江西南昌市江西科技学院附属中学2025-2026学年第二学期高二年级期中考试数学试卷
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内容正文:
江科附中2025一2026学年第二学期高二年级期中考试数学试卷
一、选择题:本题共8小题,每小题5分,共40分.在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的.
1.★已知曲线f(x)=xlnx的一条切线的斜率为2,则切点的横坐标为
A.1
B.In 2
C.2
D.e
2.★已知f'(x)是函数f(x)的导函数,f(x)=e2r+cosx,则f'(0)=
A.0
B.1
C.2
D.3
3.★★函数f(x)=lnx-√元的单调增区间为
A.(-0,4)
B.(0,2)
C.(0,4)
D.(4,+0)
4★★★等差数列a}的前n项和为5,已知S,=30,2a,=a,则数列{侵}的前20项和为
A号
R器
C.
D品
5.★★★函数fa)=号ar-+5(a>0)在(0,1)上不单调,则实数a的取值范围是
A.0<a<1
B.1<a<2
C.0<a<2
D.a>2
6.★★★★已知函数f(x)是定义在R上的增函数,f(x)+2>f'(x),f(o)=1,则不等式ln[f(x)+2]>x+ln3的解
集为
A.(-o0,0)
B.(0,+0)
C.(-0,1)
D.(1,+0)
7.★★★★若对任意x∈(0,+),3n3江≤ae恒成立,则实数a的取值范围是
a
A.(0,e]
R(o,2]
C.[e,+o)
D.[&+o
8.★★★已知关于x的方程[f(x)]-f(x)+1=0恰有四个不同的实数根,则当函数f(x)=xe时,实数k的取值
范围是
(←0,-202+四)民(是+星+∞
c(2)
D+)
二、选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分,在每小题给出的选项中,有多项符合题目要求.全部选对的得
6分,部分选对的得部分分,有选错的得0分
9.★★★记数列{an}的前n项和为Sn,且a1=1,a2=9,3an=a+1十2am-1+10(n≥2),设bn=an+1-a,则
()
A.a3=15
B.数列{b-10}为等比数列
C.an=10m-2m-9
D.Sn的最大值为53
10.★★★已知函数f(x)=ln(x-1)+x,则下列说法正确的是
A.f(x)是偶函数
B.f(x)在(1,+oo)上单调递增
C.f(x)的导函数有且只有一个零点
D.f(x)的极值与极值点数值相等
11.★★★★已知函数f(z)=ae-x,g(x)=lng+x,则下列说法正确的是
A若f(≥0恒成立,则a∈[。,+o0)
B.x=1是g(x)的极值点
C.若y=f)+g)恰有2个正零点,则a∈(0,)】
1
D.若关于z的不等式寸)+g)≤0有解,则a∈(0,。]
三、填空题:本题共3小题,每小题5分,共15分.
12.★大大已知数列{a}满足a,=1,a,=a十4+宁a++
n-Ian-1(n>1,nEN),an=
13.★★函数fa)=一号r+x在(a,10-a网上有最大值,则实数a的取值范围是
、
14★★★★已知函数fd)=ae-号r2-认a,b∈风,若函数@)有两个极值点西,,且爱≥2,则实数a的取
值范围是一、
四、解答题:本题共5小题,共计77分.解答时应写出文字说明、证明过程或演算步骤.
15.★★★已知函数f(x)=aax3-3x的图象在点P(2,f(2)处的切线l与直线9x-y-6=0平行.
(1)求切线l的方程;
(2)若函数g(x)=f(x)-k有3个零点,求实数k的取值范围.
16.★★★已知数列{an}的前n项和为Sn,且a1=1,Sn+1=3an+Sn+4
(1)求数列{an}的通项公式;
2)若.=+2,记数列亿,}的前n项和为T,求i证工.<号
anan+l
2·
17.★★★已知函数f(x)=aln(x+1)+cosx.
