函数的极大值与极小值

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【点睛】
(1)函数的零点的个数判断有时可以根据解析式的特点去判断,大多数情况下需要零点存在定理和函数的单调性来考虑.
(2)如果函数的解析式满足 ,那么函数的图像关于 对称.
5.B
【解析】
【分析】
“有大于零的极值点”问题往往通过导函数的零点问题:f′(x)=3+aeax=0有正根,通过讨论此方程根为正根,求得参数的取值范围.
A. B. C. D.
13.已知 是常数,函数 的导函数 的图像如图所示,则函数 的图像可能是( )
A. B. C. D.
14.已知 ,函数 ,若 在 上是单调减函数,则 的取值范围是( )
A. B. C. D.
15.设 ,则函数
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
16.若函数 在 内有且仅有一个极值点,则实数 的取值范围是( )
31.设函数 ,且 为 的极值点.
(1)若 为 的极大值点,求 的单调区间(用 表示);
(2)若 恰有两解,求实数 的取值范围.
32.已知函数 .
(1)讨论函数 的单调性;
(2)若函数 有两个零点 , ,且 ,证明: .
参考答案
1.A
【解析】
【分析】
先求函数导数,再根据题意将导函数为零转化为两个函数 有两个不同的交点,然后求 的导函数零点,列表分析导函数符号变化规律,确定单调性,进而确定 图象,最后根据图象确定实数a的取值范围.
【点睛】
利用导数解答函数最值的一般步骤:第一步:利用 得可疑最值点,如导函数不变号,则根据函数单调性确定最值点在对应区间端点取得;第二步:比较极值同端点值的大小.在应用题中若极值点唯一,则极值点为开区间的最值点.
3.B
【解析】
【分析】
先求导数,再求导函数零点,最后验证.
【详解】
y′=2x+x·2xln 2=0,∴x=- .经检验,
【详解】
的定义域为( ),
当 时, ,
由 得 ,
由 得 ,或 ,由 得 ,
∴ 的单调递增区间为 , ;单调递减区间为 ;
∴ 极大值为 ;极小值为 ,选C.
【点睛】
本题主要考查导数在函数中的应用,以及不等式的证明,着重考查了转化与化归思想、逻辑推理能力与计算能力,对导数的应用的考查主要从以下几个角度进行:(1)考查导数的几何意义,求解曲线在某点处的切线方程;(2)利用导数求函数的单调区间,判断单调性;已知单调性,求参数;(3)利用导数求函数的最值(极值),解决函数的恒成立与有解问题,同时注意数形结合思想的应用.
∴ 的单调递增区间为 , ;单调递减区间为 ;
∴ 极大值为 ;极小值为 ,
故答案为:C
【点睛】
(1)本题主要考查利用导数研究函数的单调区间和极值,意在考查学生对这些知识的掌握水平和分析推理能力.(2)求函数的极值的一般步骤:先求定义域 ,再求导,再解方程 (注意和 求交集),最后列表确定极值.一般地,函数在 点 连续时,如果 附近左侧 >0,右侧 <0,那么 是极大值.一般地,函数在 点 连续时,如果 附近左侧 <0,右侧 >0,那么 是极小值.
专项训练:导数的极大值与极小值
一、单选题
1.已知函数f(x)=xlnx-aex(e为自然对数的底数)有两个极值点,则实数a的取值范围是( )
A. B.(0,e)
C. D.(-∞,e)
2.函数y=xex的最小值是( )
A.-1B.-e
C.- D.不存在
3.当函数y=x·2x取极小值时,x=( )
A. B.-
9.C
【解析】
【分析】
先利用导数求出函数的单调区间,函数 在 , 上单调递增,在 上单调递减,数形结合得到 ,即得a的取值范围.
【详解】
因为 ,令 ,所以 ,所以函数 在 , 上单调递增;在 上单调递减,要函数 在 上有最小值,所以 ,解得 ,故实数 的取值范围是 .
故答案为:C
【点睛】
(1)本题主要考查利用导数求函数的单调区间,意在考查学生对该知识的掌握水平和数形结合分析推理能力.(2)解答本题的关键是数形结合得到 .
【详解】
设f(x)=eax+3x,则f′(x)=3+aeax.
若函数在x∈R上有大于零的极值点.
即f′(x)=3+aeax=0有正根.
当有f′(x)=3+aeax=0成立时,显然有a<0,
此时x= ln(﹣ ).
