已知函数f(x)=lnx?ax+1?ax?1(a∈R).(Ⅰ)当a≤12时,讨论f(x)的单调性;(Ⅱ)设g(x)=x2-2bx+4

2025-06-21 14:05:52
推荐回答(1个)
回答1:

(Ⅰ)f(x)=lnx?ax+

1?a
x
?1(x>0),f′(x)=
l
x
?a+
a?1
x2
?ax2+x+a?1
x2
(x>0)

令h(x)=ax2-x+1-a(x>0)
(1)当a=0时,h(x)=-x+1(x>0),
当x∈(0,1),h(x)>0,f′(x)<0,函数f(x)单调递减;
当x∈(1,+∞),h(x)<0,f′(x)>0,函数f(x)单调递增.
(2)当a≠0时,由f′(x)=0,即ax2-x+1-a=0,解得x1=1,x2
1
a
?1

a=
1
2
时x1=x2,h(x)≥0恒成立,此时f′(x)≤0,函数f(x)单调递减;
0<a<
1
2
时,
1
a
?1>1>0
,x∈(0,1)时h(x)>0,f′(x)<0,函数f(x)单调递减;
x∈(1,
1
a
?1)
时,h(x)<0,f′(x)>0,函数f(x)单调递增;
x∈(
1
a
?1,+∞)
时,h(x)>0,f′(x)<0,函数f(x)单调递减.
当a<0时
1
a
?1<0
,当x∈(0,1),h(x)>0,f′(x)<0,函数f(x)单调递减;
当x∈(1,+∞),h(x)<0,f′(x)>0,函数f(x)单调递增.
综上所述:当a≤0时,函数f(x)在(0,1)单调递减,(1,+∞)单调递增;
a=
1
2
时x1=x2,h(x)≥0恒成立,此时f′(x)≤0,函数f(x)在(0,+∞)单调递减;
0<a<
1
2
时,函数f(x)在(0,1)单调递减,(1,
1
a
?1)
单调递增,(
1
a
?1,+∞)
单调递减.

(Ⅱ)当a=
1
4
时,f(x)在(0,1)上是减函数,在(1,2)上是增函数,所以对任意x1∈(0,2),
f(x1)≥f(1)=?
1
2

又已知存在x2∈[1,2],使f(x1)≥g(x2),所以?
1
2
≥g(x2)
,x2∈[1,2],(※)
又g(x)=(x-b)2+4-b2,x∈[1,2]
当b<1时,g(x)min=g(1)=5-2b>0与(※)矛盾;
当b∈[1,2]时,g(x)min=g(b)=4-b2≥0也与(※)矛盾;
当b>2时,g(x)min=g(2)=8?4b≤?
1
2
,b≥
17
8

综上,实数b的取值范围是[
17
8
,+∞)