42.(2009湖北卷文)(本小题满分14分)
已知关于x的函数f(x)=
+bx2+cx+bc,其导函数为f+(x).令g(x)=∣f+(x) ∣,
记函数g(x)在区间[-1、1]上的最大值为M.
(Ⅰ)如果函数f(x)在x=1处有极值-
,试确定b、c的值:
(Ⅱ)若∣b∣>1,证明对任意的c,都有M>2:
(Ⅲ)若M≧K对任意的b、c恒成立,试求k的最大值。
本小题主要考察函数、函数的导数和不等式等基础知识,考察综合运用数学知识进行推理
论证的能力和份额类讨论的思想(满分14分)
(I)解析
,由
在
处有极值![]()
可得![]()
解得
或![]()
若
,则
,此时
没有极值;
若
,则![]()
当
变化时,
,
的变化情况如下表:
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
0 |
+ |
0 |
|
|
|
|
极小值 |
|
极大值 |
|
当
时,
有极大值
,故
,
即为所求。
(Ⅱ)证法1:![]()
当
时,函数
的对称轴
位于区间
之外。
在
上的最值在两端点处取得
故
应是
和
中较大的一个
即![]()
证法2(反证法):因为
,所以函数
的对称轴
位于区间
之外,
在
上的最值在两端点处取得。
故
应是
和
中较大的一个
假设
,则
![]()
将上述两式相加得:
,导致矛盾,![]()
(Ⅲ)解法1:![]()
(1)当
时,由(Ⅱ)可知
;
(2)当
时,函数
)的对称轴
位于区间
内,
此时![]()
由
有![]()
①若
则
,
于是![]()
②若
,则![]()
![]()
于是![]()
综上,对任意的
、
都有![]()
而当
时,
在区间
上的最大值![]()
故
对任意的
、
恒成立的
的最大值为
。
解法2:![]()
(1)当
时,由(Ⅱ)可知
;
(2)当
时,函数
的对称轴
位于区间
内,
此时![]()
,即![]()
下同解法1
41.(2009四川卷文)(本小题满分12分)
已知函数
的图象在与
轴交点处的切线方程是
。
(I)求函数
的解析式;
(II)设函数
,若
的极值存在,求实数
的取值范围以及函数
取得极值时对应的自变量
的值.
解析 (I)由已知,切点为(2,0),故有
,即
……①
又
,由已知
得
……②
联立①②,解得
.
所以函数的解析式为
…………………………………4分
(II)因为
![]()
令![]()
当函数有极值时,则
,方程
有实数解,
由
,得
.
①当
时,
有实数
,在
左右两侧均有
,故函数
无极值
②当
时,
有两个实数根![]()
情况如下表:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ |
0 |
- |
0 |
+ |
|
|
↗ |
极大值 |
↘ |
极小值 |
↗ |
所以在
时,函数
有极值;
当
时,
有极大值;当
时,
有极小值;
…………………………………12分
40.(2009陕西卷理)(本小题满分12分)
已知函数
,其中![]()
若
在x=1处取得极值,求a的值;
![]()
求
的单调区间;
(Ⅲ)若
的最小值为1,求a的取值范围。
解(Ⅰ)![]()
∵
在x=1处取得极值,∴
解得![]()
(Ⅱ)![]()
∵
∴![]()
①当
时,在区间
∴
的单调增区间为![]()
②当
时,
由![]()
∴![]()
(Ⅲ)当
时,由(Ⅱ)①知,![]()
当
时,由(Ⅱ)②知,
在
处取得最小值![]()
综上可知,若
得最小值为1,则a的取值范围是![]()
39.(2009陕西卷文)(本小题满分12分)
已知函数![]()
求
的单调区间;
若
在
处取得极值,直线y=my与
的图象有三个不同的交点,求m的取值范围。
解析 (1)![]()
当
时,对
,有![]()
当
时,
的单调增区间为![]()
当
时,由
解得
或
;
由
解得
,
当
时,
的单调增区间为
;
的单调减区间为
。
(2)因为
在
处取得极大值,
所以![]()
所以![]()
由
解得
。
由(1)中
的单调性可知,
在
处取得极大值
,
在
处取得极小值
。
因为直线
与函数
的图象有三个不同的交点,又
,
,
结合
的单调性可知,
的取值范围是
。
38.(2009宁夏海南卷理)(本小题满分12分)
已知函数![]()
(1)如
,求
的单调区间;
(1)若
在
单调增加,在
单调减少,证明
<6.
(21)解析
(Ⅰ)当
时,
,故
![]()
![]()
当![]()
![]()
当![]()
从而
单调减少.
(Ⅱ)![]()
由条件得:
从而
![]()
因为
所以
![]()
![]()
将右边展开,与左边比较系数得,
故
![]()
又
由此可得
![]()
于是
37.(2009辽宁卷理)(本小题满分12分)
已知函数f(x)=
x
-ax+(a-1)
,
。
(1)讨论函数
的单调性;
(2)证明:若
,则对任意x
,x![]()
![]()
,x![]()
x
,有
。
解析 (1)
的定义域为
。
2分
(i)若
即
,则
![]()
故
在
单调增加。
(ii)若
,而
,故
,则当
时,
;
当
及
时,![]()
故
在
单调减少,在
单调增加。
(iii)若
,即
,同理可得
在
单调减少,在
单调增加.
