解题思路:(1)求导函数,即可得函数f(x)在(0,+∞)上单调递增.(2)先判断函数f(x)的极小值,再由函数有四个零点,进行等价转化方程有解问题,去掉绝对值,变成两个方程,即可解出b的范围;(3)求出f(x)的最大值,要使f(x)≤e2-1恒成立,只需a-ln a≤e2-2即可,从而求出a的取值范围.
(1)证明∵f(x)=ax+x2-xln a,
∴f′(x)=ax•ln a+2x-ln a=(ax-1)ln a+2x.…(2分)
∵a>1,x>0,∴ax-1>0,ln a>0,2x>0,∴当x∈(0,+∞)时,f′(x)>0,
即函数f(x)在区间(0,+∞)上单调递增…(4分)
(2)由(1)知当x∈(-∞,0)时,f′(x)<0,
∴f(x)在(-∞,0]上单调递减,在(0,+∞)上单调递增.
∴f(x)取得最小值为f(0)=1…(5分)
由|f(x)-b+[1/b]|-3=0,得f(x)=b-[1/b]+3或f(x)=b-[1/b]-3,
∴要使函数y=|f(x)-b+[1/b]|-3有四个零点,只需
b−
1
b+3>1
b−
1
b−3>1…(7分)
即b-[1/b]>4,即[b2−4b−1/b]>0,解得b>2+
5或2-
5<b<0.
故b的取值范围是(2-
5,0)∪(2+
5,+∞) …(8分)
(3)由(1)知f(x)在(-∞,0)上单调递减,在(0,+∞)上单调递增,
f(-1)=[1/a]+1+ln a,f(1)=a+1-ln a,∴f(1)-f(-1)=a-[1/a]-2ln a
令H(x)=x-[1/x]-2ln x(x>0),则H′(x)=1+[1/x2]-[2/x]=[x2−2x+1/x2]=
(x−1)2
x2>0,
∴H(x)在(0,+∞)上单调递增.∵a>1,∴H(a)>H(1)=0.
∴f(1)>f(-1)
∴|f(x)|的最大值为 f(1)=a+1-ln a,…(12分)
∴要使f(x)≤e2-1恒成立,只需a-ln a≤e2-2即可
令h(a)=a-ln a(a>1),h′(a)=1-[1/a]>0,∴h(a)在(1,+∞)上单调递增.
∵h(e2)=e2-2,∴只需h(a)≤h(e2),即1<a≤e2.
故a的取值范围是(1,e2]…(14分)
点评:
本题考点: 函数恒成立问题;函数零点的判定定理.
考点点评: 本题考查导数知识的运用,考查函数的单调性,考查函数的零点,考查恒成立问题,考查学生分析解决问题的能力,解题的关键是利用导数确定函数的最值.