
(1)函數(shù)的極小值:
函數(shù)y=f(x)在點(diǎn)x=a的函數(shù)值f(a)比它在點(diǎn)x=a附近其他點(diǎn)的函數(shù)值都小,f′(a)=0;而且在點(diǎn)x=a附近的左側(cè)f′(x)<0,右側(cè)f′(x)>0,則點(diǎn)a叫做函數(shù)y=f(x)的極小值點(diǎn),f(a)叫做函數(shù)y=f(x)的極小值.
(2)函數(shù)的極大值:
函數(shù)y=f(x)在點(diǎn)x=b的函數(shù)值f(b)比它在點(diǎn)x=b附近其他點(diǎn)的函數(shù)值都大,f′(b)=0;而且在點(diǎn)x=b附近的左側(cè)f′(x)>0,右側(cè)f′(x)<0,則點(diǎn)b叫做函數(shù)y=f(x)的極大值點(diǎn),f(b)叫做函數(shù)y=f(x)的極大值.
2.函數(shù)的最值
(1)在閉區(qū)間[a,b]上連續(xù)的函數(shù)f(x)在[a,b]上必有最大值與最小值.
(2)若函數(shù)f(x)在[a,b]上單調(diào)遞增,則f(a)為函數(shù)的最小值,f(b)為函數(shù)的最大值;若函數(shù)f(x)在[a,b]上單調(diào)遞減,則f(a)為函數(shù)的最大值,f(b)為函數(shù)的最小值.
題型一. 極值、最值的概念
1.函數(shù)y=xsinx+csx的一個(gè)極小值點(diǎn)為( )
A.x=?π2B.x=π2C.x=πD.x=3π2
【解答】解:y=f(x)=xsinx+csx,
∴f′(x)=sinx+xcsx﹣sinx=xcsx,
令f′(x)=0,解得x=0或x=π2+kπ,k∈Z,
易得,函數(shù)在(0,12π)單調(diào)遞增,(12π,π)單調(diào)遞減,故x=12π為函數(shù)的極大值點(diǎn),
函數(shù)在(?12π,0)單調(diào)遞減,(﹣π,?12π)單調(diào)遞減增故x=?12π為函數(shù)的極大值點(diǎn),
函數(shù)在(12π,32π)單調(diào)遞減,在(32π,2π)單調(diào)遞增,x=π不是極值點(diǎn),x=32π為函數(shù)的極小值點(diǎn).
故選:D.
2.若x=﹣2是函數(shù)f(x)=(x2+ax﹣1)ex﹣1的極值點(diǎn),則f(x)的極小值為( )
A.﹣1B.﹣2e﹣3C.5e﹣3D.1
【解答】解:函數(shù)f(x)=(x2+ax﹣1)ex﹣1,
可得f′(x)=(2x+a)ex﹣1+(x2+ax﹣1)ex﹣1,
x=﹣2是函數(shù)f(x)=(x2+ax﹣1)ex﹣1的極值點(diǎn),
可得:f′(﹣2)=(﹣4+a)e﹣3+(4﹣2a﹣1)e﹣3=0,即﹣4+a+(3﹣2a)=0.
解得a=﹣1.
可得f′(x)=(2x﹣1)ex﹣1+(x2﹣x﹣1)ex﹣1,
=(x2+x﹣2)ex﹣1,函數(shù)的極值點(diǎn)為:x=﹣2,x=1,
當(dāng)x<﹣2或x>1時(shí),f′(x)>0函數(shù)是增函數(shù),x∈(﹣2,1)時(shí),函數(shù)是減函數(shù),
x=1時(shí),函數(shù)取得極小值:f(1)=(12﹣1﹣1)e1﹣1=﹣1.
故選:A.
