问题 解答题
设函数f(x)=(2-a)lnx+
1
x
+2ax

(1)当a=0时,求f(x)的极值;
(2)设g(x)=f(x)-
1
x
,在[1,+∞)上单调递增,求a的取值范围;
(3)当a≠0时,求f(x)的单调区间.
答案

(1)函数f(x)的定义域为(0,+∞).…(1分)

当a=0时,f(x)=2lnx+

1
x

∴f′(x)=

2
x
-
1
x2
=
2x-1
x2
,…(2分)

由f'(x)=0得x=

1
2

于是,f(x),f'(x)随x变化如下表:

x(0,
1
2
1
2
1
2
,+∞)
f(x)-0+
f'(x)减函数极小值增函数
故,f(x)极小值=f(
1
2
)=2-ln2,没有极大值.…(4分)

(2)由题意,g(x)=(2-a)lnx+2ax,在[1,+∞)上单调递增,

∴g′(x)=

2-a
x
+2a≥0在[1,+∞)上恒成立,

设h(x)=2ax+2-a≥0在[1,+∞)上恒成立,…(5分)

当a=0时,2≥0恒成立,符合题意.…(6分)

当a>0时,h(x)在[1,+∞)上单调递增,h(x)的最小值为h(1)=2a+2-a≥0,得a≥-2,所以a>0…(7分)

当a<0时,h(x)在[1,+∞)上单调递减,不合题意

所以a≥0…(9分)

(3)由题意得,f′(x)=

2ax2+(2-a)x-1
x2

令f'(x)=0得x1=-

1
a
,x2=
1
2
,…(10分)

若a>0,由f'(x)≤0得x∈(0,

1
2
];由f'(x)≥0得x∈[
1
2
,+∞);…(11分)

若a<0,①当a<-2时,0<-

1
a
1
2
,x∈(0,-
1
a
]或x∈[
1
2
,+∞),f'(x)≤0;x∈[-
1
a
1
2
],f'(x)≥0,

②当a=-2时,f'(x)≤0;

③当-2<a<0时,-

1
a
1
2
,x∈(0,
1
2
]或x∈[-
1
a
,+∞),f'(x)≤0;x∈[
1
2
,-
1
a
],f'(x)≥0.

综上,当a>0时,函数的单调递减区间为(0,

1
2
],单调递增区间为[
1
2
,+∞);

当a<-2时,函数的单调递减区间为(0,-

1
a
],[
1
2
,+∞),单调递增区间为[-
1
a
1
2
];

当a=-2时,函数的单调递减区间为(0,+∞);

当-2<a<0时,函数的单调递减区间为(0,

1
2
],[-
1
a
,+∞),单调递增区间为[
1
2
,-
1
a
].…(14分)

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