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课时作业(十五)A [第15讲 导数与函数的极值、最值]
[时间:45分钟 分值:100分]
1.下列命题中正确的是( )
A.导数为0的点一定是极值点
B.如果在点x0附近的左侧f′(x)>0,右侧f′(x)<0且f′(x0)=0,那么f(x0)是极大值
C.如果在点x0附近的左侧f′(x)>0,右侧f′(x)<0且f′(x0)=0,那么f(x0)是极小值
D.如果在点x0附近的左侧f′(x)<0,右侧f′(x)>0且f′(x0)=0,那么f(x0)是最小值
2.函数y=x+的极值情况是( )
A.既无极小值,也无极大值
B.当x=1时,极小值为2,但无极大值
C.当x=-1时,极大值为-2,但无极小值
D.当x=1时,极小值为2,当x=-1时,极大值为-2
3.函数f(x)=x3+ax2+3x-9,已知f(x)在x=-3处取得极值,则a=( )
A.2 B.3 C.4 D.5
4.已知函数y=f(x)的导函数y=f′(x)的图象如图K15-1,则( )
图K15-1
A.函数f(x)有1个极大值点,1个极小值点
B.函数f(x)有2个极大值点,2个极小值点
C.函数f(x)有3个极大值点,1个极小值点
D.函数f(x)有1个极大值点,3个极小值点
5.[2011·张家界二模] 函数f(x)=ax3+bx在x=处有极值,则ab的值为( )
A.2 B.-2
C.3 D.-3
6.设函数f(x)=2x+-1(x<0),则f(x)( )
A.有最大值 B.有最小值
C.是增函数 D.是减函数
7.[2011·福建卷] 若a>0,b>0,且函数f(x)=4x3-ax2-2bx+2在x=1处有极值,则ab的最大值等于( )
A.2 B.3 C.6 D.9
8.已知函数f(x)=x4-2x3+3m,x∈R,若f(x)+9≥0恒成立,则实数m的取值范围是( )
A.m≥ B.m>
C.m≤ D.m<
9.[2011·浙江卷] 设函数f(x)=ax2+bx+c(a,b,c∈R),若x=-1为函数f(x)ex的一个极值点,则下列图象不可能为y=f(x)的图象是( )
图K15-2
10.函数f(x)=x2-lnx的最小值为________.
11.[2012·长春模拟] 已知函数f(x)=x3+3mx2+nx+m2在x=-1时有极值0,则m+n=________.
12.已知函数y=f(x)=x3+3ax2+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________.
13.已知函数f(x)=x3-bx2+c(b,c为常数).当x=2时,函数f(x)取得极值,若函数f(x)只有三个零点,则实数c的取值范围为________.
14.(10分)已知函数f(x)=x5+ax3+bx+1,仅当x=-1,x=1时取得极值,且极大值比极小值大4.
(1)求a、b的值;
(2)求f(x)的极大值和极小值.
15.(13分)已知f(x)=x3+bx2+cx+2.
(1)若f(x)在x=1时有极值-1,求b、c的值;
(2)在(1)的条件下,若函数y=f(x)的图象与函数y=k的图象恰有三个不同的交点,求实数k的取值范围.
16.(12分)已知函数f(x)=xlnx.
(1)求f(x)的最小值;
(2)若对所有x≥1都有f(x)≥ax-1成立,求实数a的取值范围.
课时作业(十五)A
【基础热身】
1.B [解析] 根据可导函数极值的判别方法,如果在点x0附近的左侧f′(x)>0,右侧f′(x)<0,那么f(x0)是极大值,反之是极小值,而导数为0的点不一定是极值点.
2.D [解析] 函数的定义域为(-∞,0)∪(0,+∞),y′=1-=,令y′=0,得x=-1或x=1,当x变化时,f′(x),f(x)的变化情况如下:
x
(-∞,-1)
-1
(-1,0)
(0,1)
1
(1,+∞)
f′(x)
+
0
-
-
0
+
f(x)
单调递增
极大值
单调递减
单调递减
极小值
单调递增
所以当x=-1时,有极大值f(-1)=-2,当x=1时有极小值f(1)=2.
3.D [解析] f′(x)=3x2+2ax+3,由题意得f′(-3)=0,解得a=5.
4.A [解析] x1、x4是导函数的不变号零点,因此它们不是极值点,而x2与x3是变号零点,因此它们是极值点,且x2是极大值点,x3是极小值点.
【能力提升】
5.D [解析] 由f′=3a2+b=0,可得ab=-3.故选D.
6.A [解析] 由题意可得f′(x)=2-(x<0),令f′(x)=0得x=-(舍正),
列表如下:
x
-
f′(x)
+
0
—
f(x)
极大值
由表可得:当x=-时,f(x)取得最大值,无最小值;
f(x)在-∞,-单调递增,在-,0单调递减,故选A.
7.D [解析] f′(x)=12x2-2ax-2b,
∵f(x)在x=1处有极值,
∴f′(1)=0,即12-2a-2b=0,化简得 a+b=6,
∵a>0,b>0,
∴ab≤2=9,当且仅当a=b=3时,ab有最大值,最大值为9,故选D.
