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高中数学人教A版 (2019)选择性必修 第二册5.3 导数在研究函数中的应用课时训练
展开5.3.2
函数的极值与最大(小)值
【知识目录】
1、 极值最值概念
2、 图像与极值
3、 常见函数求最值与极值(基础无参)
4、 极值存在(含参,重点)
5、 三次函数
6、 压轴题:最值与范围综合(难点)
典例分类精讲
Ø 一、极值最值概念
区分以下一些容易混淆的概念。
1. 导函数等0与极值的关系,
2. 极值点不仅仅导函数为零,并且两边导函数“变号”
【典型例题】
【例1】已知函数在处连续,下列命题中正确的是( ).
A.导数为零的点一定是极值点
B.如果在附近的左侧,右侧,那么是极大值
C.如果在附近的左侧,右侧,那么是极小值
D.如果在附近的左侧,右侧,那么是极大值
【答案】B
【分析】
用极值点的定义判断A选项,用极大值和极小值的定义来判断BCD选项
【详解】
导数为0的点不一定是极值点,还要满足导函数在这一点的左侧与右侧的函数值异号,故A错误;
根据极值的概念,在附近的左侧,函数单调递增;在附近的右侧,函数单调递减,所以为极大值,故B正确,CD错误.
故选:B
【例2】连续函数在上( )
A.极大值一定比极小值大
B.极大值一定是最大值
C.最大值一定是极大值
D.最大值一定大于极小值
【答案】D
【详解】
由函数的最值与极值的概念可知,y=f(x)在[a,b]上的最大值一定大于极小值.
【例3】已知在上连续,是的导函数,则是为函数极值点的( )条件.
A.充要条件 B.充分不必要 C.必要不充分 D.既不充分也不必要
【答案】C
【分析】
结合极值点、充分、必要条件的知识确定正确选项.
【详解】
时,不一定是极值点,还需要在两侧的单调性不相同.
是的极值点时,由于在上连续,所以.
所以是为函数极值点的必要不充分条件.故选:C
【例4】关于函数,下列说法正确的是( )
A.没有最小值,有最大值 B.有最小值,没有最大值
C.有最小值,有最大值 D.没有最小值,也没有最大值
【答案】D
【分析】
利用研究函数的最值.
【详解】
依题意,所以在上递增,没有最小值,也没有最大值.
故选:D
【例5】函数的极大值为
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】
利用导数求得函数的单调区间,进而求得函数极值点,由此求得函数的极大值.
【详解】
依题意,故函数在上递增,在上递减,所以函数在处取得极大值为.故选B.
【例6】已知等差数列的前项和为,则的极大值为
A. B.3 C. D.2
【答案】A
【分析】
根据等差数列前项和公式的特点,求得的值,利用导数求得函数的单调区间,进而求得函数的极大值.
【详解】
由于等差数列前项和公式中,常数项为,故,,故函数在上递增,在上单调递减,故当时取得极大值为.故选A.
【例7】已知函数,,则函数的最大值为( )
A.0 B.
C. D.
【答案】C
【分析】
根据函数的导函数的正负性判断函数在已知区间的单调性,结合余弦函数的性质进行求解即可.
【详解】
∵,∴当时,单调递增,
当时, 单调递减,∴.
故选:C.
【对点实战】
1.函数f(x)=x·2x,则下列结论正确的是( )
A.当x=时,f(x)取最大值 B.当x=时,f(x)取最小值
C.当x=-时,f(x)取最大值 D.当x=-时,f(x)取最小值
【答案】D
【分析】
利用导数可求函数的最值,即可判断.
【详解】
∵函数f(x)=x·2x,∴f′(x)=2x+x·(2x)′=2x+x·2x·ln 2.令f′(x)=0,得x=-.
当x∈时,f′(x)<0;当x∈时,f′(x)>0,
故函数在x=-处取极小值,也是最小值.故选:D
2.函数的极小值是( )
A.1 B.9 C.4 D.不存在
【答案】B
【分析】
利用导数讨论函数的单调性,进而得出函数的极小值.
【详解】
,由得,当时,
当时,则时为函数的极小值.
