问题 解答题
已知函数f(x)=
eax
x2+
x
a
+
1
a
-
3e2
49
(a∈R,a≠0,),g(x)=bx(b∈R)

(1)当a>
1
4
时,求f(x)的单调区间;
(2)当a=1时,若在区间[2,+∞)上存在一点x0,使得f(x0)<g(x0)成立,求b的取值范围.
答案

(1)f(x)=

eax(ax2-x+
a-1
a
)
(x2+
x
a
+
1
a
)
2
,因eax>0且a>
1
4
,故只需讨论ax2-x+
a-1
a
的符号

所以 ①当a≥

5
4
时,f′(x)≥0,f(x)在区间(-∞,+∞)上为增函数

②当

1
4
<a<
5
4
时,令f′(x)=0解得x1=
1-
5-4a
2a
x2=
1+
5-4a
2a

当x变化时,f'(x)和f(x)的变化情况如下表:

x(-∞,
1-
5-4a
2a
)
1-
5-4a
2a
(
1-
5-4a
2a
1+
5-4a
2a
)
1+
5-4a
2a
(
1+
5-4a
2a
,+∞)
f'(x)+0-0+
f(x)极大值极小值
∴f(x)在(-∞,
1-
5-4a
2a
)
(
1+
5-4a
2a
,+∞)
,为增函数,

f(x)在(

1-
5-4a
2a
1+
5-4a
2a
)为减函数.                           …(6分)

(2)考查反面情况:∀x∈[2,+∞),f(x)≥g(x)恒成立,

h(x)=

ex
x2+x+1
-
3e2
49
-bx≥0在x∈[2,+∞)上恒成立.

首先h(2)=

e2
7
-
3e2
49
-2b≥0,即b≤
2e2
49
,其次,h(x)=
ex(x2-x)
(x2+x+1)
-b
,考虑M(x)=
ex(x2-x)
(x2+x+1)

M(x)=

ex(x2+x+1)[x3(x-2)+3x2+2x-1]
(x2+x+1)4
>0在x∈[2,+∞)上恒成立,

所以M(x)≥M(2)=

2e2
49

所以当b≤

2e2
49
时,h(x)=
ex(x2-x)
(x2+x+1)
-b≥
2e2
49
-b≥0
,故h(x)在x∈[2,+∞)上单调递增,

又h(2)≥0,所以h(x)=

ex
x2+x+1
-
3e2
49
-bx≥0在x∈[2,+∞)上恒成立,所以b≤
2e2
49

综上b>

2e2
49
…(14分)

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