已知函数f(x)=1/2ax²-(2a+1)x+2lnx(a属于R),求单调区间

已知函数f(x)=1/2ax²-(2a+1)x+2lnx(a属于R),求单调区间
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fangtu 幼苗

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(Ⅰ)∵函数f(x)=
1
2
ax2-(2a+1)x+2lnx (a∈R),
∴f′(x)=ax-(2a+1)+
2
x
(x>0).
∵曲线y=f(x)在x=1和x=3处的切线互相平行,
∴f'(1)=f'(3),
即a-(2a+1)+2=3a-(2a+1)+
2
3
,
解得a=
2
3

(Ⅱ)f′(x)=
(ax-1)(x-2)
x
(x>0).
①当a≤0时,x>0,ax-1<0,
在区间(0,2)上,f'(x)>0;
在区间(2,+∞)上f'(x)<0,
故f(x)的单调递增区间是(0,2),
单调递减区间是(2,+∞).
②当0<a<
1
2
时,
1
a
>2,
在区间(0,2)和(
1
a
,+∞)上,f'(x)>0;
在区间(2,
1
a
)上f'(x)<0,
故f(x)的单调递增区间是(0,2)和(
1
a
,+∞),单调递减区间是(2,
1
a
)
③当a=
1
2
时,f′(x)=
(x-2)2
2x
,故f(x)的单调递增区间是(0,+∞).
④当a>
1
2
时,0<
1
a
<2,在区间(0,
1
a
)和(2,+∞)上,f'(x)>0;
在区间(
1
a
,2)上f'(x)<0,
故f(x)的单调递增区间是(0,
1
a
)和(2,+∞),单调递减区间是(
1
a
,2).
(Ⅲ)由已知,在(0,2]上有f(x)max<g(x)max.
由已知,g(x)max=0,由(Ⅱ)可知,
①当a≤
1
2
时,f(x)在(0,2]上单调递增,
故f(x)max=f(2)=2a-2(2a+1)+2ln2=-2a-2+2ln2,
所以,-2a-2+2ln2<0,解得a>ln2-1,
故ln2-1<a≤
1
2

②当a>
1
2
时,f(x)在(0,
1
a
]上单调递增,
在[
1
a
,2]上单调递减,
故f(x)max=f(
1
a
)=-2-
1
2a
-2lna.
由a>
1
2
可知lna>ln
1
2
>ln
1
e
=-1,
2lna>-2,-2lna<2,
所以,-2-2lna<0,f(x)max<0,
综上所述,a>ln2-1.

1年前

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