故选:B
3.关于函数说法正确的是( )
A.没有最小值,有最大值 B.有最小值,没有最大值
C.有最小值,有最大值 D.没有最小值,也没有最大值
【答案】A
【分析】
对函数求导,利用导数求解函数的最值即可
【详解】
解:函数的定义域为,
由,得,
当时,,当时,,
所以在上单调递增,在上单调递减,
所以当时,取得最大值,没有最小值,
故选:A
4.下列函数中,存在极值的函数为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】
根据极值的定义进行求解即可.
【详解】
A:因为函数是实数集上的增函数,所以函数没有极值;
B:因为函数是正实数集上的增函数,所以函数没有极值;
C:因为函数在区间、上是减函数,所以函数没有极值;
D:因为,所以该函数在上是增函数,在上是减函数,因此是函数的极小值点,符合题意,
故选:D
5.下列关于函数的结论中,正确结论是( )
A.是极大值,是极小值;
B.没有最大值,也没有最小值;
C.有最大值,没有最小值;
D.有最小值,没有最大值.
【答案】C
【分析】
先函数进行求导,在令解出,再结合导函数的符号分析出极大值与极小值.
【详解】
由,得,令,则,解得或,当或时,,当时,,所以是极小值,是极大值,所以A错误;
因为是极小值,且当时,恒成立,而是极大值,也是最大值,所以有最大值,没有最小值,所以C正确,BD错误.
故选:C
Ø 二、图像与极值
导函数图像与原函数图像:
1. 导函数看“正负”。
2. 原函数看“增减”
3. 极值点是导函数的“穿越根”
4. 注意“相切根”只是增减速度发生了改变,不对应极值点。
此处举例,可以用及其导函数图像来类比学习
【典型例题】
【例1】已知定义在上的函数的部分图象如图所示,则下列说法正确的是( )
A.有极小值 B.有最大值
C.是奇函数 D.是偶函数
【答案】A
【分析】
依据图象直接依次进行判断即可.
【详解】
由图可知:有极小值,无最大值,且的定义域为,,
所以该函数不是奇函数,同时函数图象不关于轴对称,故不为偶函数,
所以答案为A
故选:A
【例2】已知函数的导函数的图象如图所示,则函数在区间内的极小值点的个数为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】
结合导函数图象确定正确选项.
【详解】
函数的极小值点需满足左减右增,即且左侧,右侧,
由图可知,一共有个点符合.故选:A
【例3】已知函数的导函数的图象如图所示,则下列结论正确的是( )
A.是的极小值点
B.是的极小值点
C.曲线在处的切线斜率小于零
D.在区间上单调递减
【答案】C
【分析】
根据导函数的图象可知,当或时,,当时,,再根据导函数与原函数的关系,得出的单调区间,从而可知极大值点和极小值点,即可判断A,B,D选项,还根据导数的定义和几何意义即可判断C选项,从而得出答案.
【详解】
解:由图象知,当或时,,单调递增,
当时,,单调递减,
所以在区间,内单调递增,在区间内单调递减,
是的极大值点,3是的极小值点,所以A,B,D选项错误,
又因为,所以曲线在处切线斜率小于零,所以C选项正确.故选:C.
【例4】已知函数的定义域为,导函数在区间上的图象如图所示,则函数在区间上的极大值点的个数为( )
A.4 B.3 C.2 D.1
【答案】B
【分析】
通过导函数的图象得到导函数的符号,进而得到原函数的单调性,进而判断出极大值个数.
【详解】
极大值点在导函数的零点处,且满足零点的左侧为正,右侧为负,由导函数的图象可知极大值点共有3个.
故选:B.
【例5】已知定义在上的函数恰有3个极值点,则的导函数的图象可能为( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【分析】
根据函数极值点的定义,结合选项,逐项判定,即可求解.
【详解】
根据函数极值点的定义可知,函数的极值点要满足两个条件,一个是该点的导数为0,
另一个是该点左、右两边的导数值异号,故A与C对应的函数只有2个极值点,
B对应的函数有4个极值点,D对应的函数有3个极值点.
故选:D.
