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解答题已知:二次函数f(x)=ax2+bx-1 其中a b∈R g(x)=ln(ex)

时间:2020-02-14 18:36:55

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解答题已知:二次函数f(x)=ax2+bx-1 其中a b∈R g(x)=ln(ex)

问题补充:

解答题已知:二次函数f(x)=ax2+bx-1,其中a,b∈R,g(x)=ln(ex),且函数F(x)=f(x)-g(x)在x=1处取得极值.

(I)求a,b所满足的关系;

(II)若直线l:y=kx(k∈R)与函数y=f(x)在x∈[1,2]上的图象恒有公共点,求k的最小值;

(III)试判断是否存在a∈(-2,0)∪(0,2),使得对任意的x∈[1,2],不等式(x+a)F(x)≥0恒成立?如果存在,请求出符合条件的a的所有值;如果不存在,说明理由.

答案:

解:(I)?由已知,∵f(x)=ax2+bx+1,g(x)=ln(ex),

∴函数F(x)=f(x)-g(x)=ax2+bx+1-ln(ex)

∴F′(x)=,

∵F(x)=f(x)-g(x)在x=1处取得极值

∴F′(1)=0,∴b=1-2a,

∴F′(x)=,

∴-≠1,∴a

(II)由题意得:方程kx=ax2+(1-2a)x+1在x∈[1,2]时总有解,

∴k=,即k=ax++1-2a,

∵当a<0时,k=ax++1-2a在x∈[1,2]时单调递减,∴k≥,

当0<a<时,由k′=a-,k=ax++1-2a在x∈[1,2]时单调递减,∴k≥,

当≤a≤1时,由ax++1-2a≥2+1-2a(当且仅当x=时,取“=”)得k≥2+1-2a,

当a>1时,k=ax++1-2a在x∈[1,2]时单调递增,∴k≥2-a.

∴要使得直线l:y=kx(k∈R)与函数y=f(x)在x∈[1,2]上的图象恒有公共点

实数k应取(a<0)、2+1-2a(≤a≤1),2-a(a>1)三者中的最大值,

∵2+1-2a=-2≤(≤a≤1),又2-a<1(a>1),

∴k的最小值为.

(III)∵F(x)=ax2+(1-2a)x+1-lnx,

当a∈(0,2)时,∵x∈[1,2],∴由(x+a)F(x)≥0得F(x)≥0,

∵F′(x)=,

∴x∈[1,2]时,F′(x)>0,函数y=F(x)单调递增,∴F(x)min≥F(1)=1-a≥0,

∴a∈(0,1]时成立.…(13分)

当a∈[-1,0)且a≠-时,∵F(1)=1-a≥0,F(2)=2-ln2≥0,类似地由单调性证得F(x)≥0,

又x+a≥0,∴(x+a)F(x)≥0成立,

当-2<a<-1时,(x+a)F(x)≥0等价于或.

由上可知,此时不成立.

综上,存在符合条件的a,其所有值的集合为[-1,-)解析分析:(I)?F(x)=f(x)-g(x)=ax2+bx+1-ln(ex),求导函数,利用F(x)=f(x)-g(x)在x=1处取得极值,可确定a,b所满足的关系;(II)由题意方程kx=ax2+(1-2a)x+1在x∈[1,2]时总有解,分离参数,分类讨论求出函数的最值,即可求得k的最小值;(III)F(x)=ax2+(1-2a)x+1-lnx,分类讨论:当a∈(0,2)时,函数y=F(x)单调递增,从而可得F(x)min≥F(1)=1-a≥0,可得a∈(0,1]时成立;当a∈[-1,0)且a≠-时,(x+a)F(x)≥0成立;当-2<a<-1时,(x+a)F(x)≥0等价于或,此时不成立,故可求存在符合条件的a的取值的集合.点评:本题考查导数知识的运用,考查函数的单调性,考查函数的最值,考查恒成立问题,正确求导,确定函数的单调性是关键.

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