已知a为实数,函数f(x)=x2-2alnx,

已知a为实数,函数f(x)=x2-2alnx,
(1)求函数f(x)的单调区间
(2)求函数f(x)在[1,+∞)上的最小值g(a)
(3)若a>0,求使方程f(x)=2ax有唯一解的a的值.
san510021 1年前 已收到1个回答 举报

生活在非洲的熊 幼苗

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解题思路:(1)先求定义域,再求导函数f′(x),根据f′(x)>0和f′(x)<0,即可求得函数f(x)的单调区间;(2)根据(1)中,对a分类讨论,当a≤0时,函数为单调递增函数,当a≤0时,确定函数的x=a时,函数f(x)取得极小值,根据a与区间[1,+∞)的位置关系进行分类讨论,即可求得函数f(x)的最小值g(a);(3)构造函数g(x)=f(x)-2ax=x2-2alnx-2ax,将方程f(x)=2ax有唯一解,转化为g(x)=0有唯一解,即可求得a的值.

(1)∵f(x)=x2-2alnx,
∴f(x)的定义域为(0,+∞),
∴f′(x)=
2(x2-a)
x,
∴当a≤0时,f′(x)≥0,则f(x)在(0,+∞)上是增函数,
当a>0时,令f′(x)<0,则0<x<
a,令f′(x)>0,则x>
a,
∴f(x)在(0,
a)上是减函数,在(
a,+∞)上是增函数;
(2)由(1)可知,
①当a≤0时,f(x)在[1,+∞)上是增函数,
∴g(a)=f(x)min=f(1)=1;
②当a>0时,f(x)在(0,
a)上是减函数,在(
a,+∞)上是增函数,
若0<
a≤1,即0<a≤1时,则f(x)在[1,+∞)上是增函数,
∴g(a)=f(x)min=f(1)=1;

a>1,即a>1时,则f(x)在(1,
a)上是减函数,在(
a,+∞)上是增函数,
∴g(a)=f(x)min=f(
a)=a-alna.
∴g(a)=

1,a≤1
a-alna,a>1;
(3)若方程f(x)=2ax有唯一解,即g(x)=0有唯一解,令g′(x)=0,可得x2-ax-a=0,
∵a>0,x>0,∴x1=
a+
a2+4a
2(另一根舍去),
当x∈(0,x1)时,g′(x)<0,g(x)在(0,x1)上是单调递减函数;
当x∈(x1,+∞)时,g′(x)>0,g(x)在(x1,+∞)上是单调递增函数,
∴当x=x2时,g′(x1)=0,g(x)min=g(x1),
∵g(x)=0有唯一解,
∴g(x1)=0,


g(x1)=0
g′(x1)=0,


x12-2alnx1-2ax1=0
x12-ax1-a=0,
∴2alnx1+ax1-a=0
∵a>0,
∴2lnx1+x1-1=0,
设函数h(x)=2lnx+x-1,
∵x>0时,h(x)是增函数,
∴h(x)=0至多有一解,
∵h(1)=0,
∴方程2lnx1+x1-1=0的解为x1=1,
即x1=
a+
a2+4a
2=1,
∴a=
1
2,
∴当a>0,方程f(x)=2ax有唯一解时a的值为[1/2].

点评:
本题考点: 利用导数求闭区间上函数的最值;函数的零点;利用导数研究函数的单调性.

考点点评: 本题考查了利用导数研究函数的单调性,以及利用导数研究函数在闭区间上的最值问题,同时考查了函数的零点问题.在解决数学问题的时候,经常会运用分类讨论的数学思想方法,在运用的时候关键是要弄清楚分类讨论的依据是什么.属于难题.

1年前

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