问题 解答题
已知函数f(x)=
a(x2+1)+x-1
x
-lnx(a∈R)

(1)当a<
1
2
时,讨论f(x)的单调性;
(2)设g(x)=x2-2bx+4,当a=
1
3
,若对任意x1∈(0,2),存在x2∈[1,2],使f(x1)+g(x2)≤0,求实数b的取值范围.
答案

(1)f(x)=a-

a-1
x2
-
1
x
=
(ax+a-1)(x-1)
x2
.(2分)

①当

1-a
a
>1时,即0<a<
1
2
时,此时f(x)的单调性如下:

x(0,1)1(1,
1-a
a
1-a
a
1-a
a
,+∞
f′(x)+0_0+
f(x)
(4分)

②当a=0时,f(x)=

1-x
x2
,当0<x<1时f(x)递增;

当x>1时,f(x)递减;(5分)

③当a<0时,

1-a
a
<0,当0<x<1时f(x)递增;

当x>1时,f(x)递减;(6分)

综上,当a≤0时,f(x)在(0,1)上是增函数,在(1,+∞)上是减函数;

0<a<

1
2
时,f(x)在(0,1),(
1-a
a
,+∞
)上是增函数,

在(1,

1-a
a
)上是减函数.(7分)

(2)由(1)知,当a=

1
3
时,f(x)在(0,1)上是增函数,在(1,2)上是减函数.

于是x1∈(0,2)时,f(x1)∈(-∞,

2
3
].(8分)

从而存在x2∈[1,2],

使g(x2)=

x22
-2bx2+4≤[-f(x1)]min=-
2
3
[g(x)]min≤-
2
3
,x∈[1,2]
(10分)

考察g(x)=x2-2bx+4=(x-b)2+4-b2,x∈[1,2]的最小值.

①当b≤1时,g(x)在[1,2]上递增,[g(x)]min=g(1)=5-2b≤-

2
3
,b≥
17
6
(舍去)..(11分)

②当b≥2时,,g(x)在[1,2]上递减,[g(x)]min=g(2)=8-4b≤-

2
3
,b≥
13
6

b≥

13
6
..(12分)

③当1<b<2时,g(x)min=g(b)=4-b2≤-

2
3
,无解.(13分)

综上b≥

13
6
(14分)

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