题目内容
【题目】已知函数g(x)= +g(x).
(1)试判断g(x)的单调性;
(2)若f(x)在区间(0,1)上有极值,求实数a的取值范围;
(3)当a>0时,若f(x)有唯一的零点x0 , 试求[x0]的值.(注:[x]为取整函数,表示不超过x的最大整数,如[0.3]=0,[2.6]=2,[﹣1.4]=﹣2;以下数据供参考:ln2=0.6931,ln3=1.099,ln5=1.609,ln7=1.946)
【答案】
(1)解: ,
② 当a≥0时,g'(x)<0,∴函数g(x)在区间(0,+∞)上单调递减;
②当a<0时,由g'(x)=0,解得 ,
当 时,g'(x)<0,此时函数g(x)单调递减;
当 时,g'(x)>0,此时函数g(x)单调递增
(2)解:f(x)=x2+g(x),其定义域为(0,+∞).
,
令h(x)=2x3﹣ax﹣2,x∈(0,+∞),h'(x)=6x2﹣a,
当a<0时,h'(x)>0恒成立,∴h(x)在(0,+∞)上为增函数,
又h(0)=﹣2<0,h(1)=﹣a>0,
∴函数h(x)在(0,1)内至少存在一个变号零点x0,且x0也是f'(x)的变号零点,
此时f(x)在区间(0,1)内有极值.
当a≥0时,h(x)=2(x3﹣1)﹣ax<0,即x∈(0,1)时,f'(x)<0恒成立,
∴函数f(x)在(0,1)单调递减,此时函数f(x)无极值
综上可得:f(x)在区间(0,1)内有极值时实数a的取值范围是(﹣∞,0)
(3)解:∵a>0时,函数f(x)的定义域为(0,+∞)
由(2)可知:f(1)=3知x∈(0,1)时,f(x)>0,∴x0>1.
又f(x)在区间(1,+∞)上只有一个极小值点记为x1,
且x∈(1,x1)时,f'(x)<0,函数f(x)单调递减,
x∈(x1,+∞)时,f'(x)>0,函数f(x)单调递增,
由题意可知:x1即为x0.
∴ ,∴ 消去可得: ,
即
令 ,则t(x)在区间(1,+∞)上单调递增
又∵
由零点存在性定理知 t(2)<0,t(3)>0
∴2<x0<3∴[x0]=2
【解析】(1)求出g(x)的导数,讨论当a≥0时,当a<0时,由导数大于0,可得增区间;导数小于0,可得减区间,注意定义域;(2)求出f(x)的导数,令h(x)=2x3﹣ax﹣2,x∈(0,+∞),求出导数,讨论a的符号,判断单调性,即可得到所求a的范围;(3)由(2)可知:f(1)=3知x∈(0,1)时,f(x)>0,则x0>1,讨论f(x)在x>1的单调性,再由零点的定义和极值点的定义,可得x0的方程,构造函数 ,判断单调性,由零点存在性定理知 t(2)<0,t(3)>0,即可得到所求值.
【考点精析】认真审题,首先需要了解利用导数研究函数的单调性(一般的,函数的单调性与其导数的正负有如下关系: 在某个区间内,(1)如果,那么函数在这个区间单调递增;(2)如果,那么函数在这个区间单调递减),还要掌握函数的极值与导数(求函数的极值的方法是:(1)如果在附近的左侧,右侧,那么是极大值(2)如果在附近的左侧,右侧,那么是极小值)的相关知识才是答题的关键.