3.已知函數(shù)f(x)=x3+ax2+bx+c,下列結(jié)論中錯(cuò)誤的是( )
A.?x0∈R,f(x0)=0
B.函數(shù)y=f(x)的圖象是中心對(duì)稱圖形
C.若x0是f(x)的極小值點(diǎn),則f(x )在區(qū)間(﹣∞,x0)上單調(diào)遞減
D.若x0是f(x)的極值點(diǎn),則f′(x0 )=0
【解答】解:
A、對(duì)于三次函數(shù)f (x )=x3+ax2+bx+c,
A:由于當(dāng)x→﹣∞時(shí),y→﹣∞,當(dāng)x→+∞時(shí),y→+∞,
故?x0∈R,f(x0)=0,故A正確;
B、∵f(?2a3?x)+f(x)=(?2a3?x)3+a(?2a3?x)2+b(?2a3?x)+c+x3+ax2+bx+c=4a327?2ab3+2c,
f(?a3)=(?a3)3+a(?a3)2+b(?a3)+c=2a327?ab3+c,
∵f(?2a3?x)+f(x)=2f(?a3),
∴點(diǎn)P(?a3,f(?a3))為對(duì)稱中心,故B正確.
C、若取a=﹣1,b=﹣1,c=0,則f(x)=x3﹣x2﹣x,
對(duì)于f(x)=x3﹣x2﹣x,∵f′(x)=3x2﹣2x﹣1
∴由f′(x)=3x2﹣2x﹣1>0得x∈(﹣∞,?13)∪(1,+∞)
由f′(x)=3x2﹣2x﹣1<0得x∈(?13,1)
∴函數(shù)f(x)的單調(diào)增區(qū)間為:(﹣∞,?13),(1,+∞),減區(qū)間為:(?13,1),
故1是f(x)的極小值點(diǎn),但f(x )在區(qū)間(﹣∞,1)不是單調(diào)遞減,故C錯(cuò)誤;
D:若x0是f(x)的極值點(diǎn),根據(jù)導(dǎo)數(shù)的意義,則f′(x0 )=0,故D正確.
由于該題選擇錯(cuò)誤的,故選:C.
4.已知函數(shù)f(x)=x3+ax2﹣4x+5在x=﹣2處取極值(a∈R).
(1)求f(x)的解析式;
(2)求函數(shù)f(x)在[﹣3,3]上的最大值.
【解答】解:(1)由f(x)=x3+ax2﹣4x+5,得f'(x)=3x2+2ax﹣4,
∵函數(shù)f(x)在x=﹣2處取極值,∴f'(﹣2)=0,∴a=2,
經(jīng)檢驗(yàn),a=2符合題意,∴f(x)=x3+2x2﹣4x+5.
(2)由(1)知f'(x)=3x2+4x﹣4=(3x﹣2)(x+2),
∴x∈[﹣3,﹣2)時(shí),f'(x)>0;x∈(?2,23)時(shí),f'(x)<0;x∈(23,3]時(shí),f'(x)>0;
∴x∈[﹣3,﹣2)時(shí),f(x)單調(diào)遞增;x∈(?2,23)時(shí),f(x)單調(diào)遞減;x∈(23,3]時(shí),f(x)單調(diào)遞增;
∴f(x)的最大值只可能為f(﹣2)或f(3),又f(﹣2)=13,f(3)=38,
∴函數(shù)f(x)在[﹣3,3]上的最大值為f(3)=38.
題型二.已知極值、最值求參
考點(diǎn)1.利用二次函數(shù)根的分布
1.若函數(shù)f(x)=x3﹣3bx+b在區(qū)間(0,1)內(nèi)有極小值,則b的取值范圍是( )
A.(﹣∞,1)B.(0,1)C.(1,+∞)D.(﹣1,0)
【解答】解:由題意,得f′(x)=3x2﹣3b,
令f′(x)=0,則x=±b,
∵函數(shù)在(?b,b)上f′(x)<0,函數(shù)遞減,在(b,+∞)上f′(x)>0,函數(shù)遞增
∴x=b時(shí),函數(shù)取得極小值
∵函數(shù)f(x)=x3﹣3bx+b在區(qū)間(0,1)內(nèi)有極小值,
∴0<b<1,
∴b∈(0,1)
故選:B.
2.已知函數(shù)f(x)=13x3?12ax2+x在區(qū)間(12,3)上既有極大值又有極小值,則實(shí)數(shù)a的取值范圍是( )
A.(2,+∞)B.[2,+∞)C.(2,52)D.(2,103)
【解答】解:函數(shù)f(x)=13x3?12ax2+x,求導(dǎo)f′(x)=x2﹣ax+1,
由f(x)在(12,3)上既有極大值又有極小值,則f′(x)=0在(12,3)內(nèi)應(yīng)有兩個(gè)不同實(shí)數(shù)根.
f'(12)>0f'(3)>012<1a<3f'(1a)<0,解得:2<a<52,
實(shí)數(shù)a的取值范圍(2,52),
故選:C.
