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课时作业(十五)B [第15讲 导数与函数的极值、最值]
[时间:45分钟 分值:100分]
1.函数f(x)=1+x-sinx在(0,2π)上是( )
A.增函数
B.减函数
C.在(0,π)上增,在(π,2π)上减
D.在(0,π)上减,在(π,2π)上增
2.[2012·济南模拟] 已知f′(x)是函数f(x)的导数,y=f′(x)的图象如图K15-3所示,则y=f(x)的图象最有可能是下图中的( )
图K15-3
图K15-4
3.函数f(x)=x3+3x2+4x-a的极值点的个数是( )
A.2 B.1
C.0 D.由a决定
4.f(x)=的极大值为-2e,则a=________.
5.已知函数f(x)=x3-px2-qx的图象与x轴切于点(1,0),则f(x)的极值为( )
A.极大值为,极小值为0
B.极大值为0,极小值为-
C.极小值为-,极大值为0
D.极小值为0,极大值为
6.已知函数f(x)=x3+ax2+(a+6)x+1有极大值和极小值,则实数a的取值范围是( )
A.-1<a<2
B.a<-3或a>6
C.-3<a<6
D.a<-1或a>2
7.已知f(x)=2x3-6x2+m(m为常数)在[-2,2]上有最大值3,那么此函数在[-2,2]上的最小值为( )
A.-5 B.-11
C.-29 D.-37
8.对任意的x∈R,函数f(x)=x3+ax2+7ax不存在极值点的充要条件是( )
A.0≤a≤21 B.a=0或a=7
C.a<0或a>21 D.a=0或a=21
9.函数y=f′(x)是函数y=f(x)的导函数,且函数y=f(x)在点P(x0,f(x0))处的切线为l:y=g(x)=f′(x0)(x-x0)+f(x0),F(x)=f(x)-g(x),如果函数y=f(x)在区间[a,b]上的图象如图K15-5所示,且a<x0<b,那么( )
图K15-5
A.F′(x0)=0,x=x0是F(x)的极大值点
B.F′(x0)=0,x=x0是F(x)的极小值点
C.F′(x0)≠0,x=x0不是F(x)的极值点
D.F′(x0)≠0,x=x0是F(x)的极值点
10.[2011·广东卷] 函数f(x)=x3-3x2+1在x=________处取得极小值.
11.[2011·绵阳模拟] 图K15-6是函数y=f(x)的导函数的图象,给出下面四个判断.
图K15-6
①f(x)在区间[-2,-1]上是增函数;
②x=-1是f(x)的极小值点;
③f(x)在区间[-1,2]上是增函数,在区间[2,4]上是减函数;
④x=3是f(x)的极小值点.
其中,所有正确判断的序号是________.
12.已知关于x的函数f(x)=-x3+bx2+cx+bc,如果函数f(x)在x=1处取极值-,则b=________,c=________.
13.设a∈R,函数f(x)=ax3-3x2,若函数g(x)=f(x)+f′(x),x∈[0,2]在x=0处取得最大值,则a的取值范围是________.
14.(10分)[2011·北京卷] 已知函数f(x)=(x-k)ex.
(1)求f(x)的单调区间;
(2)求f(x)在区间[0,1]上的最小值.
15.(13分)已知函数f(x)=x3+ax2+bx+c,曲线y=f(x)在点x=1处的切线l不过第四象限且斜率为3,又坐标原点到切线l的距离为,若x=时,y=f(x)有极值.
(1)求a,b,c的值;
(2)求y=f(x)在[-3,1]上的最大值和最小值.
16.(12分)已知f(x)=xlnx,g(x)=x2-x+a.
(1)当a=2时,求函数y=g(x)在[0,3]上的值域;
(2)求函数f(x)在[t,t+2](t>0)上的最小值;
(3)证明:对一切x∈(0,+∞),都有xlnx>-成立.
课时作业(十五)B
【基础热身】
1.A [解析] f′(x)=1-cosx>0,∴f(x)在(0,2π)上递增.故选A.
2.B [解析] 根据导数值的正负与函数单调性的关系可以判断选项B正确.
3.C [解析] f′(x)=3x2+6x+4=3(x+1)2+1>0,则f(x)在R上是增函数,故不存在极值点.
4.2 [解析] 函数的定义域为(0,1)∪(1,+∞),f′(x)=-,令f′(x)=0,得x=,当a>0时,列表如下:
x
(1,+∞)
f′(x)
+
0
-
-
f(x)
单调递增
极大值
单调递减
单调递减
当x=时,函数f(x)有极大值f==-ae,故-ae=-2e,解得a=2;
当a<0时,列表如下:
x
(1,+∞)
f′(x)
-
0
+
+
f(x)
单调递减
极小值
单调递增
单调递增
无极大值.故a=2.
【能力提升】
5.A [解析] 由题设知:⇒∴所以f(x)=x3-2x2+x,进而可求得f(1)是极小值,f是极大值,故选A.
6.B [解析] f′(x)=3x2+2ax+(a+6),因为函数有极大值和极小值,所以f′(x)=0有两个不相等的实数根,所以判别式Δ=4a2-4×3(a+6)>0,解得a<-3或a>6.
7.D [解析] 由f′(x)=6x2-12x>0得x<0或x>2,由f′(x)<0得0<x<2,∴f(x)在[-2,0]上为增函数,在[0,2]上为减函数.∴x=0时,f(x)max=m=3.又f(-2)=-37,f(2)=-5.∴f(x)min=-37.
