g′(x) g(x) + ↗ ﹣ ↘ + ↗ 所以,g(x)的单调递增区间是(﹣∞,﹣1),(,+∞),单调递减区间是(﹣1,).
(Ⅱ)证明:由h(x)=g(x)(m﹣x0)﹣f(m),得h(m)=g(m)(m﹣x0)﹣f(m),
h(x0)=g(x0)(m﹣x0)﹣f(m).
令函数H1(x)=g(x)(x﹣x0)﹣f(x),则H′1(x)=g′(x)(x﹣x0). 由(Ⅰ)知,当x∈[1,2]时,g′(x)>0,
故当x∈[1,x0)时,H′1(x)<0,H1(x)单调递减; 当x∈(x0,2]时,H′1(x)>0,H1(x)单调递增.
因此,当x∈[1,x0)∪(x0,2]时,H1(x)>H1(x0)=﹣f(x0)=0,可得H1(m)>0即h(m)>0,
令函数H2(x)=g(x0)(x﹣x0)﹣f(x),则H′2(x)=g′(x0)﹣g(x).由(Ⅰ)知,g(x)在[1,2]上单调递增,故当x∈[1,x0)时,H′2(x)>0,H2(x)单调递增;当x∈(x0,2]时,H′2(x)<0,H2(x)单调递减.因此,当x∈[1,x0)∪(x0,2]时,H2(x)>H2(x0)=0,可得得H2(m)<0即h(x0)<0,. 所以,h(m)h(x0)<0. (Ⅲ)对于任意的正整数p,q,且
令m=,函数h(x)=g(x)(m﹣x0)﹣f(m).
由(Ⅱ)知,当m∈[1,x0)时,h(x)在区间(m,x0)内有零点; 当m∈(x0,2]时,h(x)在区间(x0,m)内有零点.
所以h(x)在(1,2)内至少有一个零点,不妨设为x1,则h(x1)=g(x1)(﹣x0)﹣f()=0.
由(Ⅰ)知g(x)在[1,2]上单调递增,故0<g(1)<g(x1)<g(2), 于是|﹣x0|=
≥
=
.
,
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因为当x∈[1,2]时,g(x)>0,故f(x)在[1,2]上单调递增,
所以f(x)在区间[1,2]上除x0外没有其他的零点,而≠x0,故f()≠0. 又因为p,q,a均为整数,所以|2p4+3p3q﹣3p2q2﹣6pq3+aq4|是正整数, 从而|2p4+3p3q﹣3p2q2﹣6pq3+aq4|≥1. 所以|﹣x0|≥
10.(2017?山东)已知函数f(x)=x3﹣ax2,a∈R,
(1)当a=2时,求曲线y=f(x)在点(3,f(3))处的切线方程;
(2)设函数g(x)=f(x)+(x﹣a)cosx﹣sinx,讨论g(x)的单调性并判断有无极值,有极值时求出极值.
【解答】解:(1)当a=2时,f(x)=x3﹣x2, ∴f′(x)=x2﹣2x,
∴k=f′(3)=9﹣6=3,f(3)=×27﹣9=0,
∴曲线y=f(x)在点(3,f(3))处的切线方程y=3(x﹣3),即3x﹣y﹣9=0 (2)函数g(x)=f(x)+(x﹣a)cosx﹣sinx=x3﹣ax2+(x﹣a)cosx﹣sinx, ∴g′(x)=(x﹣a)(x﹣sinx), 令g′(x)=0,解得x=a,或x=0,
①若a>0时,当x<0时,g′(x)>0恒成立,故g(x)在(﹣∞,0)上单调递增,
当x>a时,g′(x)>0恒成立,故g(x)在(a,+∞)上单调递增, 当0<x<a时,g′(x)<0恒成立,故g(x)在(0,a)上单调递减, ∴当x=a时,函数有极小值,极小值为g(a)=﹣a3﹣sina 当x=0时,有极大值,极大值为g(0)=﹣a,
②若a<0时,当x>0时,g′(x)>0恒成立,故g(x)在(﹣∞,0)上单调递增,
当x<a时,g′(x)>0恒成立,故g(x)在(﹣∞,a)上单调递增,
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.所以,只要取A=g(2),就有|﹣x0|≥
.