(1)若a=2,证明:f(x)在[0,1]上单调递增;
(2)令g(x)=f(x)-2e+1,其中x∈[0,x],若a>0讨论函数g(x)的单调性;
18.★★★大已知f(@)=4红-amx-22-2
(1)若函数f(x)在区间(0,+oo)单调递减,求实数a的取值范围;
(2)若函数f(x)有两个极值点1,x2(c1<x2),
(i)求实数a的取值范围;
()证明:f(x)+f(x2)<6-lna.
3
19.★★★★★已知函数f(x)=2xlnx-ax2+a(a∈R).
(1)当a=0时,求函数f(x)的极值;
(2)已知对于任意x≥1,f(x)≤0恒成立.
(i)求实数a的取值范围;
()证明:1+号++>nn-lh2+效+叠0n≥3,new).
4…
参考答案
1.【答案】D
【分析】对函数进行求导,然后让导函数等于2,最后求出切点的横坐标.
【详解】f(x)=xlnc..f'(x)=lnx+1,
由题意可知f'(x)=lnx十1=2→lnx=1→x=e,因此切点的横坐标为e,故选D.
【点睛】本题考查了导数的几何意义,考查了导数的运算法则,考查了数学运算能力.
2.【答案】C
【详解】由f(x)=e2+cosx,求导得f'(x)=2e2-sinc,
所以f'(0)=2.
3.【答案】C
【详解】易知函数定义域为0,+o四,且fa)=士2
令f)>0,即1-,1>0;
x 2x
解得0<x<4,
即函数的单调增区间为(0,4)
4.【答案】B
【详解】由题意得,5a+5X4d=30,化简得a+2d=6,
又2a6=ao,.2(a1十4d)=a1+9d,即a☑=d,故a1=d=2,
3=2m+nn,-x2=nm+1,&是=1
-1
1
2
Snn(m+1)元-n+1'
故数列{侵}的前20项和为京+点+安++
S1 S2 Ss
S20
=}-号)+(号-吉)+…+(0)=1-员=9
5.【答案】D
【分析】函数fo)=号ax-2+5(a>0)在0,)上不单调,即a)在(0,)内有极值点,由f(=ar2-2c,
结合二次函数的性质,即可求出实数a的取值范围,
【详解】个)=ax-2,函数f)=弓ar-+5(a>0)在(0,1)上不单调,即fa在(0,1)内有极值点,因
为a>0,且f'(0)=0,所以有f'(1)>0,即a-2>0,解得a>2.
故答案为D.
【点睛】本题考查了函数的单调性,考查了二次函数的性质,考查了学生分析问题与解决问题的能力,属于中档
题
6.【答案】A
先构造函数g=f@)+2,再化简不等式,最后根据函数单调性解不等式。
e
【详解】令g)=f儿)+2,则g0=f0)+2=3,g回=f@)=f@)=2<0,
e0
e
因此不等式ln[f(x)+2]>c+ln3化为lng(x)e>x+ln3,g(x)>3,g(x)>g(0).x<0,选A.
【点睛】本题考查利用导数解不等式,考查综合分析求解能力,属中档题
7.【答案】D
【分析】由原式可变形为ensr+3ln3x≤e+ha+3(x+lna),则可构造函数f(x)=e+3c,利用该函数单调性可
得lna≥ln3c-c,再构造函数g(x)=ln3x-c,求出最大值即可得解.
【详解】由题可得a>0,则由3lnm3z≤ae,可得3ln3x-3lna≤ae2=ea.e2=er+nm,
即3ln3c≤er+a+3lna,则3ln3c+3x≤e+ma+3lna+3c,
即有en3x+3ln3c≤e+laa+3(x+lna),
5
令f(x)=e+3c,则有f(In3c)≤f(x+lna)恒成立,
由f(x)=e+3c单调递增,故ln3x≤x+lna,
则lna≥1h3x-令g回)=lhn3c-x,则g6a=士-1=1,
当x∈(0,1)时,g(x)>0,当c∈(1,十oo)时,g(x)<0,
故g(x)在(0,1)上单调递增,在(1,+o∞)上单调递减,
故g≤ga)=lh3-1=lng,即na≥ng,即a≥是
即实数a的取值范围是[&,+o)
8.【答案】B
【分析】利用导数判断f(c)的单调性和极值,得出方程f(x)=t的根分布情况,从而得出方程P(c)一(x)+1
=0恰有四个不同的实数根等价于关于t的方程:-t+1=0在(0,4)上有一个解,在(怎+∞)U0}上有
个解,利用二次函数的性质列不等式可求出k的范围.