【例6】设函数f(x)在R上可导,其导函数为,且函数的图象如图所示,则下列结论中正确的是( )
A.函数f(x)有极大值f(-3)和f(3) B.函数f(x)有极小值f(-3)和f(3)
C.函数f(x)有极小值f(3)和极大值f(- 3) D.函数f (x)有极小值f(-3)和极大值f(3)
【答案】D
【分析】
结合图象,讨论出原函数的单调区间,进而得到极值点的位置,最后得到答案.
【详解】
由题意,时,,单调递减;
时,,单调递增;
时,,单调递增;
时,,单调递减.
所以函数有极小值f(-3)和极大值f(3).故选:D.
【对点实战】
1.已知函数的定义域为,导函数在内的图象如图所示,则函数在内的极小值点有( )
A.1个 B.2个 C.3个 D.4个
【答案】A
【分析】
结合导函数图象确定正确选项.
【详解】
因为极小值点两侧函数的单调性是先减后增,对应导函数值是先负后正,
由图得:导函数值先负后正的点有1个.所以函数在区间内极小值点的个数是1.
故选:A
2.设f ′(x)是函数f(x)的导函数,y=f ′(x)的图像如图所示,则y=f(x)的图像最有可能是( )
A.B.C. D.
【答案】D
【分析】
由导函数的图象可知,0是极大值点2是极小值点,即可得到答案;
【详解】
由导函数的图象可知,0是极大值点2是极小值点,
故选:D.
3.已知函数的导函数的图象如图,则( )
A.函数有个极大值点,个极小值点
B.函数有个极大值点,个极小值点
C.函数有个极大值点,个极小值点
D.函数有个极大值点,个极小值点.
【答案】B
【分析】
根据导函数值的正负判断原函数的单调性,再根据单调性的改变判断极值点.由单调递增变为单调递减为极大值,单调递减变为单调递增为极小值.
【详解】
由的图象可知,
当时,,所以单调递增,
当时,,所以单调递减,
当时,,所以单调递增,
所以在为极大值,在时为极小值.
故选:B.
4.如图是函数的导函数的图象,则下列说法正确的是( )
A.是函数的极小值点
B.当或时,函数的值为0
C.函数关于点对称
D.函数在上是增函数
【答案】D
【分析】
A. 不是函数的极值点,所以该选项错误;
B.函数的值不一定为0,所以该选项错误;
C. 没有理由推出函数关于点对称,所以该选项错误;
D. 时,,函数单调递增,故该选项正确.
【详解】
A. 因为两边的导数都是负数,所以不是函数的极值点,所以该选项错误;
B. 当或时,的值为0,但是函数的值不一定为0,所以该选项错误;
C. 没有理由推出函数关于点对称,所以该选项错误;
D. 结合导数与函数单调性的关系可知,当时,,函数单调递减,当时,,函数单调递增,故该选项正确.
故选:D.
5.设函数在上可导,其导函数为,且函数在处取得极小值,则函数的图象可能是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【分析】
根极值与导函数的关系确定在附近的正负,得的正负,从而确定正确选项.
【详解】
由题意可得,而且当时,,此时,排除B、D;
当时,,此时,,若,,
所以函数的图象可能是C.故选:C
Ø 三、常见函数求最值与极值(无参)
求最值或者极值,实质上是解方程。求解对数、指数以及幂函数等函数零点。这个点几个例题虽然不难,但是是后续含参讨论的基础之一,授课时注意针对不同函数,讲清楚零点求解特征。并且,【对点实战】练习题中的多函数组合(幂函数与的积和商)图像,非常重要,尽量用几何画板再画出让学生记下来,可当做二级结论记忆。
1. 对数函数闭区间最值,如例题1
2. 幂函数最值,如例题2,
3. 指数函数最值,如例题3
4. 三角函数最值,如例题4
5. “一元三次函数”最值,如例题5
6. 对勾函数极值,如例题6(实质上可画图得)
7. “反比例函数”最值极值,如例题7.
