| 6.2.1 导数与函数的单调性 题目答案及解析

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选择性必修三

第六章 导数及其应用

6.2 利用导数研究函数的性质

6.2.1 导数与函数的单调性

已知函数$f\left(x\right)=ax^{2}-x-\ln x$,其中$a\in\bf R$.
$(1)$$a=1$,求函数的极值
$(2)$是否存在实数$a$,使得函数$y=f\left(x\right)$$\left(0,1\right)$内单调?若存在,求出$a$的取值范围;若不存在,请说明理由.

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$(1)$ 极小值为 $0$

$(2) $答案见解析

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$(1)$函数的定义域为$\left(0,+\infty \right){{f}'}(x)=2x-1-\dfrac{1}{x}=\dfrac{2{x^2}-x-1}{x}=\dfrac{(2x+1)(x-1)}{x}$
$x\in \left(0,1\right)$${f}'\left(x\right) \lt 0$,函数单调递减, 
$x\in \left(1,+\infty \right)$${f}'\left(x\right) \gt 0$,函数单调递增,$x=1$是函数的极小值点,函数的极小值为$f(1)=1-1-0=0$
$(2)$若函数$y=f\left(x\right)$$\left(0,1\right)$内单调递增, 
${{f}'}(x)=2ax-1-\dfrac{1}{x}≥0$$\left(0,1\right)$恒成立. 
$a≥\dfrac{1}{2}(\dfrac{1}{x^2}+\dfrac{1}{x})$$\left(0,1\right)$恒成立. 
因为$\dfrac{1}{2}(\dfrac{1}{x^2}+\dfrac{1}{x})=\dfrac{1}{2}[{(\dfrac{1}{x}+\dfrac{1}{2})^2}-\dfrac{1}{4}]∈(1,+∞)$
所以使得函数$y=f\left(x\right)$$\left(0,1\right)$内单调递增的$a$不存在, 
若函数$y=f\left(x\right)$$\left(0,1\right)$内单调递减 ,
${{f}'}(x)=2ax-1-\dfrac{1}{x}≤0$$\left(0,1\right)$恒成立. 
$a≤\dfrac{1}{2}(\dfrac{1}{x^2}+\dfrac{1}{x})$$\left(0,1\right)$恒成立. 
因为$a\leqslant \dfrac{1}{2}(\dfrac{1}{x^2}+\dfrac{1}{x})=\dfrac{1}{2}[{(\dfrac{1}{x}+\dfrac{1}{2})^2}-\dfrac{1}{4}]$$\left(0,1\right)$恒成立. 
所以$a\leqslant 1$时,函数$y=f\left(x\right)$$\left(0,1\right)$内单调递减.

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