)2(x-b)的极大值点,则() A.a<b B.a>bC.ab<a2D.ab>a2答案 D解析当a>0时,根据题意画出函数f(x)的大致图象,如图1所示,观察可知b>a.图1当a <0时,根据题意画出函数f (x )的大致图象,如图2所示,观察可知a >b .图2综上,可知必有ab >a 2成立.14.(2022·河南多校联考)已知函数f (x )=2ln x ,g (x )=x +2,若f (x 1)=g (x 2),则x 1-x 2的最小值为______.答案 4-2ln 2解析 设f (x 1)=g (x 2)=t ,即2ln x 1=t ,x 2+2=t ,解得x 1=2e t ,x 2=t -2,所以x 1-x 2=2e t -t +2,令h (t )=2e t -t +2,则h ′(t )=21e 2t -1, 令h ′(t )=0,解得t =2ln 2,当t <2ln 2时,h ′(t )<0,当t >2ln 2时,h ′(t )>0,所以h (t )在(-∞,2ln 2)上单调递减,在(2ln 2,+∞)上单调递增,所以h (t )的最小值为h (2ln 2)=e ln 2-2ln 2+2=4-2ln 2,所以x 1-x 2的最小值为4-2ln 2.15.(多选)已知函数f (x )=x ln x +x 2,x 0是函数f (x )的极值点,以下几个结论中正确的是( )A .0<x 0<1eB .x 0>1eC .f (x 0)+2x 0<0D .f (x 0)+2x 0>0答案 AD解析 函数f (x )=x ln x +x 2(x >0),∴f ′(x )=ln x +1+2x ,∵x 0是函数f (x )的极值点,∴f ′(x 0)=0,即ln x 0+1+2x 0=0,∴f ′⎝⎛⎭⎫1e =2e >0,当x >1e时,f ′(x )>0, ∵当x →0时,f ′(x )→-∞,∴0<x 0<1e,即A 正确,B 不正确; f (x 0)+2x 0=x 0ln x 0+x 20+2x 0=x 0(ln x 0+x 0+2)=x 0(1-x 0)>0,即D 正确,C 不正确.16.已知函数f (x )=x 2-2x +a ln x (a >0).(1)求函数f (x )的单调递增区间;(2)若函数f (x )有两个极值点x 1,x 2,x 1<x 2,不等式f (x 1)≥mx 2恒成立,求实数m 的取值范围.解 (1)f ′(x )=2x -2+a x =2x 2-2x +a x,x >0, 一元二次方程2x 2-2x +a =0的Δ=4(1-2a ),①当a ≥12时,f ′(x )≥0,f (x )在(0,+∞)上单调递增; ②当0<a <12时,令f ′(x )=0, 得x 1=1-1-2a 2>0,x 2=1+1-2a 2>0, 所以当0<x <1-1-2a 2时, f ′(x )>0,f (x )单调递增, 当1-1-2a 2<x <1+1-2a 2时, f ′(x )<0,f (x )单调递减,当x >1+1-2a 2时,f ′(x )>0,f (x )单调递增. 综上所述,当a ≥12时,f (x )的单调递增区间为(0,+∞),当0<a <12时,f (x )的单调递增区间为⎝ ⎛⎭⎪⎫0,1-1-2a 2,⎝ ⎛⎭⎪⎫1+1-2a 2,+∞. (2)由(1)知,0<a <12,x 1+x 2=1,x 1x 2=a 2,则0<x 1<12<x 2, 由f (x 1)≥mx 2恒成立,得x 21-2x 1+a ln x 1≥mx 2,即(1-x 2)2-2(1-x 2)+2(1-x 2)x 2ln(1-x 2)≥mx 2,即m ≤x 2-1x 2+2(1-x 2)ln(1-x 2), 记h (x )=x -1x+2(1-x )ln(1-x ), 1>x >12, 则h ′(x )=1x 2-2ln(1-x )-1>0⎝⎛⎭⎫1>x >12, 故h (x )在⎝⎛⎭⎫12,1上单调递增,h ⎝⎛⎭⎫12=-32-ln 2, 故m ≤-32-ln 2.。
专题15导数与函数的极值最值(基础训练)(原卷版)
专题15 导数与函数的极值、最值[基础题组练]1.(2020·辽宁沈阳一模)设函数f (x )=x e x +1,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2.函数y =x e x 在[0,2]上的最大值是( ) A.1eB .2e 2C .0D .12e 3.(2020·广东惠州4月模拟)设函数f (x )在R 上可导,其导函数为f ′(x ),且函数f (x )在x =-2处取得极小值,则函数y =x ·f ′(x )的图象可能是( )4.(2020·河北石家庄二中期末)若函数f (x )=(1-x )(x 2+ax +b )的图象关于点(-2,0)对称,x 1,x 2分别是f (x )的极大值点与极小值点,则x 2-x 1=( )A .- 3B .2 3C .-2 3D . 35.已知函数f (x )=x 3+3x 2-9x +1,若f (x )在区间[k ,2]上的最大值为28,则实数k 的取值范围为( )A .[-3,+∞)B .(-3,+∞)C .(-∞,-3)D .(-∞,-3]6.函数f (x )=x 3+bx 2+cx +d 的大致图象如图所示,则x 21+x 22=________.7.若函数f (x )=x 3-3ax 在区间(-1,2)上仅有一个极值点,则实数a 的取值范围为________.8.函数f (x )=x 3-3a 2x +a (a >0)的极大值是正数,极小值是负数,则a 的取值范围是________.9.已知函数f (x )=13x 3-12(a 2+a +2)x 2+a 2(a +2)x ,a ∈R .(1)当a =-1时,求函数y =f (x )的单调区间;(2)求函数y =f (x )的极值点.10.已知函数f (x )=ln x x -1.(1)求函数f (x )的单调区间;(2)设m >0,求函数f (x )在区间[m ,2m ]上的最大值.[综合题组练]1.(2020·重庆模拟)已知函数f (x )=2e f ′(e)ln x -x e (e 是自然对数的底数),则f (x )的极大值为() A .2e -1 B .-1eC .1D .2ln 22.若函数f (x )=13x 3+x 2-23在区间(a ,a +5)上存在最小值,则实数a 的取值范围是( )A .[-5,0)B .(-5,0)C .[-3,0)D .(-3,0)3.(2020·河南驻马店模拟)已知函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧2x 3+3x 2+2,x ≤0,e ax ,x >0在[-2,2]上的最大值为3,则实数a 的取值范围是( )A .(ln 3,+∞)B .⎣⎡⎦⎤0,12ln 3 C.⎝⎛⎦⎤-∞,12ln 3 D .(-∞,ln 3]4.若x =-2是函数f (x )=(x 2+ax -1)e x -1的极值点,则a =________,f (x )的极小值为________.5.(2020·石家庄市质量检测)已知函数f (x )=a e x -sin x ,其中a ∈R ,e 为自然对数的底数.(1)当a =1时,证明:∀x ∈[0,+∞),f (x )≥1;(2)若函数f (x )在⎝⎛⎭⎫0,π2上存在极值,求实数a 的取值范围. 6.已知函数f (x )=a ln x +1x(a >0). (1)求函数f (x )的单调区间和极值;(2)是否存在实数a ,使得函数f (x )在[1,e]上的最小值为0?若存在,求出a 的值;若不存在,请说明理由.。
高中数学人教A版选修1-1习题:第三章3.3-3.3.2函数的极值与导数 Word版含答案
第三章导数及其应用3.3 导数在研究函数中的应用3.3.2 函数的极值与导数A级基础巩固一、选择题1.可导“函数y=f(x)在一点的导数值为0”是“函数y=f(x)在这点取得极值”的( )A.充分不必要条件B.必要不充分条件C.充要条件D.既不充分也不必要条件解析:对于f(x)=x3,f′(x)=3x2,f′(0)=0,不能推出f(x)在x=0处取极值,反之成立.答案:B2.已知可导函数f(x),x∈R,且仅在x=1处,f(x)存在极小值,则( )A.当x∈(-∞,1)时,f′(x)>0;当x∈(1,+∞)时,f′(x)<0B.当x∈(-∞,1)时,f′(x)>0;当x∈(1,+∞)时,f′(x)>0C.当x∈(-∞,1)时,f′(x)<0;当x∈(1,+∞)时,f′(x)>0D.当x∈(-∞,1)时,f′(x)<0;当x∈(1,+∞)时,f′(x)<0解析:因为f(x)在x=1处存在极小值,所以x<1时,f′(x)<0,x>1时,f′(x)>0.答案:C3.函数y=x3-3x2-9x(-2<x<2)有( )A.极大值5,极小值-27B.极大值5,极小值-11C.极大值5,无极小值D.极小值-27,无极大值解析:由y′=3x2-6x-9=0,得x=-1或x=3,当x<-1或x>3时,y′>0;当-1<x<3时,y′<0.故当x=-1时,函数有极大值5;x取不到3,故无极小值.答案:C4.已知f(x)=x3+ax2+(a+6)x+1有极大值和极小值,则a的取值范围为( ) A.-1<a<2 B.-3<a<6C.a<-1或a>2 D.a<-3或a>6解析:f′(x)=3x2+2ax+(a+6),因为f(x)既有极大值又有极小值,那么Δ=(2a)2-4×3×(a+6)>0,解得a>6或a<-3.答案:D5.设a∈R,若函数y=e x+ax,x∈R有大于零的极值点,则( )A.a<-1 B.a>-1C.a>-1eD.a<-1e解析:y′=e x+a=0,e x=-a,因为x>0,所以 e x>1,即-a>1,所以a<-1.答案:A二、填空题6.函数f(x)=x3-6x+a的极大值为________,极小值为________.解析:f′(x)=x2-6令f′(x)=0,得x=-2或x=2,所以f(x)极大值=f(-2)=a+42,f(x)极小值=f(2)=a-4 2.答案:a+42,a-4 2.7.已知函数y=x3+ax2+bx+27在x=-1处取极大值,在x=3处取极小值,则a=________,b=________.解析:y′=3x2+2ax+b,根据题意知,-1和3是方程3x2+2ax+b=0的两根,由根与系数的关系可求得a=-3,b=-9.经检验,符合题意.答案:-3 -98.已知函数f(x)=ax3+bx2+cx,其导函数y=f′(x)的图象经过点(1,0),(2,0),如图所示.则下列说法中不正确的是________.①当x =32时,函数取得极小值;②f (x )有两个极值点;③当x =2时,函数取得极小值; ④当x =1时,函数取得极大值.解析:由图象可知当x ∈(-∞,1)时,f ′(x )>0;当x ∈(1,2)时,f ′(x )<0;当x ∈(2,+∞)时,f ′(x )>0,所以f (x )有两个极值点1和2,且当x =2时,函数取得极小值,当x =1时,函数取得极大值.故只有①不正确.答案:① 三、解答题9.已知f (x )=13x 3-12x 2-2x ,求f (x )的极大值与极小值.解:由已知得f (x )的定义域为R.f ′(x )=x 2-x -2=(x +1)(x -2).令f ′(x )=0,得x =-1或x =2.当x 变化时,f ′(x )与f (x )的变化情况如下表:↗↘↗因此,当x =-1时,f (x )取得极大值,且极大值为f (-1)=3×(-1)3-2×(-1)2-2×(-1)=76;当x =2时,f (x )取得极小值,且极小值为f (2)=13×23-12×22-2×2=-103.从而f (x )的极大值为76,极小值为-103.10.已知函数f (x )=x 3+ax 2+bx +a 2在x =1处取极值10,求f (2)的值. 解:f ′(x )=3x 2+2ax +b .由题意得⎩⎪⎨⎪⎧f (1)=10,f ′(1)=0,即⎩⎪⎨⎪⎧a 2+a +b +1=10,2a +b +3=0, 解得⎩⎪⎨⎪⎧a =4,b =-11或⎩⎪⎨⎪⎧a =-3,b =3. 当a =4,b =-11时,令f ′(x )=0,得x 1=1,x 2=-113.当x 变化时,f ′(x ),f (x )的变化情况如下表:↗↘↗当a =-3,b =3时,f ′(x )=3x 2-6x +3=3(x -1)2≥0, 所以 f (x )在x =1处没有极值,不合题意. 综上可知f (2)=18.B 级 能力提升1.等差数列{a n }中的a 1,a 4 031是函数f (x )=13x 3-4x 2+6x -1的极值点,则log 2a 2 016的值为( )A .2B .3C .4D .5解析:因为f ′(x )=x 2-8x +6,且a 1,a 4 031是函数f (x )=13x 3-4x 2+6x -1的极值点,所以a 1,a 4 031是方程x 2-8x +6=0的两个实数根,则a 1+a 4 031=8.而{a n }为等差数列,所以a 1+a 4 031=2a 2 016,即a 2 016=4,从而log 2a 2 016=log 24=2.故选A.答案:A2.若函数f (x )=x 3+3ax 2+3(a +2)x +1有极大值和极小值,则实数a 的取值范围是________.解析:函数f (x )为三次函数,其导函数f ′(x )=3x 2+6ax +3(a +2)为二次函数,要使函数f (x )既有极大值又有极小值,需f ′(x )=0有两个不等的实数根,所以Δ=(6a )2-4×3×3(a +2)>0,解得a <-1或a >2.答案:(-∞,-1)∪(2,+∞)3.设a 为实数,函数f (x )=x 3-x 2-x +a . (1)求f (x )的极值;(2)当a 在什么范围内取值时,曲线y =f (x )与x 轴仅有一个交点? 解:(1)f ′(x )=3x 2-2x -1. 令f ′(x )=0,则x =-13或x =1.当x 变化时,f ′(x ),f (x )的变化情况如下表:↗↘↗所以f (x )的极大值是f ⎝ ⎛⎭⎪⎫-3=27+a ,极小值是f (1)=a -1.(2)函数f (x )=x 3-x 2-x +a =(x -1)2(x +1)+a -1, 由此可知,x 取足够大的正数时, 有f (x )>0,x 取足够小的负数时, 有f (x )<0,所以曲线y =f (x )与x 轴至少有一个定点.由(1)知f (x )最大值=f ⎝ ⎛⎭⎪⎫-13=527+a ,f (x )极小值=f (1)=a -1.因为曲线y =f (x )与x 轴仅有一个交点, 所以f (x )极大值<0或f (x )极小值>0, 即527+a <0或a -1>0,所以a <-527或a >1, 所以当a ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫-∞,-527∪(1,+∞)时,曲线y =f (x )与x 轴仅有一个交点.。
(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。
人教a版数学【选修2-2】练习:1.3.2函数的极值与导数(含答案)
