已知函数f(x)=x2-2acoskπ•lnx(k∈N*,a∈R,且a>0).
(1)讨论函数f(x)的单调性;
(2)若k=2010,关于x的方程f(x)=2ax有唯一解,求a的值.
(1)由已知得x>0且f′(x)=2x-(-1)k•
.2a x
当k是奇数时,f′(x)>0,则f(x)在(0,+∞)上是增函数;
当k是偶数时,则f′(x)=2x-
=2a x
.2(x+
)(x-a
)a x
所以当x∈(0,
)时,f′(x)<0,a
当x∈(
,+∞)时,f′(x)>0.a
故当k是偶数时,f(x)在(0,
)上是减函数,a
在(
,+∞)上是增函数.a
(2)若k=2010,则f(x)=x2-2alnx(k∈N*).
记g(x)=f(x)-2ax=x2-2axlnx-2ax,
g′(x)=2x-
-2a=2a x
(x2-ax-a),2 x
若方程f(x)=2ax有唯一解,即g(x)=0有唯一解;
令g'(x)=0,得x2-ax-a=0.因为a>0,x>0,
所以x 1=
<0(舍去),a- a2+4a 2
x 2=
.a+ a2+4a 2
当x∈(0,x2)时,g′(x)<0,g(x)在(0,x2)是单调递减函数;
当x∈(x2,+∞)时,g′(x)>0,g(x)在(x2,+∞)上是单调递增函数.
当x=x2时,g'(x2)=0,g(x)min=g(x2).
因为g(x)=0有唯一解,所以g(x2)=0.
则
即g(x2)=0 g′(x2)=0 x22-2alnx2-2ax2=0 x22-ax 2-a=0
两式相减得alnx2+ax2-a=0,因为a>0,所以2lnx2+x2-1=0(*).
设函数h(x)=2lnx+x-1,
因为在x>0时,h(x)是增函数,所以h(x)=0至多有一解.
因为h(1)=0,所以方程(*)的解为x2=1,从而解得a=
.1 2