问题 解答题
已知函数f(x)=ax2-x+2a-1(a>0)
(Ⅰ)设f(x)在区间[1,2]的最小值为g(a),求g(a)的表达式;
(Ⅱ)设h(x)=
f(x)
x
,若函数h(x)在区间[1,2]上是增函数,求实数a的取值范围.
答案

(Ⅰ)由于a>0,当x∈[1,2]时,f(x)=ax2-x+2a-1=a(x-

1
2a
)2+2a-
1
4a
-1

对称轴为x=

1
2a

0<

1
2a
<1即a>
1
2
时,f(x)在[1,2]上为增函数,g(a)=f(1)=3a-2;

1≤

1
2a
≤2即
1
4
≤a≤
1
2
时,g(a)=f(
1
2a
)=2a-
1
4a
-1

1
2a
>2即0<a<
1
4
时,f(x)在[1,2]上为减函数,g(a)=f(2)=6a-3.

综上可得g(a)=

6a-3,0<a<
1
4
2a-
1
4a
-1,
1
4
≤a≤
1
2
3a-2,a>
1
2

(Ⅱ)h(x)=ax+

2a-1
x
-1,在区间[1,2]上任取x1,x2,x1<x2

h(x2)-h(x1)=(ax2+

2a-1
x2
-1)-(ax1+
2a-1
x1
-1)=(x2-x1)(a-
2a-1
x1x2
)=
x2-x1
x1x2
[ax1x2-(2a-1)]
(*)

∵h(x)在[1,2]上为增函数,∴h(x2)-h(x1)>0

∴(*)可转化为ax1x2-(2a-1)>0对任意x1,x2,x1<x2,在区间[1,2]上都成立.

即ax1x2>2a-1  (12分)

因为a>0,所以x1x2

2a-1
a
,由1<x1x2<4得
2a-1
a
≤1
,解得0<a≤1;

所以实数a的取值范围是0<a≤1.

(2)另h(x)=ax+

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

由于对勾函数m(x)=x+

b
x
(b>0)在区间(0,
b
]
上递减,在区间[
b
,+∞)
上递增;

∴当a>

1
2
时,
2a-1
a
>0
,由题应有
2a-1
a
≤1

1
2
<a≤1.

0<a≤

1
2
时,h(x)=ax+
2a-1
x
-1
为增函数满足条件.

故实数a的取值范围是0<a≤1

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