x2。
-2
【详解】
f'(c)=2ce+c2e2=x(r+2)e,
令f'(x)=0,解得x=0或c=-2,
当x<-2或x>0时,f'(x)>0;当-2<x<0时,f'(x)<0,
∴f(x)在(-o∞,-2)上单调递增,在(-2,0)上单调递减,在(0,+∞)上单调递增,
÷当x=-2时,函数网)取得极大值f(-2)=怎,
当x=0时,函数f(x)取得极小值f(0)=0,
作出f(x)的大致函数图象如图所示,
令f@=则当t=0或>怎时,关于红的方程f回)=t只有一个解:
当t=怎时,关于红的方程f(回=t有两个解,
当0<t<4时,关于x的方程f()=t有三个解,
:g(x)=P(x)-f(x)+1恰有四个零点,
“关于t的方程()=-t+1=0在(0,怎)上有一个解,
在(生,+∞)Uo}上有-个解,
显然t=0不是方程t-t+1=0的解,
∴关于t的方程#-:+1=0在(0,怎)和(怎+0)上各有一个解,
怎)=品-袋+1<0.解得>专+
即实数&的取值粒围是(告+。,。+∞)放选B,
【点睛】已知函数零点(方程根)的个数,求参数取值范围的三种常用的方法:(1)直接法,直接根据题设条件构
建关于参数的不等式,再通过解不等式确定参数范围;(2)分离参数法,先将参数分离,转化成求函数值域问题
加以解决;(3)数形结合法,先对解析式变形,在同一平面直角坐标系中,画出函数的图象,然后数形结合求
.6
解.一是转化为两个函数y=g(x),y=h(x)的图象的交点个数问题,画出两个函数的图象,其交点的个数就是
函数零点的个数,二是转化为y=a,y=g(c)的交点个数的图象的交点个数问题·
9.【答案】ABD
【分析】由递推公式计算可判断A,由递推公式化简可得b+1一10=2(6,一10),根据等比数列定义可判断B;结
合B利用累加法及等比数列求和公式计算可判断C,根据数列{a}的性质计算可判断D.
【详解】a1=1,2=9.当n=2时,3a2=ag十2a1十10,解得a=15,A正确.
由3an=an+1+2an-1+10,得an+2=3a+1-2an-10.
即an+2-at1-10=2(an+1-an-10),因为bn=an+1-an
则bn+1-10=2(bn-10).又b1-10=a2-a1-10=-2,
所以数列{bn-10}是以-2为首项,2为公比的等比数列,B正确。
由B,可得bn-10=-2m,即an+1-an=10-2m,
当n≥2时,an=a1十+(a2-a1)+(a购-a2)十+(an-an-i)
=1+(10-2)+(10-29)++(10-2-y=1+10m-1)-21-29)=10m-20-7,
1-2
又a1=1符合上式,所以an=10m-2m-7,C错误.
当n≤3时,a+1-a=10-2r>0,即{an}单调递增;
当n≥4时,a+1-a,=10-2n<0,即{an}单调递减.
所以0<a1<a2<ag<a4=17>a6=11>a6=-11>…,
所以Sn的最大值为S5=53,D正确,
10.【答案】BCD
【分析】A选项,先求定义域,再根据函数奇偶性判断A错误;B选项,求导,解不等式,求出单调性:C选
项,分(1,+o)和(-∞,-1)两种情况,得到C正确;D选项,在BC选项基础上得到D正确
【详解】A选项,令lx-1>0,解得x>1或x<-1,故定义域为(-oo,-1)U(1,+∞),
又f(-x)=ln(-x-1)-x=ln(lx-1)-x≠f(x),
故f(x)=ln(x-1)+x不是偶函数,A错误:
B选项,当x>1时,f(x)=l血(x-1)+c,
f@)=2+1=兰1>0,故f回)在1,+∞)上单调递增,B正确;
C选项,由B知,当>1时,f()=二1>0恒成立,
故f(x)的导函数在(1,+0o)上无零点,
又<-1时,=i(--1)+,f)=21(-y+1=
x+1
令9a-fe.则ge国e+<0.
