问题 解答题
已知f(x)=ax2-2lnx,x∈(0,e],其中e是自然对数的底.
(1)若f(x)在x=1处取得极值,求a的值;
(2)求f(x)的单调区间;
(3)设a>
1
e2
,g(x)=-5+ln
x
a
,存在x1,x2∈(0,e],使得|f(x1)-g(x2)|<9成立,求a的取值范围.
答案

(Ⅰ) f′(x)=2ax-

2
x
=
2ax2-2
x
,x∈(0,e].

由已知f'(1)=2a-2=0,解得a=1,此时f(x)=

2x2-2
x
=
2(x+1)(x-1)
x

在区间(0,1)上,f(x)<0;在区间(1,e)上,f(x)>0.

∴函数f(x)在x=1时取得极小值.

因此a=1时适合题意.

(Ⅱ) f′(x)=2ax-

2
x
=
2ax2-2
x
,x∈(0,e].

1)当a≤0时,f'(x)<0,∴f(x)在(0,e]上是减函数.

2)当a>0时,f′(x)=

2a(x+
a
a
)(x-
a
a
)
x

①若

a
a
<e,即a>
1
e2

则f(x)在(0,

a
a
)上是减函数,在(
a
a
,e]
上是增函数;

②若

a
a
≥e,即0<a≤
1
e2
,则f(x)在(0,e]上是减函数.

综上所述,当a≤

1
e2
时,f(x)的减区间是(0,e],

a>

1
e2
时,f(x)的减区间是(0,
a
a
)
,增区间是(
a
a
,e]

(Ⅲ)当a>

1
e2
时,由(Ⅱ)可知:当x=
a
a
时,函数f(x)取得最小值,且f(
a
a
)=1+lna

∵g(x)=-5+ln

x
a
,∴函数g(x)在区间(0,e]上单调递增.

∴当x=e时,函数g(x)取得最大值,且g(x)max=g(e)=-4-lna.

∵存在x1,x2∈(0,e],使得|f(x1)-g(x2)|<9成立,

∴必有对于x∈(0,e],|f(x)min-g(x)max|<9.又∵a>

1
e2

联立得

|1+lna-(-4-lna)|<9
a>
1
e2
,解得
1
e2
<a<e2

∴a的取值范围是(

1
e2
e2).

名词解释
多项选择题