8.A [解析] f′(x)=3x2+2ax+7a,令f′(x)=0,当Δ=4a2-84a≤0,即0≤a≤21时,f′(x)≥0恒成立,函数不存在极值点.
9.B [解析] F′(x)=f′(x)-g′(x),
∴F′(x0)=f′(x0)-g′(x0)=f′(x0)-f′(x0)=0,且x<x0时,F′(x)=f′(x)-g′(x)=f′(x)-f′(x0)<0,x>x0时,F′(x)=f′(x)-g′(x)=f′(x)-f′(x0)>0,故x=x0是F(x)的极小值点,选B.
10.2 [解析] f′(x)=3x2-6x,令f′(x)=0,得x1=0,x2=2,当x∈(-∞,0)时,f′(x)>0,
当x∈(0,2)时,f′(x)<0,当x∈(2,+∞)时,f′(x)>0,显然当x=2时f(x)取极小值.
11.②③ [解析] 由函数y=f(x)的导函数的图象可知:(1)f(x)在区间[-2,-1]上是减函数,在[-1,2]上为增函数,在[2,4]上为减函数;(2)f(x)在x=-1处取得极小值,在x=2处取得极大值.故②③正确.
12.-1 3 [解析] f′(x)=-x2+2bx+c,由f(x)在x=1处取极值-,
可得
解得或
若b=1,c=-1,则f′(x)=-x2+2x-1=-(x-1)2≤0,此时f(x)没有极值;
若b=-1,c=3,则f′(x)=-x2-2x+3=-(x+3)(x-1),
当-3<x<1时,f′(x)>0,当x>1时,f′(x)<0,
∴当x=1时,f(x)有极大值-.
故b=-1,c=3即为所求.
13. [解析] g(x)=ax3-3x2+3ax2-6x=ax2(x+3)-3x(x+2).
当g(x)在区间[0,2]上的最大值为g(0)时,g(0)≥g(2),即0≥20a-24,得a≤.
反之,当a≤时,对任意x∈[0,2],g(x)≤x2(x+3)-3x(x+2)=(2x2+x-10)
=(2x+5)(x-2)≤0,
而g(0)=0,故g(x)在区间[0,2]上的最大值为g(0).
综上,a的取值范围为.
14.[解答] (1)f′(x)=(x-k+1)ex.
令f′(x)=0,得x=k-1.
x与f(x)、f′(x)的变化情况如下:
x
(-∞,k-1)
k-1
(k-1,+∞)
f′(x)
-
0
+
f(x)
-ek-1
所以,f(x)的单调递增区间是(k-1,+∞);单调递减区间是(-∞,k-1).
(2)当k-1≤0,即k≤1时,函数f(x)在[0,1]上单调递增,所以f(x)在区间[0,1]上的最小值为f(0)=-k;
当0<k-1<1,即1<k<2时,由(1)知f(x)在[0,k-1)上单调递减,在(k-1,1]上单调递增,所以f(x)在区间[0,1]上的最小值为f(k-1)=-ek-1;
当k-1≥1,即k≥2时,函数f(x)在[0,1]上单调递减.
所以f(x)在区间[0,1]上的最小值为f(1)=(1-k)e.
15.[解答] (1)由f(x)=x3+ax2+bx+c,得f′(x)=3x2+2ax+b.
当x=1时,切线l的斜率为3,可得2a+b=0.①
当x=时,y=f(x)有极值,则f′=0,可得
4a+3b+4=0.②
由①②解得a=2,b=-4.设切线l的方程为y=3x+m.
由原点到切线l的距离为,得=,
解得m=±1.
∵切线l不过第四象限,∴m=1.
由于切点的横坐标为x=1,∴f(1)=4.
∴1+a+b+c=4,
∴c=5.
(2)由(1)可得f(x)=x3+2x2-4x+5,
∴f′(x)=3x2+4x-4.
令f′(x)=0,得x=-2或x=.
当x变化时,f(x)和f′(x)的变化情况如下表:
x
(-3,-2)
-2
f′(x)
+
0
-
0
+
f(x)
极大值
极小值
∴f(x)在x=-2处取得极大值f(-2)=13,在x=处取得极小值f=,又f(-3)=8,f(1)=4,∴f(x)在[-3,1]上的最大值为13,最小值为.
【难点突破】
16.[解答] (1)∵g(x)=(x-1)2+,x∈[0,3],
当x=1时,g(x)min=g(1)=;当x=3时,g(x)max=g(3)=.
故当a=2时,g(x)在[0,3]上的值域为.
(2)f′(x)=lnx+1,当x∈,f′(x)<0,f(x)单调递减,当x∈,f′(x)>0,f(x)单调递增.
①0<t<t+2<,t无解;
②0<t<<t+2,即0<t<时,f(x)min=f=-;
③≤t<t+2,即t≥时,f(x)在[t,t+2]上单调递增,f(x)min=f(t)=tlnt;
所以f(x)min=
(3)g′(x)+1=x,所以问题等价于证明xlnx>-(x∈(0,+∞)),由(2)可知f(x)=xlnx(x∈(0,+∞))的最小值是-,当且仅当x=时取到.
设m(x)=-(x∈(0,+∞)),则m′(x)=,易得m(x)max=m(1)=-,当且仅当x=1时取到,从而对一切x∈(0,+∞),都有xlnx>-成立.
希望的灯一旦熄灭,生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德
薄雾浓云愁永昼, 瑞脑消金兽。 佳节又重阳, 玉枕纱厨, 半夜凉初透。
东篱把酒黄昏后, 有暗香盈袖。 莫道不消魂, 帘卷西风, 人比黄花瘦。
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