Question

已知函數(shù)f（x）=ax²-lnx，x∈（0，e]，其中e是自然對(duì)數(shù)的底數(shù)，a∈R．
（Ⅰ）當(dāng)a=1時(shí)，求函數(shù)f（x）的單調(diào)區(qū)間與極值；
（Ⅱ）是否存在實(shí)數(shù)a，使f（x）的最小值是3？若存在，求出a的值；若不存在，說明理由．

Answer 1

分析：（1）當(dāng)a=1時(shí)，先求出f（x），然后對(duì)函數(shù)進(jìn)行求導(dǎo)，結(jié)合導(dǎo)數(shù)即可判斷函數(shù)的單調(diào)性，進(jìn)而可求極值       
（2）由f（x）=ax²-lnx，可得f′(x)=2ax-

1

x

=

2ax2-1

x

，然后結(jié)合討論a的范圍，以確定f′（x）的正負(fù)，進(jìn)而可確定函數(shù)f（x）的單調(diào)性，求出最小值即可求解a．

解答：解：（Ⅰ）∵f（x）=x²-lnx，x∈（0，e]，f′(x)=2x-

1

x

=

2x2-1

x

，x∈（0，e]，…（1分）
令f′（x）＞0，得

2

2

＜x＜e，f′（x）＜0，得0＜x＜

2

2

，
∴f（x）的單調(diào)增區(qū)間是[

2

2

，e]，單調(diào)減區(qū)間為（0，

2

2

]． …（4分）
f（x）的極小值為f（

2

2

）=

1

2

-ln

2

2

=

1

2

+

1

2

ln2．無極大值．…（5分）
（Ⅱ）假設(shè)存在實(shí)數(shù)a，使f（x）=ax²-lnx，（x∈[0，e]）有最小值3，
f′(x)=2ax-

1

x

=

2ax2-1

x

…（6分）
①當(dāng)a≤0時(shí)，x∈（0，e]，所以f′（x）＜0，所以f（x）在（0，e]上單調(diào)遞減，
∴f(x)min=f(e)=ae2-1=3，a=

4

e2

（舍去）…（8分）
②當(dāng)a＞0時(shí)，令f′（x）=0得：x=

1 2a

，
（ⅰ）當(dāng)0＜

1 2a

＜e即a＞

1

2e2

時(shí)
f（x）在（0，

1 2a

]上單調(diào)遞減，在（

1 2a

，e]上單調(diào)遞增，
∴f（x）min=f（

1 2a

）=

1

2

-ln

1 2a

=3．得a=

e5

2

．  …（10分）
（ⅱ）當(dāng)

1 2a

≥e即0＜a≤

1

2e2

時(shí)，
x∈（0，e]時(shí)，f’（x）＜0，所以，f（x）在（0，e]上單調(diào)遞減，
∴f(x)min=f(e)=ae2-1=3，a=

4

e2

 （舍去），此時(shí)f（x）無最小值．
綜上，存在實(shí)數(shù)a=

e5

2

，使得當(dāng)x∈（0，e]時(shí)，f（x）有最小值3．…（12分）

點(diǎn)評(píng)：本題考查利用導(dǎo)數(shù)求閉區(qū)間上函數(shù)的最值的應(yīng)用，是中檔題．解題時(shí)要認(rèn)真審題，注意挖掘題設(shè)中的隱含條件，合理地進(jìn)行等價(jià)轉(zhuǎn)化．