考點(diǎn)2.參變分離
3.若函數(shù)f(x)=x33?a2x2+x+1在區(qū)間(12,3)上有極值點(diǎn),則實(shí)數(shù)a的取值范圍是( )
A.(2,52)B.[2,52)C.(2,103)D.[2,103)
【解答】解:∵函數(shù)f(x)=x33?a2x2+x+1,
∴f′(x)=x2﹣ax+1,
若函數(shù)f(x)=x33?a2x2+x+1在區(qū)間(12,3)上有極值點(diǎn),
則f′(x)=x2﹣ax+1在區(qū)間(12,3)內(nèi)有零點(diǎn)
由x2﹣ax+1=0可得a=x+1x
∵x∈(12,3),
∴2≤a<103,
當(dāng)a=2時(shí),函數(shù)f(x)的導(dǎo)函數(shù)等于零時(shí)值只有1,可是兩邊的單調(diào)性相同,所以a不能等于2.
故選:C.
4.已知函數(shù)f(x)=exx2+2klnx?kx,若x=2是函數(shù)f(x)的唯一極值點(diǎn),則實(shí)數(shù)k的取值范圍是( )
A.(?∞,e24]B.(?∞,e2]C.(0,2]D.[2,+∞)
【解答】解:∵函數(shù)f(x)的定義域是(0,+∞),
∴f′(x)=ex(x?2)x3+2kx?k=(ex?kx2)(x?2)x3,
∵x=2是函數(shù)f(x)的唯一一個(gè)極值點(diǎn),
∴x=2是導(dǎo)函數(shù)f′(x)=0的唯一根,
∴ex﹣kx2=0在(0,+∞)無(wú)變號(hào)零點(diǎn),
即k=exx2在x>0上無(wú)變號(hào)零點(diǎn),令g(x)=exx2,
因?yàn)間'(x)=ex(x?2)x3,
所以g(x)在(0,2)上單調(diào)遞減,在x>2 上單調(diào)遞增,
所以g(x)的最小值為g(2)=e24,
所以必須k≤e24,
故選:A.
考點(diǎn)3.分類討論
5.已知函數(shù)f(x)=ax?1x?(a+1)lnx+1在(0,1]上的最大值為3,則實(shí)數(shù)a= e .
【解答】解:f′(x)=a+1x2?a+1x=(ax?1)(x?1)x2,
令g(x)=(ax﹣1)(x﹣1),x∈(0,1),
①當(dāng)a≤1時(shí),ax﹣1≤x﹣1<0,
∴g(x)>0,f′(x)>0,
∴f(x)在(0,1]上單調(diào)遞增,
∴f(x)max=f(1)=a,即a=3(舍去),
②當(dāng)a>1時(shí),x∈(0,1a),g(x)>0,f′(x)>0;x∈(1a,1)時(shí),g(x)<0,f′(x)<0,
故f(x)在(0,1a)上單調(diào)遞增,在(1a,1)上單調(diào)遞減,
∴f(x)max=f(1a),2﹣a﹣(a+1)ln1a=3,即a﹣(a+1)lna+1=0,即a﹣(a+1)lna+1=0,
令h(x)=x﹣(x+1)lnx+1(x>1),h′(x)=﹣lnx?1x<0,
∴h(x)在(1,+∞)上單調(diào)遞減,且h(e)=0,
∴a=e,
故答案為:e.
6.已知函數(shù)f(x)=(12x2?ax)lnx?12x2+32ax.
(1)討論函數(shù)f(x)的極值點(diǎn);
(2)若f(x)極大值大于1,求a的取值范圍.
【解答】解:f'(x)=(x?a)lnx+12x?a?x+32a=(x?a)(lnx?12)
(1)①a≤0時(shí),f(x)在(0,e)單減,(e,+∞)單增,極小值點(diǎn)為x=e
②0<a<e時(shí),f(x)在(0,a)單增,(a,e)單減,(e,+∞)單增,極小值點(diǎn)為x=e,極大值點(diǎn)為x=a
③a=e時(shí),f(x)在(0,+∞)單增,無(wú)極值點(diǎn).
