内容正文:
[对应学生用书P300]
A级 基础过关
1.函数f(x)=x3-3x2+3x的极值点的个数是( )
A.0 B.1
C.2 D.3
解析 f′(x)=3x2-6x+3=3(x-1)2,当x=1时导函数值为0,但在此零点两侧导函数均大于0,所以此处不是函数的极值点,所以函数极值点个数为0.
答案 A
2.若函数f(x)=的极大值点与极小值点分别为a,b,则a+b=( )
A.-4 B.
C.0 D.2
解析 f′(x)=,当-<x<时,f′(x)>0;当x<-或x>时,f′(x)<0.故f(x)=的极大值点与极小值点分别为,-,则a=,b=-,所以a+b=0.
答案 C
3.当x=1时,函数f(x)=a ln x+取得最大值-2,则f′(2)=( )
A.-1 B.-
C. D.1
解析 因为f′(x)=,由题意可知f′(1)=a-b=0,f(1)=a ln 1+b=b=-2,所以a=-2,因此f′(2)==-,故选B.
答案 B
4.若函数f(x)=6a ln x+x2-(a+6)x(x>0)有2个极值点,则实数a的取值范围是( )
A.(-∞,6)∪(6,+∞) B.(0,6)∪(6,+∞)
C.{6} D.(0,+∞)
解析 f′(x)=+x-(a+6)=(x>0),因为函数f(x)有2个极值点,所以f′(x)=0有2个不同的正实数根,所以a>0且a≠6,即实数a的取值范围是(0,6)∪(6,+∞).故选B.
答案 B
5.(多选)下列说法正确的是( )
A.f(x)=x+(x∈R)的最小值为1
B.f(x)=(x>0)的最小值为1
C.f(x)=x-ln x(x>0)的最小值为1
D.f(x)=xe(x>0)的最小值为1
解析 f(x)=x+(x∈R),f′(x)=1-=,函数f(x)在(-∞,0)上单调递减,在(0,+∞)上单调递增,故函数f(x)的最小值为f(0)=1,A正确;f(x)=(x>0),f′(x)=,函数f(x)在(0,1)上单调递减,在(1,+∞)上单调递增,故函数f(x)的最小值为f(1)=e,B错误;f(x)=x-ln x(x>0),f′(x)=1-=,函数f(x)在(0,1)上单调递减,在(1,+∞)上单调递增,故函数f(x)的最小值为f(1)=1,C正确;f(x)=xe(x>0),f′(x)=e+xe·=,函数f(x)在(0,1)上单调递减,在(1,+∞)上单调递增,故函数f(x)的最小值为f(1)=e,D错误;故选AC.
答案 AC
6.已知x=0是f(x)=(x-a)ex+1的极值点,则a=________.
解析 因为f(x)=(x-a)ex+1,
所以f′(x)=(x-a+1)ex,
因为x=0是函数f(x)的极值点,
则f′(0)=0,得1-a=0,解得a=1,
当a=1时,f′(x)=xex,
当x<0时,f′(x)<0,则f(x)单调递减,
当x>0时,f′(x)>0,则f(x)单调递增,
所以x=0是函数f(x)的极值点,故a=1.
答案 1
7.已知函数f(x)=(x+a)ex的最小值为-e2,则a的值为________.
解析 函数f(x)=(x+a)ex的定义域为R,f′(x)=(x+a+1)ex.所以当x∈(-∞,-a-1)时,f′(x)<0,f(x)单调递减;当x∈(-a-1,+∞)时,f′(x)>0,f(x)单调递增.所以函数f(x)=(x+a)ex的最小值为f(-a-1)=(-a-1+a)e-a-1=-e2,解得a=-3.
答案 -3
8.甲、乙两地相距240 km,汽车从甲地以速度v(km/h)匀速行驶到乙地.已知汽车每小时的运输成本由固定成本和可变成本组成,固定成本为160元,可变成本为元.为使全程运输成本最小,汽车应以________km/h的速度行驶.
解析 设全程运输成本为y元,由题意,得
y==240,v>0,
y′=240.
令y′=0,得v=80.
当v>80时,y′>0;当0<v<80时,y′<0.
所以函数y=在(0,80)上单调递减,在(80,+∞)上单调递增,
所以当v=80时,全程运输成本最小.
答案 80
9.已知a,b是实数,1和-1是函数f(x)=x3+ax2+bx的两个极值点.
(1)求a,b的值;
(2)设函数g(x)的导函数g′(x)=f(x)+2,求g(x)的极值点.
解析 (1)由题设知f′(x)=3x2+2ax+b,且f′(-1)=3-2a+b=0,f′(1)=3+2a+b=0,解得a=0,b=-3.经检验,a=0,b=-3符合题意.
(2)由(1)知f(x)=x3-3x,
则g′(x)=f(x)+2=(x-1)2(x+2),
所以g′(x)=0的根为x1=x2=1,x3=-2.
即函数g(x)的极值点只可能是1或-2,
当x<-2时,g′(x)<0,
当-2<x<1时,g′(x)>0,
当x>1时,g′(x)>0,
所以-2是g(x)的极值点,1不是g(x)的极值点.
综上所述,g(x)的极值点为-2.
B级 能力提升
10.(多选)已知函数f(x)=x ln x-aex+b有两个极值点,且f(1)=-1,则( )
A.ae+b=-1 B.ab=e2a-a
C.0<a< D.-≤ab<0
解析 由题意可得f(x)的定义域为(0,+∞),
因为f(1)=-1,所以-ae+b=-1,A错误;
则b=ae-1,所以ab=ea2-a,B错误;
由函数f(x)有两个极值点,
可知f′(x)=1+ln x-aex=0,
即a=有两个实数根.
