(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.
(1)当a=1时,f(x)=lnx-x2+x,其定义域是(0,+∞)
∴f′(x)=
-2x+1= -1 x
…(2分)2x2-x-1 x
令f′(x)=0,即-
=0,解得x=-2x2-x-1 x
或x=1.∵x>0,1 2
∴x=-
舍去.1 2
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)=
-2a2x+a=1 x
=-2a2x2+ax+1 x
…(8分)-(2a x +1)(ax-1) x
1当a=0时,f′(x)=
>0,∴f(x)在区间(1,+∞)上为增函数,不合题意 …(9分)1 x
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
,解之得a≥1. …(11分)
≤11 a a>0
综上,实数a的取值范围是[1,+∞) …(14分)
法二:
①当a=0时,f′(x)=
>0,∴f(x)在区间(1,+∞)上为增函数,不合题意…(9分)1 x
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,
∴
解得a≥1
≤1a 4a2 2a2-a-1≥0
综上,实数a的取值范围是[1,+∞) …(14分)