内容正文:
1
2
3
4
1.(2025·湖南湘潭模拟)已知函数f(x)=ax2+(a-2)x-ln x.
(1)求f(x)的单调区间;
基础巩固练
1
2
3
4
解:由题意可知,f(x)的定义域为(0,+∞),
且f'(x)=2ax+(a-2)-=,
当a≤0时,f'(x)<0,可知f(x)在(0,+∞)上单调递减;
当a>0时,由f'(x)>0得x>;由f'(x)<0得0<x<,
可知f(x)在(0,)上单调递减,在(,+∞)上单调递增.
综上所述,当a≤0时,f(x)的单调递减区间为(0,+∞),无单调递增区间;
当a>0时,f(x)的单调递减区间为(0,),单调递增区间为(,+∞).
1
2
3
4
(2)若f(x)≥0,求a的取值范围.
解:法一(参变分离法):由已知得ax2+(a-2)x-ln x≥0在(0,+∞)上恒成立,
等价于a≥在(0,+∞)上恒成立,设g(x)=,x>0,
则g'(x)=
=,
设h(x)=1-x-ln x,x>0,可知h(x)在(0,+∞)上单调递减,且h(1)=0,
当0<x<1时,h(x)>0,即g'(x)>0;
1
2
3
4
当x>1时,h(x)<0,即g'(x)<0,
可知g(x)在(0,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减,
则g(x)max=g(1)=1,可得a≥1,即a的取值范围为[1,+∞).
法二(分类讨论法):由题意可知,f(x)min≥0在(0,+∞)上恒成立,
由(1)知,当a≤0时,f(x)在(0,+∞)上单调递减,且f(1)=2a-2<0,不合题意;
当a>0时,可知f(x)min=f()=1-+ln a≥0,
设m(a)=1-+ln a,a>0,可知m(a)在(0,+∞)上单调递增,
且m(1)=0,若f(x)min≥0,则m(a)≥0,可得a≥1,故a的取值范围为[1,+∞).
1
2
3
4
2.(2025·山东青岛模拟)已知函数f(x)=xex+asin x.
(1)当a=0时,求证:>x+1;
证明:由a=0,得f(x)=xex.
要证>x+1,只要证ex-x-1>0.
令g(x)=ex-x-1(x≠0),则g'(x)=ex-1,
当x∈(-∞,0)时,g'(x)<0,则g(x)单调递减,
当x∈(0,+∞)时,g'(x)>0,则g(x)单调递增,
所以g(x)>g(0)=0,则ex>x+1,即>x+1.
1
2
3
4
(2)若f(x)>0对x∈(0,π)恒成立,求a的取值范围.
解:由已知可得f'(x)=(x+1)ex+acos x,
令h(x)=(x+1)ex+acos x,求导可得h'(x)=(x+2)ex-asin x,
①当a≥0时,由x∈(0,π),得xex>0,asin x≥0,因此f(x)>0,满足题意.
②当a<0时,由x∈(0,π),得h'(x)>0,则f'(x)在(0,π)上单调递增.
(ⅰ)当-1≤a<0时,f'(x)>f'(0)=1+a≥0,
则f(x)在(0,π)上单调递增,所以f(x)>f(0)=0,满足题意.
1
2
3
4
(ⅱ)当a<-1时,f'(0)<0,f'(π)>0,则存在唯一的x0∈(0,π),使得f'(x0)=0,
且当x∈(0,x0)时,f'(x)<0,f(x)在(0,x0)上单调递减,
所以f(x)<f(0)=0,不满足题意.
综上,a的取值范围为[-1,+∞).
1
2
3
4
3.(2025·江苏盐城模拟)已知函数f(x)=m(x2+2x)-ln(xex)(m∈R),g(x)=1-ex+x2.
(1)求函数g(x)在x=0处的切线方程;
解:因为g(x)=1-ex+x2,所以g'(x)=-+2x,
所以所求切线的斜率为g'(0)=-+2×0=-,又g(0)=1-e0+02=,
所以切线方程为y-=(-)(x-0),即x+2y-1=0.
