已知函数f x 已知函数f x 已知函数f(x)=12x2+lnx

已知函数f(x)=12x2+lnx-1.
(1)求函数f(x)在区间[1,e](e为自然对数的底)上的最大值和最小值;
(2)求证:在区间(1,+∞)上,函数f(x)的图象在函数g(x)=23x3的图象的下方;
(3)求证:[f′(x)]n-f′(xn)≥2n-2(n∈N*).题型:解答题难度:中档来源:不详

(1)∵f′(x)=x+1x,
当x∈[1,e]时,f′(x)>0,
∴函数f(x)在[1,e]上为增函数、
∴f(x)max=f(e)=12e2,f(x)min=f(1)=-12、
(2)证明:令F(x)=f(x)-g(x)=12x2+lnx-1-23x3,
则F′(x)=x+1x-2x2=x2+1-2x3x=(1-x)(x+1+2x2)x
∵当x>1,时F′(x)<0,
∴函数F(x)在区间(1,+∞)上为减函数,
∴F(x)<F(1)=12-1-23<0,
即在(1,+∞)上,f(x)<g(x)、
∴在区间(1,+∞)上,函数f(x)的图象在函数g(x)=23x3的图象的下方、
(3)证明:∵f′(x)=x+1x,当n=1时,不等式显然成立
当n≥2时,利用基本不等式得:
[f′(x)]n-f′(xn)=(x+1x)n-(xn+1xn)≥2n-2(当且仅当x=1时“=”成立)
∴当n≥2时,不等式成立、
综上所述得[f′(x)]n-f′(xn)≥2n-2,(n∈N*)

考点:

考点名称:函数的最值与导数的关系

函数的最大值和最小值:

在闭区间[a,b]上连续的函数f(x)在[a,b]上必有最大值与最小值,分别对应该区间上的函数值的最大值和最小值。

利用导数求函数的最值步骤:

(1)求f(x)在(a,b)内的极值;
(2)将f(x)的各极值与f(a)、f(b)比较得出函数f(x)在[a,b]上的最值。

用导数的方法求最值特别提醒:

已知函数f x 已知函数f x 已知函数f(x)=12x2+lnx

①求函数的最大值和最小值需先确定函数的极大值和极小值,因此,函数极大值和极小值的判别是关键,极值与最值的关系:极大(小)值不一定是最大(小)值,最大(小)值也不一定是极大(小)值;
②如果仅仅是求最值,还可将上面的办法化简,因为函数fx在[a,b]内的全部极值,只能在f(x)的导数为零的点或导数不存在的点取得(下称这两种点为可疑点),所以只需要将这些可疑点求出来,然后算出f(x)在可疑点处的函数值,与区间端点处的函数值进行比较,就能求得最大值和最小值;
③当f(x)为连续函数且在[a,b]上单调时,其最大值、最小值在端点处取得。

生活中的优化问题:

生活中经常遇到求利润最大、用料最省、效率最高等问题,这些问题通常称为优化问题,解决优化问题的方法很多,如:判别式法,均值不等式法,线性规划及利用二次函数的性质等,
不少优化问题可以化为求函数最值问题.导数方法是解这类问题的有效工具.

用导数解决生活中的优化问题应当注意的问题:

(1)在求实际问题的最大(小)值时,一定要考虑实际问题的意义,不符合实际意义的值应舍去;
(2)在实际问题中,有时会遇到函数在区间内只有一个点使f'(x)=0的情形.如果函数在这点有极大(小)值,那么不与端点比较,也可以知道这就是最大(小)值;
(3)在解决实际优化问题时,不仅要注意将问题中涉及的变量关系用函数关系表示,还应确定出函数关系式中自变量的定义区间.

利用导数解决生活中的优化问题:

(1)运用导数解决实际问题,关键是要建立恰当的数学模型(函数关系、方程或不等式),运用导数的知识与方法去解决,主要是转化为求最值问题,最后反馈到实际问题之中.
(2)利用导数求f(x)在闭区间[a,b]上的最大值和最小值的步骤,
①求函数y =f(x)在(a,b)上的极值;
②将函数y=f(x)的各极值与端点处的函数值f(a)、f(b)比较,其中最大的一个是最大值,最小的一个是最小值.
(3)定义在开区间(a,b)上的可导函数,如果只有一个极值点,该极值点必为最值点.

  

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