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函数f(x)=ax2+2x+1,g(x)=lnx.

来源:学生作业帮 编辑:作业帮 分类:数学作业 时间:2024/05/18 14:00:54
函数f(x)=ax2+2x+1,g(x)=lnx.
(I)设F(x)=f(x)-g(x),求F(x)的两个极值点的充要条件.
(II)求证:当a≥0时,不等式f(x)≥g(x)恒成立.
(I)函数f(x)=ax2+2x+1,g(x)=lnx,
∴F(x)=f(x)-g(x)=ax2+2x+1-lnx,
其定义域为(0,+∞).
∴F‘(x)=2ax+2−
1
x=
2ax2+2x−1
x,
∴F(x)有两个极值点,
∴方程2ax2+2x-1=0有两个不相等的正根,


△=4+8a>0
x1+x2=−
1
a>0
x1•x2=−
1
2a>0,
解得−
1
2<a<0,
∴F(x)有两个极值点的充要条件是−
1
2<a<0.
(II)证明:不等式f(x)≥g(x)恒成立的充要条件是:
F(x)=ax2+2x+1-lnx≥0在(0,+∞)上恒成立,
即a≥
lnx−(2x+1)
x2在(0,+∞)上恒成立.
令h(x)=lnx-(2x+1),则h′(x)=
1
x−2=
1−2x
x,
当x∈(0,
1
2)时,h′(x)>0,
当x∈(
1
2,+∞)时,h′(x)<0.
∴x=
1
2时,h(x)max=ln
1
2−2<0,
故x∈(0,+∞),都有
lnx−(2x+1)
x2<0,
∴当a≥0时,a≥
lnx−(2x+1)
x2在(0,+∞)上恒成立,
即当a≥0时,不等式f(x)≥g(x)恒成立.