问题 解答题
已知函数f(x)=
1
2
ax2+2x,g(x)=lnx.
(1)求函数y=xg(x)-2x的单调增区间.
(2)如果函数y=f(x)在[1,+∞)上是单调增函数,求a的取值范围;
(3)是否存在实数a>0,使得方程
g(x)
x
=f′(x)-(2a+1)在区间(
1
e
,e)内有且只有两个不相等的实数根?若存在,请求出a的取值范围;若不存在,请说明理由.
答案

(1)∵y=lnx-1

令y>0,则x>e

∴函数y=xg(x)-2x的单调增区间为(e,+∞)

(2)当a=0时,f(x)=2x在[1,+∞)上是增函数,

当a>0时,y=f(x)的对称轴方程为x=-

2
a

由于y=f(x)在[1,+∞)上是增函数,

∴-

2
a
≤1,解得a≤-2或a>0,∴a>0

当a<0时,不符合题意,

综上,a的取值范围为a≥0

(3)方程

g(x)
x
=f′(x)-(2a+1)可化简为
lnx
x
=ax+2-(2a+1)

即为方程ax2+(1-2a)x-lnx=0.

设H(x)=ax2+(1-2a)x-lnx,(x>0)

原方程在区间(

1
e
,e)内有且只有两个不相等的实数根,即函数H(x)在区间(
1
e
,e)内有且只有两个零点.

H(x)=2ax+(1-2a)-

1
x

=

2ax2+(1-2a)x-1
x
=
(2a+1) (x-1)
x

令H(x)=0,因为a>0,解得x=1或x=-

1
2a
(舍)

当x∈(0,1)时,H(x)<0,H(x)是减函数;

当x∈(1,+∞)时,H(x)>0,,H(x)是增函数.,

H(x)在(

1
e
,e)内有且只有两个不相等的零点,只需

 

H(
1
e
)> 0
H(x)min<0
H(e)>0
即1<a<
e2+e
2e-1

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