问题 解答题
已知函数f(x)=
1
2
ax2+2x(a≠0),g(x)=lnx

(Ⅰ)若h(x)=f(x)-g(x)存在单调增区间,求a的取值范围;
(Ⅱ)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,求出a的取值范围,若不存在,请说明理由.
答案

(Ⅰ)由已知,得h(x)=

1
2
ax2+2x-lnx,且x>0,

则h'(x)=ax+2-

1
x
=
ax2+2x-1
x
,…(2分)

∵函数h(x)存在单调递增区间,∴h'(x)>0在(0,+∞)上有解,

即不等式ax2+2x-1>0在(0,+∞)上有解.

①当a<0时,y=ax2+2x-1的图象为开口向下的抛物线,对称轴为x=-

1
a
>0要使ax2+2x-1>0在(0,+∞)上总有解,只需△=4+4a>0,即a>-1.即-1<a<0

②当a>0 时,y=ax2+2x-1的图象为开口向上的抛物线,ax2+2x-1>0 一定有解.

综上,a的取值范围是(-1,0)∪(0,+∞)                         …(5分)

(Ⅱ)方程

g(x)
x
=f′(x)-(2a+1)

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

即ax2+(1-2a)x-lnx=0…(6分),

设h(x)=ax2+(1-2a)x-lnx.

于是原方程在区间(

1
e
,e)内根的问题,转化为函数h(x)在区间(
1
e
,e)
内的零点问题

h′(x)=2ax+(1-2a)-
1
x
=
2ax2+(1-2a)x-1
x
=
(2ax+1)(x-1)
x
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;
…(9分)

若h(x)在(
1
e
,e)内有且只有两个不相等的零点,只须
h(
1
e
)=
a2
e2
+
1-2a
e
+1=
(1-2e)a+e2+e
e2
>0
h(x)min=h(1)=a+(1-2a)=1-a<0
h(e)=ae2+(1-2e)a-1=(e2-2e)a+(e-1)>0
…(12分)

解得1<a<

e2+e
2e-1
,所以a的取值范围是(1,
e2+e
2e-1
)
…(14分)

判断题
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