能力提升练
1
2
3
4
(2)讨论函数f(x)的单调性;
解:f(x)=m(x2+2x)-ln(xex)=m(x2+2x)-x-ln x,则函数f(x)定义域为(0,+∞),
所以f'(x)=,
所以当m≤0时,有f'(x)<0恒成立,f(x)在(0,+∞)上单调递减,
当m>0时,由f'(x)<0,解得x∈(0,),f(x)在(0,)上单调递减;
由f'(x)>0,解得x∈(,+∞),f(x)在(,+∞)上单调递增.
综上,当m≤0时,f(x)在(0,+∞)上单调递减;
当m>0时,f(x)在(0,)上单调递减,在(,+∞)上单调递增.
1
2
3
4
(3)当m>0时,若对于任意x1>0,总存在x2∈[-2,-1],使得f(x1)≥g(x2),求m的取值范围.
1
2
3
4
解:由(2)知,当m>0时,f(x)min=f()=-+ln(2m)+1,
根据题意,不等式等价于-+ln(2m)+1≥g(x2)min,x2∈[-2,-1],
对于g(x)=1-ex+x2,x∈[-2,-1],则g'(x)=-+2x<0,
所以g(x)在[-2,-1]上单调递减,所以g(x)min=g(-1)=2-,
则有-+ln(2m)+1≥2-,即-ln(2m)-1≤-2,
设h(m)=-ln(2m)-1(m>0),则h'(m)=--<0,
所以h(m)在定义域内为减函数,又h()=-2,
所以-ln(2m)-1≤-2⇔h(m)≤h(),所以m≥,即m的取值范围是[,+∞).
1
2
3
4
4.(2025·浙江绍兴模拟)已知函数f(x)=ln+ax有两个极值点x1,x2,满足≤x1<x2.
(1)求a的取值范围;
1
2
3
4
解:由题意知,x∈(0,2),
f'(x)=++a=+a有两个变号零点.
令g(x)=,则g(x)在(0,1)上单调递减,在(1,2)上单调递增,g()=,g(1)=2.
又≤x1<x2,得2<-a≤,
即-≤a<-2.
1
2
3
4
(2)判断并证明函数f(x)的对称性;
解:∵x∈(0,2),则对称性有关的横坐标:x=1,且f(1)=a,
又∵f(x)=ln+ax,
∴f(2-x)=ln+a(2-x)≠f(x),
有f(x)+f(2-x)=ln(·)+2a=2a,故f(x)有对称中心(1,a),无对称轴.
1
2
3
4
(3)若f(x1)+kx2>0恒成立,求实数k的取值范围.
解:有x1+x2=2,a=-,≤x1<1,
故有f(x1)+kx2=ln+ax1+kx2=ln-+k(2-x1),x1∈[,1).
令h(x)=f(x)+kx,则当x→1时,h(x)=k-2≥0,故k≥2.
下证充分性:
有f(x1)+kx2≥ln-+2(2-x1),x1∈[,1).
1
2
3
4
令t(x)=ln x-ln(2-x)-+2(2-x),x∈[,1),
则t'(x)=+--2
=,
令φ(x)=-x3+4x2-6x+2,有φ'(x)=-3x2+8x-6<0,
故φ(x)在(,1)上单调递减,又φ(1)<0,φ()>0,
故存在x0∈(,1),使得φ(x0)=0,故t(x)在(,x0)上单调递增,在(x0,1)上单调递减.
1
2
3
4
又t(1)=0,t()=-ln 7+>0,故t(x)>0恒成立.
若k<2,有f(x1)+kx2<ln-+2(2-x1),x1∈[,1),
由t(x)>t(1)=0,故存在x1<1,使得f(x1)+kx2<0,故k<2不合题意.
综上,若f(x1)+kx2>0恒成立,则实数k≥2.
感谢您的观看
$