考點(diǎn):利用導(dǎo)數(shù)研究曲線上某點(diǎn)切線方程,利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的極值
專題:計(jì)算題,導(dǎo)數(shù)的概念及應(yīng)用,導(dǎo)數(shù)的綜合應(yīng)用
分析:(1)求出導(dǎo)數(shù),求出切線的斜率和切點(diǎn),由點(diǎn)斜式方程即可得到切線方程;
(2)求出導(dǎo)數(shù),由題意得,f(x)在定義域(0,+∞)內(nèi)是增函數(shù),即f'(x)≥0在(0,+∞)內(nèi)恒成立,即ax2-2x+a≥0在(0,+∞)上恒成立. 方法一、運(yùn)用分離參數(shù),運(yùn)用基本不等式求出最大值即可;
方法二、運(yùn)用二次函數(shù)的知識求出最小值即可;
(3)求出導(dǎo)數(shù),令導(dǎo)數(shù)為0,可設(shè)L(x)=ax2-2x+a,x∈(0,3),方法一、討論當(dāng)a=0時,方程(*)的解為x=0,此時f(x)在x∈(0,3)無極值,再討論a≠0的二次方程在(0,3)內(nèi)的根只有一個,兩個,求出a 的范圍;方法二、運(yùn)用參數(shù)分離,運(yùn)用基本不等式求出最值即可判斷.
解答:
解:(1)若a=2,
f(x)=2x--2lnxf′(x)=2+-,
則直線斜率k=f'(1)=2,切點(diǎn)為(1,0),
所以曲線f(x)在點(diǎn)(1,f(1))處的切線方程:2x-y-2=0;
(2)
f′(x)=a+-=,
∵f(x)在定義域(0,+∞)內(nèi)是增函數(shù),
∴f'(x)≥0在(0,+∞)內(nèi)恒成立,
即ax
2-2x+a≥0在(0,+∞)上恒成立.
(法一)即
a≥在(0,+∞)上恒成立
∴
a≥()max,設(shè)
M(x)=,(x>0),
則
M(x)==,
∵x>0,∴
x+≥2,當(dāng)且僅當(dāng)x=1時取等號,
∴M(x)≤1,即[M(x)]
max=1,∴a≥1
所以實(shí)數(shù)a的取值范圍是[1,+∞)
(法二)令h(x)=ax
2-2x+a,
∵f(x)在定義域(0,+∞)內(nèi)是增函數(shù),∴f'(x)≥0在(0,+∞)內(nèi)恒成立.
由題意a>0,h(x)=ax
2-2x+a的圖象為開口向上的拋物線,
對稱軸方程為
x=∈(0,+∞),∴
h(x)min=a-,
∴
a-≥0,解得a≥1
∴實(shí)數(shù)a的取值范圍是[1,+∞).
(3)(法一)∵
f′(x)=,令f'(x)=0即ax
2-2x+a=0(*)
設(shè)L(x)=ax
2-2x+a,x∈(0,3),
當(dāng)a=0時,方程(*)的解為x=0,此時f(x)在x∈(0,3)無極值,
所以a≠0;
當(dāng)a≠0時,L(x)=ax
2-2x+a的對稱軸方程為
x=,
①若f(x)在x∈(0,3)恰好有一個極值
則
或,解得
0<a≤此時f(x)在x∈(0,3)存在一個極大值;
②若f(x)在x∈(0,3)恰好兩個極值,即h(x)=0在x∈(0,3)有兩個不等實(shí)根
則
或
,解得
<a<1,
綜上所述,當(dāng)0<a<1時,y=f(x)在x∈(0,3)存在極值.
(法二)∵
f′(x)=,令f'(x)=0即ax
2-2x+a=0(*)
由a(x
2+1)=2x得
a=,
令
L(x)=,x∈(0,3),即
L(x)==≤1,
當(dāng)且僅當(dāng)x=1時等號成立.
∵
L(x)=>0∴L(x)∈(0,1],
又∵a=1時,
f′(x)=≥0在x∈(0,3)上恒成立,
∴a=1不滿足條件,
∴當(dāng)0<a<1時,y=f(x)在x∈(0,3)存在極值.
點(diǎn)評:本題考查導(dǎo)數(shù)的運(yùn)用:求切線方程、求單調(diào)區(qū)間和極值,考查分類討論的思想方法,函數(shù)和方程的轉(zhuǎn)化思想,同時考查運(yùn)算能力,屬于中檔題.