设g(x)=,则g′(x)=,
令g′(x)>0得0<x<1,此时g(x)单调递增;
令g′(x)<0得x>1,此时g(x)单调递减,
所以g(x)在x=1处取得极大值,
即极大值为g(1)=,
又x→0时,g(x)→-∞;x→+∞时,g(x)→0,
可得g(x)的图象如图所示,
欲使y=a与y=g(x)图象有两个交点,只需0<a<,C正确;
因为ab=ea2-a,当a∈时,由二次函数的性质,得-≤ab<0,D正确.
答案 CD
11.函数f(x)=|2x-1|-2ln x的最小值为________.
解析 函数f(x)=|2x-1|-2ln x的定义域为(0,+∞).
①当x>时,f(x)=2x-1-2ln x,
所以f′(x)=2-=,
当<x<1时,f′(x)<0,当x>1时,f′(x)>0,
所以f(x)min=f(1)=2-1-2ln 1=1;
②当0<x≤时,
f(x)=1-2x-2ln x在上单调递减,
所以f(x)min=f=-2ln =2ln 2=ln 4>ln e=1.
综上,f(x)min=1.
答案 1
12.(2025·北京海淀区模拟)已知函数f(x)=(x+1)ex-ax2-4ax+a.
(1)当a=1时,求f(x)的极大值;
(2)若函数f(x)的极小值大于零,求a的取值范围.
解析 (1)函数f(x)的定义域为R,f′(x)=ex+(x+1)ex-2ax-4a=(x+2)(ex-2a).
当a=1时,f′(x)=(x+2)(ex-2),
则函数f(x)在(-∞,-2)和(ln 2,+∞)上单调递增,在(-2,ln 2)上单调递减,
所以f(x)极大值=f(-2)=5-e-2.
(2)函数f(x)的定义域为R,f′(x)=(x+2)(ex-2a),
①当a≤0时,函数f(x)在(-∞,-2)上单调递减,在(-2,+∞)上单调递增,
所以f(x)极小值=f(-2)=-e-2+5a<0,
所以a≤0不合题意.
②当a>0时,
令f′(x)=0解得x=-2或x=ln (2a),
ⅰ.当-2<ln (2a),即a>时,
函数f(x)在(-∞,-2)和(ln (2a),+∞)上单调递增,在(-2,ln (2a))上单调递减.
则f(x)极小值=f(ln 2a)=-a[ln (2a)]2-2a ln (2a)+3a>0,
解得-3<ln (2a)<1,
结合-2<ln (2a),有-2<ln (2a)<1,
解得<a<.
ⅱ.当-2=ln (2a)时,f′(x)≥0,函数f(x)在(-∞,+∞)上单调递增,没有极值.
ⅲ.当-2>ln (2a),即0<a<时,
函数f(x)在(-∞,ln (2a))和(-2,+∞)上单调递增,
在(ln (2a),-2)上单调递减.
则f(x)极小值=f(-2)=-e-2+5a>0,
解得a>,
结合0<a<,所以<a<.
综上所述,a的取值范围是∪.
C级 拓广探索
13.已知函数f(x)的导函数f′(x)=(x+2)(x2+x+m),若函数f(x)有一极大值点为-2,则实数m的取值范围为( )
A.(-2,+∞) B.(-4,-2]
C.(-∞,-2] D.(-∞,-2)
解析 由题意f′(x)=(x+2)(x2+x+m),令g(x)=x2+x+m,
若g(x)≥0恒成立,易知当x∈(-∞,-2)时,f′(x)≤0,当x∈(-2,+∞)时,f′(x)≥0,
所以-2是f(x)的极小值点,不合题意,故g(x)有两个不同零点.
设g(x)的两个零点分别为x1,x2(x1<x2),则f′(x)=(x-x1)(x+2)(x-x2),
结合三次函数的图象与性质知x1<-2<x2,
在(-∞,x1),(-2,x2)上f′(x)<0,f(x)单调递减,在(x1,-2),(x2,+∞)上f′(x)>0,f(x)单调递增,-2是f(x)的极大值点,符合题意,
此时需g(-2)=2+m<0,得m<-2,所以实数m的取值范围为(-∞,-2).故选D.
答案 D
14.若函数g(x)=在区间[t,+∞)上存在极值,则实数t的最大值为________.
解析 函数g(x)=的定义域为(0,+∞),
g′(x)==.
令f(x)=x+1-x ln x,f′(x)=1-ln x-1=-ln x,所以当x∈(0,1)时,f′(x)>0,当x∈(1,+∞)时,f′(x)<0,所以f(x) 在(0,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减,
所以f(x)max=f(1)=2>0,
又因为当x∈(0,1)时,ln x<0,-x ln x>0,
则f(x)=x+1-x ln x>0,
f(3)=4-3ln 3=ln e4-ln 27>0,
f(4)=5-4ln 4=ln e5-ln 256<ln 243-ln 256<0,
所以存在唯一的x0∈,使得f=0,
所以当x∈时,f(x)>0,当x∈时,f(x)<0,
所以函数g(x) 在上单调递增,在上单调递减.
所以要使函数g(x)=在区间[t,+∞)上存在极值,
则实数t的最大值为3.
答案 3
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