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已知函数f(x)=(1+x)e-2x,g(x)=ax+x32+1+2xcosx,当x∈[0,1]时,(I)求证:1-x≤f(x)≤11+x;(II)若f(x)≥g(x)恒成立,求实数a的取值范围.
题型:解答题难度:中档来源:辽宁
(I)证明:①当x∈[0,1)时,(1+x)e-2x≥1-x(1+x)e-x≥(1-x)ex,令h(x)=(1+x)e-x-(1-x)ex,则h′(x)=x(ex-e-x).当x∈[0,1)时,h′(x)≥0,∴h(x)在[0,1)上是增函数,∴h(x)≥h(0)=0,即f(x)≥1-x.②当x∈[0,1)时,f(x)≤11+xex≥1+x,令u(x)=ex-1-x,则u′(x)=ex-1.当x∈[0,1)时,u′(x)≥0,∴u(x)在[0,1)单调递增,∴u(x)≥u(0)=0,∴f(x)≤11+x.综上可知:1-x≤f(x)≤11+x.(II)设G(x)=f(x)-g(x)=(1+x)e-2x-(ax+12x3+1+2xcosx)≥1-x-ax-1-12x3-2xcosx=-x(a+1+x22+2cosx).令H(x)=x22+2cosx,则H′(x)=x-2sinx,令K(x)=x-2sinx,则K′(x)=1-2cosx.当x∈[0,1)时,K′(x)<0,可得H′(x)是[0,1)上的减函数,∴H′(x)≤H′(0)=0,故H(x)在[0,1)单调递减,∴H(x)≤H(0)=2.∴a+1+H(x)≤a+3.∴当a≤-3时,f(x)≥g(x)在[0,1)上恒成立.下面证明当a>-3时,f(x)≥g(x)在[0,1)上不恒成立.f(x)-g(x)≤11+x-(1+ax+12x3+2xcosx)=-x1+x-ax-x32-2xcosx=-x(11+x+a+x22+2cosx).令v(x)=11+x+a+x22+2cosx=11+x+a+H(x),则v′(x)=-1(1+x)2+H′(x).当x∈[0,1)时,v′(x)≤0,故v(x)在[0,1)上是减函数,∴v(x)∈(a+1+2cos1,a+3].当a>-3时,a+3>0.∴存在x0∈(0,1),使得v(x0)>0,此时,f(x0)<g(x0).即f(x)≥g(x)在[0,1)不恒成立.综上实数a的取值范围是(-∞,-3].
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据魔方格专家权威分析,试题“已知函数f(x)=(1+x)e-2x,g(x)=ax+x32+1+2xcosx,当x∈[0,1]时,..”主要考查你对&&函数的奇偶性、周期性,函数的单调性与导数的关系,函数的极值与导数的关系&&等考点的理解。关于这些考点的“档案”如下:
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函数的奇偶性、周期性函数的单调性与导数的关系函数的极值与导数的关系
函数的奇偶性定义:
偶函数:一般地,如果对于函数f(x)的定义域内任意一个x,都有f(-x)=f(x),则称函数f(x)为偶函数。 奇函数:一般地,如果对于函数f(x)的定义域内任意一个x,都有f(-x)=-f(x),那么函数f(x)是奇函数。&&函数的周期性:
(1)定义:若T为非零常数,对于定义域内的任一x,使f(x+T)=f(x)恒成立,则f(x)叫做周期函数,T叫做这个函数的一个周期。 周期函数定义域必是无界的。 (2)若T是周期,则k·T(k≠0,k∈Z)也是周期,所有周期中最小的正数叫最小正周期。一般所说的周期是指函数的最小正周期。 周期函数并非都有最小正周期,如常函数f(x)=C。 奇函数与偶函数性质:
(1)奇函数与偶函数的图像的对称性:奇函数的图像关于原点对称,偶函数的图像关于y轴对称。(3)在公共定义域内,①两个奇函数的和是奇函数,两个奇函数的积是偶函数; ②两个偶函数的和、积是偶函数; ③一个奇函数,一个偶函数的积是奇函数。
注:定义域在数轴上关于原点对称是函数f(x)为奇函数或偶函数的必要但不充分条件.1、函数是奇函数或偶函数的前提定义域必须关于原点对称;定义域在数轴上关于原点对称是函数f(x)为奇函数或偶函数的必要但不充分条件.
