已知函数f(x)=x 2 -2acoskπ•lnx(k∈N * ,a∈R且a>0).

1个回答

  • (1)由已知得x>0且 f′(x)=2x-(-1 ) k •

    2a

    x .

    当k是奇数时,f′(x)>0,则f(x)在(0,+∞)上是增函数;

    当k是偶数时,则 f′(x)=2x-

    2a

    x =

    2(x+

    a )(x-

    a )

    x ,

    所以当x∈ (0,

    a ) 时,f′(x)<0,当x∈(a,+∞)时,f′(x)>0.

    故当k是偶数时,f (x)在 (0,

    a ) 上是减函数,在 (

    a ,+∞) 上是增函数.

    (2)若k=2012,则f(x)=x 2-2alnx(k∈N *).

    记g (x)=f (x)-2ax=x 2-2a xlnx-2ax, g′(x)=2x-

    2a

    x -2a=

    2

    x ( x 2 -ax-a) ,

    若方程f(x)=2ax有唯一解,即g(x)=0有唯一解;

    令g′(x)=0,得x 2-ax-a=0.因为a>0,x>0,

    所以 x 1 =

    a-

    a 2 +4a

    2 <0 (舍去), x 2 =

    a+

    a 2 +4a

    2 .

    当x∈(0,x 2)时,g′(x)<0,g(x)在(0,x 2)是单调递减函数;

    当x∈(x 2,+∞)时,g′(x)>0,g(x)在(x 2,+∞)上是单调递增函数.

    当x=x 2时,g′(x 2)=0,g(x) min=g(x 2).

    因为g(x)=0有唯一解,所以g(x 2)=0.

    g( x 2 )=0

    g′( x 2 )=0 即

    x 2 2 -2aln x 2 -2a x 2 =0

    x 2 2 -ax 2 -a=0

    两式相减得alnx 2+ax 2-a=0,因为a>0,所以2lnx 2+x 2-1=0(*).

    设函数h(x)=2lnx+x-1,

    因为在x>0时,h (x)是增函数,所以h (x)=0至多有一解.

    因为h (1)=0,所以方程(*)的解为x 2=1,从而解得 a=

    1

    2

    (3)当k=2011时,问题等价于证明 xlnx>

    x

    e x -

    2

    e (x∈(0,+∞)) ,

    由导数可求φ(x)=xlnx(x∈(0,+∞))的最小值是 -

    1

    e ,当且仅当 x=

    1

    e 时取到,

    设 m(x)=

    x

    e x -

    2

    e (x∈(0,+∞)) ,则 m′(x)=

    1-x

    e x ,

    易得 m(x ) max =m(1)=-

    1

    e ,当且仅当x=1时取到,

    从而对一切x∈(0,+∞),都有 lnx>

    1

    e x -

    2

    ex 成立.故命题成立.