已知函数f(x)=(a−12)x2+Inx(a∈R)

已知函数f(x)=(a−
1
2
)x2+Inx(a∈R)

(1)当a=0时,求函数f(x)的单调递增区间;
(2)若∃x∈[1,3],使f(x)<(x+1)lnx成立,求实数a的取值范围;
(3)若函数f(x)的图象在区间(1,+∞)内恒在直线y=2ax下方,求实数a的取值范围.
dylili 1年前 已收到1个回答 举报

lrmc 幼苗

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解题思路:(1)当a=0时,求函数f(x)的定义域,求出函数的导数,利用导数大于0,即可得到单调递增区间;
(2)若∃x∈[1,3],使f(x)<(x+1)Inx成立,就出a的不等式,构造函数求出导数,得到函数的最小值,即可求实数a的取值范围;
(3)若函数f(x)的图象在区间(1,+∞)内恒在直线y=2ax下方,构造函数g(x)=f(x)−2ax=(a−
1
2
)x2−2ax+lnx
,通过导数对a进行讨论,当a∈[
1
2
,[1/2]]时,函数f(x)的图象恒在直线y=2ax下方.

显然函数f(x)的定义域为(0,+∞),
(1)当a=0时,f(x)=−
1
2x2+lnx,f′(x)=−x+
1
x=
−x2+1
x;
由f'(x)>0,结合定义域解得0<x<1,
∴f(x)的单调递增区间为(0,1).
(2)将f(x)<(x+1)lnx化简得(a−
1
2)x2<xlnx,∵x∈[1,3]∴有a<
lnx
x+
1
2
令g(x)=
lnx
x+
1
2,则g/(x)=
1−lnx
x2,由g′(x)=0解得x=e.
当1≤x<e时,g′(x)>0;当e<x≤3时,g′(x)<0
故g(x)max=g(e)=
1
e+
1
2
∴∃x∈[1,3],使f(x)<(x+1)lnx成立等价于a<g(x)max=g(e)=
1
e+
1
2
即a的取值范围为(−∞,
1
e+
1
2)
(3)令g(x)=f(x)−2ax=(a−
1
2)x2−2ax+lnx,则g(x)的定义域为(0,+∞).
在区间(1,+∞)上,函数f(x)的图象恒在直线y=2ax下方等价于g(x)<0在区间(1,+∞)上恒成立.
∵g′(x)=(2a−1)x−2a+
1
x=
(2a−1)x2−2ax+1
x=
(x−1)[(2a−1)x−1]
x
①若a>
1
2,令g'(x)=0,得极值点x1=1,x2=
1
2a−1,
当x2>x1=1,即[1/2<a<1时,在(x2,+∞)上有g'(x)>0,
此时g(x)在区间(x2,+∞)上是增函数,并且在该区间上有g(x)∈(g(x2),+∞),不合题意;
当x2<x1=1,即a≥1时,同理可知,g(x)在区间(1,+∞)上,有g(x)∈(g(1),+∞),也不合题意;
②若a≤
1
2],则有2a-1≤0,此时在区间(1,+∞)上恒有g'(x)<0,
从而g(x)在区间(1,+∞)上是减函数;
要使g(x)<0在此区间上恒成立,只须满足g(1)=−a−
1
2≤0⇒a≥−
1
2,
由此求得a的范围是[−
1
2,[1/2]].
综合①②可知,当a∈[−
1
2,[1/2]]时,函数f(x)的图象恒在直线y=2ax下方.

点评:
本题考点: 利用导数求闭区间上函数的最值;函数恒成立问题;利用导数研究函数的单调性.

考点点评: 本题考查函数的导数的应用,构造法的应用,考查转化思想,函数与方程的思想,高考的压轴题.

1年前

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