设函数f(x)=(2-a)lnx+1x+2ax;(a∈R).

设函数f(x)=(2-a)lnx+
1
x
+2ax
;(a∈R).
(1)当a=0时,求f(x)的极值.(2)当a≠0时,求f(x)的单调区间.(3)当a=2时,对于任意正整数n,在区间[
1
2
,6+n+
1
n
]
上总存在m+4个数a1,a2,a3,…,am,am+1,am+2,am+3,am+4,使得f(a1)+f(a2)+…+f(am)<f(am+1)+f(am+2)+f(am+3)+f(am+4)成立,试问:正整数m是否有最大值?若有求其最大值;否则,说明理由.
yuguangsheng2004 1年前 已收到1个回答 举报

风儿飘2003 幼苗

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解题思路:(1)先求导函数为0的根,在看根左右两侧的符号,若左正右负,原函数取极大值;若左负右正,原函数取极小值.
(2)先求导函数,再求导函数为0的根,利用导函数大于0的区间为原函数的增区间,导函数小于0的区间为原函数的减区间来求单调区间即可.
(3)先判断出原函数在区间[
1
2
,6+n+
1
n
]
上的单调性,再利用单调性把f(a1)+f(a2)+…+f(am)<f(am+1)+f(am+2)+f(am+3)+f(am+4)成立转化为mf(
1
2
)<4f(6+n+
1
n
)
对一切正整数成立即可求出正整数m是否有最大值.

(1)依题意,知f(x)的定义域为(0,+∞).
当a=0时,f(x)=2lnx+
1
x,f′(x)=
2
x-
1
x2=
2x-1
x2.
令f'(x)=0,解得x=
1
2.
当0<x<
1
2时,f'(x)<0;当x>
1
2时,f'(x)>0.
又f(
1
2)=2-2ln2,所以f(x)的极小值为2-2ln2,无极大值.
(2)f′(x)=
2-a
x-
1
x2+2a=
2ax2+(2-a)x-1
x2.
令f'(x)=0,解得x1=-
1
a,x2=
1
2.
若a>0,令f'(x)<0,得0<x<
1
2;令f'(x)>0,得x>
1
2.
若a<0,
①当a<-2时,-
1
a<
1
2,令f'(x)<0,得0<x<-
1
a或x>
1
2;
令f'(x)>0,得-
1
a<x<
1
2.
②当a=-2时,f′(x)=-
(2x-1)2
x2≤0.
③当-2<a<0时,得-
1
a>
1
2,
令f'(x)<0,得0<x<
1
2或x>-
1
a;令f'(x)>0,得[1/2<x<-
1
a].
综上所述,当a>0时,f(x)的递减区间为(0,
1
2),递增区间为(
1
2,+∞).
当a<-2时,f(x)的递减区间为(0,-
1
a),(
1
2,+∞);递增区间为(-
1
a,
1
2).
当a=-2时,f(x)递减区间为(0,+∞).
当-2<a<0时,f(x)的递减区间为(0,
1
2),(-
1
a,+∞),递增区间为(
1
2,-
1
a).
(3)当a=2时,f(x)=
1
x+4x,
由f′(x)=-
1
x2+4=
4x2-1
x2,知x∈[
1
2 ,6+n+
1
n]时,f'(x)≥0.f(x)min=f(
1
2)=4,f(x)max=f(6+n+
1
n).
依题意得:mf(
1
2)<4f(6+n+
1
n)对一切正整数成立.
令k=6+n+
1
n,则k≥8(当且仅当n=1时取等号).
又f(k)在区间[6+n+
1
n,+∞)单调递增,得f(k)min=32
1
8,
故m<32
1
8,又m为正整数,得m≤32,
当m=32时,存在a1=a2═a32=
1
2,am+1=am+2=am+3=am+4=8,对所有n满足条件.所以,正整数m的最大值为32.

点评:
本题考点: 利用导数研究函数的极值;利用导数研究函数的单调性.

考点点评: 题考查利用导函数来研究函数的极值.在利用导函数来研究函数的极值时,分三步①求导函数,②求导函数为0的根,③判断根左右两侧的符号,若左正右负,原函数取极大值;若左负右正,原函数取极小值.

1年前

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