则g(x)=f'(x)在(-0,-1)上单调递减,又g(-2)=0,
故f(x)的导函数在(-o0,-1)只有一个零点-2,
综上,f(x)的导函数有且只有一个零点,C正确:
D选项,由B知,f(x)在(1,十o)上单调递增,无极值点和极值,
当x<-1时,f(c)=ln(-x-1)+x,f'(e)=
x+1
当x∈(-2,-1)时,f'(x)<0,当x∈(-∞,-2)时,f'(x)>0,
故f(x)在x∈(-∞,-2)上单调递增,在x∈(-2,-1)上单调递减,
故x=-2为f(x)的极大值点,极大值为f(-2)=-2,
故(x)的极值与极值点数值相等,D正确
11.【答案】AC
【分析】对于A:可得a≥2恒成立,令h()=,利用导数求其最值,即可得结果;对于B:举反例,取a
7
<0,结合定义域分析判断;对于C:令y=f(x)+g(x)=0,可得e+a+x+lna=en+lnc,结合函数单调
性可得-x+lnx=lna,利用导数分析其单调性和最值即可求解;对于D:令F(x)=f(x)十g(x),分a<0和
α>0两种情况讨论,结合选项C的结论运算求解.
【详解】由题意可知:a≠0.
对于选项A:若f(x)≥0恒成立,可得a≥正恒成立,
令h回=恶,则h'@)=1
令h'(x)>0,解得x<1;令'(x)<0,解得r>1;
可知h()在(-0,1)内单调递增,在(1,+∞)内单调递减,则()≤h()=忌,
可得a≥名,即a∈[日+o),故A正确:
对于选项B:若a<0,令2>0,解得x<0,
此时g(x)的定义域为(-o,0),x=1不在定义域内,故B错误:
对于选项C:由题意可知:x>0,令g>0,解得a>0,
令y=f(x)+g(x)=(ae-x)+(ng+x)=0,可得e+ia+x+lna=ehs+ln,
构造h(x)=e+x,则h(x+lna)=h(lnx),
因为h(x)在R上单调递增,则x+lna=lnx,即-x十lnx=lna,
构造()=-x+lnx,c>0,则k'(c=-1+=1-也,
令'(x)<0,解得x>1;令'(x)>0,解得0<x<1;
可知k(c)在(0,1)内单调递增,在(1,+∞)内单调递减,则k(x)≤k(1)=-1
即ha<-1,解得0<a<日,所以a∈(0,)故C正确:
对于选项D:令F(c)=时(x)+g(c)=ae-x2+lna+x,
若a<0,可知F(x)的定义域为(-o,0),
当x趋近于-o时,F(x)趋近于一oo,符合题意:
若a>0,可知F(x)的定义域为(0,+∞),
令F(x)=aer-x2+lna+x≤0,可得e+Inz+.iaa+c+lnc+lna≤enr+lnc2,
由选项C可知:h(c)=er+x在定义域(0,+o)内单调递增,
因为h(x+lnx+lna)≤h(lnx2),则x+lnx+lna≤lnx2=2lnx,即-x+lnx≥lna,
可知-x+h≥ha有解,由选项C可得:-1≥na,解得0<a≤合
综上所述:a∈(-o,0)U(0,。],故D错误.
1,n=1
12.【答案】a.={沿,n≥2
【分析】应用等差数列定义得出等差数列,根据差数列通项公式及求和公式求解计算即得.
【详解】因为a=a+
3a购+…+1
2%+
十n-1-1(n>1,n∈N4),当%=2时,a购=a=1.
