问题 解答题

已知函数f(x)=ax2+bx-lnx(a,b∈R)

(Ⅰ)设a≥0,求f(x)的单调区间

(Ⅱ) 设a>0,且对于任意x>0,f(x)≥f(1).试比较lna与-2b的大小.

答案

(Ⅰ)由f(x)=ax2+bx-lnx(a,b∈R)

知f′(x)=2ax+b-

1
x

又a≥0,

故当a=0时,f′(x)=

bx-1
x

若b=0时,由x>0得,f′(x)<0恒成立,故函数的单调递减区间是(0,+∞);若b>0,令f′(x)<0可得x<

1
b
,即函数在(0,
1
b
)上是减函数,在(
1
b
,+∞)上是增函数、

所以函数的单调递减区间是(0,

1
b
),单调递增区间是(
1
b
,+∞),

当a>0时,令f′(x)=0,得2ax2+bx-1=0

由于△=b2+8a>0,故有

x2=

-b+
b2+8a
4a
,x1=
-b-
b2+8a
4a

显然有x1<0,x2>0,

故在区间(0,

-b+
b2+8a
4a
)上,导数小于0,函数是减函数;在在区间(
-b+
b2+8a
4a
,+∞)上,导数大于0,函数是增函数

综上,当a=0,b≤0时,函数的单调递减区间是(0,+∞);当a=0,b>0时,函数的单调递减区间是(0,

1
b
),单调递增区间是(
1
b
,+∞);当a>0,函数的单调递减区间是(0,
-b+
b2+8a
4a
),单调递增区间是(
-b+
b2+8a
4a
,+∞)

(II)由题意,函数f(x)在x=1处取到最小值,

由(1)知,

-b+
b2+8a
4a
是函数的唯一极小值点故
-b+
b2+8a
4a
=1

整理得2a+b=1,即b=1-2a

令g(x)=2-4x+lnx,则g′(x)=

1-4x
x

令g′(x)=

1-4x
x
=0得x=
1
4

当0<x<

1
4
时,g′(x)>0,函数单调递增;

1
4
<x<+∞时,g′(x)<0,函数单调递减

因为g(x)≤g(

1
4
)=1-ln4<0

故g(a)<0,即2-4a+lna=2b+lna<0,即lna<-2b

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