0, 函数下凸; 在(1/2, +,)上,f ,(x)<0, 函数上凸。
因此函数的下凸区间为(0,1/2),上凸区间为(,, 0),(1/2, +,),拐点为x=0,x=1/2. 12
112,,,fxxx()ln,, (2) 的定义域为(0,+,), fxxfx()2,()2,,,,,2xx
,,fx()0,x,2由可得;
在0,2上, f ,(x)<0, 函数上凸;在2,,,上,f ,(x)>0, 函数下凸。 ,,,,
因此函数的上凸区间为,下凸区间为,拐点为; x,20,22,,,,,,,
4223fxxx()3,,(3) 的定义域为,且在x=0处二阶不可导。 (,),,,,3
123441,x3,,, fxxxfx()4,(),,,,,2333x
,,由可得x=-1, x=1; fx()0,12
在(-,, -1)上, f ,(x)<0, 函数上凸;在(-1,0)上,f ,(x)>0, 函数下凸; 在(0, 1)上, f ,(x)>0, 函数下凸,在(1,+,)上, f ,(x)<0, 函数上凸。 因此函数的上凸区间为在(-,, -1),(1,+,),下凸区间为(-1,1),拐点为x=-1, x=1; 12
5523fxxx()3,,(4) 的定义域为,且在x=0处二阶不可导。 (,),,,,3
2310101,x3,,, fxxxfx()5,(),,,,,333x
,,由fx()0,可得x=-1;
在(-,, -1)上,f ,(x)>0, f(x)下凸;在(-1,0)上, f ,(x)<0, f(x)上凸;在(0, +,)上, f ,(x)>0, f(x)下凸。 因此函数的上凸区间为在(-,, -1),(0,+,),下凸区间为(-1,0),拐点为x=-1, x=0。 1224. 求下列函数的极值:
43,,,yxyx,,,55,20,(1)
,,,,,y,0由可得驻点x=-1, x=1,且 yy,,,,,200,200,12xx,,,1112
yy,,5,-3;因此x=-1是函数的极大值点, x=1是函数的极小值点, 且 12极大值极小值
1,,,(2) yxx,ln的定义域为(0, +,), yxy,,,ln1,,x
-1,,,y,0由可得驻点x=e, 且 y,e>0,,1x,e
-1-1y,-e;因此x=e是函数的极小值点, 且 极小值
(3) 的定义域为(-,, +,), 在x=1/2处二阶不可导。 yxx,,21
11,,41,4,xxx,,,,,,,22 ,,,yy,,,,,,11,,14,4,,,,,xxx,,,,22
,y,0由可得驻点x=1/2, 且在(-,, 1/2)上函数为单调递减的,在(1/2,+,)上函数为单调递
y,0增的,因此x=1/2是函数的极小值点, 且。 极小值
26(求下列函数的极最大值和最小值:
323,,,fxxxfxxxx()412,()1224,(1,1),,,,,,(1)
322,fxxxxxx()4124(3)0,(1,1),,,,,,,,显然有 即在[-1,1]上函数为单调递减的。因此x=0是函数的最大值点, x=1是函数最小值点。
yyyy,,,,(1)5,(-1)13。 最小值最大值
xxxx,,,,,fxfxx()4e-e,()4ee,(1,1),,,,,(2)
,ln2ln2,,,f(ln2)4ee0,,,,由有惟一驻点x=-ln2, 又, fx()0,
,ln2ln2f(ln2)4ee4;,,,,因此函数在驻点处取得最小值
,,11-1ff(1)4ee,(1)4ee,,,,,,由函数在x=1取得最大值4e+e。
2223,,xx,,,(3) fxxfxxxx()(1-2)e,()(4-6)e,(1,1),,,,
1111,,,,,,,,,ff,,,0,0,由fx()0,有驻点 又, xx,,,,,12,,,,2222,,,,
11,,1111,,,,22ffff,,,,--e,e,因此 极小值极大值,,,,2222,,,,
1111,,,,,,11ffff,,,,--,.ff(1)-e(1)e,,,~再由有 最小值最大值,,,,22e22e,,,,
11121,,,,,,,fxxx(),,1,,,fxfxx()1-,()0,,1,,,,(4) ,,23,,x2xx2,,,,
21,,,,,fxx()0,,1,,,fx()0,由有惟一驻点 又, x,1,,,3x2,,
5ff,,(1)2,ff(12)(2)5,,2因此 再由有 f,.最小值最大值2
27(证明:(1) 设x, y示周长为C的矩形的两条相邻边,则C=2x +2 y .
