解答题已知函数f(x)=a(x-1)2+lnx+1.
(Ⅰ)当时,求函数f(x)的极值;
(Ⅱ)若函数f(x)在区间[2,4]上是减函数,求实数a的取值范围;
(Ⅲ)当x∈[1,+∞)时,函数y=f(x)图象上的点都在所表示的平面区域内,求实数a的取值范围.
网友回答
解:(Ⅰ)当时,(x>0),
所以(x>0),
由f'(x)>0解得0<x<2;由f'(x)<0解得x>2,
故当0<x<2时,f(x)的单调递增;当x>2时,f(x)单调递减,
∴当x=2时,函数f(x)取得极大值.(4分)
(Ⅱ),∵函数f(x)在区间[2,4]上单调递减,
∴导数在区间[2,4]上恒成立,
即在[2,4]上恒成立,只需2a不大于在[2,4]上的最小值即可.(6分)
而(2≤x≤4),则当2≤x≤4时,,
∴,即,故实数a的取值范围是.(8分)
(Ⅲ)因f(x)图象上的点在所表示的平面区域内,
即当x∈[1,+∞)时,不等式f(x)≤x恒成立,即a(x-1)2+lnx-x+1≤0恒成立,
设g(x)=a(x-1)2+lnx-x+1(x≥1),只需g(x)max≤0即可.(9分)
由=,
(ⅰ)当a=0时,,当x>1时,g'(x)<0,函数g(x)在(1,+∞)上单调递减,故g(x)≤g(1)=0成立.(10分)
(ⅱ)当a>0时,由,令g'(x)=0,得x1=1或,
①若,即时,在区间(1,+∞)上,g'(x)>0,函数g(x)在(1,+∞)上单调递增,函数g(x)在[1,+∞)上无最大值,不满足条件;
②若,即时,函数g(x)在上单调递减,在区间上单调递增,同样g(x)在[1,+∞)上无最大值,不满足条件.(12分)
(ⅲ)当a<0时,由,因x∈(1,+∞),故g'(x)<0,则函数g(x)在(1,+∞)上单调递减,故g(x)≤g(1)=0成立.
综上所述,实数a的取值范围是(-∞,0].(14分)解析分析:(Ⅰ)把代入可得函数解析式,求导后由极值的定义可得;(Ⅱ)函数f(x)在区间[2,4]上单调递减等价于其导数在区间[2,4]上恒成立,只需求在[2,4]上的最小值即可,下面可由基本不等式求解;(Ⅲ)题意可化为当x∈[1,+∞)时,不等式f(x)≤x恒成立,即a(x-1)2+lnx-x+1≤0恒成立,设g(x)=a(x-1)2+lnx-x+1(x≥1),只需g(x)max≤0即可,下面用导数求解g(x)的最大值.点评:本题为函数与导数的综合应用,涉及极值,基本不等式,和分类讨论的思想,属中档题.