已知函数f(x)=ln(x+1)+ax2-x,a∈R.

已知函数f(x)=ln(x+1)+ax2-x,a∈R.
(Ⅰ)当a=[1/4]时,求函数y=f(x)的极值;
(Ⅱ)是否存在实数b∈(1,2),使得当x∈(-1,b]时,函数f(x)的最大值为f(b)?若存在,求实数a的取值范围,若不存在,请说明理由.
guzizhu 1年前 已收到1个回答 举报

bbjudy 幼苗

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解题思路:(Ⅰ)将a=
1
4
代入到f(x)的表达式中并求导,计算其单调区间从而确定其极值.
(Ⅱ)f′(x)=
x(2ax−(1−2a))
x+1
,注意到分子中x前的系数为2a,则分成a≤0和a>0两种情况讨论.其中,当a>0时,f′(x)=
2ax(x−(
1
2a
−1))
x+1
,(x>-1)再分成
1
2a
−1
>0和
1
2a
−1
<0两种情况分别讨论计算.

(Ⅰ)当a=
1
4时,f(x)=ln(x+1)+
1
4x2−x,
则f′(x)=
1
x+1+
1
2x−1,化简得f′(x)=
x(x−1)
2(x+1),(x>-1)
∴函数在(-1,0),(1,+∞)上单调递增,在(0,1)上单调递减,且f(0)=0,f(1)=ln2−
3
4,
∴函数y=f(x)在x=1处取到极小值为ln2-[3/4],在x=0处取到极大值为0.
(Ⅱ)由题意f′(x)=
x(2ax−(1−2a))
x+1,
(1)当a≤0时,函数f(x)在(-1,0)上单调递增,在(0,+∞)上单调递减,
此时,不存在实数b∈(1,2)使得当x∈(-1,b]时,函数f(x)的最大值为f(b);
(2)当a>0时,令f′(x)=0,有x=0或x=[1/2a−1,
①当a=
1
2]时,函数f(x)在(-1,+∞)上单调递增,显然符合题意;
②当[1/2a−1>0即0<a<
1
2]时,函数f(x)在(-1,0)和([1/2a−1,+∞)上单调递增,在(0,
1
2a−1)上单调递减,
此时由题,只需f(1)>0,解得a>1-ln2,又1-ln2<
1
2],
∴此时实数a的取值范围是1−ln2<a<
1
2
③当[1/2a−1<0即a>
1
2]时,函数f(x)在(-1,[1/2a−1)和(0,+∞)上单调递增,在(
1
2a−1,0)上单调递减,
要存在实数b∈(1,2),使得当x∈(-1,b]时,函数f(x)的最大值为f(b),
则f(
1
2a−1)<f(1),代入化简得ln2a+
1
4a+ln2−1>0 (*)
令g(a)=ln2a+
1
4a+ln2−1(a>
1
2),因g′(a)=
1
a(1−
1
4a)>0恒成立,
故恒有g(a)>g(
1
2)=ln2−
1
2>0,∴a>
1
2]时,(*)式恒成立.
综上,实数a的取值范围是(1-ln2,+∞).

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

考点点评: 本题主要运用了分类讨论的方法,由条件逐层分析,逐步确定分类条件,一步一步讨论,直至将问题解决,在用分类讨论的方法解决问题时,要记住做到“不重不漏”.

1年前

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