问题 解答题
已知函数f(x)=
1
2
x
2
+(
3
4
a
2
+
1
2
a)lnx-2ax
,a∈R.
(Ⅰ)当a=-
1
2
时,求函数f(x)的极值点;
(Ⅱ)若函数f(x)在导函数f′(x)的单调区间上也是单调的,求a的取值范围;
(Ⅲ) 当0<a<
1
8
时,设g(x)=f(x)-(
3
4
a
2
+
1
2
a+1
)lnx-(a+
1
2
)x2+(2a+1)x,且x1,x2是函数g(x)的极值点,证明:g(x1)+g(x2)>3-2ln2.
答案

(Ⅰ)f(x)=

1
2
x2-
1
16
lnx+x  (x>0),f′(x)=x-
1
16x
+1=0,

∴x1=

-2+
5
4
,x2=
-2-
5
4
(不在定义域内,舍)

∴(0,

-2+
5
4
]单调减,[
-2+
5
4
,+∞)单调增,

∴f(x)在x=

-2+
5
4
时取极小值,且是唯一极值.

(Ⅱ)f′(x)=

x2-2ax+
3
4
a
2
+
1
2
a
x
(x>0)

令g(x)=x2-2ax+a2+a,△=4a2-3a2-2a=a2-2a,

设g(x)=0的两根x1,x2(x1<x2

10 当△≤0时,即0≤a≤2,f′(x)≥0,

∴f(x)单调递增,满足题意;

20 当△>0时  即a<0或a>2时,

(1)若x1<0<x2,则 a2+a<0,

即-<a<0时,f(x)在(0,x2)上减,(x2,+∞)上增,

f′(x)=x+-2a,f''(x)=1-≥0,

∴f′(x) 在(0,+∞)单调增,不合题意

(2)若x1<x2<0 则

3
4
a
2
+
1
2
a≥0
a<0

即a≤-时f(x)在(0,+∞)上单调增,满足题意.

(3)若0<x1<x2

3
4
a
2
+
1
2
a>0
a>0

即a>2时,∴f(x)在(0,x1)单调增,(x1,x2)单调减,(x2,+∞)单调增,

不合题意.综上得a≤-或0≤a≤2.

(Ⅲ) g(x)=-lnx-ax2+x,g′(x)=-

1
x
-2ax+1=-
2ax2-x+1
x

令g′(x)=0,即2ax2-x+1=0,

当0<a<时,△=1-8a>0,

所以,方程2ax2-x+1=0的两个不相等的正根x1,x2,设x1<x2

则当x∈(0,x1)∪(x2,+∞)时,g′(x)<0,

当x∈(x1,x2)时,g′(x)>0,

所以g(x)有极小值点x1和极大值点x2,且x1+x2=

1
2a
,x1x2=
1
2a

g(x1)+g(x2)=-lnx1-ax+x1-lnx2-ax+x2

=-(lnx1+lnx2)-(x1-1)-(x2-1)+(x1+x2

=-ln(x1x2)+(x1+x2)+1

=ln(2a)+…+1.

令h(a)=ln(2a)++1,a∈(0,],

则当a∈(0,)时,h′(a)=-=<0,h(a)在(0,)单调递减,

所以h(a)>h(

1
8
)=3-2ln2,

即g(x1)+g(x2)>3-2ln2.

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