已知函数f(x)=ax2-(4a+2)x+4lnx,其中a≥0.
(1)若a=0,求曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程;
(2)讨论函数f(x)的单调性.
(1)2x-y-4=0,(2)当a=0时,f(x)的单调增区间是(0,2),单调减区间是(2,+∞);
当0<a<时,f(x)的单调增区间是(0,2)和(
,+∞),减区间为(2,
);当a=
时,f(x)的单调增区间是(0,+∞);当a>
时,f(x)的单调增区间是(0,
)和(2,+∞),减区间为(
,2)
题目分析:(1)利用导数集合意义,在处导数值等于该点处切线的斜率,因为
,所以
f ′(1)=2, 又切点为(1,-2),所以所求切线方程为y+2=2(x-1),(2)函数f(x)的单调性之所以要讨论,就是由于导函数为零时根的不确定性.因为
,所以当a=0时,方程
在定义域内只有一根;当
时,需讨论两根
的大小,三种情况0<a<
,a=
,及a>
需一一讨论.解题过程中,最易忽视的是两根相等的情况;答题时最易出错的是将两个单调性相同的不连续区间用“并集”“或”合并写.
试题解析:解(1)当a=0时,f(x)=-2x+4lnx,
从而,其中x>0. 2分
所以f′(1)=2.
又切点为(1,-2),
所以所求切线方程为y+2=2(x-1),即2x-y-4=0. 4分
(2)因为f(x)=ax2-(4a+2)x+4lnx,
所以,其中x>0.
①当a=0时,,x>0.
由f′(x)>0得,0<x<2,所以函数f(x)的单调增区间是(0,2);单调减区间是(2,+∞); 6分
②当0<a<时,因为
>2,由f ′(x)>0,得x<2或x>
.
所以函数f(x)的单调增区间是(0,2)和(,+∞);单调减区间为(2,
); 8分
③当a=时,
,且仅在x=2时,f ′(x)=0,
所以函数f(x)的单调增区间是(0,+∞);
④当a>时,因0<
<2,由f ′(x)>0,得0<x<
或x>2,
所以函数f(x)的单调增区间是(0,)和(2,+∞);单调减区间为(
,2).
综上,
当a=0时,f(x)的单调增区间是(0,2),单调减区间是(2,+∞);
当0<a<时,f(x)的单调增区间是(0,2)和(
,+∞),减区间为(2,
);
当a=时,f(x)的单调增区间是(0,+∞);
当a>时,f(x)的单调增区间是(0,
)和(2,+∞),减区间为(
,2). 10分