【典型例题】
【例1】函数在(0,e]上的最大值为( )
A.-1 B.1 C.0 D.e
【答案】A
【分析】
对函数求导,然后求出函数的单调区间,从而可求出函数的最大值
【详解】
由,得,
当时,,当,,
所以在上单调递增,在上单调递减,
所以当时,取得最大值,
故选:A
【例2】函数的最大值为( )
A.32 B.27 C.16 D.40
【答案】A
【分析】
利用导数即可求解.
【详解】
因为,所以当时,;
当时,.
所以函数在上单调递增;在上单调递增,,
因此,的最大值为.
故选:A
【例3】在区间上的最小值是( )
A. B.1 C. D.
【答案】B
【分析】
求导函数,分析其导函数的符号,得出原函数的单调性,从而可求得最小值.
【详解】
因为,所以,令,解得,
所以当时,,函数单调递减,当时,,函数单调递增,
所以函数在上的最小值为,故选:B.
【例4】函数在上的最大值为( )
A. B.π C. D.
【答案】B
【分析】
利用导数研究的单调性,进而求其最大值.
【详解】
由题意,在上,即单调递增,∴.故选:B
【例5】函数的极大值为( )
A.2 B. C.10 D.
【答案】D
【分析】
根据极大值点的存在条件即可求出.
【详解】
因为,
当时,,当时,,当时,,
所以是函数的极大值点,极大值为.故选:D.
【例6】函数y=x+(-2
C.- D.不存在
【答案】A
【分析】
求出导函数,判断导函数符号,结合极值的定义得答案.
【详解】
y′=1-=.令y′=0得x=-1.
在(-2,-1)上,y′>0;在(-1,0)上,y′<0,故函数在x=-1处取得极大值-2.
故选:A
【例7】函数f(x)=+x(x∈[1,3])的值域为( )
A.(-∞,1)∪(1+∞) B.[,+∞)
C. D.
【答案】D
【分析】
先求导函数,从而由导数的正负确定函数的单调性,从而求函数的值域.
【详解】
解:,在,上单调递增,
,,的值域为;故选:.
【对点实战】
1.设函数,则( )
A.f(x)的极大值为 B.f(x)的极小值为
C.f(x)的极大值为 D.f(x)的极小值为
【答案】D
【分析】
直接求出导数,利用列表法求极值即可.
【详解】
的定义域为,.
令,解得x=2.列表得:
x
2
-
0
+
单减
极小值
单增
所以f(x)在x=2处取得极小值,,无极大值.故选:D
2.函数在上的极大值点为( )
A.0 B. C. D.
【答案】C
【分析】
求出函数的导数,讨论其符号后可得函数的极大值点.
【详解】
函数的导数为,令得,
又因为,所以,
当时,,当时,,
所以函数在上单调递增,在上单调递减,
所以使得函数取得极大值的的值为.
故选:C.
3.函数的最大值为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】
先对函数求导,求出函数的单调区间,进而可求出函数的最大值
【详解】
解:由,得,
当时,,当时,,
所以函数在上递减,在上递增,
因为,
所以函数的最大值为,
故选:B
4.函数的极大值为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】
利用导数研究函数的单调性,进而得到极大值.
【详解】
由题意得.
由,得;由,得或.
则在和上单调递减,在上单调递增,
故极大值.故选:C
5.函数y=的最大值为( )
A.e-1 B.e C.e2 D.10
【答案】A
【分析】
先求导找极大值,再得最大值.
【详解】
令 当时, ;当 时 ,
所以函数得极大值为 ,因为在定义域内只有一个极值,所以
故选:A.
6.函数有
A.最大值为1 B.最小值为1
C.最大值为 D.最小值为
【答案】A
【分析】
对函数进行求导,判断出函数的单调性,进而判断出函数的最值情况.
【详解】
解:,当时,,当时,,
在上单调递增,在上单调递减,
有最大值为,故选A.
7.函数在上的最大值是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】
直接利用导数求出函数的最大值即可
【详解】
解:由,得,令,则得,当时,,当时,,
所以在上递减,在上递增,因为的最大值为和中最大者,
因为,所以的最大值为,故选:D
8.若函数的极大值点与极小值点分别为a,b,则( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【分析】
利用导数求函数的极值点,再比较选项.
【详解】
,当,;
当或时,.
