当x?(??,3?23)U(3?23,??)时,f?(x)?0;当x?(3?23,3?23)时,f?(x)?0. 故f(x)在(??,3?23),(3?23,??)单调递增,在(3?23,3?23)单调递减.
x3?3a?0. (2)由于x?x?1?0,所以f(x)?0等价于2x?x?12x2(x2?2x?3)x3≥0, ?3a,则g?(x)?设g(x)?222(x?x?1)x?x?1仅当x?0时g?(x)?0,所以g(x)在(??,??)单调递增. 故g(x)至多有一个零点,从而f(x)至多有一个零点. 又f(3a?1)??6a2?2a?1111??6(a?)2??0,f(3a?1)??0, 3663故f(x)有一个零点.综上,f(x)只有一个零点. 22.(2018北京)设函数f(x)?[ax?(3a?1)x?3a?2]e.
(1)若曲线y?f(x)在点(2,f(2))处的切线斜率为0,求a; (2)若f(x)在x?1处取得极小值,求a的取值范围.
【解析】(1)因为f(x)?[ax?(3a?1)x?3a?2]e,所以f?(x)?[ax?(a?1)x?1]e.
2x2x2xf?(2)?(2a?1)e2,由题设知f?(2)?0,即(2a?1)e2?0,解得a?(2)方法一:由(1)得f?(x)?[ax?(a?1)x?1]e?(ax?1)(x?1)e.
2xx1. 2若a?1,则当x?(,1)时,f?(x)?0;当x?(1,??)时,f?(x)?0.
所以f(x)在x?1处取得极小值.若a≤1,则当x?(0,1)时,ax?1≤x?1?0, 所以f?(x)?0.所以1不是f(x)的极小值点.综上可知,a的取值范围是(1,??). 方法二:f?(x)?(ax?1)(x?1)e.(ⅰ)当a?0时,令f?(x)?0得x?1.
x1af?(x),f(x)随x的变化情况如下表:
x f?(x) (??,1) + 1 0 (1,??) ?
f(x) ↗ 极大值 ↘ ∴f(x)在x?1处取得极大值,不合题意.(ⅱ)当a?0时,令f?(x)?0得x1?①当x1?x2,即a?1时,f?(x)?(x?1)e≥0,∴f(x)在R上单调递增,
2x1,x2?1. a∴f(x)无极值,不合题意.②当x1?x2,即0?a?1时,f?(x),f(x)随x的变化情况如下表:
x f?(x) f(x) (??,1) + ↗ 1 0 极大值 1(1,) a? ↘ 1 a0 极小值 1(,??) a+ ↗ ∴f(x)在x?1处取得极大值,不合题意.
③当x1?x2,即a?1时,f?(x),f(x)随x的变化情况如下表:
x f?(x) 1(??,) a+ ↗ 1 a0 极大值 1(,1) a? ↘ 1 0 极小值 (1,??) + ↗ f(x) ∴f(x)在x?1处取得极小值,即a?1满足题意. (ⅲ)当a?0时,令f?(x)?0得x1?x f?(x) f(x) 1,x2?1.f?(x),f(x)随x的变化情况如下表: a1111 (1,??) (??,) (,1) aaa? ↘ 0 极小值 + ↗ 0 极大值 ? ↘ ∴f(x)在x?1处取得极大值,不合题意.综上所述,a的取值范围为(1,??).
ax2?x?123.(2018全国卷Ⅲ)已知函数f(x)?.
ex(1)求曲线y?f(x)在点(0,?1)处的切线方程; (2)证明:当a≥1时,f(x)?e≥0.
?ax2?(2a?1)x?2【解析】(1)f?(x)?,f?(0)?2. xe因此曲线y?f(x)在点(0,?1)处的切线方程是2x?y?1?0. (2)当a≥1时,f(x)?e≥(x?x?1?e令g(x)≥x?x?1?e2x?12x?1)e?x.
x?1,则g?(x)≥2x?1?e.
当x??1时,g?(x)?0,g(x)单调递减;当x??1时,g?(x)?0,g(x)单调递增; 所以g(x)≥g(?1)=0.因此f(x)?e≥0.
24.(2018江苏)记f?(x),g?(x)分别为函数f(x),g(x)的导函数.若存在x0?R,满足f(x0)?g(x0)且
f?(x0)?g?(x0),则称x0为函数f(x)与g(x)的一个“S点”.
(1)证明:函数f(x)?x与g(x)?x?2x?2不存在“S点”; (2)若函数f(x)?ax?1与g(x)?lnx存在“S点”,求实数a的值;
22bex(3)已知函数f(x)??x?a,g(x)?.对任意a?0,判断是否存在b?0,使函数f(x)与g(x)x2在区间(0,??)内存在“S点”,并说明理由.
2【解析】(1)函数f(x)?x,g(x)?x?2x?2,则f?(x)?1,g?(x)?2x?2.
?x?x2?2x?2由f(x)?g(x)且f?(x)?g?(x),得?,此方程组无解,
?1?2x?2因此,f(x)与g(x)不存在“S点”.
(2)函数f(x)?ax?1,g(x)?lnx,则f?(x)?2ax,g?(x)?21. x设x0为f(x)与g(x)的“S点”,由f(x0)?g(x0)且f?(x0)?g?(x0),得
2?ax0?1?lnx02???ax0?1?lnx0,即?,(*) 1?22ax???0x?2ax0?10??1得lnx0??,即x0?e2,则a?2112(e)?122?e. 2
?ee2x?e当a?时,0满足方程组(*),即x0为f(x)与g(x)的“S点”.因此,a的值为.
221(3)对任意a?0,设h(x)?x3?3x2?ax?a.
因为h(0)?a?0,h(1)?1?3?a?a??2?0,且h(x)的图象是不间断的,
32x0所以存在x0?(0,1),使得h(x0)?0.令b?x0,则b?0.
e(1?x0)bexbex(x?1)(x)??2x,g′(x)?函数f(x)??x?a,g(x)?,则f′. 2xx2由f(x)?g(x)且f?(x)?g?(x),得
3?22x0ex?2bex??x?a???x?a?x0?e(1?x)x??x0,即?,(**) ?x3x2x0e(x?1)??2x?be(x?1)??2x????x2?ex0(1?x0)x2?此时,x0满足方程组(**),即x0是函数f(x)与g(x)在区间(0,1)内的一个“S点”. 因此,对任意a?0,存在b?0,使函数f(x)与g(x)在区间(0,??)内存在“S点”.
25.(2018天津)设函数f(x)=(x?t1)(x?t2)(x?t3),其中t1,t2,t3?R,且t1,t2,t3是公差为d的等差数列.
(1)若t2?0,d?1, 求曲线y?f(x)在点(0,f(0))处的切线方程; (2)若d?3,求f(x)的极值;
(3)若曲线y?f(x)与直线y??(x?t2)?63有三个互异的公共点,求d的取值范围.
3【解析】(1)由已知,可得f(x)?x(x?1)(x?1)?x?x,故f?(x)?3x?1,因此f(0)?0,f?(0)=?1,
又因为曲线y?f(x)在点(0,f(0))处的切线方程为y?f(0)?f?(0)(x?0), 故所求切线方程为x?y?0.
3(2)由已知可得f(x)?(x?t2?3)(x?t2)(x?t2?3)?(x?t2)?9(x?t2) 32?x3?3t2x2?(3t2?9)x?t2?9t2.
32故f?(x)?3x?6t2x?3t2?9.令f?(x)=0,解得x?t2?3,或x?t2?3.