所以a1=a+号+
++
n-1a1+1。
-an,
1
即at1an.9a+1=+La
所以t1=九+1,a=p
aa-n’an-1-n-1
a公-1名=台2=盘
所以O=九+1,
…8
所以a4.=1=n,
an-1
as a2a2 n-1
“号×是=m生,即a=m士,即a,=受,且a=1不满足上式,
32
1,n=1
所以an=
8,n≥2
1,n=1
故答案为:a.={受,n≥2
13.【答案】[-2,1)
【详解】要满足题意即函数的最大值必是区间上的极大值.
由已知f'(x)=-x2+1=-(x+1)(x-1),
当f'(x)>0时,-1<c<1,
当f(x)<0时,x<-1或x>1:
所以x=1是函数的极大值点,
则由题意得:a<1<10-a2;f(a)≤f(1),解得-2≤a<1
14【答案】(0,受]
【分析】由题意可得a®=,a2=,作比得e==e,令一五=t,结合条件将写成关于t的函
e
数,求导分析得到,的范围,再结合a=改得到a的范围,与函数f(c)有两个极值点时a的范围取交集即可.
e
【详解】函数f(x)有两个极值点1,2,∴f'(x)=ae2-x有两个零点1,2,
即ae=,ae=,两式作比得到:e==e,
e T1
令2-=t,→m=五十t①,则有四=e,②
六西=心,代入0可得么=。产
又由②得=e≥2,t≥ln2,
C1
令9因=g≥h2,则g因-
(e-1)2
令h(t)=e-1-te,则h'(t)=-te<0,
h(t)单调递减,h(t)≤h(In2)=1-21n2<0,
g(t)单调递减,g(t)≤g(ln2)=ln2,即≤ln2,
而a=。,令a)=名,则u(=。>0,u在≤12上单调递增,
e
<受,即a≤竖
又f'(c)=ae-x有两个零点1,2,u(r)在R上与y=a有两个交点,
而w@=。,在(-0,1h(e)<0,单调递增,在,十o(回>≥0,单调递减,园的最大值
为a=日,大致图像为:
A
v=u(x)
y=a
0<a<日,又日≈0368,g=0347,
e
9
综上,0<a≤,
故答案为(0,2]
【点睛】本题考查了利用导数研究函数零点问题,利用导数研究函数的单调性与极值、最值问题,运用了整体换
元的方法,体现了减元思想,属于难题.
15.【答案】(1)9x-y-16=0;(2)(-2,2)
【分析】(1)由导数的几何意义,求得a=1,得到f(x)=x-3x,进而求得切线的切点坐标,求得切线的方程;
(2)由(1)函数f'(x)=3x2-3,求得函数的单调性与极值,由g(x)=f(x)-k有3个零点,转化为y=k与y=
f(x)的图象有3个交点,即可求解.
【详解】(1)由题意,函数f(x)=ax3-3c,则f'(x)=3ax2-3,
又f(x)的图象在点P(2,f(2)处的切线与直线9x-y-6=0平行,
所以f'(2)=12a-3=9,解得a=1,即f(x)=x3-3x,
所以f(2)=23-3×2=2,所以切点P的坐标为(2,2),
则切线方程为y-2=9(x-2),即9x-y-16=0:
(2)由(1)可知f'(x)=3a2-3,令f'(x)=0,则x=±1,
列表如下:
2
(-00,-1))
-1
(-1,1)
(1,+00)
f'(x)
0
0
f(x)
极大值
极小值
所以当x=-1时,f(x)有极大值(-1)=2;
当x=1时,f(x)有极小值f(1)=-2,
且当x→-∞时,f(x)→-o;当x→+∞时,f(x)→+o,
因为g(x)=f(x)-k有3个零点,所以k=f(x)有3个实数根,
即y=k与y=f(x)的图象有3个交点,所以实数k的取值范围为(-2,2).
【点睛】本题主要考查了导数的几何意义,以及利用导数求解函数的单调性与极值的应用,着重考查了推理与运
算能力,属于基础题.