故的极大值点与极小值点分别为,,
则,,所以.
故选:C
Ø 四、极值点存在(含参)
极值点存在,就是导函数有“穿越根”。
1. 当导函数是一元二次函数时,则是“根的分布”。 如例题1,2,3,4题。
2. 导函数是三角函数,则是三角函数在区间内零点情况,如例题5
3. 分段函数的导函数根的情况,如例题6
4. 难度较大的复杂的函数,极值点存在就是求导后恒成立,分离参数可求得,如例题7
5. 难度较大的复杂的函数,极值点的存在,需要二阶求导,如例题8
【典型例题】
【例1】已知函数有极值,则c的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】
求导得,则,由此可求答案.
【详解】
解:由题意得,
若函数有极值,则,解得,故选:A.
【例2】已知函数在上无极值,则实数的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】
求得导函数,根据无极值的条件,利用判别式解得m的取值范围.
【详解】
函数在上无极值在上无变号零点,故选D.
【例3】若函数有两个不同的极值点,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】
求出函数的导数,由导函数有两个零点可得实数的取值范围.
【详解】
∵有两个不同的极值点,
∴在有2个不同的零点,
∴在有2个不同的零点,
∴,解得.故选:D.
【例4】若函数有两个极值点,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】
由题得,等价于函数在上有两个不相等的零点,解不等式组即得解.
【详解】
由题得,因为有两个极值点,
所以函数在上有两个不相等的零点,所以,
解得.故选:B
【例5】已知函数在上是增函数,且在上仅有一个极大值点,则的取值范围为( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【分析】
首先根据函数的单调性列出,求出,再由在处取得极大值,列出,解不等式即可求解.
【详解】
由题,所以有,得,又因为,所以;
又在处取得极大值,
可得,所以,则,故选:A.
【例6】若函数在区间上有最大值,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】
先根据单调性画出函数的大致图象,再数形结合建立不等式,解不等式可得答案.
【详解】
解:令,,则,
令,解得;令,解得,
所以在上单调递增,在上单调递减.
又,作出函数的大致图象,
结合图象,由题意可得,解得,
所以实数的取值范围是,.故选:.
【例7】已知函数,若函数有三个极值点,则实数的取值范围为( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【分析】
要使有三个极值点,则有三个变号实根,转化为方程有两个不等于1的变号实根,令,通过研究的最小值可得的取值范围.
【详解】
,求导,得,令,得,或.
要使有三个极值点,则有三个变号实根,即方程有两个不等于1的变号实根.
,令,则,令,得.
易知,且,;,.
所以,当时,方程即有两个变号实根,
又,所以,即.
综上,的取值范围是.故选:C.
【例8】设函数恰有两个极值点,则实数的取值范围是____.
【答案】
【分析】
求导得有两个零点等价于函数有一个不等于1的零点,分离参数得,令,,利用的单调性可得:在取得最小值,作的图象,并作的图象,注意到,,对分类讨论即可得出.
【详解】
解:求导得有两个零点等价于函数有一个不等于1的零点,分离参数得,令,,
在递减,在递增,显然在取得最小值,
作的图象,并作的图象,注意到,,
(原定义域,这里为方便讨论,考虑,
当时,直线与只有一个交点即只有一个零点(该零点值大于;
当时在两侧附近同号,不是极值点;
当时函数有两个不同零点(其中一个零点等于,但此时在两侧附近同号,使得不是极值点不合.
故答案为:.
【对点实战】
1.若函数既有极大值,也有极小值,则实数的取值范围为( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【分析】
由函数解析式得到,根据题设知有两个不同的零点,由求的取值范围.
【详解】
由题设,,又既有极大值,也有极小值,
∴有两个不同的零点,
∴,可得或.
故选:A
2.已知函数的值域为,,则实数的取值范围是( )
A., B. C. D.,
【答案】D
【分析】
由题意可得当时,,即,构造函数,利用导数求出其最大值,从而可求得答案
【详解】
解:因为函数的值域为,,且当时,,
所以当时,,即.令,则,
故在上,,单调递增;在上,,单调递减,
故当时,取得极大值为,,故选:D3.
