问题
解答题
已知函数f(x)=
(Ⅰ)设两曲线y=f(x)与y=g(x)有公共点,且在公共点处的切线相同,若a>0,试建立b 关于a的函数关系式,并求b的最大值; (Ⅱ)若b∈[0,2],h(x)=f(x)+g(x)-(2a-b)x在(0,4)上为单调函数,求a的取值范围. |
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)=
.3a2 x
由题意知f(x0)=g(x0),f′(x0)=g′(x0)
即
,1 2
+2ax0=3a2lnx0+bx 20 x0+2a= 3a2 x0
解得x0=a或x0=-3a(舍去),
b(a)=
-3a2lna(a>0)5a2 2
b'(a)=5a-6alna-3a=2a(1-3lna)
b'(a)>0⇔
⇔0<a<ea>0 1-3lna>0 1 3
b'(a)<0⇔
⇔a>ea>0 1-3lna<0 1 3
可见b(a)max=b(e
)=1 3
e3 2 1 3
(II)h(x)=
x2+3a2lnx-bx,h′(x)=x+1 2
-b3a2 x
要使h(x)在(0,4)上单调,须h′(x)≤0或h′(x)≥0在(0,4)上恒成立.
①当h′(x)≤0时,x+
-b≤0∴x+3a2 x
≤b3a2 x
∵b∈[0,2],只需x+
≤0∵x∈(0,4)∴a不存在3a2 x
②当h′(x)≥0时,x+
-b≥0∴x+3a2 x
≥b3a2 x
∵b∈[0,2],只需x+
≥23a2 x
∴3a2≥x(2-x)恒成立
∵x∈(0,4)∴3a2≥1解得:a≥
或a≤-3 3
.3 3
综上,所求a的取值范围为a≥
或a≤-3 3
.3 3