已知函数f(x)=-x2+ax-lnx(a∈R).

1个回答

  • 解题思路:(1)把a=3代入到f(x)中,求出导函数=0时x的值为1得到函数的最大值为f(1),然后判断f([1/2])和f(2)谁小谁为最小值即可;

    (2)求出f′(x)=a-(2x+[1/x]),然后令g(x)=2x+[1/x],利用g′(x)讨论得到x∈

    (

    1

    2

    ,2)

    时,g(x)的最大和最小值得到g(x)的值域,要使f(x)在

    (

    1

    2

    ,2)

    单调,即要a大于最大值或a小于最小值即可得到a的范围;

    (3))若f(x)既有极大值又有极小值,首先必须f'(x)=0有两个不同正根,即2x2-ax+1=0有两个不同正根,即可得到根的判别式大于0且两根之和大于0,求出a的范围得到必要性;然后证明充分性:由a的范围得到f'(x)=0有两个不等的正根,讨论导函数的正负即可得到函数既有极大值又有极小值.所以得到函数既有极大值又有极小值的充分必要条件.

    (1)a=3时,f′(x)=−2x+3−

    1

    x=−

    2x2−3x+1

    x=−

    (2x−1)(x−1)

    x,

    函数f(x)在区间(

    1

    2,2)仅有极大值点x=1,故这个极大值点也是最大值点,

    故函数在[

    1

    2,2]最大值是f(1)=2,

    又f(2)−f(

    1

    2)=(2−ln2)−(

    5

    4+ln2)=

    3

    4−2ln2<0,故f(2)<f(

    1

    2),

    故函数在[

    1

    2,2]上的最小值为f(2)=2-ln2.

    (2)f′(x)=−2x+a−

    1

    x,令g(x)=2x+

    1

    x,则g′(x)=2−

    1

    x2,

    则函数在(

    1

    2,

    2

    2)递减,在(

    2

    2,2)递增,由g(

    1

    2)=3,g(2)=

    9

    2,g(

    2

    2)=2

    2,

    故函数g(x)在(

    1

    2,2)的值域为[2

    2,

    9

    2).

    若f'(x)≤0在(

    1

    2,2)恒成立,即a≤2x+

    1

    x在(

    1

    2,2)恒成立,只要a≤2

    2,

    若要f'(x)≥0在(

    1

    2,2)恒成立,即a≥2x+

    1

    x在(

    1

    2,2)恒成立,

    只要a≥

    9

    2.即a的取值范围是(-∞,2

    2]∪[[9/2],+∞).

    (3)若f(x)既有极大值又有极小值,则首先必须f'(x)=0有两个不同正根x1,x2,即2x2-ax+1=0有两个不同正根.

    故a应满足

    △>0

    a

    2>0⇒

    a2−8>0

    a>0⇒a>2

    2,

    ∴当a>2

    2时,f'(x)=0有两个不等的正根,不妨设x1<x2

    由f'(x)=−

    1

    x(2x2−ax+1)=−

    2

    x(x-x1)(x-x2)知:

    0<x<x1时f'(x)<0;x1<x<x2时f'(x)>0;x>x2时f'(x)<0,

    ∴当a>2

    2时f(x)既有极大值f(x2)又有极小值f(x1).

    反之,当a>2

    2时,2x2-ax+1=0有两个不相等的正根,

    故函数f(x)既有极大值又有极小值的充要条件a>2

    2.

    点评:

    本题考点: 利用导数求闭区间上函数的最值;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: 考查学生会利用导数求闭区间上函数的最值,会利用导数研究函数的单调性,掌握充分必要条件的证明方法.会求函数在某点取极值的条件.此题是一道中档题.