问题 解答题

已知函数f(x)=alnx+x2(a为实常数).

(Ⅰ)若a=-2,求证:函数f(x)在(1,+∞)上是增函数;

(Ⅱ)求函数f(x)在[1,e]上的最小值及相应的x值.

答案

(Ⅰ)当a=-2时,f(x)=x2-2lnx,当x∈(1,+∞),f′(x)=

2(x2-1)
x
>0,

故函数f(x)在(1,+∞)上是增函数.

(Ⅱ)f′(x)=

2x2+a
x
(x>0),当x∈[1,e],2x2+a∈[a+2,a+2e2].

若a≥-2,f'(x)在[1,e]上非负(仅当a=-2,x=1时,f'(x)=0),

故函数f(x)在[1,e]上是增函数,此时[f(x)]min=f(1)=1.

若-2e2<a<-2,当x=

-a
2
时,f'(x)=0;当1≤x<
-a
2
时,f'(x)<0,

此时f(x)是减函数;当

-a
2
<x≤e时,f'(x)>0,此时f(x)是增函数.

故[f(x)]min=f(

-a
2
)=
a
2
ln(-
a
2
)-
a
2

若a≤-2e2,f'(x)在[1,e]上非正(仅当a=-2e2,x=e时,f'(x)=0),

故函数f(x)在[1,e]上是减函数,此时[f(x)]min=f(e)=a+e2

综上可知,当a≥-2时,f(x)的最小值为1,相应的x值为1;

当-2e2<a<-2时,f(x)的最小值为

a
2
ln(-
a
2
)-
a
2
,相应的x值为
-a
2

当a≤-2e2时,f(x)的最小值为a+e2,相应的x值为e

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