问题 解答题
设函数f(x)=ax-
a
x
-2lnx

(Ⅰ)若f(x)在x=2时有极值,求实数a的值和f(x)的单调区间;
(Ⅱ)若f(x)在定义域上是增函数,求实数a的取值范围.
答案

(Ⅰ)∵f(x)在x=2时有极值,

∴有f′(2)=0,…(2分)

f′(x)=a+

a
x2
-
2
x
,∴有a+
a
4
-1=0

a=

4
5
…(5分)

∴有f′(x)=

4
5
+
4
5x2
-
2
x
=
2
5x2
(2x2-5x+2)

由f′(x)=0有x1=

1
2
x2=2,…(7分)

将x,f′(x),f(x)关系列表如下,定义域为(0,+∞)

x0<x<
1
2
x=
1
2
1
2
<x<2
x=2x>2
f'(x)+0-0+
f(x)递增递减递增
∴f(x)的递增区间为(0,
1
2
]
和[2,+∞),递减区间为(
1
2
,2)
…(9分)

(Ⅱ)若f(x)在定义域上是增函数,则f'(x)≥0在x>0时恒成立,…(10分)

f′(x)=a+

a
x2
-
2
x
=
ax2-2x+a
x2

∴需x>0时ax2-2x+a≥0恒成立,…(11分)

化为a≥

2x
x2+1
恒成立,

2x
x2+1
=
2
x+
1
x
≤1,

∴a≥1,此为所求.…(14分)

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