问题 解答题
已知函数f(x)=x-alnx+
b
x
在x=1处取得极值,且a>3
(1)求a与b满足的关系式;
(2)求函数f(x)的单调区间;
(3)设函数g(x)=a2x2+3,若存在m1m2∈[
1
2
,2]
,使得|f(m1)-g(m2)|<9成立,求a的取值范围.
答案

(1)∵f(x)=x-alnx+

b
x

∴f′(x)=1-

a
x
-
b
x2

f(x)=x-alnx+

b
x
在x=1处取得极值,

∴f′(1)=0,

∴1-a-b=0,即b=1-a.

(2)函数f(x)的定义域为(0,+∞),

由(1)可得f′(x)=1-

a
x
-
b
x2
=
x2-ax-(1-a)
x2
=
(x-1)[x-(a-1)]
x2

令f′(x)=0,则x1=1,x2=a-1.

∵a>3,x2>x1,当x∈(0,1)∪(a-1,+∞)时,f(x)>0;

当x∈(1,a-1)时,f(x)<0.

∴f(x)的单调递增区间为(0,1),(a-1,+∞);单调递减区间为(1,a-1).

(3)当a>3时,f(x)在[

1
2
,1)上为增函数,在(1,2]为减函数,

所以f(x)的最大值为f(1)=2-a<0.

因为函数g(x)在[

1
2
,2]上是单调递增函数,

所以g(x)的最小值为g(

1
2
)=
1
4
a2+3>0.

所以g(x)>f(x)在[

1
2
,2]上恒成立.

要使存在m1,m2∈[

1
2
,2],使得|f(m1)-g(m2)|<9成立,只需要g(
1
2
)-f(1)<9,

1
4
a2+3-(2-a)<9,

所以-8<a<4. 

又因为a>3,所以a的取值范围是(3,4).

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