选修2-2 第一章 1.3 1.3.2一、选择题1.已知函数f (x )在点x 0处连续,下列命题中,正确的是( ) A .导数为零的点一定是极值点B .如果在点x 0附近的左侧f ′(x )>0,右侧f ′(x )<0,那么f (x 0)是极小值C .如果在点x 0附近的左侧f ′(x )>0,右侧f ′(x )<0,那么f (x 0)是极大值D .如果在点x 0附近的左侧f ′(x )<0,右侧f ′(x )>0,那么f (x 0)是极大值 [答案] C[解析] 导数为0的点不一定是极值点,例如f (x )=x 3,f ′(x )=3x 2,f ′(0)=0,但x =0不是f (x )的极值点,故A 错;由极值的定义可知C 正确,故应选C.2.(2013·北师大附中高二期中)函数y =14x 4-13x 3的极值点的个数为( )A .0B .1C .2D .3[答案] B[解析] y ′=x 3-x 2=x 2(x -1),由y ′=0得x 1=0,x 2=1. 当x 变化时,y ′、y 的变化情况如下表3.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 =0B .2a -b =0C .2a +b =0D .a +2b =0[答案] D[解析] y ′=3ax 2+2bx 由题设0和13是方程3ax 2+2bx =0的两根,∴a +2b =0.4.若a >0,b >0,且函数f (x )=4x 3-ax 2-2bx +2在x =1处有极值,则ab 的最大值等于( )A .2B .3C .6D .9[答案] D[解析] f ′(x )=12x 2-2ax -2b =0的一根为x =1,即12-2a -2b =0. ∴a +b =6,∴ab ≤(a +b 2)2=9,当且仅当a =b =3时“=”号成立.5.已知实数a 、b 、c 、d 成等比数列,且曲线y =3x -x 3的极大值点坐标为(b ,c ),则ad 等于( )A .2B .1C .-1D .-2[答案] A[解析] ∵a 、b 、c 、d 成等比数列,∴ad =bc , 又(b ,c )为函数y =3x -x 3的极大值点, ∴c =3b -b 3,且0=3-3b 2,∴⎩⎪⎨⎪⎧ b =1,c =2,或⎩⎪⎨⎪⎧b =-1,c =-2.∴ad =2. 6.(2013·辽宁实验中学期中)函数f (x )=-x e x (a <b <1),则( )A .f (a )=f (b )B .f (a )<f (b )C .f (a )>f (b )D .f (a ),f (b )的大小关系不能确定[答案] C[解析] f ′(x )=(-x e x )′=(-x )′·e x -(-x )·(e x )′(e x )2=x -1e x. 当x <1时,f ′(x )<0,∴f (x )为减函数, ∵a <b <1,∴f (a )>f (b ). 二、填空题7.(2014·福建安溪一中、养正中学联考)曲线y =x (3ln x +1)在点(1,1)处的切线方程为________.[答案] 4x -y -3=0[解析] y ′|x =1=(3ln x +4)|x =1=4,∴切线方程为y -1=4(x -1),即4x -y -3=0. 8.(2014·河北冀州中学期中)若函数f (x )=x +a sin x 在R 上递增,则实数a 的取值范围为________.[答案] [-1,1][解析] f ′(x )=1+a cos x ,由条件知f ′(x )≥0在R 上恒成立,∴1+a cos x ≥0,a =0时显然成立;a >0时,∵-1a ≤cos x 恒成立,∴-1a ≤-1,∴a ≤1,∴0<a ≤1;a <0时,∵-1a≥cos x 恒成立,∴-1a≥1,∴a ≥-1,即-1≤a <0,综上知-1≤a ≤1.9.设x =1与x =2是函数f (x )=a ln x +bx 2+x 的两个极值点,则常数a =________. [答案] -23[解析] f ′(x )=ax +2bx +1,由题意得⎩⎪⎨⎪⎧a +2b +1=0,a 2+4b +1=0.∴a =-23.三、解答题10.已知f (x )=ax 3+bx 2+cx (a ≠0)在x =±1时取得极值,且f (1)=-1. (1)试求常数a 、b 、c 的值;(2)试判断x =±1时函数取得极小值还是极大值,并说明理由. [解析] (1)由f ′(-1)=f ′(1)=0,得3a +2b +c =0,3a -2b +c =0. 又f (1)=-1,∴a +b +c =-1. ∴a =12,b =0,c =-32.(2)f (x )=12x 3-32x ,∴f ′(x )=32x 2-32=32(x -1)(x +1).当x <-1或x >1时,f ′(x )>0;当-1<x <1时,f ′(x )<0,∴函数f (x )在(-∞,-1)和(1,+∞)上是增函数,在(-1,1)上为减函数.∴当x =-1时,函数取得极大值f (-1)=1;当x =1时,函数取得极小值f (1)=-1. [点评] 若函数f (x )在x 0处取得极值,则一定有f ′(x 0)=0,因此我们可根据极值得到两个方程,再由f (1)=-1得到一个方程,解上述方程组成的方程组可求出参数.一、选择题11.(2014·山东省德州市期中)已知函数f (x )=e x (sin x -cos x ),x ∈(0,2013π),则函数f (x )的极大值之和为( )A .e 2π(1-e 2012π)e 2π-1B .e π(1-e 2012π)1-e 2πC .e π(1-e 1006π)1-e 2πD .e π(1-e 1006π)1-e π[答案] B[解析] f ′(x )=2e x sin x ,令f ′(x )=0得sin x =0,∴x =k π,k ∈Z ,当2k π<x <2k π+π时,f ′(x )>0,f (x )单调递增,当(2k -1)π<x <2k π时,f ′(x )<0,f (x )单调递减,∴当x =(2k +1)π时,f (x )取到极大值,∵x ∈(0,2013π),∴0<(2k +1)π<2013π,∴0≤k <1006,k ∈Z .∴f (x )的极大值之和为S =f (π)+f (3π)+f (5π)+…+f (2011π)=e π+e 3π+e 5π+…+e 2011π=e π[1-(e 2π)1006]1-e 2π=e π(1-e 2012π)1-e 2π,故选B.12.已知函数f (x )=x 3-px 2-qx 的图象与x 轴切于(1,0)点,则f (x )的极大值、极小值分别为( )A .427,0B .0,427C .-427,0D .0,-427[答案] A[解析] f ′(x )=3x 2-2px -q , 由f ′(1)=0,f (1)=0得,⎩⎪⎨⎪⎧ 3-2p -q =0,1-p -q =0,解得⎩⎪⎨⎪⎧p =2,q =-1,∴f (x )=x 3-2x 2+x . 由f ′(x )=3x 2-4x +1=0得x =13或x =1,易得当x =13时f (x )取极大值427.当x =1时f (x )取极小值0.13.(2014·西川中学高二期中)已知f (x )=x 3+ax 2+(a +6)x +1有极大值和极小值,则a 的取值范围是( )A .-1<a <2B .-3<a <6C .a <-3或a >6D .a <-1或a >2[答案] C[解析] f ′(x )=3x 2+2ax +a +6, ∵f (x )有极大值与极小值, ∴f ′(x )=0有两不等实根,∴Δ=4a 2-12(a +6)>0,∴a <-3或a >6. 二、填空题14.已知函数y =x 3+ax 2+bx +27在x =-1处有极大值,在x =3处有极小值,则a =________________,b =________.[答案] -3 -9[解析] y ′=3x 2+2ax +b ,方程y ′=0有根-1及3,由韦达定理应有⎩⎨⎧-1+3=-2a3,-3=b 3.∴⎩⎪⎨⎪⎧a =-3,b =-9.经检验a =-3,b =-9符合题意. 三、解答题15.(2013·新课标Ⅰ文,20)已知函数f (x )=e x (ax +b )-x 2-4x ,曲线y =f (x )在点(0,f (0))处的切线方程为y =4x +4.(1)求a ,b 的值;(2)讨论f (x )的单调性,并求f (x )的极大值. [解析] (1)f ′(x )=e x (ax +a +b )-2x -4. 由已知得f (0)=4,f ′(0)=4,故b =4,a +b =8. 从而a =4,b =4.(2)由(1)知,f (x )=4e x (x +1)-x 2-4x , f ′(x )=4e x (x +2)-2x -4=4(x +2)(e x -12).令f ′(x )=0得,x =-ln2或x =-2.从而当x ∈(-∞,-2)∪(-ln2,+∞)时,f ′(x )>0;当x ∈(-2,-ln2)时,f ′(x )<0. 故f (x )在(-∞,-2),(-ln2,+∞)上单调递增,在(-2,-ln2)上单调递减. 当x =-2时,函数f (x )取得极大值,极大值为f (-2)=4(1-e -2).16.(2014·三峡名校联盟联考)已知函数f (x )=ln x +x 2+ax . (1)当a =-3时,求函数y =f (x )的极值点;(2)当a =-4时,求方程f (x )+x 2=0在(1,+∞)上的根的个数. [解析] (1)f (x )=ln x +x 2-3x ,f ′(x )=1x +2x -3,令f ′(x )=0,则x =1或x =12,由f ′(x )>0得0<x <12,或x >1,∴f (x )在(0,12)和(1,+∞)上单调递增,在(12,1)上单调递减,∴f (x )的极大值点x =12,极小值点x =1.(2)当a =-4时,f (x )+x 2=0,即ln x +2x 2-4x =0, 设g (x )=ln x +2x 2-4x ,则g ′(x )=1x +4x -4=4x 2-4x +1x ≥0,则g (x )在(0,+∞)上单调递增,又g (1)=-2<0,g (2)=ln2>0, 所以g (x )在(1,+∞)上有唯一实数根.17.(2014·温州八校联考)已知函数f (x )=-x 3+ax 2+b (a 、b ∈R ). (1)求函数f (x )的单调递增区间;(2)若对任意a ∈[3,4],函数f (x )在R 上都有三个零点,求实数b 的取值范围. [解析] (1)∵f (x )=-x 3+ax 2+b , ∴f ′(x )=-3x 2+2ax =-3x (x -2a 3).当a =0时,f ′(x )≤0函数f (x )没有单调递增区间; 当a >0时,令f ′(x )>0,得0<x <2a3,函数f (x )的单调递增区间为(0,23a );当a <0时,令f ′(x )>0,得2a3<x <0, 函数f (x )的单调递增区间为(23a,0).(2)由(1)知,a ∈[3,4]时,x 、f ′(x )、f (x )的取值变化情况如下:∴f (x )极小值=f (0)=b ,f (x )极大值=f (2a 3)=4a 327+b ,∵对任意a ∈[3,4],f (x )在R 上都有三个零点, ∴⎩⎪⎨⎪⎧ f (0)<0,f (2a 3)>0,即⎩⎪⎨⎪⎧b <0,4a 327+b >0.得-4a 327<b <0.∵对任意a ∈[3,4],b >-4a 327恒成立,∴b >(-4a 327)max =-4×3327=-4.∴实数b 的取值范围是(-4,0).。
课时导数与函数的极值、最值检测题与详解答案
导数与函数的极值、最值测试题与详解答案A 级——保大分专练1.(2019·辽宁鞍山一中模拟)已知函数f (x )=x 3-3x -1,在区间[-3,2]上的最大值为M ,最小值为N ,则M -N =( )A .20B .18C .3D .0解析:选 A ∵f ′(x )=3x 2-3=3(x -1)(x +1),∴f (x )在(-∞,-1)和(1,+∞)上单调递增,在(-1,1)上单调递减,又∵f (-3)=-19,f (-1)=1,f (1)=-3,f (2)=1,∴M =1,N =-19,M -N =1-(-19)=20.2.(2018·梅州期末)函数y =f (x )的导函数的图象如图所示,则下列说法错误的是( )A .(-1,3)为函数y =f (x )的单调递增区间B .(3,5)为函数y =f (x )的单调递减区间C .函数y =f (x )在x =0处取得极大值D .函数y =f (x )在x =5处取得极小值解析:选C 由函数y =f (x )的导函数的图象可知,当x <-1或3<x <5时,f ′(x )<0,y =f (x )单调递减;当x >5或-1<x <3时,f ′(x )>0,y =f (x )单调递增.所以函数y =f (x )的单调递减区间为(-∞,-1),(3,5),单调递增区间为(-1,3),(5,+∞).函数y =f (x )在x =-1,5处取得极小值,在x =3处取得极大值,故选项C 错误.3.(2019·湖北襄阳四校联考)函数f (x )=12x 2+x ln x -3x 的极值点一定在区间( )A .(0,1)内B .(1,2)内C .(2,3)内D .(3,4)内解析:选B 函数的极值点即导函数的零点,f ′(x )=x +ln x +1-3=x +ln x -2,则f ′(1)=-1<0,f ′(2)=ln 2>0,由零点存在性定理得f ′(x )的零点在(1,2)内,故选B.4.已知函数f (x )=x 3+3x 2-9x +1,若f (x )在区间[k,2]上的最大值为28,则实数k 的取值范围为( )A .[-3,+∞)B .(-3,+∞)C .(-∞,-3)D .(-∞,-3]解析:选D 由题意知f ′(x )=3x 2+6x -9,令f ′(x )=0,解得x =1或x =-3,所以f ′(x ),f (x )随x 的变化情况如下表:3.5.(2019·皖南八校联考)已知函数f (x )=-13x 3+bx 2+cx +bc 在x =1处有极值-43,则b =( )A .-1B .1C .1或-1D .-1或3解析:选A f ′(x )=-x 2+2bx +c ,因为f (x )在x =1处有极值-43,所以⎩⎪⎨⎪⎧f =-1+2b +c =0,f=-13+b +c +bc =-43,Δ=4b 2+4c >0,解得⎩⎪⎨⎪⎧b =-1,c =3,故选A.6.设直线x =t 与函数h (x )=x 2,g (x )=ln x 的图象分别交于点M ,N ,则当|MN |最小时t 的值为( )A .1 B.12C.52D.22解析:选D 由已知条件可得|MN |=t 2-ln t , 设f (t )=t 2-ln t (t >0),则f ′(t )=2t -1t,令f ′(t )=0,得t =22, 当0<t <22时,f ′(t )<0;当t >22时,f ′(t )>0. ∴当t =22时,f (t )取得最小值,即|MN |取得最小值时t =22. 7.(2019·江西阶段性检测)已知函数y =ax -1x2在x =-1处取得极值,则a =________.解析:因为y ′=a +2x3,所以当x =-1时,a -2=0,所以a =2,经验证,可得函数y=2x -1x2在x =-1处取得极值,因此a =2.答案:28.f (x )=2x +1x 2+2的极小值为________.解析:f ′(x )=x 2+-2x x +x 2+2=-x +x -x 2+2.令f ′(x )<0,得x <-2或x >1; 令f ′(x )>0,得-2<x <1.∴f (x )在(-∞,-2),(1,+∞)上是减函数,在(-2,1)上是增函数, ∴f (x )极小值=f (-2)=-12.答案:-129.若商品的年利润y (万元)与年产量x (百万件)的函数关系式为y =-x 3+27x +123(x >0),则获得最大利润时的年产量为________百万件.解析:y ′=-3x 2+27=-3(x +3)(x -3), 当0<x <3时,y ′>0;当x >3时,y ′<0. 故当x =3时,该商品的年利润最大. 答案:310.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 )的极大值与极小值之差为________.解析:因为f ′(x )=3x 2+6ax +3b ,所以⎩⎪⎨⎪⎧f =3×22+6a ×2+3b =0,f=3×12+6a +3b =-3⇒⎩⎪⎨⎪⎧a =-1,b =0.