问题 解答题
已知函数f(x)=ax-ln(2x+1),其中a∈R.
(Ⅰ)当函数f(x)的图象在点(0,f(0))处的切线方程为y=2x时,求a值;
(Ⅱ)求函数f(x)的单调区间;
(Ⅲ)函数f(x)的图象总是在直线y=2ax+
1
2
a
的上方,求a的取值范围.
答案

(I)f′(x)=a-

2
2x+1

∴函数f(x)的图象在点(0,f(0))处的切线方程为y=2x,

∴f′(0)=a-2=2,

∴a=4.

(II)由已知得函数f(x)的定义域为(-

1
2
,+∞),且f′(x)=a-
2
2x+1

(1)当a≤0时,f′(x)<0,函数f(x)在(-

1
2
,+∞)上单调递减,

(2)当a>0时,由f′(x)=0,解得x=

2-a
2a
>-
1
2
.f′(x)、f(x)随x的变化情况如下表

x(-
1
2
2-a
2a
)
2-a
2a
(
2-a
2a
,+∞)
f′(x)-0+
f(x)极小值
从上表可知

x∈(-

1
2
2-a
2a
)时,f′(x)<0,函数f(x)在(-
1
2
2-a
2a
)
上单调递减.

x∈(

2-a
2a
,+∞)时,f′(x)>0,函数f(x)在(
2-a
2a
,+∞)
上单调递增.

综上所述:

当a≤0时,函数f(x)在(-

1
2
,+∞)上单调递减.

当a>0时,函数f(x)在(-

1
2
2-a
2a
)上单调递减,函数f(x)在(
2-a
2a
,+∞)
上单调递增.

(III)函数f(x)的图象总是在直线y=2ax+

1
2
a的上方,

即ax-ln(2x+1)>2ax+

1
2
a在(-
1
2
,+∞)上恒成立,

即a<-

2ln(2x+1)
2x+1
在(-
1
2
,+∞)上恒成立.

设G(x)=-

2ln(2x+1)
2x+1
,则G′(x)=
4ln(2x+1)-4
(2x+1)2

令G′(x)>0得x>

e-1
2
,G′(x)<0得-
1
2
<x<
e-1
2
,G′(x)=0得x=
e-1
2

∴G(x)在x=

e-1
2
处取得最小值G(
e-1
2
)=-
2
e

∴a<-

2
e

∴a的取值范围:a<-

2
e

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