2、函数的周期性& & 令a&,&b&均不为零,若:& (1)函数y&=&f(x)&存在&f(x)=f(x&+&a)&==&&函数最小正周期&T=|a|& (2)函数y&=&f(x)&存在f(a&+&x)&=&f(b&+&x)&==&&函数最小正周期&T=|b-a|&(3)函数y&=&f(x)&存在&f(x)&=&-f(x&+&a)&==&&函数最小正周期&T=|2a|&(4)函数y&=&f(x)&存在&f(x&+&a)&=&&==&&函数最小正周期&T=|2a|& (5)函数y&=&f(x)&存在&f(x&+&a)&=&&&==&&函数最小正周期&T=|4a|导数和函数的单调性的关系:
(1)若f′(x)&0在(a,b)上恒成立,则f(x)在(a,b)上是增函数,f′(x)&0的解集与定义域的交集的对应区间为增区间; (2)若f′(x)&0在(a,b)上恒成立,则f(x)在(a,b)上是减函数,f′(x)&0的解集与定义域的交集的对应区间为减区间。 利用导数求解多项式函数单调性的一般步骤:
①确定f(x)的定义域; ②计算导数f′(x); ③求出f′(x)=0的根; ④用f′(x)=0的根将f(x)的定义域分成若干个区间,列表考察这若干个区间内f′(x)的符号,进而确定f(x)的单调区间:f′(x)&0,则f(x)在对应区间上是增函数,对应区间为增区间;f′(x)&0,则f(x)在对应区间上是减函数,对应区间为减区间。
函数的导数和函数的单调性关系特别提醒:
若在某区间上有有限个点使f′(x)=0,在其余的点恒有f′(x)&0,则f(x)仍为增函数(减函数的情形完全类似).即在区间内f′(x)&0是f(x)在此区间上为增函数的充分条件,而不是必要条件。&极值的定义:
(1)极大值: 一般地,设函数f(x)在点x0附近有定义,如果对x0附近的所有的点,都有f(x)<f(x0),就说f(x0)是函数f(x)的一个极大值,记作y极大值=f(x0),x0是极大值点; (2)极小值:一般地,设函数f(x)在x0附近有定义,如果对x0附近的所有的点,都有f(x)>f(x0),就说f(x0)是函数f(x)的一个极小值,记作y极小值=f(x0),x0是极小值点。
极值的性质:
(1)极值是一个局部概念,由定义知道,极值只是某个点的函数值与它附近点的函数值比较是最大或最小,并不意味着它在函数的整个的定义域内最大或最小; (2)函数的极值不是唯一的,即一个函数在某区间上或定义域内极大值或极小值可以不止一个; (3)极大值与极小值之间无确定的大小关系,即一个函数的极大值未必大于极小值; (4)函数的极值点一定出现在区间的内部,区间的端点不能成为极值点,而使函数取得最大值、最小值的点可能在区间的内部,也可能在区间的端点。 判别f(x0)是极大、极小值的方法:
若x0满足,且在x0的两侧f(x)的导数异号,则x0是f(x)的极值点, 是极值,并且如果在x0两侧满足“左正右负”,则x0是f(x)的极大值点,f(x0)是极大值;如果在x0两侧满足“左负右正”,则x0是f(x)的极小值点,f(x0)是极小值。
求函数f(x)的极值的步骤:
(1)确定函数的定义区间,求导数f′(x); (2)求方程f′(x)=0的根; (3)用函数的导数为0的点,顺次将函数的定义区间分成若干小开区间,并列成表格,检查f′(x)在方程根左右的值的符号,如果左正右负,那么f(x)在这个根处取得极大值;如果左负右正,那么f(x)在这个根处取得极小值;如果左右不改变符号即都为正或都为负,则f(x)在这个根处无极值。
对函数极值概念的理解:
