问题 解答题
设函数f(x)=x-alnx+
b
x
在x=1处取得极值.
(Ⅰ)求a与b满足的关系式;
(Ⅱ)若a>1,求函数f(x)的单调区间;
(Ⅲ)若a>3,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

(Ⅰ)求导函数可得f′(x)=1-

a
x
-
b
x2
,…(2分)

由f′(1)=0得b=1-a.                                      …(3分)

(Ⅱ)函数f(x)的定义域为(0,+∞),…(4分)

由(Ⅰ)可得f′(x)=1-

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

令f′(x)=0,则x1=1,x2=a-1.                            …(6分)

因为x=1是f(x)的极值点,所以x1≠x2,即a≠2.           …(7分)

所以当a>2时,a-1>1,

x(0,1)1(1,a-1)a-1(a-1,+∞)
f′(x)+0-0+
f(x)
所以单调递增区间为(0,1),(a-1,+∞),单调递减区间为(1,a-1).  …(8分)

当1<a<2时,0<a-1<1,

所以单调递增区间为(0,a-1),(1,+∞),单调递减区间为(a-1,1).  …(9分)

(Ⅲ)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.                          …(10分)

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.                   …(11分)

所以g(x)>f(x)在[

1
2
,2]上恒成立.                            …(12分)

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,即
1
4
a2+3-(2-a)<9,

所以-8<a<4. …(13分)

又因为a>3,所以a的取值范围是(3,4).                 …(14分)

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