问题 解答题
已知函数f(x)=x2-alnx,g(x)=x-a
x

(1)若a∈R,求函数f(x)的极值;
(2)若函数f(x)在(1,2)上是增函数,g(x)在(0,1)上为减函数,求f(x),g(x)的表达式;
(3)对于(2)中的f(x),g(x),求证:当x>0时,方程f(x)=g(x)+2有唯-解.
答案

(1)函数f(x)的定义域为(0,+∞),函数的导数为f′(x)=2x-

a
x

①若a≤0,f'(x)>0横成立,此时函数f(x)单调递增,无极值.

②若a>0,则由f′(x)=2x-

a
x
=
2x2-a
x
>0,解得x>
2a
2
,此时函数f(x)单调递增.

f′(x)=

2x2-a
x
<0,解得0<x<
2a
2
,此时函数f(x)单调递减.

所以当x=

2a
2
时,函数f(x)取得极小值f(
2a
2
)=
1
2
a(1-ln⁡a+ln⁡2)

综上,若a≤0,函数f(x)无极值.

若a>0,函数f(x)取得极小值f(

2a
2
)=
1
2
a(1-ln⁡a+ln⁡2).

(2)若函数f(x)在(1,2)上是增函数,则f′(x)=

2x2-a
x
≥0恒成立,

即a≤2x2在(1,2)上恒成立,所以a≤2.

g′(x)=1-

a
2
x
,要使g(x)在(0,1)上为减函数,

g′(x)=1-

a
2
x
≤0在(0,1)上恒成立,

a≥2

x
在(0,1)上恒成立,所以a≥2.

综上a=2.

(3)由f(x)=g(x)+2得f(x)-g(x)-2=0,设h(x)=f(x)-g(x)-2=x2-2lnx-x+2

x
-2,

h′(x)=2x-

2
x
-1+
1
x
,由h′(x)=2x-
2
x
-1+
1
x
>0
且x>0,得(
x
-1)(2x
x
+2x+
x
+2)>0

解得x>1,此时函数h(x)单调递增.

由h'(x)<0,解的0<x<1.此时函数h(x)单调递减.

所以函数h(x)在x=1处取得极小值同时也是最小值h(0)=0,

当x>0时,且x≠1时,h(x)>0,所以h(x)=0在(0,+∞)上只有一个解,即当x>0时,方程f(x)=g(x)+2有唯-解.

单项选择题
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