設(shè)a>0,函數(shù)f(x)=x2+a|lnx-1|
(1)當(dāng)a=1時,求曲線y=f(x)在x=1處的切線方程;
(2)當(dāng)a=3時,求函數(shù)f(x)的單調(diào)性;
(3)當(dāng)x∈[1,+∞)時,求函數(shù)f(x)的最小值.
分析:(1)將a=1代入,對函數(shù)f(x)進(jìn)行求導(dǎo)得到切線的斜率k=f′(1),切點為(1,2),根據(jù)點斜式即可寫出切線方程;
(2)由題意知當(dāng)0<x≤e時,
f′(x)=2x-=,f(x)在(1,e]內(nèi)單調(diào)性.當(dāng)x≥e時,
f′(x)=2x+>0恒成立,故f(x)在[e,+∞)內(nèi)單調(diào)遞增.由此可知f(x)的單調(diào)增區(qū)間和單調(diào)遞減區(qū)間;
(3)分x≥e和x<e兩種情況討論.分別對函數(shù)f(x)進(jìn)行求導(dǎo),根據(jù)導(dǎo)函數(shù)的正負(fù)判斷出函數(shù)f(x)的單調(diào)性后可得到答案.
解答:解(1)當(dāng)a=1時,f(x)=x
2+|lnx-1|=
| x2+lnx-1,x≥e | x2-lnx+1,0<x<e |
| |
,
當(dāng)0<x<e時,f′(x)=2x-
,f'(1)=1,
令x=1得f(1)=2,所以切點為(1,2),切線的斜率為1,
所以曲線y=f(x)在x=1處的切線方程為:x-y+1=0.
(2)當(dāng)a=3時,f(x)=x
2+3|lnx-1|
=
| x2-3lnx+3 (0<x≤e) | x2+3lnx-3 (x>e) |
| |
當(dāng)0<x≤e時,
f′(x)=2x-=,
f(x)在(0,
]內(nèi)單調(diào)遞減,在(
,e]上單調(diào)遞增;
當(dāng)x≥e時,
f′(x)=2x+>0恒成立,
故f(x)在(0,
]內(nèi)單調(diào)遞減,在(
,+∞)上單調(diào)遞增;
(3)①當(dāng)x≥e時,f(x)=x
2+alnx-a,
f′(x)=2x+(x≥e)
∵a>0,
∴f(x)>0恒成立.
∴f(x)在[e,+∞)上增函數(shù).
故當(dāng)x=e時,y
min=f(e)=e
2②當(dāng)1≤x<e時,f(x)=x
2-alnx+1,
f′(x)=2x-=(x+)(x-)(1≤x<e)
(i)當(dāng)
≤1,即0<a≤2時,f'(x)在x∈(1,e)時為正數(shù),
所以f(x)在區(qū)間[1,e)上為增函數(shù).
故當(dāng)x=1時,y
min=1+a,且此時f(1)<f(e)
(ii)當(dāng)
1<<e,即2<a<2e
2時,
f'(x)在
x∈(1,)時為負(fù)數(shù),在間
x∈( ,e)時為正數(shù)
所以f(x)在區(qū)間
[1,)上為減函數(shù),在
(,e]上為增函數(shù)
故當(dāng)
x=時,
ymin=-ln,
且此時
f()<f(e)(iii)當(dāng)
≥e;即a≥2e
2時,
f'(x)在x∈(1,e)時為負(fù)數(shù),
所以f(x)在區(qū)間[1,e]上為減函數(shù),
當(dāng)x=e時,y
min=f(e)=e
2.
綜上所述,當(dāng)a≥2e
2時,f(x)在x≥e時和1≤x≤e時的最小值都是e
2.
所以此時f(x)的最小值為f(e)=e
2;
當(dāng)2<a<2e
2時,f(x)在x≥e時的最小值為
f()=-ln,
而
f()<f(e),
所以此時f(x)的最小值為
f()=-ln.
當(dāng)0<a≤2時,在x≥e時最小值為e
2,在1≤x<e時的最小值為f(1)=1+a,
而f(1)<f(e),所以此時f(x)的最小值為f(1)=1+a
所以函數(shù)y=f(x)的最小值為
ymin= | 1+a,0<a≤2 | -ln,2<a≤2e2 | e2,a>2e2 |
| |
.
點評:本題主要考查函數(shù)導(dǎo)數(shù)的幾何意義和函數(shù)的單調(diào)性與其導(dǎo)函數(shù)的正負(fù)之間的關(guān)系.當(dāng)導(dǎo)函數(shù)大于0時原函數(shù)單調(diào)遞增,當(dāng)導(dǎo)函數(shù)小于0時原函數(shù)單調(diào)遞減,考查運算能力,屬中檔題.