④a>e時(shí),f(x)在(0,e)單增,(e,a)單減,(a,+∞)單增,極小值點(diǎn)為x=a,極大值點(diǎn)為x=e.
(2)由(1),a≤0和a=e時(shí),無(wú)極大值,不成立.
當(dāng)a>e時(shí),極大值f(e)=ae?e4>1,解得a>e4+1e,∵e4+1e?e=1e?3e4=1e(1?3e4)<0,∴a>e.
當(dāng)0<a<e時(shí),極大值f(a)=12a2(2?lna)>1,
得2?lna>2a2,令t=a2,則g(t)=2?12lnt?2t,g'(t)=?12t+2t2=4?t2t2,g(t)在t=4取得極大值g(4)>0,且g(1)=0,
而a<e,t<e,而g(t)在(1,e)單增,∴g(t)>0解為(1,e),
則a∈(1,e),
綜上a∈(1,e)∪(e,+∞).
7.已知函數(shù)f(x)=lnx?ax(a∈R)
(1)求函數(shù)f(x)的單調(diào)增區(qū)間;
(2)若函數(shù)f(x)在[1,e]上的最小值為32,求a的值.
【解答】解:(1)函數(shù)f(x)=lnx?ax的導(dǎo)數(shù)為f′(x)=1x+ax2=x+ax2,x>0,
當(dāng)a≥0時(shí),f′(x)>0恒成立,f(x)在(0,+∞)遞增;
當(dāng)a<0時(shí),由f′(x)>0可得x>﹣a,則f(x)在(﹣a,+∞)遞增;
(2)由f(x)在[1,e]上的最小值可能為端點(diǎn)處的函數(shù)值或極值,
若f(1)=﹣a為最小值,可得﹣a=32,即a=?32,
由(1)可得f(x)在[1,32)遞減,在(32,e]遞增,
故f(x)在x=32處取得最小值,故不成立;
若f(e)=1?ae為最小值,可得1?ae=32,即a=?12e,
由(1)可得f(x)在[1,12e)遞減,在(12e,e]遞增,
故f(x)在x=12e處取得最小值,故不成立;
若f(﹣a)=ln(﹣a)+1為最小值,可得ln(﹣a)+1=32,即a=?e,
由(1)可得f(x)在[1,e)遞減,在(e,e]遞增,
故f(x)在x=e處取得最小值,故成立.
則a=?e.
考點(diǎn)4.初探隱零點(diǎn)——設(shè)而不求,虛設(shè)零點(diǎn)
8.已知a為常數(shù),函數(shù)f(x)=x(lnx﹣ax)有兩個(gè)極值點(diǎn)x1,x2(x1<x2)( )
A.f(x1)>0,f(x2)>?12B.f(x1)<0,f(x2)<?12
C.f(x1)>0,f(x2)<?12D.f(x1)<0,f(x2)>?12
【解答】解:∵f′(x)=lnx+1﹣2ax,(x>0)
令f′(x)=0,由題意可得lnx=2ax﹣1有兩個(gè)解x1,x2?函數(shù)g(x)=lnx+1﹣2ax有且只有兩個(gè)零點(diǎn)?g′(x)在(0,+∞)上的唯一的極值不等于0.
g'(x)=1x?2a=1?2axx.
①當(dāng)a≤0時(shí),g′(x)>0,f′(x)單調(diào)遞增,因此g(x)=f′(x)至多有一個(gè)零點(diǎn),不符合題意,應(yīng)舍去.
②當(dāng)a>0時(shí),令g′(x)=0,解得x=12a,
∵x∈(0,12a),g′(x)>0,函數(shù)g(x)單調(diào)遞增;x∈(12a,+∞)時(shí),g′(x)<0,函數(shù)g(x)單調(diào)遞減.
∴x=12a是函數(shù)g(x)的極大值點(diǎn),則g(12a)>0,即ln12a+1?1=?ln(2a)>0,
∴l(xiāng)n(2a)<0,∴0<2a<1,即0<a<12.
故當(dāng)0<a<12時(shí),g(x)=0有兩個(gè)根x1,x2,且x1<12a<x2,又g(1)=1﹣2a>0,
∴x1<1<12a<x2,從而可知函數(shù)f(x)在區(qū)間(0,x1)上遞減,在區(qū)間(x1,x2)上遞增,在區(qū)間(x2,+∞)上遞減.
