已知函数f(x)=ln(ax+1)+x3-x2-ax.

1个回答

  • 解题思路:(I)根据极值点的信息,我们要用导数法,所以先求导

    f′(x)=

    a

    ax+1

    +3

    x

    2

    −2x−a

    ,则

    x=

    2

    3

    为f(x)

    的极值点,则有

    f′(

    2

    3

    )=0

    从而求得结果.

    (II)由f(x)在[1,+∞)上为增函数,则有f′(x)≥0,x∈[1,+∞)上恒成立求解.

    (III)将a=-1代入,方程

    f(1−x)−(1−x

    )

    3

    b

    x

    ,可转化为b=xlnx+x2-x3,x>0上有解,只要求得函数g(x)=xlnx+x2-x3的值域即可.

    (I)f′(x)=

    a

    ax+1+3x2−2x−a=

    x[3ax2+(3−2a)x−(a2+2)]

    ax+1

    ∵x=

    2

    3为f(x)的极值点,∴f′(

    2

    3)=0,

    ∴3a(

    2

    3)2+

    2

    3(3−2a)−(a2+2)=0且

    2

    3a+1≠0,解得a=0

    又当a=0时,f'(x)=x(3x-2),从而x=

    2

    3为f(x)的极值点成立.

    (II)因为f(x)在[1,+∞)上为增函数,

    所以

    x[3ax2+(3−2a)x−(a2+2)]

    ax+1≥0在[1,+∞)上恒成立.(6分)

    若a=0,则f'(x)=x(3x-2),此时f(x)在[1,+∞)上为增函数成立,故a=0符合题意

    若a≠0,由ax+1>0对x>1恒成立知a>0.

    所以3ax2+(3-2a)x-(a2+2)≥0对x∈[1,+∞)上恒成立.

    令g(x)=3ax2+(3-2a)x-(a2+2),其对称轴为x=

    1

    3−

    1

    2a,

    因为a>0,所以

    1

    3−

    1

    2a<

    1

    3,从而g(x)在[1,+∞)上为增函数.

    所以只要g(1)≥0即可,即-a2+a+1≥0成立

    解得

    1−

    5

    2≤a≤

    1+

    5

    2

    又因为a>0,所以0<a≤

    1+

    5

    2.(10分)

    综上可得0≤a≤

    1+

    5

    2即为所求

    (III)若a=-1时,方程f(1−x)−(1−x)3=

    b

    x

    可得lnx−(1−x)2+(1−x)=

    b

    x

    即b=xlnx-x(1-x)2+x(1-x)=xlnx+x2-x3在x>0上有解

    即求函数g(x)=xlnx+x2-x3的值域.

    法一:b=x(lnx+x-x2)令h(x)=lnx+x-x2

    由h′(x)=

    1

    x+1−2x=

    (2x+1)(1−x)

    x∵x>0∴当0<x<1时,h'(x)>0,

    从而h(x)在(0,1)上为增函数;

    当x>1时,h'(x)<0,从而h(x)在(1,+∞)上为减函数.

    ∴h(x)≤h(1)=0,而h(x)可以无穷小.∴b的取值范围为(-∞,0](15分)

    法二:g'(x)=lnx+1+2x-3x2g″(x)=

    1

    x+2−6x=−

    6x2−2x−1

    x

    当0<x<

    1+

    7

    6时,g″(x)>0,所以g′(x)在0<x<

    1+

    7

    6上递增;

    当x>

    1+

    7

    6时,g″(x)<0,所以g′(x)在c>

    1+

    7

    6上递减;

    又g'(1)=0,∴令g′(x0)=0,0<x0<

    1+

    7

    6∴当0<x<x0时,g'(x)<0,

    所以g(x)在0<x<x0上递减;当x0<x<1时,g'(x)>0,

    所以g(x)在x0<x<1上递增;当x>0时,g(x)<0,所以g(x)在x>1上递减;

    又当x→+∞时,g(x)→-∞,g(x)=xlnx+x2−x3=x(lnx+x−x2)≤x(lnx+

    1

    4)

    当x→0时,lnx+

    1

    4<0,则g(x)<0,且g(1)=0所以b的取值范围为(-∞,0]

    点评:

    本题考点: 函数与方程的综合运用;利用导数研究函数的单调性;函数在某点取得极值的条件.

    考点点评: 本题主要考查导数在求最值和极值中的应用,变形与转化是导数法解题中的关键.