已知函数f(x)=ax2+lnx,f1(x)=16x2+43x+59lnx,f2(x)=12x2+2ax,a∈R

1个回答

  • 解题思路:(1)先求出导数

    f′(x)=2ax+

    1

    x

    ,根据导数的几何意义得出f(x)在点(e,f(e))处的切线的斜率为

    k=2ae+

    1

    e

    ,从而写出切线方程得出切线恒过定点;

    (2)先令

    p(x)=f(x)−

    f

    2

    (x)=(a−

    1

    2

    )

    x

    2

    −2ax+lnx

    <0,对x∈(1,+∞)恒成立,

    利用导数求出p(x)在区间(1,+∞)上是减函数,从而得出:要使p(x)<0在此区间上恒成立,只须满足

    p(1)=−a−

    1

    2

    ≤0

    ,由此解得a的范围即可.

    (3)当

    a=

    2

    3

    时,

    f

    1

    (x)=

    1

    6

    x

    2

    +

    4

    3

    x+

    5

    9

    lnx,

    f

    2

    (x)=

    1

    2

    x

    2

    +

    4

    3

    x

    y=

    f

    2

    (x)−

    f

    1

    (x)=

    1

    3

    x

    2

    5

    9

    lnx,x∈(1,+∞)

    .利用导数研究它的单调性,得出y=f2(x)-f1(x)在(1,+∞)上为增函数,最后得到满足f1(x)<g(x)<f2(x)恒成立的函数g(x)有无穷多个.

    (1)因为f′(x)=2ax+

    1

    x,所以f(x)在点(e,f(e))处的切线的斜率为k=2ae+

    1

    e,

    所以f(x)在点(e,f(e))处的切线方程为y=(2ae+

    1

    e)(x−e)+ae2+1,

    整理得y−

    1

    2=(2ae+

    1

    e)(x−

    e

    2),所以切线恒过定点(

    e

    2,

    1

    2).

    (2)令p(x)=f(x)−f2(x)=(a−

    1

    2)x2−2ax+lnx<0,对x∈(1,+∞)恒成立,

    因为p′(x)=(2a−1)x−2a+

    1

    x=

    (2a−1)x2−2ax+1

    x=

    (x−1)[(2a−1)x−1]

    x(*)

    令p'(x)=0,得极值点x1=1,x2=

    1

    2a−1,

    ①当[1/2<a<1时,有x2>x1=1,即

    1

    2<a<1时,在(x2,+∞)上有p'(x)>0,

    此时p(x)在区间(x2,+∞)上是增函数,并且在该区间上有p(x)∈(p(x2),+∞),不合题意;

    ②当a≥1时,有x2<x1=1,同理可知,p(x)在区间(1,+∞)上,有p(x)∈(p(1),+∞),也不合题意;

    ③当a≤

    1

    2]时,有2a-1≤0,此时在区间(1,+∞)上恒有p'(x)<0,

    从而p(x)在区间(1,+∞)上是减函数;

    要使p(x)<0在此区间上恒成立,只须满足p(1)=−a−

    1

    2≤0⇒a≥−

    1

    2,

    所以−

    1

    2≤a≤

    1

    2.

    综上可知a的范围是[−

    1

    2,

    1

    2].

    (3)当a=

    2

    3时,f1(x)=

    1

    6x2+

    4

    3x+

    5

    9lnx,f2(x)=

    1

    2x2+

    4

    3x

    记y=f2(x)−f1(x)=

    1

    3x2−

    5

    9lnx,x∈(1,+∞).

    因为y′=

    2x

    3−

    5

    9x=

    6x2−5

    9x>0,所以y=f2(x)-f1(x)在(1,+∞)上为增函数,

    所以f2(x)−f1(x)>f2(1)−f1(1)=

    1

    3,设R(x)=f1(x)+

    1

    3λ,(0<λ<1),则f1(x)<R(x)<f2(x),

    所以在区间(1,+∞)上,满足f1(x)<g(x)<f2(x)恒成立的函数g(x)有无穷多个.

    点评:

    本题考点: 利用导数研究曲线上某点切线方程;利用导数研究函数的单调性;导数在最大值、最小值问题中的应用.

    考点点评: 本题主要考查利用导数研究曲线上某点切线方程、导函数的正负与原函数的单调性之间的关系等,注意应用导数的性质:当导函数大于0时原函数单调递增,当导函数小于0时原函数单调递减.