导数的应用最值与函数的零点)专题训练

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因为g′(x)>0(0g(0)=0,x∈(0,1),

x??

即当x∈(0,1)时,f(x)>2?x+?.

3??

x??

(3)解 由(2)知,当k≤2时,f(x)>k?x+?对x∈(0,1)恒成立.

3??x??

当k>2时,令h(x)=f(x)-k?x+?,则

3??kx4-(k-2)

h′(x)=f′(x)-k(1+x)=.

1-x2

2

3

3

3

所以当0

k时,h′(x)<0,

?4k-2???上单调递减. 因此h(x)在区间?0,

k???当0

4k-2

x??

时,h(x)

3?k?

3

3

x??

所以当k>2时,f(x)>k?x+?并非对x∈(0,1)恒成立.

3??综上可知,k的最大值为2.

3.解 (1)f(x)的定义域为(-∞,+∞),f′(x)=1+a-2x-3x2. 令f′(x)=0,得x1=

-1-4+3a-1+4+3a,x2=,x1<x2.

33

所以f′(x)=-3(x-x1)(x-x2). 当x<x1或x>x2时,f′(x)<0; 当x1<x<x2时,f′(x)>0.

故f(x)在(-∞,x1)和(x2,+∞)内单调递减,在(x1,2)内单调递增. (2)因为a>0, 所以x1<0,x2>0. ①当a≥4时,x2≥1.

由(1)知,f(x)在[0,1]上单调递增.

所以f(x)在x=0和x=1处分别取得最小值和最大值.

9

②当0<a<4时,x2<1.

由(1)知,f(x)在[0,x2]上单调递增,在[x2,1]上单调递减. 所以f(x)在x=x2=

-1+4+3a处取得最大值.

3

又f(0)=1,f(1)=a,所以

当0<a<1时,f(x)在x=1处取得最小值;

当a=1时,f(x)在x=0处和x=1处同时取得最小值; 当1<a<4时,f(x)在x=0处取得最小值. 4.B

5.(1)解 函数的定义域为(0,+∞).由f(x)=-kln x(k>0)得

2

x2

kx2-kf′(x)=x-=. xx由f′(x)=0解得x=k(负值舍去).

f(x)与f′(x)在区间(0,+∞)上的变化情况如下表:

x f′(x) f(x) (0,k) - ? k 0 (k,+∞) + k(1-ln k)2 ? 所以,f(x)的单调递减区间是(0,k),单调递增区间是(k,+∞). f(x)在x=k处取得极小值f(k)=

k(1-ln k)

2

. (2)证明 由(1)知,f(x)在区间(0,+∞)上的最小值为f(k)=因为f(x)存在零点,所以

k(1-ln k)

2

.

k(1-ln k)

2

≤0,从而k≥e,

当k=e时,f(x)在区间(1,e)上单调递减,且f(e)=0, 所以x=e是f(x)在区间(1,e]上的唯一零点.

1

当k>e时,f(x)在区间(0,e)上单调递减,且f(1)=>0,

2e-kf(e)=<0,所以f(x)在区间(1,e]上仅有一个零点.

2

10

综上可知,若f(x)存在零点,则f(x)在区间(1,e]上仅有一个零点. ex-e

6.解 (1)由题设,当m=e时,f(x)=ln x+,则f′(x)=2,

xx∴当x∈(0,e),f′(x)<0,f(x)在(0,e)上单调递减, 当x∈(e,+∞),f′(x)>0,f(x)在(e,+∞)上单调递增, e

∴x=e时,f(x)取得极小值f(e)=ln e+=2,

e∴f(x)的极小值为2.

x1mx(2)由题设g(x)=f′(x)-=-2-(x>0),

3xx31

令g(x)=0,得m=-x3+x(x>0).

31

设φ(x)=-x3+x(x≥0),

3

则φ′(x)=-x2+1=-(x-1)(x+1),

当x∈(0,1)时,φ′(x)>0,φ(x)在(0,1)上单调递增; 当x∈(1,+∞)时,φ′(x)<0,φ(x)在(1,+∞)上单调递减.

∴x=1是φ(x)的唯一极值点,且是极大值点,因此x=1也是φ(x)的最大值点. 2

∴φ(x)的最大值为φ(1)=.

3

又φ(0)=0,结合y=φ(x)的图象(如图), 2

可知①当m>时,函数g(x)无零点;

32

②当m=时,函数g(x)有且只有一个零点;

32

③当0<m<时,函数g(x)有两个零点;

3④当m≤0时,函数g(x)有且只有一个零点. 2

综上所述,当m>时,函数g(x)无零点;

32

当m=或m≤0时,函数g(x)有且只有一个零点;

3

11

2

当0<m<时,函数g(x)有两个零点.

3(3)对任意的b>a>0,

f(b)-f(a)

<1恒成立,

b-a等价于f(b)-b<f(a)-a恒成立.(*) 设h(x)=f(x)-x=ln x+-x(x>0), ∴(*)等价于h(x)在(0,+∞)上单调递减.

mxm由h′(x)=-2-1≤0在(0,+∞)上恒成立,

xx1

1?21?

得m≥-x+x=-?x-?+(x>0)恒成立,

2?4?

2

111

∴m≥(对m=,h′(x)=0仅在x=时成立),

442?1?∴m的取值范围是?,+∞?.

?4?

巅峰对决

1.D [由题意,得点P(1,1),f′n(x)=(n+1)xn,则在点P处的切线y-1=f′n(1)(x-1),令y=0得xn=

nn+1

∴log2016x1+log2016x2+…+log2016x2015=log2016(x1x2…x2015)= 2015?1?12

?=log2016log2016?××…×=-1,故选D.] 2016?2016?23

2.A [求导数可得:f′(x)=x2+2ax+2b,∵f(x)有两个极值点x1,x2,∴f′(x)有两个零点,

12


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