∴当x≥0时,f′(x)=x(ex-2k)≥0恒成立. ∴ex-2k≥0,即2k≤ex恒成立. 1由于ex≥1,∴2k≤1,则k≤2.
1
又当k=2时,f′(x)=x(ex-1)≥0当且仅当x=0时取等号. 1
因此,实数k的取值范围是-∞,2.
【备考策略】 (1)利用导数研究函数的单调性的关键在于准确判定导数的符号.而解答本题(2)问时,关键是分离参数k,把所求问题转化为求函数的最小值问题. (2)若可导函数f(x)在指定的区间D上单调递增(减),求参数范围问题,可转化为f′(x)≥0(或f′(x)≤0)恒成立问题,从而构建不等式,要注意“=”是否可以取到.
考点二 利用导数研究函数的极值
13
【例2】 设f(x)=aln x+2x+2x+1,其中a∈R,曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线垂直于y轴. (1)求a的值; (2)求函数f(x)的极值.
审题路线 (1)由f′(1)=0⇒求a的值.
(2)确定函数定义域⇒对f(x)求导,并求f′(x)=0⇒判断根左,右f′(x)的符号⇒确定极值.
13
解 (1)由f(x)=aln x+2x+2x+1,
a13
∴f′(x)=x-2x2+2.
由于曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线垂直于y轴, ∴该切线斜率为0,即f′(1)=0. 13
从而a-2+2=0,∴a=-1.
13
(2)由(1)知,f(x)=-ln x+2x+2x+1(x>0), 1133x+1x-1
∴f′(x)=-x-2x2+2=.
2x21
令f′(x)=0,解得x=1或-3(舍去).
当x∈(0,1)时,f′(x)<0;当x∈(1,+∞)时,f′(x)>0. ∴f(x)在(0,1)上是减函数,在(1,+∞)上是增函数. 故f(x)在x=1处取得极小值f(1)=3,f(x)无极大值.
【备考策略】 (1)可导函数y=f(x)在点x0处取得极值的充要条件是f′(x0)=0,且在x0左侧与右侧f′(x)的符号不同.
(2)若f(x)在(a,b)内有极值,那么f(x)在(a,b)内绝不是单调函数,即在某区间上单调增或减的函数没有极值.
考点三 利用导数求函数的最值
【例3】已知函数f(x)=ax3+bx+c在x=2处取得极值为c-16. (1)求a,b的值;
(2)若f(x)有极大值28,求f(x)在[-3,3]上的最小值. f′2=0,
审题路线 (1)⇒a,b的值;
f2=c-16
(2)求导确定函数的极大值⇒求得c值⇒求得极大值、极小值、端点值⇒求得最值.
解 (1)因f(x)=ax3+bx+c,故f′(x)=3ax2+b, 由于f(x)在点x=2处取得极值c-16, f′2=0,12a+b=0,故有即
f2=c-16,8a+2b+c=c-16.12a+b=0,a=1,化简得解得
4a+b=-8,b=-12.
(2)由(1)知f(x)=x3-12x+c,f′(x)=3x2-12. 令f′(x)=0,得x=-2或2.
当x变化时,f(x),f′(x)的变化情况如下表:
x f′(x) f(x) -3 9+c (-3,-2) + -2 0 极大值 (-2,2) - 2 0 (2,3) + 3 极小值 -9+c 由表知f(x)在x=-2处取得极大值f(-2)=16+c,f(x)在x=2处取得极小值f(2)=c-16.
由题设条件知,16+c=28,解得c=12,
此时f(-3)=9+c=21,f(3)=-9+c=3,f(2)=c-16=-4,因此f(x)在[-3,3]上的最小值为f(2)=-4.
【备考策略】在解决类似的问题时,首先要注意区分函数最值与极值的区别.求解函数的最值时,要先求函数y=f(x)在[a,b]内所有使f′(x)=0的点,再计算函数y=f(x)在区间内所有使f′(x)=0的点和区间端点处的函数值,最后比较即得.