已知f(x)=ax+b/x+3−2a(a,b∈R)的图象在点(1,f(1)处的切线与直线y=3x+1平行. (1)求a与b满足的关系式; (2)若a>0且f(x)≥3lnx在[1,+∞)上恒成立,求a的取值范围.

问题描述:

已知f(x)=ax+

b
x
+3−2a(a,b∈R)的图象在点(1,f(1)处的切线与直线y=3x+1平行.
(1)求a与b满足的关系式;
(2)若a>0且f(x)≥3lnx在[1,+∞)上恒成立,求a的取值范围.

(1)f′(x)=a-

b
x2

由于f(x)=ax+
b
x
+3−2a(a,b∈R)
的图象在点(1,f(1)处的切线与直线y=3x+1平行,
则有f′(1)=a-b=3,即b=a-3,
此时,f(1)=a+a-3+3-2a=0≠4,
(2)由f(x)≥3lnx在[1,+∞)上恒成立,得
ax+
a−3
x
+3-2a-3lnx≥0在[1,+∞)上恒成立,
令g(x)=ax+
a−3
x
+3-2a-3lnx,x∈[1,+∞)
则g(l)=0,g′(x)=a-
a−3
x2
-
3
x
=
a(x−
3−a
a
)(x−1)
x2

(i)当a>
3
2
3−a
a
≤l
则g′(x)>0,g(x)在[1,+∞)上是增函数,
所以g(x)≥g(l)=0,f(x)>3lnx,故f(x)≥3lnx在[1,+∞)上恒成立.
(ii)a=
3
2
时,g′(x)≥0,g(x)在[1,+∞)上是增函数,
所以g(x)≥g(l)=0,f(x)>3lnx,故f(x)≥3lnx在[1,+∞)上恒成立.
(iii)当0<a<
3
2
3−a
a
>l,
则x∈(1,
3−a
a
)时,g′(x)<0,g(x)在[1,+∞)上是减函数,
x∈(
3−a
a
,+∞)时,g′(x)>0,g(x)在[1,+∞)上是增函数,
所以存在x0∈(1,
3−a
a
),使得g(x0)<g(l)=0,即存在x0∈(1,
3−a
a
),使得f(x0)>3lnx0不成立,
综上所述,所求a的取值范围为[
3
2
,+∞).