Cx2Sxyx,,,矩形面积, 2
C,,,SxS,,,,,,20,20由可知当x=y=C/4,即正方形时,矩形面积最大。 2
2S(2) 设x, y表示面积为S的矩形的两条相邻边,则S=x y.矩形周长, Cxyx,,,,222x
24SS,,,xyS,, 由可知当,即正方形时,矩形周长最小。 CC,,,,,20,023xx
面积一定的矩形中,正方形周长最小。
ppyxxx,,,,(1),[0,1]28(证明:设,则
pppp,,,,1122,,,,, ypxpxyppxxx(1),(1)(1),(0,1),,,,,,,,,,
1,,,由有惟一驻点x=1/2, 又 fx()0,ypp,,,(1)0,1p,1x,22
11,,ff,,,f,1,可知 再由有 ff(0)(1)1,,,,最小值最大值p,122,,
1pp因此当p>1,不等式成立。 ,,,,,xxx(1)1,[0,1],1p2
29(解:设矩形的底边长为x, 高为y,则矩形面积S=xy.
如图示,等腰Rt,的斜边长为a, 斜边上的高为a/2,
1ay,x2,由可得xay,,2, 1aa2
2,,,Sayy,,2,因此再由SayS,,,,,4,40,可知 当y=a/4时矩形面积最大,此时x=a/2.
-x32(解:设收入y=xp=xe,
,xxx---1,,,,,yxyx,,,,ee,(2)e, 由可知x=1是惟一驻点,且 y,,,)e0,x,1
-1当x=1时收入最大,此时最大收入为e。 33(求下列函数的渐近线:
2xx,,32fx()ln,(1) 的定义域为(-,, 1),(2, +,), 2x,1
2fxxx()132,,k,,,limlimln0,2xx,,,,xxx,1 2xx,,32bfxkx,,,,lim()limln0.,,12xx,,,,,x,1
(1)(2)(1)(2)xxxx,,,, lim()limln,lim()limln,fxfx,,,,,,22,,,,xxxx,,,,1122xx,,11
因此曲线在水平渐近线y=0, 垂直渐近线x=1,x=2.
x(2) yx,,arctan的定义域为(-,, +,), 2
fxx()1arctan1,,k,,,,limlim,,,xx,,,,xx22,,
,,bfxkxxbfxkxx,,,,,,,,,lim()limarctan,lim()limarctan,,,,,12xxxx,,,,,,,,,,,,22
11,, 因此曲线在斜渐近线。 yxyx,,,,,2222
xey,(3) 的定义域为(-,, -1),(-1,+,), 1,x
xxfx()ee,,,,klimlim, fx,,,lim()lim,,,,,xx,,,,11xx,xxx(1)x,1因此曲线有垂直渐近线x=-1。
x2(4) 的定义域为(-,,0),(2, +,), yx,,arctanyxx,,22
22fxxxfxxx()2()2,,kk,,,,,,,limlim1,limlim1,12xxxx,,,,,,,,,,,,xxxx
,2x2 bfxkxxxx,,,,,,,,lim()lim2lim1,,,,,12xxx,,,,,,,,,xxx,,2
,2x2bfxkxxxx,,,,,,,lim()lim2lim1,,,,,22xxx,,,,,,,,,xxx,,2因此曲线在斜渐近线yxyx,,,,,1,1.
