问题 解答题
设函数f(x)=lnx-
1
2
ax2-bx.
(Ⅰ)当a=b=
1
2
时,求f(x)的最大值;
(Ⅱ)令F(x)=f(x)+
1
2
ax2+bx+
a
x
(0<x≤3),以其图象上任意一点P(x0,y0)为切点的切线的斜率k≤
1
2
恒成立,求实数a的取值范围;
(Ⅲ)当a=0,b=-1时,方程2mf(x)=x2有唯一实数解,求正数m的值.
答案

(Ⅰ)依题意,知f(x)的定义域为(0,+∞).(1分)

a=b=

1
2
时,f(x)=lnx-
1
4
x2-
1
2
x

f(x)=

1
x
-
1
2
x-
1
2
=
-(x+2)(x-1)
2x
.(2分)

令f′(x)=0,解得x=1.

当0<x<1时,f′(x)>,此时f(x)单调递增;

当x>1时,f′(x)<0,此时f(x)单调递减.(3分)

所以f(x)的极大值为f(1)=-

3
4
,此即为最大值.(4分)

(Ⅱ)F(x)=lnx+

a
x
,x∈(0,3],

所以k=F(x0)=

x0-a
x02
1
2
,在x0∈(0,3]上恒成立,(6分)

所以a≥(-

1
2
x02+x0)max,x0∈(0,3](7分)

当x0=1时,-

1
2
 x02 +x0取得最大值
1
2
.所以a≥
1
2
.(9分)

(Ⅲ)因为方程2mf(x)=x2有唯一实数解,

所以x2-2mlnx-2mx=0有唯一实数解.

设g(x)=x2-2mlnx-2mx,则g(x)=

2x2-2mx-2m
x

令g′(x)=0,得x2-mx-m=0.

因为m>0,x>0,

所以x1=

m-
m2+4m
2
<0(舍去),x2=
m+
m2+4m​
2
,(10分)

当x∈(0,x2)时,g′(x)<0,g(x)在(0,x2)单调递减,

当x∈(x2,+∞)时,g′(x)>0,g(x)在(x2,+∞)单调递增.

当x=x2时,g′(x2)=0g(x),g(x2)取最小值g(x2).(11分)

因为g(x)=0有唯一解,所以g(x2)=0.

g(x2)=0
g(x2)=0
,即
x22-2mlnx2-2mx2=0
x22-mx2-m =0

所以2mlnx2+mx2-m=0,

因为m>0,所以2lnx2+x2-1=0.(12分)

设函数h(x)=2lnx+x-1,

因为当x>0时,h(x)是增函数,所以h(x)=0至多有一解.(13分)

因为h(I)=0,所以方程的解为(X2)=1,即

m+
m2+4m
2
=1,

解得m=

1
2
(14分)

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