已知函数f(x)=a(x-1)2+lnx+1.(Ⅰ)当a=?14时,求函数f(x)的极值;(Ⅱ)若函数f(x)在区间[2,

2025-03-04 09:07:15
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回答1:

(Ⅰ)当a=?
1
4
时,f(x)=?
1
4
(x?1)2+lnx+1=?
1
4
x2+
1
2
x+lnx+
3
4
(x>0),
所以f′(x)=?
1
2
x+
1
x
+
1
2
=?
(x?2)(x+1)
2x
(x>0),
由f'(x)>0解得0<x<2;由f'(x)<0解得x>2,
故当0<x<2时,f(x)的单调递增;当x>2时,f(x)单调递减,
∴当x=2时,函数f(x)取得极大值f(2)=
3
4
+ln2
.(4分)
(Ⅱ)f′(x)=2a(x?1)+
1
x
,∵函数f(x)在区间[2,4]上单调递减,
∴导数f′(x)=2a(x?1)+
1
x
≤0
在区间[2,4]上恒成立,
2a≤
1
?x2+x
在[2,4]上恒成立,只需2a不大于
1
?x2+x
在[2,4]上的最小值即可.(6分)
1
?x2+x
1
?(x?
1
2
)
2
+
1
4
(2≤x≤4),则当2≤x≤4时,
1
?x2+x
∈[?
1
2
,?
1
12
]

2a≤?
1
2
,即a≤?
1
4
,故实数a的取值范围是(?∞,?
1
4
]
.(8分)
(Ⅲ)因f(x)图象上的点在
x≥1
y?x≤0
所表示的平面区域内,
即当x∈[1,+∞)时,不等式f(x)≤x恒成立,即a(x-1)2+lnx-x+1≤0恒成立,
设g(x)=a(x-1)2+lnx-x+1(x≥1),只需g(x)max≤0即可.(9分)
g′(x)=2a(x?1)+
1
x
?1
=
2ax2?(2a+1)x+1
x

(ⅰ)当a=0时,g′(x)=
1?x
x
,当x>1时,g'(x)<0,函数g(x)在(1,+∞)上单调递减,故g(x)≤g(1)=0成立.(10分)
(ⅱ)当a>0时,由g′(x)=
2ax2?(2a+1)x+1
x
2a(x?1)(x?
1
2a
)
x
,令g'(x)=0,得x1=1或x2
1
2a

①若
1
2a
<1
,即a>
1
2
时,在区间(1,+∞)上,g'(x)>0,函数g(x)在(1,+∞)上单调递增,函数g(x)在[1,+∞)上无最大值,不满足条件;
②若
1
2a
≥1
,即0<a≤
1
2
时,函数g(x)在(1,
1
2a
)
上单调递减,在区间(
1
2a
,+∞)
上单调递增,同样g(x)在[1,+∞)上无最大值,不满足条件.(12分)
(ⅲ)当a<0时,由g′(x)=
2a(x?1)(x?
1
2a
)
x
,因x∈(1,+∞),故g'(x)<0,则函数g(x)在(1,+∞)上单调递减,故g(x)≤g(1)=0成立.
综上所述,实数a的取值范围是(-∞,0].(14分)