已知函数,
(1)试讨论函数f(x)的单调区间;
(2)若不等式f(x)≥x对于任意的x∈[0,a+1]恒成立,求a的取值范围.
网友回答
解:(1)f′(x)==
当a=0时,函数定义域为R,f′(x)=≥0,∴f(x)在R上单调递增
当a∈(0,2)时,∵△=a2-4<0∴x2-ax+1>0恒成立,函数定义域为R,又a+1>1,
∴f(x)在(-∞,1)上单调递增,(1,1+a)单调递减,(1+a,+∞)单调递增
当a=2时,函数定义域为(-∞,1)∪(1,+∞),f′(x)=
∴f(x)在(-∞,1)上单调递增,(1,3)上单调递减,(3,+∞)上单调递增
当a∈(2,+∞)时,∵△=a2-4>0,设x2-ax+1=0的两个根为x1,x2,且x1<x2,
由韦达定理易知两根均为正根,且0<x1<1<x2,所以函数的定义域为(-∞,x1)∪(x2,+∞)
又对称轴x=<a+1,且(a+1)2-a(a+1)+1=a+2>0,x2<a+1
∴f(x)在(-∞,x1),(x1,1)单调递增,(1,x2),(x2,a+1)上单调递减,(1+a,+∞)单调递增
(2)解:由(1)可知当a>2时,x∈[x1,x2]?[0,a+1]时,有f(x)<0即f(x)≥x不成立,---------
当a=0时,单调递增,所以f(x)≥x在x∈[0,a+1]上成立----------------
当a∈(0,2)时,,
下面证明:即证ex-(x+1)x≥0(x=a+1∈(1,3))
令g(x)=ex-(x+1)x,g′(x)=ex-2x-1,g″(x)=ex-2
∵x∈(1,3)∴g″(x)>0,∴g′(x)单调递增,∵g′(1)<0,g′(3)>0
∴?x0使得=ex-2x0-1=0
∴g(x)在(1,x0)上单调递减,在(x0,3)上单调递减,此时g(x)≥g(x0)=-+x0+1
∵g′()=-(2+)>0
∴x0<∴g(x0)>0
所以不等式ex-(x+1)x≥0(x=a+1∈(1,3))所以
综上所述,当a∈[0,2)时,不等式f(x)≥x对于任意的x∈[0,a+1]恒成立-------
解析分析:(1)先求导函数,然后讨论a,得到导数符号,从而得到函数的单调区间;
(2)由(1)可知当a>2时,x∈[x1,x2]?[0,a+1]时,有f(x)<0即f(x)≥x不成立,当a=0时,f(x)≥x在x∈[0,a+1]上成立,当a∈(0,2)时,证明,即证ex-(x+1)x≥0(x=a+1∈(1,3))即可.
点评:本题主要考查了函数恒成立问题,以及利用导数研究函数的单调性和最值,同时考查了转化的思想和计算能力,属于难题.