3.已知函数有两个不同的极值点,则满足条件的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】
求出导函数,由有两个不等的正实根(转化为一元二次方程有两个不等正实根)可得参数范围.
【详解】
解:函数,定义域为,则
因为函数有两个不同的极值点所以有两个不同的正实数根,
则有,解得所以满足条件的取值范围为故选:D.
4.设函数在上存在最小值(其中为自然对数的底数,),则函数的零点个数为( )
A.0 B.1 C.2 D.无法确定
【答案】C
【分析】
求出导函数,分类讨论得函数有最小值时的范围,然后由判别式判断零点个数.
【详解】
解析:
当时,在恒成立,所以在恒成立,
所以函数在上单调递增,没有最小值;
当时,令得,,且
0
0
极大值
极小值
当时,所以若有最小值,只需要
∵,
∴的判别式,因此有两个零点.
故选:C.
5. 若函数在区间内有最小值,则实数的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】
在区间内有最小值,可转化为的导函数在区间有变号零点,再根据二次函数的零点分布,即可求解.
【详解】
由,若函数在区间内有最小值.此时函数必定存在极值点,由,设,为一元二次方程的两根,有不妨设,故只需要即可,令,有,解得.
故选:C.
6.已知函数在上有极值,则实数的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】
求导可得,则在上有变号零点,令,利用二次函数的性质可求得的取值范围.
【详解】
,设,函数在区间上有极值,
在上有变号零点,即在上有解,
令,由可得,即,得到,解得: .故选:
7.若函数没有极值点,则实数a的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】
先对函数求导,然后结合极值存在的条件转化为函数图象交点问题,分离参数后结合导数即可求解.
【详解】
由题意可得,没有零点,
或者有唯一解(但导数在点的两侧符号相同),
即没有交点,或者只有一个交点但交点的两侧符号相同.令,,
则,令则在上单调递减且,
所以当时,,,单调递增,
当时,,,单调递减,故当时,取得最大值,
又时,,时,,
结合图象可知,即.故选:C.
Ø 五、三次函数
形如一元三次函数
1. 一元三次函数有对称中心,对称中心横坐标是一元二次函数的对称轴横坐标
2. 一元三次函数,一般情况下,若三次项系数为正,是“增-减-增”;若三次项系数为负,是“减-增减”
【典型例题】
【例1】若函数在区间内既存在最大值也存在最小值,则的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】
利用导数求出在处取得极小值,在处取得极大值,再根据且,结合三次函数的图象列不等式组可求得结果.
【详解】
由得或,
可以判断在处取得极小值,在处取得极大值.
令,得或,令,得或,
由题意知函数在开区间内的最大、最小值只能在和处取得,
结合函数的图象可得:,解得, 故的取值范围是.故选:A
【例2】已知函数,若函数在上存在最小值,则a的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】
对函数求导,求出函数的单调区间和极值,再根据函数在上存在最小值求参数范围.
【详解】
,当时,单调递减;当或时,单调递增,在、处取得极值.,,
∴函数在处取得最小值,∵函数在上存在最小值,
∴,解得.故选:A.
【例3】设函数,若和是函数的两个零点,和是的两个极值点,则等于( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】
根据零点得出的关系,再由和是的两根,可得出选项.
【详解】
,若和是函数的两个零点,即和是方程的两根,
所以得到,,,
由已知得和是的两根,所以,
故选:C.
【例4】若是函数的极值点,则的值为( )
A.-3 B.2 C.-2或3 D.–3或2
【答案】D
【分析】
由解析式求其导数,由是的极值点有即可求的值;
【详解】
由题意,知:且,
∴,解得:或.
当时,,即在的左侧,右侧,所以是极值点,而非拐点;
当时,,即在的左侧,右侧,所以是极值点,而非拐点;故选:D
【例5】已知函数的一个极值点为,则的最大值为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】
求出的导函数,由题意可得,可得,再根据基本不等式即可求得的最大值.
【详解】
解:,可得,
因为函数的一个极值点为1,
所以,即,即,
所以,当且仅当、时等号成立,
所以的最大值为.故选:.
