【題目】設(shè)函數(shù)f(x)=x2﹣bx+alnx.
(1)若b=2,函數(shù)f(x)有兩個(gè)極值點(diǎn)x1 , x2 , 且x1<x2 , 求實(shí)數(shù)a的取值范圍;
(2)在(1)的條件下,證明:f(x2)>﹣
(3)若對(duì)任意b∈[1,2],都存在x∈(1,e)(e為自然對(duì)數(shù)的底數(shù)),使得f(x)<0成立,求實(shí)數(shù)a的取值范圍.

【答案】
(1)解:由已知,b=2時(shí),f(x)=x2﹣2x+alnx,f(x)的定義域?yàn)椋?,+∞),

求導(dǎo)數(shù)得:f′(x)= ,

∵f(x)有兩個(gè)極值點(diǎn)x1,x2,f′(x)=0有兩個(gè)不同的正根x1,x2,

故2x2﹣2x+a=0的判別式△=4﹣8a>0,即a< ,

且x1+x2=1,x1x2= >0,所以a的取值范圍為(0, );


(2)證明:由(1)得, <x2<1且f′(x2)=0,得a=2x2﹣2 ,

∴f(x2)= ﹣2x2+(2x2﹣2 )lnx2

令F(t)=t2﹣2t+(2t﹣2t2)lnt,( <t<1),

則F(t)=2(1﹣2t)lnt,

當(dāng)t∈( ,1)時(shí),F(xiàn)′(t)>0,∴F(t)在( ,1)上是增函數(shù)

∴F(t)>F( )= ,

∴f(x2)>﹣ ;


(3)解:令g(b)=﹣xb+x2+alnx,b∈[1,2],

由于x∈(1,e),所以g(b)為關(guān)于b的遞減的一次函數(shù),

根據(jù)題意,對(duì)任意b∈[1,2],都存在x∈(1,e)(e為自然對(duì)數(shù)的底數(shù)),使得f(x)<0成立,

則x∈(1,e)上g(b)max=g(1)=﹣x+x2+alnx<0有解,

令h(x)=﹣x+x2+alnx,則只需存在x0∈(1,e)使得h(x0)<0即可,

由于h′(x)= ,令ω(x)=2x2﹣x+a,x∈(1,e),ω′(x)=4x﹣1>0,

∴ω(x)在(1,e)上單調(diào)遞增,∴ω(x)>ω(1)=1+a,

①當(dāng)1+a≥0,即a≥﹣1時(shí),ω(x)>0,∴h′(x)>0,

∴h(x)在(1,e)上是增函數(shù),∴h(x)>h(1)=0,不符合題意,

②當(dāng)1+a<0,即a<﹣1時(shí),ω(1)=1+a<0,ω(e)=2e2﹣e+a,

(。┤籀兀╡)<0,即a≤2e2﹣e<﹣1時(shí),在x∈(1,e)上ω(x)>0恒成立

即h′(x)<0恒成立,∴h(x)在(1,e)上單調(diào)遞減,

∴存在x0∈(1,e),使得h(x0)<h(1)=0,符合題意,

(ⅱ)若ω(e)>0,即2e2﹣e<a<﹣1時(shí),在(1,e)上存在實(shí)數(shù)m,使得ω(m)=0,

∴在(1,m)上,ω(x)<0恒成立,即h′(x)<0恒成立

∴h(x)在(1,e)上單調(diào)遞減,

∴存在x0∈(1,e),使得h(x0)<h(1)=0,符合題意,

綜上所述,當(dāng)a<﹣1時(shí),對(duì)任意b∈[1,2],都存在x∈(1,e)(e為自然對(duì)數(shù)的底數(shù)),使得f(x)<0成立.


【解析】(1)求出f(x)的導(dǎo)數(shù),結(jié)合二次函數(shù)的性質(zhì)求出a的范圍即可;(2)求出f(x2)= ﹣2x2+(2x2﹣2 )lnx2 , 令F(t)=t2﹣2t+(2t﹣2t2)lnt,( <t<1),得到F(t)=2(1﹣2t)lnt,根據(jù)函數(shù)的單調(diào)性求出F(t)>( ),從而證出結(jié)論;(3)令g(b)=﹣xb+x2+alnx,b∈[1,2],得到在x∈(1,e)上g(b)max=g(1)=﹣x+x2+alnx<0有解,令h(x)=﹣x+x2+alnx,通過討論a的范圍,求出函數(shù)的單調(diào)性,從而確定a的范圍即可.
【考點(diǎn)精析】利用函數(shù)的極值與導(dǎo)數(shù)和函數(shù)的最大(小)值與導(dǎo)數(shù)對(duì)題目進(jìn)行判斷即可得到答案,需要熟知求函數(shù)的極值的方法是:(1)如果在附近的左側(cè),右側(cè),那么是極大值(2)如果在附近的左側(cè),右側(cè),那么是極小值;求函數(shù)上的最大值與最小值的步驟:(1)求函數(shù)內(nèi)的極值;(2)將函數(shù)的各極值與端點(diǎn)處的函數(shù)值,比較,其中最大的是一個(gè)最大值,最小的是最小值.

練習(xí)冊(cè)系列答案
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(1)根據(jù)以上數(shù)據(jù),能否在犯錯(cuò)誤的概率不超過的前提下認(rèn)為使用共享單車的情況與年齡有關(guān)?(結(jié)果保留3位小數(shù))

(2)現(xiàn)從所抽取的歲以上的市民中利用分層抽樣的方法再抽取5人

(i)分別求這5人中經(jīng)常使用、偶爾或不用共享單車的人數(shù);

(ii)從這5人中,再隨機(jī)抽取2人贈(zèng)送一件禮物,求選出的2人中至少有1人經(jīng)常使用共享單車的概率.

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