已知函数f(x)=x2+a|lnx-1|,g(x)=x|x-a|+2-2ln2,a>0.(Ⅰ)当a=1时,求函数f(x)在区间[1,e]上的最大值;(Ⅱ)若恒成立,求

发布时间:2020-07-31 19:27:44

已知函数f(x)=x2+a|lnx-1|,g(x)=x|x-a|+2-2ln2,a>0.
(Ⅰ)当a=1时,求函数f(x)在区间[1,e]上的最大值;
(Ⅱ)若恒成立,求a的取值范围;
(Ⅲ)对任意x1∈[1,+∞),总存在惟一的x2∈[2,+∞),使得f(x1)=g(x2)成立,求a的取值范围.

网友回答

解:(Ⅰ)当a=1,x∈[1,e]时f(x)=x2-lnx+1,,
所以f(x)在[1,e]递增,所以f(x)max=f(e)=e2(4分)
(Ⅱ)①当x≥e时,f(x)=x2+alnx-a,f'(x)=2x+,a>0,∴f(x)>0恒成立,
∴f(x)在[e,+∞)上增函数,故当x=e时,ymin=f(e)=e2(5分)
②当1≤x<e时,f(x)=x2-alnx+a,f'(x)=2x-=(x+)(x-),
(i)当≤1即0<a≤2时,f'(x)在x∈(1,e)时为正数,所以f(x)在区间[1,e)上为增函数,
故当x=1时,ymin=1+a,且此时f(1)<f(e)=e2(7分)
(ii)当1<<e,即2<a<2e2时,f'(x)在x∈(1,)时为负数,在间x∈(,e)时为正数,
所以f(x)在区间[1,)上为减函数,在(,e]上为增函数,故当x=时,ymin=-ln,
且此时f()<f(e)=e2(8分)
(iii)当≥e,即a≥2e2时,f'(x)在x∈(1,e)时为负数,所以f(x)在区间[1,e]上为减函数,
故当x=e时,ymin=f(e)=e2(9分)
综上所述,函数y=f(x)的最小值为ymin=(10分)
所以当时,得0<a≤2;当(2<a<2e2)时,无解;
当(a≥2e2)时,得不成立.
综上,所求a的取值范围是0<a≤2(11分)
(Ⅲ)①当0<a≤2时,g(x)在[2,+∞)单调递增,由g(2)=6-2a-2ln2≤1+a,
得(12分)
②当时,g(x)在[2,+∞)先减后增,由,
得,设,h'(t)=2+lnt>0(1<t<2),
所以h(t)单调递增且h(2)=0,所以h(t)<0恒成立得2<a<4(14分)
③当时,f(x)在递增,在递减,
在[a,+∞)递增,所以由,
得,设m(t)=t2-3t+tlnt+2-2ln2,
则m'(t)=2t-2+lnt>0(t∈(2,e2),所以m(t)递增,且m(2)=0,
所以m(t)>0恒成立,无解.
④当a>2e2时,f(x)在递增,在递减,在[a,+∞)递增,
所以由<e得无解.
综上,所求a的取值范围是
解析分析:(Ⅰ)当a=1,x∈[1,e]化简f(x),然后研究函数f(x)在[1,e]的单调性,从而求出函数f(x)的最大值;(Ⅱ)讨论x与e的大小去掉绝对值,然后分类讨论讨论导数符号研究函数在[1,+∞)的单调性,从而求出函数f(x)的最小值,使f(x)的最小值恒大于等于,求出a的取值范围;(Ⅲ)根据(II)的分类讨论求出函数g(x)的最小值,使g(x)的最小值恒小于等于f(x)的最小值,从而求出a的取值范围.

点评:本题主要考查了函数的最值及其几何意义,以及分类讨论的思想,解题的关键是对于恒成立的理解,是一道综合题.
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