【例6】已知函数的极大值点为,则的极小值为( )
A.0 B. C. D.
【答案】D
【分析】
求导并令得或,再结合题意得,进而得函数的单调区间得函数在处取得极小值,极小值为.
【详解】
解:求导得,
令得或,
因为函数的极大值点为,
所以,即
所以函数在区间和上单调递增,在区间上单调递减,
所以函数在处取得极小值,极小值为
故选:D
【对点实战】
1.若函数的极大值点为,则( )
A.1 B.2 C.4 D.6
【答案】B
【分析】
求出函数的导数,判断函数的单调性,然后求解函数的极值推出结果.
【详解】
.当或时,;当时,.
所以的极大值点为0,则,解得.故选:B.
2.已知函数在处有极值2,则的极小值点为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】
由题意得,从而可求得,所以,,令求出极值点,再判断出极小值点即可
【详解】
解:由,得,
因为函数在处有极值2,
所以,即,解得,
所以,则,
由,得,解得或,
因为当或时,,当时,,
所以的极小值点为,
故选:B
3.已知函数f(x)的导数,且f(x)在x=a处取得极大值,则实数a的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】
讨论的正负,以及与的大小,分别判定在处的导数符号,从而确定是否在处取到极大值,从而求出所求.
【详解】
(1)当时,当时,,当时,,
则在处取到极小值,不符合题意;
(2)当时,函数无极值,不符合题意;
(3)当时,当时,,当时,,
则在处取到极大值,符合题意;
(4) 当时,,函数无极值,不符合题意;
(5) (5)当时,
当时,,当时,,则在处取到极小值,不符合题意;
综上所述,故选:.
4.函数在内有极小值,则( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】
因为函数在内有极小值,得到,解得:.由解出b的范围.
【详解】
因为函数在内有极小值,
所以函数的极值点在内.
令,则有,解得:.
又因为,所以,解得:.
故选:A
5.已知的图像与x轴相切于非原点的一点,且f(x)极小值=-4,那么p,q值分别为( )
A.8,6 B.9,6 C.4,2 D.6,9
【答案】D
【分析】
设切点为,根据题意得到,然后求导,再由f(x)极小值=-4求解.,
【详解】
设切点为,,由题意得:有两个相等实根,
所以,,令,得或,
因为f(x)极小值=-4,而,所以,即,解得,
所以,所以.故选:D
Ø 六、压轴题:最值与范围综合(难点)
【典型例题】
【例1】若,则的最大值为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】
将原不等式化为,构造函数,由单调性的性质可知,即,构造函数,利用导数得出的最小值,即可得出的最大值.
【详解】
原不等式化为,即,令,
知在上单调递增,原不等式转化为,所以,即,设,则,当时,,单调递减;当时,,单调递增,故当时取得最小值,所以的最大值为.
故选:C
【例2】已知函数f(x)=xlnx﹣x+2a+2,若函数y=f(x)与y=f(f(x))有相同的值域,则实数a的取值范围是( )
A.(﹣∞,0] B.[0,+∞) C. D.
【答案】A
【分析】
用导数法判断f(x)的单调性,求出f(x)的值域,根据y=f(x)与y=f(f(x))有相同的值域,得出f(x)的最小值与极小值点的关系,求出a的范围.
【详解】
f′(x)=lnx,当x>1时,f′(x)>0,当0<x<1时,f′(x)<0,∴f(x)在(0,1)上单调递减,在(1,+∞)上单调递增,∴f(x)的最小值为f(1)=2a+1.即f(x)的值域为[2a+1,+∞),
∵函数y=f(x)与y=f(f(x))有相同的值域,∴2a+1≤1,解得:a≤0.故选:A.
【例3】已知函数(其中,),当时恒成立,则的取值范围为___________.
【答案】
【分析】
将拆分为、分别研究单调性,令可得,讨论该方程、情况下参数a、b、c的关系或范围,进而利用导数求目标式的范围.
【详解】
令,则,
∴时,时,
∴在上递减,在上递增,故,
若,则在上递减,在上递增,
令,即,,
1、即时,在上的两个零点为,同时它们恰好为的零点,
∴,即,又,则,
此时,,令,则,
∴递减且时,则,故.
