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.