16.【答案】(1)a,=3n-2
(2)证明见解析
【详解】(1)S+1=3a+Sn+4→Sn+1-Sn=an+1=3an+4
→an+1+2=3(an+2),a1+2=1+2=3≠0
所以{a+2}是以3为首项,以3为公比的等比数列。
所以a+2=3×3n-1
所以am=3m-2.
(2)由(1)可得
--2-到r2g2)
b=a+2=
3n
所以x=[片-号)+(行-宏)++(22》
=2-12)=方-3×312<分
3n+1-22
17.【答案】(1)证明见解析
(2)(①)答案见解析;【分析】(1)求导得f(x)解析式,分析当x∈[0,1]时,各部分的范围,分析即可得证
(2)()求导得g(x)解析式,记h(x)=g(x),利用导数可得h(x)=g'(x)的单调性,分别讨论0<a≤2、2<a<
2e(π+1)和a≥2e(π+1)三种情况,根据边界值的正负,可得g(x)的正负,分析即可得g(x)的单调性.
(说)由()得g(x)的单调性,讨论可得g(x)与g(O)的大小关系,分析即可得答案.
·10
【详解】a)证明:当a=2时,寸)=21a(c+1)+os则f)=2异-m,
当ae0.】时,异>≥1,<1.等号不问时成立.
所以f'(x)>0在[-2,-1],[0,1]上恒成立,则f(x)在[-2,-1],[0,1]上单调递增.
(2)由题意得g(x)=aln(x+1)+cosx-2e+1,x∈[0,π],
1-sing-207,
则g()=na,
+1-inx-2e,则hw()=-a
记h()=a,
(x+1)2
-cosx-2e",
因为a>0,ze0,,所以+1y<0,-1≤cosc≤1,-2e≤-2
则h'(x)<0在[0,π]上恒成立,所以h(c)=g(x)递减,
又g0)=a-2,gd=4-2e
当0<a≤2时,g(0)≤0,g(π)<0,
所以g(x)<0在[0,π]上恒成立,则g(x)在[0,π]上单调递减:
当2<a<2e(x+1)时,g'(0)>0,g(π)<0,则存在唯一,使得g(ro)=0,
当x∈[0,)时,g(x)>0,则g(c)单调递增,
当x∈(,x]时,g()<0,则g(x)单调递减,
当a≥2e(π+1)时,g(0)>0,g(π)≥0,
所以g(x)≥0在[0,π]上恒成立,则g(x)在[0,x]上单调递增;
综上,当0<a≤2时,g(x)单调递减;当2<a<2e(π+1)时,
g(x)在[0,o)上单调递增,在(,π]上单调递减;当a≥2e(π十1)时,g(x)单调递增。
18.【答案】(1)a≥4
(2)(①)(0,4);()证明见解析
【分析】(1)求出函数的导数,利用给定的单调性列出不等式,再结合恒成立条件求解作答
(2)()求出函数的导数,根据函数有两个不同的极值点,列不等式求解即可.
()根据给定条件,求出a的取值范围,将f()+f(x2)用a表示出,再构造函数并借助导数推理作答,
【详解】())函数f()=4红-alnx-22-2的定义域为0,+o),f')=4--z=-亡-红+a.
因为函数f(x)在区间(0,+o)单调递减,所以f'(x)≤0,xE(0,+o)
则x2-4x+a≥0,x∈(0,+∞),化简得a≥4c-x2=-(x-2)}+4,x∈(0,+oo).
解得a≥4.
