问题 解答题
已知函数f(x)=alnx+x2(a为实常数).
(1)当a=-4时,求函数f(x)在[1,e]上的最大值及相应的x值;
(2)当x∈[1,e]时,讨论方程f(x)=0根的个数.
(3)若a>0,且对任意的x1,x2∈[1,e],都有|f(x1)-f(x2)|≤|
1
x1
-
1
x2
|
,求实数a的取值范围.
答案

(1)当a=-4时,f(x)=-4lnx+x2,函数的定义域为(0,+∞).

f(x)=-

4
x
+2x=
2(x+
2
)(x-
2
)
x

当x∈[1,

2
)时,f′(x)0,

所以函数f(x)在[1,

2
)上为减函数,在(
2
,e]
上为增函数,

由f(1)=-4ln1+12=1,f(e)=-4lne+e2=e2-4,

所以函数f(x)在[1,e]上的最大值为e2-4,相应的x值为e;

(2)由f(x)=alnx+x2,得f(x)=

a
x
+2x=
2x2+a
x

若a≥0,则在[1,e]上f′(x)>0,函数f(x)=alnx+x2在[1,e]上为增函数,

由f(1)=1>0知,方程f(x)=0的根的个数是0;

若a<0,由f′(x)=0,得x=-

-
a
2
(舍),或x=
-
a
2

-
a
2
≤1,即-2≤a<0,f(x)=alnx+x2在[1,e]上为增函数,

由f(1)=1>0知,方程f(x)=0的根的个数是0;

-
a
2
≥e,即a≤-2e2,f(x)=alnx+x2在[1,e]上为减函数,

由f(1)=1,f(e)=alne+e2=e2+a≤-e2<0,

所以方程f(x)=0在[1,e]上有1个实数根;

1<

-
a
2
<e,即-2e2<a<-2,

f(x)在[1,

-
a
2
]上为减函数,在[
-
a
2
,e]
上为增函数,

由f(1)=1>0,f(e)=e2+a.

f(x)min=f(

-
a
2
)=
a
2
ln(-
a
2
)-
a
2
=
a
2
[ln(-
a
2
)-1]

-

a
2
<e,即-2e<a<-2时,f(
-
a
2
)>0
,方程f(x)=0在[1,e]上的根的个数是0.

当a=-2e时,方程f(x)=0在[1,e]上的根的个数是1.

当-e2≤a<-2e时,f(

-
a
2
)<0,f(e)=a+e2≥0,方程f(x)=0在[1,e]上的根的个数是2.

当-2e2<a<-e2时,f(

-
a
2
)<0,f(e)=a+e2<0,方程f(x)=0在[1,e]上的根的个数是1;

(3)若a>0,由(2)知函数f(x)=alnx+x2在[1,e]上为增函数,

不妨设x1<x2,则|f(x1)-f(x2)|≤|

1
x1
-
1
x2
|变为f(x2)+
1
x2
<f(x1)+
1
x1
,由此说明函数G(x)=f(x)+
1
x
在[1,e]单调递减,所以G′(x)=
a
x
+2x-
1
x2
≤0对x∈[1,e]恒成立,即a≤-2x2+
1
x
对x∈[1,e]恒成立,

-2x2+

1
x
在[1,e]单调递减,所以a≤-2e2+
1
e

所以,满足a>0,且对任意的x1,x2∈[1,e],都有|f(x1)-f(x2)|≤|

1
x1
-
1
x2
|成立的实数a的取值范围不存在.

单项选择题 A1/A2型题
单项选择题