2、,即时,在上,此时只需即即可.
此时,,令,则,即在递减,
∴,而,故.
综上,
【例4】已知函数,满足恒成立的最大整数为__________.
【答案】2
【分析】
已知条件等价于恒成立,临界条件为与有一个交点,即两曲线相切,利用导数的几何意义,求出切点,构造函数,利用零点存在性定理求出,利用对勾函数求出m的取值范围,从而得到答案.
【详解】
函数的定义域为,
结合指数,对数函数的图像变换知,
当时,恒成立,故考虑的情况
等价于,临界条件为与有一个交点,
设两曲线相切,切点的横坐标为,,
则利用导数的几何意义可知,解得:,即
令,求导,故单调递增,
又,
由零点存在性定理知,存在,使得,即
,令,则
则,,所以函数在上单调递减,
.所以最大整数为2.故答案为:2
【例5】对任意的,不等式恒成立,则的最小值为______.
【答案】
【分析】
根据不等式恒成立,构造,有,利用二阶导数研究单调性,再讨论、时的单调性,进而确定在上的最小值及对应m、n的关系式,将与所得关系式转化为直线与曲线相切的问题,求的最小值即可.
【详解】
令,则,即,
∴单调递增,
∴当时,,即在上递减,而当时,,故不满足;
当时,若得,即,
∴时,,即递减;当时,,即递增;若令,即,
则:①当,即,恒成立;
∴情况下最小,即直线与曲线相切,而,
∴时,,有,,则;
当,即,,得,
∴情况下最小,即直线与曲线相切,而,
∴时,,有,,则;
∴综上:,即的最小值为.故答案为:.
【例6】若关于x的不等式恒成立,则实数a的取值范围为__________.
【答案】
【分析】
首先不等式变形为,经讨论不成立,当时,不等式变形为,通过设函数,转化为不等式恒成立,通过函数的单调性,和正负区间,讨论求的取值范围.
【详解】
解:
若,时,,,∴,
此时不恒成立,∴,
,
令,,
时,,,,
在单调递减,单调递增,∴,
,时,,,原不等式恒成立;
时,令,,,
时,,时,,在单调递减,在单调递增,
∴,∴,
∴,即,∴,∴.故答案为:.
【例7】已知函数,若对于任意,不等式恒成立,则实数a的最大值为________.
【答案】1
【分析】
依题意,对任意,恒成立,令,则,利用导数求得的最小值,进而可得的最大值.
【详解】
依题意,对任意,恒成立,
令,则.
,
令,则,
所以在上单调递增,又,
所以,当时,即,单调递减;
当时,即,单调递增,
所以,故,即实数的最大值为1.
故答案为:1.
【例8】若时,关于不等式恒成立,则实数的最大值是______.
【答案】
【分析】
对分类讨论,当时,不等式显然恒成立. 当时,对不等式进行变形为,然后构造函数,根据函数单调性化简不等式,最后分离参数,即可求出的范围,进而求出的最大值.
【详解】
当,时,不等式显然恒成立.
当时, .
由于,即.
所以原不等式恒成立,等价于恒成立.
构造函数,.
易知在上单调递减,在上单调递增.
则原不等式等价于要证.
因为,要使实数的最大,则应.
即. 记函数,则.
易知,.
故函数在上单调递减,所以.
因此只需.
综上所述,实数的最大值是.故答案为:
【例9】函数,.若,则的最小值为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】
由得出,构造函数,利用导数得出其最值,进而得出的最小值.
【详解】
,,即
设,
。
即函数在上单调递减,在上单调递增
即,故的最小值为故选:C
【例10】已知函数()有两个极值点、(),则的最大值为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】
求得,设,根据题意,转化为在内有两个不等的实数根、,利用二次函数的性质,求得,结合二次函数根与系数关系和二次函数的性质,即可求解.
【详解】
由题意,函数,可得函数的定义域为,
且,
设,
因为函数()有两个极值点、(),
即在内有两个不等的实数根、(),
可得,解得,
又因为、,可得,
则
,当且仅当时,等号成立,
故的最大值为.
故选:D.
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