②60由感意f回的定义城为0,+o.f国=4-是-z=-二+a。
因为f(e倒=4址-alnt一合2-2有两个极值点,购
所以方程f'(x)=0即x2-4c+a=0在(0,十oo)上有两不等实根,
即函数g(x)=x2-4x十a在(0,+∞)上有两不同零点,
因此只需{g4二8+a≤0解得0<Q<4,即实数a的取值范围是0,纱
()由()知,x1+2=4,x12=a,0<a<4,
所以f(a)+f()=4〔(+)-a+ln)-号(+)-4
=16-aln()-2[(m+P-2x]-4=12-alna-2(16-2a)=4-alha+a
因此要证f()+f(r)<6-lna,即证4-alna+a<6-lna,
即证(1-a)lna+a-2<0,
构造函数h(a)=(1-a)lna十a-2,0<a<4,
·11·
h'(a)=-Ina+1a+1=1-lna,
a
a
又y=日y=-na在(0,到上为减函数,所以h()在(0,4)上单调递减,
又h0=1>0h2)=分-l2<2-lve=0,
由函数零点存在性定理可得,3a∈(1,2),使得(a)=0,即1=lno,即alna=1;
所以当a∈(0,ao)时,h'(a)>0,则h(a)单调递增;
当a∈(ao,4)时,h'(a)<0,则h(a)单调递减:
所以h(a)≤h(an)=(1-ao)lna+a-2=lna-alna+a,-2=lna+a-3,
又y=lna十a-3在a∈(1,2)上显然单调递增,
所以lna+a-3<ln2+2-3=n2-1<0,
所以h(a)<0,即(1-a)lna+a-2<0,
故f(x)+f(x2)<6-na.
19【答案】(国函数@)的极小值为一名,无极大值
(2)
(i)[1,+∞)(i)证明见解析
【分析】(1)利用导数分析当a=0时,函数f(x)的单调性,即可得到其极值:
(2)函数f(c)=2clnx-ax2+a(aER)的定义域为(0,+oo),f'(x)=2lnx+2-2ac=2(lnc-ax+1).构造函数
g(x)=lnx-ax十1,x≥1,分a≤0,0<a<1,a≥1三种情况,利用导数分析函数g(x)的取值,进而得到
f(x)的单调性,通过对最值的判断得到实数a的取值范围;
(ⅱ)结合(1)的结论利用放缩法及对数的运算性质可得.
【详解】(1)当a=0时,函数f(x)=2xlnx,定义域为(0,+o∞).
f)=2n+1).令f()=0,得=是:
令f@)>0,得>是:令f@)<0,得0<<君
所以函数f()在(0,)上单调递减,在(合,+∞)上单调递增。
所以f(回在红=是处取得极小值,极小值为f(。)=2。n。=-
e
所以函数f()的极小值为-名,无极大值。
(2)(i)函数f(x)=2xlnx-ax2+a(a∈R)的定义域为(0,十oo).
f(x)=2lnx+2-2az=2(Inz-ax+1).
令9)=hx-am+1,x≥1,则g'(=己-a,g(回是单调递减函数。
若a≤0,则g(x)>0恒成立,所以g(x)单调递增,g(x)≥g(1)=1-a≥1,即f'(x)≥2,
所以f(x)在[1,+o)上单调递增,所以f(x)≥f(1)=0,不合题意:
若0<a<1,则由0<士≤1,得g(@)=0在(0,山上有解,为日
则当∈[1,)时,g(a)>0,当x∈(日+∞)时,g(a)<0.
所以g()在[1,)上单调递增,在(合+∞)上单调递减。
所以ga)>9(1)=1-a>0,即f(a)>f)>0,
所以f(在[1,)上单调递增,所以(云)>f0)=0,不合题意:
若a≥1,则由0<≤1,得g回)<0恒成立,
·12
所以g(x)是单调递减函数,所以g(x)≤g(1)=1-a≤0,即f'(x)≤0,
所以f(x)在[1,+∞)上单调递减,所以f(c)≤f(1)=0恒成立.
综上所述,实数a的取值范围是[1,十∞):
(i)由(i)得,a=1时,f(x)≤0对Hx≥1恒成立,且f(x)在[1,+o)上单调递减.
即2xlnc-c2+1<0对Vx≥1恒成立,
所以ne<分-名-红,即n+红<受对Y红1恒废立
2x
产题合亨结合)+品-切
(品+)
所以2n名<2品+)-[经+合++n)+(号+++号月=(分+++品)+号
2n’
即号<(g+好++)+子-a
n
42m
所号+++>n好-子+a=nm-2-+
所以1+方+号++员>1+号+n号-+六=m-h2+景+动
即1+号++日>1nn-ln2+六+景≥3,neN)得证,
·13
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