由x>0,得参数a的范围为a<﹣3.
故选:B.
【点睛】
本题考查了导数的意义,利用导数求闭区间上函数的极值点,恒成立问题的处理方法.
三、解答题
27.已知函数 ,且 为常数)
(Ⅰ)若函数 的极值点只有一个,求实数 的取值范围;
(Ⅱ)当 时,若 (其中 )恒成立,求 的最小值 的最大值.
28.已知函数f(x)=ex- ,a为实常数.
(1)当a>0时,求函数f(x)的单调区间;
(2)若f(x)在(0,+∞)上存在极值点,且极值大于ln 4+2,求a的取值范围.
29.已知函数f(x)= (a>0,r>0).
(1)求f(x)的定义域,并讨论f(x)的单调性;
(2)若 =400,求f(x)在(0,+∞)内的极值.
30.设函数f(x)=aln x-bx2(x>0),若函数f(x)在x=1处与直线y=- 相切,
(1)求实数a,b的值;
(2)求函数f(x)在 上的最大值.
12.D
【解析】
【分析】
根据题意,求出函数 的导数,令 可得 ,再令 ,原问题可以转化为 有两个零点,求出 的导数,分析 的单调性,分析可得答案.
【详解】
, ,
令 ,得 ,再令 ,
函数 在 上恰有两个极值点,
有两个零点,
又 ,令 ,得 ,且 ;
令 ,得 , 函数 在 上单调递增,
在 上单调递减,由于 ,
7.C
【解析】
【分析】
利用导数的运算法则得出f′(x),分△>0与△≤0讨论,列出表格,即可得出.
【详解】
f′(x)=3x2+2ax+b.
(1)当△=4a2﹣12b>0时,f′(x)=0有两解,不妨设为x1<x2,列表如下
x
(﹣∞,x1)
x1
(x1,x2)
x2
(x2,+∞)
f′(x)
+
0

0
+
f(x)
∴当x∈(0,1]时,h(x)≥0,即g′(x)≥0,g(x)在(0,1]上单调递增,g(x)≤g(1)= ,
当x∈(1,+∞)时,h(x)<0,即g′(x)<0,g(x)在(1,+∞)上单调递减,
故g(x)max=g(1)= ,
而x→0时,g(x)→-∞,x→+∞时,g(x)→0;
若y=a和g(x)在(0,+∞)上有两个交点,只需0<a< .
20.已知a R,函数 在区间[1,4]上的最大值是5,则 的取值范围是___________.
21.某品牌电动汽车的耗电量y与速度x之间有关系y= x3- x2-40x(x>0),为使耗电量最小,则速度应定为________.
22.若函数 在 内有且只有一个零点,则 在 上的最大值与最小值的和为________.
C.-ln 2D.ln 2
4.已知函数 ,则( )
A. 有 个零点B. 在 上为减函数
C. 的图象关于 点对称D. 有 个极值点
5.设a∈R,若函数y=eax+3x,x∈R有大于零的极值点,则( )
A.a>-3B.a<-3
C.a>- D.a<-
6.当函数y=x·2x取极小值时,x=( )
A. B.-
综上可知:错误的结论是C.
由于该题选择错误的,故选:C.
【点睛】
熟练掌握导数的运算法则、三次函数的中心、单调性与极值的关系等基础知识与方法,考查了分类讨论的思想方法等基本方法.
8.C
【解析】
【分析】
先求出 ,再求函数的单调减区间和极小值.
【详解】
的定义域为 ,
当a=1时, ,
由 得 ,
由 得 ,或 ,由 得 ,
④∵x→﹣∞时,f(x)→﹣∞;x→+∞,f(x)→+∞,函数f(x)必然穿过x轴,即∃xα∈R,f(xα)=0,故A正确.
(2)当△≤0时, ,故f(x)在R上单调递增,①此时不存在极值点,故D正确,C不正确;
②B同(1)中②正确;
③∵x→﹣∞时,f(x)→﹣∞;x→+∞,f(x)→+∞,函数f(x)必然穿过x轴,即∃x0∈R,f(x0)=0,故A正确.
单调递增
极大值
单调递减
极小值
单调递增
由表格可知:
①x2是函数f(x)的极小值点,但是f(x)在区间(﹣∞,x2)不具有单调性,故C不正确.
②∵ +f(x)= +x3+ax2+bx+c= ﹣ +2c,
= ,
∵ +f(x)= ,
∴点P 为对称中心,故B正确.