所以y ′=3x 2-6x ,令3x 2-6x =0,得x =0或x =2. 当x <0或x >2时,y ′>0;当0<x <2时,y ′<0.故当x =0时,f (x )取得极大值,当x =2时,f (x )取得极小值, 所以f (x )极大值-f (x )极小值=f (0)-f (2)=4. 答案:411.设函数f (x )=a ln xx+b (a ,b ∈R),已知曲线y =f (x )在点(1,0)处的切线方程为y =x -1.(1)求实数a ,b 的值;(2)求f (x )的最大值.解:(1)因为f (x )的定义域为(0,+∞),f ′(x )=a-ln xx 2.所以f ′(1)=a ,又因为切线斜率为1,所以a =1. 由曲线y =f (x )过点(1,0),得f (1)=b =0. 故a =1,b =0.(2)由(1)知f (x )=ln x x ,f ′(x )=1-ln xx2. 令f ′(x )=0,得x =e.当0<x <e 时,有f ′(x )>0,得f (x )在(0,e)上是增函数; 当x >e 时,有f ′(x )<0,得f (x )在(e ,+∞)上是减函数. 故f (x )在x =e 处取得最大值f (e)=1e .12.已知函数f (x )=ln x -ax (a ∈R). (1)当a =12时,求f (x )的极值;(2)讨论函数f (x )在定义域内极值点的个数.解:(1)当a =12时,f (x )=ln x -12x ,函数f (x )的定义域为(0,+∞),f ′(x )=1x -12=2-x2x. 令f ′(x )=0,得x =2,于是当x 变化时,f ′(x ),f (x )的变化情况如下表:故f (x )(2)由(1)知,函数f (x )的定义域为(0,+∞), f ′(x )=1x -a =1-axx(x >0).当a ≤0时,f ′(x )>0在(0,+∞)上恒成立,即函数f (x )在(0,+∞)上单调递增,此时函数f (x )在定义域上无极值点; 当a >0时,令f ′(x )=0,得x =1a.当x ∈⎝⎛⎭⎪⎫0,1a 时,f ′(x )>0,当x ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫1a,+∞时,f ′(x )<0,故函数f (x )在x =1a处有极大值.综上所述,当a ≤0时,函数f (x )无极值点; 当a >0时,函数f (x )有一个极大值点.B 级——创高分自选1.已知函数f (x )=x 3-3ax +b 的单调递减区间为(-1,1),其极小值为2,则f (x )的极大值是________.解析:因为f (x )的单调递减区间为(-1,1),所以a >0. 由f ′(x )=3x 2-3a =3(x -a )(x +a ),可得a =1, 由f (x )=x 3-3x +b 在x =1处取得极小值2, 可得1-3+b =2,故b =4.所以f (x )=x 3-3x +4的极大值为f (-1)=(-1)3-3×(-1)+4=6. 答案:62.(2019·“超级全能生”高考全国卷26省联考)已知函数f (x )=t 3x 3-32x 2+2x +t 在区间(0,+∞)上既有极大值又有极小值,则t 的取值范围是________.解析:f ′(x )=tx 2-3x +2,由题意可得f ′(x )=0在(0,+∞)上有两个不等实根,即tx 2-3x +2=0在(0,+∞)有两个不等实根,所以⎩⎪⎨⎪⎧t ≠0,3t>0,2t >0,Δ=9-8t >0,解得0<t <98.答案:⎝ ⎛⎭⎪⎫0,98 3.已知函数f (x )=a ln x +1x(a >0).(1)求函数f (x )的单调区间和极值;(2)是否存在实数a ,使得函数f (x )在[1,e]上的最小值为0?若存在,求出a 的值;若不存在,请说明理由.解:由题意,知函数的定义域为(0,+∞),f ′(x )=a x -1x 2=ax -1x2(a >0).(1)由f ′(x )>0,解得x >1a,所以函数f (x )的单调递增区间是⎝ ⎛⎭⎪⎫1a,+∞;由f ′(x )<0,解得0<x <1a,所以函数f (x )的单调递减区间是⎝⎛⎭⎪⎫0,1a .所以当x =1a时,函数f (x )有极小值f ⎝ ⎛⎭⎪⎫1a =a ln 1a+a =a -a ln a ,无极大值.(2)不存在实数a 满足条件.由(1)可知,当x ∈⎝⎛⎭⎪⎫0,1a 时,函数f (x )单调递减;当x ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫1a,+∞时,函数f (x )单调递增.①若0<1a≤1,即a ≥1时,函数f (x )在[1,e]上为增函数,故函数f (x )的最小值为f (1)=a ln 1+1=1,显然1≠0,故不满足条件a ≥1. ②若1<1a <e ,即1e <a <1时,函数f (x )在⎣⎢⎡⎭⎪⎫1,1a 上为减函数,在⎝ ⎛⎦⎥⎤1a ,e 上为增函数, 故函数f (x )的最小值为f (x )的极小值f ⎝ ⎛⎭⎪⎫1a=a ln 1a+a =a -a ln a =a (1-ln a )=0,即ln a =1,解得a =e ,故不满足条件1e<a <1.③若1a ≥e,即0<a ≤1e 时,函数f (x )在[1,e]上为减函数,故函数f (x )的最小值为f (e)=a ln e +1e =a +1e=0,即a =-1e ,故不满足条件0<a ≤1e.综上所述,不存在这样的实数a ,使得函数f (x )在[1,e]上的最小值为0.。
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}。
第03讲-导数与函数的极值、最值-(精讲+精练)(学生版)
导数与函数的极值、最值1、函数的极值一般地,对于函数()y f x =,(1)若在点x a =处有()0f a '=,且在点x a =附近的左侧有()0f 'x <,右侧有()0f 'x >,则称x a =为()f x 的极小值点,()f a 叫做函数()f x 的极小值.(2)若在点x b =处有()=0f 'b ,且在点x b =附近的左侧有()0f 'x >,右侧有()0f 'x <,则称x b =为()f x 的极大值点,()f b 叫做函数()f x 的极大值.(3)极小值点与极大值点通称极值点,极小值与极大值通称极值. 注:极大(小)值点,不是一个点,是一个数.2、函数的最大(小)值一般地,如果在区间[,]a b 上函数()y f x =的图象是一条连续不断的曲线,那么它必有最大值与最小值.设函数()f x 在[,]a b 上连续,在(,)a b 内可导,求()f x 在[,]a b 上的最大值与最小值的步骤为:(1)求()f x 在(,)a b 内的极值;(2)将函数()f x 的各极值与端点处的函数值()f a ,()f b 比较,其中最大的一个是最大值,最小的一个是最小值.3、函数的最值与极值的关系(1)极值是对某一点附近(即局部)而言,最值是对函数的定义区间[,]a b 的整体而言;(2)在函数的定义区间[,]a b 内,极大(小)值可能有多个(或者没有),但最大(小)值只有一个(或者没有);(3)函数()f x 的极值点不能是区间的端点,而最值点可以是区间的端点; (4)对于可导函数,函数的最大(小)值必在极大(小)值点或区间端点处取得.一、判断题1.(2021·全国·高二课前预习)函数()f x 在区间[],a b 上连续,则()f x 在区间[],a b 上一定有最值,但不一定有极值. ( )2.(2021·全国·高二课前预习)函数的最大值不一定是函数的极大值.( ) 3.(2021·全国·高二课前预习)函数的极大值一定大于极小值. ( )4.(2021·全国·高二课前预习)有极值的函数一定有最值,有最值的函数不一定有极值. ( ) 二、单选题1.(2022·广东·高州市长坡中学高二阶段练习)函数3()31f x x x =-+在闭区间[3,0]-上的最大值、最小值分别是 ( ) A .1,1- B .1,17- C .3,17-D .9,192.(2022·黑龙江·牡丹江市第三高级中学高二期末)函数y =ln xx的最大值为( ) A .e -1B .eC .e 2D .103.(2022·河北邢台·高二阶段练习)已知函数()f x 的导函数的图象如图所示,则()f x 极值点的个数为( )A .4B .5C .6D .74.(2022·天津市滨海新区塘沽第一中学高二阶段练习)若函数()329f x x ax x =+--在1x =-处取得极值,则=a ( ) A .1B .2C .3D .4高频考点一:函数图象与极值(点)的关系1.(2022·黑龙江·牡丹江市第三高级中学高二开学考试)已知函数()f x 的导函数()f x '的图像如图所示,则下列结论正确的是( )A .当1x =时,函数()f x 取得极小值B .函数()f x 在区间()11-,上是单调递增的C .当3x =时,函数()f x 取得极大值D .函数()f x 在区间()5,6上是单调递增的2.(2022·全国·高三专题练习)设函数()f x 的导函数为()f x ',函数()y xf x '=的图像如图所示,则( )A .()f x 的极大值为f,极小值为(fB .()f x 的极大值为(f ,极小值为fC .()f x 的极大值为()3f -,极小值为()3fD .()f x 的极大值为()3f ,极小值为()3f -3.(2022·宁夏·银川二中高二期末(文))已知函数()f x 的导函数()f x '的图象如图所示,则下列结论正确的是( ).A .函数()y f x =在(),1-∞-上是增函数B .()()13f f -<C .()()35f f ''<D .3x =是函数()y f x =的极小值点4.(2022·全国·高二)如图是函数()32f x x bx cx d =+++的大致图象,则2212x x +=( )A .23B .43C .83D .123高频考点二:求已知函数的极值(点)1.(2022·山东师范大学附中高二阶段练习)函数()32392f x x x x =-++-,()2,2x ∈-有( )A .极大值25,极小值7-B .极大值25,极小值9-C .极大值25,无极小值D .极小值7-,无极大值2.(2022·江苏·海门中学高二期末)已知函数232()xf x x a-=+在4x =处取得极值,则()f x 的极大值为( )A .15B .1C .14-D .4-3.(2022·全国·高二)已知函数()23x f x e x =-+,则()f x 在定义域上( ) A .有极小值52ln 2- B .有极大值2ln 2C .有最大值D .无最小值4.(2022·全国·高二)函数()()233e x f x x x =-+的极大值与极小值之和为( )A .eB .3C .3e -D .3e +5.(2022·全国·高二课时练习)若1x =是函数()ln f x x m x =+的极值点,则函数()f x ( ) A .有极小值1B .有极大值1C .有极小值-1D .有极大值-1高频考点三:根据函数的极值(点)求参数1.(2022·河南新乡·二模(文))已知0a >,函数()2313f x a x x =-的极小值为43-,则=a ( )AB .1C D 2.(2022·全国·高三专题练习)已知()()()2ln 40,0f x x ax b x a b =++->>在1x =处取得极值,则21a b+的最小值为___________.3.(2022·全国·高三专题练习)若函数()3223ax ax f x x =++-不存在极值点,则a 的取值范围是______.4.(2022·江西南昌·高二期末(文))已知函数()2ln f x ax b x =+在1x =处有极值2,则a b -=______.5.(2022·全国·高二课时练习)函数()()322,,R f x x ax bx a a b =+++∈在x =1处有极值为10,则b 的值为 __.6.(2022·四川省绵阳南山中学高二阶段练习(文))若函数()23ln 2a f x x x x =-在区间(0,)+∞上有两个极值点,则实数a 的取值范围是______.7.(2022·宁夏·平罗中学高二期末(文))若函数3()4,2f x ax bx x =-+=当时,函数()f x 有极值43.(1)求函数()f x 的解析式; (2)求函数()f x 的单调区间.高频考点四:求函数的最值(不含参)1.(2022·四川·攀枝花七中高二阶段练习(理))已知2x =是2()2ln 3f x x ax x =+-的极值点,则()f x 在1,33⎡⎤⎢⎥⎣⎦上的最大值是( )A .92ln 32-B .52-C .172ln 38--D .2ln 24-2.(多选)(2022·山东省东明县第一中学高二阶段练习)函数3223125y x x x =--+在[]2,1-上的最值情况为( ) A .最大值为12 B .最大值为5 C .最小值为8-D .最小值为15-3.(2022·福建·启悟中学高二阶段练习)已知函数32()393f x x x x =--- (1)求()f x 在1x =处的切线方程; (2)求()f x 在[2,2]-上的最值.4.(2022·广东·深圳市南山区华侨城中学高二阶段练习)已知关于x 的函数()3213f x x bx cx bc =-+++,且函数f (x )在1x =处有极值-43.(1)求实数b ,c 的值;(2)求函数f (x )在[-1,2]上的最大值和最小值.5.(2022·广东·高州市长坡中学高二阶段练习)已知函数()ln f x ax x =-.(a 为常数) (1)当1a =时,求函数()f x 的最值;6.(2022·辽宁·朝阳市第二高级中学高二阶段练习)已知()2e xx af x -=.(1)若()f x 在3x =处取得极值,求()f x 的最小值;7.(2022·江苏·常熟中学高二阶段练习)已知函数2()ln (2)(R)f x a x x a x a =+-+∈.(1)若1a =,求()f x 在区间[]1,e 上的最大值;高频考点五:求函数的最值(含参)1.(2022·广西·高二期末(文))已知函数()3222f x x ax =-+.(1)若0a >,讨论函数()f x 的单调性;(2)当0<<3a 时,求()f x 在区间[]0,1上的最小值和最大值.2.(2022·北京市朝阳区人大附中朝阳分校模拟预测)设函数()()()ln 10f x a x x a =+-≠. (1)求曲线()y f x =在()()0,0f 处的切线方程;(2)若函数()f x 有最大值并记为()M a ,求()M a 的最小值;3.(2022·河南·模拟预测(理))已知函数()()()ln 0f x x a x a =->. (1)当1a =时,判断函数()f x 的单调性;(2)证明函数()f x 存在最小值()g a ,并求出函数()g a 的最大值.4.(2022·山东·菏泽一中高二阶段练习)已知函数()32231f x x ax =++,a R ∈.(1)求函数()f x 的单调区间;(2)求()f x 在区间[]0,2上的最小值.5.(2022·河南·模拟预测(文))已知函数()3()3f x x ax a a =-+∈R .(1)若()f x 仅有一个零点,求a 的取值范围;(2)若函数()f x 在区间[]0,3上的最大值与最小值之差为()g a ,求()g a 的最小值.高频考点六:根据函数的最值求参数1.(2022·河南·模拟预测(文))已知函数33,()2,x x x a f x x x a ⎧-≤=⎨->⎩无最大值,则实数a 的取值范围是( ) A .()1,+∞B .()1,-+∞C .()–,0∞D .(),1-∞-2.(2022·陕西安康·高二期末(文))已知0a >,函数()ln f x ax x =-的最小值为()1ln21a -+,则=a ( ) A .1或2B .2C .1或3D .2或33.