问题 解答题
已知函数f(x)=
1
2
x2+2ax,g(x)=3a2lnx+b.
(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

1
2
x20
+2ax0=3a2lnx0+b
x0+2a=
3a2
x0

解得x0=a或x0=-3a(舍去),

b(a)=

5a2
2
-3a2lna(a>0)

b'(a)=5a-6alna-3a=2a(1-3lna)

b'(a)>0⇔

a>0
1-3lna>0
⇔0<a<e
1
3

b'(a)<0⇔

a>0
1-3lna<0
⇔a>e
1
3

可见b(a)max=b(e

1
3
)=
3
2
e
1
3

(II)h(x)=

1
2
x2+3a2lnx-bx,h′(x)=x+
3a2
x
-b

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+

3a2
x
-b≤0∴x+
3a2
x
≤b

∵b∈[0,2],只需x+

3a2
x
≤0∵x∈(0,4)∴a不存在

②当h′(x)≥0时,x+

3a2
x
-b≥0∴x+
3a2
x
≥b

∵b∈[0,2],只需x+

3a2
x
≥2

∴3a2≥x(2-x)恒成立

∵x∈(0,4)∴3a2≥1解得:a≥

3
3
或a≤-
3
3

综上,所求a的取值范围为a≥

3
3
或a≤-
3
3

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