问题 解答题

已知函数f(x)=x2+2x+alnxa∈R.

①当a=-4时,求f(x)的最小值;

②若函数f(x)在区间(0,1)上为单调函数,求实数a的取值范围;

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

答案

①∵f(x)=x2+2x-4lnx(x>0)

f′(x)=2x+2-

4
x
=
2(x+2)(x-1)
x
(2分)

当x>1时,f'(x)>0,当0<x<1时,f'(x)<0

∴f(x)在(0,1)上单调减,在(1,+∞)上单调增

∴f(x)min=f(1)=3(4分)

f′(x)=2x+2+

a
x
=
2x2+2x+a
x
(5分)

若f(x)在(0,1)上单调增,则2x2+2x+a≥0在x∈(0,1)上恒成立⇒a≥-2x2-2x恒成立

令u=-2x2-2x,x∈(0,1),则u=-2(x+

1
2
)2+
1
2
,umax=0

∴a≥0(7分)

若f(x)在(0,1)上单调减,则2x2+2x+a≤0在x∈(0,1)上恒成立⇒a≤[-2x2-2x]min=-4

综上,a的取值范围是:(-∞,-4]∪[0,+∞)(9分)

③(2t-1)2+2(2t-1)+aln(2t-1)≥2t2+4t+2alnt-3恒成立a[ln(2t-1)-2lnt]≥-2t2+4t-2⇒a[ln(2t-1)-lnt2]≥2[(2t-1)-t2](10分)

当t=1时,不等式显然成立

当t>1时,⇒a≤

2[(2t-1)-t2]
ln(2t-1)-lnt2
在t>1时恒成立(11分)

u=

2[(2t-1)-t2]
ln(2t-1)-lnt2
,即求u的最小值

设A(t2,lnt2),B(2t-1,ln(2t-1)),kAB=

ln(2t-1)-lnt2
(2t-1)-t2

且A、B两点在y=lnx的图象上,又∵t2>1,2t-1>1,故0<kAB<y'|x=1=1

u=2•

1
k
>2,故a≤2

即实数a的取值范围为(-∞,2](14分)

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