(2022·河南开封·高二阶段练习(理))已知函数()()2e 32xf x x a x =+++在区间()1,0-上有最小值,则实数a 的取值范围是______.4.(2022·河北·武安市第三中学高二阶段练习)已知函数()()R e xx af x a -=∈. (1)若2a =-,求()f x 的极值; (2)若()f x 在[]1,2上的最大值为21e,求实数a 的值.5.(2022·福建·福鼎市第一中学高二阶段练习)已知函数()ln .af x x x=+(1)讨论()f x 在定义域内的单调性;(2)若0a >,且()f x 在[]1,e 上的最小值为32,求实数a 的值.6.(2022·河南·洛宁县第一高级中学高二阶段练习(文))已知函数()ln 3f x a x x =+-. (1)若()f x 在()1,+∞上不单调,求a 的取值范围; (2)若()f x 的最小值为2-,求a 的值.7.(2022·全国·高二单元测试)已知函数1()ln (R)ah x x a x a x+=-+∈. (1)求函数()h x 的单调区间;(2)函数()h x 在区间[1,e]上的最小值小于零,求a 的取值范围.高频考点七:函数的单调性、极值、最值的综合应用1.(2022·全国·高二)已知函数3211()2132f x x x x =+-+,若函数()f x 在(2,23)a a +上存在最小值,则a 的取值范围是( ) A .11,2⎛⎫- ⎪⎝⎭B .11,2⎡⎤-⎢⎥⎣⎦C .(1,3)-D .(,2)-∞-2.(2022·内蒙古·海拉尔第二中学高三阶段练习(文))函数()22ln ,(,)x a b x b R x a f =++∈有极小值,且极小值为0,则2a b -的最小值为( ) A .eB .2eC .21e D .21e -3.(2022·全国·高三专题练习)已知函数32()422f x x ax bx =--+在1x =处取得极小值3-,且321()13g x x x =-+在区间(,4)c c +上存在最小值,则a b c ++的取值范围是( )A .(4,8)B .[4,8)C .(5,8)D .[5,8)4.(2022·全国·高三专题练习(理))若函数321()13f x x x =+-在区间(,3)m m +上存在最小值,则实数m 的取值范围是( ) A .[5,0)-B .(5,0)-C .[3,0)-D .(3,0)-5.(2022·河南焦作·二模(文))已知函数()(2)e x f x x =-. (1)求()f x 的极值;(2)若函数()()(ln )g x f x k x x =--在区间1,12⎛⎫⎪⎝⎭上没有极值,求实数k 的取值范围.6.(2022·重庆市育才中学模拟预测)已知函数()21()e xf x x ax a -=+-,其中a R ∈.(1)讨论函数()f x 的单调性;(2)证明:0a ≥是函数()f x 存在最小值的充分而不必要条件.7.(2022·全国·高二课时练习)已知函数()33f x x ax =-,(1)讨论函数()f x 的极值情况; (2)求函数()f x 在区间[]0,2上的最大值.1.(2021·全国·高考真题(理))设0a ≠,若x a =为函数()()()2f x a x a x b =--的极大值点,则( ) A .a b <B .a b >C .2ab a <D .2ab a >2.(2021·北京·高考真题)已知函数()232xf x x a-=+. (1)若0a =,求曲线()y f x =在点()()1,1f 处的切线方程;(2)若()f x 在1x =-处取得极值,求()f x 的单调区间,以及其最大值与最小值.3.(2021·全国·高考真题(文))设函数22()3ln 1f x a x ax x =+-+,其中0a >. (1)讨论()f x 的单调性;(2)若()y f x =的图象与x 轴没有公共点,求a 的取值范围.4.(2020·北京·高考真题)已知函数2()12f x x =-. (Ⅰ)求曲线()y f x =的斜率等于2-的切线方程;(Ⅱ)设曲线()y f x =在点(,())t f t 处的切线与坐标轴围成的三角形的面积为()S t ,求()S t 的最小值.5.(2020·全国·高考真题(文))已知函数f (x )=2ln x +1. (1)若f (x )≤2x +c ,求c 的取值范围; (2)设a >0时,讨论函数g (x )=()()f x f a x a--的单调性.一、单选题1.(2022·甘肃省民乐县第一中学高二阶段练习(理))已知函数2()()f x x x m =-在1x =-处有极小值,则实数m 的值为( ) A .3B .-1或-3C .-1D .-32.(2022·天津市滨海新区塘沽第一中学高二阶段练习)函数()f x 的定义域为开区间(),a b ,导函数fx 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.(2022·河北·武安市第三中学高二阶段练习)函数()232ln 5f x x x =-+的极值点为( )A B .6ln3+ C .1 D .84.(2022·河南·栾川县第一高级中学高二阶段练习(理))已知函数321()13f x x tx x =+++在R 上不存在极值点,则实数t 的取值范围是( ) A .,1(),)1(-∞-⋃+∞ B .(1,1)-C .(,1][1,)∞∞--⋃+D .[1,1]-5.(2022·福建省漳州第一中学高二阶段练习)函数()ln f x x x =-在区间(0,e](其中e 为自然对数的底数)上的最大值为( ) A .1e -B .-1C .-eD .06.(2022·福建·福鼎市第一中学高二阶段练习)函数()33f x x x =-在区间(2,)m -上有最大值,则m 的取值范围是( )A .(-B .(]1,3-C .(-D .(]1,2-7.(2022·陕西商洛·一模(理))若对任意的()1,x ∈+∞,恒有ln ln 11e e e e axxax x+≥+,则a 的取值范围为( ) A .(—∞,e] B .11(,][,)e e ∞∞--⋃+C .(—∞,1e]D .[1e,+∞)8.(2022·新疆乌鲁木齐·二模(理))直线y a =分别与函数1()(0)x f x x x-=>,2()x g x e =交于A ,B 两点,则AB 的最小值为( ) A .22ln 2+ B .2C .2ln 2D .22ln 2-二、填空题9.(2022·山东师范大学附中高二阶段练习)若函数()3269x x x f x a =-++在[]22-,上的最大值为3,则=a ___________.10.(2022·山东·济南市历城第二中学模拟预测)若函数f (x )=x 3-3x -a 在区间[0,3]上的最大值、最小值分别为m ,n ,则m -n =________.11.(2022·全国·高三专题练习)已知直线y kx =与曲线()ln y x b =+相切,当b 取得最大值时,k 的值为_______________________.12.(2022·重庆市二0三中学校高二阶段练习)已知函数()322161f x x m x mx m =+-+-在x =2处取得极小值,则m =______.三、解答题13.(2022·北京工业大学附属中学高二阶段练习)设函数2()(2)ln ()f x x a x a x a R =+--∈. (1)若1a =,求()f x 的极值; (2)讨论函数()f x 的单调性.14.(2022·陕西·西安市庆安高级中学高二阶段练习(理))已知函数()323,R f x x ax x a =-+∈.(1)若x =3是f (x )的极值点,求f (x )的极值;(2)若函数f (x )是R 上的单调递增函数,求实数a 的取值范围.15.(2022·内蒙古呼和浩特·一模(文))已知函数3211()(1)32f x x a x ax =-++.(1)讨论函数()f x 的单调性;(2)当(1,3]a ∈时,若()f x 在区间[0,1]a +上的最大值为M ,最小值为m ,求证:23M m ->.16.(2022·江西·模拟预测(文))已知函数()222(0)e xmx x f x m +-=>.(1)判断()f x 的单调性;(2)若对[]12,1,2x x ∀∈,不等式()()1224ef x f x -≤恒成立,求实数m 的取值范围.。
完整版)导数与极值、最值练习题
完整版)导数与极值、最值练习题三、知识新授一)函数极值的概念函数极值指的是函数在某个点上的最大值或最小值,包括极大值和极小值。
二)函数极值的求法:1)确定函数的定义域,并求出函数的导数f'(x);2)解方程f'(x)=0,得到方程的根x(可能不止一个);3)如果在x附近的左侧f'(x)>0,右侧f'(x)<0,则f(x)是极大值;反之,则f(x)是极小值。
题型一图像问题1、函数f(x)的导函数图像如下图所示,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)内的图像如图所示,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f(x)=x+bx+c的图像的顶点在第四象限,则函数f'(x)的图像可能为()图略)4、设f'(x)是函数f(x)的导函数,y=f'(x)的图像如下图所示,则y=f(x)的图像可能是()图略)A。
B。
C。
D。
5、已知函数f(x)的导函数f'(x)的图像如右图所示,那么函数f(x)的图像最有可能的是()图略)6、f'(x)是f(x)的导函数,f'(x)的图像如图所示,则f(x)的图像只可能是()图略)A。
B。
C。
D。
7、如果函数y=f(x)的图像如图,那么导函数y=f'(x)的图像可能是()图略)ABCD8、如图所示是函数y=f(x)的导函数y=f'(x)图像,则下列哪一个判断可能是正确的()图略)A.在区间(-2,0)内y=f(x)为增函数B.在区间(0,3)内y=f(x)为减函数C.在区间(4,+∞)内y=f(x)为增函数D.当x=2时y=f(x)有极小值9、如果函数y=f(x)的导函数的图像如图所示,给出下列判断:①函数y=f(x)在区间(-3,-1/2)内单调递增;②函数y=f(x)在区间(-1/2,2)内单调递减。
《导数与极值》基础练习题
《导数与极值》基础练习题一、单选题 1.已知3()x xf x e=,则()f x ( ) A .在(,)-∞+∞上单调递增 B .在(,1)-∞上单调递减 C .有极大值3e ,无极小值 D .有极小值3e,无极大值 2.已知函数()f x 的导函数()'f x 的图像如下,若()f x 在0x x =处有极值,则0x 的值为( )A .3-B .0C .3D .73.已知函数()y f x =的导函数()y f x '=的图象如图所示,则函数()y f x =在区间(),a b 内的极小值点的个数为( ) A .1 B .2 C .3 D .4 4.若函数1()sin sin 33f x a x x =+在3x π=处有最大(小)值,则a 等于( ) A .2B .1C .233D .05.如图是函数()y f x =的导函数()y f x ='的图象,则函数()y f x =的极小值点的个数为( )A .0B .1C .2D .36.关于x 的函数32()33f x x x x a =++-的极值点的个数有( )A .2个B .1个C .0个D .由a 确定7.函数3()1f x ax x =++有极值的充要条件是 ( )A .0a >B .0a ≥C .0a <D .0a ≤8.已知函数()ln f x x ax =-在2x =处取得极值,则a =( )A .1B .2C .12D .-29.已知a 为函数3()27f x x x =-的极小值点,则a =( )A .3B .-2C .4D .210.函数()()x f x x x e 2=-3+1的极大值为()A .2e -B .15e -C .3254e -D .2e -11.函数()sin xf x ae x =-在0x =处有极值,则a 的值为( )A .1-B .0C .1D .e12.函数()ln f x kx x =-的极值点为2x =,则k 的值为( )A .2B .1C .12D .12-13.已知1x =是2()(3)23xf x x a x a e ⎡⎤=-+++⎣⎦的极小值点,则实数a 的取值范围是( )A .(1,)+∞B .(1,)-+∞C .(,1)-∞-D .(,1)-∞14.函数()[]2cos 0,f x x x π=+在上的极小值点为( )A .0B .6πC .56π D .π15.设()21cos 2=+f x x x ,则函数()f x ( ) A .有且仅有一个极小值 B .有且仅有一个极大值 C .有无数个极值 D .没有极值 16.已知函数()31f x ax bx =++的图象在点()1,1a b ++处的切线斜率为6,且函数()f x 在2x =处取得极值,则a b +=( ) A .263-B .7C .223D .26317.若1x =是函数3221()(1)(33)3f x x a x a a x =++-+-的极值点,则a 的值为( ) A .-3B .2C .-2或3D .–3或218.已知是函数2x =就函数3()32f x x ax =-+的极小值点,那么函数()f x 的极大值为( )A .-2B .6C .17D .18二、多选题19.函数()f x 的定义域为R ,它的导函数()y f x '=的部分图象如图所示,则下面结论正确的是( )A .在()1,2上函数()f x 为增函数B .在()3,5上函数()f x 为增函数C .在()1,3上函数()f x 有极大值D .3x =是函数()f x 在区间[]1,5上的极小值点20.已知函数39,0(),0x x x f x xe x ⎧-≥=⎨<⎩,若()f x 的零点为α,极值点为β,则( )A .=0αB .+=1αβC .()f x 的极小值为1e --D .()f x 有最大值 三、填空题21.函数2sin y x x =-在()0,π上的极值点为______. 22.函数()ln f x x x =的极值点是x =__________.23.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___________个.24.已知函数()ln f x x x =,则()y f x =的极小值为______. 25.若函数32()4f x x ax =-+-在2x =处取得极值,则a =________. 26.若x =2是f (x )=ax 3-3x 的一个极值点,则a =________. 27.函数()ln f x x x =-的极大值是______.28.已知a 为函数()212f x x x =-的极小值点,则a =______ .29.已知函数()2()e xf x x ax =+的一个极值点为1,则曲线()y f x =在点(0,(0))f 处的切线方程为______.30.函数f (x )=x 3+ax 2+(a +6)x +1有极值,则a 的取值范围是_____.31.设函数()2xf x e x ax =+-,若0x =是()f x 的极值点,则曲线()y f x =在点()()1,1f 处的切线的斜率为_______.32.已知函数()xf x e ax =+在1x =处取得极小值,则实数a =__________.33.设x =-2与x =4是函数f(x)=x 3+ax 2+bx 的两个极值点,则常数a -b 的值为________. 34.已知函数f (x )=x 3+3mx 2+nx +m 2在x =-1时有极值0,则m +n =________. 35.若函数f (x )=a sin x +cos x 在x 3π=处有极值,则实数a 等于________.