问题 解答题

(理科做)已知函数f(x)=lnx-a2x2+ax(a≥0).

(1)当a=1时,证明函数f(x)只有一个零点;

(2)若函数f(x)在区间(1,+∞)上是减函数,求实数a的取值范围.

答案

(1)当a=1时,f(x)=lnx-x2+x,其定义域是(0,+∞)

f′(x)=

1
x
-2x+1= -
2x2-x-1
x
       …(2分)

令f′(x)=0,即-

2x2-x-1
x
=0,解得x=-
1
2
或x=1.∵x>0,

x=-

1
2
舍去.

当0<x<1时,f′(x)>0;当x>1时,f′(x)<0.

∴函数f(x)在区间(0,1)上单调递增,在区间(1,+∞)上单调递减

∴当x=1时,函数f(x)取得最大值,其值为f(1)=ln1-12+1=0.

当x≠1时,f(x)<f(1),即f(x)<0.

∴函数f(x)只有一个零点.             …(7分)

(2)显然函数f(x)=lnx-a2x2+ax的定义域为是(0,+∞)

f′(x)=

1
x
-2a2x+a=
-2a2x2+ax+1
x
=
-(2a x +1)(ax-1)
x
…(8分)

1当a=0时,f′(x)=

1
x
>0,∴f(x)在区间(1,+∞)上为增函数,不合题意   …(9分)

2 当a>0时,f′(x)≤0(x>0)等价于(2ax+1)(ax-1)≥0(x>0),即x>

1
a

此时f(x)的单调递减区间为[

1
a
,+∞).

依题意,得

1
a
≤1
a>0
,解之得a≥1.  …(11分)

综上,实数a的取值范围是[1,+∞) …(14分)

法二:

①当a=0时,f′(x)=

1
x
>0,∴f(x)在区间(1,+∞)上为增函数,不合题意…(9分)

②当a≠0时,要使函数f(x)在区间(1,+∞)上是减函数,只需f′(x)≤0在区间(1,+∞)上恒成立,

∵x>0,∴只要2a2x2-ax-1≥0,且a>0时恒成立,

a
4a2
≤1
2a2-a-1≥0
解得a≥1

综上,实数a的取值范围是[1,+∞)  …(14分)

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