问题
解答题
已知定义在正实数集上的函数f(x)=
(Ⅰ)用a表示b,并求b的最大值; (Ⅱ)求证:f(x)≥g(x) (x>0). |
答案
(Ⅰ)设y=f(x)与y=g(x)(x>0)在公共点(x0,y0)处的切线相同.
∵f'(x)=x+2a,g′(x)=
,由题意f(x0)=g(x0),f'(x0)=g'(x0).3a2 x
即
由x0+2a=1 2
+2ax0=3a2lnx0+bx 20 x0+2a= 3a2 x0
得:x0=a,或x0=-3a(舍去).3a2 x0
即有b=
a2+2a2-3a2lna=1 2
a2-3a2lna.5 2
令h(t)=
t2-3t2lnt(t>0),则h'(t)=2t(1-3lnt).5 2
于是当t(1-3lnt)>0,即0<t<e
时,h'(t)>0;当t(1-3lnt)<0,即t>e1 3
时,h'(t)<0.1 3
故h(t)在(0,e
)为增函数,在(e1 3
,+∞)为减函数,1 3
于是h(t)在(0,+∞)的最大值为h(e
)=1 3
e3 2
.2 3
(Ⅱ)设F(x)=f(x)-g(x)=
x2+2ax-3a2lnx-b(x>0),1 2
则F'(x)=x+2a-
=3a2 x
(x>0).(x-a)(x+3a) x
故F(x)在(0,a)为减函数,在(a,+∞)为增函数,
于是函数F(x)在(0,+∞)上的最小值是F(a)=F(x0)=f(x0)-g(x0)=0.
故当x>0时,有f(x)-g(x)≥0,即当x>0时,f(x)≥g(x).