已知:二次函数f(x)=ax 2 +bx+1,其中a,b∈R,g(x)=ln(ex),且函数F(x)=f(x)-g(x)

已知:二次函数f(x)=ax 2 +bx+1,其中a,b∈R,g(x)=ln(ex),且函数F(x)=f(x)-g(x)在x=1处取得极值.
(I)求a,b所满足的关系;
(II)若直线l:y=kx(k∈R)与函数y=f(x)在x∈[1,2]上的图象恒有公共点,求k的最小值;
(III)试判断是否存在a∈(-2,0)∪(0,2),使得对任意的x∈[1,2],不等式(x+a)F(x)≥0恒成立?如果存在,请求出符合条件的a的所有值;如果不存在,说明理由.
东方小林子 1年前 已收到1个回答 举报

长胡子猫猫 幼苗

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(I) 由已知,∵f(x)=ax 2 +bx+1,g(x)=ln(ex),
∴函数F(x)=f(x)-g(x)=ax 2 +bx+1-ln(ex)
∴F′(x)=
2 ax 2 +bx-1
x (x>0) ,
∵F(x)=f(x)-g(x)在x=1处取得极值
∴F′(1)=0,∴b=1-2a,
∴F′(x)=
2a(x+
1
2a )(x-1)
x ,
∴-
1
2a ≠1,∴a ≠-
1
2
(II)由题意得:方程kx=ax 2 +(1-2a)x+1在x∈[1,2]时总有解,
∴k=
ax 2 +(1-2a)x+1
x ,即k=ax+
1
x +1-2a,
∵当a<0时,k=ax+
1
x +1-2a在x∈[1,2]时单调递减,∴k≥
3
2 ,
当0<a<
1
4 时,由k′=a-
1
x 2 <0 ,k=ax+
1
x +1-2a在x∈[1,2]时单调递减,∴k≥
3
2 ,

1
4 ≤a≤1时,由ax+
1
x +1-2a≥2
a +1-2a(当且仅当x=
1

a 时,取“=”)得k≥2
a +1-2a,
当a>1时,k=ax+
1
x +1-2a在x∈[1,2]时单调递增,∴k≥2-a.
∴要使得直线l:y=kx(k∈R)与函数y=f(x)在x∈[1,2]上的图象恒有公共点
实数k应取
3
2 (a<0)、2
a +1-2a(
1
4 ≤a≤1),2-a(a>1)三者中的最大值,
∵2
a +1-2a=-2 (
a -
1
2 ) 2 +
3
2 ≤
3
2 (
1
4 ≤a≤1),又2-a<1(a>1),
∴k的最小值为
3
2 .
(III)∵F(x)=ax 2 +(1-2a)x+1-lnx,
当a∈(0,2)时,∵x∈[1,2],∴由(x+a)F(x)≥0得F(x)≥0,
∵F′(x)=
2a(x+
1
2a )(x-1)
x ,
∴x∈[1,2]时,F′(x)>0,函数y=F(x)单调递增,∴F(x) min ≥F(1)=1-a≥0,
∴a∈(0,1]时成立.…(13分)
当a∈[-1,0)且a≠-
1
2 时,∵F(1)=1-a≥0,F(2)=2-ln2≥0,类似地由单调性证得F(x)≥0,
又x+a≥0,∴(x+a)F(x)≥0成立,
当-2<a<-1时,(x+a)F(x)≥0等价于

-a<x≤2
F(x)≥0 或

1≤x≤-a
F(x)≤0 .
由上可知,此时不成立.
综上,存在符合条件的a,其所有值的集合为[-1,-
1
2 ) ∪(-
1
2 ,0)∪(0,1]

1年前

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