∴f(x1)<f(1)=﹣a<0,f(x2)>f(1)=﹣a>?12.
故選:D.
9.已知f(x)=(x﹣1)2+alnx在(14,+∞)上恰有兩個(gè)極值點(diǎn)x1,x2,且x1<x2,則f(x1)x2的取值范圍為( )
A.(?3,12?ln2)B.(12?ln2,1)
C.(?∞,12?ln2)D.(12?ln2,34?ln2)
【解答】解:f(x)=(x﹣1)2+alnx,則f′(x)=2x﹣2+ax=2x2?2x+ax(x>0),
令f′(x)=0,得2x2﹣2x+a=0,
由題意知2x2﹣2x+a=0在(14,+∞)上有2個(gè)根x1,x2,
故a>02×(14)2?2×14+a>0△=4?8a>0,解得:38<a<12,
由根與系數(shù)的關(guān)系得x1+x2=1x1?x2=a2,
由求根公式得x1,2=1±1?2a2,
∵x1<x2,∴x2=1+1?2a2,
∵38<a<12,∴12<x2<34,
則f(x1)x2=(x1?1)2+alnx1x2=x22+2x1x2lnx1x2
=x2+2(1﹣x2)ln(1﹣x2)=x2﹣1+2(1﹣x2)ln(1﹣x2)+1(12<x2<34),
令t=1﹣x2,則14<t<12,
設(shè)g(t)=﹣t+2tlnt+1(14<t<12),則g′(t)=1+2lnt,
易知g′(t)在(14,12)上單調(diào)遞增,
故g′(t)=1+2lnt<1﹣2ln2=lne4<0,
故當(dāng)14<t<12時(shí),函數(shù)g(t)為減函數(shù),
∴g(t)<?14+2×14ln14+1=34?ln2,且g(t)>?12+2×ln12ln12+1=12?ln2,
∴f(x1)x2∈(12?ln2,34?ln2).
故選:D.
10.已知函數(shù)f(x)=ax2﹣ax﹣xlnx,且f(x)≥0.
(1)求a;
(2)證明:f(x)存在唯一的極大值點(diǎn)x0,且e﹣2<f(x0)<2﹣2.
【解答】解:(1)因?yàn)閒(x)=ax2﹣ax﹣xlnx=x(ax﹣a﹣lnx)(x>0),
則f(x)≥0等價(jià)于h(x)=ax﹣a﹣lnx≥0,求導(dǎo)可知h′(x)=a?1x.
則當(dāng)a≤0時(shí)h′(x)<0,即y=h(x)在(0,+∞)上單調(diào)遞減,
所以當(dāng)x0>1時(shí),h(x0)<h(1)=0,矛盾,故a>0.
因?yàn)楫?dāng)0<x<1a時(shí)h′(x)<0、當(dāng)x>1a時(shí)h′(x)>0,
所以h(x)min=h(1a),
又因?yàn)閔(1)=a﹣a﹣ln1=0,
所以1a=1,解得a=1;
另解:因?yàn)閒(1)=0,所以f(x)≥0等價(jià)于f(x)在x>0時(shí)的最小值為f(1),
所以等價(jià)于f(x)在x=1處是極小值,
所以解得a=1;
(2)由(1)可知f(x)=x2﹣x﹣xlnx,f′(x)=2x﹣2﹣lnx,
令f′(x)=0,可得2x﹣2﹣lnx=0,記t(x)=2x﹣2﹣lnx,則t′(x)=2?1x,
令t′(x)=0,解得x=12,
所以t(x)在區(qū)間(0,12)上單調(diào)遞減,在(12,+∞)上單調(diào)遞增,
所以t(x)min=t(12)=ln2﹣1<0,又t(1e2)=2e2>0,所以t(x)在(0,12)上存在唯一零點(diǎn),
所以t(x)=0有解,即f′(x)=0存在兩根x0,x2,
且不妨設(shè)f′(x)在(0,x0)上為正、在(x0,x2)上為負(fù)、在(x2,+∞)上為正,
所以f(x)必存在唯一極大值點(diǎn)x0,且2x0﹣2﹣lnx0=0,
所以f(x0)=x02?x0﹣x0lnx0=x02?x0+2x0﹣2x02=x0?x02,
由x0<12可知f(x0)<(x0?x02)max=?122+12=14;
由f′(1e)<0可知x0<1e<12,
所以f(x)在(0,x0)上單調(diào)遞增,在(x0,1e)上單調(diào)遞減,
所以f(x0)>f(1e)=1e2;
綜上所述,f(x)存在唯一的極大值點(diǎn)x0,且e﹣2<f(x0)<2﹣2.
