题目内容

7.已知函数f(x)=ax2-2x+lnx+1.
(1)若函数f(x)在其定义域内为单调递增,求实数a的取值范围;
(2)设g(x)=mx2+4mx+3,当a=1时,不等式f(x1)≤g(x2),x1∈(0,1],x2∈(-∞,+∞)恒成立,求实数m的取值范围.

分析 (1)求f′(x)=$\frac{2a{x}^{2}-2x+1}{x}$,根据题意便可得到2ax2-2x+1≥0在(0,+∞)上恒成立,并且容易得出a≠0,从而分△≤0和△>0两种情况进行讨论,从而便可得到实数a的取值范围;
(2)根据题意知,f(x)在(0,1]上的最大值小于等于g(x)在(-∞,+∞)上的最小值:根据f′(x)的导数可以判断f(x)在(0,1]上单调递增,从而得出f(x)在该区间的最大值为0;然后就要求g(x)的最大值,m=0时显然成立,m≠0时,便可看出m>0,g(x)的最小值便为3-4m,从而0≤3-4m,解该不等式所得m的范围并上m=0即可得出实数m的取值范围.

解答 解:(1)f′(x)=$\frac{2a{x}^{2}-2x+1}{x}$;
∵f(x)在其定义域内单调递增;
∴2ax2-2x+1≥0在x∈(0,+∞)上恒成立;
a=0时显然不成立;
∴a≠0;
设h(x)=2ax2-2x+1;
①若△=4-8a≤0,即$a≥\frac{1}{2}$,则h(x)≥0在(0,+∞)上恒成立;
②若△=4-8a>0,即$a<\frac{1}{2}$,且a≠0,要使h(x)≥0在(0,+∞)上恒成立;
则a需满足$\left\{\begin{array}{l}{\frac{1}{2a}<0}\\{h(0)=1>0}\end{array}\right.$;
∴a<0;
综上得实数a的取值范围为(-∞,0)$∪[\frac{1}{2},+∞)$;
(2)a=1时,f(x)=x2-2x+lnx+1,f′(x)=$2x-2+\frac{1}{x}=\frac{2{x}^{2}-2x+1}{x}$;
∵2x2-2x+1>0恒成立;
∴f′(x)>0;
∴f(x)在(0,1]上单调递增;
∴f(x)在(0,1]上的最大值为f(1)=0;
①m=0时,g(x)=3,满足f(x1)≤g(x1);
②m≠0时,根据题意知g(x)在(-∞,+∞)上有最小值;
∴m>0,且最小值为$\frac{12m-16{m}^{2}}{4m}=3-4m$;
∴0≤3-4m;
解得$m≤\frac{3}{4}$,即0$<m≤\frac{3}{4}$;
综上得实数m的取值范围为[0,$\frac{3}{4}$].

点评 考查函数单调性和函数导数符号的关系,二次函数的取值和判别式△的关系,根据函数的单调性求函数的最大值,知道二次函数在(-∞,+∞)上若存在最小值,二次项系数需大于0,并能求出该最小值.

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