四、双空题 36.若函数2'1()(2)ln 2f x x f x ⋅=+,则()f x 的极大值点为_______,极大值为_________.五、解答题37.函数()ln 1f x x x ax =-+在点(1,(1))A f 处的切线斜率为2-.(1)求实数a 的值;(2)求()f x 的单调区间和极值.38.已知函数()()3223168f x x a x ax =-+++,其中a R ∈,已知()f x 在3x =处取得极值.(1)求()f x 的解析式;(2)求()f x 在点()()1,1A f 处切线的方程.39.已知函数3()31f x x x =-+.(1)求()f x 的单调区间; (2)求函数的极值;(要列表).40.已知函数()ln(1)f x x =+与函数2()g x x ax b =++在0x =处有公共的切线.(1)求实数a ,b 的值;(2)记()()()F x f x g x =-,求()F x 的极值.《导数与极值》参考答案1.C 【解析】由题意3(1)()xx f x e-'=,当1x <时,()0f x '>,()f x 递增,1x >时,()0f x '<,()f x 递减,(1)f 是函数的极大值,也是最大值3(1)f e=,函数无极小值.故选:C .2.B 【解析】由()'f x 知,0x =时,(0)0f '=,30x -<<时,()0f x '>,03x <<时,()0f x '<,0是极值点.虽然有(7)0f '=,但在7的两侧,()0f x '<,7不是极值点.故选:B .3.A 【解析】由图象,设()'f x 与x 轴的两个交点横坐标分别为c 、d 其中c d <,知在(,)c -∞,(),d +∞上()0f x '≥,所以此时函数()f x 在(,)c -∞,(,)d +∞上单调递增,在(,)c d 上,()0f x '<,此时()f x 在(,)c d 上单调递减,所以x c =时,函数取得极大值,x d=时,函数取得极小值.则函数()y f x =的极小值点的个数为1.故选: A4.A 【解析】∵()f x 在3x π=处有最大(小)值,∴3x π=是函数()f x 的极值点.又∵()cos cos3()f x a x x x R =+∈',∴cos cos 033f a πππ'⎛⎫=+=⎪⎝⎭,解得2a =.故选:A 5.B 【解析】由图象,设()f x '与x 轴的两个交点横坐标分别为a 、b 其中a b <,知在(,)a -∞,(,)b +∞上()0f x '>,所以此时函数()f x 在(,)a -∞,(,)b +∞上单调递增,在(,)a b 上,()0f x '<,此时()f x 在(,)a b 上单调递减,所以x a =时,函数取得极大值,x b=时,函数取得极小值.则函数()y f x =的极小值点的个数为1.故选: B6.C 【解析】因为,32()33f x x x x a =++-,所以,令2'()3630f x x x =++=,得,2(1)0x +=,在x=-1附近,导函数值不变号,所以,关于x 的函数32()33f x x x x a =++-的极值点的个数为0,选C .7.C 【解析】因为2()31f x ax '=+,所以221()31030f x ax a x =+=⇒=-<',即0a <,故选C . 8.C 【解析】()'1f x a x =-,依题意()'20f =,即110,22a a -==.此时()()'112022x f x x x x-=-=>,所以()f x 在区间()0,2上递增,在区间()2,+∞上递减,所以()f x 在2x =处取得极大值,符合题意.所以12a =.故选:C 9.A 【解析】3'22()27()3273(9)03f x x x f x x x x =-⇒=-=-=⇒=±.当3x >时,'()0f x >,因此函数单调递增,当33x -<<时,'()0f x <,因此函数单调递减,当3x <-时,'()0f x >,因此函数单调递增,所以3x =是函数的极小值点,故3a =.故选:A 10.B 【解析】依题意()()'22x fx x x e =--()()21x x x e =-+,故函数在()(),1,2,-∞-+∞上递增,在()1,2-上递减,所以函数在1x =-处取得极大值为()115f e --=.故选B. 11.C 【解析】由题意得:()cos xf x ae x '=-.()f x 在0x =处有极值,()0cos010f a a '∴=-=-=,解得:1a =经检验满足题意,本题正确选项:C12.C 【解析】因为()ln f x kx x =-,所以()´1fx k x=-;又()ln f x kx x =-的极值点为2x =,所以()´20f=,即12k =.故选C 13.D 【解析】依题意()()()1xf x x a x e '=--,零点为121,x x a ==,要1x =是函数的极小值点,则必须1a <,此时函数在(),1a 上递减,在()1,+∞上递增,在1x =处取得极小值.故本题选D. 14.C 【解析】y′=1﹣2sinx =0,得x π6=或x 5π6=,故y =x+2cosx 在区间[0,π6]上是增函数,在区间[π6,5π6]上是减函数,在[5π6,π]是增函数.∴x 5π6=是函数的极小值点,故选:C . 15.A 【解析】()sin f x x x '=-,()1cos 0f x x ''=-≥,∴()f x '单调递增且()00f '=,∴当0x <时,()0f x '<,函数()f x 单调递减,当0x >时,()0f x '>,函数()f x 单调递增,故()f x 有唯一的极小值点.故选:A. 16.C 【解析】由题可知:()'23fx ax b =+,则36,120,a b a b +=⎧⎨+=⎩解得23a =-,8b =.经检验,当23a =-,8b =时,()f x 在2x =处取得极大值,所以223a b +=.故选:C 17.D 【解析】由题意,知:22()2(1)(33)f x x a x a a '=++-+-且()01f '=,∴260+-=a a ,解得:3a =-或2a =.当3a =-时,2()43(1)(3)f x x x x x '=-+=--,即在1x =的左侧(0)30f '=>,右侧(2)10f '=-<,所以1x =是极值点,而非拐点;当2a =时,2()67(1)(7)f x x x x x '=+-=-+,即在1x =的左侧(0)70f '=-<,右侧(2)90f '=>,所以1x =是极值点,而非拐点;故选:D18.D 【解析】函数3()32f x x ax =-+的导数()233f x x a '=-, 由题意得,()20f '=,即1230a -=,4a =. ()3122f x x x =-+,()()()2312322f x x x x '=-=-+,令()0f x '>,得2x >或2x <-;()0f x <′,得22x -<<, 所以当时2x =-取极大值,即()()8242218f x f -=-=++=极大值. 故选:D .19.AC 【解析】由图象可知()f x 在区间()1,2和()4,5上()'0fx >,()f x 递增;在区间()2,4上()'0f x <,()f x 递减.所以A 选项正确,B 选项错误.在区间()1,3上,()f x 有极大值为()2f ,C 选项正确.在区间[]1,5上,4x =是()f x 的极小值点,D 选项错误.故选:AC20.BC 【解析】当0x <时,()0x f x xe =<,此时函数无零点,当0x ≥时,()39x f x =-,函数的零点为2,所以2α=,当0x <时,()(1)x x xf x e xe e x ='=++,由()0f x '<得1x <-,由()0f x '>,得10x -<<,所以函数在1x =-处取得极小值,极小值点为1-,极小值为1(1)f e --=-,当0x ≥时,()39x f x =-为递增函数,此时()f x 无极值,也无最大值,所以1β=-,所以2(1)1αβ+=+-=,故选:BC21.3π【解析】∵'12cos y x =-,∴当03x π<<时,'0y <;当3x ππ<<时,'0y >.故极值点为3π. 22.1e 【解析】令()'ln 10f x x =+=,解得1e x =.则函数()ln f x x x =的极值点是1ex =, 23.1【解析】从导函数的图象上可得导数的零点有4个,其中满足零点左侧附近导数小于零且右侧附近导数大于零的零点有1个,24.1e-【解析】因为()ln f x x x =,所以()ln 1f x x '=+,由()0f x '>得1x e>;由()0f x '<得10x e <<;所以函数()ln f x x x =在10,e ⎛⎫ ⎪⎝⎭上单调递减,在1,e ⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭上单调递增,所以()y f x =的极小值为1111ln f e e e e⎛⎫==- ⎪⎝⎭.25.3【解析】由题意,得2()32f x x ax '=-+,因为2x =是函数()f x 的极值点,可得()20f '=,所以34220a -⨯+⨯=,解得3a =.26.14【解析】因为3()3f x ax x =-,所以2()33f x ax '=-,因为x =2是f (x )=ax 3-3x 的一个极值点,所以(2)1230f a '=-=,故14a =,经验证当14a =时,2x =是()f x 的一个极值点.所以14a =.27.-1【解析】()f x 的定义域为(0,)+∞,∵()ln f x x x =-,∴()1'1f x x=-,令()'0f x =,解得1x =,当01x <<时,()'0f x >;当1x >时,()'0f x <,()f x ∴递增区间是(0,1),递减区间是(1,)+∞,故()f x 在1x =处取得极大值,极大值为()1ln111f =-=-.28.6【解析】由()212f x x x =-有()()221226f x x x '=-=-.令()0f x '>,得6x >,则()f x 在()6+,∞上单调递增.令()0f x '<,得6x <,则()f x 在()6,-∞上单调递减.所以()f x 在6x =处取得极小值,所以6a =29.320x y +=【解析】2()(2)e x x x a a f x ⎡⎤=+++⎣⎦',由()01f '=,有32a =-,又切点为(0,0),3(0)2f '=-,则切线方程为32y x =-,320x y +=.30.{a |a <﹣3或a >6}【解析】函数32()(6)1f x x ax a x ++++=有极值,则2()3260f x x ax a '=+++=有两个不相等的实数解,22412(6)4(318)0a a a a ∆=-+=-->,3a ∴<-或6a >.31.1e +【解析】由已知()2xf x e x a '=+-,所以()010f a '=-=,得1a =,所以()1211f e e '=+-=+,32.e -【解析】因为()xf x e ax =+,所以()´x fx e a =+,又函数()xf x eax =+在1x =处取得极小值,所以()´1e 0fa =+=,故a e =-.33.21【解析】因为()32f x x ax bx =++,所以()2'32f x x ax b =++£®因为2x =-与4x =是函数,()32f x x ax bx =++的两个极值点,可得()()2124044880f a b f a b ⎧-=-+=⎪⎨=++=''⎪⎩,解得3a =-,24b =-,所以21a b -=£® 34.11【解析】()()3222336f x x mx nx m f x x mx n =+++∴'=++, 依题意可得()()210130 10360f m n m f m n ⎧-⎧-+-+⎪⇒⎨⎨'--+⎪⎩⎩====,联立可得29m n =⎧⎨=⎩或1?3m n =⎧⎨=⎩;当1,3m n ==时函数()32331f x x x x =+++,()()22363310f x x x x '=++=+≥,所以函数()f x 在R 上单调递增,故函数()f x 无极值,所以1,3m n ==舍去;所以2,9m n ==,所以+11m n =. 35解析】由函数f (x )=asinx +cosx ,则f ′(x )=acosx ﹣sinx ,由函数f (x )在x 3π=处有极值,则'()03f π=,即acos3π-sin 3π=0,故a =36()1ln 212-【解析】2'''11()(2)ln ()(2)2f x x f x f x x f x=+⇒⋅=⋅+,因此有 '''11(2)2(2)(2)22f f f =⋅+⇒=-,所以2'111()ln ,()42f x x x f x x x=-+=-+2'112()22x f x x x x -+=-+==,因为0x >,所以当x >,函数()f x 单调递减,当02x时, 函数()f x 单调递增,因此()f x,极大值为11(ln 21)22f =-+=-.37.【解析】(1)函数()ln 1f x x x ax =-+的导数为()ln 1f x x a '=+-,在点(1,(1))A f 处的切线斜率为12k a =-=,(1)2f '∴=-,即12a -=-,3a ∴=;(2)由(1)得,()ln 2,(0,)f x x x '=-∈+∞, 令()0f x '>,得2x e >,令()0f x '<,得20x e <<,即()f x 的增区间为()2,e +∞,减区间为()20,e .在2x e =处取得极小值21e -,无极大值. 38.【解析】(1)()()3223168,f x x a x ax =-+++()()()()2661661f x x a x a x a x ∴=-++=--'而()f x 在3x =处取得极值,故()'30f=,得3a =,经检验,当3a =时,()f x 在3x =处取得极值. 所以()32212188f x x x x =-++.(2)由(1)得,()()()631f x x x -'=-所以,切线的斜率()10k f '==,而()116f =,所以切线的方程为160y -=. 39.【解析】(1)3()31=-+f x x x ,/2()333(1)(1)∴=-=-+f x x x x ,设'()0f x =可得1x =或1x =-. ①当/()0f x >时,1x >或1x <-; ②当/()0f x <时,11x -<<,所以()f x 的单调增区间为()(),1,1,-∞-+∞,单调减区间为:()1,1-.(2)由(1)可得,当x 变化时,/()f x ,()f x 的变化情况如下表:当1x =-时,()f x 有极大值,并且极大值为(1)3f -= 当1x =时,()f x 有极小值,并且极小值为(1)1f =-. 40.【解析】(1)()11f x x '=+,()2g x x a '=+, 由题意得()()00f g '=',()()00f g =,解得1a =,0b =. (2)()()()()2ln 1F x f x g x x x x =-=+--,()()23121(1)11x x F x x x x x -+=--=>-++', ()F x ',()F x 的变化情况如下表:x()1,0-()0,∞+()F x ' +-()F x极大值由表可知,()F x 的极大值为()00F =,无极小值.。
专题15 导数与函数的极值、最值(原卷版)
1.已知极值求参数。若函数f(x)在点(x0,y0)处取得极值,则f′(x0)=0,且在该点左、右两侧的导数值符号相反。
2、对于求解析式中含有参数的函数极值问题,一般要对方程f′(x)=0的根的情况进行讨论,分两个层次讨论.第一层次,讨论在定义域内是否有根;第二层次,在有根的条件下,再讨论根的大小.
