已知函数f(x)=x^2 -alnx在(1,2]上增函数,g(x)=x-ax^(1/2)在(0,1)上为减函数.(1.)求f(x)、g(x)的解析式 (2.)求证,当x>0.方程f(x)=g(x)+2有唯一解
已知函数f(x)=x^2 -alnx在(1,2]上增函数,g(x)=x-ax^(1/2)在(0,1)上为减函数.
(1.)求f(x)、g(x)的解析式 (2.)求证,当x>0.方程f(x)=g(x)+2有唯一解
分析:(1)已知函数f(x)在(1,2]是增函数,g(x)在在(0,1)为减函数.则在(1,2]上f'(x)≥0恒成立,在(0,1)上g(x)≤0恒成立.
(2)由(1)不难给出方程f(x)=g(x)+2,然后构造函数,利用函数的单调性证明方程解的唯一性.
(I) fʹ(x)=2x-ax,依题意f'(x)≥0,x∈(1,2],即a≤2x2,x∈(1,2].
∵上式恒成立,∴a≤2.①
又 gʹ(x)=1-a2x,依题意g'(x)≤0,x∈(0,1),即 a>2x,x∈(0,1).
∵上式恒成立,∴a≥2.②
由①②得a=2
∴ f(x)=x2-2lnx,g(x)=x-2x.
(II)由(I)可知,方程f(x)=g(x)+2, 即x2-2lnx-x+2x-2=0.
设 h(x)=x2-2lnx-x+2x-2,
则hʹ(x)=2x-2x-1+1x
令h'(x)>0,并由x>0,得 (x-1)(2xx+2x+x+2)>0,解知x>1
令h'(x)<0,由x>0,解得0<x<1
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知h(x)在x=1处有一个最小值0
当x>0且x≠1时,h(x)>0,
∴h(x)=0在(0,+∝)上只有一个解.
即当x>0时,方程f(x)=g(x)+2有唯一解
点评:利用导数研究函数的单调性比用函数单调性的定义要方便,但应注意f′(x)>0(或f′(x)<0)仅是f(x)在某个区间上为增函数(或减函数)的充分条件,在(a,b)内可导的函数f(x)在(a,b)上递增(或递减)的充要条件应是f′(x)≥0[或f′(x)≤0],x∈(a,b)恒成立,且f′(x)在(a,b)的任意子区间内都不恒等于0,这就是说,函数f(x)在区间上的增减性并不排斥在区间内个别点处有f′(x0)=0,甚至可以在无穷多个点处f′(x0)=0,只要这样的点不能充满所给区间的任何一个子区间,因此,在已知函数f(x)是增函数(或减函数)求参数的取值范围时,应令f′(x)≥0[或f′(x)≤0]恒成立,解出参数的取值范围(一般可用不等式恒成立理论求解),然后检验参数的取值能否使f′(x)恒等于0,若能恒等于0,则参数的这个值应舍去,若f′(x)不恒为0,则由f′(x)≥0[或f′(x)≤0]恒成立解出的参数的取值范围确定.
(1)由题可得 f'(x)=2x-ax^(1/2) ≥0 在(1,2]上恒成立,即2x^2-a ≥0在(1,2】上恒成立,∴2-a≥0
∴a ≥2 g'(x)=1-(a/2)x^(-1/2)≤0 在(0≤0,1)上恒成立,即2x^(1/2)-a≤0在(0,1)上恒成立,
,∴2-a≤0,a≤2 ∴a=2 f(x)=x^2-2lnx g(x)=x-2x^(1/2)
(2.)f(x)=g(x)+2 即x^2-2lnx=x-2x^(1/2)+2 令h(x)=x^2-2lnx-x+2x^(1/2)-2
h'(x)=(2x^2-x+x^(1/2)-2)/x x=1时,h'(x)=0 ,0<x<1时,h'(x)<0,此时h(x)递减
x>1时,h'(x)>0,此时h(x)递增 ∴h(x)min =h(1)=0 ∴h(x)=0时有唯一解x=1
即当x>0.方程f(x)=g(x)+2有唯一解