Question

已知函數(shù)f(x)=alnx+

1

2

x2，g（x）=（a+1）x-4．
（Ⅰ）當(dāng)a=-2時(shí)，求函數(shù)f（x）在（1，f（1））處的切線(xiàn)方程；
（Ⅱ）是否存在實(shí)數(shù)a（a＞1），使得對(duì)任意的x∈[

1

e

， e]，恒有f（x）＜g（x）成立？若存在，求出實(shí)數(shù)a的取值范圍；若不存在，請(qǐng)說(shuō)明理由．（注：e為自然對(duì)數(shù)的底數(shù)．）

Answer 1

分析：（I）先對(duì)函數(shù)求導(dǎo)，然后可求y=f（x）在（1，f（1））處的切線(xiàn)斜率，即可求出切線(xiàn)方程
（II）構(gòu)造函數(shù)h（x）=f（x）-g（x），由題意可得h（x）在x∈[

1

e

， e]上的最大值小于0．利用導(dǎo)數(shù)可判斷h（x）的單調(diào)性，進(jìn)而可求h（x）的最大值，即可

解答：解：（Ⅰ）f(x)=-2lnx+

1

2

x2，f′(x)=-

2

x

+x（x＞0）．            …（3分）
∵f(1)=

1

2

，∴切點(diǎn)為(1，

1

2

)，切線(xiàn)斜率k=f'（1）=-1．
∴f（x）在（1，f（1））處的切線(xiàn)方程為2x+2y-3=0．                  …（6分）
（Ⅱ）f（x）＜g（x）在x∈[

1

e

， e]上恒成立，也就是h（x）=f（x）-g（x）在x∈[

1

e

， e]上的最大值小于0．
令h（x）=f（x）-g（x）=alnx+

1

2

x2-(a+1)x+4，
則h'（x）=

a

x

+x-(a+1)=

x2-(a+1)x+a

x

=

(x-1)(x-a)

x

（x＞0）．     …（9分）
（1）若a≥e，則當(dāng)x∈[

1

e

， 1]時(shí)，h'（x）＞0，h（x）單調(diào)遞增；
當(dāng)x∈[1，e]時(shí)，h'（x）＜0，h（x）單調(diào)遞減．
∴h（x）的最大值為h(1)=-a+

7

2

＜0，∴a＞

7

2

．                     …（11分）
（2）若1＜a＜e，則當(dāng)x∈[

1

e

， 1]時(shí)，h'（x）＞0，h（x）單調(diào)遞增；
當(dāng)x∈[1，a]時(shí)，h'（x）＜0，h（x）單調(diào)遞減；
當(dāng)x∈[a，e]時(shí)，h'（x）＞0，h（x）單調(diào)遞增．
∴h（x）的最大值為max{h（1），h（e）}，從而

h(1)＜0 h(e)＜0

．                 …（13分）
其中，由h（1）＜0，得a＞

7

2

，這與1＜a＜e矛盾．
綜合（1）（2）可知：當(dāng)a＞

7

2

時(shí)，對(duì)任意的x∈[

1

e

， e]，恒有f（x）＜g（x）成立．…（15分）

點(diǎn)評(píng)：本題考查了導(dǎo)數(shù)與極值之間的關(guān)系，導(dǎo)數(shù)幾何意義的應(yīng)用，以及函數(shù)與不等式之間的相互轉(zhuǎn)化，體現(xiàn)了轉(zhuǎn)化思想及分類(lèi)討論思想的應(yīng)用．