设函数f(x)=ax+2,g(x)=a2x2-lnx+2,其中a∈R,x>0.是否存在负数a,使f(x)≤g(x)对一切正数x都成立?若存在,求出a的取值范围;若不存在,请说明理由.
问题描述:
设函数f(x)=ax+2,g(x)=a2x2-lnx+2,其中a∈R,x>0.是否存在负数a,使f(x)≤g(x)对一切正数x都成立?若存在,求出a的取值范围;若不存在,请说明理由.
答
设函数h(x)=f(x)-g(x)=ax+lnx-a2x2(x>0)
假设存在负数a,使得f(x)≤g(x)对一切正数x都成立.
即:当x>0时,h(x)的最大值小于等于零.
h′(x)=a+
−2a2x=1 x
(x>0)(9分)−2a2x2+ax+1 x
令h′(x)=0可得:x2=−
,x1=1 2a
(舍)(11分)1 a
当0<x<−
时,h′(x)>0,h(x)单增;1 2a
当x>−
时,h′(x)<0,h(x)单减,1 2a
所以h(x)在x=−
处有极大值,也是最大值.1 2a
∴h(x)max=h(−
)≤0解得:a≤−1 2a
e−1 2
(13分)3 4
所以负数a存在,它的取值范围为a≤−
e−1 2
(14分)3 4