极值是一个新的概念,它是研究函数在某一很小区域时给出的一个概念,在理解极值概念时要注意以下几点:①按定义,极值点x0是区间[a,b]内部的点,不会是端点a,b(因为在端点不可导).如图②极值是一个局部性概念,只要在一个小领域内成立即可.要注意极值必须在区间内的连续点取得.一个函数在定义域内可以有许多个极小值和极大值,在某一点的极小值也可能大于另一个点的极大值,也就是说极大值与极小值没有必然的大小关系,即极大值不一定比极小值大,极小值不一定比极大值小,如图.&&③若fx)在(a,b)内有极值,那么f(x)在(a,b)内绝不是单调函数,即在区间上单调的函数没有极值.④若函数f(x)在[a,b]上有极值且连续,则它的极值点的分布是有规律的,相邻两个极大值点之间必有一个极小值点,同样相邻两个极小值点之间必有一个极大值点,一般地,当函数f(x)在[a,b]上连续且有有限个极值点时,函数f(x)在[a,b]内的极大值点、极小值点是交替出现的,⑤可导函数的极值点必须是导数为0的点,但导数为0的点不一定是极值点,不可导的点也可能是极值点,也可能不是极值点,&&&
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836021877838283457522939831817566441已知函数f(x)=xlnx(x∈(0,+∞)(I)求g(x)=f(x+1)/x+1-x(x∈(-1,+∞))的单调区间与极大值;(II)任取两个不等的正数x1,x2,且x1<x2,若存在x0>0使f′(x0)=f(x2)-f(x1)/x2-x1成立,求证:x1<x0<x2(III)己知数列{an}满足a1=1,an+1=(1+1/2n)an+1/n2(n∈N+),求证:an<e11/4(e为自然对数的底数).-乐乐题库
& 函数在某点取得极值的条件知识点 & “已知函数f(x)=xlnx(x∈(0,+...”习题详情
152位同学学习过此题,做题成功率68.4%
已知函数f(x)=xlnx(x∈(0,+∞)(I&)求g(x)=f(x+1)x+1-x(x∈(-1,+∞))的单调区间与极大值;(II&)任取两个不等的正数x1,x2,且x1<x2,若存在x0>0使f′(x0)=f(x2)-f(x1)x2-x1成立,求证:x1<x0<x2(III)己知数列{an}满足a1=1,an+1=(1+12n)an+1n2(n∈N+),求证:an<e114(e为自然对数的底数).
本题难度:较难
题型:解答题&|&来源:2013-绵阳二模
分析与解答
习题“已知函数f(x)=xlnx(x∈(0,+∞)(I)求g(x)=f(x+1)/x+1-x(x∈(-1,+∞))的单调区间与极大值;(II)任取两个不等的正数x1,x2,且x1<x2,若存在x0>0使f′(x0)=...”的分析与解答如下所示:
(Ⅰ)由f(x)求出f(x+1),代入g(x),对函数g(x)求导后利用导函数的符号求出函数g(x)在定义域内的单调区间,从而求出函数的极大值;(Ⅱ)求出f′(x0),代入f′(x0)=f(x2)-f(x1)x2-x1后把lnx0用lnx1,lnx2表示,再把lnx0与lnx2作差后构造辅助函数,求导后得到构造的辅助函数的最大值小于0,从而得到lnx0<lnx2,运用同样的办法得到lnx1<lnx0,最后得到要证的结论;(Ⅲ)由给出的递推式an+1=(1+12n)an+1n2说明数列{an}是递增数列,根据a1=1,得到an≥1,由此把递推式an+1=(1+12n)an+1n2放大得到lnan+1≤lnan+ln(1+12n+1n2),结合(Ⅰ)中的ln(1+x)<x得到lnan+1<lnan+12n+1n2,分别取n=1,2,3,…,n-1,得到n个式子后累加即可证得结论.
