已知函数f(x)=ln(2ax+1)+
(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=-
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(1)f′(x)=
+x2-2x-2a=2a 2ax+1
.…(1分)x[2ax2+(1-4a)x-(4a2+2)] 2ax+1
因为x=2为f(x)的极值点,所以f'(2)=0.…(2分)
即
-2a=0,解得a=0.…(3分)2a 4a+1
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)=
≥0在区间[3,+∞)上恒成立.…(5分)x[2ax2+(1-4a)x-(4a2+2)] 2ax+1
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-
,…(8分)1 4a
因为a>0所以1-
<1,从而g(x)≥0在[3,+∞)上恒成立,只要g(3)≥0即可,1 4a
因为g(3)=-4a2+6a+1≥0,
解得
≤a≤3- 13 4
.…(9分)3+ 13 4
因为a>0,所以0<a≤
.3+ 13 4
综上所述,a的取值范围为[0,
].…(10分)3+ 13 4
(3)若a=-
时,方程f(1-x)=1 2
+x>0(1-x)3 3
可化为,lnx-(1-x)2+(1-x)=b 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),
则h′(x)=
+1-2x=1 x
,…(12分)(2x+1)(1-x) x
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)=
+2-6x=-1 x
.6x2-2x-1 x
当0<x<
时,p'(x)>0,所以p(x)在(0,1+ 7 6
)上单调递增;1+ 7 6
当x>
时,p'(x)<0,所以p(x)在(1+ 7 6
,+∞)上单调递减;1+ 7 6
因为p(1)=0,故必有p(
)>0,又p(1+ 7 6
)=-2+1+1 e2
-2 e2
<-3 e4
<0,3 e4
因此必存在实数x0∈(
,1 e2
)使得g'(x0)=0,1+ 7 6
∴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+
<0,则g(x)<0,又g(1)=0.1 4
因此当x=1时,b取得最大值0.…(14分)