已知函数f(x)=x2-(-1)k•2lnx(k∈N*).

1个回答

  • 解题思路:(1)求出函数的定义域,求出导函数,讨论当k为奇数时,当k为偶数时两种情形,然后利用函数的单调性与导函数符号的关系求出单调性.

    (2)①由已知得

    2

    a

    n

    2

    a

    n

    a

    2

    n+1

    −3

    a

    n

    ,得到

    2(

    a

    2

    n

    +1)=

    a

    2

    n+1

    +1

    ,从而

    {

    a

    2

    n

    +1}

    是以2为首项,2为公比的等比数列,利用等比数列的通项公式写出数列{an}的通项公式;

    ②由

    b

    n

    2

    n

    a

    2

    n

    a

    2

    n+1

    ,可得

    b

    n

    2

    n

    (

    2

    n

    −1)(

    2

    n+1

    −1)

    1

    2

    n

    −1

    1

    2

    n+1

    −1

    ,下面利用拆项法求Sn并化简,从而得出证明.

    (3)对于存在性问题,可先假设存在,即假设存在实数b,使方程使

    f(x)=

    3

    2

    x

    2

    +x+b

    在区间(0,2]上恰有两个相异实根.再利用其等价于方程

    2lnx−

    1

    2

    x

    2

    −x−b=0

    在区间(0,2]上恰有两个相异实根.求出b的范围,若出现矛盾,则说明假设不成立,即不存在;否则存在.

    (1)由已知得x>0,且f′(x)=2x−(−1)k•

    2

    x

    当k为奇数时,则f'(x)>0,故f(x)在(0,+∞)上是增函数;

    当k为偶数时,则f′(x)=2x−

    2

    x=

    2(x+1)(x−1)

    2,

    所以当x∈(0,1)时,f'(x)<0,f(x)是减函数;当x∈(1,+∞)时,f'(x)>0,f(x)是增函数.故当k为偶数时,f(x)在(0,1)是减函数,在(1,+∞)是增函数;…(5分)

    (2)①由已知得2an−

    2

    an=

    a2n+1−3

    an,即2(

    a2n+1)=

    a2n+1+1,而

    a21+1=2≠0

    所以{

    a2n+1}是以2为首项,2为公比的等比数列,故

    a2n+1=2•2n−1=2n,而{an}是正项数列,从而可得an=

    2n−1.…(7分)

    ②由bn=

    2n

    a2n•

    a2n+1,可得bn=

    2n

    (2n−1)(2n+1−1)=

    1

    2n−1−

    1

    2n+1−1

    所以Sn=b1+b2+b3+…+bn=

    1

    21−1−

    1

    22−1+

    1

    22−1−

    1

    23−1+…+

    1

    2n−1−

    1

    2n+1−1=1−

    1

    2n+1−1<1…(10分)

    (3)当k为奇数时,f(x)=x2+2lnx,假设存在实数b,使方程使f(x)=

    3

    2x2+x+b在区间(0,2]上恰有两个相异实根.等价于方程2lnx−

    1

    2x2−x−b=0在区间(0,2]上恰有两个相异实根.令h(x)=2lnx−

    1

    2x2−x−b,

    则h′(x)=

    2

    x−x−1=

    −x2−x+2

    x=

    −(x+2)(x−1)

    x,

    当x∈(0,1)时,h'(x)>0,当x∈(1,2]时,h'(x)<0

    所以h(x)在(0,1)上是增函数,在(1,2]上是减函数

    所以要使方程2lnx−

    1

    2x2−x−b=0在区间(0,2]上恰有两个相异实根,等价于

    h(1)=−

    3

    2−b>0

    h(2)=2ln2−4−b≤0⇒2ln2−4≤b<−

    3

    2

    故存在实数b,当b∈[2ln2−4,−

    3

    2)时,方程f(x)=

    3

    2x2+x+b在区间(0,2]上恰有两个相异实根.…(13分)

    点评:

    本题考点: 利用导数研究函数的单调性;数列与函数的综合.

    考点点评: 本题考查利用导函数讨论函数的单调性:导函数为正函数递增;导函数为负,函数递减,同时考查了分类讨论的数学思想方法,属于难题.