设函数f(x)=x2-alnx+bx

设函数f(x)=x2-alnx+bx
(1)若函数f(x)在(0,1)上单调递增,在(1,e)上单调递减,求实数b的最大值;
(2)若f(x)<0对任意的x∈(1,e),-2≤b≤-1都成立,求实数a的取值范围.
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就算绝望谁鸟你 幼苗

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解题思路:(1)由导数的运算法则可得:f(x)=2x−
a
x
+b
=
2x2+bx−a
x
.(x>0).由于函数f(x)在(0,1)上单调递增,在(1,e)上单调递减.可得f′(x)满足在(0,1]上f′(x)≥0,在[1,e)上f′(x)≤0.即可求出b的最大值.
(2)由f(x)<0即x2-alnx+bx<0,可知:a>
x2+bx
lnx
对任意的x∈(1,e),-2≤b≤-1都成立.
令g(b)=
x2+bx
lnx
=[x/lnxb+
x2
lnx].由于x∈(1,e),[x/lnx
>0,利用一次函数的单调性可知:当b取最大值-1时,g(b)取得最大值
x2−x
lnx].于是可得a>
x2−x
lnx
,x∈(1,e),化为alnx-x2+x>0,x∈(1,e).令h(x)=alnx-x2+x>0,x∈(1,e),注意到h(1)=0.令h′(x)=
a
x
−2x+1
≥0,再利用二次函数的单调性解出即可.

f′(x)=2x−
a
x+b=
2x2+bx−a
x.(x>0).
(1)∵函数f(x)在(0,1)上单调递增,在(1,e)上单调递减.
∴f′(x)满足在(0,1]上f′(x)≥0,在[1,e)上f′(x)≤0.
∴f′(1)=2+b-a=0,即a=2+b.
可得2x2+bx-2-b=(2x+2+b)(x-1).
∴在(0,1]上2x+2+b≤0,∴b≤(-2x-2)min=-4.
在[1,e)上2x+2+b≥0.∴b≥(-2x-2)max=-4.
∴实数b的最大值是-4.
(2)由f(x)<0即x2-alnx+bx<0,
∴a>
x2+bx
lnx对任意的x∈(1,e),-2≤b≤-1都成立.
令g(b)=
x2+bx
lnx=[x/lnxb+
x2
lnx].
由于x∈(1,e),∴[x/lnx>0,
因此当b取最大值-1时,g(b)取得最大值
x2−x
lnx].
∴a>
x2−x
lnx,x∈(1,e),
化为alnx-x2+x>0,x∈(1,e).
令h(x)=alnx-x2+x>0,x∈(1,e),可知h(1)=0.
由h′(x)=[a/x−2x+1≥0,可得a≥2x2-x=2(x−
1
4)2−
1
8],
由二次函数的单调性可知:当x=1时,取得最大值1,
∴a≥1.

点评:
本题考点: 利用导数求闭区间上函数的最值;利用导数研究函数的单调性.

考点点评: 本题考查了利用导数研究函数的单调性极值与最值,考查了变量分化、转变主元、逐个解决的方法,考查了分类讨论的思想方法,考查了推理能力和计算能力,属于难题.

1年前

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