问题 解答题
已知函数f(x)=
1
2
x2+2ax,g(x)=3a2lnx+b.其中a,b∈R.
(1)设两曲线y=f(x)与y=g(x)有公共点,且在公共点处的切线相同,若a>0,试建立b关于a的函数关系式;
(2)在(1)的条件下求b的最大值;
(3)若b=0时,函数h(x)=f(x)+g(x)-(2a+6)x在(0,4)上为单调函数,求a的取值范围.
答案

(1)设y=f(x)与y=g(x)(x>0)在公共点(x0,y0)处的切线相同.

f′(x)=x+2a,g′(x)=

3a2
x

由题意知f(x0)=g(x0),f′(x0)=g′(x0

1
2
x20
+2ax0=3a2lnx0+b
x0+2a=
3a2
x0

解得x0=a或x0=-3a(舍去),

b=

5a2
2
-3a2lna(a>0)

(2)b'(a)=5a-6alna-3a=2a(1-3lna).

令b'(a)=0,则a=e

1
3
,当a变化时,b'(a)及b(a)的变化情况如下表:

所以,a=e

1
3
时,b(a)有最大值
3
2
e
2
3

(3)h(x)=

1
2
x2+3a2lnx-6x,h′(x)=x+
3a2
x
-6

要使h(x)在(0,4)上单调,

须h′(x)=x+

3a2
x
-6≤0或h′(x)=x+
3a2
x
-6≥0在(0,4)上恒成立.

h′(x)=x+

3a2
x
-6≤0在(0,4)上恒成立

⇔3a2≤-x2+6x在(0,4)上恒成立.

而-x2+6x>0,且-x2+6x可为足够小的正数,必有a=0

或h′(x)=x+

3a2
x
-6≥0在(0,4)上恒成立

⇔3a2≥(-x2+6x)max=9,得a≥

3
或a≤-
3

综上,所求a的取值范围为a≥

3
或a≤-
3
或a=0.

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