8.A [解析] 因为函数f(x)=x4-2x3+3m,所以f′(x)=2x3-6x2,令f′(x)=0,得x=0或x=3,经检验知x=3是函数的一个最小值点,所以函数的最小值为f(3)=3m-,不等式f(x)+9≥0恒成立,即f(x)≥-9恒成立,所以3m-≥-9,解得m≥.
9.D [解析] 设F(x)=f(x)ex,
∴F′(x)=exf′(x)+exf(x)=ex(2ax+b+ax2+bx+c),
又∵x=-1为f(x)ex的一个极值点,
∴F′(-1)=e-1(-a+c)=0,即a=c,
∴Δ=b2-4ac=b2-4a2,
当Δ=0时,b=±2a,即对称轴所在直线方程为x=±1;
当Δ>0时,>1,即对称轴在直线x=-1的左边或在直线x=1的右边.
又f(-1)=a-b+c=2a-b<0,故D错,选D.
10. [解析] 由得x>1.
由得0<x<1,
∴f(x)在x=1时,取得最小值f(1)=-ln1=.
11.11 [解析] f′(x)=3x2+6mx+n,依题意有即
解得或检验知当时,函数没有极值.所以m+n=11.
12.4 [解析] ∵y′=3x2+6ax+3b,
∴⇒
∴y′=3x2-6x,令3x2-6x=0,
则x=0或x=2,∴f(x)极大值-f(x)极小值=f(0)-f(2)=4.
13. [解析] ∵f(x)=x3-bx2+c,∴f′(x)=x2-2bx.∵x=2时,f(x)取得极值,∴22-2b×2=0,解得b=1.∴当x∈(0,2)时,f(x)单调递减,当x∈(-∞,0)或x∈(2,+∞)时,f(x)单调递增.
若f(x)=0有3个实根,则解得0<c<.
14.[解答] (1)∵f(x)=x5+ax3+bx+1,
∴f′(x)=5x4+3ax2+b.
∵x=±1时有极值,∴5+3a+b=0,∴b=-3a-5①,
代入f′(x)得f′(x)=5x4+3ax2-3a-5=5(x4-1)+3a(x2-1)=(x2-1)[5(x2+1)+3a]
=(x+1)(x-1)[5x2+(3a+5)].
∵f(x)仅当x=±1时有极值,∴5x2+(3a+5)≠0对任意x成立.
∴3a+5>0,a>-.
考察f(x)、f′(x)随x的变化情况:
x
(-∞,-1)
-1
(-1,1)
1
(1,+∞)
f′(x)
+
0
-
0
+
f(x)
极大值
极小值
由此可知,当x=-1时取极大值,当x=1时,取极小值.
∴f(-1)-f(1)=4,即[(-1)5+a(-1)3+b(-1)+1]-(15+a·13+b·1+1)=4,
整理得a+b=-3②,
由①②解得
(2)∵a=-1,b=-2,
∴f(x)=x5-x3-2x+1.
∴f(x)的极大值为f(-1)=3.
f(x)的极小值为f(1)=-1.
15.[解答] (1)∵f(x)=x3+bx2+cx+2,
∴f′(x)=3x2+2bx+c.
由已知得f′(1)=0,f(1)=-1,
∴解得b=1,c=-5.
经验证,b=1,c=-5符合题意.
(2)由(1)知f(x)=x3+x2-5x+2,
f′(x)=3x2+2x-5.
由f′(x)=0得x1=-,x2=1.
当x变化时,f′(x),f(x)的变化情况如下表:
x
-
1
(1,+∞)
f′(x)
+
0
-
0
+
f(x)
极大值
极小值
根据上表,当x=-时函数取得极大值且极大值为f=,当x=1时函数取得极小值且极小值为f(1)=-1.
根据题意结合上图可知k的取值范围为.
【难点突破】
16.[解答] (1)f(x)的定义域为(0,+∞),f(x)的导数f′(x)=1+lnx.
令f′(x)>0,解得x>;令f′(x)<0,解得0<x<.
从而f(x)在单调递减,在单调递增.
所以,当x=时,f(x)取得最小值-.
(2)法一:令g(x)=f(x)-(ax-1),则g′(x)=f′(x)-a=1-a+lnx,
①若a≤1,当x>1时,g′(x)=1-a+lnx>1-a≥0,
故g(x)在(1,+∞)上为增函数,所以,x≥1时,g(x)≥g(1)=1-a≥0,即f(x)≥ax-1.
②若a>1,方程g′(x)=0的根为x0=ea-1,
此时,若x∈(1,x0),则g′(x)<0,故g(x)在该区间为减函数.
所以x∈(1,x0)时,g(x)<g(1)=1-a<0,
即f(x)<ax-1,与题设f(x)≥ax-1相矛盾.
综上,满足条件的a的取值范围是(-∞,1].
法二:依题意,得f(x)≥ax-1在[1,+∞)上恒成立,
即不等式a≤lnx+对于x∈[1,+∞)恒成立.
令g(x)=lnx+,则g′(x)=-=.
当x>1时,因为g′(x)=>0,
故g(x)是(1,+∞)上的增函数,所以g(x)的最小值是g(1)=1,
所以a的取值范围是(-∞,1].
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