已知函数f(x)=a(x2+1)+x−1x−lnx(a∈R).

已知函数f(x)=
a(x2+1)+x−1
x
−lnx(a∈R)

(1)当a<
1
2
时,讨论f(x)的单调性;
(2)设g(x)=x2-2bx+4,当a=
1
3
,若对任意x1∈(0,2),存在x2∈[1,2],使f(x1)+g(x2)≤0,求实数b的取值范围.
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287829986 幼苗

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解题思路:(1)先对函数y=f(x)进行求导,然后令导函数大于0(或小于0)求出x的范围,根据f′(x)>0求得的区间是单调增区间,f′(x)<0求得的区间是单调减区间,即可得到答案.
(2)由(1)知,当a=
1
3
时,f(x)在(0,1)上是增函数,在(1,2)上是减函数.于是x1∈(0,2)时,f(x1)∈(−∞,
2
3
]
从而存在x2∈[1,2],使g(x2)=x22-2bx2+4,且[g(x)]min≤−
2
3
,x∈[1,2]
下面考查g(x)=x2-2bx+4=(x-b)2+4-b2,x∈[1,2]的最小值.对字母b进行分类讨论:①当b≤1时,②当b≥2时,③当1<b<2时,即可求得实数b的取值范围.

(1)f′(x)=a−
a−1
x2−
1
x=
(ax+a−1)(x−1)
x2.(2分)
①当[1−a/a>1时,即0<a<
1
2]时,此时f(x)的单调性如下:

x (0,1) 1 (1,[1−a/a]) [1−a/a] ([1−a/a,+∞)
f′(x) + 0 _ 0 +
f(x) 增 减 增(4分)
②当a=0时,f′(x)=
1−x
x2],当0<x<1时f(x)递增;
当x>1时,f(x)递减;(5分)
③当a<0时,[1−a/a<0,当0<x<1时f(x)递增;
当x>1时,f(x)递减;(6分)
综上,当a≤0时,f(x)在(0,1)上是增函数,在(1,+∞)上是减函数;
当0<a<
1
2]时,f(x)在(0,1),([1−a/a,+∞)上是增函数,
在(1,
1−a
a])上是减函数.(7分)
(2)由(1)知,当a=
1
3时,f(x)在(0,1)上是增函数,在(1,2)上是减函数.
于是x1∈(0,2)时,f(x1)∈(−∞,
2
3].(8分)
从而存在x2∈[1,2],
使g(x2)=
x22−2bx2+4≤[−f(x1)]min=−
2
3⇔[g(x)]min≤−
2
3,x∈[1,2](10分)
考察g(x)=x2-2bx+4=(x-b)2+4-b2,x∈[1,2]的最小值.
①当b≤1时,g(x)在[1,2]上递增,[g(x)]min=g(1)=5−2b≤−
2
3,b≥
17
6(舍去)..(11分)
②当b≥2时,,g(x)在[1,2]上递减,[g(x)]min=g(2)=8−4b≤−
2
3,b≥[13/6]

点评:
本题考点: 利用导数研究函数的单调性;导数在最大值、最小值问题中的应用.

考点点评: 本题主要考查导数在最大值、最小值问题中的应用及导函数的正负与原函数的单调性之间的关系,即当导函数大于0时原函数单调递增,当导函数小于0时原函数单调递减.属于基础题.

1年前

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