已知函数f(x)=ax2-4ln(x-1),a∈R.

1个回答

  • 解题思路:(1)先求导,再令导数等于0,解导数大于0得函数的增区间,解导数小于0得函数的减区间.(2)可将问题转化为在[2,c+1]上f(x)<1恒成立问题,即在[2,c+1]上f(x)max<1.先求导

    f′(x)=2ax−

    4

    x−1

    2(a

    x

    2

    −ax−2)

    x−1

    ,因为x∈[2,c+1],故可只讨论分子的正负问题,不妨令g(x)=ax2-ax-2,讨论g(x)在区间[2,c+1]上的正负问题,同时注意对a的讨论.根据导数正得增区间导数负得减区间,再根据函数的单调性求函数的最值.

    (1)当a=1时,f(x)=x2-4ln(x-1),x∈(1,+∞),

    ∴f(x)=2x-[4/x−1]=

    2x2−2x−4

    x−1=

    2(x+1)(x−2)

    x−1,

    令f′(x)=0,解得:x=2,

    ∴a=1时,f(x)的单调递增区间为(2,+∞),单调递减区间为(1,2).

    (2)∵对任意m∈[2,e+1],直线PM的倾斜角都是钝角,

    ∴对任意m∈[2,e+1],直线PM的斜率小于0,

    f(m)−1

    m−1<0,f(m)<1,

    即f(x)在区间[2,e+1]上的最大值小于1,

    f(x)=

    2(ax2−ax−2)

    x−1,x∈(1,+∞),

    令g(x)=aa2-ax-2

    ①当a=0时,f(x)=-4ln(x-1)在[2,e+1]上单调递减,

    f(x)max=f(2)=0<1,显然成立,

    ∴a=0.

    ②当a<0时,二次函数g(x)的图象开口向下,

    且g(0)=-2,g(1)=-2,

    ∀x∈(1,+∞),g(x)<0,

    故f′(x)<0,f(x)在(1,+∞)上单调递减,

    故f(x)在[2,e+1]上单调递减,f(x)max=f(2)=4a<0,显然成立,

    ∴a<0.

    (3)当a>0时,二次函数g(x)的图象开口向上,

    且g(0)=-2,g(1)=-2.

    所以∃x0∈(1,+∞),当x∈(1,x0)时,g(x)<0. 当x∈(x0,+∞)时,g(x)>0;

    所以f(x)在区间(1,+∞)内先递减再递增.

    故f(x)在区间[2,e+1]上的最大值只能是f(2)或f(e+1).

    f(2)<1

    f(e+1)<1,即:

    4a<1

    a(e+1)2−4<1,

    ∴0<a<[1/4].

    综上:a<[1/4].

    点评:

    本题考点: 利用导数研究函数的单调性;利用导数研究曲线上某点切线方程.

    考点点评: 本题考察了用导数研究函数的性质;渗透了分类讨论思想,本题是一道综合题.