③由表格可知x1,x2分别为极值点,则 ,故D正确.
A. B. C. D.
17.如图,已知直线 与曲线 相切于两点,则函数 有( )
A. 个零点
B. 个极值点
C. 个极大值点
D. 个极大值点
18.设函数 ,直线 是曲线 的切线,则 的最小值是()
A. B.1C. D.
19.已知函数 ( 为自然对数的底),则 的大致图象是( )
A. B. C. D.
二、填空题
【详解】
因此 ,故 ,所以 ,故判断 无零点判断,A错.
又 ,
当 时 ,故 在 为减函Hale Waihona Puke Baidu,所以B正确.
,因 ,故函数的图像不关于 对称,所以C错误.
考虑 及 的图像(如图所示),
它们在 上有且仅有一个交点,
故 在 上有且仅有一个实数根,且在其左右两侧,导数的符号发生了变化,故 有一个极值点,所以D错.综上,选B.
23.求下列函数的极值:
(1)f(x)=x2-2x-4lnx;
(2)f(x)=ax3-3x2+1- (a∈R且a≠0).
24.已知三次函数 的图象如图所示,则 __________.
25.设函数f(x)=ax3-2x2+x+c.若f(x)在R上无极值点,则实数a的取值范围为________.
26.己知函数 .若函数 在定义域内不是单调函数,则实数 的取值范围是__________.
【详解】
f(x)=xlnx-aex(x>0),∴f′(x)=lnx+1-aex(x>0),由已知函数f(x)有两个极值点可得y=a和g(x)= 在(0,+∞)上有两个交点,
g′(x)= (x>0),令h(x)= -lnx-1,
则h′(x)=- - <0,
∴h(x)在(0,+∞)上单调递减且h(1)=0,
x=- 时函数取极小值,所以x=- .选B.
【点睛】
已知函数求极值.求 →求方程 的根→列表检验 在 的根的附近两侧的符号→下结论.
4.B
【解析】
【分析】
因为 ,故可判断 无零点,而 ,
当 ,可通过 的符号确定其单调性,通过考虑 与 可得 极值点的个数.最后通过取特殊值去判断函数的图像是否关于 对称.
【点睛】
极值点个数问题,一般转化为方程解的问题,再通过适当的变量分离转化为对应函数值域问题.
2.C
【解析】
【分析】
先求导数,再求导函数零点,列表分析导函数符号变化规律,确定单调性,进而确定最值.
【详解】
y′=ex+xex=(1+x)ex,令y′=0,则x=-1,因为x<-1时,y′<0,x>-1时,y′>0,所以x=-1时,ymin=- .选C.
A. , B. , C. , D. ,
9.若函数 在 上有最小值,则实数 的取值范围是( )
A. B. C. D.
10.已知在 上递减的函数 ,且对任意的 ,总有 ,则实数 的取值范围为( )
A. B. C. D.
11.若函数 ,当 时,函数 的单调减区间和极小值分别为()
A. B. C. D.
12.若函数 在 上恰有两个极值点,则 的取值范围为()
10.B
【解析】
【分析】
任意的 、总有 即是 ,再由函数的单调性可以得出结果。
【详解】
由题意 在 上递减得 ,由对任意的 ,总有 ,得 ,即 ,因此 , 选B.
【点睛】
本题是对二次函数的综合应用,通过单调性得出t的最小值,再通过取值范围得出t的最大值。
11.C
【解析】
【分析】
由题意,代入 ,求得 ,由 ,得到方程的两根,即可判定函数的单调性和函数的极小值,得到答案.
C.-ln 2D.ln 2
7.已知函数f(x)=x3+ax2+bx+c,下列结论中错误的是( )
A.∃x0∈R,f(x0)=0
B.函数y=f(x)的图像是中心对称图形
C.若x0是f(x)的极小值点,则f(x)在区间(-∞,x0)单调递减
D.若x0是f(x)的极值点,则f′(x0)=0
8.若函数 ,当 时,函数 的单调减区间和极小值分别为( )
6.B
【解析】
【分析】
对函数求导,由y′=2x+x•2xln2=(1+xln2)•2x=0,即可得出结论.
【详解】
y′=2x+x•2xln2=(1+xln2)•2x=0,
即1+xln2=0,x=﹣ .
函数在 上单调递减,在 上单调递增,
∴函数的极小值点为
故选:B.
【点睛】
本题考查利用导数研究函数的极值问题,属于基础题.
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