问题 解答题

已知函数f(x)=x2+2x+alnx.

(1)求函数f(x)在点(1,f(1))处的切线方程;

(2)若函数f(x)在区间(0,2]上恒为单调函数,求实数a的取值范围;

(3)当t≥1时,不等式f(3t-2)≥3f(t)-6恒成立,求实数a的取值范围.

答案

(1)由题意得,f(x)=2x+2+

a
x

∴f′(1)=4+a,且f(1)=3,

∴过点(1,f(1))的切线方程为y-3=(4+a)(x-1),

即(4+a)x-y-a-1=0,

(2)由f(x)在区间(0,2]上恒为单调函数得,

当f(x)在区间(0,2]上恒为单调增时,

f(x)=2x+2+

a
x
≥0在(0,2]恒成立,

即2x2+2x+a≥0,∴-a≤2x2+2x,

∵2x2+2x在(0,2]上最小值为0,

∴-a≤0,即a≥0,

当f(x)在区间(0,2]上恒为单调减时,

f(x)=2x+2+

a
x
≤0在(0,2]恒成立,

即2x2+2x+a≤0,∴-a≥2x2+2x,

∵2x2+2x在(0,2]上最小值为12,

∴-a≥12,即a≤-12.

综上得,实数a的取值范围是a≥0或a≤-12.     

(3)由题意令:h(t)=f(3t-2)-[3f(t)-6](t≥1),

又∵h′(t)=3[f′(3t-2)-f′(t)]=6(t-1)[2-

a
t(3t-2)
](t≥1),

∵t≥1,∴t(3t-2)≥1.

1°当a≤2时,2-

a
t(3t-2)
≥0,h′(t)≥0(等号不恒成立),

∴h(t)在[1,+∞)上为增函数,

且h(1)=f(1)-[3f(1)-6]=3-3=0,

则h(t)≥h(1)对任意的t∈[1,+∞)恒成立.

2°当a>2时,

h′(t)=

6(t-1)(6t2-4t-a)
t(3t-2)
=
36(t-1)(t-
1-
1+9a
3
)(t-
1+
1+9a
3
)
t(3t-2)

1-
1+9a
3
<1<
1+
1+9a
3

∴当t∈(1,

1+
1+9a
3
)时,h′(t)<0,

h(t)在(1,

1+
1+9a
3
)上为减函数,

则h(t)<h(1)=0,不合题意,舍去.

综上所述,实数a的取值范围为(-∞,2].

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