内容正文:
第三章 导数及其应用
3.3 导数在研究函数中的应用
3.3.3 函数的最大(小)值与导数
A级 基础巩固
一、选择题
1.下列说法正确的是( )
A.函数在其定义域内若有最值与极值,则其极大值便是最大值,极小值便是最小值
B.闭区间上的连续函数一定有最值,也一定有极值
C.若函数在其定义域上有最值,则一定有极值;反之,若有极值,则一定有最值[来源:Z§xx§k.Com][来源:学,科,网]
D.若函数在给定区间上有最大(小)值,则有且仅有一个最大(小)值,但若有极值,则可有多个极值
解析:由极值与最值的区别知选D.
答案:D
2.函数f(x)=的最大值为( )
A.e-1
B.e
C.e2
D.10
解析:令f′(x)==0(x>0),解得x=e.当x>e时,f′(x)<0;当0<x<e时,f′(x)>0,所以f(x)极大值=f(e)=e-1,在定义域内只有一个极值,所以f(x)max=e-1.
答案:A
3.函数f(x)=x2-ln x的最小值为( )
A.
B.1
C.不存在
D.0
解析:f′(x)=x-,且x>0,
=
令f′(x)>0,得x>1;令f′(x)<0,得0<x<1.
所以f(x)在x=1时取最小值f(1)=.-ln 1=
答案:A
4.函数f(x)=x3-3ax-a在(0,1)内有最小值,则a的取值范围是( )
A.[0,1)
B.(0,1)
C.(-1,1)
D.
解析:因为f′(x)=3x2-3a,令f′(x)=0,可得a=x2,
又因为x∈(0,1),所以 0<a<1.
答案:B
5.已知函数f(x)、g(x)均为[a,b]上的可导函数,在[a,b]上连续且f′(x)<g′(x),则f(x)-g(x)的最大值为( )
A.f(a)-g(a)
B.f(b)-g(b)
C.f(a)-g(b)
D.f(b)-g(a)
解析:令u(x)=f(x)-g(x),
则u′(x)=f′(x)-g′(x)<0,
所以 u(x)在[a,b]上为减函数,
所以 u(x)的最大值为u(a)=f(a)-g(a).
答案:A
二、填空题
6.函数f(x)=ln x-x在(0,e)上的最大值为________.
解析:f′(x)=(x>0),令f′(x)>0得0<x<1,令f′(x)<0得x<0(舍去)或x>1,所以f(x)在(0,1]上是增函数,在(1,e]上是减函数.所以当x=1时,f(x)有最大值f(1)=-1.
-1=
答案:-1
7.已知函数f(x)=x3-12x+8在区间[-3,3]上的最大值与最小值分别为M,m,则M-m=________.
解析:由题意,得f′(x)=3x2-12,令f′(x)=0,得x=
±2,又f(-3)=17,f(-2)=24,f(2)=-8,f(3)=
-1,所以M=24,m=-8,M-m=32.
答案:32
8.如果函数f(x)=x3-x2+a在[-1,1]上的最大值是2,那么f(x)在[-1,1]上的最小值是________.
解析:f′(x)=3x2-3x,
令f′(x)=0得x=0,或x=1.
因为f(0)=a,f(-1)=-+a,
f(1)=-+a,所以 f(x)max=a=2.
所以 f(x)min=-.+a=-
答案:-
三、解答题
9.已知函数f(x)=+2ln x,若当a>0时,f(x)≥2恒成立,求实数a的取值范围.
解:由f(x)=)=ln a+1.要使f(x)≥2恒成立,需ln a+1≥2恒成立,则a≥e.
是函数f(x)的极小值点,也是最小值点,且f(时,f′(x)>0.故x=时,f′(x)<0;当x>.当0<x<(舍去)或x=.又函数f(x)的定义域为(0,+∞),且a>0,令f′(x)=0,得x=-+2ln x,得f′(x)=
所以实数a的取值范围是[e,+∞).
10.(2018·全国卷Ⅲ)已知函数f(x)=(2+x+ax2)ln(1+x)-2x.
(1)若a=0,证明:当-1<x<0时,f(x)<0;当x>0时,f(x)>0;
(2)若x=0是f(x)的极大值点,求a.
(1)证明:当a=0时,f(x)=(2+x)ln(1+x)-2x,
f′(x)=ln(1+x)-.
设函数g(x)=f′(x)=ln(1+x)-,
则g′(x)=.
当-1<x<0时,g′(x)<0;当x>0时,g′(x)>0,故当x>-1时,g(x)≥g(0)=0,当且仅当x=0时,g(x)=0,从而f′(x)≥0,当且仅当x=0时,f′(x)=0.
所以f(x)在(-1,+∞)单调递增.
又f(0)=0,故当-1<x<0时,f(x)<0;当x>0时,f(x)>0.
(2)解:(ⅰ)若a≥0,由(1)知,
当x>0时,f(x)