设函数f(x)=(2-a)lnx+[1/x]+2ax.

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  • 解题思路:(1)函数f(x)的定义域为(0,+∞),当a=0时,f(x)=2lnx+[1/x],可求得f′(x)=[2x−1

    x

    2

    ,将f(x),f′(x)随x变化情况列表即可求得f(x)的极值;

    (2)由题意,g(x)=(2-a)lnx+2ax,在[1,+∞)上单调递增⇔g′(x)=

    2−a/x]+2a≥0在[1,+∞)上恒成立,设h(x)=2ax+2-a≥0在[1,+∞)上恒成立,对a分a=0,a>0,a<0讨论即可求得答案;

    (3)由题意得,f′(x)=

    2a

    x

    2

    +(2−a)x−1

    x

    2

    ,令f′(x)=0得x1=-[1/a],x2=[1/2],对a分a>0,a<0(对a再分a<-2,a=-2,-2<a<0)讨论即可求得答案.

    (1)函数f(x)的定义域为(0,+∞).

    当a=0时,f(x)=2lnx+[1/x],故f′(x)=[2/x−

    1

    x2]=[2x−1

    x2,

    由f′(x)=0得x=

    1/2].

    f(x),f′(x)随x变化如下表:

    x (0,[1/2]) [1/2] ( [1/2],+∞)

    f(x) - 0 +

    f′(x) ↘ 极小值 ↙故a=0时,f(x)极小值=f([1/2])=2-2ln2,没有极大值;

    (2)由题意,f′(x)=

    2ax2+(2−a)x−1

    x2

    令f′(x)=0,解得x1=−

    1

    a,x2=

    1

    2.

    若a>0,由f′(x)≤0得x∈(0,[1/2]];由f′(x)≥0得x∈[[1/2],+∞).

    若a<0,①当a<-2时,-[1/a]<[1/2],x∈(0,-[1/a]]或x∈[[1/2],+∞),f′(x)≤0;x∈[-[1/a],[1/2]],f′(x)≥0,

    ②当a=-2时,f′(x)≤0恒成立.

    ③当-2<a<0时,-[1/a]>[1/2],x∈(0,[1/2]]或x∈[-[1/a],+∞),f′(x)≤0;x∈[[1/2],-[1/a]],f′(x)≥0.

    综上,当a>0时,函数的单调递减区间为(0,[1/2]],单调递增区间为[[1/2],+∞);

    当-2<a<0时,函数的单调递减区间为(0,[1/2]],[-[1/a],+∞),单调递增区间为[-[1/2],-[1/a]];

    当a=-2时,函数的单调递减区间为(0,+∞),无单调递增区间;

    当a<-2时,函数的单调递减区间为(0,-[1/a]],[[1/2],+∞),单调递增区间为[-[1/a],[1/2]].

    (3)当a=2时,f(x)=[1/x]+4x,f′(x)=

    4x2−1

    x2.

    ∵x∈[[1/2],6+n+[1/n]],∴f′(x)≥0

    ∴f(x)min=f([1/2])=4,f(x)max=f(6+n+[1/n])

    由题意,mf(

    1

    2)<4f(6+n+

    1

    n)恒成立.

    令k=6+n+[1/n]≥8,且f(k)在[6+n+[1/n],+∞)上单调递增,

    ∴fmin(k)=32

    1

    8,因此m<32

    1

    8,而m是正整数,故m≤32,

    所以,m=32时,存在a1=a2=…=a32=[1/2],am+1=am+2=am+3=am+4=8时,对所有n满足题意,∴mmax=32.

    点评:

    本题考点: 利用导数研究函数的单调性;数列的求和.

    考点点评: 本题考查导数知识的运用,考查函数的极值与单调性,考查分类讨论的数学思想,考查恒成立问题,正确求导是关键.

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