2023高考一轮复习讲与练
专题15导数与函数的极值、最值
练高考 明方向
1.(2022·全国甲(文T8)(理T6)).当 时,函数 取得最大值 ,则 ()
A. B. C. D. 1
2.(2022·新高考Ⅰ卷T10)已知函数 ,则()
A. 有两个极值点B. 有三个零点
C.点 是曲线 的对称中心D.直线 是曲线 的切线
8.(2019·北京高考理科·T19同2019·北京高考文科·T20)已知函数f(x)= x3-x2+x.
(1)求曲线y=f(x)的斜率为1的切线方程.
(2)当x∈[-2,4]时,求证:x-6≤f(x)≤x.
(3)设F(x)=|f(x)-(x+a)|(a∈R),记F(x)在区间[-2,4]上的最大值为M(a),当M(a)最小时,求a的值.
(2)对于求解析式中含有参数的函数极值问题,一般要对方程f′(x)=0的根的情况进行讨论,分两个层次讨论.第一层次,讨论在定义域内是否有根;第二层次,在有根的条件下,再讨论根的大小.
类型三、含参的极值问题
基本题型:
1.(求参数的值)设函数f(x)=lnx+ax2- x,若x=1是函数f(x)的极大值点,则函数f(x)的极小值为()
基本方法:
求函数f(x)在[a,b]上的最值的方法
(1)若函数在区间[a,b]上单调递增或递减,则f(a)与f(b)一个为最大值,一个为最小值;
1.3.2 函数的极值与导数(4)
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第 1 页 共 1 页 1.3.2 函数的极值与导数(4)
运用导数及函数的极值判断方程解的个数、函数图象与x 轴交点个数
例1、设a 为实数,函数f (x ) = x 3 – x 2 – x + a .
(1)求f (x )的极值;
(2)当a 在什么范围内取值时,曲线y = f (x )与x 轴仅有一个交点.
例2.已知函数3()f x x x =-.
(1)求曲线()y f x =在点(())M t f t ,处的切线方程;
(2)设0a >,如果过点()a b ,可作曲线()y f x =的三条切线,证明:()a b f a -<<.
例3.已知cx bx ax x f ++=23)(在区间[0,1]上是增函数,在区间),1(),0,(+∞-∞上是减函数,又.2
3)21
(='f (Ⅰ)求)(x f 的解析式; (Ⅱ)若在区间],0[m (m >0)上恒有)(x f ≤x 成立,求m 的取值范围.
例4.设函数2()ln f x ax b x =+,其中0ab ≠.
证明:当0ab >时,函数()f x 没有极值点;当0ab <时,函数()f x 有且只有一个极值点,并求出极值.
例5.设函数2()ln(1)f x x b x =++,其中0b ≠. (Ⅰ)当12
b >时,判断函数()f x 在定义域上的单调性; (Ⅱ)求函数()f x 的极值点;
(Ⅲ)证明对任意的正整数n ,不等式23111ln 1n n n
⎛⎫+>- ⎪⎝⎭都成立.。
中职数学极限与导数基础知识点测试题(含答案)
高中数学第十三、四章极限与导数章节知识点与05年高考试题一、知识结构:【知识网络】【学法点拨】1.注意“函数f(x)在点x0处的导数f '(x0)”与“函数f(x)在开区间(a,b)内的导数f'(x)”之间的区别与联系.2.求函数单调区间的步骤为:(1)确定函数的定义域;(2)求导数f'(x);(3)解不等式f'(x)>0,得f(x)的递增区间;解不等式f'(x)<0,得f(x)的递减区间.3.求可导函数极值的步骤:(1)求导函数f ' (x);(2)求方程f ' (x)=0的根;(3)检查f '(x)在方程根左右的符号,如果左正右负,那么f(x)在这个根处取得极大值;如果左负右正,那么f(x)在这个根处取得极小值.二、基本知识点:数学归纳法:1.数学归纳法证题的关键是一凑假设,二凑结论;数学归纳法证明问题过程中,归纳假设一定要起到条件的作用,即证明n=k+1成立时必须用到归纳假设这一条件.2.用数学归纳法证明整除性问题,关键在于n=k成立推n=k+1成立过程中归纳假设的运用,一般通过整体凑假设的手段进行代数式的变形.3.利用数学归纳法证明几何问题应特别注意语言叙述准确,清楚,一定要讲清从n=k到n=k+1时,新增加量是多少,一般地,证明第二步时常用的方法是加一法,即在原来k的基础上,再增加一个,也可以从k+1个中分出1个来,剩下的k个利用假设.4.猜想,归纳能培养探索问题的能力,所以成为高考的重点,应引起足够的重视,此类问题可分为归纳性问题和存在性问题,解归纳问题,需要从特殊情况入手,通过观察,分析,归纳,猜想,探索一般规律,其关键在于正确的归纳,猜想.数列的极限 1. 求数列极限的基本类型1)()()n f n limg n →∞型,分子,分母同除以n 的最高次幂 2) 含有n 的无理形式,利用分子或分母有理化.3)指数行数列极限,如n 1n n 1n+1n a b lim a b ++→∞-+,分子,分母同除以n 1a +或n 1b +转化为()n n lim q =0q <1→∞.4) 求和型,需要先求和(利用等差,比数列的前n 项和或裂项法求和等),然后求极限. 2.无穷递缩等比数列各项的和1a =1-qS ,关键是确定1a q 和. 3. 注意极限与数列等内容的综合应用. 函数的极限及连续性1. 求函数极限的常见方法有: 1)直接代入发; 2)对型的极限计算,应通过根式有理化或因式分解,约去零因子. 3) 对∞∞型的极限计算,通常是分子,分母同除以分母的最高次幂. 4)∞-∞型,主要是通过通分,分子,分母有理化转化为00型或∞∞型. 5)分段函数的函数极限计算,通过计算左右极限来求.2已知极限求参数值,主要运用求函数极限的方法建立参数的有关等式求解. 3求函数的极限,判断函数的连续性,注意画函数的图像,通过图像的直观性解题. 导数的概念及运算 1. 函数求导的常用方法及应注意的问题:1)复合函数的求导问题,关键是分析好函数的复合关系,合理选择中间变量从外到内逐项求导.2) 对于复杂函数求导问题,应先分解函数,使之成为初等函数的复合,然后应用公式,函数的四则运算求导法则和复合函数求导法则进行求导,注意计算的准确性.3) 对于较复杂的函数,在求导前可以先对函数解析式进行化简,然后求导. 4)对于形如()()222x lnx 3fx =32log x e++的函数求导,应先求出函数解析式,然后求导. 5) 两边对x 求导,特别要注意y 是x 的函数.6)隐函数的导数表达式中常包含x,y 两个变量,如x y=x (x>0)它的导数:由原式lny=xlnx '1y =ln x 1y∴⋅+故()'x y =x ln ex 2对于抽象函数问题,常常利用导数的定义来解题,用定义求导的一般步骤为: 求函数的增量()()y=fx+x f x - ;求平均变化率()()f x+x f x y =x x- ;取极限,得导数()'y f x =limxx → 2. 注意导数的两个实际背景:切线的斜率和瞬时速度,出现上述问题常利用导数来解决. 导数的应用(一)1. 求函数的单调区间的具体步骤为:确定()f x 的定义域;计算导数()'f x ;求出()'0f x =的根;用()'0f x =的根将()f x 的定义域分成若干区间,列表考查这若干个区间内()'f x 的符号,进而确定()f x 的单调区间.2. 若()f x 在(),a b ,(),b c 上单调递增(减)又()f x 在x=b 处连续,则()f x 在(),a c 上单调递增(减) 3. 求函数极值的步骤: 1)求导数()'f x ;2) 求出()'0f x =或()'f x 不存在的所有的点;3) 检查上面求出的是x 的两侧导数的符号,如果左正右负,那么()f x 在这个点处取极大值;如果左负右正,那么()f x 在该点处取极小值.导数的应用(二) 1.连续函数()f x 在[],a b 上有最大值和最小值,求最值的一般步骤:求极值;把极值和()f a ,()f b 相比较,最大的一个为最大值,最小的一个为最小值.2.解决实际应用问题的关键在于建立数学模型和目标函数,把问题情景译为数学语言,找出问题的主要关系,并把问题的主要关系近似化,形式化,抽象成数学问题,再化归为常规问题,选择合适的数学方法求解. 3.证明不等式也是导数应用之一,把不等式问题转化为函数问题,然后利用函数的单调性,最值去解决.4.参数讨论问题,一般要对参数进行分类讨论,分类讨论时要注意:分类讨论的依据;分类讨论要不重不漏.三、巩固练习(2005年高考试题): 1.(2005年湖北卷理)若1)11(lim 21=---→x bx a x ,则常数a ,b 的值为 ( C ) A .a=-2,b=4 B .a=2,b=-4 C .a=-2,b=-4 D .a=2,b=4 2.(2005年广东卷)23lim9x x x →∞+=- ( A )1()6A - ()0B 1()6C 1()3D3.(2005年广东卷)已知数列}{n x 满足,...4,3),(21,22112=+==--n x x x x x n n n 。
高中数学导数与函数的极值、最值 (含解析)
限时规范训练(限时练·夯基练·提能练)A级基础夯实练1.(2018·聊城二模)下列函数中,既是奇函数又存在极值的是()A.y=x3B.y=ln(-x)C.y=x e-x D.y=x+2 x解析:选D.由题可知,B,C选项中的函数不是奇函数;A选项中,函数y=x3单调递增(无极值);D选项中的函数既为奇函数又存在极值.2.函数f(x)=x2-5x+2e x的极值点所在的区间为()A.(0,1) B.(-1,0)C.(1,2) D.(-2,-1)解析:选A.∵f′(x)=2x-5+2e x为增函数,f′(0)=-3<0,f′(1)=2e-3>0,∵f′(x)=2x-5+2e x的零点在区间(0,1)上,∴f(x)=x2-5x+2e x 的极值点在区间(0,1)上.3.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处取得极小值B.当k=1时,f(x)在x=1处取得极大值C.当k=2时,f(x)在x=1处取得极小值D.当k=2时,f(x)在x=1处取得极大值解析:选C.当k =1时,f ′(x )=e x ·x -1,f ′(1)≠0, ∴x =1不是f (x )的极值点.当k =2时,f ′(x )=(x -1)(x e x +e x -2), 显然f ′(1)=0,且在x =1附近的左侧f ′(x )<0, 当x >1时,f ′(x )>0,∴f (x )在x =1处取得极小值.故选C.4.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( )解析:选D.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 )e x 的一个极值点,所以f (-1)+f ′(-1)=0;选项D 中,f (-1)>0,f ′(-1)>0,不满足f ′(-1)+f (-1)=0.5.(2018·山东临沂模拟)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 =( )A.14 B .13C.12D .1解析:选D.因为f (x )是奇函数,所以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,所以0<1a <2.当x <1a 时,f ′(x )>0,f (x )在⎝ ⎛⎭⎪⎫0,1a 上单调递增;当x >1a 时,f ′(x )<0,f (x )在⎝⎛⎭⎪⎫1a ,2上单调递减,所以f (x )max =f ⎝ ⎛⎭⎪⎫1a=ln 1a -a ·1a=-1,解得a =1.6.已知函数f (x )=2f ′(1)ln x -x ,则f (x )的极大值为________. 解析:因为f ′(x )=2f ′(1)x -1,所以f ′(1)=2f ′(1)-1,所以f ′(1)=1,故f (x )=2ln x -x ,f ′(x )=2x -1=2-x x ,则f (x )在(0,2)上为增函数,在(2,+∞)上为减函数,所以当x =2时f (x )取得极大值,且f (x )极大值=f (2)=2ln 2-2.答案:2ln 2-27.(2018·大同模拟)f (x )=x (x -c )2在x =2处有极大值,则常数c 的值为________.解析:f (x )=x 3-2cx 2+c 2x ,f ′(x )=3x 2-4cx +c 2,f ′(2)=0⇒c =2或c =6,若c =2,f ′(x )=3x 2-8x +4,令f ′(x )>0⇒x <23或x >2,f ′(x )<0⇒23<x <2,故函数在⎝ ⎛⎭⎪⎫-∞,23及(2,+∞)上单调递增,在⎝ ⎛⎭⎪⎫23,2上单调递减,所以x =2是极小值点,故c =2(不合题意,舍去),c =6.答案:68.不等式e x ≥kx 对任意实数x 恒成立,则实数k 的最大值为________.解析:(1)不等式e x ≥kx 对任意实数x 恒成立,即为f (x )=e x -kx ≥0恒成立,即有f (x )min ≥0,由f (x )的导数为f ′(x )=e x -k ,当k ≤0时,e x >0,可得f ′(x )>0恒成立,f (x )递增,无最值; 当k >0时,x >ln k 时f ′(x )>0,f (x )递增;x <ln k 时f ′(x )<0,f (x )递减.即在x =ln k 处取得最小值,且为k -k ln k , 由k -k ln k ≥0,解得k ≤e ,即k 的最大值为e. 答案:e9.已知函数f (x )=ax 2+bx +c e x(a >0)的导函数y =f ′(x )的两个零点为-3和0.(1)求f (x )的单调区间.(2)若f (x )的极小值为-e 3,求f (x )在区间[-5,+∞)上的最大值. 解:(1)f ′(x )=(2ax +b )e x -(ax 2+bx +c )e x (e x )2=-ax 2+(2a -b )x +b -c e x ,令g (x )=-ax 2+(2a -b )x +b -c ,因为e x >0,所以y =f ′(x )的零点就是g (x )=-ax 2+(2a -b )x +b -c 的零点,且f ′(x )与g (x )符号相同.又因为a >0,所以-3<x <0时, g (x )>0,即f ′(x )>0,当x <-3或x >0时,g (x )<0,即f ′(x )<0,所以f (x )的单调增区间是(-3,0),单调减区间是(-∞,-3),(0,+∞).(2)由(1)知,x =-3是f (x )的极小值点,所以有⎩⎪⎨⎪⎧9a -3b +c e-3=-e 3,g (0)=b -c =0,g (-3)=-9a -3(2a -b )+b -c =0,解得a =1,b =5,c =5, 所以f (x )=x 2+5x +5e x.因为f (x )的单调增区间是(-3,0),单调减区间是(-∞,-3),(0,+∞),所以f (0)=5为函数f (x )的极大值,故f (x )在区间[-5,+∞)上的最大值取f (-5)和f (0)中的最大者.而f (-5)=5e -5=5e 5>5=f (0),所以函数f (x )在区间[-5,+∞)上的最大值是5e 5. 10.已知常数a ≠0,f (x )=a ln x +2x . (1)当a =-4时,求f (x )的极值;(2)当f (x )的最小值不小于-a 时,求实数a 的取值范围. 解:(1)由已知得f (x )的定义域为x ∈(0,+∞), f ′(x )=ax +2=a +2x x .