题目内容
【题目】已知函数f(x)=ax2﹣(a+2)x+lnx. (Ⅰ)当a=1时,求曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程;
(Ⅱ)当a>0时,若f(x)在区间[1,e]上的最小值为﹣2,求a的取值范围;
(Ⅲ)若对任意x1 , x2∈(0,+∞),当x1≠x2时有
>0恒成立,求a的取值范围.
【答案】解:(Ⅰ)当a=1时,f(x)=x2﹣3x+lnx,
. ∵f′(1)=0,f(1)=﹣2,
∴曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程是y=﹣2;
(Ⅱ)函数f(x)=ax2﹣(a+2)x+lnx的定义域是(0,+∞).
当a>0时,
,(x>0).
令f′(x)=0,即
.
∴
或
.
当
,即a≥1时,f(x)在[1,e]上单调递增,
所以f(x)在[1,e]上的最小值是f(1)=﹣2;
当
时,f(x)在[1,e]上的最小值是
,不合题意;
当
时,f(x)在(1,e)上单调递减,
所以f(x)在[1,e]上的最小值是f(e)<f(1)=﹣2,不合题意.
综上,a≥1;
(Ⅲ)设g(x)=f(x)+2x,则g(x)=ax2﹣ax+lnx,
由题意可知只要g(x)在(0,+∞)上单调递增即可.
而
.
当a=0时,
,此时g(x)在(0,+∞)上单调递增;
当a≠0时,只需g′(x)≥0在(0,+∞)上恒成立,
因为x∈(0,+∞),只要2ax2﹣ax+1≥0,则需要a>0,
对于函数y=2ax2﹣ax+1,过定点(0,1),对称轴
,
只需△=a2﹣8a≤0,
即0<a≤8.
综上0≤a≤8.
【解析】(Ⅰ)把a=1代入函数解析式,求导后求出f′(1),同时求出f(1),由点斜式写出切线方程;(Ⅱ)求出函数的定义域,求出原函数的导函数,进一步求出导函数的零点
,
,分
≤1,1<
<e及
三种情况讨论原函数的单调性,由f(x)在区间[1,e]上的最小值为﹣2求解a的取值范围;(Ⅲ)构造辅助函数g(x)=f(x)+2x,问题转化为函数g(x)在(0,+∞)上单调递增,求解a的范围.把函数g(x)求导后分a=0和a≠0讨论,a≠0时借助于二次函数过定点及对称轴列式求解.
【考点精析】解答此题的关键在于理解函数的最大(小)值与导数的相关知识,掌握求函数
在
上的最大值与最小值的步骤:(1)求函数
在
内的极值;(2)将函数
的各极值与端点处的函数值
,
比较,其中最大的是一个最大值,最小的是最小值.