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.
(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<
,即函数在(0,1 b
)上是减函数,在(1 b
,+∞)上是增函数、1 b
所以函数的单调递减区间是(0,
),单调递增区间是(1 b
,+∞),1 b
当a>0时,令f′(x)=0,得2ax2+bx-1=0
由于△=b2+8a>0,故有
x2=
,x1=-b+ b2+8a 4a -b- b2+8a 4a
显然有x1<0,x2>0,
故在区间(0,
)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-b+ b2+8a 4a
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,
),单调递增区间是(1 b
,+∞);当a>0,函数的单调递减区间是(0,1 b
),单调递增区间是(-b+ b2+8a 4a
,+∞)-b+ b2+8a 4a
(II)由题意,函数f(x)在x=1处取到最小值,
由(1)知,
是函数的唯一极小值点故-b+ b2+8a 4a
=1-b+ b2+8a 4a
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)=
=0得x=1-4x x 1 4
当0<x<
时,g′(x)>0,函数单调递增;1 4
当
<x<+∞时,g′(x)<0,函数单调递减1 4
因为g(x)≤g(
)=1-ln4<01 4
故g(a)<0,即2-4a+lna=2b+lna<0,即lna<-2b