问题 解答题

已知函数f(x)=x2-2x+alnx不是单调函数,且无最小值.

(Ⅰ)求实数a的取值范围;

(Ⅱ)设x0是函数f(x)的极值点,证明:f(x0)<0.

答案

(Ⅰ)函数f(x)的定义域是{x|x>0}.…(1分)

对f(x)求导数,得f′(x)=2x-2+

a
x
=
2x2-2x+a
x
.…(3分)

显然,方程f'(x)=0⇔2x2-2x+a=0(x>0).

若f(x)不是单调函数,且无最小值,则方程2x2-2x+a=0必有2个不相等的正根.…(5分)

所以 

△=4-8a>0
a
2
>0
解得0<a<
1
2
.…(7分)

(Ⅱ)设方程2x2-2x+a=0的2个不相等的正根是x1,x2,其中x1<x2

所以f′(x)=

2x2-2x+a
x
=
2(x-x1)(x-x2)
x
.…(9分)

列表分析如下:

x(0,x1x1(x1,x2x2(x2,+∞)
f'(x)+0-0+
所以,x1是极大值点,x2是极小值点,f(x1)>f(x2).

故只需证明f(x1)<0.…(11分)

由 0<x1<x2,且x1+x2=1,得0<x1

1
2
.…(12分)

因为 0<a<

1
2
0<x1
1
2

所以 f(x1)=x1(x1-2)+alnx1<0.

从而f(x0)<0.…(14分)

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