问题 解答题
已知函数f(x)=ln(2ax+1)+
x3
3
-x2-2ax(a∈R).
(1)若x=2为f(x)的极值点,求实数a的值;
(2)若y=f(x)在[3,+∞)上为增函数,求实数a的取值范围;
(3)当a=-
1
2
时,方程f(1-x)=
(1-x)3
3
+
b
x
有实根,求实数b的最大值.
答案

(1)f′(x)=

2a
2ax+1
+x2-2x-2a=
x[2ax2+(1-4a)x-(4a2+2)]
2ax+1
.…(1分)

因为x=2为f(x)的极值点,所以f'(2)=0.…(2分)

2a
4a+1
-2a=0,解得a=0.…(3分)

又当a=0时,f'(x)=x(x-2),从而x=2为f(x)的极值点成立.…(4分)

(2)因为f(x)在区间[3,+∞)上为增函数,

所以f′(x)=

x[2ax2+(1-4a)x-(4a2+2)]
2ax+1
≥0在区间[3,+∞)上恒成立.…(5分)

①当a=0时,f'(x)=x(x-2)≥0在[3,+∞)上恒成立,所以fx)在[3,+∞上为增函数,故a=0符合题意.…(6分)

②当a≠0时,由函数f(x)的定义域可知,必须有2ax+1>0对x≥3恒成立,故只能a>0,

所以2ax2+(1-4a)x-(4a2+2)≥0对x∈[3,+∞0上恒成立.…(7分)

令g(x)=2ax2+(1-4a)x-(4a2+2),其对称轴为x=1-

1
4a
,…(8分)

因为a>0所以1-

1
4a
<1,从而g(x)≥0在[3,+∞)上恒成立,只要g(3)≥0即可,

因为g(3)=-4a2+6a+1≥0,

解得

3-
13
4
≤a≤
3+
13
4
.…(9分)

因为a>0,所以0<a≤

3+
13
4

综上所述,a的取值范围为[0,

3+
13
4
].…(10分)

(3)若a=-

1
2
时,方程f(1-x)=
(1-x)3
3
+
x>0
b
x
可化为,lnx-(1-x)2+(1-x)=
b
x

问题转化为b=xlnx-x(1-x)2+x(1-x)=xlnx+x2-x3在(0,+∞)上有解,

即求函数g(x)=xlnx+x2-x3的值域.…(11分)

以下给出两种求函数g(x)值域的方法:

方法1:因为g(x)=x(lnx+x-x2),令h(x)=lnx+x-x2(x>0),

h′(x)=

1
x
+1-2x=
(2x+1)(1-x)
x
,…(12分)

所以当0<x<1,h(x)>0,从而h(x)在(0,1)上为增函数,

当x>1,h(x)<0,从而h(x')在(1,+∞上为减函数,…(13分)

因此h(x)≤h(1)=0.

而,故b=x•h(x)≤0,

因此当x=1时,b取得最大值0.…(14分)

方法2:因为g(x)=x(lnx+x-x2),所以g'(x)=lnx+1+2x-3x2

设p(x)=lnx+1+2x-3x2,则p′(x)=

1
x
+2-6x=-
6x2-2x-1
x

0<x<

1+
7
6
时,p'(x)>0,所以p(x)在(0,
1+
7
6
)
上单调递增;

x>

1+
7
6
时,p'(x)<0,所以p(x)在(
1+
7
6
,+∞)
上单调递减;

因为p(1)=0,故必有p(

1+
7
6
)>0,又p(
1
e2
)=-2+1+
2
e2
-
3
e4
<-
3
e4
<0

因此必存在实数x0∈(

1
e2
1+
7
6
)使得g'(x0)=0,

∴当0<x<x0时,g′(x)<0,所以g(x)在(0,x0)上单调递减;

当x0<x<1,g′(x)>0,所以,g(x)在(1,+∞)上单调递减;

又因为g(x)=xlnx+x2-x3=x(lnx+x-x2)≤x(lnx+

1
4
),

当x→0时,lnx+

1
4
<0,则g(x)<0,又g(1)=0.

因此当x=1时,b取得最大值0.…(14分)

选择题
单项选择题