Question

已知函數(shù)f（x）=ax²+bx-lnx（a，b∈R）
（Ⅰ）設(shè)a≥0，求f（x）的單調(diào)區(qū)間
（Ⅱ） 設(shè)a＞0，且對(duì)于任意x＞0，f（x）≥f（1）．試比較lna與-2b的大小．

Answer 1

【答案】分析：（I）由函數(shù)的解析式知，可先求出函數(shù)f（x）=ax²+bx-lnx的導(dǎo)函數(shù)，再根據(jù)a≥0，分a=0，a＞0兩類討論函數(shù)的單調(diào)區(qū)間即可；
（II）由題意當(dāng)a＞0時(shí)，是函數(shù)的唯一極小值點(diǎn)，再結(jié)合對(duì)于任意x＞0，f（x）≥f（1）．可得出=1化簡(jiǎn)出a，b的關(guān)系，再要研究的結(jié)論比較lna與-2b的大小構(gòu)造函數(shù)g（x）=2-4x+lnx，利用函數(shù)的最值建立不等式即可比較大小
解答：解：（Ⅰ）由f（x）=ax²+bx-lnx（a，b∈R）
知f′（x）=2ax+b-
又a≥0，
故當(dāng)a=0時(shí)，f′（x）=
若b=0時(shí)，由x＞0得，f′（x）＜0恒成立，故函數(shù)的單調(diào)遞減區(qū)間是（0，+∞）；若b＞0，令f′（x）＜0可得x＜，即函數(shù)在（0，）上是減函數(shù)，在（，+∞）上是增函數(shù)、
所以函數(shù)的單調(diào)遞減區(qū)間是（0，），單調(diào)遞增區(qū)間是（，+∞），
當(dāng)a＞0時(shí)，令f′（x）=0，得2ax²+bx-1=0
由于△=b²+8a＞0，故有
x₂=，x₁=
顯然有x₁＜0，x₂＞0，
故在區(qū)間（0，）上，導(dǎo)數(shù)小于0，函數(shù)是減函數(shù)；在在區(qū)間（，+∞）上，導(dǎo)數(shù)大于0，函數(shù)是增函數(shù)
綜上，當(dāng)a=0，b≤0時(shí)，函數(shù)的單調(diào)遞減區(qū)間是（0，+∞）；當(dāng)a=0，b＞0時(shí)，函數(shù)的單調(diào)遞減區(qū)間是（0，），單調(diào)遞增區(qū)間是（，+∞）；當(dāng)a＞0，函數(shù)的單調(diào)遞減區(qū)間是（0，），單調(diào)遞增區(qū)間是（，+∞）
（II）由題意，函數(shù)f（x）在x=1處取到最小值，
由（1）知，是函數(shù)的唯一極小值點(diǎn)故=1
整理得2a+b=1，即b=1-2a
令g（x）=2-4x+lnx，則g′（x）=
令g′（x）==0得x=
當(dāng)0＜x＜時(shí)，g′（x）＞0，函數(shù)單調(diào)遞增；
當(dāng)＜x＜+∞時(shí)，g′（x）＜0，函數(shù)單調(diào)遞減
因?yàn)間（x）≤g（）=1-ln4＜0
故g（a）＜0，即2-4a+lna=2b+lna＜0，即lna＜-2b
點(diǎn)評(píng)：本題是函數(shù)與導(dǎo)數(shù)綜合運(yùn)用題，解題的關(guān)鍵是熟練利用導(dǎo)數(shù)工具研究函數(shù)的單調(diào)性及根據(jù)所比較的兩個(gè)量的形式構(gòu)造新函數(shù)利用最值建立不等式比較大小，本題考查了創(chuàng)新探究能力及轉(zhuǎn)化化歸的思想，本題綜合性較強(qiáng)，所使用的方法具有典型性，題后應(yīng)做好總結(jié)以備所用的方法在此類題的求解過程中使用．