34(作下列函数的图形:
,xyx,,e(1)解:的定义域为(-,, +,),
求渐近线:
-xfxx()e,-xkbfxkx,,,,,,,limlim1,lim()lime0,,,11xxxx,,,,,,,,,,,,xx ; -xfxx()e,k,,,,limlim,2,,,,,,xxxx
因此曲线的渐近线为y=x;
,x,x,,,y,,,1e0y,,e0求单调区间:由得驻点x=0,由可知在x=0有极小值1;
,x,,y,,e0求凹凸区间:由可知在定义域内下凹。列表如下:
x (-,,0) 0 (0, +,)
f ,(x) - 0 +
f ,(x) + + +
极小值1 f (x) , , , , yxx,,ln(2) 的定义域为(0, +,),
fxxx()ln, kbfxkxx,,,,,,,,,limlim1,lim()limln,,,xxxx,,,,,,,,,,,,xx
因此曲线的无斜渐近线;
lim()lim(ln),fxxx,,,,,,xx,,00
曲线有垂直渐近线x=0.
11,,,求单调区间:由得驻点x=1,由可知在x=0有极小值1; y,,,10y,,02xx
,x,,y,,e0求凹凸区间:由可知在定义域内下凹。列表如下:
x (0, 1) 1 (1, +,)
f ,(x) - 0 +
f ,(x) + + +
极小值1 f (x) , , , ,
2xy,(3) 的定义域为(-,,-1),(-1 +,), 1,x
2fxxx(),kbfxkx,,,,,,,,limlim1,lim()lim1 ,,xxxx,,,,,,,,xxxx(1)1,,
因此曲线的斜渐近线为y = x-1;
曲线有垂直渐近线x=0. lim(),fx,,,x,,1
xx(2)2,,,,yy,,,0,,求单调区间:由得驻点x=-2,x=0, 1223(1)(1)xx,,
列表如下:
x (-,,-2) -2 (-2, -1) -1 (-1,0) 0 (0, +,)
f ,(x) - 0 - - 0 +
f ,(x) - - + +
极大值-4 无定义 极小值1 f (x) , , , , , , ,, 。
3yxxp,,,335. 试确定p的取值范围,使得与x轴:
(1)有一个交点;(2)有两个交点; (3) 有三个交点。
2,yx,,,330解:由可得驻点x=-1, x=1; 12
,y,0在区间(-,, -1),(1, +,)上,, 则函数是单调递增的,
,y,0在区间( -1, 1)上,, 则函数是单调递减的;
,,,,,,yx,6由可得驻点; yy,,,,,60,60xx,,,1112
因此x=-1是函数的极大值点, x=1是函数的极小值点,且 12
ypyp,,2+,-2+。 极大值极小值
则(1) 当-2+p>0,即p>2时曲线与x轴有一个交点;
(2) 当-2+p=0,或2+p=0,即p=2或p=-2时曲线与x轴有两个交点;
(3) 当-2+p<0,且2+p>0,即-2n>2时,即因此 mn,;nmmnlnln,,fmfn()(),,,,mn
lnlnmnnm当n>m>2时,即因此 nmmnlnln,,mn,.fmfn()(),,,,mn
7(证明: 设在上具有二阶连续导数,对于任意的x,(0,1), fx()[0,1]0
利用f (1)和f(0)在x点的二阶泰勒公式可得 0
,,f(),21,(1)()()(1)(1),(,1)ffxfxxxx,,,,,,,0000102! ,,f(),22,ffxfxxxx(0)()()(0)(0),(0,),,,,,,,0000202!
由ff(0)(1),可得
,,,,ff()(),,2212, fxxx()(1),,,,0002!2!
22xx,,,(1)1,由于x,(0,1)时, 因此 000
,,,,ff()(),,2212,fxxx()(1),,, 002!2!
1122,,,, ,,,,,fxfx()()(1)102022
1122,,,,,, ,,,,,max()(1)max(),[0,1]fxxxfxx00,,22
1,, 。 ,,max(),[0,1]fxx2