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已知函数f(x)=lnx-ax+1-ax-1(a∈R).

来源:学生作业帮 编辑:作业帮 分类:数学作业 时间:2024/05/22 18:26:58
已知函数f(x)=lnx-ax+
1-a
x
(Ⅰ)f(x)=lnx-ax+
1-a
x-1(x>0),f′(x)=
l
x-a+
a-1
x2=
-ax2+x+a-1
x2(x>0)
令h(x)=ax2-x+1-a(x>0)
(1)当a=0时,h(x)=-x+1(x>0),
当x∈(0,1),h(x)>0,f′(x)<0,函数f(x)单调递减;
当x∈(1,+∞),h(x)<0,f′(x)>0,函数f(x)单调递增.
(2)当a≠0时,由f′(x)=0,即ax2-x+1-a=0,解得x1=1,x2=
1
a-1.
当a=
1
2时x1=x2,h(x)≥0恒成立,此时f′(x)≤0,函数f(x)单调递减;
当0<a<
1
2时,
1
a-1>1>0,x∈(0,1)时h(x)>0,f′(x)<0,函数f(x)单调递减;
x∈(1,
1
a-1)时,h(x)<0,f′(x)>0,函数f(x)单调递增;
x∈(
1
a-1,+∞)时,h(x)>0,f′(x)<0,函数f(x)单调递减.
当a<0时
1
a-1<0,当x∈(0,1),h(x)>0,f′(x)<0,函数f(x)单调递减;
当x∈(1,+∞),h(x)<0,f′(x)>0,函数f(x)单调递增.
综上所述:当a≤0时,函数f(x)在(0,1)单调递减,(1,+∞)单调递增;
当a=
1
2时x1=x2,h(x)≥0恒成立,此时f′(x)≤0,函数f(x)在(0,+∞)单调递减;
当0<a<
1
2时,函数f(x)在(0,1)单调递减,(1,
1
a-1)单调递增,(
1
a-1,+∞)单调递减.
(Ⅱ)当a=
1
4时,f(x)在(0,1)上是减函数,在(1,2)上是增函数,所以对任意x1∈(0,2),
有f(x1)≥f(1)=-
1
2,
又已知存在x2∈[1,2],使f(x1)≥g(x2),所以-
1
2≥g(x2),x2∈[1,2],(※)
又g(x)=(x-b)2+4-b2,x∈[1,2]
当b<1时,g(x)min=g(1)=5-2b>0与(※)矛盾;
当b∈[1,2]时,g(x)min=g(b)=4-b2≥0也与(※)矛盾;
当b>2时,g(x)min=g(2)=8-4b≤-
1
2,b≥
17
8.
综上,实数b的取值范围是[
17
8,+∞).