Question

已知函數(shù)f（x）=

1

2

ax²-2lnx，a∈R．
（1）求函數(shù)f（x）的單調(diào)區(qū)間；
（2）已知點(diǎn)P（0，1）和函數(shù)f（x）圖象上動(dòng)點(diǎn)M（m，f（m）），對(duì)任意m∈[1，e]，直線PM傾斜角都是鈍角，求a的取值范圍．

Answer 1

考點(diǎn)：利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性,利用導(dǎo)數(shù)研究曲線上某點(diǎn)切線方程

專題：函數(shù)的性質(zhì)及應(yīng)用,導(dǎo)數(shù)的綜合應(yīng)用

分析：（1）先求函數(shù)的定義域，然后求導(dǎo)，利用導(dǎo)數(shù)大于0或?qū)��?shù)小于0，得到關(guān)于x的不等式，解之即可；注意解不等式時(shí)要結(jié)合對(duì)應(yīng)的函數(shù)圖象來(lái)解；
（2）因?yàn)閷?duì)任意m∈[1，e]，直線PM傾斜角都是鈍角，所以問(wèn)題轉(zhuǎn)化為導(dǎo)數(shù)值小于0恒成立的問(wèn)題，對(duì)于導(dǎo)函數(shù)小于0在區(qū)間[1，e]上恒成立，則問(wèn)題轉(zhuǎn)化為函數(shù)的最值問(wèn)題，即函數(shù)f′（x）＜0恒成立，通過(guò)化簡(jiǎn)最終轉(zhuǎn)化為f（m）＜1在區(qū)間[1，e]上恒成立，再通過(guò)研究f（x）在[1，e]上的單調(diào)性求最值，結(jié)合（Ⅰ）的結(jié)果即可解決問(wèn)題．注意分類討論的標(biāo)準(zhǔn)的確定．

解答： 解：函數(shù)f（x）的定義域?yàn)椋?，+∞），f′（x）=ax-

2

x

=

ax2-2

x

，
（Ⅰ）當(dāng)a＜0時(shí)，f′（x）＜0，故函數(shù)f（x）在（0，+∞）上單調(diào)遞減；
當(dāng)a=0時(shí)，f′（x）=-

2

x

＜0，故函數(shù)f（x）在（0，+∞）上單調(diào)遞減；
當(dāng)a＞0時(shí)，令f′（x）=0，結(jié)合x(chóng)＞0，解得x=

2 a

，當(dāng)x∈（0，

2 a

）時(shí)，f′（x）＜0，所以函數(shù)f（x）在（0，

2 a

）上單調(diào)遞減；當(dāng)x∈（

2 a

，+∞）時(shí)，f′（x）＞0，所以函數(shù)f（x）在（

2 a

，+∞）上單調(diào)遞增；
綜上所述：當(dāng)a≤0時(shí)，f′（x）＜0，故函數(shù)f（x）在（0，+∞）上單調(diào)遞減；當(dāng)a＞0時(shí)，函數(shù)f（x）在（0，

2 a

）上單調(diào)遞減，在（

2 a

，+∞）上單調(diào)遞增．
（Ⅱ）因?yàn)閷?duì)任意m∈[1，e]，直線PM的傾斜角都是鈍角，所以對(duì)任意m∈[1，e]，直線PM的斜率小于0，
即

f(m)-1

m

＜0，所以f（m）＜1，即f（x）在區(qū)間[1，e]上的最大值小于1．
又因?yàn)閒′（x）=ax-

2

x

=

ax2-2

x

，令g（x）=ax²-2，x∈[1，e]
（1）當(dāng)a≤0時(shí)，由（Ⅰ）知f（x）在區(qū)間[1，e]上單調(diào)遞減，所以f（x）的最大值為f（1）=

1

2

a＜1，所以a＜2，
故a≤0符和題意；
（2）當(dāng)a＞0時(shí)，令f′（x）=0，得x=

2 a

，
①當(dāng)

2 a

≤1，即a≥2時(shí)，f（x）在區(qū)間[1，e]上單調(diào)遞增，所以函數(shù)f（x）的最大值f（e）=

1

2

ae2-2＜1，解得a＜

6

e2

，故無(wú)解；
②當(dāng)

2 a

≥e，即a≤

2

e2

時(shí)，f（x）在區(qū)間[1，e]上單調(diào)遞減，函數(shù)f（x）的最大值為f（1）=

1

2

a＜1，解得a＜2，故0＜a＜

2

e2

；
③當(dāng)1＜

2 a

＜e，即

2

e2

＜a＜2時(shí)，函數(shù)f（x）在（1，

2 a

）上單調(diào)遞減；當(dāng)x∈（

2 a

，e）上單調(diào)遞增，故f（x）在區(qū)間x∈[1，e]上的最大值只能是f（1）或f（e），
所以

f(1)＜1 f(e)＜1

，即

a＜2 a＜ 6 e2

，故

2

e2

＜a＜

6

e2

．
綜上所述a的取值范圍a＜

6

e2

．

點(diǎn)評(píng)：本題重點(diǎn)考查不等式恒成立問(wèn)題的基本思路，一般是轉(zhuǎn)化為函數(shù)的最值問(wèn)題，然后從函數(shù)的單調(diào)性入手分析，注意本題第二問(wèn)討論時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)，一般要借助于函數(shù)圖象輔助來(lái)解決問(wèn)題．一方面利用了數(shù)學(xué)結(jié)合思想，同時(shí)重點(diǎn)考查了分類討論思想的應(yīng)用，有一定難度．