(II)考虑函数 ![]()
![]()
则![]()
由于1<a<5,故
,即g(x)在(4, +∞)单调增加,从而当
时有
,即
,故
,当
时,有
·········12分
36.(2009辽宁卷文)(本小题满分12分)
设
,且曲线y=f(x)在x=1处的切线与x轴平行。
(2)求a的值,并讨论f(x)的单调性;
(1)证明:当
解析 (Ⅰ)
.有条件知,
,故
.
………2分 于是
.
故当
时,
<0;
当
时,
>0.
从而
在
,
单调减少,在
单调增加. ………6分
(Ⅱ)由(Ⅰ)知
在
单调增加,故
在
的最大值为
,
最小值为
.
从而对任意
,![]()
,有
.
………10分
而当
时,![]()
![]()
.
从而
………12分
35.(2009福建卷理)(本小题满分14分)
已知函数
,且
(1) 试用含
的代数式表示b,并求
的单调区间;
(2)令
,设函数
在
处取得极值,记点M (
,
),N(
,
),P(
),
,请仔细观察曲线
在点P处的切线与线段MP的位置变化趋势,并解释以下问题:
(I)若对任意的m
(
,
x
),线段MP与曲线f(x)均有异于M,P的公共点,试确定t的最小值,并证明你的结论;
(II)若存在点Q(n ,f(n)), x
n<
m,使得线段PQ与曲线f(x)有异于P、Q的公共点,请直接写出m的取值范围(不必给出求解过程)
解法一:
(Ⅰ)依题意,得![]()
由
.
从而![]()
令
![]()
①当a>1时,
![]()
当x变化时,
与
的变化情况如下表:
|
x |
|
|
|
|
|
+ |
- |
+ |
|
|
单调递增 |
单调递减 |
单调递增 |
由此得,函数
的单调增区间为
和
,单调减区间为
。
②当
时,
此时有
恒成立,且仅在
处
,故函数
的单调增区间为R
③当
时,
同理可得,函数
的单调增区间为
和
,单调减区间为
![]()
综上:
当
时,函数
的单调增区间为
和
,单调减区间为
;
当
时,函数
的单调增区间为R;
当
时,函数
的单调增区间为
和
,单调减区间为
.
(Ⅱ)由
得
令
得![]()
由(1)得
增区间为
和
,单调减区间为
,所以函数
在处
取得极值,故M(
)N(
)。
观察
的图象,有如下现象:
①当m从-1(不含-1)变化到3时,线段MP的斜率与曲线
在点P处切线的斜率
之差Kmp-
的值由正连续变为负。
②线段MP与曲线是否有异于H,P的公共点与Kmp-
的m正负有着密切的关联;
③Kmp-
=0对应的位置可能是临界点,故推测:满足Kmp-
的m就是所求的t最小值,下面给出证明并确定的t最小值.曲线
在点
处的切线斜率
;
线段MP的斜率Kmp![]()
当Kmp-
=0时,解得![]()
直线MP的方程为
![]()
令![]()
当
时,
在
上只有一个零点
,可判断
函数在
上单调递增,在
上单调递减,又
,所以
在
上没有零点,即线段MP与曲线
没有异于M,P的公共点。
当
时,
.![]()
所以存在
使得![]()
即当
MP与曲线
有异于M,P的公共点
![]()
综上,t的最小值为2.
(2)类似(1)于中的观察,可得m的取值范围为![]()
解法二:
(1)同解法一.
(2)由
得
,令
,得![]()
由(1)得的
单调增区间为
和
,单调减区间为
,所以函数在处取得极值。故M(
).N(
)
(Ⅰ)
直线MP的方程为![]()
由![]()
得![]()
线段MP与曲线
有异于M,P的公共点等价于上述方程在(-1,m)上有根,即函数
上有零点.
因为函数
为三次函数,所以
至多有三个零点,两个极值点.
又
.因此,
在
上有零点等价于
在
内恰有一个极大值点和一个极小值点,即
内有两不相等的实数根.
等价于
即![]()
又因为
,所以m
的取值范围为(2,3)
从而满足题设条件的r的最小值为2.
333.(2009湖南卷文)(本小题满分13分)
已知函数
的导函数的图象关于直线x=2对称.
(Ⅰ)求b的值;
(Ⅱ)若
在
处取得最小值,记此极小值为
,求
的定义域和值域。
解: (Ⅰ)
.因为函数
的图象关于直线x=2对称,
所以
,于是
(Ⅱ)由(Ⅰ)知,
,
.
(ⅰ)当c
12时,
,此时
无极值。
(ii)当c<12时,
有两个互异实根
,
.不妨设
<
,则
<2<
.
当x<
时,
,
在区间
内为增函数;
![]()
当
<x<
时,
,
在区间
内为减函数;
当
时,
,
在区间
内为增函数.
所以
在
处取极大值,在
处取极小值.
因此,当且仅当
时,函数
在
处存在唯一极小值,所以
.
于是
的定义域为
.由
得
.
于是
.
当
时,
所以函数![]()
在区间
内是减函数,故
的值域为
![]()
32.(2009全国卷Ⅱ理)(本小题满分12分)
设函数
有两个极值点
,且![]()
(I)求
的取值范围,并讨论
的单调性;
(II)证明:
解: (I)![]()
令
,其对称轴为
。由题意知
是方程
的两个均大于
的不相等的实根,其充要条件为
,得![]()
⑴当
时,
在
内为增函数;
![]()
⑵当
时,
在
内为减函数;
⑶当
时,
在
内为增函数;
(II)由(I)
,![]()
![]()
设
,
则![]()
⑴当
时,
在
单调递增;
⑵当
时,
,
在
单调递减。
![]()
![]()
故
.
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