问题 解答题

已知函数f(x)=alnx+x2(a为实常数),

(1)若a=-2,求函数f(x)的单调递增区间;

(2)当a<-2时,求函数f(x)在[1,e]上的最小值及相应的x值;

(3)若存在x∈[1,e],使得f(x)≤(a+2)x成立,求a的取值范围.

答案

(1)a=-2,f(x)=-2lnx+x2

f′(x)=-

2
x
+2x=
2(x2-1)
x

令f'(x)>0,由x>0得x>1,

∴f(x)的单调递增区间是(1,+∞).(2分)

(2)f′(x)=

a
x
+2x=
2(x2+
a
2
)
x

令f'(x)=0,由a<-2,x>0得x=

-
a
2
>1(3分)

①当

-
a
2
<e,即-2e2<a<-2时,f(x)在[1,
-
a
2
]
递减,在[
-
a
2
,e]
递增,

∴当x=

-
a
2
时,f(x)min=aln
-
a
2
-
a
2
.(5分)

②当

-
a
2
≥e,即a≤-2e2时,f(x)在[1,e]递减,

∴当x=e时,f(x)min=a+e2.(7分)

(3)f(x)≤(a+2)x化为:alnx+x2-(a+2)x≤0,

设g(x)=alnx+x2-(a+2)x,据题意,

当x∈[1,e]时,g(x)min≤0,g′(x)=

a
x
+2x-(a+2)=
(2x-a)(x-1)
x
=
2(x-
a
2
)(x-1)
x
,(9分)

(ⅰ)当

a
2
≤1即a≤2时,当x∈[1,e]时,g'(x)≥0,∴g(x)递增,

∴g(x)min=g(1)=-1-a≤0,∴a≥-1,

∴-1≤a≤2;(11分)

(ⅱ)当1<

a
2
<e即2<a<2e时,g(x)在[1,
a
2
]
递减,[
a
2
,e]
递增,

g(x)min=g(

a
2
)=a(ln
a
2
-
a
4
-1),

ln

a
2
<1,∴g(x)min<0,

∴2<a<2e符合题意;(13分)

(ⅲ)当

a
2
≥e即a≥2e时,g(x)在[1,e]递减,

∴g(x)min=g(e)=a+e2-(a+2)e=(1-e)a+e2-2e≤2e(1-e)+e2-2e=-e2<0,符合题意,(15分)

综上可得,a的取值范围是[-1,+∞).(16分)

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