課后作業(yè).極值、最值
1.若函數(shù)f(x)=(x2+ax+3)ex在(0,+∞)內(nèi)有且僅有一個(gè)極值點(diǎn),則實(shí)數(shù)a的取值范圍是( )
A.(﹣∞,﹣2)B.(﹣∞,﹣2]C.(﹣∞,﹣3)D.(﹣∞,﹣3]
【解答】解:函數(shù)的導(dǎo)數(shù)f′(x)=(2x+a)ex+(x2+ax+3)ex=[x2+(a+2)x+a+3]ex,
若函數(shù)f(x)=(x2+ax+3)ex在(0,+∞)內(nèi)有且僅有一個(gè)極值點(diǎn),
等價(jià)為f′(x)=0在[0,+∞)上只要一個(gè)變號(hào)根,
即f′(0)<0,即可此時(shí)a+3<0,得a<﹣3,
當(dāng)a=﹣3時(shí),f′(x)=(x2﹣x)ex,
由f(x)=0得x=0或x=1,即x=1是函數(shù)的一個(gè)極值點(diǎn),滿足條件,
綜上a≤﹣3,
即實(shí)數(shù)a的取值范圍是(﹣∞,﹣3],
故選:D.
2.已知函數(shù)f(x)=xex?13ax3?12ax2有三個(gè)極值點(diǎn),則a的取值范圍是( )
A.(0,e)B.(0,1e)C.(e,+∞)D.(1e,+∞)
【解答】解:函數(shù)的導(dǎo)數(shù)f′(x)=ex+xex﹣ax2﹣ax,
若函數(shù)f(x)=xex?13ax3?12ax2有三個(gè)極值點(diǎn),
等價(jià)為f′(x)=ex+xex﹣ax2﹣ax=0有三個(gè)不同的實(shí)根,
即(1+x)ex﹣ax(x+1)=0,
即(x+1)(ex﹣ax)=0,
則x=﹣1,則ex﹣ax=0,有兩個(gè)不等于﹣1的根,
則a=exx,
設(shè)h(x)=exx,
則h′(x)=exx?exx2=ex(x?1)x2,
則由h′(x)>0得x>1,由h′(x)<0得x<1且x≠0,
則當(dāng)x=1時(shí),h(x)取得極小值h(1)=e,
當(dāng)x<0時(shí),h(x)<0,
作出函數(shù)h(x)=exx,的圖象如圖,
要使a=exx有兩個(gè)不同的根,
則滿足a>e,
即實(shí)數(shù)a的取值范圍是(e,+∞),
故選:C.
3.已知f(x)=ex,g(x)=lnx,若f(t)=g(s),則當(dāng)s﹣t取得最小值時(shí),f(t)所在區(qū)間是( )
A.(ln2,1)B.(12,ln2)C.(13,1e)D.(1e,12)
【解答】解:令f(t)=g(s)=a,即et=lns=a>0,
∴t=lna,s=ea,
∴s﹣t=ea﹣lna,(a>0),
令h(a)=ea﹣lna,
h′(a)=ea?1a
∵y=ea遞增,y=1a遞減,
故存在唯一a=a0使得h′(a)=0,
0<a<a0時(shí),ea<1a,h′(a)<0,
a>a0時(shí),ea>1a,h′(a)>0,
∴h(a)min=h(a0),
即s﹣t取最小值時(shí),f(t)=a=a0,
由零點(diǎn)存在定理驗(yàn)證ea0?1a0=0的根的范圍:
a0=12時(shí),ea0?1a0<0,
a0=ln2時(shí),ea0?1a0>0,
故a0∈(12,ln2),
故選:B.
