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已知函数f(x)=x2-ax,g(x)=lnx.

来源:学生作业帮 编辑:搜狗做题网作业帮 分类:综合作业 时间:2024/04/28 17:17:39
已知函数f(x)=x2-ax,g(x)=lnx.
(1)若f(x)≥g(x)对于定义域内的任意x恒成立,求实数a的取值范围;
(2)设h(x)=f(x)+g(x)有两个极值点x1,x2,且x
已知函数f(x)=x2-ax,g(x)=lnx.
(1)由题意:f(x)≥g(x)⇔x2-ax≥lnx,(x>0)
分离参数α可得:a≤x−
lnx
x,(x>0)…(1分)
设Φ(x)=x−
lnx
x,则Φ′(x)=1+
lnx−1
x2=
x2+lnx−1
x2…(2分)
由于函数y=x2,y=lnx在区间(0,+∞)上都是增函数,所以
函数y=x2+lnx-1在区间(0,+∞)上也是增函数,显然x=1时,该函数值为0
所以当x∈(0,1)时,Φ(x)<0,当x∈(1,+∞)时,Φ(x)>0
所以函数Φ(x)在(0,1)上是减函数,在(1,+∞)上是增函数
所以Φ(x)min=Φ(1)=1,所以a≤Φ(x)min=1即a∈(-∞,1)…(4分)
(2)由题意知道:h(x)=x2-ax+lnx.则h′(x)=2x−a+
1
x=
2x2−ax+1
x,(x>0)
所以方程2x2-ax+1=0,(x>0)有两个不相等的实数根x1,x2,且x1∈(0,
1
2),
又因为x1x2=
1
2,所以x2=
1
2x1∈(1,+∞),且axi=2xi2+1,(i=1,2)…(6分)
而h(x1)-h(x2)=(x12−ax1+lnx1)−(x22−ax2+lnx2)
=[x12−(2x12+1)+lnx1]−[x22−(2x22+1)+lnx2]
=x22−x12+ln
x1
x2=x22−(
1
2x2)2+ln

1
2x2
x2═x22−
1
4x22−ln2x22,(x2>1)
设μ(x)=x2−
1
4x2−ln2x2,(x≥1),则μ′(x)=
(2x2−1)2
2x3≥0
所以μ(x)>μ(1)=
3
4−ln2,即h(x1)−h(x2)>
3
4−ln2…(8分)
(3)r(x)=f(x)+g(
1+ax
2)=x2−ax+ln
1+ax
2
所以r′(x)=2x−a+
a
ax+1=
2ax2−a2x+2x
ax+1=
2ax(x−
a2−2
2a)
ax+1…(9分)
因为a∈(1,2),所以
a2−2
2a=
a
2−
1
a≤
2
2−
1
2=
1
2
所以当x ∈(
1
2,+∞)时,r(x)是增函数,所以当x0∈[
1
2,1]时,
r(x0)max=r(1)=1−a+ln
a+1
2,a∈(1,2)…(10分)
所以,要满足题意就需要满足下面的条件:1−a+ln
a+1
2>k(1−a2),
若令φ(a)=1−a+ln
a+1
2−k(1−a2),a∈(1,2),
即对任意a∈(1,2),φ(a)=1−a+ln
a+1
2−k(1−a2)>0恒成立
因为φ(a)=−1+
1
a+1+2ka=
2ka
a+1(a−
1
2k+1)…(11分)
分类讨论如下:
①若k=0,则φ′(a)=
−a
a+1,所以φ(a)在(1,2)递减,
此时φ(a)<φ(1)=0不符合题意
②若k<0,则φ′(a)=
2ka
a+1(a−
1
2k+1),所以φ(a)在区间(1,2)递减,
此时φ(a)<φ(1)=0不符合题意.
③若k>0,则φ′(a)=
2ka
a+1(a−
1
2k+1),那么当
1
2k−1>1时,假设t为2与
1
2k−1中较小的一个数,即t={2,
1
2k−1},
则φ(a)在区间(1,min{2,
1
2k−1})上递减,此时φ(a)<φ(1)=0不符合题意.
综上可得

k>0

1
2k−1≤1解得k≥
1
4,即实数k的取值范围为[
1
4,+∞)…(14分)