(Ⅰ)解:由f(x)=xlnx(x∈(0,+∞)).∴f(x+1)=(x+1)ln(x+1)(x∈(-1,+∞)).则有g(x)=f(x+1)x+1-x=(x+1)ln(x+1)x+1-x=ln(x+1)-x,此函数的定义域为(-1,+∞).g′(x)=1x+1-1=-xx+1.故当x∈(-1,0)时,g′(x)>0;当x∈(0,+∞)时,g′(x)<0.所以g(x)的单调递增区间是(-1,0),单调递减区间是(0,+∞),故g(x)的极大值是g(0)=0;(Ⅱ)证明:由f(x)=xlnx(x∈(0,+∞)),得f′(x)=lnx+1,所以lnx0+1=f(x2)-f(x1)x2-x1,于是lnx0-lnx2=f(x2)-f(x1)x2-x1-lnx2-1=x2lnx2-x1lnx1x2-x1-lnx2-1=x1lnx2-x1lnx1x2-x1-1=lnx2x1x2x1-1-1,令x2x1=t(t>1),则h(t)=lntt-1=ln-t+1t-1,因为t-1>0,只需证明lnt-t+1<0.令s(t)=lnt-t+1,则s′(t)=1t-1<0,∴s(t)在t∈(1,+∞)上递减,所以s(t)<s(1)=0,于是h(t)<0,即lnx0<lnx2,故x0<x2.同理可证x1<x0,故x1<x0<x2.(Ⅲ)证明:因为a1=1,an+1=(1+12n)an+1n2>an,所以{an}单调递增,an≥1.于是an+1=(1+12n)an+1n2≤(1+12n)an+1n2an=(1+12n+1n2)an,所以lnan+1≤lnan+ln(1+12n+1n2)(*).由(Ⅰ)知当x>0时,ln(1+x)<x.所以(*)式变为lnan+1<lnan+12n+1n2.即lnak-lnak-1<12k-1+1(k-1)2(k∈N,k≥2),令k=2,3,…,n,这n-1个式子相加得lnan-lna1<(121+122+…+12n-1)+[112+122+…+1(n-1)2]<12(1-12n-1)1-12+[1+14+12×3+13×4+…+1(n-2)(n-1)]=(1-12n-1)+[1+14+(12-13)+(13-14)+…+(1n-2-1n-1)]=(1-12n-1)+(1+14+12-1n-1)=114-12n-1-1n-1<114.即lnan<lna1+114=114,所以an<e114.
本题考查了利用导数研究函数的单调性,考查了通过构造函数,利用函数的单调性和极值证明不等式,训练了累加法求数列的通项公式,考查了利用放缩法证明不等式,是一道难度较大的综合题型.
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已知函数f(x)=xlnx(x∈(0,+∞)(I)求g(x)=f(x+1)/x+1-x(x∈(-1,+∞))的单调区间与极大值;(II)任取两个不等的正数x1,x2,且x1<x2,若存在x0>0使f′...
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经过分析,习题“已知函数f(x)=xlnx(x∈(0,+∞)(I)求g(x)=f(x+1)/x+1-x(x∈(-1,+∞))的单调区间与极大值;(II)任取两个不等的正数x1,x2,且x1<x2,若存在x0>0使f′(x0)=...”主要考察你对“函数在某点取得极值的条件”
等考点的理解。
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函数在某点取得极值的条件
函数在某点取得极值的条件.
与“已知函数f(x)=xlnx(x∈(0,+∞)(I)求g(x)=f(x+1)/x+1-x(x∈(-1,+∞))的单调区间与极大值;(II)任取两个不等的正数x1,x2,且x1<x2,若存在x0>0使f′(x0)=...”相似的题目:
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在R上定义运算?:p?q=-13(p-c)(q-b)+4bc(b、c为实常数).记f1(x)=x2-2x,f2(x)=x-2b,x∈R.令f(x)=f1(x)?f2(x).(Ⅰ)如果函数f(x)在x=1处有极值-43,试确定b、c的值;(Ⅱ)记g(x)=|f′(x)|(-1≤x≤1)的最大值为M.若M≥k对任意的b、c&恒成立,试示k的最大值.
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剖析不等式f(x)(g(x))(1/2)≥0的解法
摘 要:在多年的教学中,我发现学生在求解形如f(x)g(x)≥0的不等式中往往会因为一些原因不清楚而得到错误的结论,究其原因不外乎对式子中的等号理解不透,如何处理这类题呢?下面就以一个例子作为说明.题目:解不等式(x-2)x2-4x+3≥0.误解一:原不等式等价于x-2≥0x2-4x+3≥0,化简得:x≥3,故求得的解集为{x|x≥3}.简析:显然x=1是原不等式的解,却不在上面的解集中,出现这样的情况是没有好好地理解等号,忽略了不等式“≥”具有两重意思:等与不等.误解二:当x-2>0即x>2时由已知得:x2-4x+3≥0,解得x≥3,当x-2=0即x=2时由已知得:原不等式中根号无意义,即原不等式的解集为空集.故由以上可求得原不等式的解集为{x|x≥3}.简析:上面解题中的思想方法是正确的,出现错误的原因是分类讨论不彻底而遗漏了第三种情况:x-20(2)由(1)得x2-4x+3=0或x-2=0且...
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