设函数f(x)=lnx-x2+ax(a∈R).(Ⅰ) 求函数f(x)的单调区间;(Ⅱ) 设g(x)=xex,若对于任意给定

2025-01-07 17:43:56
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回答1:

解答:(Ⅰ) f′(x)=

1
x
?2x+a=
?2x2+ax+1
x

由f'(x)=0,得-2x2+ax+1=0,该方程的判别式△=a2+8>0,
可知方程-2x2+ax+1=0有两个实数根
a2+8
4
,又x>0,故取x=
a+
a2+8
4

x∈(0,
a+
a2+8
4
)
时,f'(x)>0,函数f(x)单调递增;
x∈(
a+
a2+8
4
,+∞)
时,f'(x)<0,函数f(x)单调递减.
则函数f(x)的单调递增区间是(0,
a+
a2+8
4
)
;递减区间是(
a+
a2+8
4
,+∞)

(Ⅱ)g′(x)=
1?x
ex
,当x∈(0,1)时,g'(x)>0,函数g(x)单调递增;当x∈(1,e)时,
g'(x)<0,函数g(x)单调递减,知函数g(x)在区间(0,e)上的极大值为g(1)=
1
e

也为该区间上的最大值,于是函数g(x)在区间(0,e]的值域为(0,
1
e
]

F(x)=f(x)+
1
e
,则F′(x)=f′(x)=
?2x2+ax+1
x

由F'(x)=0,结合(Ⅰ)可知,方程F'(x)=0在(0,∞)上有一个实数根x3
若x3≥e,则F(x)在(0,e]上单调递增,与在(0,e]内有两个不同的实数根相矛盾,不合题意,可知F'(x)=0在(0,e]有唯一的解x3
a+
a2+8
4

且F(x)在(0,
a+
a2+8
4
)
上单调递增;在(
a+
a2+8
4
,+∞)
上单调递减.
因为?x0∈(0,e],方程f(x)+
1
e
=g(x0)
在(0,e]内有两个不同的实数根,所以F(e)≤0,且F(x)max
1
e

由F(e)≤0,即lne?e2+ae+
1
e
≤0
,解得a≤
e3?e?1
e2

F(x)max=f(x3)+
1
e
1
e
,即f(x3)>0,lnx3?
x
+ax3>0

因为?2
x
+ax3+1=0
,所以a=2x3?
1
x3
,代入lnx3?
x
+ax3>0
,得lnx3+
x
?1>0

令h(x)=lnx+x2-1,∴h′(x)=
1
x
+2x
在(0,e]上恒正,∴h(x)=lnx+x2-1在(0,e]上递增,
∵h(1)=0,∴h(x3)>h(1)=0,∴1<x3<e,∵a=2x3?
1
x3
单调递增,∴1<a<2e?
1
e

综上,实数a的取值范围是(1,
e3?e?1
e2
]