问题 解答题
已知函数f(x)=a(x-1)2+lnx.a∈R.
(Ⅰ)当a=-
1
4
时,求函数y=f(x)的单调区间;
(Ⅱ)当x∈[1,+∞)时,函数y=f(x)图象上的点都在不等式组
x≥1
y≤x-1
所表示的区域内,求a的取值范围.
答案

(Ⅰ)a=-

1
4
,f(x)=-
1
4
(x-1)2+lnx(x>0),

f′(x)=-

1
2
x+
1
2
+
1
x
=
-x2+x+2
2x
=
-(x-2)(x+1)
2x

当0<x<2时,f'(x)>0,f(x)在(0,2)上单调递增;

当x>2时,f'(x)<0,f(x)在(0,2)上单调递减;

所以函数的单调递增区间是(0,2),单调递减区间是(2,+∞). 

(Ⅱ)由题意得a(x-1)2+lnx≤x-1对x∈[1,+∞)恒成立,

设g(x)=a(x-1)2+lnx-x+1,x∈[1,+∞),则有g(x)max≤0,x∈[1,+∞)成立.

求导得g′(x)=

2ax2-(2a+1)x+1
x
=
(2ax-1)(x-1)
x

①当a≤0时,若x>1,则g'(x)<0,所以g(x)在[1,+∞)单调递减,g(x)max=g(1)=0≤0成立,得a≤0;

②当a≥

1
2
时,x=
1
2a
≤1
,g(x)在x∈[1,+∞)上单调递增,所以存在x>1,使g(x)>g(1)=0,此时不成立;    

③当0<a<

1
2
时,x=
1
2a
>1,则f(x)在[1,
1
2a
]上单调递减,[
1
2a
,+∞)单调递增

则存在

1
a
∈[
1
2a
,+∞),有g(
1
a
)=a(
1
a
-1)2+ln
1
a
-
1
a
+1=-lna+a-1>0
,所以不成立;

综上得a≤0.

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