问题 解答题

已知函数f(x)=x2-2acoskπ·lnx(k∈N*,a∈R,且a>0),

(Ⅰ)讨论函数f(x)的单调性;

(Ⅱ)若k=2010,关于x的方程f(x)=2ax有唯一解,求a的值.

答案

解:(Ⅰ)由已知,得x>0且f′(x)=

当k是奇数时,则f′(x)>0,则f(x)在(0,+∞)上是增函数;

当k是偶数时,则f′(x)=

所以当x∈时,f′(x)<0,当x∈时,f′(x)>0,

故当k是偶数时,f(x)在上是减函数,在上是增函数.

(Ⅱ)若k=2010,则f(x)=x2-2alnx(k∈N*),

记g(x)=f(x)-2ax=x2-2alnx-20x,

g′(x)=

若方程f(x)=2ax有唯一解,即g(x)=0有唯一解;

令g′(x)=0,得x2-ax-a=0,

因为a>0,x>0,所以(舍去),

当x∈(0,x2)时,g′(x)<0,g(x)在(0,x2)是单调递减函数;

当x∈(x2,+∞)时,g′(x)>0,g(x)在(x2,+∞)上是单调递增函数.

当x=x2时,g′(x2)=0,g(x)min=g(x2).

因为g(x)=0有唯一解,所以g(x2)=0,

,即

两式相减,得2alnx2+ax2-a=0,

因为a>0,

∴2lnx2+x2-1=0, (*)

设函数h(x)=21nx+x-1,

因为在x>0时,h(x)是增函数,所以h(x)=0至多有一解,

因为h(1)=0,

所以方程(*)的解为x2=1,从而解得

单项选择题
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