当a =-4时,f ′(x )=2x -4x .∴当0<x <2时,f ′(x )<0,即f (x )单调递减; 当x >2时,f ′(x )>0,即f (x )单调递增.∴f (x )只有极小值,且在x =2时,f (x )取得极小值f (2)=4-4ln 2,无极大值.(2)∵f ′(x )=a +2x x,∴当a >0,x ∈(0,+∞)时,f ′(x )>0,即f (x )在x ∈(0,+∞)上单调递增,没有最小值; 当a <0时,由f ′(x )>0得,x >-a2,∴f (x )在⎝ ⎛⎭⎪⎫-a 2,+∞上单调递增;由f ′(x )<0得,0<x <-a2,∴f (x )在⎝ ⎛⎭⎪⎫0,-a 2上单调递减.∴当a <0时,f (x )的最小值为f ⎝ ⎛⎭⎪⎫-a 2=a ln ⎝ ⎛⎭⎪⎫-a 2+2×⎝ ⎛⎭⎪⎫-a 2.根据题意得f ⎝ ⎛⎭⎪⎫-a 2=a ln ⎝ ⎛⎭⎪⎫-a 2+2×⎝ ⎛⎭⎪⎫-a 2≥-a ,即a [ln(-a )-ln 2]≥0.∵a <0,∴ln(-a )-ln 2≤0,解得-2≤a <0, ∴实数a 的取值范围是[-2,0).B 级 能力提升练11.设函数f (x )的定义域为R ,x 0(x 0≠0)是f (x )的极大值点,以下结论一定正确的是( )A .∀x ∈R ,f (x )≤f (x 0)B .-x 0是f (-x )的极小值点C .-x 0是-f (x )的极小值点D .-x 0是-f (-x )的极小值点解析:选D.函数f (x )的极大值f (x 0)不一定是最大值,故A 错误;f (x )与-f (-x )关于原点对称,故x 0(x 0≠0)是f (x )的极大值点时,-x 0是-f (-x )的极小值点,故选D.12.函数f (x )=2x 2-ln x 在其定义域内的一个子区间(k -1,k +1)内存在最小值,则实数k 的取值范围是( )A .[1,+∞)B .⎣⎢⎡⎭⎪⎫1,32C .[1,2)D .⎣⎢⎡⎭⎪⎫32,2 解析:选B.因为f (x )的定义域为(0,+∞),又因为f ′(x )=4x -1x ,所以由f ′(x )=0解得x =12,由题意得⎩⎪⎨⎪⎧k -1<12<k +1,k -1≥0,解得1≤k <32.13.(2018·江苏卷)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:f ′(x )=6x 2-2ax =2x (3x -a )(x >0). ①当a ≤0时,f ′(x )>0,f (x )在(0,+∞)上递增, 又f (0)=1,∴f (x )在(0,+∞)上无零点. ②当a >0时,由f ′(x )>0解得x >a3,由f ′(x )<0解得0<x <a3,∴f (x )在⎝⎛⎭⎪⎫0,a 3上递减,在⎝⎛⎭⎪⎫a 3,+∞上递增.又f (x )只有一个零点,∴f ⎝ ⎛⎭⎪⎫a 3=-a 327+1=0,∴a =3.此时f (x )=2x 3-3x 2+1,f ′(x )=6x (x -1),当x ∈[-1,1]时,f (x )在[-1,0]上递增,在[0,1]上递减. 又f (1)=0,f (-1)=-4,∴f (x )max +f (x )min =f (0)+f (-1)=1-4=-3. 答案:-314.(2018·北京卷)设函数f (x )=[ax 2-(4a +1)x +4a +3]e x . (1)若曲线y =f (x )在点(1,f (1))处的切线与x 轴平行,求a ; (2)若f (x )在x =2处取得极小值,求a 的取值范围.解:(1)因为f (x )=[ax 2-(4a +1)x +4a +3]e x ,所以f ′(x )=[ax 2-(2a +1)x +2]e x .f ′(1)=(1-a )e.由题设知f ′(1)=0,即(1-a )e =0,解得a =1. 此时f (1)=3e ≠0. 所以a 的值为1.(2)由(1)得f ′(x )=[ax 2-(2a +1)x +2]e x =(ax -1)(x -2)e x .若a >12,则当x ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫1a ,2时,f ′(x )<0;当x ∈(2,+∞)时,f ′(x )>0. 所以f (x )在x =2处取得极小值.若a ≤12,则当x ∈(0,2)时,x -2<0,ax -1≤12x -1<0,所以f ′(x )>0.所以2不是f (x )的极小值点.综上可知,a 的取值范围是⎝ ⎛⎭⎪⎫12,+∞.15.(2017·浙江卷)已知函数f (x )=(x -2x -1)·e -x⎝ ⎛⎭⎪⎫x ≥12.(1)求f (x )的导函数;(2)求f (x )在区间⎣⎢⎡⎭⎪⎫12,+∞上的取值范围.解:(1)因为(x -2x -1)′=1-12x -1, (e -x )′=-e -x ,所以f ′(x )=⎝⎛⎭⎪⎪⎫1-12x -1e -x-(x -2x -1)e -x=(1-x )(2x -1-2)e -x 2x -1⎝⎛⎭⎪⎫x >12.(2)由f ′(x )=(1-x )(2x -1-2)e -x 2x -1=0,解得x =1或x =52.因为又f (x )=12(2x -1-1)2e -x ≥0,所以f (x )在区间⎣⎢⎡⎭⎪⎫12,+∞上的取值范围是⎣⎢⎡⎦⎥⎤0,12e -12.C 级 素养加强练16.已知函数f (x )=2ln x +x 2-2ax (a >0).(1)讨论函数f (x )的单调性;(2)若函数f (x )有两个极值点x 1,x 2(x 1<x 2),且f (x 1)-f (x 2)≥32-2ln 2恒成立,求a 的取值范围.解:(1)由题意知,函数f (x )的定义域是(0,+∞),f ′(x )=2(x 2-ax +1)x,令x 2-ax +1=0,则Δ=a 2-4, ①当0<a ≤2时,Δ≤0,f ′(x )≥0恒成立,函数f (x )在(0,+∞)上单调递增;②当a >2时,Δ>0,方程x 2-ax +1=0有两个不同的实根,分别设为x 3,x 4,不妨令x 3<x 4,则x 3=a -a 2-42,x 4=a +a 2-42,此时0<x 3<x 4, 因为当x ∈(0,x 3)时,f ′(x )>0,当x ∈(x 3,x 4)时,f ′(x )<0,当x ∈(x 4,+∞)时,f ′(x )>0,所以函数f (x )在⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫0,a -a 2-42上单调递增,在⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫a -a 2-42,a +a 2-42上单调递减,在(a +a 2-42,+∞)上单调递增.(2)由(1)得f (x )在(x 1,x 2)上单调递减,x 1+x 2=a ,x 1·x 2=1,则f (x 1)-f (x 2)=2ln x 1x 2+(x 1-x 2)(x 1+x 2-2a )=2ln x 1x 2+x 22-x 21x 1x 2=2ln x 1x 2+x 2x 1-x 1x 2, 令t =x 1x 2,则0<t <1,f (x 1)-f (x 2)=2ln t +1t -t , 令g (t )=2ln t +1t -t (0<t <1),则g ′(t )=-(t -1)2t 2<0, 故g (t )在(0,1)上单调递减且g ⎝ ⎛⎭⎪⎫12=32-2ln 2, 故g (t )=f (x 1)-f (x 2)≥32-2ln 2=g ⎝ ⎛⎭⎪⎫12,即0<t ≤12, 而a 2=(x 1+x 2)2=x 1x 2+x 2x 1+2=t +1t +2,其中0<t ≤12,令h (t )=t +1t +2,t ∈⎝ ⎛⎦⎥⎤0,12, 所以h ′(t )=1-1t 2<0在t ∈⎝ ⎛⎦⎥⎤0,12上恒成立, 故h (t )=t +1t +2在⎝ ⎛⎦⎥⎤0,12上单调递减,从而a 2≥92, 故a 的取值范围是⎣⎢⎡⎭⎪⎫322,+∞.。
《导数与极值、最值关系》能力练习题
《导数与极值、最值关系》能力练习题一、单选题1.若1x =是函数()xf x e ax =-的极值点,则方程()f x a =在()2,+∞的不同实根个数为( )A .1B .2C .3D .02.函数32()422f x x ax bx =--+在1x =处有极大值3-,则+a b 的值等于( )A .9B .6C .3D .23.已知函数()ln f x x ax =-的图象在1x =处的切线方程为0x y b ++=,则()f x 的极大值为( )A .ln21--B .ln21-+C .1-D .14.已知1x =是函数32()3f x ax x =-的极小值点,则函数()f x 的极小值为( )A .0B .1-C .2D .45.已知函数()2()xf x x a e =-,则“1a ≥-”是“()f x 有极值”的( )A .充分不必要条件B .必要不充分条件C .充要条件D .既不充分也不必要条件 6.函数f (x )=x 3+3ax 2+3[(a +2)x +1]既有极大值又有极小值,则a 的取值范围是( )A .(-1,2)B .(-2,1)C .(-∞,-2)∪(1,+∞)D .(-∞,-1)∪(2,+∞)7.已知32()f x x px qx =++的图像与x 轴相切于非原点的一点,且f (x )极小值=-4,那么p ,q 值分别为( )A .8,6B .9,6C .4,2D .6,98.若函数321()13f x x x =+-在区间(,3)m m +上存在最小值,则实数m 的取值范围是( ) A .[5,0)-B .(5,0)-C .[3,0)-D .(3,0)-9.已知函数2(1)1ax y x x =>-有最大值4-,则a 的值为( )A .1B .1-C .4D .4-10.若函数322312y x x x m =--+在[0,3]上的最大值为5,则m =( )A .3B .4C .5D .811.若函数y =x 3+32x 2+m 在[-2,1]上的最大值为92,则m 等于( ) A .0 B .1 C .2 D .5212.已知函数2()(0)x f x a x a =>+在[1,)+∞上的最大值为3,则a 的值为( )A .31-B .34C .43D .31+13.已知函数()2()xf x x a e =+有最小值,则函数()y f x '=的零点个数为( )A .0B .1C .2D .不确定14.已知定义在[,]m n 上的函数()f x ,其导函数()'f x 的大致图象如图所示,则下列叙述正确的个数为( )①函数()f x 的值域为[(),()]f d f n ;②函数()f x 在[,]a b 上递增,在[,]b d 上递减; ③()f x 的极大值点为x c =,极小值点为x e =;④()f x 有两个零点. A .0B .1C .2D .315.已知函数()()211x f x x ax e-=+-在(),2x ∈-∞-单调递增,在()2,1x ∈-单调递减,则函数()f x 在[]2,2x ∈-的值域是( ) A .[]1,e - B .31,5e -⎡⎤-⎣⎦C .11,e ---⎡⎤⎣⎦D .35,e e -⎡⎤⎣⎦二、填空题 16.若函数321()53f x x ax x =-+-无极值点,则实数a 的取值范围是_________. 17.若函数2()2(0)x f x m e x x m =⋅-+<在(0,1)上有极值点,则m 的取值范围为___________. 18.已知函数在()3223(,)f x x mx nx m m n R =+++∈,1x =-时取得极小值0,则m n +=__________. 19.已知函数()()321233f x x ax a x =++++在(),-∞+∞上存在极值点,则实数a 的取值范围是_____________.20.已知()3222f x x cx c x =-+在2x =处有极小值,则常数c 的值为___________.21.已知32()263f x x x =-+,对任意的2][2x ∈-,都有()f x a ≤,则a 的取值范围为_______.22.已知函数()1ln x f x x =+在区间1,2a a ⎛⎫+ ⎪⎝⎭(其中0a >)上存在最大值,则实数a 的取值范围是_______.23.若函数()33f x x x =-在区间()25,a a -上有最大值,则实数a 的取值范围是______.24.若函数()3213f x x x =-在区间(),4a a +内存在最大值,则实数a 的取值范围是________. 三、解答题 25.已知.函数.e 为自然对数的底.(1)当时取得最小值,求的值;(2)令,求函数在点P 处的切线方程.26.已知函数32()3()f x x ax x a =-+∈R 在1x =处有极值.(1)求a 的值;(2)求函数()f x 的单调区间.27.已知函数e 1()ln x f x k x x x ⎛⎫=-+ ⎪⎝⎭,其中k 为常数, 2.71828e =…为自然对数的底数. (1)若2e k =,求函数()f x 的极值;(2)若函数()f x 在区间(1,2)上单调,求k 的取值范围.28.已知32()1f x x ax bx =+++在1x =与1=3x -时取得极值. (1)求,a b 的值;(2)求()f x 的极大值和极小值;(3)求()f x 在[]1,2-上的最大值与最小值.29.已知函数()2ln f x a x bx =-,a 、b R ∈,若()f x 在1x =处与直线12y相切. (1)求a ,b 的值;(2)求()f x 在1,e e ⎡⎤⎢⎥⎣⎦上的极值.30.设函数3()65,f x x x x R =-+∈.(1)求(2)f '的值;(2)求()f x 的单调区间和极值;(3)若关于x 的方程()f x a =有3个不同实根,求实数a 的取值范围.《导数与极值、最值关系》能力练习题参考答案1.A 【解析】由()'x f x e a =-,得()10'=-=f e a ,则a e =,()xf x e ex =-,函数()f x 在()2,+∞,()()'0,f x f x >单调递增,()222f e e e =-<,函数()y f x =与y a =的交点个数为1个.故选A .2.B 【解析】由题意得2()1222f x x ax b '=--,因为()f x 在1x =处有极大值3-,所以(1)12220(1)4223f a b f a b =--=⎧⎨=--+=-'⎩,解得3,3a b ==,所以6a b +=,故选:B 3.A 【解析】因为()ln f x x ax =-,所以1()f x a x'=-,又因为函数()f x 在图象在1x =处的切线方程为0x y b ++=,所以(1)1f a b =-=--,(1)11f a ='-=-,解得2a =,1b =.由112()2x f x x x-'=-=,102x <<,()0f x '>,12x >,()0f x '<,知()f x 在12x =处取得极大值,11ln 1ln 2122f ⎛⎫=-=--⎪⎝⎭.故选:A. 4.B 【解析】由题意,函数32()3f x ax x =-,可得2()363(2)f x ax x x ax '=-=-,因为1x =是函数32()3f x ax x =-的极小值点,则()01f '=,即31(2)0a ⨯⨯-=,解得2a =,可得()6(1)f x x x '=-,当0x <或1x >时,()0f x '>,()f x 单调递增;当01x <<时,()0f x '<,()f x 单调递减,所以当1x =是函数32()3f x ax x =-的极小值点,所以函数的极小值为32(1)21311f =⨯-=-⨯.