问题 解答题
已知函数f(x)=ln
1
x
-ax2+x(a>0)

(1)若f(x)是单调函数,求a的取值范围;
(2)若f(x)有两个极值点x1,x2,证明:f(x1)+f(x2)>3-2ln2.
答案

(Ⅰ)f(x)=-lnx-ax2+x,

f′(x)=-

1
x
-2ax+1=-
2ax2-x+1
x
.…(2分)

令△=1-8a.

当a≥

1
8
时,△≤0,f′(x)≤0,f(x)在(0,+∞)单调递减.…(4分)

当0<a<

1
8
时,△>0,方程2ax2-x+1=0有两个不相等的正根x1,x2

不妨设x1<x2

则当x∈(0,x1)∪(x2,+∞)时,f′(x)<0,

当x∈(x1,x2)时,f′(x)>0,

这时f(x)不是单调函数.

综上,a的取值范围是[

1
8
,+∞).…(6分)

(Ⅱ)由(Ⅰ)知,当且仅当a∈(0,

1
8
)时,f(x)有极小值点x1和极大值点x2

且x1+x2=

1
2a
,x1x2=
1
2a

f(x1)+f(x2)=-lnx1-ax12+x1-lnx2-ax22+x2

=-(lnx1+lnx2)-

1
2
(x1-1)-
1
2
(x2-1)+(x1+x2

=-ln(x1x2)+

1
2
(x1+x2)+1=ln(2a)+
1
4a
+1.…(9分)

令g(a)=ln(2a)+

1
4a
+1,a∈(0,
1
8
],

则当a∈(0,

1
8
)时,g′(a)=
1
a
-
1
4a2
=
4a-1
4a2
<0,g(a)在(0,
1
8
)单调递减,

所以g(a)>g(

1
8
)=3-2ln2,即f(x1)+f(x2)>3-2ln2.…(12分)

单项选择题
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