问题 解答题
已知函数f(x)=
1
2
ax2-(2a+1)x+2lnx  (a∈R)

(Ⅰ)若曲线y=f(x)在x=1和x=3处的切线互相平行,求a的值;
(Ⅱ)求f(x)的单调区间;
(Ⅲ)设g(x)=x2-2x,若对任意x1∈(0,2],均存在x2∈(0,2],使得f(x1)<g(x2),求a的取值范围.
答案

(Ⅰ)∵函数f(x)=

1
2
ax2-(2a+1)x+2lnx  (a∈R),

f′(x)=ax-(2a+1)+

2
x
(x>0).

∵曲线y=f(x)在x=1和x=3处的切线互相平行,

∴f'(1)=f'(3),

a-(2a+1)+2=3a-(2a+1)+

2
3

解得a=

2
3

(Ⅱ)f′(x)=

(ax-1)(x-2)
x
(x>0).

①当a≤0时,x>0,ax-1<0,

在区间(0,2)上,f'(x)>0;

在区间(2,+∞)上f'(x)<0,

故f(x)的单调递增区间是(0,2),

单调递减区间是(2,+∞).

②当0<a<

1
2
时,
1
a
>2

在区间(0,2)和(

1
a
,+∞)上,f'(x)>0;

在区间(2,

1
a
)上f'(x)<0,

故f(x)的单调递增区间是(0,2)和(

1
a
,+∞),单调递减区间是(2,
1
a
)

③当a=

1
2
时,f′(x)=
(x-2)2
2x
,故f(x)的单调递增区间是(0,+∞).

④当a>

1
2
时,0<
1
a
<2
,在区间(0,
1
a
)
和(2,+∞)上,f'(x)>0;

在区间(

1
a
,2)上f'(x)<0,

故f(x)的单调递增区间是(0,

1
a
)和(2,+∞),单调递减区间是(
1
a
,2)

(Ⅲ)由已知,在(0,2]上有f(x)max<g(x)max

由已知,g(x)max=0,由(Ⅱ)可知,

①当a≤

1
2
时,f(x)在(0,2]上单调递增,

故f(x)max=f(2)=2a-2(2a+1)+2ln2=-2a-2+2ln2,

所以,-2a-2+2ln2<0,解得a>ln2-1,

ln2-1<a≤

1
2

②当a>

1
2
时,f(x)在(0,
1
a
]
上单调递增,

[

1
a
,2]上单调递减,

f(x)max=f(

1
a
)=-2-
1
2a
-2lna.

a>

1
2
可知lna>ln
1
2
>ln
1
e
=-1

2lna>-2,-2lna<2,

所以,-2-2lna<0,f(x)max<0,

综上所述,a>ln2-1.

单项选择题
多项选择题