问题 解答题

已知函数f(x)=2x2-alnx

(1)若a=4,求函数f(x)的极小值;

(2)设函数g(x)=-cos2x,试问:在定义域内是否存在三个不同的自变量xi(i=1,2,3)使得f(xi)-g(xi)的值相等,若存在,请求出a的范围,若不存在,请说明理由?

答案

(1)由已知得f′(x)=4x-

4
x
=
4(x2-1)
x
,xk

则当0<x<1时f'(x)<0,可得函数f(x)在(0,1)上是减函数,

当x>1时f′(x)>0,可得函数f(x)在(1,+∞)上是增函数,

故函数的极小值为f(1)=2;

(2)若存在,设f(xi)-g(xi)=m(i=1,2,3),则对于某一实数m,方程f(x)-g(x)=m在(0,+∞)上有三个不同的实数根,设F(x)=f(x)-g(x)-m=2x2-alnx+cos2x-m,

F′(x)=4x-

a
x
-2sin2x(x>0)有两个不同的零点,即关于x的方程4x2-2xsin2x=a(x>0)有两个不同的解G(x)=4x2-2xsin2x(x>0),

则G'(x)=8x-2sin2x-4xcos2x=2(2x-sin2x)+4x(1-cos2x),

设h(x)=2x-sin2x,则h′(x)=2-2cos2x≥0,故h(x)在(0,+∞)上单调递增,

则当x>0时h(x)>h(0)=0,即2x>sin2x,

又1-cos2x>0,则G′(x)>0故G(x)在(0,+∞)上是增函数,

则a=4x2-2xsin2x(x>0)至多只有一个解,故不存.

方法二:关于方程4x-

a
x
-2sin2x=0(x>0)的解,

当a≤0时,由方法一知2x>sin2x,此时方程无解;

当a>0时,由于H′(x)=4+

a
x2
-4cos2x>0,

可以证明H(x)=4x-

a
x
-2sin2x(x>0)是增函数,此方程最多有一个解,故不存在.

解答题
单项选择题