4.已知函數(shù)f(x)=lnx+x2﹣ax+a(a>0)有兩個(gè)極值點(diǎn)x1、x2(x1<x2),則f(x1)+f(x2)的最大值為( )
A.﹣1﹣ln2B.1﹣ln2C.2﹣ln2D.3﹣ln2
【解答】解:函數(shù)f(x)的定義域?yàn)椋?,+∞),
f′(x)=1x+2x﹣a=2x2?ax+1x,
由題意可知2x2﹣ax+1=0在(0,+∞)上有兩個(gè)不同的解x1,x2,
所以x1+x2=a2,x1x2=12,且2×02?a×0+1=1>0??a4>0△=a2?8>0,解得a>22,
所以f(x1)+f(x2)=lnx1+x12﹣ax1+a+lnx2+x22﹣ax2+a,
=ln(x1x2)+x12+x22﹣a(x1+x2)+2a=?a24+2a﹣ln2﹣1=?14(a﹣4)2+3﹣ln2≤3﹣ln2,
當(dāng)a=4時(shí),等號(hào)成立,
故f(x1)+f(x2)的最大值為3﹣ln2.
故選:D.
5.已知函數(shù)f(x)=lnx+12ax2+x,a∈R.
(1)求函數(shù)f(x)的單調(diào)區(qū)間;
(2)是否存在實(shí)數(shù)a,使得函數(shù)f(x)的極值大于0?若存在,求a的取值范圍;若不存在,請(qǐng)說(shuō)明理由.
【解答】解:(1)函數(shù)f(x)的定義域?yàn)椋?,+∞),
∴f′(x)=1x+ax+1=ax2+x+1x
①當(dāng)a=0時(shí),f′(x)=1+xx,∴f′(x)>0,故f(x)在(0,+∞)上單調(diào)遞增;
②當(dāng)a≠0時(shí),令f′(x)=0得ax2+x+1=0,△=1﹣4a.
(?。┊?dāng)△≤0,即a≥14時(shí),f′(x)≥0,
∴f(x)在(0,+∞)上單調(diào)遞增,
(ⅱ)當(dāng)△>0,即a<14時(shí),方程ax2+x+1=0的兩個(gè)實(shí)根分別為 x1=?1?1?4a2a,x2=?1+1?4a2a.
若0<a<14,則x1<0,x2<0,此時(shí),當(dāng)x∈(0,+∞)時(shí),f′(x)>0,
故f(x)在(0,+∞)上單調(diào)遞增若a<0,則x1>0,x2<0,
此時(shí),當(dāng)x∈(0,x1)時(shí),f′(x)>0,f(x)單調(diào)遞增,
當(dāng)x∈(x1,+∞)時(shí),f′(x)<0f(x)單調(diào)遞減,
綜上,當(dāng)a<0時(shí),函數(shù)f(x)的單調(diào)遞增區(qū)間為(0,?1?1?4a2a),單調(diào)遞減區(qū)間為(?1?1?4a2a,+∞);
當(dāng)a≥0時(shí),函數(shù)f(x)的單調(diào)遞增區(qū)間為(0,+∞),
(2):由(1)得當(dāng)a≥0時(shí),函數(shù)f(x)在(0,+∞)上單調(diào)遞增,
故函數(shù)f(x)無(wú)極值;
當(dāng)a<0時(shí),函數(shù)f(x)的單調(diào)遞增區(qū)間為(0,?1?1?4a2a),單調(diào)遞減區(qū)間為(?1?1?4a2a,+∞);
則f(x)有極大值,其值為f(x1)=lnx1+12ax12+x1,其中x1=?1?1?4a2a.
而ax12+x1+1=0,
∴f(x1)=lnx1+x1?12,
設(shè)函數(shù)h(x)=lnx+x?12,x>0,則h′(x)=1x+12>0,
則h(x)=lnx+x?12在(0,+∞)上為增函數(shù).
又h(1)=0,故h(x)>0等價(jià)于x>1.
因而f(x1)=lnx1+x1?12>0等價(jià)于x1>1.
即在a<0時(shí),方程ax2+x+1=0的大根大于1,
設(shè)?(x)=ax2+x+1,由于?(x)的圖象是開(kāi)口向下的拋物線,且經(jīng)過(guò)點(diǎn)(0,1),對(duì)稱軸x=?12a>0,則只需?(1)>0,即a+2>0
解得a>﹣2,而a<0,
故實(shí)數(shù)a的取值范圍為(﹣2,0).
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