已知函数f(x)=-x2+2lnx.(Ⅰ)求函数f(x)的最大值;(Ⅱ)若函数f(x)与g(x)=x+有相同极值点,(i)求实数a的值;(ii)若对于“x1,x2∈[

发布时间:2020-07-31 20:09:43

已知函数f(x)=-x2+2lnx.
(Ⅰ)求函数f(x)的最大值;
(Ⅱ)若函数f(x)与g(x)=x+有相同极值点,
(i)求实数a的值;
(ii)若对于“x1,x2∈[,3],不等式≤1恒成立,求实数k的取值范围.

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解:(Ⅰ)求导函数可得:f′(x)=-2x+=-(x>0)
由f′(x)>0且x>0得,0<x<1;由f′(x)<0且x>0得,x>1.
∴f(x)在(0,1)上为增函数,在(1,+∞)上为减函数.
∴函数f(x)的最大值为f(1)=-1.
(Ⅱ)∵g(x)=x+,∴g′(x)=1-.
(ⅰ)由(Ⅰ)知,x=1是函数f(x)的极值点,
又∵函数f(x)与g(x)=x+有相同极值点,
∴x=1是函数g(x)的极值点,
∴g′(1)=1-a=0,解得a=1.
(ⅱ)∵f()=--2,f(1)=-1,f(3)=-9+2ln3,
∵-9+2ln3<--2<=1,即f(3)<f()<f(1),
∴x1∈[[,3]时,f(x1)min=f(3)=-9+2ln3,f(x1)max=f(1)=-1
由(ⅰ)知g(x)=x+,∴g′(x)=1-.
当x∈[,1)时,g′(x)<0;当x∈(1,3]时,g′(x)>0.
故g(x)在[,1)为减函数,在(1,3]上为增函数.
∵,g(1)=2,g(3)=,
而2<<,∴g(1)<g()<g(3)
∴x2∈[[,3]时,g(x2)min=g(1)=2,g(x2)max=g(3)=
①当k-1>0,即k>1时,
对于“x1,x2∈[,3],不等式≤1恒成立,等价于k≥[f(x1)-g(x2)]max+1
∵f(x1)-g(x2)≤f(1)-g(1)=-1-2=-3,
∴k≥-2,又∵k>1,∴k>1.
②当k-1<0,即k<1时,
对于“x1,x2∈[,3],不等式≤1恒成立,等价于k≤[f(x1)-g(x2)]min+1
∵f(x1)-g(x2)≥f(3)-g(3)=-,
∴k≤.
又∵k<1,∴k≤.
综上,所求的实数k的取值范围为(-∞,]∪(1,+∞).
解析分析:(Ⅰ)求导函数,确定函数的单调性,从而可得函数f(x)的最大值;(Ⅱ)(ⅰ)求导函数,利用函数f(x)与g(x)=x+有相同极值点,可得x=1是函数g(x)的极值点,从而可求a的值;(ⅱ)先求出x1∈[[,3]时,f(x1)min=f(3)=-9+2ln3,f(x1)max=f(1)=-1;x2∈[[,3]时,g(x2)min=g(1)=2,g(x2)max=g(3)=,再将对于“x1,x2∈[,3],不等式≤1恒成立,等价变形,分类讨论,即可求得实数k的取值范围.

点评:本题考查导数知识的运用,考查函数的单调性,考查函数的最值,考查分类讨论的数学思想,属于中档题.
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