故选:B.5.B 【解析】()2()20xf x x x a e '=-=+,220x x a +-=,44a .若440a ∆=+≤,1a ≤-则()2()20x f x x x a e '=+-≥恒成立,()f x 为增函数,无极值;若440a ∆=+>,即1a >-,则()f x 有两个极值.所以“1a ≥-”是“()f x 有极值”的必要不充分条件.故选:B6.D 【解析】因为32()33[(2)1]f x x ax a x =++++,所以2()363(2)f x x ax a '=+++,函数()f x 有极大值又有极小值,()0f x ∴'=有两个不相等是实数根,∴23636(2)0a a ∆=-+>,化为220a a -->,解得2a >或1a <-.则a 的取值范围是(-∞,1)(2-,)+∞.故选:D .7.D 【解析】设切点为()(),00a a ≠,()2()f x x x px q =++,由题意得:20x px q ++=有两个相等实根,所以()2223()2f x x x a x ax a x =--+=,()()2233()4f x x ax a x a x a '-+-=-=,令()0f x '=,得3ax =或x a =,因为f (x )极小值=-4,而()04f a =≠-,所以()43a f =-,即2433a a a ⎛⎫-- ⎪⎝⎭,解得3a =-,所以32()69f x x x x =++,所以6,9p q ==.故选:D 8.D 【解析】函数321()13f x x x =+-的导函数为2()2f x x x =+',令()0f x '=,得2x =-或0x =,故()f x 在(,2),(0,)-∞-+∞上单调递增,在(2,0)-上单调递减,则0x =为极小值点,2x =-为极大值点.由()f x 在区间(,3)m m +上存在最小值,可得03m m <<+,解得30m -<<,此时32211()1(3)11(0)33f m m m m m f =+-=+->-=,因此实数m 的取值范围是(3,0)-,故选:D.9.B 【解析】因为函数2(1)1ax y x x =>-,所以2222222(1)2111(1)(1)(1)ax ax x ax ax ax y a x x x x '⎛⎫⎡⎤---====- ⎪⎢⎥----⎣'⎦⎝⎭,令0y '=,解得2x =或0x =(舍去).若函数在区间(1,)+∞上有最大值4-,则最大值必然在2x =处取得,所以441a=-,解得1a =-,此时2(2)(1)x x y x '--=-,当12x <<时,0y '>,当2x >时,0y '<,所以当2x =时y 取得最大值4-,故选:B.10.C 【解析】()()26612612y x x x x '=--=+-,当[]0,2x ∈时,0y '<,函数单调递减,当[]2,3x ∈时,0y '>,函数单调递增,当0x =时,y m =,当3x =时,9y m =-,则函数在[]0,3上的最大值为m ,则5m =.故选:C.11.C 【解析】'2333(1)y x x x x =+=+,易知,当10x -<<时,'0y <,当21x -<<-或01x <<时,'0y >,所以函数y =x 3+32x 2+m 在(2,1)--,(0,1)上单调递增,在(1,0)-上单调递减,又当1x =-时,12y m =+,当1x =时,52y m =+,所以最大值为5922m +=,解得2m =.故选:C 12.A 【解析】由2()x f x x a =+,得()222()a x f x x a '-=+,当1a >时,若x >()0,()f x f x '<单调递减,若1x <<()0,()f x f x '>单调递增,故当x =()f x 有最大值=,解得314a =<,不符合题意.当1a =时,函数()f x 在[1,)+∞上单调递减,最大值为1(1)2f =,不符合题意.当01a <<时,函数()f x 在[1,)+∞上单调递减.此时最大值为1(1)1f a ==+,解得31a ,符合题意.故a 1.故选:A .13.C 【解析】由题意,()2()2xf x x a e x +'=+,因为函数()f x 有最小值,且0x e >,所以函数存在单调递减区间,即()0f x '<有解,所以220x x a ++=有两个不等实根,所以函数()y f x '=的零点个数为2.故选:C.14.B 【解析】根据导函数()'f x 的图象可知,当[,)x m c ∈时,()0f x '>,所以函数()f x 在[,]m c 上单调递增,当(,)x c e ∈时,()0f x '<,所以函数()f x 在[,]c e 上单调递减,当(,]x e n ∈时,()0f x '>,所以函数()f x 在(,]e n 上单调递增,故②错误,③正确,根据单调性可知,函数的最小值为()f m 或()f e ,最大值为()f c 或()f n ,故①错误,当()0>f m 且()0f e >时,函数无零点,故④错误.故选:B.15.A 【解析】由()()2121x x a x a ef x -⎡⎤=+++-⎣⎦',由已知可得()201f a '-=⇒=-,则()()211x f x x x e -=--,()()212x f x x x e -'=+-,当[]2,1x ∈-,()()0f x f x '<⇒单调递减,当(]1,2x ∈,()()0f x f x '>⇒单调递增,则()()min 11f x f ==-,()325f e --=,()2f e =,()()max 2f x f e ==,综上:()[]1,f x e ∈-.故选:A16.[]1,1-【解析】因为321()53f x x ax x =-+-,所以2()21f x x ax '=-+,因为函数321()53f x x ax x =-+-无极值点,所以2240a,解得11a -≤≤,实数a 的取值范围是[]1,1-,17.(2,0)-【解析】因为2()2(0)x f x m e x x m =⋅-+<,所以()22(0)x f x m e x m '=⋅-+<,因为函数2()2(0)x f x m e x x m =⋅-+<在(0,1)上有极值点,所以()22(0)xf x m e x m '=⋅-+<在(0,1)上有零点,因为(0),22x y m e m x y =⋅-=<+在(0,1)上都递减,所以()'f x 在(0,1)上为减函数,所以(0)20(1)0f m f me =+>⎧⎨=<''⎩,解得20m -<<.18.11【解析】322()3f x x mx nx m =+++,2()36f x x mx n ∴'=++,依题意可得(1)0(1)0f f -=⎧⎨'-=⎩即2130360m n m m n ⎧-+-+=⎨-+=⎩,解得29m n =⎧⎨=⎩或13m n =⎧⎨=⎩,当1m =,3n =时函数32()331f x x x x =+++,22()3633(1)0f x x x x '=++=+,函数在R 上单调递增,函数无极值,故舍去;所以29m n =⎧⎨=⎩,所以11+=m n .19.{|1a a <-或}2a >【解析】由题可知:()222f x x ax a '=+++,因为函数()f x 在(),-∞+∞上存在极值点,所以()0f x '=有解,所以()244120a a ∆=-⨯⨯+≥,则1a ≤-或2a ≥,当1a =-或2a =时,函数()y f x ='与x 轴只有一个交点,即()0f x '≥,所以函数()f x 在(),-∞+∞单调递增,没有极值点,故舍去,所以1a <-或2a >,即{|1a a <-或}2a >20.2【解析】由()3222f x x cx c x =-+知,()2234f x x cx c '=-+,因为()f x 在2x =处取极小值,所以()221280f c c '=-+=,解得2c =或6c =,当2c =时,2()384(32)(2)f x x x x x ==-'-+-,()f x 在2x =处取极小值,符合题意,当6c =时,2()324363(2)(6)f x x x x x '=-+=--,()f x 在2x =处取极大值,不符合题意,综上知,2c =.21.[3)+∞,【解析】由2()6120f x x x '=-=得0x =或2x =,在区间[-2,0)上()'0f x >,()f x 单调递增;在(0,2)内时()()'0,f x f x <单调递减.又(2)37f -=-,(0)3f =,(2)5f =-,∴max ()3f x =,又()f x a ≤对于任意的x ∈[-2,2]恒成立,∴3a ≥,即a 的取值范围是[)3,+∞ 22.112a <<【解析】因为()1ln x f x x +=,0x >,所以()2ln x f x x '=-.当01x <<时,()0f x '>;当1x >时,()0f x '<.所以()f x 在区间()0,1上单调递增,在区间()1,+∞上单调递减,所以函数()f x 在1x =处取得极大值.因为函数()f x 在区间1,2a a ⎛⎫+ ⎪⎝⎭(其中0a >)上存在最大值,所以1112a a <⎧⎪⎨+>⎪⎩,解得112a <<. 23.()1,2-【解析】由题意得:233fxx ,令()0f x '<解得11x -<<;令()0f x '>解得1x <-或1x >,所以函数在(),1-∞-上是增函数,在()1,1-上是减函数,在()1,+∞上是增函数,故函数在1x =-处取到极大值2,所以极大值必是区间()25,a a -上的最大值,∴251a a -<-<,解得-1a 2<<.检验满足题意24.(]4,1--【解析】由题可知:()22f x x x '=-.令()00'>⇒<f x x 或2x >,令()002'<⇒<<f x x ,所以函数()f x 在()0,2单调递减,在()(),0,2,-∞+∞单调递增,故函数的极大值为()00f =,所以在开区间(),4a a +内的最大值一定是()00f =,又()()300f f ==,所以0443a a a <<+⎧⎨+≤⎩,得实数a 的取值范围是(]4,1--.25.【解析】(1),由得,由得,(2),26.【解析】(1)∵2()361f x x ax '=-+,函数32()3f x x ax x =-+在1x =处有极值,∴()10f '=,解得23a =(经检验,符合题意). (2)由(1)知32()2=-+f x x x x ,则2()341(1)(31)f x x x x x '=-+=--,令()0f x '=,得11x =,213x =. 当x 变化时,()f x ',()f x 的变化情况如下表:1,3⎛⎫-∞ ⎪⎝⎭131,13⎛⎫ ⎪⎝⎭1(1,)+∞()'f x+-+()f x极大值极小值∴函数()f x 的单调增区间为1,3⎛⎫-∞ ⎪⎝⎭,(1,)+∞,单调减区间为1,13⎛⎫ ⎪⎝⎭.27.【解析】(1)2222(1)e 11(1)e 1()x x x x x f x k k x x x x x ---⎛⎫'=--+=- ⎪⎝⎭,即()2(1)()x x e k f x x--'= 当2e k =时()22(1)()x x e e f x x--'=,0x >。
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函数极值与导数(基础)
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、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、函数3()13f x x x =+-有( )
A .极小值-1,极大值1
B .极小值-2,极大值3
C .极小值-2,极大值2
D .极小值-1,极大值3 4、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4x =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___________.
5、函数3223y x x a =-+的极大值是6,那么实数a 等于_______
6、函数x x
x f ln 1
)(+=
的极小值等于_______. 7、求下列函数的极值:
(1).x x x f 12)(3-=;(2).2()x f x x e =;(3)..21
2)(2-+=
x x
x f 8、已知)0()(23≠++=a cx bx ax x f 在1±=x 时取得极值,且1)1(-=f .
(1).试求常数a 、b 、c 的值;
(2).试判断1±=x 是函数的极小值还是极大值,并说明理由.
9、已知函数()()3220f x x ax x a =+++>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.
参考答案
DAD ③④ 6 1
7解:(1).函数定义域为R .).2)(2(3123)(2-+=-='x x x x f
令0)(='x f ,得2±=x .
当2>x 或2-<x 时,0)(>'x f ,∴函数在()2,-∞-和()+∞,2上是增函数; 当22<<-x 时,0)(<'x f ,∴函数在(-2,2)上是减函数.
∴当2-=x 时,函数有极大值16)2(=-f ,当2=x 时,函数有极小值
.16)2(-=f
(2).函数定义域为R .2()2+(2+)x x x f x xe x e x x e '== 令0)(='x f ,得0=x 或2x =-.
当2x <-或0x >时,()0f x '>,∴函数)(x f 在(),2-∞-和()0,+∞上是增函数; 当20x -<<时,()0f x '<,∴函数)(x f 在(-2,0)上是减函数. ∴当0=x 时,函数取得极小值0)0(=f ,当2x =-时,函数取得极大值
24)2(-=e f .
(3).函数的定义域为R .
.)
1()1)(1(2)1(22)1(2)(2
2222++-=+⋅-+='x x x x x x x x f 令0)(='x f ,得1±=x . 当1-<x 或1>x 时,0)(<'x f ,∴函数)(x f 在()1,-∞-和()+∞,1上是减函数; 当11<<-x 时,0)(>'x f ,∴函数)(x f 在(-1,1)上是增函数. ∴当1-=x 时,函数取得极小值3)1(-=-f ,当1=x 时,函数取得极大值
.1)1(-=f
8解:(1)c bx ax x f ++='23)(2.1±=x Θ是函数)(x f 的极值点, ∴1±=x 是方程0)(='x f ,即0232=++c bx ax 的两根, 由根与系数的关系,得
20, 31,
3b a
c a
⎧-=⎪⎪⎨
⎪=-⎪⎩又1)1(-=f ,∴1-=++c b a , 解得23,0,21-===c b a . (2).x x x f 2321)(3-=
,∴).1)(1(2
3
2323)(2+-=-='x x x x f 当1-<x 或1>x 时,0)(>'x f ,当11<<-x 时,.0)(<'x f
∴函数)(x f 在()1,-∞-和()+∞,1上是增函数,在(-1,1)上是减函数. ∴当1-=x 时,函数取得极大值1)1(=-f , 当1=x 时,函数取得极小值1)1(-=f . 9解:。