当a<x<0时,g′(x)<0恒成立,故g(x)在(a,0)上单调递减, ∴当x=a时,函数有极大值,极大值为g(a)=﹣a3﹣sina 当x=0时,有极小值,极小值为g(0)=﹣a ③当a=0时,g′(x)=x(x+sinx),
当x>0时,g′(x)>0恒成立,故g(x)在(0,+∞)上单调递增, 当x<0时,g′(x)>0恒成立,故g(x)在(﹣∞,0)上单调递增, ∴g(x)在R上单调递增,无极值.
11.(2017?天津)设a,b∈R,|a|≤1.已知函数f(x)=x3﹣6x2﹣3a(a﹣4)x+b,g(x)=exf(x). (Ⅰ)求f(x)的单调区间;
(Ⅱ)已知函数y=g(x)和y=ex的图象在公共点(x0,y0)处有相同的切线, (i)求证:f(x)在x=x0处的导数等于0;
(ii)若关于x的不等式g(x)≤ex在区间[x0﹣1,x0+1]上恒成立,求b的取值范围.
【解答】(Ⅰ)解:由f(x)=x3﹣6x2﹣3a(a﹣4)x+b,可得f'(x)=3x2﹣12x﹣3a(a﹣4)=3(x﹣a)(x﹣(4﹣a)),
令f'(x)=0,解得x=a,或x=4﹣a.由|a|≤1,得a<4﹣a. 当x变化时,f'(x),f(x)的变化情况如下表: x f'(x) f(x) (﹣∞,a) + ↗ (a,4﹣a) ﹣ ↘ (4﹣a,+∞) + ↗ ∴f(x)的单调递增区间为(﹣∞,a),(4﹣a,+∞),单调递减区间为(a,4﹣a);
(Ⅱ)(i)证明:∵g'(x)=ex(f(x)+f'(x)),由题意知
,
∴,解得.
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∴f(x)在x=x0处的导数等于0;
(ii)解:∵g(x)≤ex,x∈[x0﹣1,x0+1],由ex>0,可得f(x)≤1. 又∵f(x0)=1,f'(x0)=0,
故x0为f(x)的极大值点,由(I)知x0=a. 另一方面,由于|a|≤1,故a+1<4﹣a,
由(Ⅰ)知f(x)在(a﹣1,a)内单调递增,在(a,a+1)内单调递减, 故当x0=a时,f(x)≤f(a)=1在[a﹣1,a+1]上恒成立,从而g(x)≤ex在[x0﹣1,x0+1]上恒成立.
由f(a)=a3﹣6a2﹣3a(a﹣4)a+b=1,得b=2a3﹣6a2+1,﹣1≤a≤1. 令t(x)=2x3﹣6x2+1,x∈[﹣1,1], ∴t'(x)=6x2﹣12x,
令t'(x)=0,解得x=2(舍去),或x=0.
∵t(﹣1)=﹣7,t(1)=﹣3,t(0)=1,故t(x)的值域为[﹣7,1]. ∴b的取值范围是[﹣7,1].
12.(2017?新课标Ⅰ)已知函数 f(x)=ex(ex﹣a)﹣a2x. (1)讨论 f(x)的单调性;
(2)若f(x)≥0,求a的取值范围.
【解答】解:(1)f(x)=ex(ex﹣a)﹣a2x=e2x﹣exa﹣a2x, ∴f′(x)=2e2x﹣aex﹣a2=(2ex+a)(ex﹣a), ①当a=0时,f′(x)>0恒成立, ∴f(x)在R上单调递增,
②当a>0时,2ex+a>0,令f′(x)=0,解得x=lna, 当x<lna时,f′(x)<0,函数f(x)单调递减, 当x>lna时,f′(x)>0,函数f(x)单调递增,
③当a<0时,ex﹣a>0,令f′(x)=0,解得x=ln(﹣), 当x<ln(﹣)时,f′(x)<0,函数f(x)单调递减, 当x>ln(﹣)时,f′(x)>0,函数f(x)单调递增,
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