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(2007•淄博三模)已知函数f(x)=x2-ax+3在(0,1)上为减函数,函数g(x)=x2-alnx在区间(1,2)上为增函数.(I)求a的值;(Ⅱ)试判断方程f(x)=2g(x)+m(m>-1)在(0,+∞)上解的个数,并说明理由.

2019-04-29

(2007•淄博三模)已知函数f(x)=x2-ax+3在(0,1)上为减函数,函数g(x)=x2-alnx在区间(1,2)上为增函数.
(I)求a的值;
(Ⅱ)试判断方程f(x)=2g(x)+m(m>-1)在(0,+∞)上解的个数,并说明理由.
优质解答
(I)∵函数f(x)=x2-ax+3在(0,1)上为减函数,
依题意f'(x)≤0在x∈(0,1)上恒成立,
得2x≤a在x∈(0,1)上恒成立,
∴a≥2…(2分)
又∵g′(x)=2x−
a
x
,依题意g'(x)≥0在x∈(1,2)上恒成立,
得2x2≥a在x∈(1,2)上恒成立,有a≤2,
∴a=2…(6分)
(Ⅱ)
h(x)=2g(x)+m−f(x)=x2+2x−4lnx+(m−3),则

 
h′(x)=2x+2−
4
x
2(x+2)(x−1)
x

当x∈(0,1)时,h'(x)<0,h(x)在(0,1)上为减函数;
当x∈(1,+∞)时,h'(x)>0,h(x)在(1,+∞)上为增函数.
∴hmin(x)=h(1)=m
∴h(x)≥h(1)=m,即2g(x)+m-f(x)≥m…(8分)
①当m>0时,
2g(x)+m−f(x)≥m>0即2g(x)+m>f(x),

 
∴f(x)=2g(x)+m在(0,+∞)上无解…(9分)

②当m=0时,2g(x)≥f(x),当且仅当x=1时,2g(x)=f(x),
∴f(x)=2g(x)+m在(0,+∞)上仅有一个解x=1;…(11分)
③当-1<m<0时,
∵h(
1
e
)=
1
e2
+
2
e
+4+(m−3)=
1
e2
+
2
e
+1+m>0
h(1)=m<0
h(e)=e2+2e−4+(m−3)=e2+2e+(m−7)>e2+2e−8>0

∴h(x)在(
1
e
,1)
和(1,e)内各有一个零点,即f(x)=2g(x)+m在(0,+∞)上有二个解.…(14分)
(I)∵函数f(x)=x2-ax+3在(0,1)上为减函数,
依题意f'(x)≤0在x∈(0,1)上恒成立,
得2x≤a在x∈(0,1)上恒成立,
∴a≥2…(2分)
又∵g′(x)=2x−
a
x
,依题意g'(x)≥0在x∈(1,2)上恒成立,
得2x2≥a在x∈(1,2)上恒成立,有a≤2,
∴a=2…(6分)
(Ⅱ)
h(x)=2g(x)+m−f(x)=x2+2x−4lnx+(m−3),则

 
h′(x)=2x+2−
4
x
2(x+2)(x−1)
x

当x∈(0,1)时,h'(x)<0,h(x)在(0,1)上为减函数;
当x∈(1,+∞)时,h'(x)>0,h(x)在(1,+∞)上为增函数.
∴hmin(x)=h(1)=m
∴h(x)≥h(1)=m,即2g(x)+m-f(x)≥m…(8分)
①当m>0时,
2g(x)+m−f(x)≥m>0即2g(x)+m>f(x),

 
∴f(x)=2g(x)+m在(0,+∞)上无解…(9分)

②当m=0时,2g(x)≥f(x),当且仅当x=1时,2g(x)=f(x),
∴f(x)=2g(x)+m在(0,+∞)上仅有一个解x=1;…(11分)
③当-1<m<0时,
∵h(
1
e
)=
1
e2
+
2
e
+4+(m−3)=
1
e2
+
2
e
+1+m>0
h(1)=m<0
h(e)=e2+2e−4+(m−3)=e2+2e+(m−7)>e2+2e−8>0

∴h(x)在(
1
e
,1)
和(1,e)内各有一个零点,即f(x)=2g(x)+m在(0,+∞)上有二个解.…(14分)
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