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-
3
x
=
2x2-3
x
,f(x)在(1,e]內(nèi)單調(diào)性.當(dāng)x≥e時,f′(x)=2x+
3
x
>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)=x2+|lnx-1|=
x2+lnx-1,x≥e
x2-lnx+1,0<x<e
,
當(dāng)0<x<e時,f′(x)=2x-
1
x
,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)=x2+3|lnx-1|
=
x2-3lnx+3  (0<x≤e)
x2+3lnx-3  (x>e)

當(dāng)0<x≤e時,f′(x)=2x-
3
x
=
2x2-3
x
,
f(x)在(0,
6
2
]內(nèi)單調(diào)遞減,在(
6
2
,e]上單調(diào)遞增;
當(dāng)x≥e時,f′(x)=2x+
3
x
>0
恒成立,
故f(x)在(0,
6
2
]內(nèi)單調(diào)遞減,在(
6
2
,+∞)上單調(diào)遞增;
(3)①當(dāng)x≥e時,f(x)=x2+alnx-a,f′(x)=2x+
a
x
(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,ymin=f(e)=e2
②當(dāng)1≤x<e時,f(x)=x2-alnx+1,
f′(x)=2x-
a
x
=
2
x
(x+
a
2
)(x-
a
2
)
(1≤x<e)
(i)當(dāng)
a
2
≤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,ymin=1+a,且此時f(1)<f(e)
(ii)當(dāng) 1<
a
2
<e
,即2<a<2e2時,
f'(x)在 x∈(1,
a
2
)
時為負(fù)數(shù),在間 x∈( 
a
2
,e)
時為正數(shù)
所以f(x)在區(qū)間 [1,
a
2
)
上為減函數(shù),在 (
a
2
,e]
上為增函數(shù)
故當(dāng) x=
a
2
時,ymin=
3a
2
-
a
2
ln
a
2

且此時 f(
a
2
)<f(e)

(iii)當(dāng)
a
2
≥e
;即a≥2e2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,ymin=f(e)=e2
綜上所述,當(dāng)a≥2e2時,f(x)在x≥e時和1≤x≤e時的最小值都是e2
所以此時f(x)的最小值為f(e)=e2
當(dāng)2<a<2e2時,f(x)在x≥e時的最小值為 f(
a
2
)=
3a
2
-
a
2
ln
a
2

f(
a
2
)<f(e)
,
所以此時f(x)的最小值為 f(
a
2
)=
3a
2
-
a
2
ln
a
2

當(dāng)0<a≤2時,在x≥e時最小值為e2,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
3a
2
-
a
2
ln
a
2
,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.
練習(xí)冊系列答案
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12
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