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已知函数f=x2-2acoskπ•lnx.讨论函数f的单调性;若k=2012,关于x的方程f=2ax有

题文

已知函数f(x)=x2-2acoskπ•lnx(k∈N*,a∈R且a>0).
(1)讨论函数f(x)的单调性;
(2)若k=2012,关于x的方程f(x)=2ax有唯一解,求a的值;
(3)当k=2011时,证明:对一切x∈(0,+∞),都有f(x)-x22a>1ex-2ex成立. 题型:未知 难度:其他题型

答案

(1)由已知得x>0且f′(x)=2x-(-1)k•2ax.
当k是奇数时,f′(x)>0,则f(x)在(0,+∞)上是增函数;      
当k是偶数时,则f′(x)=2x-2ax=2(x+a)(x-a)x,
所以当x∈(0,a)时,f′(x)<0,当x∈(a,+∞)时,f′(x)>0.
故当k是偶数时,f (x)在(0,a)上是减函数,在(a,+∞)上是增函数.
(2)若k=2012,则f(x)=x2-2alnx(k∈N*).
记g (x)=f (x)-2ax=x 2-2a xlnx-2ax,g′(x)=2x-2ax-2a=2x(x2-ax-a),
若方程f(x)=2ax有唯一解,即g(x)=0有唯一解;     
令g′(x)=0,得x2-ax-a=0.因为a>0,x>0,
所以x 1=a-a2+4a2<0(舍去),x 2=a+a2+4a2.
当x∈(0,x2)时,g′(x)<0,g(x)在(0,x2)是单调递减函数;
当x∈(x2,+∞)时,g′(x)>0,g(x)在(x2,+∞)上是单调递增函数.
当x=x2时,g′(x2)=0,g(x)min=g(x2).
因为g(x)=0有唯一解,所以g(x2)=0.
则g(x2)=0g′(x2)=0即x22-2alnx2-2ax2=0x22-ax 2-a=0
两式相减得alnx2+ax2-a=0,因为a>0,所以2lnx2+x2-1=0(*).
设函数h(x)=2lnx+x-1,
因为在x>0时,h (x)是增函数,所以h (x)=0至多有一解.
因为h (1)=0,所以方程(*)的解为x 2=1,从而解得a=12
(3)当k=2011时,问题等价于证明xlnx>xex-2e(x∈(0,+∞)),
由导数可求φ(x)=xlnx(x∈(0,+∞))的最小值是-1e,当且仅当x=1e时取到,
设m(x)=xex-2e(x∈(0,+∞)),则m′(x)=1-xex,
易得m(x)max=m(1)=-1e,当且仅当x=1时取到,
从而对一切x∈(0,+∞),都有lnx>1ex-2ex成立.故命题成立.

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解析

2ax

考点

据考高分专家说,试题“已知函数f(x)=x2-2acoskπ•.....”主要考查你对 [函数的奇偶性、周期性 ]考点的理解。 函数的奇偶性、周期性

函数的奇偶性定义:

偶函数:一般地,如果对于函数f(x)的定义域内任意一个x,都有f(-x)=f(x),则称函数f(x)为偶函数。
奇函数:一般地,如果对于函数f(x)的定义域内任意一个x,都有f(-x)=-f(x),那么函数f(x)是奇函数。 
 
函数的周期性

(1)定义:若T为非零常数,对于定义域内的任一x,使f(x+T)=f(x)恒成立,则f(x)叫做周期函数,T叫做这个函数的一个周期。
周期函数定义域必是无界的。
(2)若T是周期,则k·T(k≠0,k∈Z)也是周期,所有周期中最小的正数叫最小正周期。一般所说的周期是指函数的最小正周期。
周期函数并非都有最小正周期,如常函数f(x)=C。

奇函数与偶函数性质:

(1)奇函数与偶函数的图像的对称性:奇函数的图像关于原点对称,偶函数的图像关于y轴对称。
(3)在公共定义域内,①两个奇函数的和是奇函数,两个奇函数的积是偶函数; ②两个偶函数的和、积是偶函数; ③一个奇函数,一个偶函数的积是奇函数。

注:定义域在数轴上关于原点对称是函数f(x)为奇函数或偶函数的必要但不充分条件.

1、函数是奇函数或偶函数的前提定义域必须关于原点对称;定义域在数轴上关于原点对称是函数f(x)为奇函数或偶函数的必要但不充分条件.

2、函数的周期性    令a , b 均不为零,若: 
(1)函数y = f(x) 存在 f(x)=f(x + a) ==> 函数最小正周期 T=|a| 
(2)函数y = f(x) 存在f(a + x) = f(b + x) ==> 函数最小正周期 T=|b-a| 
(3)函数y = f(x) 存在 f(x) = -f(x + a) ==> 函数最小正周期 T=|2a| 
(4)函数y = f(x) 存在 f(x + a) =
已知函数f=x2-2acoskπ•lnx.讨论函数f的单调性;若k=2012,关于x的方程f=2ax有
  ==> 函数最小正周期 T=|2a| 
(5)函数y = f(x) 存在 f(x + a) = 
已知函数f=x2-2acoskπ•lnx.讨论函数f的单调性;若k=2012,关于x的方程f=2ax有
  ==> 函数最小正周期 T=|4a|

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