题目
单选 14. (5x)/(2+x^2)的最大值为A. (5sqrt(2))/(4)B. (sqrt(2))/(4)C. (4sqrt(2))/(5)D. 5sqrt(2)
单选 14. $\frac{5x}{2+x^{2}}$的最大值为
A. $\frac{5\sqrt{2}}{4}$
B. $\frac{\sqrt{2}}{4}$
C. $\frac{4\sqrt{2}}{5}$
D. $ 5\sqrt{2}$
题目解答
答案
A. $\frac{5\sqrt{2}}{4}$
解析
考查要点:本题主要考查利用导数求函数的最大值,涉及分式函数的极值求解方法。
解题核心思路:
- 求导法:通过求导找到函数的临界点,分析导数的符号变化确定极值点。
- 极值判断:结合导数的正负变化,确定极大值点。
- 端点分析:考虑函数在无穷远处的趋势,排除其他可能的最大值点。
破题关键点:
- 正确求导:应用商的导数法则,化简导数表达式。
- 解方程求临界点:通过解分子为零的方程,找到可能的极值点。
- 导数符号分析:通过区间测试确定函数的单调性,进而判断极大值点。
步骤1:求导数
函数为 $f(x) = \frac{5x}{2 + x^2}$,应用商的导数法则:
$f'(x) = \frac{(5)(2 + x^2) - 5x(2x)}{(2 + x^2)^2} = \frac{10 - 5x^2}{(2 + x^2)^2}.$
步骤2:求临界点
令 $f'(x) = 0$,解得分子为零:
$10 - 5x^2 = 0 \implies x^2 = 2 \implies x = \pm \sqrt{2}.$
步骤3:分析导数符号
- 当 $x < -\sqrt{2}$ 或 $x > \sqrt{2}$ 时:分子 $10 - 5x^2 < 0$,故 $f'(x) < 0$,函数递减。
- 当 $-\sqrt{2} < x < \sqrt{2}$ 时:分子 $10 - 5x^2 > 0$,故 $f'(x) > 0$,函数递增。
步骤4:确定极大值点
- $x = \sqrt{2}$ 处:左侧导数为正,右侧导数为负,故为极大值点。
- $x = -\sqrt{2}$ 处:左侧导数为负,右侧导数为正,故为极小值点(舍去)。
步骤5:计算最大值
代入 $x = \sqrt{2}$:
$f(\sqrt{2}) = \frac{5\sqrt{2}}{2 + (\sqrt{2})^2} = \frac{5\sqrt{2}}{4}.$
步骤6:验证无穷远处趋势
当 $x \to \pm \infty$ 时,$f(x) \approx \frac{5x}{x^2} = \frac{5}{x} \to 0$,故最大值确实在 $x = \sqrt{2}$ 处取得。