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

2024-11-08 06:49:20
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回答1:

(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)
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)
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,