问题
解答题
已知函数f(x)=x2-2x+alnx不是单调函数,且无最小值. (Ⅰ)求实数a的取值范围; (Ⅱ)设x0是函数f(x)的极值点,证明:-
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答案
(本小题满分14分)
(Ⅰ)函数f(x)的定义域是{x|x>0}.…(1分)
对f(x)导数,得f′(x)=2x-2+
=a x
.…(3分)2x2-2x+a x
显然,方程f'(x)=0⇔2x2-2x+a=0(x>0).
若f(x)不是单调函数,且无最小值,
则方程2x2-2x+a=0必有2个不相等的正根.…(5分)
所以
解得0<a<△=4-8a>0
>0a 2
.…(6分)1 2
(Ⅱ)设方程2x2-2x+a=0的2个不相等的正根是x1,x2,其中x1<x2.
所以f′(x)=
=2x2-2x+a x
,列表分析如下:2(x-x1)(x-x2) x
x | (0,x1) | x1 | (x1,x2) | x2 | (x2,+∞) |
f'(x) | + | 0 | - | 0 | + |
故只需证明-
<f(x2)<f(x1)<0.…(8分)3+ln4 4
由 0<x1<x2,且x1+x2=1,得 0<x1<
<x2<1.…(9分)1 2
因为 0<a<
,0<x1<1 2
,所以 f(x1)=x1(x1-2)+alnx1<0.…(10分)1 2
由 2
-2x2+a=0,得 a=-2x 22
+2x2,x 22
所以 f(x2)=
-2x2+(-2x 22
+2x2)lnx2.…(12分)x 22
对x2求导数,得 f'(x2)=-2(2x2-1)lnx2.
因为
<x2<1,所以f'(x2)>0,1 2
所以 f(x2)是(
,1)上的增函数,1 2
故 f(x2)>f(
)=-1 2
.…(14分)3+ln4 4
综上 -
<f(x0)<0.3+ln4 4