解:(Ⅰ)當
時,
(x>0),
所以
(x>0),
由f'(x)>0解得0<x<2;由f'(x)<0解得x>2,
故當0<x<2時,f(x)的單調遞增;當x>2時,f(x)單調遞減,
∴當x=2時,函數(shù)f(x)取得極大值
.(4分)
(Ⅱ)
,∵函數(shù)f(x)在區(qū)間[2,4]上單調遞減,
∴導數(shù)
在區(qū)間[2,4]上恒成立,
即
在[2,4]上恒成立,只需2a不大于
在[2,4]上的最小值即可.(6分)
而
(2≤x≤4),則當2≤x≤4時,
,
∴
,即
,故實數(shù)a的取值范圍是
.(8分)
(Ⅲ)因f(x)圖象上的點在
所表示的平面區(qū)域內,
即當x∈[1,+∞)時,不等式f(x)≤x恒成立,即a(x-1)
2+lnx-x+1≤0恒成立,
設g(x)=a(x-1)
2+lnx-x+1(x≥1),只需g(x)
max≤0即可.(9分)
由
=
,
(。┊攁=0時,
,當x>1時,g'(x)<0,函數(shù)g(x)在(1,+∞)上單調遞減,故g(x)≤g(1)=0成立.(10分)
(ⅱ)當a>0時,由
,令g'(x)=0,得x
1=1或
,
①若
,即
時,在區(qū)間(1,+∞)上,g'(x)>0,函數(shù)g(x)在(1,+∞)上單調遞增,函數(shù)g(x)在[1,+∞)上無最大值,不滿足條件;
②若
,即
時,函數(shù)g(x)在
上單調遞減,在區(qū)間
上單調遞增,同樣g(x)在[1,+∞)上無最大值,不滿足條件.(12分)
(ⅲ)當a<0時,由
,因x∈(1,+∞),故g'(x)<0,則函數(shù)g(x)在(1,+∞)上單調遞減,故g(x)≤g(1)=0成立.
綜上所述,實數(shù)a的取值范圍是(-∞,0].(14分)
分析:(Ⅰ)把
代入可得函數(shù)解析式,求導后由極值的定義可得;
(Ⅱ)函數(shù)f(x)在區(qū)間[2,4]上單調遞減等價于其導數(shù)
在區(qū)間[2,4]上恒成立,只需求
在[2,4]上的最小值即可,下面可由基本不等式求解;
(Ⅲ)題意可化為當x∈[1,+∞)時,不等式f(x)≤x恒成立,即a(x-1)
2+lnx-x+1≤0恒成立,設g(x)=a(x-1)
2+lnx-x+1(x≥1),只需g(x)
max≤0即可,下面用導數(shù)求解g(x)的最大值.
點評:本題為函數(shù)與導數(shù)的綜合應用,涉及極值,基本不等式,和分類討論的思想,屬中檔題.